JPH10119282A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より高画質で、かつ幅広の記録媒体への高速
記録が可能なインクジェット記録装置の、複数の吐出エ
ネルギー発生素子を備えた複数の素子基板（ヒータボー
ド）１００と、一体の溝付天板２００とを簡単かつ確実
に接合し得るインクジェット記録ヘッドとその製造方法
を提供する。 【解決手段】 このため、溝付天板２００の溝壁２０７
のうち、各ヒータボード１００の隣接する隙間に対応す
る前記、溝壁２０７は、それ以外の溝壁よりも溝深さ方
向に長くすると共に、前記溝壁２０７を、各ヒータボー
ド１００間の配列隙間に入れて天板２００を接合するよ
う構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク等の記録液
滴を飛翔させて被記録媒体上に定着させて記録を行うイ
ンクジェット記録ヘッドに関し、また特に、複数の吐出
エネルギー発生素子基板と一体の溝付天板とを用いたイ
ンクジェット記録ヘッドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱エネルギーを利用して吐出口からイン
ク等の記録用液体を吐出、飛翔させ、紙，プラスチック
シート，布等の被記録媒体に記録用液体を付着させるこ
とにより記録を行う液体噴射記録方法は、ノンインパク
ト式の記録方法であって、騒音が少ないこと、被記録媒
体に特に制限が無いこと、カラー画像記録が容易にでき
ることなどの利点を有し、広く使用されている。

【０００３】そして、この種の液体噴射記録方法を実施
する装置、すなわち液体噴射記録装置については、その
構造が比較的単純であって、液体噴射ノズルを高密度に
配設でき、当該記録装置の高速化をも比較的容易に達成
し得るといった利点がある。

【０００４】以上のような諸特徴から、この種の液体噴
射記録方法は社会的に注目され、この記録方法について
幾多の研究がなされており、この種の改良された液体噴
射記録方法を実施するいくつかの液体噴射記録装置が市
場化されて実用に供されている。

【０００５】ところで、近年、噴射記録法を用いた記録
分野においては、より高画質の記録を、より高速で得る
ことが可能な記録装置の早期提供が要望されている。そ
して高速記録要求に応える観点から、幅広の記録媒体へ
の記録を可能にすべく、その記録幅に対応する幅を有し
たいわゆる“ライン記録ヘッド”のような大型の記録ヘ
ッドについての研究が鋭意行われている。

【０００６】しかしながら、上記“ライン記録ヘッド”
においては、記録領域の略々全幅に亘って設けられた吐
出エネルギー発生素子をその全幅に亘って欠陥無く実際
に加工することは、極めて困難であった。

【０００７】すなわち、Ａ３サイズの記録紙を４００ｄ
ｐｉ（１インチ当たりのドット数）の記録密度で記録す
るライン記録ヘッドにおいては、４７３６個の吐出エネ
ルギー発生素子（バブルジェット方式では、一対の電極
及びこれらの電極の間に設けられた発熱抵抗体）の全て
を１つの欠除もなく全幅に亘って加工しなくてはなら
ず、その製造が極めて困難であった。従って、記録ヘッ
ドコストが高く、なかなか実用化まで到達することがで
きなかった。

【０００８】このため、今までいろいろな方式が提案さ
れて来た。例えば、特開昭５５−１３２２５３号、特開
平２−２００９号、特開平４−２２９２７８号、特開平
４−２３２７４９号、特開平５−２４１９２号及び米国
特許第５０１６０２号の各特許公報などがその各例であ
り、これらの考え方は、３２ノズル、４８ノズル、６４
ノズル、１２８ノズル等の比較的ノズル本数の少ない製
造し易いヘッドを複数個一つの基板の上（または上下）
にノズルの配列密度に合わせて高精度に並べてゆく方法
を採用している。しかしながら、これらの記録ヘッドに
おいては、その構成部品となる複数のヘッドを高精度に
配設するために種々の工夫や専用の装置を使用すること
となり、どうしてもコスト高傾向になってしまう。

【０００９】また構成部品となる複数のヘッドに対し
て、それぞれインク及び駆動に必要な電気信号を個別に
供給する必要があり、そのために多数の部品が必要とな
り、必然的に記録ヘッドの大型化やコスト高は避けられ
ず、それが故に記録ヘッドの持つ性能は充分高いもので
はあるが、実際にこれらを使用した液体噴射記録装置が
大量に市場に出回ることを妨げているのが現状であっ
た。

【００１０】そこで、例えば６４個、１２８個といった
比較的少数の吐出エネルギー発生素子（インクジェット
記録方式では、一対の電極及びこれら電極の間に設けら
れた発熱抵抗体）を設けた基板（以下、“ヒータボー
ド”と呼ぶ）を必要な数だけ一枚の基台の上に精度良く
並設して接着する方式が提案された（例えば特願平６−
３４８１０号）。

【００１１】この方式によれば、従来、フォトリソ加工
などの技術により、全幅に亘って無欠陥で作り上げよう
としていた長尺のヒータボードが極めて高い歩留まりで
得られる。

【００１２】さらにこの方式では、ヒータボードの上
に、一端部に形成された複数のインク吐出口と、吐出口
の各々に連通し、かつ一端部から他端部に向けて形成さ
れた複数の溝を有する一体形の天板で、その複数の溝が
ヒータボードに塞がれるように接合することによって、
極めて簡単に長尺のインクジェット記録ヘッドを製造で
きるようになっている。

【００１３】複数のヒータボードを配列して一つのヘッ
ドとする方式では、一体形のヒータボードを用いる方式
に比べて精度の面で不利になることもあり得る。

【００１４】つまり、配列している各ヒータボードは、
隣接するヒータボード間に必ずある隙間を有しており、
均一な記録ヘッドを製造しようとすると、上記隙間を溝
壁によって確実に塞がなくてはならない。もし隙間が確
実に塞がれていないと、ノズル内部とヒータボード隙間
が連通してしまう。すると吐出のための圧力がヒータボ
ード隙間に逃げてしまうため、ヒータボード隙間に隣接
するノズルではインク吐出量が下がり、その結果、形成
画像にむらが生じてしまう。

【００１５】実際には、ヒータボード切断寸法の公差や
配列ピッチの公差などによって隙間の位置、間隔はある
範囲の交差を有し、天板の溝加工精度もある程度の交差
を有するため、両者を精度良く接合して、かつヒータボ
ードの隙間を塞ぐためには様々な手段を必要とする。

【００１６】例えば、特願平６−３４９３０号において
は、図６に、従来のインクジェット記録ヘッドの一例の
要部拡大模式図を示すように、隣接する各ヒータボード
１００との隙間を封止剤２０８で塞ぐことを提案してい
る。図６において、１００はヒータボード、１０１は吐
出エネルギー発生素子、２０２はノズル、２０３はオリ
フィス、２０７は長い溝壁、３００はベースプレートを
それぞれ示す。

【００１７】また、特願平０８−１７３０９２号におい
ては、図７に従来の天板２００の接合方法の説明図を示
すように、吐出口面を形成するオリフィスプレートのヒ
ータボード１００隙間に対応する位置に観察穴２０９を
設け、この穴２０９からヒータボード隙間を観察しなが
ら天板とヒータボードとの位置合わせを行うことを提案
している。

【００１８】また、特願平６−１０５４６９号において
は、図８に、従来のインクジェット記録ヘッドの一例の
要部拡大模式図を示すように、各ヒータボード隙間に相
当する溝壁を、他の壁よりも幅広にして確実に隙間を塞
ぐようにしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような各手段を講ずるためには、それぞれの方法に応じ
たコストがかかり、また、必ずしもヒータボードと天板
との確実な密着が得られるとは限られなかった。

【００２０】本発明は、以上のような局面にかんがみて
なされたもので、複数の吐出エネルギー発生素子基板と
一体の溝付天板とを用いたインクジェット記録ヘッドに
おいて、簡単かつ確実に天板接合ができる記録ヘッド構
造とその製造方法を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、液体を吐出するための複数の吐出エネルギー発生
素子を設けた複数の素子基板を同一支持体上の同一面側
に有し、前記吐出エネルギー発生素子に対応して設けら
れた流路を形成するための複数の溝が設けられ、前記複
数の素子基板の各吐出エネルギー発生素子列を覆う溝付
部材を有し、前記溝付部材の溝壁のうち、前記吐出エネ
ルギー発生素子基板の隣接する隙間に対応する溝壁は、
それ以外の溝壁よりも溝深さ方向に長いことを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド及びその製造方法を提供す
ることにより、前記目的を達成しようとするものであ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
複数の実施例に基づいて、図面を用いて詳細に説明す
る。

【００２３】

【実施例】

（実施例１）図１に、本発明に係る第１の実施例のイン
クジェット記録ヘッドの要部拡大模式図（前記従来例図
８相当図）を示す。１００はヒータボード、１０１は吐
出エネルギー発生素子、２０２はノズル、２０３はオリ
フィス、２０７は長い溝壁、３００はベースプレートで
ある。

【００２４】本実施例では、インク吐出口の密度３６０
ｄｐｉ（７０．５μｍ）のインクジェット記録ヘッドに
ついてその全体斜視図を示す図２により説明する。

【００２５】図２において、ヒータボード１００は、吐
出エネルギー発生素子１０１が所定の位置に３６０ｄｐ
ｉの密度で１２８個設けられているものである。これに
は、外部からの電気信号により、任意のタイミングで吐
出エネルギー発生素子１０１を駆動させる信号パッド、
その駆動の他の電力等を供給するための電力パッド等で
あるパッド１０２が複数設けられている。

【００２６】ヒータボード１００は、金属セラミック等
の材質で作られたベースプレート３００の表面上に接着
剤を用いて接着固定されている。なお、図２において、
４００は（印刷）配線基板（ＰＣＢ）、４０１はＰＣＢ
の電極、４０２はヒータボードの電極をそれぞれ示す。

【００２７】次に、天板２００について、それぞれ
（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）断面側面図を示す
図３を参照して説明する。

【００２８】図３において、天板２００は、ヒータボー
ド１００上の吐出エネルギー発生素子１０１に対応して
設けられた複数のノズル２０２、各ノズル２０２に連通
すると共に、各ノズル２０２に対応して設けられる、イ
ンクを記録媒体に向けて吐出させるためのオリフィス２
０３、各ノズル２０２に対してインクを供給するために
各ノズル２０２に連通した液室２０１、液室２０１に対
して不図示のインクタンクから供給されたインクを流入
させるためのインク供給路を形成し、かつベースプレー
ト３００と天板２００の樹脂部分との熱膨張率の差を無
くすためにインサート成形されたパイプ２０５、パイプ
２０５より液室２０１にインクを供給するためのインク
供給口２０６等で構成されている。

【００２９】天板２００は、ヒータボード１００を複数
並べて設けられた吐出エネルギー発生素子列をほぼ覆い
被さる長さで構成されている。

【００３０】図４は、天板２００の溝・穴のレーザビー
ム加工工程を説明する模式図である。左側の図はノズル
２０２の正面から見た状態を表わしている。

【００３１】本実施例では、溝・穴加工はエキシマレー
ザビームを用いて行った。天板２００を構成する樹脂
は、レーザビームでの加工性がよいポリサルフォンを用
いている。上記レーザ加工機の構成を図５に示す。

【００３２】レーザビーム発振器５０１から照射された
レーザは、２個の４５°全反射ミラー５０５ａ，５０５
ｂを経由してビーム成形光学系５０８ａに入る。この光
学系の出口にはマスク５１０が設けられており、このマ
スク５１０を通過したレーザビーム５０２がワークＷに
到達して加工を行う。マスク５１０内の異なる位置に加
工すべき溝や穴のパターンがそれぞれ刻設されており、
マスク５１０位置を動かすことによって所望のパターン
をワークＷに加工することができる。

【００３３】なお、図５において、５０３はビームスプ
リッタ、５０４はパワデテクタ、５０６は装置フレー
ム、５０７は制御系、５０８，５０８ａ，ｂはビーム成
形光学系、５０９は観察・測定系、５１１はワークステ
ーションをそれぞれ示す。

【００３４】次に、図４に戻り、レーザ加工する前の天
板２００は、オリフィスプレートと流路加工面とのみが
機械式のカッタによって仕上げられている。

【００３５】まず図４（ａ）に示すように、エキシマレ
ーザビーム５０２を溝壁２０７のパターンを通して図の
下側から照射してノズル溝を加工する。次の図（ｂ）に
示すように、別のパターンを通して図の下側から照射
し、ヒータボード継ぎ目に相当するノズル壁以外を短く
する。

【００３６】次に、図４（ｃ）に示すように、穴のパタ
ーンを通して図の奥側から手前側に向かって照射して
（実際にはレーザビームの照射方向は一定で、ワークＷ
を動かして加工するが、図面の都合上、上記のように説
明する）ノズル穴２０２を加工する。

【００３７】次に、図１に戻り、天板２００は、各ノズ
ル２０２とベースプレート３００上に並べたヒータボー
ド１００上の各吐出エネルギー発生素子１０１との位置
関係が個々に対応する所定に位置関係になるように合わ
せて接合される。

【００３８】所定の位置関係に合わせるには、前記図７
に示したように、オリフィスプレートに穿設された観察
穴２０９からヒータボード１００の継ぎ目の隙間を観察
し、観察穴２０９の中央にヒータボード１００の隙間が
くるように位置調整を行う。

【００３９】本発明によれば、ヒータボード隙間に相当
する溝壁２０７がその他の溝壁より長いので、ヒータボ
ードの隙間にこの壁を落とし込んだ時点で正確に位置が
合ったものとして、ばね等により天板２００をヒータボ
ード１００に対して機械的に押さえ込み、接合を完了す
る。

【００４０】天板２００とヒータボード１００との位置
合わせについては、従来は画像処理をしながら少しずつ
位置調整を行っていたため、タクトタイムが長かった
が、本発明では大まかに位置調整をした後で、ヒータボ
ード１００側を超音波で振動させて、その振動によって
天板２００を移動させて、ヒータボード隙間に長い溝壁
２０７を落とし込む方法を用いたため、タクトタイムを
短くすることができた。

【００４１】ヒータボード隙間と溝壁２０７との関係に
ついては、従来は天板２００の観察穴２０９と、溝壁２
０７の位置関係とが必ずしも正確に出ているとは限ら
ず、観察穴２０９とヒータボード隙間を合わせても、ヒ
ータボード隙間を溝壁２０７で塞げないことがあった
が、本発明ではヒータボード隙間に溝壁２０７が入って
いるので、ヒータボード隙間を確実に塞ぐことができ、
良好な印字品位を得ることができた。

【００４２】（実施例２）前記第１の実施例において
は、ヒータボード継ぎ目に相当する溝壁２０７は、すべ
て長かったが、記録ヘッドが長尺になればなるほど、ヒ
ータボード１００の配列精度の誤差や天板２００の溝加
工の誤差は大きくなる。ヒータボード継ぎ目に相当する
全ての溝壁２０７が長いと、あるヒータボード継ぎ目は
溝壁２０７が入り、ある継ぎ目は溝壁２０７がずれて入
らなくなり、却ってヒータボード１００と天板２００と
の密着性を損なう場合があり得る。

【００４３】従って、本第２の実施例２においては、長
くする溝壁２０７は、ヘッドの中で１個所のみであるこ
とを特徴としている。ヒータボード継ぎ目にいれる溝壁
で１個所だけであると、上述のようにヒータボード１０
０と天板２００の密着性が悪くなる可能性はなく、天板
接合の位置合わせが、前記実施例１で述べたように容易
になる利点がある。ただし、ヒータボード隙間を塞ぐ機
能は、実施例１よりも劣るので、長い溝壁２０７以外の
ヒータボード継ぎ目に相当する溝壁は、前出図８に示し
たように、幅を広くして隙間を塞ぐようにした。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溝付天板の溝壁のうち、吐出エネルギー発生素子基板の
隣接する隙間に対応する溝壁は、それ以外の溝壁よりも
溝深さ方向に長く、前記溝壁をヒータボード配列の隙間
に入れて天板接合を行うことによって、天板接合の位置
決めを容易に行うことができ、確実にヒータボード隙間
を塞ぐことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１のインクジェット記録ヘッドの要部
拡大模式図

【図２】 実施例１のインクジェット記録ヘッドの全体
構成説明図

【図３】 天板の構成説明図

【図４】 天板のレーザ加工工程説明図

【図５】 天板のレーザ加工装置説明図

【図６】 従来のインクジェット記録ヘッドの一例の要
部拡大模式図

【図７】 従来の天板接合方法の説明図

【図８】 従来のインクジェット記録ヘッドの一例の要
部拡大模式図

【符号の説明】

１００ ヒータボード（基板） １０１ 吐出エネルギー発生素子 １０２ パッド ２００ 天板 ２０１ 液室 ２０２ ノズル ２０３ オリフィス ２０５ パイプ ２０６ インク供給口 ２０７ 長い溝壁 ２０８ 封止剤 ２０９ 観察穴 ３００ ベースプレート ４００ 印刷配線基板（ＰＣＢ） ５０１ レーザ発振器 ５０２ レーザビーム ５０３ ビームスプリッタ ５０４ パワーディテクタ ５０５ａ，ｂ ４５°全反射ミラー ５０６ 装置フレーム ５０７ 制御系 ５０８ ビーム成形光学系 ５０９ 観察・測定系 ５１０ マスク ５１１ ワークステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 刈田 誠一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡崎 猛史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 青野 清美 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 但馬 裕基 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を吐出するための複数の吐出エネル
   ギー発生素子を設けた複数の素子基板を同一支持体上の
   同一面側に有し、 前記吐出エネルギー発生素子に対応して設けられた流路
   を形成するための複数の溝が設けられ、前記複数の素子
   基板の各吐出エネルギー発生素子列を覆う溝付部材を有
   し、 前記溝付部材の溝壁のうち、前記吐出エネルギー発生素
   子基板の隣接する隙間に対応する溝壁は、それ以外の溝
   壁よりも溝深さ方向に長いことを特徴とするインクジェ
   ット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 液体を吐出するための複数の吐出エネル
   ギー発生素子を設けた複数の素子基板の前記吐出エネル
   ギー発生素子に対応して設けられた流路を形成するため
   の複数の溝が設けられ、前記複数の素子基板の吐出エネ
   ルギー発生素子列を覆う溝付部材を有し、 前記溝付部材の溝壁のうち、前記吐出エネルギー発生素
   子基板の隣接する隙間に対応する溝壁は、それ以外の溝
   壁よりも溝深さ方向に長くなっており、 前記吐出エネルギー発生素子基板と前記溝付部材とを接
   合する際に、隣接する各基板同志の隙間に前記溝付部材
   の長い溝壁をはめ込んで接合することを特徴とするイン
   クジェット記録ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記溝付部材の長い溝壁は、すべての溝
   壁のうち１ケ所のみであることを特徴とする請求項１記
   載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記溝付部材の長い溝壁は、すべての溝
   壁のうち１ケ所のみであることを特徴とする請求項２記
   載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。