JPH11198378A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貼り合わせ工程を簡略化することにより、よ
り廉価なインクジェット記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 複数のインク吐出口を有するオリフィス
プレートと、該オリフィスプレートを受ける、吐出機構
を有するノズル部との少なくとも二つの部材を貼り合わ
せてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、少なくと
も一方が磁気的吸着力を有し、他方の部材が磁気的被着
性を有し、これらの部材を磁気的に貼り合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被記録媒体にイン
クを吐出して記録を行うためのインクジェット記録ヘッ
ド、その製造方法およびそれを具備したインクジェット
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、記録時に騒
音の発生がほとんどないノンインパクト記録方式であっ
て、高速記録が可能であり、しかも普通紙に特別の定着
を必要とせずに記録を行えるので、現在知られている各
種の記録方式の中で極めて有効な記録方式であると認め
られている。

【０００３】図１は、このような従来のインクジェット
記録方式に用いられる代表的なインクジェット記録ヘッ
ドの概略を示す斜視図である。図１において、１はオリ
フィスプレートであり、２は接着剤層、３は吐出機構を
有する部材であり、４はインクを含むタンクである。こ
こで１のオリフィスプレートは、正確な吐出を実現する
ように設計された断面形状を有するものであり、内部は
親水化された表面を有し、外部は疎水化されたものが好
ましい。さらに、耐久性を考慮すると、何らかの柔らか
い樹脂等で、固着したインク液をふきとる必要があるの
で、大きな強度を有するものが好ましい。

【０００４】このため、オリフィスプレート用の現実的
な材料としては、強度がやや劣るものの比較的安価な、
例えば、エポキシ樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等の
樹脂を用いるか、あるいは強度が大きいステンレス鋼、
シリコンまたはニッケルプレートを用いる場合が多い。

【０００５】上記のオリフィスプレートを吐出機能を有
するノズル部に接合する方法としては、通常、エポキシ
系の接着剤等の接着剤を用いる場合が多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接着剤
を用いてオリフィスプレートを吐出機構を有するノズル
部に貼り合わせるためには、接着剤の塗布工程、精密な
位置合わせおよび貼り合わせ工程並びにベーク工程の一
連の工程が必要である。

【０００７】本発明はこれらの一連の工程を簡略化する
ことにより、製造コストを低下させ、より廉価なインク
ジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は以下
のインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法により
達成される。

【０００９】（１）複数のインク吐出口を有するオリフ
ィスプレートと、該オリフィスプレートを受ける、吐出
機構を有するノズル部との少なくとも二つの部材を貼り
合わせてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、少な
くとも一方の部材が磁気的吸着力を有し、他方の部材が
磁気的被着性を有し、これらの部材を磁力により貼り合
わせることを特徴とするインクジェット記録ヘッド、
（２）磁区パターンを該オリフィスプレートと該ノズル
部とのそれぞれに設け、両者を磁区パターンにより貼り
合わせた上記（１）に記載のインクジェット記録ヘッ
ド、（３）複数のインク吐出口を有するオリフィスプレ
ートと、該オリフィスプレートを受ける、吐出機構を有
するノズル部との二つの部材を貼り合わせるインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、該二つの部材を磁
力によって調芯貼り合わせ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、（４）接着剤を併用して
貼り合わせを行う上記（３）に記載の方法、（５）磁区
パターンを該オリフィスプレートと該ノズル部とのそれ
ぞれに設け、両者を磁区パターンにより貼り合わせるこ
とを特徴とする上記（３）に記載の方法、（６）上記
（１）または（２）に記載のインクジェット記録ヘッド
と、該記録ヘッドを載置するための部材とを少なくとも
具備することを特徴とするインクジェット記録装置。

【００１０】本発明によれば、磁力によって位置出しお
よび、貼り合わせを行うことが可能となり、インクジェ
ット記録ヘッドの製造法定を簡略化することができ、イ
ンクジェット記録ヘッドをより廉価にすることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において記録とは、布、
紙、糸、シート材等のインク付与を受けるインク支持体
へのインク付与等（プリント）を含むものである。した
がって、本発明のインクジェット記録ヘッドを搭載する
インクジェット記録装置は、上記インク支持体の全てに
適用可能である。

【００１２】本発明においては、オリフィスプレート
は、例えば、ニッケル電鋳技術を用いて形成することが
できる。この場合は、オリフィスプレートを受けるノズ
ル部が磁気的吸着力を有し、両者を位置出し、接着剤な
しでも貼り合わせることができる。また、オリフィスプ
レートおよびこれを受けるノズル部の両者が、それぞれ
互いに磁力により吸着し、アライメント機構なしで貼り
合わせすることができるように、磁区パターンを設けて
もよい。この場合、オリフィスプレートもこれを受ける
ノズル部も磁区パターン以外はプラスティックで形成す
ることができる。

【００１３】さらに、本発明の磁気的吸着とともに接着
剤をも併用することができる。この際、硬化にあたって
流動するエポキシ樹脂等の熱硬化接着剤も困難なく使用
が可能となり、また、塗布が容易であるが、硬化時間の
長い、低粘度の室温硬化接着剤も困難なく使用が可能と
なる。

【００１４】オリフィスプレートを受けるノズル部はイ
ンクを吐出するための吐出機構を備える。この吐出機構
は、例えば熱エネルギーによりインク液滴を飛翔させる
もので、基板上に電気熱変換素子を設け、その上にイン
クが流れる得るノズル（インク流路）を設けたものであ
る。そして、このノズル部はオリフィスプレートを受け
る面の一部に磁石が配置されるか、または磁気的被着機
能を有する部材が配置される。また、オリフィスプレー
トのオリフィスとノズル部のノズルとの位置出し（調
芯）を容易にするためのガイド部材をオリフィスプレー
トを貼る面に設けることもできる。さらに、前記のよう
に磁区パターンをオリフィスプレートを貼る面の両端に
近い部位のそれぞれに近い部分に設けることもできる。

【００１５】前記のノズル部にオリフィスプレートを貼
り合わせるには、オリフィスプレートのオリフィスとノ
ズル部のノズルとを調芯して磁力により吸着させればよ
い。インクを含むタンク（インクタンク）は、支持部材
にインクを供給することができるように、予めノズル部
と組合わせておく。また、接着剤を併用する場合は、接
着をオリフィスプレートおよびノズル部の貼り合わせ面
に塗布したのち、上記のように貼り合わせて接着剤の硬
化に必要な時間保持する。このようにして、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドが製造される。

【００１６】本発明のインクジェット記録ヘッドは、例
えば熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を
行うインクジェット記録方式に用いるものである。

【００１７】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。この
様に液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一で対応した気泡を形成出来るため、特にオン
デマンド型の記録法には有効である。この気泡の成長，
収縮により吐出孔を介して液体（インク）を吐出させ
て、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパ
ルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわ
れるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が
達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号と
しては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
ている。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の
米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条
件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができ
る。

【００１８】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているようなオリフィス、ノズルおよび電
気熱変換体を組み合わせた構成（直線状液流路または直
角液流路）の他に、米国特許第４５５８３３３号明細
書、米国特許第４４５９６００号明細書に開示されてい
る様に、熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持
つものも本発明に合まれる。

【００１９】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

【００２０】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に
対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがある。
このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示されて
いるような記録ヘッドを複数組み合わせることによって
フルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個
のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００２１】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００２２】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別
の加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。

【００２３】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カ
ラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つを
備えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００２４】以上説明した本発明の例においては、液体
インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固体
状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイン
クであっても用いることができる。上述のインクジェッ
ト装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内
で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にある
ように温度制御するものが一般的であるから、使用記録
信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。

【００２５】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置
状態で固化するインクを用いることも出来る。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化してインク液状として吐出するものや、記録
媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよ
うな、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質
を持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００２６】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体
に対して対向するような形態としても良い。

【００２７】本発明のインクジェット記録ヘッドを具備
したインクジェット記録装置を図６を参照して以下に説
明する。図６は本発明のインクジェット記録ヘッドをイ
ンクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装着
したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示す
斜視図である。

【００２８】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である．１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００２９】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ ２２
の駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、
ＩＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装
置２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッ
ピングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適
宜の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０への
インク供給経路に設けた適宣の加圧手段によるインク圧
送を行ない、インクを吐出口より強制的に排出させるこ
とによりノズル内の増枯インクを除去する等の吐出回復
処理を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施
すことによりＩＪＣが保護される。

【００３０】３０は、はヘッド回復装置２６の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード３１はブレード保持部材
３１Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置
２６と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動
作し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これ
により、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミン
グで、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処
理後に、ブレード３１をＩＪＣ２０の移動経路中に突出
させ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴なってＩＪＣ２０の吐
出面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもの
である。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明を実施例によって詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるもの
ではない。 実施例１ 本発明のインクジェット記録ヘッドの１実施例の概略を
示す斜視図である図２を参照して説明する。従来と同様
にインクを含むタンク４および吐出機構を有するノズル
部３を形成したのち、ノズル部３の、オリフィスプレー
トを貼る面の上端部と下端部とに磁石５を設けた。

【００３２】電鋳により形成されたニッケル製のオリフ
ィスプレートを、オリフィスとノズルとの位置合わせを
して接着剤なしで貼った。

【００３３】このようにして、例えば３０〜１００μｍ
の小さなオリフィスをつまらせずに接着剤を塗布すると
いう、従来の難しい問題点から解放されてオリフィスプ
レートをノズル部に貼ることができた。 実施例２ 本発明のインクジェット記録ヘッドの別の実施例の概略
を示す斜視図である図３を参照して説明する。この実施
例は実施例１の改良型であって、４はインクを含むタン
ク、３は吐出機構を含むノズル部、５は磁石、１はニッ
ケル電鋳により作製されたオリフィスプレートである。

【００３４】ノズル部３の張り合わせ面の上端部の磁石
５の上部、および下端部の磁石５の下部にそれぞれ図示
したようなガイド部材６を設け、このガイド部材間にオ
リフィスプレートが入るようにすることによりオリフィ
スプレートの位置決めを容易にすることができる。 実施例３ この実施例では、実施例１および実施例２において少し
不充分であった各ノズル間のインクの隔離を完全に行っ
た。オリフィスプレートをノズル部に貼るとき、エポキ
シ樹脂接着剤を貼り合わせ面に塗布して貼り合わせを行
った以外は実施例２と同様に操作した。この実施例によ
れば、接着剤の硬化が完了するまで位置ずれを起すこと
なく、容易に貼り合わせることができ、各ノズル間の隔
離を完全にすることができた。 実施例４ 本発明の更に別の実施例の概要を示す斜視図である図４
および図４の一部拡大斜視図である図５を参照して説明
する。図４および５において、インクを含むタンク４お
よび吐出機構を有するノズル部３を形成した。ノズル部
３の、オリフィスプレートを貼る面とオリフィスプレー
ト１とに、図５に示したように垂直方向に磁化させた花
びら型の磁区パターン７および８を、オリフィスプレー
トの位置出しを精確に行うことができるように設けた。

【００３５】この実施例によれば、オリフィスプレート
の位置出しと磁気吸着とを同時に達成することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、接着剤を用いなくて
も、ノズルプレートをノズル部に、精確に位置出しをし
て貼り合わせることができる。また、接着剤を併用する
場合、硬化の際に流動するエポキシ樹脂等の熱硬化接着
剤、硬化時間は長いが塗布の容易な、低粘度の室温硬化
接着剤を用いることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインクジェット記録方式に用いられる代
表的なインクジェット記録ヘッドの概略を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの１実施例
の概略を示す斜視図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの別の実施
例の概略を示す斜視図である。

【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドの更に別の
実施例の概略を示す斜視図である。

【図５】図４の一部拡大斜視図である。

【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドを装置した
インクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ オリフィスプレート ２ 接着剤層 ３ 吐出機構を有するノズル部 ４ インクを含むタンク ５ 磁石 ６ ガイド部材 ７、８ 磁区パターン １６ キャリッジ １７ 駆動モータ １８ 駆動ベルト １９Ａ、１９Ｂ ガイドシャフト ２０ インクジェットヘッドカートリッジ ２２ クリーニング用モータ ２３ 伝動機構 ２４ プラテン ２６ ヘッド回復装置 ２６Ａ キャップ部材 ３０ ブレード ３０Ａ ブレード保持部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のインク吐出口を有するオリフィス
   プレートと、該オリフィスプレートを受ける、吐出機構
   を有するノズル部との少なくとも二つの部材を貼り合わ
   せてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、少なくと
   も一方の部材が磁気的吸着力を有し、他方の部材が磁気
   的被着性を有し、これらの部材を磁力により貼り合わせ
   る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】 磁区パターンを該オリフィスプレートと
   該ノズル部とのそれぞれに設け、両者を磁区パターンに
   より貼り合わせた請求項１に記載のインクジェット記録
   ヘッド。
3. 【請求項３】 複数のインク吐出口を有するオリフィス
   プレートと、該オリフィスプレートを受ける、吐出機構
   を有するノズル部との二つの部材を貼り合わせるインク
   ジェット記録ヘッドの製造方法において、該二つの部材
   を磁力によって調芯貼り合わせ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。
4. 【請求項４】 接着剤を併用して貼り合わせを行う請求
   項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 磁区パターンを該オリフィスプレートと
   該ノズル部とのそれぞれに設け、両者を磁区パターンに
   より貼り合わせることを特徴とする請求項３に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１または２に記載のインクジェッ
   ト記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置するための部材と
   を少なくとも具備することを特徴とするインクジェット
   記録装置。