JPH1120168A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】エネルギー損失を最小限となるようにし、イン
ク吐出量のバラツキがなく、コストの軽減と歩留まりの
向上を図ることのできるインクジェット記録ヘッド。 【解決手段】インクに吐出エネルギーを与えるための複
数の吐出エネルギー発生素子１０１が配列された素子基
板１００が、エネルギー発生素子１０１の配列方向に沿
って複数並列して固定された基板１００と、インクを吐
出する複数の吐出口および前記各吐出口に連通する複数
の溝壁２０９による溝２０２を備え、溝壁２０９を複数
の素子基板１００に圧接させて基体と接合することによ
り、各エネルギー発生素子１０１に対応した複数のイン
ク流路を構成する溝付部材とを有するインクジェット記
録ヘッドにおいて、溝付部材の溝壁２０９のうち、基板
に並列して固定された素子基板１００間の隙間に対応す
る溝壁２０９が、他の溝壁２０９より溝２０２の長さ方
向に長く形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体を噴射し記録を
行うインクジェット記録ヘッドに関し、特にマルチノズ
ルによる長尺のインクジェット記録ヘッドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドは、イ
ンクを吐出する吐出口と、インクタンクからのインクを
吐出口に供給するためのインク流路と、インク流路に配
置されインク流路内のインクに与える吐出エネルギーを
発生するためのエネルギー発生素子とを備えたものが知
られている。そして、その構造としては、吐出口および
インク流路を構成する溝が形成された溝付部材を、エネ
ルギー発生素子が設けられた基板上に接合した構成のも
のが一般的である。その中でも特に、ラインタイプのイ
ンクジェット記録ヘッド等、長尺のインクジェット記録
ヘッドの場合は、数千個といった多数個のエネルギー発
生素子を必要とし、その中の１つでも不具合があると、
基板全体が不良品となり基板の歩留りが悪くなってしま
う。そこで、６４個あるいは１２８個といった比較的少
ない数のエネルギー発生素子を設けた素子基板を用い、
それを基体上に精度よく並べることによって、歩留りを
向上させたものがある。そして、この基体上の各素子基
板を覆うようにして溝付部材を接合することで、インク
ジェット記録ヘッドを製造していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、基体上に複数の素子基板を並べて固定したイ
ンクジェット記録ヘッドでは、隣り合う素子基板を確実
に密着して固定することは難しく、素子基板間には隙間
が生じてしまう。この隙間は非常に小さいものである
が、微細な構造であるインクジェット記録ヘッドには無
視できないものであり、素子基板の境界部においては、
溝付部材の溝間の壁が２つの素子基板をまたぐように、
溝付部材が接合されないと、素子基板間の隙間からイン
クが漏れ、インクの吐出不良を起こしてしまう。これを
防止するために、素子基板間の隙間に対応する溝付部材
の壁の幅を大きくし、壁が、素子基板間の隙間にまたが
りやすいようにする構成が考えられる。しかし、このよ
うな構成では、素子基板を固定する際に、隙間だけでな
く、段差も生じる場合があり、段差が生じると、溝付部
材の壁の幅を大きくしても、溝付部材の壁は一方の素子
基板のみに圧接され、他方の素子基板とは接触しないの
で、結局は、他方の素子基板に対しては隙間が生じてし
まうことになる。このようなことから、素子基板間の段
差に対しても溝付部材の壁が接触可能な様に、隣接する
素子基板それぞれに圧接する１つの壁に２つの圧接部を
有する構成のものも考えられている（特願平０６−２６
５５５３号公報）が、このような構成だけでは、超長尺
で高精細なヘッド（例えばＡ３サイズ６００ｄｐｉ）等
にした場合、部品のバラツキや、位置精度の累積誤差、
壁圧接部のダレ等といった細かい問題が重ね合わさる
と、必ずしも充分とは言えず、大量生産を行う上ではさ
らなる改善が望まれる。

【０００４】そこで、本発明は、部品のバラツキや、位
置精度の累積誤差、壁圧接部のダレ等により、エネルギ
ー発生素子の発生するパワーが素子基板の隙間に逃げて
しまうような場合においても、エネルギー損失を最小限
となるようにし、インク吐出量のバラツキがなく、高品
位なヘッドを長尺にわたって構成することができ、コス
トの軽減と歩留まりの向上を図ることのできるインクジ
ェット記録ヘッドを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、インクジェット記録ヘッドをつぎのように
構成したことを特徴とするものである。すなわち、本発
明のインクジェット記録ヘッドは、インクに吐出エネル
ギーを与えるための複数の吐出エネルギー発生素子が配
列された素子基板が、前記エネルギー発生素子の配列方
向に沿って複数並列して固定された基体と、インクを吐
出する複数の吐出口および前記各吐出口に連通する溝壁
によって形成された複数の溝を備え、該溝の前記エネル
ギー発生素子への対応部における溝壁を、前記複数の素
子基板に圧接させて前記基体と接合することにより、前
記各エネルギー発生素子に対応した複数のインク流路を
構成する溝付部材とを有するインクジェット記録ヘッド
において、前記溝付部材の溝壁のうち、前記基板に並列
して固定された素子基板間の隙間に対応する溝壁が、他
の溝壁より溝の長さ方向に長く形成されていることを特
徴としている。また、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、前記素子基板間の隙間に対応する溝付部材の溝壁
が、他の溝壁より壁巾が厚く構成されていることを特徴
としている。また、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、前記素子基板間の隙間に対応する溝付部材の溝壁に
おいて、該溝壁の少なくとも前記素子基板と接する部分
には、該部分の形状に沿って前記素子基板に圧接される
圧接部を有し、該圧接部は隣接するそれぞれ異なる素子
基板に圧接される２本のリヴで構成されていることを特
徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】上記の通り構成された本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドでは、エネルギー発生素子が設
けられた複数の素子基板が基体上に固定され、さらに各
素子基板を覆うようにして、吐出口及び溝が形成された
溝付き部材が接合されることにより、エネルギー発生素
子に対応した複数のインク流路が構成される。この際、
溝付き部材の素子基板と接する部分の内、素子基板間の
隙間に対応する溝壁が他の溝壁より溝の長さ方向に長く
構成されることで、多数の部品間の微妙な寸法のずれに
より隙間がやや大きいがわに広がった場合や、壁幅が細
い側にばらついた場合または壁の接する部分の微妙な形
状のだれ、といったより長尺で大量に生産した場合のば
らつきなどで、万が一隙間部に対応する壁と素子基板の
密着が不完全でエネルギー発生素子の発生するパワーが
素子基板の隙間に逃げてしまったような場合でも、隙間
部から共通液室へつながる経路の流抵抗を大きくできる
のでエネルギー損失を最小限にすることができ、その結
果、全ノズルにわたってインク吐出量のバラツキの少な
い高品位なインクジェット記録ヘッドを長尺にわたって
構成することができる。また、本発明においては、、素
子基板間の隙間に対応する溝付部材の溝壁を、他の溝壁
より壁巾を厚く構成することにより、素子基板間の隙間
部を塞ぐように構成することもでき、また、この溝壁に
隣接する素子基板それぞれに圧接する２本のリヴを形成
して、素子基板間の段差に対しても溝付部材の壁が十分
接触することができるように構成することもできる。そ
して、このような本発明を用いることにより各構成部品
の加工精度をゆるめることが可能で、コストの軽減が可
能となり、さらには、生産歩留まりの向上にも寄与する
ことが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの実施例１の主要な部品の構成を説明するための図で
ある。本実施例では、吐出口の密度が３６０ｄｐｉ（７
０．５μｍピッチ）、吐出口の数が３００８個（印字幅
２１２ｍｍ）のインクジェット記録ヘッドについて説明
する。図１において、ガラス、シリコン、セラミック
ス、金属等からなる基体としてのベースプレート３００
上には、素子基板である複数のヒーターボード１００が
並べられて配置され、接着剤等により固定されている。
各ヒーターボード１００には、エネルギー発生素子１０
１が所定の位置に３６０ｄｐｉの密度にて１２８ヶ設け
られており、各ヒーターボード１００は、これらエネル
ギー発生素子１０１の配列方向に沿って、各エネルギー
発生素子１０１のピッチが等しくなるように精度よく並
べられている。

【０００８】また、各ヒーターボード１００には、各エ
ネルギー発生素子１０１を駆動する電気信号や駆動電力
を供給するためのパッド１０２が投けられている。これ
らパッド１０２は、ベースプレート３００に接着されて
固定された配線基板４００のパッド４０１とワイヤボン
ディング等により電気的に接続されている。配線基板４
００は、記録装置本体（不図示）に装着されることで記
録装置本体の制御基板（不図示）に電気的に接続される
コネクター４０２を有し、制御基板からの記録信号およ
び駆動電力は、この配線基板４００を介して各エネルギ
ー発生素子１０１に供給され、これにより各エネルギー
発生素子１０１は任意のタイミングで駆動される。一
方、ベースプレート３００には、各エネルギー発生素子
１０１に対応して、インクを吐出するための吐出口２０
３および後述する溝２０２（図２参照）が形成された溝
付部材としての天板２００が、各ヒーターボード１００
を覆うようにして接合されている。ここで、天板２００
について図２を参照して説明する。図２は、図１に示し
た天板の平面図、正面図および底面図である。

【０００９】図２に示すように、天板２００は、各吐出
エネルギー発生素子１０１（図１参照）に対応して設け
られた複数の溝２０２と、各溝２０２に対応して各溝２
０２に連通して設けられた吐出口２０３と、各溝２０２
に連通し各溝２０２に流入されるインクを一時的に保持
する液室２０１とを有する。この天板２００が、各ヒー
ターボード１００を覆うようにしてベースプレート３０
０に接合されることで、天板２００は各ヒーターボード
１００に圧接され、各溝２０２とヒーターボード１００
とで囲まれる空間がそれぞれインク流路となる。また、
インク流路が構成された状態では、各インク流路内に、
エネルギー発生素子１０１が位置することになる。天板
２００を構成する材料としては、正確に溝２０２を形成
できる樹脂であればよいが、さらに機械的強度、寸法安
定性、耐インク性に優れたものであることが望ましい。
このような材料としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、
ジクリコール、ジアルキルカーボネート樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、
メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等が望まし
く、特にポリサルフォンやポリエーテルサルフォン等の
樹脂がその成型性、耐液性等の観点から望ましい。

【００１０】また、天板２００には、図３の断面図に示
すように、外部のインクタンク（不図示）に収納された
インクを液室２０１に供給するためのパイプ２０５が挿
入されている。パイプ２０５には、液室２０６に連通す
る供給口２０６が開口しており、パイプ２０５内のイン
クは、この供給口２０６を通じて液室２０１に供給され
る。パイプ２０５は、天板２００の熱膨張率を規制する
ために、ベースプレート３００（図１参照）の材料と同
じステンレス鋼でできている。また、パイプ２０５の外
表面には、ブラスト加工、ローレット加工といった表面
加工が施されており、天板２００との密着度が向上する
ようになっている。これにより、その機械的強度から天
板２００の熱膨張率はステンレス鋼のそれにならうよう
になっており、しかも、天板２００とベースプレート３
００は同一の熱膨張率を持つことになる。その結果、エ
ネルギー発生素子１０１（図１参照）を駆動したときに
発生する熱による、ヒーターボード１００（図１参照）
とのずれは発生しない。さらに、天板２００の底面、す
なわちヒーターボード１００と接する部分には、ヒータ
ーボード１００と接する部分の形状に沿って、図４に示
すような、圧接部となるリブ２１０ａ、２１０ｂ、２１
０ｃが形成されている。天板２００のヒーターボード１
００と接する部分の中でも特に、互いに隣接する溝２０
２を仕切る壁２０９には、２本のリブ２１０ｂ、２１０
ｃが形成されており、これら各リブ２１０ｂ、２１０ｃ
は、吐出口２０３を有する面に形成されたリブ２１０ａ
につながっている。ここで壁２０９は、図２をみると２
０９ａと２０９ｂの２つのタイプが形成してある。２０
９ｂは素子基板（ヒーターボード）１００の隙間１０３
に対応する壁であり他の壁２０９ａと比べ壁の長さが長
くなっているのが判る。

【００１１】図１２に、従来の構成における液室２０１
側から見た溝２０２周辺とヒーターボード１００の関係
を示してある。ここでヒーターボード１００の隙間１０
３と、これに対応する壁２０９の位置関係がまれではあ
るが微妙にずれていた場合、エネルギー発生素子１０１
の発生するエネルギーが、壁２０９と隙間１０３の間を
逃げてしまう。これにより吐出に必要なエネルギーがロ
スしてしまうことになる。すると隙間に隣接するノズル
の吐出は、他のノズルに対して弱いものとなり、画像品
位面で不満なものになってしまうことが理解できる。こ
れに対して、図５に示した様に本実施例の図２で示した
天板２００を用いたインクジェットヘッドは、ヒーター
ボード１００の隙間１０３に対応する溝壁２０９ｂが他
の溝壁２０９ａよりも長く形成されており、先に説明し
たような万が一隙間１０３と、溝壁２０９ｂが微妙にず
れてしまった場合でも他より長く形成された壁部で、隙
間１０３の上を長い範囲で塞ぐ様な形で組み立てられる
ので、隙間１０３から液室２０１へとつながる経路が長
くなることになる。このことは隙間１０３の幅約１０μ
ｍ前後という微細な経路では、そこを液体が通過すると
きの流抵抗がその長さ分大きくなることを意味し、それ
によりエネルギー発生素子１０１の発生するエネルギー
が壁２０９と隙間１０３の間を逃げてしまうことを、つ
まり吐出に必要なエネルギーがロスしてしまうことを押
さえることが可能となる。これにより長尺にわたってイ
ンク吐出量のバラツキの少ない画品位のよいヘッドが提
供できる。

【００１２】図６〜図１１に、この溝壁２０９ａ及び、
２０９ｂを形成する過程を順を追って示した。この溝２
０２等を形成するには、エキシマレーザー光を用いた加
工方法がこのような長尺ヘッドの溝形成には適している
ことがしられており、本発明でもこの加工方法を採用し
て実現している。まず、図６−ａでは、まだ溝の加工を
行っていない状態の天板をしめしてある。図６−ｂでは
第１段めの加工として溝の浅い部分の加工を行った状態
を示している。この加工はマスクを用いて所望の形にな
るようにレーザー光線を加工することにより、加えるレ
ーザーのパワーとパルス数によって加工深さをコントロ
ールできるので、非常に有効な手段である。隙間１０３
に対応する壁部以外は同一の長さの溝とし、その後方す
なわち液室２０１側は壁のないように加工する。

【００１３】次に部分的に加工深さを深くした状態を図
７に示す、ここでは深さを深くしたい場所に所望のマス
クのパターンを合わせ、同様にレーザー加工を行う。こ
の時図６−ｂで液室２０１側を壁のない形状に加工した
部分については、この段階でもさらに深く加工すること
が望ましい。これはこの部分の流抵抗を小さくすること
で溝２０２部分の抵抗バランスを本来の狙い通りに働か
せることができるからである。図８に示す様に、ヒータ
ーボードー１００との密着を高めるためのリブ２１０を
形成することが望ましい。とくに長尺ヘッドでは、天板
の反り等の影響を最小限にするためには有効な手段であ
る。

【００１４】ここでは隙間１０３に対応しない壁には、
１本のリブ２１０ｄを形成した。次に図９で示したのは
隣接する次のノズル列を形成する工程である。ここでは
丁度ヒーターボードのノズル列方向の一枚分の寸法に合
わせた部分づつ加工を行うと、隙間１０３に対応した壁
２０９ｂが次のノズル列を加工することで形成されるこ
とをしめしている。以下は最初に説明した手順を繰り返
すことにより、溝２０２が長尺にわたって形成されるこ
とになる。（図９、図１０、図１１参照）ここで図１１
においてリブの加工を行うと、壁２０９ｂには二つのリ
ブ２１０ｂ、２１０ｃが形成されている。これは隣接し
て配列されたヒーターボード１００同士の上面に段差が
生じた場合、両者に確実に天板２００密着するよう工夫
されたものである。以上の加工工程をくりかえし天板２
００を形成することで、本発明の長尺ヘッドに用いられ
る天板が得られ、この天板を用いることで、より高画質
な長尺インクジェットヘッドが提供される。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、以上のように、インクジェッ
ト記録ヘッドにおけるエネルギー発生素子に対応した複
数のインク流路を構成する溝付部材において、該溝付部
材の溝を形成する溝壁のうち、前記基板に並列して固定
された素子基板間の隙間に対応する溝壁を、他の溝壁よ
り溝の長さ方向に長く構成することにより、多数の部品
間の微妙な寸法のずれにより、隙間がやや大きいがわに
広がった場合や、壁幅が細い側にばらついた場合、また
は壁の接する部分の微妙な形状のだれ、といったより長
尺で大量に生産した場合のばらつきなどで、万が一隙間
部に対応する壁と素子基板の密着が不完全でエネルギー
発生素子の発生するパワーが素子基板の隙間に逃げてし
まったような場合でも、隙間部から共通液室へつながる
経路の流抵抗を大きくすることができるので、エネルギ
ー損失を最小限にすることができ、その結果、全ノズル
にわたってインク吐出量のバラツキの少ない高品位なイ
ンクジェット記録ヘッドを長尺にわたって構成すること
ができる。また、このような構成の本発明を用いること
により各構成部品の加工精度をゆるめることが可能で、
コストの軽減が可能となり、さらには、生産歩留まりの
向上にも寄与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの主要な部品構
成を説明する図である。

【図２】図１で示したヘッドの天板の平面、正面、底面
図である。

【図３】図２で示した天板のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】図２で示した天板を溝の形成面側から見た拡大
斜視図である。

【図５】ヒーターボードに組付けられた状態を示す図で
ある。

【図６】本発明の天板を形成する過程を示す図である。

【図７】図６に続く本発明の天板を形成する過程を示す
図である。

【図８】図７に続く本発明の天板を形成する過程を示す
図である。

【図９】図８に続く本発明の天板を形成する過程を示す
図である。

【図１０】図９に続く本発明の天板を形成する過程を示
す図である。

【図１１】図１０に続く本発明の天板を形成する過程を
示す図である。

【図１２】従来例の天板がヒーターボードに組付けられ
た状態を示す図である。

【符号の説明】

１００：ヒーターボード １０１：エネルギー発生素子 １０２：パッド １０３：隙間 ２００：天板 ２０１：液室 ２０２：溝 ２０３：吐出口 ２０５：パイプ ２０６：供給口 ２０９：壁 ２０９ｂ：隙間に対応する壁 ２１０：リヴ ３００：ベースプレート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクに吐出エネルギーを与えるための複
   数の吐出エネルギー発生素子が配列された素子基板が、
   前記エネルギー発生素子の配列方向に沿って複数並列し
   て固定された基体と、 インクを吐出する複数の吐出口および前記各吐出口に連
   通する溝壁によって形成された複数の溝を備え、該溝の
   前記エネルギー発生素子への対応部における溝壁を、前
   記複数の素子基板に圧接させて前記基体と接合すること
   により、前記各エネルギー発生素子に対応した複数のイ
   ンク流路を構成する溝付部材とを有するインクジェット
   記録ヘッドにおいて、 前記溝付部材の溝壁のうち、前記基板に並列して固定さ
   れた素子基板間の隙間に対応する溝壁が、他の溝壁より
   溝の長さ方向に長く形成されてい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】前記素子基板間の隙間に対応する溝付部材
   の溝壁が、他の溝壁より壁巾が厚く構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】前記素子基板間の隙間に対応する溝付部材
   の溝壁において、該溝壁の少なくとも前記素子基板と接
   する部分には、該部分の形状に沿って前記素子基板に圧
   接される圧接部を有し、該圧接部は隣接するそれぞれ異
   なる素子基板に圧接される２本のリヴで構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイン
   クジェット記録ヘッド。