JPH11320888A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、天板の変形による印字曲がりのない
良好な印字が可能となり、生産コストの低減を図ること
のできるプリンター、複写機、インクジェット記録装置
等に適す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。 【解決手段】本発明は、インク流路溝及び該インク流路
溝の一端に連通するインク吐出口を形成したオリフィス
プレートを有する天板と、インクを吐出させるためのエ
ネルギー変換体を有する基板とを備え、前記天板と前記
基板とを圧着固定させることによりインク流路を形成
し、該インク流路と対応して前記エネルギー変換体が位
置するように構成したインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記オリフィスプレートの前記基板端部との当接部
に、掘りこみ部を設けたこと、または、前記オリフィス
プレートの前記基板端部との当接部の厚みが、吐出口部
の厚みより厚く形成されていることを特徴とするもので
あり、もしくは、これらを組み合わせて構成したことを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、事務機器一般に用
いられるプリンター、複写機、インクジェット記録装置
等に適応可能な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】従来より、記録ヘッドのオリフィス（吐
出口）から記録液（インク）を吐出することにより記録
を行うインクジェット記録装置が、低騒音、高速記録な
どの点で優れた記録装置として実用化されている。この
ようなインクジェット記録装置に用いられる、代表的な
インクジェットカートリッジの構成を以下に示す。イン
クジェットユニットは、電気信号に応じて膜沸騰をイン
クに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する
電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェト方式のユ
ニットである。図７において、１はＳｉ基盤上に複数の
列状に配された電気熱変換体（吐出ヒーター）と、これ
により電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術に
より形成されてなるヒーターボードである。２はヒータ
ーボード１に対する配線基盤であり、ヒーターボード１
の配線に対応する配線（たとえばワイヤボンディングに
より接続される）と、この配線の端部に位置し本体装置
からの電気信号を受け取るパッドとを有している。３は
複数のインク流路を各々区分するための隔壁や各インク
流路ヘインクを与えるためにインクを収納するための共
通液室等を設けた溝付天板であり、インクタンクから供
給されるインクを受けて上述の共通液室へ導入するイン
ク受け口と、各インク流路に対応した吐出口を複数有す
るオリフィスプレート部４を一体成型したものである。
これらの一体成型材料としてはポリサルフォンが好まし
いが、他の成型用樹脂材料でも良い。

【０００３】５は配線基盤２の裏面を平面で支持する例
えば金属製の支持体で、インクジェットユニットの底板
となる。６は押さえバネであり、Ｍ字形状でそのＭ字の
中央で共通液室を軽圧で押圧すると共に前だれ部で液路
の一部、好ましくは吐出口近傍の領域を線圧で集中押圧
する。ヒーターボード１及び天板３を押さえバネの足部
が支持体５の穴を通って支持体５の裏面側に係合するこ
とでこれらを挟み込んだ状態で両者を係合することによ
り、押さえバネ６とその前だれ部の集中付勢力によって
ヒーターボード１と天板３とを圧着固定する。

【０００４】この圧着固定時のヒーターボード１と天板
３のオリフィスプレート４との密着状態を図８に示す。
図８において（ａ）はヒーターボード１上に溝付天板３
を置いた状態、（ｂ）は圧着固定が完了した状態を示
す。図８（ａ）に示すようにヒーターボード１上に溝付
天板３を置いた状態では、ヒーターボード１とオリフィ
スプレート４の間には一部すき間があく。なぜなら溝付
天板は上述したように成形樹脂でありかつオリフィスプ
レートの厚みは５０μｍ程度と非常に薄い為に、微小な
ソリが生じてしまうからである。この為、ヒーターボー
ド１と溝付天板３との圧着固定時には、（ａ）に示す矢
印方向の少なくとも一方からオリフィスプレート４また
はヒーターボード３に微小な力を加えることが望まし
い。これによりオリフィスプレート４がヒーターボード
１にならって変形し、圧着固定された状態ではすき間が
ほとんど無い状態となる（図８（ｂ））。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この時
図８（ｂ）に示すようにヒーターボードの外側はオリフ
ィスプレートの支えが無いため、ヒーターボードの端部
にオリフィスプレートが押しつけられこの部分が変形す
る現象が発生する。この変形量が大きくインクの吐出口
部分にまで及ぶと、変形した部分の吐出方向が変わって
しまうという問題があった。このようなヘッドにて罫線
を印字した場合の形状を図９に示す。図９は印字の下側
のみ吐出口が変形してしまったヘッドにおいて２行罫線
を印字した場合の図であり、変形により印字が曲がり罫
線のつなぎ目に段差ができてしまっている。このヘッド
を使い特に表を書いた時など、段差だらけになってしま
うという問題が発生していた。変形量は、圧着固定時の
条件やオリフィスプレート４のソリ形状等により異なる
が、ソリ形状は生産するすべての溝天において一定とは
ならないため、まったく変形が無い状態を常に維持する
のは非常に困難である。

【０００６】また、変形部分が吐出口に及ばないように
ヒーターボードを大きくすることも考えられるが、コス
トアップや装置の大形化を招くという問題があった。ま
た、図１０は同一天板に複数のノズル列を設けたインク
ジェット記録ヘッドの部品構成および組み立ての概略が
わかるように描かれた模式図であり、図１１はその断面
図である。本構成のヘッドにおいて、ヒーターボード１
と天板３の圧着は、バネ６によりヒーターボード１の裏
面を押すと共にバネ６の足部が天板３に係合しヒーター
ボード１側へ引きつけることにより行われている。ここ
で、バネ６と天板３の係合部はヒーターボード１より外
側のため、ヒーターボード１の端部により力が集中しや
すい構造となっている。このような構成のヘッドにおい
ては上述したような天板変形による印字曲がりがより発
生し易いという問題を有している。

【０００７】そこで、本発明は、上記した従来のものが
有する課題を解決し、天板と基板との圧着固定による天
板の変形が生じることなく、天板の変形による印字曲が
りのない良好な印字が可能となり、生産コストの低減を
図ることのできるプリンター、複写機、インクジェット
記録装置等に適す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。

【０００８】

【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。

【０００９】すなわち、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドは、インク流路溝及び該インク流路溝の一端に連通
するインク吐出口を形成したオリフィスプレートを有す
る天板と、インクを吐出させるためのエネルギー変換体
を有する基板とを備え、前記天板と前記基板とを圧着固
定させることによりインク流路を形成し、該インク流路
と対応して前記エネルギー変換体が位置するように構成
したインクジェット記録ヘッドにおいて、前記オリフィ
スプレートの前記基板端部との当接部に、掘りこみ部を
設けた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、前記掘りこみ部は、多数の細かい
壁と凹みとからな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、前記壁はその壁幅が
５〜１５μｍであり、また、前記凹みはその凹み幅が前
記壁幅の１〜５倍であ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、前記掘りこみ部
は、前記基板の端と前記オリフィスプレートとが当接し
ない形状部を有し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、前記掘りこみ部
は、前記基板の外側に向かうにしたがって掘りこみ深さ
が漸次緩やかに深さを増すように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、前記掘りこみ深さが、スロープ形状であること
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、前記スロープ形状が、前記天板と前記基板と
を圧着固定された際のオリフィスプレートのソリ形状に
対応する形状に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、インク流
路溝及び該インク流路溝の一端に連通するインク吐出口
を形成したオリフィスプレートを有する天板と、インク
を吐出させるためのエネルギー変換体を有する基板とを
備え、前記天板と前記基板とを圧着固定させることによ
りインク流路を形成し、該インク流路と対応して前記エ
ネルギー変換体が位置するように構成したインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記オリフィスプレートの前記
基板端部との当接部の厚みが、吐出口部の厚みより厚く
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、前記当接部の厚みは、前
記基板の外側に向かうにしたがって該当接部の厚みが漸
次緩やかに増加するように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、前記当接部の厚みは、前記基板の端における厚みが
吐出口部分の厚みの１．２５倍以上であることを特徴と
している。また、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、前記当接部の厚みが前記インク吐出口から増加し始
めるまでの距離は、該厚みの増加による変化直線と基板
とのなす角度で規定されるオリフィスプレート厚変化角
度が１０度以下の場合において、０．２ｍｍ以上である
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、上記した掘りこみ部を設けた本発明のい
ずれかのインクジェット記録ヘッドと、前記オリフィス
プレートの前記基板端部との当接部の厚みが、吐出口部
の厚みより厚く形成されている本発明のいずれかのイン
クジェット記録ヘッドとを組み合わせることによって構
成することを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、上記のようにオリフィ
スプレートの基板端部との当接部に、掘りこみ部を設け
た構成により、変形部分が吐出口に及ばないようにヒー
ターボードを大きくすることなく、天板と基板との圧着
固定による天板の変形を防止することができ、コストア
ップを生じることなく、良好な印字を実現することがで
きる。またオリフィスプレートのソリに対する変形の影
響も少なくなるので生産上のマージンアップにもなる。
またオリフィスプレートのヒーターボード端部と当接す
る部分のオリフィスプレートの厚みを吐出口部分の厚み
より厚くすることによっても、上記と同様な効果を得る
ことができる。さらに、上記した掘りこみ部を設けた本
発明のインクジェット記録ヘッドと、前記オリフィスプ
レートの前記基板端部との当接部の厚みが、吐出口部の
厚みより厚く形成した構成とを、組み合わせることによ
り、より高い効果が得られる。

【００１１】

【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、本発明の実施例１の構成を示すも
のであり、ヒーターボード１とオリフィスプレート４が
圧着固定された状態の図である。図１において７はオリ
フィスプレート４に設けられた掘りこみ部であり、ヒー
ターボード１の端部に対応して設けられている。図２に
掘りこみ部の拡大図を示す。本実施例は、ヒーターボー
ド１の端部近傍に多数の細かい凹み部“Ｂ”と壁部
“Ａ”を設けた形状である。これによりヒーターボード
１とオリフィスプレート４が圧着固定された時、強く押
された部分の壁“Ａ”が潰れる為、従来ヒーターボード
１の端部との接触面にのみ力が集中していたのが分散さ
れる。すなわち本実施例によれば多数の細かい壁と凹み
を設けることにより、ヒーターボード１の端部を柔らか
い弾性体に押しつけられたのと同じような状態となり、
オリフィスプレート４の変形を抑えることができる。さ
らに多数の細かい壁と凹みにより、オリフィスプレート
４のソリ量が多少変動しても、壁“Ａ”の潰れ量や潰れ
る位置が変わるのでオリフィスプレート４の変形量が大
きくなる心配は無い。

【００１２】ここで従来端部２０ｓｅｇ程度の印字がオ
リフィスプレートの変形により曲がっていたヘッドにつ
いて、ヒーターボード１の大きさを変えることなくオリ
フィスプレート４の変形量を小さくする為の掘りこみの
形状は、本発明者の検討結果によれば、壁幅“Ａ”は圧
着固定時に潰れることを考慮し２〜１５μｍ、凹み幅
“Ｂ”は壁幅“Ａ”の１〜５倍、凹み深さ“Ｃ”はオリ
フィスプレート４の厚み“Ｄ”にもよるが３〜２０μｍ
程度が端部曲がりの無い良好な印字が得られた。掘りこ
みの加工方法は、本発明者の検討においてはエキシマレ
ーザーにより吐出口の穴明けと同時に行ったが、天板３
の成形時にあらかじめ掘りこみ形状を盛り込むことも可
能である。

【００１３】以上述べたように本発明によれば、オリフ
ィスプレートの変形を小さく抑えることにより、ヒータ
ーボードの大きさ拡大によるコストアップ無しに端部曲
がりの無い良好な印字が得られる。またオリフィスプレ
ートのソリに対する変形の影響も少なくなるので生産上
のマージンアップにもなる。

【００１４】［実施例２］図３は、本発明の実施例２の
構成を示すものである。本実施例においては、力の集中
しやすいヒーターボード１の端部にはオリフィスプレー
ト４が当接しない形状としている。具体的な掘りこみ形
状は本発明者の検討結果によれば、Ｅ部の寸法はヒータ
ーボード１の切断精度や圧着時の位置合わせ精度等を考
慮し２０〜２００μｍ、Ｆ部の寸法は、１０〜３０μ
ｍ、その他の形状は実施例１と同様にすることによりヒ
ーターボード１の大きさを変えることなくオリフィスプ
レート４の変形による印字曲がりを抑えることが可能で
あった。

【００１５】［実施例３］図４は、本発明の実施例３の
構成を示すものである。本実施例においては、掘りこみ
部は緩やかなスロープ形状となっている。スロープの形
状はオリフィスプレートのソリ形状に対応させることが
好ましく、本実施例はソリ形状が安定している場合に適
している。

【００１６】［実施例４］図５は、本発明の実施例４の
構成を示すものである。本実施例は上述の実施例１〜３
とは異なり、ヒーターボード端部と当接する部分のオリ
フィスプレートを厚くすることによりヒーターボード端
部に力が加わってもオリフィスプレートが変形しないよ
うにしたものである。この時オリフィスプレートは、吐
出口より外側の部分のみ厚くしている。すなわち吐出口
部まで厚くしてしまうと、オリフィスプレート部におけ
る吐出口の流体抵抗が高くなってしまう為インク吐出効
率の低下を招くとともにエキシマレーザー等により吐出
口の穴明けを行う際には生じるテーパー形状により穴面
積が小さくなってしまうという問題が発生する為であ
る。

【００１７】図６に図５のヒーターボード端部付近の拡
大図を示す。ここで“Ｈ”はヒーターボード端部でのオ
リフィスプレート厚増加分、“Ｇ”は吐出口からオリフ
ィスプレートの厚みが変化し始める位置までの距離、
“θ”はオリフィスプレート厚の変化している部分の角
度である。ここでオリフィスプレート厚変化角度“θ”
は、余り急激に変化させるのは好ましく無い。なぜな
ら、一般的にインクジェットプリンターはフェイス面
（オリフィスプレートのヒーターボード当接側と反対側
の面）に付着したインクを清掃する為、拭き部材をフェ
イス面に当接移動させる動作が行われており、“θ”が
大きいと拭き部材がフェイス面に当接せずインクの拭き
残しが発生してしまう為である。

【００１８】従来端部２０ｓｅｇ程度の印字が曲がって
いたヘッドについて本発明者が検討した結果によれば、
厚み増加分“Ｈ”はオリフィスプレートの厚さの１／４
以上であることが好ましい。また吐出口からの距離
“Ｇ”はオリフィスプレート厚変化角度“θ”が１０°
以下の場合において０．２ｍｍ以上であることが好まし
い。すなわち本実施例によっても、オリフィスプレート
の変形を小さく抑えることにより、ヒーターボードの大
きさ拡大によるコストアップや、吐出口率の低下等を招
くこと無しに端部曲がりの無い良好な印字が得られる。

【００１９】もちろん本実施例と上述の実施例１〜３を
組み合わせることにより、オリフィスプレートの変形を
より抑えることが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上のように、オリフィスプ
レートの基板端部との当接部に、掘りこみ部を設けた構
成により、天板と基板との圧着固定による天板の変形を
防止することができるから、変形部分が吐出口に及ばな
いようにヒーターボードを大きくする必要がなくなり、
そのためのコストアップを招くことなく、良好な印字を
実現することができる。またオリフィスプレートのソリ
に対する変形の影響も少なくなるので生産上のマージン
アップを図ることができる。また、オリフィスプレート
のヒーターボード端部と当接する部分のオリフィスプレ
ートの厚みを吐出口部分の厚みより厚くすることによっ
ても、上記と同様な効果を得ることができ、さらに、こ
れらを組み合わせることにより、より高い効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるインクジェット記録
ヘッドのヒーターボードとオリフィスプレートが圧着固
定された状態を示す説明図。

【図２】図１のオリフィスプレートと基板端部との当接
部の拡大図であり、ヒーターボードとオリフィスプレー
トが圧着固定された際の、多数の細かい壁と凹みとから
なる掘りこみ部の構成を示す模式図。

【図３】本発明の実施例２におけるヒーターボードとオ
リフィスプレートが圧着固定された際の、基板の端とオ
リフィスプレートとが当接しない形状部を有している掘
りこみ部の構成を示す模式図。

【図４】本発明の実施例３における緩やかなスロープ形
状とした掘りこみ部の構成を示す模式図。

【図５】本発明の実施例４におけるオリフィスプレート
の基板端部との当接部を厚くした構成を示す模式図。

【図６】図５のオリフィスプレートと基板端部との当接
部の拡大図。

【図７】本発明が適応可能なインクジェット記録ヘッド
の構成を示す斜視図。

【図８】従来のインクジェット記録ヘッドの詳細構成を
示す説明図。

【図９】従来のインクジェット記録ヘッドでの印字を示
す模式図。

【図１０】本発明が適応可能な別のインクジェット記録
ヘッドの部品構成及び組み立ての概略がわかるように描
かれた模式図。

【図１１】図１０のインクジェット記録ヘッドの組み立
て断面図。

【符号の説明】

１：ヒーターボード ２：配線基板 ３：天板 ４：オリフィスプレート ５：支持体 ６：押えバネ ７：掘りこみ部 ８：吐出口

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク流路溝及び該インク流路溝の一端に
   連通するインク吐出口を形成したオリフィスプレートを
   有する天板と、インクを吐出させるためのエネルギー変
   換体を有する基板とを備え、前記天板と前記基板とを圧
   着固定させることによりインク流路を形成し、該インク
   流路と対応して前記エネルギー変換体が位置するように
   構成したインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記オリフィスプレートの前記基板端部との当接部に、
   掘りこみ部を設けた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】前記掘りこみ部は、多数の細かい壁と凹み
   とからな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】前記壁はその壁幅が５〜１５μｍであり、
   また、前記凹みはその凹み幅が前記壁幅の１〜５倍であ
   ることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記
   録ヘッド。
4. 【請求項４】前記掘りこみ部は、前記基板の端と前記オ
   リフィスプレートとが当接しない形状部を有しているこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
   載のインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】前記掘りこみ部は、前記基板の外側に向か
   うにしたがって掘りこみ深さが漸次緩やかに深さを増す
   ように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求
   項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】前記掘りこみ深さが、スロープ形状である
   ことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録
   ヘッド。
7. 【請求項７】前記スロープ形状が、前記天板と前記基板
   とを圧着固定された際のオリフィスプレートのソリ形状
   に対応する形状に形成されていることを特徴とする請求
   項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】インク流路溝及び該インク流路溝の一端に
   連通するインク吐出口を形成したオリフィスプレートを
   有する天板と、インクを吐出させるためのエネルギー変
   換体を有する基板とを備え、前記天板と前記基板とを圧
   着固定させることによりインク流路を形成し、該インク
   流路と対応して前記エネルギー変換体が位置するように
   構成したインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記オリフィスプレートの前記基板端部との当接部の厚
   みが、吐出口部の厚みより厚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。
9. 【請求項９】前記当接部の厚みは、前記基板の外側に向
   かうにしたがって該当接部の厚みが漸次緩やかに増加す
   るように形成されていることを特徴とする請求項８に記
   載のインクジェット記録ヘッド。
10. 【請求項１０】前記当接部の厚みは、前記基板の端にお
    ける厚みが吐出口部分の厚みの１．２５倍以上であるこ
    とを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録ヘ
    ッド。
11. 【請求項１１】前記当接部の厚みが前記インク吐出口か
    ら増加し始めるまでの距離は、該厚みの増加による変化
    直線と基板とのなす角度で規定されるオリフィスプレー
    ト厚変化角度が１０度以下の場合において、０．２ｍｍ
    以上であることを特徴とする請求項９に記載のインクジ
    ェット記録ヘッド。
12. 【請求項１２】請求項１〜請求項７のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ヘッドにおいて、請求項８〜請
    求項１１のいずれか１項に記載の記録ヘッドの構成を備
    えていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。