JPH11138819A - インクジェット記録ヘッドとその製造方法、及び該インクジェット記録ヘッドを備えてなるインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】インク流路配列方向およびインク吐出方向の加
工精度が高められた天板部材を有するインクジェット記
録ヘッドとその製造方法、及びインクジェット記録装
置。 【解決手段】吐出エネルギー発生素子１０１を有する基
板と、インク流路の一端に連通してインク吐出口４１３
が形成されるオリフィスプレートと、オリフィスプレー
トと同時切削加工によって形成した基板の端部への突き
当て面を有する天板部材とを備え、インク流路を基板と
天板部材とを接合し、基板と天板部材間の流路壁によっ
て形成する。吐出エネルギー発生素子１０１の両端にイ
ンク流路壁を形成し、天板部材のオリフィスプレートに
はインク吐出口のみが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出口から記録液
体を吐出して記録を行なうインクジェット記録ヘッドお
よびその製造方法と、このインクジェット記録ヘッドを
使用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法は、微細な吐出
口から記録媒体に対して液滴（インク）を吐出させるこ
とによって記録を行なう方法であり、ノンインパクト型
の記録方法なので騒音のおそれがなく、普通紙を利用で
き、高速、高精細記録が可能であって、さらに複数色の
インクを使用することによってカラー記録が可能になる
などの長所を有している。インクジェット記録方法によ
る記録装置（インクジェット記録装置）では、一般に、
インクが吐出される吐出口とインクに吐出エネルギを与
えるための吐出エネルギ発生素子とを一体化させたイン
クジェット記録ヘッド（ＩＪＣ）が使用される。図１５
は、従来のインクジェット記録ヘッドの要部の構成を示
す分解斜視図である。

【０００３】ヒーターボード９１０は、シリコン基板
と、シリコン基板上に列状に配された電気熱変換体（吐
出ヒータ）と、これに電力を供給するアルミなどの電気
配線とが、成膜技術により形成されたものである。ヒー
ターボード９１０に対する配線基板９２０が設けられて
おり、配線基板９２０には、ヒーターボード９１０の配
線に対応する配線（例えばワイヤボンディングにより接
続）と、この配線の一端部に位置し本体装置（不図示）
からの電気信号を受けるパッド９２１と、配線の他端部
に位置しヒーターボードとの電気的接続部位となる信号
・電力供給パッド９２２とが設けられている。

【０００４】インクタンクから供給されるインクを受け
て後述の共通液室へ導入するインク受け口９４２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９４０とを射出成形等で一体成形することにより
溝付天板９４５が構成されている。この溝付天板９４５
には、複数のインク流路をそれぞれ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なども設けられている。溝付天板９
４５では、インク流路は溝として形成されている。これ
らの一体成形の材料としては、例えばポリサルフォンな
どが挙げられる。配線基板９２０の裏面側には、配線基
板９２０を平面で支持する支持体９３０が配置されてい
る。支持体９３０は、例えば金属製であって、インクジ
ェットユニットの底板となるものである。

【０００５】これらヒーターボード９１０、支持体９３
０および溝付天板９４５は、押えバネ９５０に押圧力に
よって相互に固定されている。押えバネ９５０は、Ｕ字
型形状によって押圧力を発生し、その押圧力によってイ
ンク流路である溝の配列方向を均一に押圧する。すなわ
ち押えバネ９５０は、その脚部９５１が支持体９３０の
穴９３１を通って支持体９３０の裏面側に係合すること
で、ヒーターボード９１０および溝付天板９４５を挟み
こんだ状態で両者を係合させることにより、押えバネ９
５０とその前だれ部９５２の集中付勢力によってヒータ
ーボード９１０と溝付天板９４５とを圧着固定する。な
お、支持体９３０に対する配線基板９２０の取付は、接
着剤９３２等による貼着によって行なわれる。

【０００６】このようにして溝付天板９４５とヒーター
ボード９１０を接合することにより、溝付天板９４５の
溝とヒーターボード９１０とによってインク流路が最終
的に完成する。ヒーターボード９１０の端部は、オリフ
ィスプレート９４０の裏面側の表面に垂直に突き当たっ
ており、これによって溝付天板９４５とヒーターボード
９１０との間には隙間が生じないようになっている。

【０００７】溝付天板９４５は、前記突き当て面と前記
溝が形成されるインク流路溝形成面と前記オリフィスプ
レート９４０の表面とが同時切削加工によって形成され
ており、その後の工程で、レーザー加工により、溝加工
及び穴加工を行っている。更にその後の工程で、前記基
板と前記天板部材とを接合させることによって前記イン
ク流路を形成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなインクジェット記録ヘッドでは、吐出口の数を
多数（例えば２０００個以上）設けて大型のものとした
場合に、前記天板部材にレーザー加工によってインク流
路溝の加工とインク吐出口の加工を、あるブロック単位
（例えば１２８個）で連続に行ったとすると、装置では
強制しきれない前記天板部材のもつ反りに対応できず、
各ブロック単位ごとのアゴ幅の段差や、それに伴うイン
ク吐出口の穴面積のバラツキが生じ、また、レーザー装
置そのものの不安定等によるインク流路溝の形状のバラ
ツキや深さのバラツキも生じる。このようなインク流路
まわりの形状バラツキは、吐出不良の原因となり、長尺
インクジェット記録ヘッドでは特に許容することはでき
ない。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、多数（例えば２０００個以上）のイン
ク吐出口が設けらた大型のインクジェット記録ヘッドに
おいて、天板部材の反りによるアゴ幅の段差や、インク
吐出口の穴面積のバラツキを生じることがなく、また、
レーザー装置そのものの不安定等によるインク流路溝の
形状のバラツキや深さのバラツキを生じることのない、
インク流路配列方向およびインク吐出方向の加工精度が
高められた天板部材（穴明け天板）を有するインクジェ
ット記録ヘッドとその製造方法、及び該インクジェット
記録ヘッドを備えてなるインクジェット記録装置を提供
することを目的としている。

【００１０】

【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とその製造方
法、及び該インクジェット記録ヘッドを備えてなるイン
クジェット記録装置を、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、インク流路に対応してインクに吐出エ
ネルギーを与える吐出エネルギー発生素子を有する基板
と、前記インク流路の一端に連通してインク吐出口が形
成されるオリフィスプレートと、該オリフィスプレート
と同時切削加工によって形成した前記基板の端部への突
き当て面を有する天板部材とを備え、前記インク流路を
前記基板と前記天板部材とを接合し、該基板と該天板部
材間の流路壁によって形成するようにしたインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記基板上の前記吐出エネルギ
ー発生素子の両端にインク流路壁を形成し、前記天板部
材の前記オリフィスプレートにはインク吐出口のみが形
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、前記基板上のインク流路壁
が、該基板上にドライフィルムを用いて、マスキングに
よって積層して構成され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、前記天板部
材が、樹脂によって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
基板が、支持体上に複数配置され、該各基板に前記天板
部材がそれぞれ設けられて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、前記複数
配置した各基板の隣接部のすきま位置に対応させて、前
記天板部材にインク流路壁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
吐出エネルギー発生素子が、インク吐出用の熱エネルギ
ーを発生することを特徴とする電気熱変換体であること
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、前記電気熱変換体が、該電気熱変換体によっ
て印加される熱エネルギーにより、インクに生じる膜沸
騰を利用して前記吐出口からインクを吐出させることを
特徴としている。また、本発明のインクジェットの記録
ヘッドは、記録媒体の記録幅に対応する長さを有するフ
ルラインタイプの記録ヘッド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の製造方
法は、インク流路に対応してインクに吐出エネルギーを
与える吐出エネルギー発生素子を有する基板と、前記イ
ンク流路の一端に連通してインク吐出口が形成されるオ
リフィスプレートと、該オリフィスプレートと同時切削
加工によって形成した前記基板の端部への突き当て面を
有する天板部材とを備え、前記インク流路を前記基板と
前記天板部材とを接合し、該基板と該天板部材間の流路
壁によって形成するようにしたインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法において、前記基板上の前記吐出エネルギ
ー発生素子の両端に、流路壁をドライフィルムを用い
て、マスキングによって積層して形成し、前記天板部材
の前記オリフィスプレートにはインク吐出口のみを形成
したことを特徴としている。また、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法は、前記オリフィスプレート
と前記基板の端部への突き当て面とを、同時切削加工に
よって形成し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の製造方法は、前記天板部材
を、樹脂によって形成す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装置は、上記した本発
明のいずれかのインクジェット記録ヘッドを備え、また
は上記した本発明のいずれかのインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘ
ッドを備えてなることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したとおりインク
ジェット記録ヘッドにおいて、前記基板上の前記吐出エ
ネルギー発生素子の両端にインク流路壁を形成し、前記
天板部材に設けた前記オリフィスプレートにはレーザー
穴明け加工によって、吐出口のみを形成したことを特徴
としている。本発明のインクジェット記録ヘッドでは、
基板上の吐出エネルギー発生素子の両端にドライフィル
ム（ＤＦ）等をマスキングすることで、インク流路壁を
形成し、天板部材のオリフィスプレートには、レーザー
穴明け加工によって、吐出口のみを形成することで、従
来天板部材自身がもつ反りの影響を受けることなく、ま
たレーザー装置そのものの不安定要素による影響も少な
いため、吐出特性を損ねることなく、インク吐出口が多
数（例えば２０００個以上）あるようなインクジェット
記録ヘッドを簡単かつ低コストで製造することが可能と
なる。本発明のインクジェット記録ヘッドにおいて、天
板部材は、成形の容易さなどの点から樹脂で構成される
ことが望ましい。また、吐出口を多数設ける場合には、
複数の基板を使用してこの基板を支持体上に配置し、複
数の吐出口が配設された天板部材は、各基板に対し、共
通なものとして設けられている。

【００１２】本発明において、吐出エネルギー発生素子
としては、各種のものを使用できるが、インク吐出用の
熱エネルギーを発生する電気熱変換体を使用することが
好ましい。電気熱変換体を使用する場合には、この電気
熱変換体によって印加される熱エネルギーにより、イン
クに生じる膜沸騰を利用して吐出口からインクを吐出さ
せるようにすることが好ましい。本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、インク流路壁としては、基板上
の吐出エネルギー発生素子の両端に天板部材との突き当
て部（ヒーターボードのエッジ）から１００μｍ以上５
００μｍ以下の長さでＤＦ（ドライフィルム）等による
マスキングで積層して形成するのが望ましい。また高さ
は２０μｍ以上１００μｍ以下で形成するのが望まし
い。本発明のインクジェット記録ヘッドでは、天板部材
に設けられたオリフィスプレートそのものに、レーザー
穴明けによる吐出口を形成するので、穴面積のバラツキ
がない高精度な連続した吐出口が形成できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。 ［実施例１］図１および図２は、本発明の実施例１にお
ける穴明け天板（天板部材）の加工方法を説明する図で
ある。図１はオリフィスプレートとインク流路溝形成面
とを同時に加工する状態を示す斜視図、図２はオリフィ
スプレートとインク流路溝形成面とを同時に加工してい
るところを示す模式断面図である。ここでは、図１５に
示す従来のインクジェット記録ヘッドにおける溝付天板
９４５と同様の穴明け天板を製造する場合を説明する。
予め樹脂射出成形により、共導液室やインク供給口など
の溝付天板としての機能を付加してある成形体４６０を
形成する。この成形体４６０は、製造されるべき穴明け
天板と同様の形状であるが、オリフィスプレートとなる
べき位置が、成形時の反り量を加味して肉盛りされてい
る。さらに、この成形体４６０には、吐出口やインク流
路溝は形成されていない。図示斜線部４０１、４０２
は、切削加工によって切削される部分であり、斜線部４
０１、４０２を切削除去することにより、吐出口やイン
ク流路溝が形成されていない状態のものが得られる。さ
らにこの状態のものに加工を施して吐出口を形成するこ
とにより、最終的な穴明け天板が得られることになる。
オリフィスプレートは形成されているが吐出口やインク
流路溝が形成されていない状態のものを、最終的な穴明
け天板に対応させて、天板と呼ぶことにする。

【００１４】この切削加工には、同一のスピンドル軸４
（図２）に取り付けられた円板状の２枚のカッタ１、２
が使用される。これらカッタ１、２の間隙は、成形体４
６０のうちオリフィスプレート４０３として残す部分の
厚みに相当する間隔となっている。この隙間の間隔は、
カッタのシャンク部の厚さの調整、あるいはこれら２枚
のカッタ１、２の間にあってスピンドル軸４に取り付け
られるスペーサ３（図２）の厚さを変えることにより、
適宜に設定できる。これら２枚のカッタ１、２および隙
間用のスペーサ３は、フランジ（不図示）を介して切削
加工機（スライサ）のスピンドル軸４に締結固定され
る。ここで、スピンドル軸４の根元側に配置されるカッ
タ１は、穴明け天板のオリフィスプレート４０３の表面
形成用であり、成形体４６０の肉盛部４０１を切り落と
すとともに、オリフィスプレート４０３の表面に吐出機
能を損なうようなキズやカッタマークを与えないような
刃先形状を有していることが必要である。一方、スピン
ドル軸４の先端側にあるカッタ２は、穴明け天板のイン
ク流路溝形成面とヒーターボード接合面（突き当て面）
を同時に形成するためのものであり、仕上げ面の表面の
面粗さがサブミクロン単位であって、ヒーターボードの
エッジのつき当て部の角４０４が全幅にわたって鋭利に
形成されＣ面やＲ面が無く、１００ｍｍ当り５μｍ以下
の真直度が確保されるという条件を満たせるものである
必要がある。カッタ１がオリフィスプレート４０３の正
面の全面の形成に使用されるのに対し、カッタ２はオリ
フィスプレートの上半分側の背面の形成に使用されるも
のであることから、カッタ２の外径はカッタ１に比べ小
さい必要があり、また、刃先面での高精度の加工が行な
えるようなものである必要がある。図１において矢印
は、上述したような切削加工時における、ワークである
成形体４６０の移動方向を示している。

【００１５】本発明者らは、これらの点に鑑み、スピン
ドル軸４の根元側のカッタ１については、切削抵抗が少
なく加工面の仕上り状態の良好なカッタとして、刃厚
０．２〜０．３ｍｍ、外径φ５４〜φ６０ｍｍ、刃数４
８〜５２枚、刃先バックテーパ１°〜３°のハイス鋼の
スリワリフライスカッタ（例えば日立ツール製）を選定
した。この他、カッタの長寿命化を狙い、タングステン
カーバイトの超硬カッタや、上述したスリワリフライス
カッタにチタンカーバイトの表面処理を施したものも使
用することができる。また、スピンドル軸４の先端側の
カッタ２としては、刃先材質に単結晶ダイヤを埋設・研
磨したダイヤモンドサーキュラソー（例えば大阪ダイヤ
モンド工業製）を選定した。刃先幅は、インク流路形成
領域以上の幅があれば良い。外径は、カッタ１に比べて
小さいφ５２〜φ５４ｍｍとし、カッタ１と組み合わせ
ることで、カッタ２では切り落とすことなく刃先面で加
工することが可能となるようにした。この他、カッタ２
の刃先材質としては、焼結人造ダイヤや超硬合金などが
使用可能である。

【００１６】スペーサ３は、例えばステンレスの薄板に
エッチング処理を施すことによって形成される。スペー
サ３の厚みすなわちオリフィスプレートの厚さ４０３
は、オリフィスプレート４０３の板状部材としての強度
と、次工程でエキシマレーザを用いてオリフィスプレー
ト４０３に穿孔加工を行ない吐出口を形成する際の樹脂
内でのレーザビーム強度の減衰を加味し、２０μｍ〜５
０μｍの範囲で決定することが好ましい。このようにカ
ッタ１、２を選択しスペーサ３を形成したら、続いて、
フランジ（不図示）を介してスライサのスピンドル軸４
に、これらカッタ１、２およびスペーサ３を締結・固定
する。ここで、初期のカッタの精度を充分発揮できる装
置（スライサ）として、スピンドルに静圧空気軸受を取
り入れることによって振動が極めて少なく、かつ高速回
転ができるものであることが重要である。本発明者ら
は、半導体装置用のシリコンウエハやセラミックスの加
工に使用されるダイシングマシン（東京精密製）を用い
ることによって、２つのカッタ１、２を取付けた後のラ
ジアル・スラストの振動を回転数１００００ｒｐｍで１
μｍ以下に抑えることができた。

【００１７】上述したような加工系や工具により、穴明
け天板のオリフィスプレート形成面と、インク流路溝形
成面とヒーターボード接合面との加工を同時に行なうこ
とが可能となった。この加工の結果、１個の天板内にお
けるオリフィスプレート４０３の厚みのバラツキが±
０．５μｍ／１００ｍｍ以下であり、ヒーターボード突
き当て面の角部４０４にはＣ面及びＲ面が形成されず、
インク吐出方向（Ｙ方向）の真直度が５μｍ以下／１０
０ｍｍである穴明け天板を形成することが可能となっ
た。また、この天板において、各面の加工面粗さはＲｍ
ａｘ０．２μｍ以下であり、吐出機能上、何ら影響を与
えない良好な面を確保することが可能となった。さら
に、加工速度が３０〜１８０ｍｍ／ｍｉｎの範囲内にあ
れば、カッタマークが特に目立つことなく、厚さ２０μ
ｍのオリフィスプレートを形成することが可能である。

【００１８】穴明け天板形成用の成形体４６０には、成
形時に樹脂の収縮等で反りが生じるが、成形体４６０を
スライサのワークステージに固定する際に、インク吐出
方向（Ｙ方向）を位置出しのための突き当てのみとし、
図示上下方向（Ｚ方向）で成形体４６０を固定して切削
加工を行なうことによって、インク吐出方向の反りは切
削加工後相殺され、インクジェット記録ヘッドの機能上
影響のない５μｍ／１００ｍｍの真直度（反り）に抑え
られる。

【００１９】一方、Ｚ方向は、加工された天板の固定を
解除すると元の反りにもどるが、前述したように実際の
インクジェット記録ヘッドでは、Ｚ方向に押圧力を発揮
する押圧部材（押えバネ）によって穴明け天板はヒータ
ーボードと密着されるため、ヒーターボードと接合され
る面の面粗さが要求精度を確保していれば、Ｚ方向のあ
る程度の反りは何ら問題はないものである。しかしなが
ら、インクジェット記録ヘッドとしては、押圧部材が簡
素であればヘッド全体としても必要最小限の大きさ、剛
性にすることが可能であるため、Ｚ方向の反りをヘッド
全体の構成から規制する必要があり、Ｚ方向の反りの許
容限度としては５０μｍ／１００ｍｍ以下とすることが
望ましい。

【００２０】図３は、上述のような切削加工を行ないさ
らに吐出口を設ける加工を行なって得た穴明け天板を用
いたインクジェット記録ヘッドの構成を示す模式的斜視
図、図４はこのインクジェット記録ヘッドの主要な部品
の構成を説明する図である。ここでは、インク吐出口の
密度が３６０ｄｐｉ（２５．４ｍｍ当たり３６０個すな
わち間隔が７０．５μｍ）、インク吐出口の数が３００
８個（印字幅２１２ｍｍ）であるインクジェット記録ヘ
ッドについて説明する。インク吐出口が３００８個であ
るから、少なくとも吐出エネルギ発生素子は３００８個
必要であるが、ここでは、吐出エネルギ発生素子１０１
をそれぞれ１２８個ずつ有するヒーターボード（基板）
１００を複数枚用意して一直線上に配列することによ
り、所定の数の吐出エネルギ発生素子が確保されるよう
にした。各ヒーターボード１００は、それぞれ、吐出エ
ネルギ発生素子１０１が所定の位置に３６０ｄｐｉの密
度にて１２８個設けられ、さらに、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発生素子１０１
を駆動させるための信号や駆動のための電力などを供給
するパッド１０２を有している。各ヒーターボード１０
０は、ステンレス鋼で作られた支持体（ベースプレー
卜）３００の表面上に配置され、接着剤にて接着固定さ
れている。

【００２１】図５は、ヒーターボード１００を並べた状
態の詳細図である。各ヒーターボード１００は、支持体
３００の所定の場所に、所定の厚さで塗布された接着剤
３０１によって接着固定されている。この際、隣接する
２つのヒーターボード１００間において、一方のヒータ
ーボード上にあって他方のヒーターボードに最も近い吐
出エネルギ発生素子と、他方のヒーターボード上にあっ
て一方のヒーターボードに最も近い吐出エネルギ発生素
子と間のピッチは、各ヒーターボード１００上での吐出
エネルギ発生素子１０１のピッチＰ（＝７０．５μｍ）
と同一である。したがって、ヒーターボード１００が２
０数個設けられていたとしても、これらヒーターボード
１００全体を通して、吐出エネルギ発生素子１０１は同
一のピッチＰで配設されていることになる。この際、隣
接するヒーターボード１００間に隙間が生じるが、この
隙間は封止剤３０２にて封止される。吐出エネルギ発生
素子１０１としては、具体的には、記録信号に応じて通
電することにより発熱する電気熱変換体が使用される。
吐出エネルギ発生素子１０１は、シリコン基板であるヒ
ーターボード１００に対し、半導体装置製造技術を用い
て形成される。そして、通電によって吐出エネルギ発生
素子１０１が発熱した場合、この吐出エネルギ発生素子
に対応するインク流路内のインクが加熱されて発泡し、
その発泡のエネルギによってインク流路内のインクが吐
出口からインク液滴として吐出されることになる。この
発泡は、好ましくは膜沸騰によるものである。吐出エネ
ルギ発生素子１０１としては、圧電素子からなるものな
ども使用することができる。

【００２２】図４に戻って、支持体３００には、配線基
板２００も接着貼付されている。配線基板２００は、各
ヒーターボード１００に対して信号や電力を供給するた
めのものであり、ヒーターボード１００上のパッド１０
２と配線基板２００上に設けられた信号・電力供給パッ
ド２０２とが所定の位置関係となるように、配線基板２
００は配置されている。配線基板２００のヒーターボー
ド１００側でない端部には、外部から印字信号や駆動電
力が供給されるコネクタ２０１が設けられている。次に
穴明け天板４００について説明する。まず上述した方法
によって、樹脂による成形後にオリフィスプレート表面
（吐出口面）と、基板との接合に際して基板間の隣接部
のすきま位置に合うように形成された天板のインク流路
壁形成面と、ヒーターボード接合面（突き当て面）とを
同時に切削加工することによって、天板を形成する。そ
して、オリフィスプレート表面に、オリフィス周縁部が
インクによって濡れることにより吐出性能が低下するこ
とを防ぐために、撥インク性の被膜を形成する。その
後、エキシマレーザーによってオリフィスプレート裏面
側より吐出口（オリフィス）を穿孔加工する。このレー
ザービームによる加工は、マスクを使用し、ヒーターボ
ードの単位と同様に１２８単位で加工を繰り返すことに
よって行われる。このようにして、穴明け天板４００が
最終的に完成する。

【００２３】次に、ヒーターボード１００上に設けられ
た流路壁１０２について説明する。図１３はヒーターボ
ード上に設けた流路壁の模式図である。流路壁１０２
は、ＤＦ（ドライフィルム）等によりマスキングされ
て、ヒーターボード１００上に積層して形成する。この
場合一枚の流路壁は２つのヒーター１０１の中心線上に
配置する。長さは天板部材との突き当て部（ヒーターボ
ードのエッジ）から１００μｍ以上５００μｍ以下の長
さで、高さは、２０μｍ以上１００μｍ以下で形成す
る。

【００２４】図６に示されるように穴明け天板４００
は、オリフィス（吐出口）４１３、インクを供給するた
めに各インク流路に連通した液室４１１、液室４１１に
対してインクタンク（図示せず）から供給されたインク
を流入させるためのインク供給口４１４といった構成要
素が一体的に設けられた構成となっている。穴明け天板
４００は、当然のことながら、ヒーターボード１００を
複数並べて設けられた吐出エネルギ発生素子列をほぼ覆
い被さるような長さを有している。そして、図４に示さ
れるように、穴明け天板４００は、オリフィス４１３と
支持体３００上に並べられたヒーターボード１００上の
吐出エネルギ発生素子との位置関係が所定の位置関係に
なるように、支持体３００側に結合させる。この結合の
方法としては、バネ５００とバネ５００を保持するバネ
ホルダー５１０とによって機械的に押え込む方法や、接
着剤によって固定する方法や、これらの方法を併用する
方法など、各種の方法がある。図７は、支持体３００、
ヒーターボード１００および穴明け天板４００の位置関
係を示す模式図である。

【００２５】穴明け天板４００を構成する材料として
は、吐出口を設けるため、正確に穴を形成できる樹脂が
好ましく、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、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ジグリ
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。

【００２６】次に、インクジェット記録ヘッドについ
て、図８および図９を用いてさらに詳しく説明する。今
まで説明してきたように、吐出エネルギ発生素子が作り
込まれたヒーターボードをガラス、シリコン、セラミッ
クス、金属等からなる支持体の上に複数個精度よく配置
接着したものに対し、オリフィスおよび液流路が作り込
まれた溝付天板を接合することによって、インク流路が
形成され、インクジェット記録ヘッドが製造される。図
８は、このようなインクジェット記録ヘッドを適用した
インクジェットカートリッジを模式的に示している。こ
のインクジェットカートリッジは、インクジェット記録
装置本体に対して着脱可能に取り付けられるものであっ
て、上述したものと同様のインクジェット記録ヘッド８
５０と、そのインクジェット記録ヘッドに供給するため
のインクを貯蔵することが可能なインクタンク８５１と
が一体的に形成されている。

【００２７】図９は、記録媒体の記録幅に対応した幅を
有するいわゆるフルラインタイプのインクジェット記録
ヘッドおよびそのインクジェット記録ヘッドを使用した
インクジェット記録装置の模式的概略説明図を示してい
る。フルラインタイプのインクジェット記録ヘッドは、
その性質上、吐出口の数が多数であって、本発明の効果
が最も顕著に現れるものである。この記録装置では、フ
ルラインインクジェット記録ヘッド６００は、記録媒体
搬送ローラ７００によって搬送される紙や布等の記録媒
体８００に対向して配置されている。そして、記録媒体
８００を搬送しながら、フルラインタイプインクジェッ
ト記録ヘッド６００から記録信号に応じてインクを記録
媒体８００に向けてインクを吐出することにより、長尺
の記録媒体８００に記録がなされる。本発明の場合、吐
出エネルギ発生素子を設けたヒーターボードを複数個並
べることでインクジェット記録ヘッドを製造するので、
フルライン記録ヘッドのような長いインクジェット記録
ヘッドでも容易に製造することができる。

【００２８】図１０は、カートリッジタイプの小型のイ
ンクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記録
装置を示している。この記録装置では、インクタンク部
１００１とインクジェット記録ヘッド部１００２とが一
体化され、記録装置本体に対して着脱可能なインクジェ
ット記録ヘッドカートリッジ１０００が使用されてい
る。インクジェット記録ヘッドカートリッジ１０００
は、図示矢印方向に往復移動可能なキャリッジ１０１０
上に搭載されている。また、記録媒体８００を搬送する
ための搬送ローラやこのキャリッジ１０１０を駆動する
駆動源としてのモータ１００３、駆動源からの動力をキ
ャリッジ１０１０に伝えるためのキャリッジ軸１００４
等が設けられている。さらに、インクジェット記録ヘッ
ド部１００２に対してインクを吐出するための信号を供
給する信号供給手段（不図示）が設けられている。

【００２９】以上、本発明によるインクジェット記録ヘ
ッドが使用されるインクジェット記録装置について、単
色のインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを１個
のみ搭載する場合について説明したが、本発明はこれに
限られるものではない。すなわち、複数色のインクのそ
れぞれに対応した複数個のインクジェット記録ヘッドを
搭載するカラー記録装置に対して本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドを使用することは、当然である。さらに加
えて、以上説明した実施例においては、インクを液体と
して説明しているが、室温やそれ以下で固化するインク
であって、室温で軟化もしくは液化するものを用いても
よく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３
０℃以上７０℃以下の範囲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
なすものを用いてもよい。加えて、放置状態で固化し、
加熱によって液化するインクを用いてもよい。

【００３０】［実施例２］次に本発明の実施例２につい
て説明する。実施例１では、図１３に示すように流路壁
を形成した基板１００に対して、図１４に示すような穴
明け天板４００を図７に示すような位置関係で接合し、
天板部材そのものの反りの影響がないインクジェット記
録ヘッドの構成を説明したが、更なる効果として、天板
接合の工程を簡易化する実施例を説明する。

【００３１】天板部材４００には、穴明け加工をしない
で、オリフィスプレートのみが形成されている。これを
基板１００に接合したあとで、オリフィスプレート表面
からレーザーによって穴明け加工を実施する。このよう
にすることで、天板接合時のオリフィスとヒーターのピ
ッチ合わせが不要となり、工程が簡易化できる。また、
オリフィスプレートそのものは、２０μｍ〜５０μｍの
厚みなので、表面からレーザーで穴明け加工したとして
も、逆テーパはほとんどつくことがない。

【００３２】本発明に係るインクジェット方式の記録ヘ
ッド、記録装置の代表的な構成や原理については、例え
ば米国特許第４，７２３，１２９号明細書、同第４，７
４０，７９６号明細書に開示されている基本的な原理を
用いて行うのが好ましい。この方式はいわゆるオンディ
マンド型、コンティニアス型のいずれにも適用可能であ
るが、特にオンディマンド型の場合には、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
た電気熱変換体に、記録情報に対応して核沸騰を越える
急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印
加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生
させて、結果的にこの駆動信号に一体一対応して液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（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４，４６３，３５９号
明細書、同第４，３４５，２６２号明細書に記載されて
いるようなものが適している。なお、上記熱作用面の温
度上昇率に関する発明の米国特許第４，３１３，１２４
号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優
れた記録を行うことができる。

【００３３】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吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他
に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示
する米国特許第４，５５８．３３３号明細書、米国特許
第４，４５９，６００号明細書を用いた構成も本発明に
含まれるものである。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部とする
構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エ
ネルギの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応する構成
を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

【００３４】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合せによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。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インクタン
クが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。

【００３５】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいは
これらとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合せによ
る予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モー
ドを行うことも安定した記録を行うために有効である。
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色
のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に
構成するか複数個の組み合せによってでもよいが、異な
る色の復色カラーまたは、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。

【００３６】本発明に係る合金材料を用いれば、キャビ
テーションの衝撃に対する耐性、キャビテーションによ
るエロージョンに対する耐性、電気化学的安定性、化学
的安定性、耐酸化性、耐溶解性、耐熱性、耐熱衝撃性、
機械的耐久性等において優れた発熱抵抗体を有する電気
熱変換体を具備するインクジェットヘッドおよびインク
ジェットヘッド装置を得ることができる。特に、発熱抵
抗体の熱発生部がインク路中のインクと直に接する構成
のインクジェットヘッドおよびインクジェット装置を得
ることもできる。この構成のインクジェットヘッドおよ
びインクジェット装置では発熱抵抗体の熱発生部から発
生した熱エネルギをインクに直接作用させることができ
るのでインクヘの熱伝導効率が良い。故に、発熱抵抗体
による消費電力を低く押えることができ、インクジェッ
トヘッドの昇温（インクジェットヘッドの温度変化）を
格段に小さくすることができるので、インクジェットヘ
ッドの温度変化による画像濃度変化の発生を避けること
ができる。また、発熱抵抗体に印加される吐出信号に対
して一層良好な応答性を得ることができる。

【００３７】さらに、本発明に係る発熱抵抗体では、所
望の比抵抗を制御性よく、一つのインクジェットヘッド
の中での抵抗値のばらつきが極めて少ないように得るこ
とができる。したがって、本発明によれば、従来に比し
て格段に安定したインク吐出を行うことができ、また耐
久性にも優れたインクジェットヘッドおよびインクジェ
ット装置を得ることができる。以上のような良好な諸特
性を有するインクジェットヘッドおよびインクジェット
装置は、吐出口のマルチ化に伴う記録の高速化や高画質
化に非常に適したものとなる。

【００３８】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化もしくは液体或い
は、上述のインクジェットではインク自体を３０℃以上
７０℃以下の範囲内で温度調整を行なってインクの粘性
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。加えて、積極的に熱エネルギによる
昇温をインクの固形状態から液体状態への態変化のエネ
ルギとして使用せしめることで防止するか又は、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
いるかして、いずれにしても熱エネルギの記録信号に応
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、熱エネルギによって初めて液化
する性質のインク使用も本発明には適用可能である。こ
のような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報
あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるよ
うな、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形物と
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。本発明においては、上述した
各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方
式を実行するものである。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上のように、インク流路を
前記基板と天板部材とを接合させ、該基板と該天板部材
間の流路壁によってインク流路を形成するようにしたイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、前記基板上の前記吐
出エネルギー発生素子の両端にインク流路壁を形成し、
前記天板部材のオリフィスプレートにはインク吐出口の
みを形成することにより、従来天板部材自身がもつ反り
の影響を受けることなく、アゴ幅の段差や、インク吐出
口の穴面積のバラツキをなくすことができ、また、レー
ザー装置そのものの不安定要素による影響を少なくし
て、溝形状、溝深さのバラツキのないインクジェット記
録ヘッドを得ることができる。また本発明によると、薄
いオリフィスプレートのみに穴を明ける構成を採ること
ができ、穴面積にバラツキのな精度の高い吐出口が得ら
れる。このように、本発明によれば、インク吐出口が多
数（例えば２０００個以上）あるような大型のインクジ
ェット記録ヘッドを、簡単かつ低コストで製造すること
が可能となり、特に、フルラインタイプのインクジェッ
ト記録ヘッドに適したインクジェット記録ヘッドを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１においてオリフィスプレートとインク
流路溝形成面とを同時に加工する状態を示す斜視図であ
る。

【図２】実施例１においてオリフィスプレートとインク
流路溝形成面とを同時に加工しているところを示す模式
断面図である。

【図３】実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの
構成を示す模式的斜視図である。

【図４】実施例１のインクジェット記録ヘッドの主要な
部品の構成を説明する図である。

【図５】ヒーターボードを配置した状態を示す詳細図で
ある。

【図６】（ａ）は溝付天板の上面図、（ｂ）は溝付天板
の正面図、（ｃ）は溝付天板の下面図、（ｄ）は図６
（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図７】本発明の支持体、ヒーターボードおよび溝付天
板の位置関係を示す模式図である。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドを適用した
インクジェットカートリッジの構成を示す斜視図であ
る。

【図９】フルラインタイプのインクジェット記録ヘッド
とこのインクジェット記録ヘッドを使用したインクジェ
ット記録装置の概念的構成を示す図である。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドを適用し
たインクジェットカートリッジを搭載するインクジェッ
ト記録装置の構成を示す斜視図である。

【図１１】実施例２においてオリフィスプレートとイン
ク流路溝形成面とを同時に加工する状態を示す斜視図で
ある。

【図１２】実施例２においてオリフィスプレートとイン
ク流路溝形成面とを同時に加工しているところを示す模
式断面図である。

【図１３】本発明のヒーターボード上に設けた流路壁の
模式図である。

【図１４】本発明の穴明け天板の構成を示す模式図であ
る。

【図１５】従来のインクジェット記録ヘッドの要部の構
成を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１，２，１１，１２：カッタ ３：スペーサ ４：ズピンドル軸 １００：ヒーターボード １０１：吐出エネルギ発生素子 １０２：パッド ２００：配線基板 ２０１：コネクタ ２０２：信号・電力供給パッド ３００：支持体 ３０１：接着剤 ３０２：封止剤 ４０３：オリフィスプレート ４１１：液室 ４１２：インク流路 ４１３：吐出口 ４１４：インク供給口 ４１５：支持部材 ４６０：成形体 ５００：バネ ５０１：バネホルダ ６００：フルラインインクジェット記録ヘッド ７００：記録媒体搬送ローラ ８００：記録媒体 ８５０：インクジェット記録ヘッド ８５１：インクタンク ９１０：ヒーターボード ９２０：配線基板 ９２１：パッド ９２２：信号・電力供給パッド ９３０：支持体 ９４０：オリフィスプレート ９４２：インク受け口 ９４５：溝付天板 ９５０：押えバネ ９５１：脚部 １０００：インクジェット記録ヘッドカートリッジ １０１０：キャリッジ

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 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 小俣 好一 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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク流路に対応してインクに吐出エネル
   ギーを与える吐出エネルギー発生素子を有する基板と、 前記インク流路の一端に連通してインク吐出口が形成さ
   れるオリフィスプレートと、該オリフィスプレートと同
   時切削加工によって形成した前記基板の端部への突き当
   て面を有する天板部材とを備え、 前記インク流路を前記基板と前記天板部材とを接合し、
   該基板と該天板部材間の流路壁によって形成するように
   したインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記基板上の前記吐出エネルギー発生素子の両端にイン
   ク流路壁を形成し、前記天板部材の前記オリフィスプレ
   ートにはインク吐出口のみが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】前記基板上のインク流路壁が、該基板上に
   ドライフィルムを用いて、マスキングによって積層して
   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】前記天板部材が、樹脂によって形成されて
   いることを特徴とする請求項１または２に記載のインク
   ジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】前記基板が、支持体上に複数配置され、該
   各基板に前記天板部材がそれぞれ設けられてなることを
   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】前記複数配置した各基板の隣接部のすきま
   位置に対応させて、前記天板部材にインク流路壁を設け
   たことを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記
   録ヘッド。
6. 【請求項６】前記吐出エネルギー発生素子が、インク吐
   出用の熱エネルギーを発生することを特徴とする電気熱
   変換体であることを特徴とする請求項１〜請求項５のい
   ずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 【請求項７】前記電気熱変換体は、該電気熱変換体によ
   って印加される熱エネルギーにより、インクに生じる膜
   沸騰を利用して前記吐出口からインクを吐出させること
   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】前記インクジェットの記録ヘッドは、記録
   媒体の記録幅に対応する長さを有するフルラインタイプ
   の記録ヘッドであることを特徴とする請求項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。
9. 【請求項９】インク流路に対応してインクに吐出エネル
   ギーを与える吐出エネルギー発生素子を有する基板と、 前記インク流路の一端に連通してインク吐出口が形成さ
   れるオリフィスプレートと、該オリフィスプレートと同
   時切削加工によって形成した前記基板の端部への突き当
   て面を有する天板部材とを備え、 前記インク流路を前記基板と前記天板部材とを接合し、
   該基板と該天板部材間の流路壁によって形成するように
   したインクジェット記録ヘッドの製造方法において、 前記基板上の前記吐出エネルギー発生素子の両端に、流
   路壁をドライフィルムを用いて、マスキングによって積
   層して形成し、前記天板部材の前記オリフィスプレート
   にはインク吐出口のみを形成した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。
10. 【請求項１０】前記オリフィスプレートと前記基板の端
    部への突き当て面とを、同時切削加工によって形成した
    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
    ヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】前記天板部材を、樹脂によって形成する
    ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のイ
    ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】インクジェット記録装置において、請求
    項１〜請求項８のいずれか１項に記載のインクジェット
    記録ヘッドを備え、または請求項９〜請求項１１のいず
    れか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法
    によって製造されたインクジェット記録ヘッドを備えて
    なることを特徴とするインクジェット記録装置。