(57)【要約】【課題】記録素子基板を並列に配置する構成の記録ヘッドの記録素子基板周囲の封止材の安定した充填性を保持しつつ、記録ヘッドの大きさを極力小さく抑えた記録ヘッドを提供すること。【解決手段】インク滴を吐出する複数の記録素子基板と、複数の記録素子基板が並列に配置された記録素子基板群の両外側に設けられた封止材塗布溝とを備える。そして、記録素子基板の周囲は、硬化後の線膨張係数が４０（×１０−６／℃）以下である、フィラーを含有した封止材によって封止される。さらに、記録素子基板間隙間寸法は、以下の関係を満足する。「フィラー最大外形×１５＜記録素子基板間隙間寸法＜封止溝幅×２」【選択図】図６
2014040021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する記録素子基板と、
複数の記録素子基板を並列に配置した記録素子基板群の外側に設けられた封止材塗布溝と、
記録素子基板の周囲を封止する、硬化後の線膨張係数が４０（×１０−６／℃）以下であるフィラーを含有した封止材と、
で構成された記録ヘッドにおいて、
記録素子基板間隙間寸法が、以下の関係を満足する記録ヘッド。
「フィラー最大外形寸法×１５＜記録素子基板間隙間寸法＜封止溝幅×２」
【請求項２】
前記フィラーは、球形状であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記フィラーは、棒形状であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドに関する。詳細には、インクを吐出する複数の記録素子基板を並列に配置した構成の記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録ヘッドは、インク滴を吐出する記録素子基板を備えており、例えば異なる色のインク滴を吐出する場合は、複数の記録素子基板を記録ヘッドに備えている。
【０００３】
特許文献１では、複数の記録素子基板を備えた記録ヘッドが開示されている。図７に示すように、インク滴を吐出する複数の記録素子基板１ａが、配線基板４ａと共に記録素子ユニット６ａを構成しており、複数の記録素子ユニットが支持部材７に固定されている。また、記録素子基板は、各々支持部材７に対して個別に封止樹脂１１にて、周囲を封止されている。
【０００４】
また、特許文献２では、複数の記録素子基板を隣接して配置した構成の記録ヘッドが開示されている。図８に示すように複数の吐出部５２が互いに隣接して固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４４４１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２４８７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、複数の記録素子基板同士の間隔が大きいために記録ヘッドサイズが大きくなる。
【０００７】
記録ヘッドが走査して記録するシリアルスキャン式記録装置の場合、記録素子基板間間隔が大きいと、記録ヘッド走査方向での記録ヘッドサイズが大きくなり、１スキャン当たりの記録時間が長くなる。その結果、記録時間が長くなる。
【０００８】
また、記録ヘッドが走査せずに記録する方式の場合、記録素子基板間間隔が長いと、記録媒体送り方向での記録ヘッドサイズが大きくなる。その場合、吐出されるインクを記録媒体に精度良く着弾させるための、記録媒体を平面又は曲面に保持すべき面積が拡がる。それは保持すべき面の精度劣化になり、記録ヘッドと記録媒体との距離が不安定になり、記録画像品位の低下を招く。
【０００９】
そこで、特許文献２のように、複数の記録素子基板を隣接して配置した構成の記録ヘッドにおいては、記録ヘッドの大きさを小さくすることが可能である。
【００１０】
ところで、記録素子基板の周囲に隙間があると、その隙間に入り込んだインクが増粘し、ゴミ等を吸着しやすくなり、画像品位の低下を招く可能性がある。そこで、その隙間を封止材等により埋める必要があるが、その封止材の硬化後の線膨張係数が大きいと記録ヘッドが熱衝撃を受けた際に、記録素子基板が応力を受け破損する恐れがある。
【００１１】
ここで、封止材の線膨張係数値を、記録素子基板の線膨張係数値に出来るだけ近い値にする必要がある。封止材の線膨張係数を低く抑えるために、フィラー等を添加する手法が有効である。しかし、フィラーを添加すると、硬化前の封止材の流動性が低下し、記録素子基板間の隙間に封止材が充填し難くなる。
【００１２】
従って、本発明の目的は、記録素子基板を並列に配置する構成の記録ヘッドの記録素子基板周囲の封止材の安定した充填性を保持しつつ、記録ヘッドの大きさを極力小さく抑えた記録ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明は、インク滴を吐出する複数の記録素子基板と、複数の記録素子基板が並列に配置された記録素子基板群の両外側に設けられた封止材塗布溝とを備える。
【００１４】
そして、記録素子基板の周囲は、線膨張係数が４０（×１０−５／℃）以下である、フィラーを含有した封止材によって封止される。
【００１５】
さらに、記録素子基板間隙間寸法は、以下の関係を満足する。
【００１６】
「フィラー最大外形×１５＜記録素子基板間隙間寸法＜封止溝幅×２」
【発明の効果】
【００１７】
以上の構成によれば、記録素子基板の周囲を安定して封止することが可能となり、記録素子基板間隙間を極力狭めることができる。
【００１８】
記録素子基板間隙間を狭めることにより、シリアルスキャン式記録装置の場合、スキャン時間を短縮できるので、記録時間を短縮できる。
【００１９】
また、記録ヘッドが走査せずに記録する方式の記録装置の場合、記録媒体を保持すべき面の精度の向上を図れる。つまり、記録ヘッドから記録媒体までの距離をより精度良く管理できるため、記録ヘッドと記録媒体との距離が短くなり画像品位が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の記録ヘッドが搭載されるインクジェット記録装置の斜視図である。
【図２】図１に示される記録ヘッドの側断面図である。
【図３】図１に示した記録ヘッドの吐出孔側から観た斜視図である。
【図４】図２に示した記録ヘッドの記録媒体側から観た模式図である。
【図５】図４に示した記録ヘッドの断面ＱＱの模式図である。
【図６】図４に示した記録素子基板周囲の隙間寸法を説明するための模式図である。
【図７】特許文献１の記録ヘッドの構成を示した外観図である。
【図８】特許文献２の記録ヘッドの構成を示した外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド２０１の往復移動（主走査）と、非記録媒体Ｓの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド２０１から選択的にインクを吐出させる。吐出したインクを被記録媒体Ｓに付着させることで、文字や画像等を形成するシリアルスキャン方式の記録装置である。
【００２４】
図１において、記録ヘッド２０１は、２本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って一直線上を往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録ヘッド２０１のインク吐出部から吐出されたインクを受ける非記録媒体Ｓは、搬送手段である搬送ローラ２０３により、記録ヘッド２０１のインク吐出面に対面し、インク吐出面との距離を一定に維持される。そして記録媒体Ｓは、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００２５】
記録ヘッド２０１は、インク吐出部として、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。記録ヘッド２０１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク２０４が、インク供給ユニット２０５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット２０５と記録ヘッド２０１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ２０６によって接続される。メインタンク２０４をインク供給ユニット２０５に装着することで、メインタンク２０４内に収納された各色のインクを、記録ヘッド２０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００２６】
記録ヘッド２０１の往復移動範囲内で、かつ、非記録媒体Ｓの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、記録ヘッド２０１のインク吐出面と対面するように配置されている。回復ユニット２０７は、記録ヘッド２０１のインク吐出面をキャッピングするためのキャップ部（不図示）を有する。さらに回復ユニット２０７は、インク吐出口面をキャッピングした状態で記録ヘッド２０１から強制的にインクを吸引するための吸引機構（不図示）、インク吐出面の汚れを払拭するためのクリーニングブレード等を有する。前述した吸引動作は、このインクジェット記録装置の記録動作に先立って、この回復ユニット２０７によって行われる。
【００２７】
図２は、図１に示される記録ヘッド２０１の側断面図である。
【００２８】
図２において、本実施形態の記録ヘッド２０１の形状は、上面４０、下面４１、前面４２、後面４３、右側面および左側面の概ね６面で構成され、上面４０側を除いて一体的に形成されている。また、記録ヘッド２０１は、４色のインクを吐出可能である。つまり、メインタンク２０４（図１）から各色のインクが、各色毎にニードル（不図示）から、ニードル受容部２３を介して隔壁（不図示）で仕切られることによって、インク収納部である６つの各サブタンク３６内へと供給される構成となっている。このサブタンク３６に供給されたインクは、そのインク中の不純物（異物）を除去してインクを濾過するためのフィルタ５を介してインク溜め２１で一旦貯留される。そして、連通部３７及び流路６を介してインク供給液室２０へと流れ込む。インク供給液室２０へと流れ込んだインクは、下面４１に設けられたヒータボード２６から供給される電気エネルギーを熱エネルギに変換する不図示の電気熱変換体により生じる発泡エネルギーにより、吐出孔（不図示）から吐出される。ヒータボード２６には、ノズル列から構成されたインク吐出部が各色のインクに対応して、すなわち各サブタンク３６に対応して複数設けられており、各ノズルの先端が吐出孔となってヒータボード２６の表面に開口している。
【００２９】
図３は、記録ヘッド２０１を吐出孔方向斜めより観た斜視図である。１２８０個の吐出孔が備えられた記録素子基板を４個搭載している。そのうちＹ、Ｍ、Ｃインクを吐出する記録素子基板は３個が並列配置されており、記録素子基板同士は僅かな間隔を空けて配置されている。また、Ｂｋインクを吐出する記録素子基板が１個単独で配置されている。
【００３０】
図４は、記録ヘッド２０１を吐出インクが着弾する記録媒体から観た模式図である。
【００３１】
図４において、記録素子基板２８ａはカラーインクを吐出し、記録素子基板２８ｂはＢｋインクを吐出する記録素子基板である。記録素子基板２８ａ、２８ｂ共に電気熱変換体（不図示）を備えており、電気エネルギーによりインクを発泡吐出させる。電気エネルギーはＴＡＢ３０から延びている電極（不図示）から、記録素子基板に供給される。電極部をインク等の腐食から守るため、電極封止３４にて封止する。
【００３２】
記録素子基板２８ａ、２８ｂの周囲に溝があると、そこにインクが入り込み時間と共に増粘していく。増粘したインクはゴミ等を吸着し、そのゴミが吐出孔近傍に移動した場合、吐出されるインク滴の吐出方向に影響を及ぼし、画像品位の低下を招く可能性がある。そこで、記録素子基板２８ａ、２８ｂの周囲の溝を封止することで、凹形状を極力無くし、インクの入り込み量を最小限にすることができる。記録素子基板は周囲封止３５により、全周にわたって封止される。
【００３３】
図５は、図４における断面ＱＱを示した模式図である。
【００３４】
図５において、記録素子基板２８ａはベースプレート４０に精度良く位置決めされ接着固定されている。ベースプレート４０に設けられた供給口４１と記録素子基板２８ａに設けられたインク導入口２９は連通しており、インク供給液室２０（図２）から供給されたインクが記録素子基板に供給される。
【００３５】
また、先ほど説明したＴＡＢ３０の電極接続を容易にするため、記録素子基板の上面とＴＡＢ３０の上面とは、同じような高さにする必要がある。そのためカバープレート４５は、記録素子基板２８ａとほぼ同じ高さになっており、ベースプレート４０に位置決めされ接着固定されている。ＴＡＢ３０は、カバープレート４５の上面に精度良く位置決めされ、接着固定されている。
【００３６】
ところで、本実施例においては、記録素子基板２８ａへの温度変化に伴う歪み等の影響を極力避けるため、記録素子基板２８ａ周辺を構成する部材の線膨張係数を記録素子基板２８ａと近い値にしている。記録素子基板２８ａはＳｉ製であり、線膨張整数はおよそ３（×１０−６／℃）である。ベースプレート４０、およびカバープレート４５は、アルミナを用いており、約７（×１０−６／℃）である。周囲封止３５は高粘度の液体状の材料を流し込んで、加熱してキュアする。流動性が必要なため樹脂を用いる必要があるので、線膨張係数はあまり低く抑えられない。周囲封止材３６（不図示）にフィラー等を添加することで、線膨張係数をある程度低く抑えることが出来る。本実施例においては、硬化後の物性で約３０（×１０−６／℃）の封止材を用いている。
【００３７】
図６は、図４における記録素子基板２８ａを示した模式図である。
【００３８】
図６において、ＴＡＢ３０と電極封止３４は説明の関係上、図示していない。ここで、周囲封止３５は、液体状態の封止材３６を封止溝３２の箇所にニードル先端から滴下して、時間と共に封止材３６（不図示）を記録素子基板２８ａの全周に回り込んでいく。従って、封止溝幅Ｂは、ニードル径よりも少し大きい幅が必要となる。
【００３９】
ところで、封止溝幅Ｂが大きくなると、熱衝撃時の低温側にて、周囲封止３５が収縮し、記録素子基板２８ａを引っ張り、破損させる可能性がある。そこで、封止溝幅Ｂはニードルでの封止材３６滴下に支障のない、出来るだけ狭い幅にする必要がある。本実施例においては、２．２ｍｍの幅の封止溝となっている。
【００４０】
ここで、記録ヘッドサイズを小さくするため、記録素子基板２８ａと記録素子基板２８ａとの間の隙間幅Ｃを狭くしている。前述した理由から、フィラーが添加された封止材３６の場合、この隙間４８に封止材３６が回り込みにくくなる。
【００４１】
本発明者は実験により、フィラーが添加された封止材が回り込む隙間幅Ｃとフィラーとの間に、ある相関があることに気が付いた。フィラーは球状のフィラーを添加することが多いが、封止材が安定して回り込むには、以下の関係を満足する必要があることが判った。
【００４２】
球状フィラーの直径×１５＜隙間幅Ｃ
本実施例においては、封止材３６には、直径約７μｍの球状フィラーが添加されているため、隙間幅Ｃを１１０μｍとしている。この寸法から成る構成により安定して封止材の回り込みが実現できた。
【００４３】
ところで、隙間幅Ｃは大きくなると記録ヘッドサイズが大きくなると前述したが、それ以外にも、以下の関係を満足しないと記録ヘッドが破損する可能性がある。
隙間幅Ｃ＜封止溝幅Ｂ×２
これは、前述したように封止溝幅Ｂは、記録素子基板２８ａが熱衝撃においても破損しないように設計されているため、この寸法を超えると同様に記録素子基板２８ａが熱衝撃において破損する恐れがある。熱衝撃での低温時に、隙間４８に充填された周囲封止３５は隣接する両側の記録素子基板２８ａを引っ張るため、隙間幅Ｃの半分の寸法が封止溝幅Ｂを超えてはいけないことになる。
【００４４】
従って、隙間４８の幅が満足すべき関係をまとめると、以下のような関係となる。
球状フィラーの直径×１５＜隙間幅Ｃ＜封止溝幅Ｂ×２
本実施例においては、直径７μｍの球状フィラーを含有した封止材を用いた。また、記録素子基板間の隙間幅を１１０μｍとし、封止溝幅は１．８ｍｍとしている。
【００４５】
また、本実施例においては、封止材に添加されるフィラーを球状のフィラーにて説明したが、棒状フィラーであっても関係は同じであり、棒状フィラーの最大の外形寸法が球状フィラーの直径と同じ意味を持つ。従って、棒状フィラーの場合、満足すべき関係は以下のようになる。
【００４６】
棒状フィラーの最大外形寸法×１５＜隙間間隔＜封止溝３２の幅Ｗ×２
また例えば、棒状フィラーの最大外形寸法は、直径１０μｍ、長さ１８μｍのフィラーであれば最大外形寸法は２０．６μｍとなる。さらに、直径２０μｍ、長さ１２μｍのフィラーであれば最大外形寸法は２３．３μｍとなる。
【００４７】
以上、並列に配置した記録素子基板同士の間隔について説明してきたが、隙間が上記の関係を満足すれば、チップの周囲を安定して封止することが可能となり、記録素子基板間隙間を狭めることができる。
【００４８】
記録素子基板間隙間を狭めることにより、シリアルスキャン式記録装置の場合、スキャン時間が短縮できるので、記録時間を短縮できる。
【００４９】
また、記録ヘッドが走査せずに記録する方式の記録装置の場合、記録媒体を保持すべき面の精度の向上を図れる。つまり、記録ヘッドから記録媒体までの距離をより精度良く管理できるため、記録ヘッドと記録媒体との距離が短くなり画像品位が向上する。
【００５０】
また、本実施例では、インクを加熱して発泡させるバブルジェット（登録商標）方式の記録ヘッドについて説明してきたが、インクジェット方式の記録ヘッドであれば、同様の効果が得られる。よって、電気エネルギーを圧力に変換するピエゾ方式の記録ヘッドであってもかまわない。
【符号の説明】
【００５１】
２８ａ、２８ｂ  記録素子基板
３０  ＴＡＢ
３２  封止溝
３５  周囲封止
３６  周囲封止材
４０  ベースプレート
４８  隙間
２０１  記録ヘッド
Ｂ  封止溝幅
Ｃ  隙間幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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