(57)【要約】【課題】板厚の厚いＳＵＳ焼結フィルターを用いる場合に、フィルター取付け部が大きくなることを防ぐ。【解決手段】ＳＵＳ焼結フィルターの周端部の板厚がより圧縮されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯蔵するインクタンクと、インクを吐出するための吐出口・ノズルが形成された記録素子部と、インクタンクから供給されたインクを記録素子部に導くためのインク供給部材と、インク供給部材のインク流路にフィルターが取り付けられているインクジェット記録ヘッドにおいて、
フィルターは金属不織布の焼結体であり、周端部の板厚がより圧縮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。
【請求項２】
前記インクタンクは着脱可能であり、インクタンクとの着脱部の表面にフィルターが溶着で取りつけられており、その溶着時の溶けた樹脂でフィルターを被覆した被覆高さ＜フィルター周端部の板厚圧縮で形成されたフィルター表面段差であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記フィルターのインクタンクとの接触部は、焼結後に板厚方向に非圧縮であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記フィルターは、インクタンクと接触する面とその裏面に段差があることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記フィルターは周端部は空隙率がより低いことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用液体（以下インクと称する）を飛翔的液滴としてインク吐出口から吐出させ被記録材に付着させることにより記録を行う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】
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式のきろう装置である。高速な記録と、様々な記録メディアに対して記録することが可能であり、記録時における騒音がほとんど生じないといった特徴を持つ。このことから、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。
【０００３】
このインクジェット記録とは、代表的な方法として電気熱変換素子を用いた方法があり、微小な吐出口から微小な液滴を吐出させ、記録紙に対して記録を行うものである。一般に、液滴を形成するインクジェット記録ヘッドと、このヘッドに対してインクを供給する供給系から構成される。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を加圧室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液に熱エネルギーを与え、そのときの記録液の相変化より生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を記録液の吐出に利用したものである。
【０００４】
さらに、インクジェット記録ヘッドの場合、インクタンクが分離できる方式のものと、分離できない方式のものとがある。
【０００５】
従来、用いられているインクタンクが分離できる方式のインクジェット記録ヘッドの外観図を図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。（ａ）は、インクタンクを固定するホルダー部材６と、インクと吐出する記録ユニット部１の分解斜視図である。（ｂ）は、インク吐出方向からみた平面図である。インクを吐出するための複数のノズルが形成された記録素子基板２が記録ユニット部に設けられている。（ｃ）は、インクジェット記録ヘッドの断面図である。
【０００６】
インクタンク１４に貯蔵されたインクは、記録ユニット部１のフィルター９から記録ユニット１に供給され、インク供給流路８を通って記録素子基板２に達する。フィルター９は、インク中のゴミ、気泡等を除去するためのものである。
【０００７】
フィルター９は、インクに対する安全性からＳＵＳのものが多く使用される。また、フィルター９は数μｍ〜２０μｍ程度の径の極細のＳＵＳワイヤーを編んだメッシュ状のもの（以下、ＳＵＳメッシュフィルターと略す）と、同様に極細のワイヤーを不織布状にして何層かに積層した後に焼結したもの（以下、ＳＵＳ焼結フィルターと略す）とがある。
【０００８】
記録ユニット部１の第１の形成方法は、フィルター９と支持部材３が接合されたインク供給部材４のベースプレート３表面に記録素子基板２を高い精度でマウントするものである。また、記録素子基板２は、あらかじめプリンター本体からの電気信号を記録素子基板２に伝えるための電気配線部材５（ＴＡＢ，フレキ等）が電気的に接続されている。
【０００９】
記録ユニット部１の第２の形成方法は、記録素子基板２に電気配線部材５を電気的に接続した後に、支持部材３単体に、該記録素子基板２を高精度でマウントして、記録素子ユニットを形成する。その後、フィルターがインク供給口に接続されたインク供給部材４と該記録素子ユニットを接合することによるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
印刷品位の高画質（超写真画質）化に伴い、４ｐｌ以下の小液滴化が必須となっている。４ｐｌ以下の小液滴化を実現するためには、吐出口径を１５μｍ以下にする必要があり、ＳＵＳフィルターに求められるゴミ濾過性も１５μｍ以上を１００％除去する性能といった厳しいものとなる。前記のＳＵＳメッシュフィルターの場合は、ＳＵＳワイヤーを編み上げるために、１５μｍの濾過性を達成するためには２０μｍ程度のＳＵＳワイヤー、そして更に小さなゴミを濾過するためには更に細いＳＵＳワイヤーを用いる必要があり、更に編み上げる時間が掛かる。このため、１５μｍ以下の濾過性を達成するためにはコスト的にＳＵＳ焼結フィルターが適応している。ＳＵＳ燒結フィルターの強度を上げるために、例えば、４μｍ径のＳＵＳワイヤー層を１５μｍ程度の径のＳＵＳワイヤー層でサンドイッチする多層構成をとることが多い。
【００１１】
しかしながら、上記従来例のインクジェット記録ヘッドにおいては次の問題があった。
【００１２】
ＳＵＳ焼結フィルターで多層構成にすると、フィルターの板厚が０．３ｍｍ〜１ｍｍと厚くなる。その弊害としてインク供給部材に溶着で組み立てる場合には、耐久性からフィルター端部をその溶着時に解けた樹脂により覆う必要があるために、その溶着部の筒部（図８の４１）の径が大きくなり、記録ヘッドの小型化の妨げとなっていた。
【００１３】
特開平６−２３８９１０号公報や特開平９−１８７９５５号公報に記載あるように、フィルター端部を被覆した樹脂がインクタンクとの接続に障害があるために、フィルターをプレス加工によりドーム状に形成している。しかし、前記ＳＵＳ燒結フィルターにおいてプレス加工によるドーム形状の形成は、フィルター全体の板厚が圧縮されるためにフィルターの流体抵抗増加となり、その流体抵抗増加分をフィルター面積大で補っていたので記録ヘッドの小型化の妨げとなっていた。加えて、フィルターのコストアップを招いていた。
【００１４】
フィルターをインク供給部材の内部に取り付ける場合には、スペースが限られている場合が多く、接着を用いた方が有効である。しかし、従来は接着剤が初期的に液体または接着シートのように硬化の過程で一時的に液体化するため、毛管現象によりフィルターに浸透してフィルターの目詰まりを起こしてしまうために接着による組立てが出来なかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明のインクジェット記録ヘッドは、
１）インクを貯蔵するインクタンクと、インクを吐出するための吐出口・ノズルが形成された記録素子部と、インクタンクから供給されたインクを記録素子部に導くためのインク供給部材と、インク供給部材のインク流路にフィルターが取り付けられているインクジェット記録ヘッドにおいて、フィルターは金属不織布の焼結体であり、周端部の板厚が圧縮されていることを特徴とする。
２）前記インクタンクは着脱可能であり、インクタンクとの着脱部の表面にフィルターが溶着で取りつけられており、その溶着時の溶けた樹脂でフィルターを被覆した被覆高さ＜フィルター周端部の板厚圧縮で形成されたフィルター表面段差であることを特徴とする。
３）前記フィルターのインクタンクとの接触部は、板厚が非圧縮であることを特徴とする。
４）前記フィルターは、インクタンクと接触する面とその裏面に段差があることを特徴とする。
５）前記フィルターは周端部の板厚圧縮により空隙率を３０％以下に低下させ、接着によりインク供給部材に取り付けることを特徴とする。
【００１６】
（作用）
フィルター周端部を板厚圧縮することで、インク供給部材のフィルター溶着される筒部の径を大きくせずに済み。また、インクタンクとの接触部は非圧縮とすることで流体抵抗増加を招くことがないために、フィルター面積を小さくできる。さらに、従来困難であった接着による取りつけも可能となり、設計自由度を増すことが出来るようになった。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図２（ａ）は本発明によるインクジェット記録ヘッドを示す分解斜視図である。記録ヘッド１００１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ット（Ｒ）方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。
【００１９】
記録ヘッド１００１は、記録素子ユニット１００２とタンクホルダーユニット１００３から構成される。さらに、図２（ｂ）の分解斜視図に示すように、記録素子ユニット１００２は、記録素子基板１１００、第１のプレート１２００、電気配線基板１３００、第２のプレート１４００で構成されている。
【００２０】
図３は、記録素子基板１１００の斜視図である。図３の記録素子基板１１００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板１１０１で薄膜が形成されている。また、６色のインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口１１０２が６列形成され、各々のインク供給口１１０２の両側に電気熱変換素子（以下ヒーターと略す）１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されており、前記電気熱変換素子１１０３と、ヒーター１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は成膜技術により形成されている。また、前記電気配線に電力を供給するための電極部１１０４には、Ａｕ等のバンプ１１０５が設けられている。前記インク供給口１１０２は、前記Ｓｉ基板１１０１の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。また、前記Ｓｉ基板１１０１上には、ヒーター１１０３に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁１１０６と吐出口１１０７がフォトリソ技術により形成され、６色のインクに対応した６列の吐出口列１１０８を形成している。また、前記吐出口１１０７に対向するように前記ヒーター１１０３は設けられており、インク供給口１１０２から供給されたインクをヒーター１１０３により気泡を発生させてインクを吐出させるものである。
【００２１】
図４（ａ）及び（ｂ）は、インクを吐出するノズルと吐出口を示す概略の平面図及びＡ−Ａ断面図である。インクは供給口１１０３からノズルに供給され、ヒーター１１０３を加熱することで吐出口１１０７から吐出される。吐出口２００は、６００ｄｐｉ密度で２列千鳥配置で１２００ｄｐｉを形成している。ノズル幅ｗは３２μｍ程度，ノズル高さｈ１は１４μｍ〜１６μｍ，ヒーター２１０から吐出口先端までの高さｈ２は２５μｍ程度にすることで吐出量の安定したバブルスルー形態のＢＪ吐出を可能とする。写真に近い画質を達成するためには、濃淡インクを使用する場合には４ｐｌ程度の吐出量が必要となる。また、濃インクのみで写真に近い画質を達成するためには１ｐｌ以下の吐出量が必要となる。上記形態のノズルにおいては、鋭意検討した結果、図５に示すように１ｐｌ〜５ｐｌの範囲では吐出口面積を吐出量がほぼ比例している。吐出量４ｐｌで、その吐出口径ｄはφ１５μｍ程度。１ｐｌでは吐出口径φ７．５μｍ程度の非常に狭いものとなる。
【００２２】
本発明は特に４ｐｌ以下の極小吐出量を達成するためのノズルにおけるゴミ詰まりを防止するためにＳＵＳ焼結フィルターを用いる場合の上記課題を解決するためのもので、図面に従い詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明を最もよく表すもので、インクタンク１４と記録ヘッドのインク供給部材の筒部（インクタンクと接合する部分）４１を示す断面図である。吐出口径が１０μｍ以下の場合には、コア層としてＳＵＳ焼結フィルターのＳＵＳワイヤー径は２μｍのものを使用し、補強のため１５μｍ程度のＳＵＳワイヤーを外層として用いる。ＳＵＳ焼結フィルター９０は、端部９０−１がプレス加工で圧縮された形状となっている。この端部の板厚圧縮によって、樹脂被覆高さｘ１よりもフィルター表面段差ｘ２を大とすることで、インクタンクとの接続時に供給不具合が発生することなく安定したインク供給が可能である。
【００２４】
通常、樹脂被覆高さｘ１は強度及び溶着組立て上０．２ｍｍ程度であり、フィルター板厚０．５〜１ｍｍ時にはフィルター段差ｘ２を０．３以上にプレス加工することが必要である。また、本実施例では、ＳＵＳ焼結フィルターのインクタンクと接触する部分９０−２は、焼結後に圧縮されていない部分であり、従来のドーム状のような流体抵抗の増加がない。
【００２５】
図６は、第２の実施例を示すＳＵＳ焼結フィルターを製作するプレス加工を示す断面である。フィルター９０の板厚が０．５ｍｍ以下の場合に有効である。９０−２は、第１の実施と同様に非圧縮部のインクタンクとの接触部である。端部９０−１は圧縮部である。板厚が薄いために端部圧縮のみではｘ２＞ｘ１を確保できない。そこでプレス上型１０１とプレス下型１０２を用いてプレス加工することで、内面にも段差ｘ３のある形状を形成して表面段差ｘ２＞樹脂被覆高さｘ１を確保可能とした。
【００２６】
図７は、第３の実施例を示すインク供給経路の一部を示す断面図である。
【００２７】
本実施例は、接着によりフィルターを取り付ける場合を示すものである。
【００２８】
ＳＵＳ焼結フィルターは通常空隙率５０％〜７０％程度で形成する。この空隙率をプレス加工で板厚圧縮することで端部のみ低くする。接着剤の種類によって異なるが、空隙率を３０％以下にすることで接着剤１００が毛管現象によりフィルターへ浸透して目詰まりを発生することを防ぐことができる。
【００２９】
【発明の効果】
フィルター周端部を板厚圧縮することで、インク供給部材のフィルター溶着される筒部の径を大きくせずに済み。また、インクタンクとの接触部は非圧縮とすることで流体抵抗増加を招くことがないために、フィルター面積を小さくできる。さらに、従来困難であった接着による取りつけも可能となり、設計自由度を増すことが出来るようになった。よって、印刷品位の高画質化に伴う４ｐｌ以下の小液滴化された記録ヘッドを大型化せずに低コストで供給することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドのフィルター部の断面図。
【図２】ａ）本発明のインクジェット記録ヘッドの全体を示す斜視図。
ｂ）記録素子ユニットの分解斜視図。
【図３】記録素子基板の斜視図。
【図４】ａ）記録素子基板のノズル部を示す拡大平面図。
ｂ）　記録素子基板のノズル部を示す断面図。
【図５】吐出口面積と吐出量の関係を示すグラフ。
【図６】本発明の第２の実施例を示すフィルターと加工型の断面図。
【図７】本発明の第３の実施例を示すフィルター部の断面図。
【図８】ａ）従来のインクジェット記録ヘッドを示す分解斜視図。
ｂ）ａ）図のインク吐出方向から見た平面図。
ｃ）ａ）図の断面図。
【符号の説明】
１４　インクタンク
９０　ＳＵＳ焼結フィルター
１００１　記録ヘッド
１００２　記録素子ユニット
１００３　タンクホルダーユニット
１１００　記録素子基板
１１０２　インク供給口
１１０３　ヒーター
【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】
2004050625.tif 000008
【図７】
2004050625.tif 000009
【図８】
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