(57)【要約】【課題】放熱を適切に行い熱に起因する不具合の発生を防止したインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】ラインヘッド３５では、インクタンク部３２からインク供給管３３６を介してインク流路３３１にインクが供給され、プリント基板３６０の回路からＢ端子板３４１、金線３４２を介して発熱素子３２１に駆動電流が印加される。電流が印加されたノズルでは、発熱素子３２１が発熱し、発熱素子表層よりバブルが発生し、バブルと同等の体積のインクがインク吐出孔３１１より吐出される。このような印刷を順次行うことによるヒーターチップ３２２からの発熱は相当量となるが、ヒーターチップ３２２にはアルミニウム合金製の流路板３３０が接合されているので、ヒーターチップ３２２において発生した熱はこの流路板３３０により効率よく放熱され、異常な温度上昇による不具合を防止できる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインク吐出ノズルと、
前記インク吐出ノズルに対応して設けられ、インクを前記インク吐出ノズルより吐出させる発熱部材と、
前記発熱部材と直接または間接に接触するアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された部材であって、前記インク吐出ノズルの各々にインクを供給するインク流路を形成する流路形成部材と
を有するインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記流路形成部材の前記インクとの接触面には、樹脂膜が形成されている
請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記樹脂膜は、ポリイミド蒸着膜である
請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記複数のインク吐出ノズルが直線状に配置されたラインヘッドである
請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
複数のインク吐出ノズルを所定のピッチで配置し、
前記インク吐出ノズルに対応させて、インクを前記インク吐出ノズルより吐出させる発熱部材を設け、
アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成され、前記インク吐出ノズルの各々にインクを供給するインク流路を形成する流路形成部材を、前記発熱部材と直接または間接に接触するように配設する
インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記流路形成部材の前記インクとの接触面に樹脂膜を形成し、
前記樹脂膜が形成された前記流路形成部材を、当該樹脂膜が形成された面がインク流路面を構成するように配設する
請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂膜は、ポリイミド樹脂を蒸着したポリイミド蒸着膜である
請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
複数のインク吐出ノズルと、前記インク吐出ノズルに対応して設けられ、インクを前記インク吐出ノズルより吐出させる発熱部材と、前記発熱部材と直接または間接に接触するアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された部材であって前記インク吐出ノズルの各々にインクを供給するインク流路を形成する流路形成部材とを有するインクジェットヘッド
を有するプリンタ装置。
【請求項９】
前記インクジェットヘッドは、前記複数のインク吐出ノズルが直線状に印字幅全域に配置されたラインヘッドである
請求項８に記載のプリンタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクをインク吐出孔（インク吐出ノズル）から吐出させて画像の印刷を行うインクジェットプリンタ等に適用されて好適なインクジェットヘッドとその製造方法、および、そのインクジェットヘッドを用いたプリンタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクを吐出孔から吐出させることにより印刷用紙等の記録媒体（以下、単に印刷用紙と言う）に文字、図形、画像等（以下、これらを総称して単に画像と言う）を印刷記録するインクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置は、ランニングコストが低い、装置の小型化が可能である、カラー印刷が容易である等の利点があり広く普及している。
インクジェット記録装置の記録ヘッド、すなわちインクジェットヘッドは、インクが収容されている液室に何らかの圧力を作用させて吐出孔よりインクを吐出させるものである。液室に圧力を作用させる手段としては種々のものが提案されているが、圧電素子であるピエゾ素子を用いたピエゾ方式、および、発熱素子を用いたバブル方式が広く知られている。バブル方式は、インク吐出孔に対応して発熱素子を設け、発熱素子の発熱によりインクを沸騰させ、この時発生する気泡の圧力によりインクを吐出孔より吐出させるものである。
【０００３】
インクジェットヘッドの構造としては、金属板やガラス板等の板部材に切削またはエッチング等により微細な溝を形成し、板部材と流路の蓋となる他の板部材とを接合し、インク流路を形成したものが広く知られている。発熱素子等の吐出エネルギー発生素子の配置された基板上に感光性樹脂による溝壁を形成することにより溝を形成し、板部材と流路の蓋となる他の板部材とを接合することによりインク流路の形成を行う方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
なお、溝が形成された板部材と蓋となる板部材とは、一般的に、蓋となる部材がガラス、セラミック、金属、プラスチック等の場合にはエポキシ樹脂系の接着剤で接合される。また、蓋となる部材が例えばアクリル系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂の場合には、接着剤を使用せずに熱融着される場合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５７−４３８７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリンタ装置における印刷方式としては、ヘッドを記録用紙の搬送方向と垂直な方向（記録用紙の幅方向）に往復移動させて用紙全面に印刷を行う方式と、記録用紙の幅方向の全域をカバーする固定したヘッドの下を記録用紙を送ることによって印刷を行う方式とがある。前者の方式で使用されるヘッドがシリアルヘッドであり、後者の方式で使用されるヘッドがラインヘッドである。両者を比較すると、ラインヘッド方式には、ヘッドを移動させる必要が無いため駆動機構が不要で高速な印刷が可能という利点があり、シリアルヘッドより好んで使用される場合が多い。
【０００６】
しかしながら、インクジェット方式によりラインヘッドを構成しようとすると、印字幅に相当する長さにわたり、インク吐出ノズルを密接したピッチで配置する必要があり、構造が複雑になり製造が難しい。
特にバブル方式においては、ヘッドの長さが長いため、発熱素子から生じる熱の放熱が十分に行われず、細長いラインヘッドの部分部分で温度の高い所や低い所が発生したり、ヘッドが高温になる場合がある。そのため、溝付きの板に蓋部材を接着する方法のラインヘッドでは、溝付き板の蓋となる板が熱膨張し、接合面の剥離が発生しインクが漏れる等の不具合が生じる可能性がある。また、熱膨張によりラインヘッドの特定部分に歪みや不均一な応力が発生し、接着剤の剥離が発生し、インク漏れ等を生じる可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ラインヘッドとして使用可能なインクジェットヘッドであって，特に、放熱を適切に行い熱に起因する不具合の発生を防止したインクジェットヘッドとその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、放熱を適切に行い熱に起因する不具合の発生を防止したインクジェットヘッド方式のラインヘッドを具備し、これにより、高品質な印刷を高速に行うことのできるプリンタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係るインクジェットヘッドは、複数のインク吐出ノズルと、前記インク吐出ノズルに対応して設けられ、インクを前記インク吐出ノズルより吐出させる発熱部材と、前記発熱部材と直接または間接に接触するアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された部材であって、前記インク吐出ノズルの各々にインクを供給するインク流路を形成する流路形成部材とを有する。
好適には、本発明に係るインクジェットヘッドは、前記複数のインク吐出ノズルが直線状に配置されたラインヘッドである。
【０００９】
このような構成のインクジェットヘッドにおいては、インク流路を介して各インク吐出ノズルにインクが供給される。各インク吐出ノズルにおいては、対応して設けられている発熱部材が発熱することによりインク吐出ノズル近傍に収容されるインクに圧力がかかり、インク吐出ノズルよりインクが吐出される。インク吐出時に発生する熱は、各発熱部材が直接または間接に接触しているインク流路を形成する流路形成部材を介して、速やかに放熱される。したがって、部分的に熱が蓄積されて部分的に異常に高温となることはなく、接合されている部材が剥離せず、部材が変形することもない。また、機能が停止するという事態の発生を防ぐことができる。これにより、このインクジェットヘッドは、ラインヘッドとして使用され得る程度に長い構成とすることが可能となる。
また、前記流路形成部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。アルミニウムは金属材料の中でも熱伝導率が高いため放熱性が良い材料であるため、長いヘッドにおいても熱の分布を均一にするとともに、放熱を適切に行うことができる。
【００１０】
また好適には、前記流路形成部材の前記インクとの接触面には、例えばポリイミド蒸着膜等の樹脂膜が形成される。
流路形成部材を形成するアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属は、水性インクにより腐食され易い性質がある。そこで流路形成部材とインクとが接触する面を樹脂膜で被覆しておくことにより、インクが流路形成部材に接触することが回避され、腐食を防止することができる。ポリイミド蒸着膜は、精密塗膜のためピンホールが無く、膜厚制御も可能である。また、不純物が少なく電気絶縁性が高いため、異種金属間におけるイオン化傾向の違いによる腐食電流の発生を抑えることもできる。したがって、インクから流路形成部材を保護するのに好適である。
【００１１】
また、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、複数のインク吐出ノズルを所定のピッチで配置し、前記インク吐出ノズルに対応させてインクを前記インク吐出ノズルより吐出させる発熱部材を設け、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成され前記インク吐出ノズルの各々にインクを供給するインク流路を形成する流路形成部材を、前記発熱部材と直接または間接に接触するように配設する。
好適には、前記流路形成部材の前記インクとの接触面に樹脂膜を形成し、前記樹脂膜が形成された前記流路形成部材を、当該樹脂膜が形成された面がインク流路面を構成するように配設する。
【００１２】
また、本発明に係るプリンタ装置は、複数のインク吐出ノズルと、前記インク吐出ノズルに対応して設けられ、インクを前記インク吐出ノズルより吐出させる発熱部材と、前記発熱部材と直接または間接に接触するアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された部材であって前記インク吐出ノズルの各々にインクを供給するインク流路を形成する流路形成部材とを有するインクジェットヘッドを有する。
好適には、前記インクジェットヘッドは、前記複数のインク吐出ノズルが直線状に印字幅全域に配置されたラインヘッドである。
【００１３】
このような構成のプリンタ装置においては、インクジェットヘッドにおいて、各発熱部材はインク流路を形成する流路形成部材と直接または間接に接触している。また、流路形成部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。そのため、インク吐出時に発熱部材より発生する熱は、流路形成部材を介して速やかに放熱され、インクジェットヘッドに熱が部分的に蓄積されて一部が異常に高温となることは無い。したがって、接合されている部材が剥離したり部材が変形することは防止され、機能が停止するという事態の発生を防ぐことができる。その結果、インクジェット方式のラインヘッドにより適切に印字が行われ、高速に適切な印字が可能なプリンタ装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図１〜図１０を参照して説明する。
本実施形態においては、インクジェット方式のラインヘッドを有し、フルカラー印刷を行うプリンタ装置、すなわちカラーインクジェットプリンタを例示して本発明を説明する。
【００１５】
まず、本実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、インクジェットプリンタ１の本体外観を示す斜視図であり、図２は、インクジェットプリンタ１の概略構成を示す分解斜視図である。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、本体４０、蓋４１、給紙カセット４２、排紙トレイ４３および操作パネル４４を有する。また、図２に示すように、インクジェットプリンタ１は、本体４０内にプリントヘッドカートリッジ３０を有する。
【００１６】
本体４０は、印刷用紙の搬送機構や全体制御部等を収容し、また、プリントヘッドカートリッジ３０および給紙カセット４２が着脱可能に装着され、給紙カセット４２に収容される印刷用紙に所望の印刷処理を行うプリンタ本体である。
【００１７】
プリントヘッドカートリッジ３０は、印刷用紙に所望の画像のフルカラー印刷を行う印刷ヘッド部である。
プリントヘッドカートリッジ３０は、図２に示すように、ヘッド部３１、インクタンク部３２、カートリッジケース３３およびキャップ３４を有する。
ヘッド部３１は、マゼンタ、イエロー、シアンおよびブラックの４色に対応する４本のラインヘッドを有する。インクタンク部３２は、ヘッド部３１の各色に対応して４個のインクタンクを有する。これら４本のラインヘッドおよび４個のインクタンクが、カートリッジケース３３に収容される。また、その印字面（インク吐出面）に、インクジェットヘッドのノズル部分を保護するキャップ３４が装着される。
【００１８】
ヘッド部３１の各ラインヘッドは、インクジェットプリンタ１の印刷幅にわたって、インク吐出ノズルが所定のピッチで直線状に配置されて構成される。なお、インクジェットプリンタ１の印刷幅とは、インクジェットプリンタ１で印刷可能な最大サイズの印刷用紙の用紙搬送方向に垂直な方向の長さであり、通常は、印刷用紙の短辺方向の長さである。各ラインヘッドは、対応する各インクタンクから供給されたインクを、直線状に配置された複数のインク吐出ノズルから選択的に吐出させることにより、ラインヘッド下を搬送される印刷用紙に所望の画像の印刷を行う。
なお、本発明に係るラインヘッドの構造については、後に詳細に説明する。
【００１９】
また、プリントヘッドカートリッジ３０は、本体４０に対して着脱自在なモジュールであり、図２に示すよう、インクジェットプリンタ１の蓋４１を開いた状態でａの方向に挿入されることにより本体４０に装着される。また逆方向に引き抜かれることにより本体４０より離脱される。
また、インクタンク部３２の４個のインクタンクは、プリントヘッドカートリッジ３０よりさらに着脱可能に構成される。したがって、インクの補給は、このインクタンクを交換することのみにより容易に行える。
【００２０】
蓋４１は、本体４０の蓋であり、プリントヘッドカートリッジ３０の交換時に開閉される。
給紙カセット４２は、印刷用紙を収容するケースである。給紙カセット４２に収容された印刷用紙は、本体４０内部の用紙搬送機構により順次取り出され、印刷に供される。
排紙トレイ４３は、給紙カセット４２の上部に設けられ、排出された印刷用紙を保持する手段である。
これら給紙カセット４２と排紙トレイ４３とは、排紙トレイ４３が給紙カセット４２の蓋として装着されることにより一体的な構成とされ、これが図２のｂの方向に挿入されることにより、本体４０に装着される。
操作パネル４４は、プリント開始スイッチ等の操作ボタンや、ステータス表示窓等の表示手段が配置された操作・状態表示手段である。
【００２１】
次に、本体４０の内部の印刷用紙の搬送機構について、図３を参照して説明する。
図３は、インクジェットプリンタ１の本体４０内部の用紙搬送機構１０の構成を示す断面図であり、図３（Ａ）は、プリントヘッドカートリッジ３０のキャップ３４がプリントヘッドカートリッジ３０に装着された印刷待機時の用紙搬送機構１０の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は、キャップ３４が退避場所２５に退避された印刷可能時の用紙搬送機構１０の状態を示す図である。
図３に示すように、用紙搬送機構１０は、ピックアップローラ１１、分離ローラ１２、ガイド部材１３、反転ローラ１４、補助ローラ１５、第１の案内板１６、搬送ベルト１７、駆動ローラ１８，１９、ピンチローラ２０、第２の案内板２１、テンション制御ローラ２２、反転用案内板２３および反転用搬送ローラ２４を有する。
【００２２】
ピックアップローラ１１は、給紙カセット４２の最上部に収容されている印刷用紙に所定の圧力で当接しながら印刷用紙を反転ローラ１４方向に送り出すように回転をすることにより、給紙カセット４２より印刷用紙を取り出す。
分離ローラ１２は、ピックアップローラ１１により取り出された印刷用紙を１枚ずつに分離する。分離ローラ１２は、図示のごとく、ピックアップローラ１１により取り出された印刷用紙を表裏（上下）より挟むように配置された一対のローラ１２ａ、１２ｂを有する。表側（上側）のローラ１２ａは印刷用紙を反転ローラ１４方向に送り出す方向に回転し、裏側（下側）のローラ１２ｂは、印刷用紙を給紙カセット４２方向に戻す方向に回転する。これにより、ピックアップローラ１１により複数の印刷用紙が取り出された時に、最上部の印刷用紙のみが反転ローラ１４方向に送られる。また、裏側のローラ１２ｂは外部より回転と反対方向のトルクが加わると、そのトルクに負けて表側（上側）のローラ１２ａと同じ方向に回転する。これにより、表側ローラ１２ａと裏側ローラ１２ｂの間の印刷用紙が１枚のみの場合にも、適切に反転ローラ１４方向に送り出される。
【００２３】
ガイド部材１３は、分離ローラ１２より送り出された印刷用紙を反転ローラ１４に案内する。
反転ローラ１４は、図３にｃで示す方向に回転し、給紙カセット４２より取り出された印刷用紙、または、後述する両面印刷のための既に一方の面に印刷が施された印刷用紙を、反転ローラ１４の下部において巻き込む。そしてさらに回転することにより、印刷用紙を半周程回転移動させて表裏を反転させ、反転ローラ１４の上部において第１の案内板１６に送り出す。
補助ローラ１５ａ〜１５ｃは、印刷用紙が反転ローラ１４に適切に巻き込まれ適切に反転されるように、その保持および搬送を誘導する。
【００２４】
第１の案内板１６は、反転ローラ１４上部において反転ローラ１４により印刷用紙を受け取り、これを搬送ベルト１７方向に案内する。そして、印刷用紙が搬送ベルト１７に緩やかな角度で接触して順次引き込まれ、最終的に搬送ベルト１７上に載置されるように、搬送ベルト１７に印刷用紙を送り出す。
搬送ベルト１７は、２つの駆動ローラ１８，１９により回転駆動され、第１の案内板１６により案内されて載置された印刷用紙を、プリントヘッドカートリッジ３０のヘッド部３１の下方の印刷エリアに搬送し印刷に供する。なお、印刷動作時の搬送ベルト１７上の印刷用紙とヘッド部３１のインク吐出面との間隔は、約２ｍｍである。
【００２５】
駆動ローラ１８，１９は、搬送ベルト１７を駆動するローラである。駆動炉ーラ１８，１９は、印刷時および印刷済みの用紙を排紙トレイ４３に排出する時は、搬送ベルト１７が印刷用紙を排紙トレイ４３方向に送り出すように回転する。また、両面印刷を行うために印刷用紙を反転させる時は、搬送ベルト１７が印刷用紙を反転ローラ１４方向に送り出すように回転する。
また、駆動ローラ１９は、プリントヘッドカートリッジ３０のキャップ３４の退避または装着が行われる時には、通常の印刷動作時の位置より下側方向、すなわちプリントヘッドカートリッジ３０から離れる方向に移動する。駆動ローラ１９が下側に移動することにより、搬送ベルト１７自体も他方の駆動ローラ１８を支点として下側に移動し、搬送ベルト１７とプリントヘッドカートリッジ３０の最下面（印字面）との間に空間が確保される。この空間を通過して、キャップ３４の退避および装着が行われる。なお、退避されたキャップ３４は、本体１０内の退避場所２５に配置される。
【００２６】
ピンチローラ２０は、搬送ベルト１７上に載置された印刷用紙を印刷エリアに到達する前に押圧し、搬送ベルト１７に密着させる。
第２の案内板２１は、第１の案内板１６により案内され搬送ベルト１７近傍で送り出された印刷用紙を、所定の位置において搬送ベルト１７に確実に突き当たらせるよう案内する。
テンション制御ローラ２２は、搬送ベルト１７を押圧して、搬送ベルト１７に所定のテンションを印加する。
【００２７】
反転用案内板２３は、両面印刷を行うために搬送ベルト１７により戻されてきた印刷用紙を、搬送ベルト１７の反転ローラ１４側の端部において受け取り、これを反転ローラ１４の下側に案内する。
反転用搬送ローラ２４は、両面印刷を行うために搬送ベルト１７により戻されてきた印刷用紙を反転ローラ１４方向に送るローラである。反転用搬送ローラ２４は、反転用案内板２３により形成された搬送路内にローラの先端部分が突出するように配置され、両面印刷を行うために戻されてきた印刷用紙を、反転ローラ１４方向に送る。
【００２８】
このような構成の用紙搬送機構１０においては、給紙カセット４２に収容された印刷用紙はピックアップローラ１１により取り出され、分離ローラ１２により１枚ずつに分離され、反転ローラ１４に送られる。反転ローラ１４に送られた印刷用紙は、反転ローラ１４により表裏反転され、第１の案内板１６および第２の案内板２１を介して搬送ベルト１７上に載置される。
搬送ベルト１７上に載置された印刷用紙は、ピンチローラ２０により搬送ベルト１７に押圧されて密着され、プリントヘッドカートリッジ３０のヘッド部３１の下の記録エリアに導かれる。そして、ヘッド部３１により所望の画像の印刷が行われる。片面のみの印刷を行う場合には、印刷用紙はそのまま排紙トレイ４３より排出される。
【００２９】
両面印刷を行う場合には、一方の面への印刷が終了したら、駆動ローラ１８，１９が逆回転し、搬送ベルト１７の移動方向が逆となり、表面に印刷が行われた印刷用紙は反転ローラ１４方向に逆送される。逆送された印刷用紙は、反転用案内板２３を介して反転ローラ１４の下部に案内され、再度反転ローラ１４に巻き込まれる。反転ローラ１４に巻き込まれた印刷用紙は、再度第１の案内板１６を介して搬送ベルト１７上に載置され、ピンチローラ２０により搬送ベルト１７に密着され、プリントヘッドカートリッジ３０のヘッド部３１の下の記録エリアに導かれる。そして、ヘッド部３１により所望の画像が裏面に印刷される。表裏の印刷が行われた印刷用紙は、排紙トレイ４３に排出される。
【００３０】
次に、本発明に係るインクジェットプリンタ１のプリントヘッドカートリッジ３０の構成について、図４〜図１０を参照して詳細に説明する。
図４は、ラインヘッドが伸びている方向（ラインヘッド方向）とは垂直な方向（用紙搬送方向）のプリントヘッドカートリッジ３０の断面図である。なお、図４では、説明を容易にするために、特に、インクタンク部３２からヘッド部３１へインクを供給するインク供給管３３６が配設された箇所を示している。
プリントヘッドカートリッジ３０は、前述したように、ヘッド部３１、インクタンク部３２、カートリッジケース３３およびキャップ３４を有する。
【００３１】
ヘッド部３１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色に対応した４本のラインヘッド３５−Ｙ，３５−Ｍ，３５−Ｃおよび３５−Ｋを有する。これら４本のラインヘッドは、プリントヘッドカートリッジ３０がインクジェットプリンタ１の本体４０に装着された場合に、搬送される印刷用紙の紙面方向に印字面が向くように、カートリッジケース３３に設置される。また、これら４本のラインヘッドは、平行に並べられてカートリッジケース３３に設置される。
なお、４本のラインヘッドは全て同一の構成なので、以下、各ラインヘッドに共通の内容を説明する際には、単にラインヘッド３５と言うものとする
【００３２】
インクタンク部３２は、４本のラインヘッド３５−Ｙ，３５−Ｍ，３５−Ｃおよび３５−Ｋに対応した４個のインクタンクを有する。各インクタンクからは、インク供給管３３６を介して、各ラインヘッド３５のインク流路３３１にインクが供給される。インク供給管３３６は、各ラインヘッド３５の長手方向に数カ所配置される。
カートリッジケース３３は、ヘッド部３１およびインクタンク部３２を一体的に収容したケースであり、図示しないが、本体４０に装着するためのガイドや着脱時の把持部等を有する。
キャップ３４は、印刷を行わない時にヘッド部３１のインク吐出面を密閉保護しインクが乾かないようにするカバーである。なお、キャップ３４は、印刷が行われる時には、図３を参照して前述したように、インクジェットプリンタ１の本体４０の所定の退避場所２５に退避される。
【００３３】
以下、ラインヘッド３５の構成について、より詳細に説明する。
図５および図６は、図４に示したラインヘッド３５−Ｙ，３５−Ｍ，３５−Ｃおよび３５−Ｋの中の１つのラインヘッドを拡大した断面図である。図５は、インク供給管が配設されていない箇所におけるラインヘッド３５の断面図であり、図６は、図４と同様に、インク供給管３３６が配設されている箇所におけるラインヘッド３５の断面図である。
また、図７は、理解を容易にするために、ヘッド部３１の主要な構成部を分解描画した参考図であり、図８〜図１０はその主要な構成部であるノズルシート３１０、ヒーターチップ３２２、ダミーチップ３２３および流路板３３０の構成または配置を説明するための図である。
【００３４】
図５および図６に示すように、ヘッド部３１のインク吐出面３０１には、ノズルシート３１０が配置される。ノズルシート３１０には、インクを吐出させるためのインク吐出孔３１１およびヒーターチップ３２２への配線を行うための開口部３１２が形成される。なお、図７に示すように、ノズルシート３１０は、４本のラインヘッドを有するプリントヘッドカートリッジの底面全体を覆う１枚のシートとして形成される。
【００３５】
図５および図６に示すインク吐出孔（インク吐出ノズル）３１１は、ラインヘッドの印字幅全域に所定のピッチで実質的に直線状に形成される。なお、より厳密には、インク吐出孔３１１は、図８に示すように、ラインヘッド方向に垂直な方向にわずかにずれた位置（図８に破線で示す２本の直線に沿った位置）に、所定の区間ごとに交互に形成される。このインク吐出孔３１１の配置は、ヒーターチップ３２２の構成に関わるものであり、その理由は後に説明する。
また、図５および図６に示す開口部３１２は、ヒーターチップ３２２の発熱素子３２１への配線を行うため、および、施された配線３４２を封止するための開口である。図８に示すように、開口部３１２は、所定の区間ごとに２列に交互に配置される一連のインク吐出孔３１１に対応して、一連のインク吐出孔３１１の外側に、連続した１つの開口部として設けられる。
【００３６】
図５および図６に示すように、ノズルシート３１０上には、発熱素子３２１が埋設されたヒーターチップ３２２と、ダミーチップ３２３とが配置される。
ヒーターチップ３２２は、インク吐出孔３１１からインクを吐出させるための発熱素子３２１が埋設された棒状部材である。１つのヒーターチップ３２２には、数十個程度の発熱素子３２１が所定のピッチで埋設される。発熱素子３２１の個数は、図８を参照して例示した所定の区間ごとに交互に配置される一連のインク吐出孔３１１の個数と等しく、ピッチは、その一連のインク吐出孔３１１のピッチと等しい。
【００３７】
このようなヒーターチップ３２２は、図９に示すように、前述したインク吐出孔３１１に対応してわずかにずれた位置に交互に配置されることにより、実質的にラインヘッド方向に連続的に配置される。このようにヒーターチップ３２２を配置することにより、ヒーターチップ３２２の各発熱素子３２１は、図８に示したノズルシート３１０の各インク吐出孔３１１に対応してその近傍に配置される。これにより、各発熱素子３２１における発熱によって、各インク吐出孔３１１からインクが吐出される。
なお、ヒーターチップ３２２に埋設された発熱素子３２１により生じた熱は、ヒーターチップ３２２を介して後述する流路板３３０に伝えられる。
【００３８】
ここで、図８および図９に示すように、インク吐出孔３１１およびヒーターチップ３２２を、ラインヘッド方向に垂直な方向に若干ずれた位置に交互に配置する理由について説明する。
バブル式のインクジェットヘッドでラインヘッドを構成するためには、発熱素子３２１を、ラインヘッド方向の印字幅全域に非常に狭い所定のピッチで密接に配置する必要がある。しかし、印字幅に相当する長いヒーターチップ３２２を形成するのは製造上難しい。そのため、複数のヒーターチップ３２２を並べることにより、発熱素子３２１を印字幅全域に配置するのが好ましい。しかしまた、発熱素子３２１のピッチは非常に狭いため、各ヒーターチップ３２２の端部には、構造上、このピッチと比較して長い範囲の発熱素子３２１を形成できない部分３２５が生じる。
【００３９】
そこで、図９に示すように、隣接して配置されるヒーターチップ３２２をラインヘッド方向に垂直な方向にわずかにずらし、端部３２５同士がラインヘッド方向において重なり合うように配置する。その結果、隣接するヒーターチップ３２２に埋設された発熱素子３２１はラインヘッド方向に実質的に連続して配置されることとなる。
本実施形態においては、図９に示すように、ラインヘッド方向に形成されるインク流路３３１の下層部３２４の両側に、ヒーターチップ３２２を交互に配置する。これにより、ヒーターチップ３２２は、後述するダミーチップ３２４とともに、インク流路３３１の下層部３２４の側面の一部を形成する。
また、このようにヒーターチップ３２２をずらして配置する必要があるため、インク吐出孔３１１も、図８を参照して前述したように、ヒーターチップ３２２に対応して用紙搬送方向に若干ずれた位置に交互に配置する。
【００４０】
ダミーチップ３２３は、ヒーターチップ３２２とほぼ同一の断面形状を有し、ヒーターチップ３２２の間をつなぐ棒状部材である。ダミーチップ３２３は、図９に示すように、所定の区間ごとに交互に配置された２列のヒーターチップ３２２の各列のヒーターチップ３２２の間を埋めるように、ノズルシート３１０上に配置される。これによりダミーチップ３２３は、ヒーターチップ３２２とともに、インク流路３３１の下層部３２４の側面を形成する。
なお、ノズルシート３１０とヒーターチップ３２２およびダミーチップ３２３とは、接着剤により接合される。
【００４１】
図５および図６に示すように、ヒーターチップ３２２およびダミーチップ３２３の上には、流路板３３０が配置される。
流路板（流路形成部材）３３０は、各インク吐出孔３１１にインクを供給するインク流路３３１の上層部を形成するとともに、ヒーターチップ３２２から伝達される熱を放熱するための部材である。
図１０に示すように、流路板３３０は、印字幅、すなわちラインヘッドとほぼ等しい長さの棒状部材であり、流路板３３０のノズルシート３１０側になる面には、インク流路３３１の上層部となる溝３３７が形成される。流路板３３０は、図５および図６に示すように、溝３３７がインク流路３３１の下層部３２４の上部を覆うように、ヒーターチップ３２２およびダミーチップ３２３上に配置される。その結果、ヒーターチップ３２２およびダミーチップ３２３を側面とする下層部３２４と、流路板３３０の溝３３７とにより、１の空間としてのインク流路３３１が形成される。
【００４２】
また、流路板３３０には、図６および図１０に示すように、所定の数カ所に溝３３７の底面と流路板３３０の背面とを貫通する貫通孔３３５が形成される。貫通孔３３５には、インクタンク部３２のインクタンクに接続されたインク供給管３３６が接続される。インク供給管３３６および貫通孔３３５を介して、インクタンクよりインク流路３３１にインクが供給される。
本実施形態においては、流路板３３０は、アルミニウム合金をダイキャスト鋳造法により加工することにより形成する。また、流路板３３０のインクと接触する面には、水性インクによる腐食を防ぐためにポリイミド蒸着膜が形成される。なお、流路板３３０は、ヒーターチップ３２２およびダミーチップ３２３と接着剤により接合されるため、その接着部分にはポリイミド蒸着膜は形成しない。膜形成時に、ヒーターチップ３２２およびダミーチップ３２３との接合面にマスキング処理を施してポリイミド膜の蒸着を行うことにより、その接合部分にはポリイミド蒸着膜が形成されないようにする。
【００４３】
また、流路板３３０のヒーターチップ３２２上に配置される部分には、図１０に示すように、切り欠き部３３８が形成される。すなわち、図５および図６をさらに参照することにより明らかなように、溝３３７の側壁のヒーターチップ３２２が配置された側の壁厚は、ダミーチップ３２３が配置された側の壁厚より薄く形成される。これにより、図５および図６に示すように、ヒーターチップ３２２が配置された側の流路板３３０と後述するヘッドフレーム３５０との間に、Ｂ端子板３４１を配置するための間隙３３４が形成される。
【００４４】
Ｂ端子板３４１は、ヒーターチップ３２２に埋設された各発熱素子３２１に電流を印加するための端子板である。
図７に示すように、Ｂ端子板３４１は、ヒーターチップ３２２に対応して構成される。１つのＢ端子板３４１には、１つのヒーターチップ３２２に埋設されている発熱素子３２１に対して各々独立に電流を印加可能なように、複数の端子が設けられる。Ｂ端子板３４１は、図５および図６に示すように、各ヒーターチップ３２２に隣接する、流路板３３０とヘッドフレーム３５０との間の間隙３３４に挿入される。
【００４５】
間隙３３４に装着されたＢ端子板３４１の先端部は、ノズルシート３１０に設けられた前述した開口部３１２の近傍に達するように構成される。開口部３１２により形成される空間内において、Ｂ端子板３４１の各端子とヒーターチップ３２２の各発熱素子３２１とが金線３４２により接続される。金線３４２により接続がなされたＢ端子板３４１およびヒーターチップ３２２を見込む開口部３１２は、樹脂３４３により封止される。
Ｂ端子板３４１の他方の端部は、後述するプリント基板３６０に固定されて支持される。また、各端子のコネクタピン３４４は、プリント基板３６０の回路に接続される。これにより、プリント基板３６０に形成された回路から出力された発熱素子３２１ごと、すなわちノズル３１１ごとの電流は、Ｂ端子板３４１および金線３４２を介して発熱素子３２１に印加される。
【００４６】
このような構成のラインヘッド３５は、図５および図６に示すように、補強材であるヘッドフレーム３５０に周囲を囲まれる状態で配設される。また、インクタンク部３２側に、各ノズルを駆動する回路が形成されたプリント基板３６０が配置される。
ヘッドフレーム３５０は、図７に示すように、各ラインヘッドが配設される開口部３５１を有し、ヘッド部３１の全体にまたがるように構成された１枚の部材である。これにより４本のラインヘッドがヘッド部３１として一体的に保持される。
プリント基板３６０は、図示せぬ上位の制御装置からの制御信号に基づいて、ヘッド部３１の各ラインヘッドを制御する回路、すなわち各ノズルからインクを吐出させる各発熱素子３２１を制御する回路が形成された基板である。
なお、プリント基板３６０は、ヘッドフレーム３５０に接着剤により接合される。
【００４７】
以上説明したような各構成部が、接着剤により固着されて、４本のラインヘッド３５−Ｙ，３５−Ｍ，３５−Ｃおよび３５−Ｋ、および、それらを有するヘッド部３１が構成される。
【００４８】
次に、このような構成のプリントヘッドカートリッジ３０の動作について説明する。
インクタンク部３２のシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各インクタンクより、各色のインクがインク供給管３３６を介して各ラインヘッド３５のインク流路３３１に供給される。インク流路３３１に供給されたインクは、各ラインヘッドの全てのインク吐出孔３１１に供給される。
一方、インクジェットプリンタ１の制御部より入力される制御信号に基づいて、プリント基板３６０の回路において、ヘッド部３１の各ラインヘッド３５−Ｙ，３５−Ｍ，３５−Ｃおよび３５−Ｋの各ノズルを駆動する制御電流が生成される。生成された制御電流は、Ｂ端子板３４１および金線３４２を介して発熱素子３２１に印加される。
電流が印加された各ノズルにおいては、発熱素子３２１が発熱し、これにより、発熱素子３２１の表層よりバブルが発生する。その結果、インク流路３３１の下層部３２４のインク吐出孔３１１近傍のインクが圧迫され、インク吐出孔３１１よりインクが吐出される。
【００４９】
発熱素子３２１への電流の印加が終了すると、発熱素子３２１の発熱も終了し、発熱素子３２１は実質的に冷却され、バブルも消失する。
このような処理を印刷用紙の搬送と同期して順に行い、印刷用紙のラインごとに選択的にインクを吐出することにより、印刷用紙に所望の画像が印刷される。また、このような印刷を続けることで、ヒーターチップ３２２からの発熱は相当量となる。しかしながら、ヒーターチップ３２２にはアルミニウム合金製の流路板３３０が接合されているので、ヒーターチップ３２２において発生した熱は流路板３３０に伝達され、効率よく放熱される。その結果、ラインヘッド３５は、急速に冷却される。
【００５０】
このように、本実施形態のインクジェットプリンタ１においては、ヘッド部３１の流路板３３０を、樹脂や金属の中でも高い熱伝導率を有するアルミニウム合金を使用している。したがって、１つのラインヘッドの場所による温度差を小さくすることができ、熱の均一化が図れる。その結果、局所的な熱膨張を抑えることができ、部材にかかる応力を緩和することができる。
また、アルミニウムは一般的樹脂に比べ線膨張係数が小さいため、樹脂より熱による材料の伸びが小さい。そのため、材料が熱膨張した時に、接着剤や他の構成部材に及ぼす応力を小さくすることができ、特に、接着剤の剥離を防止することができる。
【００５１】
また、放熱性が良いため、ヒーターチップ３２２の熱を早く下げられ、安定して適切にインクを吐出することができる。
また、アルミニウムは金属の中でも比重が小さいため、部材の軽量化が図れる。
また、この流路板は、ダイキャスト鋳造法により製造しているので、製造コストが安く、量産にも適している。
また、アルミニウム表面は接着性が良く、生産組み付け時の信頼性が確保できる。
【００５２】
また、本実施形態においては、流路板３３０のインクとの接触面をポリイミド蒸着処理している。その結果、アルミニウム合金をインクから保護し、例えば水性インク等による腐食を防止することができる。特に、ポリイミド蒸着膜は精密塗膜のため、ピンホールが無く有効である。
また、ポリイミド蒸着は電気絶縁性が高いため、ノズルシートとアルミニウム合金製流路板３３０の間のイオン化傾向の違いにより電流が流れ、腐食が発生することを防止することができる。
また、ポリイミド蒸着は通常に電子部品にも使用される手段であるため、量産にも適しており、その点でも有効である。
【００５３】
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。
例えば、本実施形態においては、流路板はアルミニウム合金であるとしたが、純アルミニウムを材料としてもよいし、実質的にこれらアルミニウムあるいはアルミニウム合金と同等の性質を有する材料であれば、任意の材料であってよい。また、流路板は、ダイキャスト鋳造法により製造するものとしたが、例えば一部または全部を機械加工をして製造するようにしてもよい。
【００５４】
また、流路板の形状も本実施形態に限られるものではない。流路板の形状としては種々考えられるが、断面積を極力小さくして膨張時の応力が小さくなるようにするのが有効である。そのような、流路板の厚さを薄くした場合のラインヘッドの構造を図１１に示す。図１１に示すラインヘッドにおいては、そのヘッド部の厚さｈは、約５．３ｍｍである。また、このような構造とすれば、空いた隙間にさらに十分な接着剤を塗布することにより、構造的に強度を増すこともでき有効である。
【００５５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、インク吐出孔が長い区間にわたって配置されたラインヘッドであって、特に、放熱を適切に行い熱に起因する不具合の発生を防止したインクジェットヘッドとその製造方法を提供することができる。
また、印字ヘッドとして、放熱を適切に行い熱に起因する不具合の発生を防止したインクジェットヘッド方式のラインヘッドを具備し、これにより、これにより高品質な印刷を高速に行うことのできるプリンタ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のインクジェットプリンタの本体外観を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したインクジェットプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示したインクジェットプリンタの用紙搬送機構を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示したインクジェットプリンタのプリントヘッドカートリッジの構成を示す図である。
【図５】図５は、図４に示したプリントヘッドカートリッジのラインヘッドの構成を示す第１の図である。
【図６】図６は、図４に示したプリントヘッドカートリッジのラインヘッドの構成を示す第２の図である。
【図７】図７は、図４に示したプリントヘッドカートリッジを説明するためのプリントヘッドカートリッジのヘッド部の主要部を分解して示した図である。
【図８】図８は、図５および図６に示したラインヘッドのノズルシートのインク吐出孔および開口部の配置を説明するための図である。
【図９】図９は、図５および図６に示したラインヘッドのヒーターチップおよびダミーチップの配置を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図５および図６に示したラインヘッドの流路板の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態の変形例のラインヘッドの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…インクジェットプリンタ、１０…用紙搬送機構、１１…ピックアップローラ、１２…分離ローラ、１３…ガイド部材、１４…反転ローラ、１５…補助ローラ、１６…第１の案内板、１７…搬送ベルト、１８，１９…駆動ローラ、２０…ピンチローラ、２１…第２の案内板、２２…テンション制御ローラ、２３…反転用案内板、２４…反転用搬送ローラ、２５…キャップ退避場所、３０…プリントヘッドカートリッジ、３１…ヘッド部、３２…インクタンク部、３３…カートリッジケース、３４…キャップ、３５…ラインヘッド、４０…本体、４１…蓋、４２…給紙カセット、４３…排紙トレイ、４４…操作パネル、３１０…ノズルシート、３１１…インク吐出孔、３１２…配線用開口部、３２１…発熱素子、３２２…ヒーターチップ、３２３…ダミーチップ、３２４…インク流路下層部、３２５…ヒーターチップ端部、３３０…流路板、３３１…インク流路、３３４…Ｂ端子板装着用間隙、３３５…インク供給用貫通孔、３３６…インク供給管、３３７…インク流路用溝、３３８…切り欠き部、３４１…Ｂ端子板、３４２…金線、３４３…封止樹脂、３４４…コネクタピン、３５０…ヘッドフレーム、３５１…ラインヘッド配設用開口部、３６０…プリント基板
【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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【図９】
2004209747.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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