(57)【要約】      （修正有）【課題】  連続印字時の昇温による画像変化の抑制、泡ダマリによるバサ不吐防止、コストダウン、多チップ実装時のチップ間ピッチの高密度化。【解決手段】  裏面電極実装との組み合わせにより、ＨＢと支持部材２００を配線基板３００上に同一面に配置し、支持部材のみにより配線基板を固定することで、チッププレートを廃止する構成とする。【選択図】  図１
2007301801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための電気熱変換素子と、該電気熱変換素子を駆動するための素子、配線を配設した基体Ａと、該電気熱変換素子を外部から駆動するための配線を形成した配線基板と、該配線基板を保持する基体Ｂと、上記相変換素子に吐出液体を導くためのホルダとから少なくとも成るインクジェット記録ヘッドにおいて、該基体Ａ、該基体Ｂは配線基板の同一面側に接続、保持し、かつ、該基体Ａは該電気熱変換素子の形成面と対向した面に該配線基板を接続したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、上記ホルダは、配線基板もしくは基体Ｂとの間で吐出液体をシールする機構を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、該インクジェット記録ヘッドをインクジェット記録装置に保持、固定するための位置決め機構を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、上記配線基板が可とう性を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の記録液を吐出して記録動作を行う記録装置、この記録装置に適用される記録ヘッドに関するものである。なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
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記録装置であり、高速な記録と様々な記録媒体に対して記録することが可能であって、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。このようなことからインクジェット記録装置は、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、及び複写機など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装置における代表的なインク吐出方式としては、電気熱変換素子を用いた方式がある。この方式は、微小な吐出口から微少な液滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものとなっており、一般に、液滴を形成するためのインクジェット記録ノズルと、このヘッドに対してインクを供給する供給系とから構成される。
【０００４】
電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、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により生じる記録液の発泡時(沸騰時)の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用したものである。さらに電気熱変換方式を用いたインクジェット記録ヘッドの場合、電気熱変換素子が配列された基板に対して平行に記録液を吐出させる方式(エッジシューター)と電気熱変換素子が配列された基板に対して垂直に記録液を吐出させる方式(サイドシュータ)とがある。
【０００５】
この記録ヘッドの構成は従来は図５に示すように電気熱変換素子を形成した基板Ａ１００と該基板Ａ１００上に形成したオリフィス１１０と、基板Ａ１００を接着剤７１０を介して固定するための基板Ｃと、上記電気熱変換素子を駆動し通電するための配線を取り出すための配線を有する配線基板３００と、基板Ａ１００と配線基板３００とを接続するための電極６００と、上記電極６００を含む電気接続部分を電気的且つ化学的に絶縁するための封止剤７００と、上記配線基板３００を固定するための基板Ｂと、上記基板Ａ１００、基板Ｃに設けられたインク流路にインクを供給するための流路を設けたホルダから少なくともなっている。
【０００６】
上記電気熱変換素子を駆動するための電気的配線は、基板Ａ１００上に形成した電極配線、半導体素子等により取り出し電極部まで導かれ、取り出し電極部で、配線基板３００と電気的に接続している。
【０００７】
配線基板３００上では、基板Ａ１００の取り出し電極６００から、インクジェットヘッドとインクジェット記録装置とを電気的に接続するための端子へ電気的に配線を行っている。
【０００８】
インクジェット記録装置への電気的取出しは本例では圧接による取出しであるが、一般的なコネクタ等の例もある。
【０００９】
基板Ａ１００の固定は基板Ｃにエポキシ樹脂等の科学的に安定な接着剤７１０により行われ、機械的に精度よくマウントされている。
【００１０】
また基板Ｃは前出の配線基板３００を固定するため基板Ｂを介しておのおのを接着剤７１０により固定している。
【００１１】
また基板Ｃのインク流路へインクを供給するためのホルダも、基板Ｃに接着されている。
【００１２】
又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開2003-072079号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したインクジェット記録ヘッドには印字品位、信頼性等を低下させる以下のよう問題がある。
【００１４】
液体吐出基板と電気配線基板の接続電極部を封止剤で封止した部分は、表面より突出することになり、この突出部の分だけヘッドと被記録媒体との間隔を取る必要があり、インクの被記録媒体への着弾精度を低下させる。さらに、突出部は、表面に付着したインク滴や紙紛等のゴミを除去するためのゴムブレードによる拭き取りに弊害を生じさせる場合があり、ひいては印字上悪影響を及ぼす。
【００１５】
また、近年は、高速印字に対応するために、液体吐出基板のノズル(インク吐出口)および熱変換素子が増加し、電極数が増加する傾向がある。しかしながら、ゴムブレードによる拭き取り方向により、封止材の突出部の領域が制限され、多くの製品が、液体吐出基板の短手短部に高密度な接続がされているため、接続用設備が高価になり、低価格の妨げとなる。
【００１６】
さらに、短手短部に電極が設けられた場合、電極から熱変換素子までの電源配線長が、電極に近い熱変換素子と遠い熱変換素子で、大きく異なり、配線抵抗を均一化するために、遠い電源配線は、幅を広げる必要がある。そのため、電源配線の占有面積が増え液体吐出基板の大型化を招き、低価格の妨げとなる。
【００１７】
また、保持部材は、アルミナなど液体吐出基板と同等の熱伝導率を有する、比較的高価で加工性の悪い材料で形成されているため、低価格の妨げとなる。
【００１８】
更に、従来のインクジェット記録ヘッドには以下のような解決すべき課題があった。
・熱抵抗の問題
図５において、従来のヘッドでは、発熱源である電気熱変換素子と電気熱変換素子を駆動する素子、配線等を配設した基体Ａを有機樹脂の接着剤により基体Ｂに接着、固定していた。
【００１９】
基体Ｂは従来比較的高純度のアルミナ焼結物や、有機樹脂のモールド成型物が一般的で葉発熱に対して十分に低い熱抵抗を有しているとは言えず、その為、基体Ａは、印字するたびに蓄熱し、温度変化していた。
【００２０】
本インクジェット記録装置のように、液体を吐出するインクジェット記録ヘッドでは、インクの温度変化により、大きく吐出特性が変化し、印字品位に影響が及ぶ場合が多々あり、上記温度変化は大きな課題となっていた。
【００２１】
また、近年の写真印字等の高画質化に伴い、液体を吐出する場合の吐出液滴はここ数年で数分の1以下となり、それに伴って吐出液滴数は幾何級数的に増大しているため、将来的にもさらに大きな課題となることが予想されている。
・溶存ガスの問題
インクジェット吐出において、電気熱変換素子の駆動による熱でインク中に溶存ガスが蓄積される。その際、液体中の飽和溶存量を超えたガスは小泡となってインク中に析出し、インク流路やインクを保持しているホルダの壁面に付着する。
【００２２】
このとき、小泡のままであればほぼ問題となることはないが、連続印字時に、上記小泡が溶存ガスからの析出により成長し、大きな泡となって、インク流路等を閉塞させ吐出に大きな影響を与える場合があった。
【００２３】
このとき、インク流路の形状が上記泡が成長しても十分にインク流路を確保可能な断面積を確保していれば問題ないが、実際には、従来例では基体Ｃのように流路に、直接、接する形状にしなければならず前出の溶存ガスの課題を内在していた。
【００２４】
この問題を回避するためには、従来は、溶存ガスを多量に発生する高デューティ印字を連続して続けることは回避しなければならず、インクジェット記録装置の印字速度を大きく落とす場合があった。
・吐出面の凹凸の問題
従来インクジェットヘッドにおいては、基体Ａから外部に取り出す電気的接点を基体Ａの電気熱変換素子を形成した表面上に設けざるを得なかった。
【００２５】
該電気的接点は接点および該接点を電気的、化学的にインクから絶縁するための封止剤より形成されているため、基体Ａの表面から凸状になっている。
【００２６】
一方、基体Ａ表面に形成されてインクを吐出する電気熱変換素子と吐出口とから被記録物までの距離は、インクジェット記録装置においては、印字の品位に大きな影響を及ぼす。
【００２７】
つまり、上記吐出口と被記録物との距離は短ければ短い程よい。
【００２８】
しかしながら、上記距離を短くすると被記録物とインクジェットヘッド等が接触して印字品位やインクジェットヘッド等の信頼性に大きな影響を及ぼす場合があり、該距離には制限があった。
【００２９】
特に本課題となっている基体Ａ表面からの凸部は該距離の1/3から1/4に及び大きな課題となっていた。
・多チップ実装時のヘッド幅
インクジェット記録においては、その印字を高速化するための手段として多ノズル化することは極めて有力な方法である。
【００３０】
多ノズル化には、基体Ａのノズルを単純にたくさん並べる方法と、基体Ａを多数精度よく並べて結果的に基体Ｂ上に多数載置し多ノズル化する方法がある。
【００３１】
ひとつの基体Ａ上にたくさんのノズルを並べる方法は技術的に非常に困難であるため、基体Ａを多数載置し多ノズル化する方法が、一般的にはとられる。
【００３２】
しかし、単一の基体上にノズルを並べる方法とは異なり、基体を並べる方法では、基体Ａ間の寸法を取らざるを得ない。
【００３３】
それは、たくさんの基体Ａを精度よく配列するために、基体Ｃを基体Ａ間に必ず配置する必要があるからであり、これはインクジェットヘッドのノズルとして必須である精度を確保するためには、必ず必要なものである。
【００３４】
このため、どうしても基体Ａを多数並べる方法では、インクジェットヘッドの外形寸法が大きくなり、ひいては、インクジェット記録ヘッドのコンパクト化、コストダウンに障害となっていた。
【００３５】
本発明の目的は、上記各問題を解決し、印字品位の劣化のない、信頼性の高い、安価なインクジェット記録ヘッドを提供することにある。さらには、その記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明は、上記のいくつかの課題に対して、可とう性基板の同一平面上にインクを吐出する基体Ａと可とう性基板を支持する基体Ｂとを配置することで、従来該基体ＡおよびＢを支持していた基体Ｃをまったく必要なくしたものである。
【００３７】
そのため、単に上記課題を解決したのみならず、大幅なコストダウンも達成している。
【発明の効果】
【００３８】
・良好な放熱特性
本発明により、電気熱変換素子で発生する熱を基板Ａ１００から効果的に配線基板３００の金属配線に放熱することが可能となり、熱特性が向上する。
【００３９】
上記により基板Ａ１００の熱変動を抑制し、吐出特性を向上することが可能となる。
・インク流路の確保
本発明により、基板Ｂ４００のインク流路をなくすことが可能となって、該基板Ｂ４００のインク流路に発生していたインク中の溶存ガスから発生する泡が流路上に堆積し、インク流路を閉塞することがなくなって、高デューティ印字時にしばしば見られた不吐出といった、印字上の弊害が無くなり、印字の高速化が可能となる。
・吐出面の平滑性
本発明により、基板Ａ１００上に従来必須であった電気的接点を得るための封止剤７００をなくすことが可能となり、高品質の印字を得ることが可能となる。
・多チップ実装時のヘッド幅
本発明により、従来、多数の基板Ａ１００を配設するために、多数のホルダ５００を配置せざるを得なかったものが、単一のホルダ５００、配線基板３００、基板Ｂ２００上に配置することが可能となり、基板Ａ１００間の機械的精度、配置する間隔を最小限に抑えることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００４１】
本発明の典型的な実施例を図１に示す。
【００４２】
図１は本発明であるインクジェットヘッドの斜視図および典型的部位の断面図を示している。
【００４３】
図１で、熱変換素子を配置した基板Ａ１００は、基板Ａ１００上に配置され吐出液を吐出するための吐出口、インク流路を少なくとも形成したオリフィスと、該基板Ａ１００から電気熱変換素子を駆動するための電気的接続を得るため、基板Ａ１００のオリフィス形成面と対向する面に電極６００を配している。
【００４４】
該電極６００は、一般的には凸状に形成されている。
【００４５】
該電極６００と電気的接続と、機械的固定と、インク流路のシールを少なくとも目的として、配線電極６００と接着されている。
【００４６】
接着はエポキシ樹脂等の吐出液に対して化学的に安定な材料によって行われる。
【００４７】
前述、基板Ａ１００の電極６００は、配線電極６００側に形成された電極６００と電気的に接続するように、金属結合、圧着、導電部材等の電気的接続手段により電気的に接続されている。
【００４８】
なお、上記の接続においては、電気的接続を安定に得るため、電極６００を凸状に形成することが行われるが、それは、基板Ａ１００側でも、配線基板３００側でも、両方でも問題ない。
【００４９】
配線基板３００は、該配線基板３００を機械的に高精度に固定し、インクをシールするために、基板Ｂ２００に接着固定されている。
【００５０】
本発明の特徴となすところは、上記、接着方向が、基板Ａ１００を接着している面と同一面側に行われ、かつ基板Ａ１００を精度よく固定するために基板Ｂ２００に対する固定のみによって行われているところである。
【００５１】
このことにより、インクジェットヘッドにとってきわめて重要な基板Ａ１００の機械的精度は、配線基板３００および基板Ｂ２００だけで決定される。
【００５２】
基板Ｂ２００はインクのシールを確保するため、ホルダ５００に接着されている。
【００５３】
本発明では、オリフィスにインクを導くためにインクだめを設けたホルダ５００と配線基板３００と基板Ａ１００とにインク流路が設けられている。
【００５４】
また配線基板３００と基板Ａ１００とのインク流路をシールするために該インク流路に沿った形状に接着剤７００をなすことによって、シールを確保している。
【実施例２】
【００５５】
本発明の実施例２は図２に示す。
【００５６】
本実施例では、実施例１で示した基板Ａ１００を複数配置している。
【００５７】
インクジェットヘッドでは、吐出液を複数有することが一般的となってきており、本実施例のように２色以上の液を吐出するための基板Ａ１００、配線基板３００を複数有している。
【００５８】
本実施例では、複数の基板Ａ１００間の機械的精度を確保するため、基板Ｂ２００は単一として、上記、複数ある基板Ａ１００、配線基板３００を単一の基板Ｂ２００に固定することにより、精度を得ている。
【実施例３】
【００５９】
本発明の実施例３は図３に示す。
【００６０】
本実施例では、実施例２で複数有していた配線基板３００を単一としている。
【００６１】
機械的精度は、配線基板３００を予め、基板Ｂ２００に接着固定した部材に、基板Ａ１００を接着固定して、基板Ａ１００間の相対的精度を確保することが容易となっている。
【００６２】
また、本実施例ではホルダ５００を固定する接着を配線基板３００との間で行っており、基板Ｂ２００とのインクのシールは配線基板３００との接着により得ているが、この方法は、前述実施例１，実施例２で行ったとしてもまったく問題ない。
【００６３】
本発明ではどちらでも可能である。
【実施例４】
【００６４】
本発明の実施例４は図４に示す。
【００６５】
本実施例では前述基板Ａ１００と配線基板３００との電気的接続を得るため、配線基板３００の電気的接続部をリード状に形成したＴＡＢ配線板としている。
【００６６】
ＴＡＢ配線板は、汎用の電気的接続技術として広く用いられており、本発明にも適用可能である。
【００６７】
ＴＡＢを用いた場合、上記の電気的接続方法を一般的なボンディング技術によって接続可能であるので、該接続装置のコストダウン等が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１
【図２】実施例２
【図３】実施例３
【図４】実施例４
【図５】従来例５
【符号の説明】
【００６９】
１００  基板Ａ
基板Ａ１００上に配置されたオリフィス
基板Ａ１００上の吐出口
基板Ａ１００上のインク流路
７００  基板Ａ１００と配線基板３００を接続する接着剤
３００  配線基板
２００  基板Ｂ
５００  ホルダ
７００  封止剤
【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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