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発明の名称 液体吐出ヘッドおよび記録装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−7866(P2007−7866A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−187551(P2005−187551)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100095991
【弁理士】
【氏名又は名称】阪本 善朗
発明者 岩永 周三 / 広沢 稔明
要約 課題
記録素子基板を支持固定する第1のプレートの研磨コストを低減し、電気配線テープを固定する第2のプレートの割れを防ぐ。

解決手段
インク等液体を吐出する記録素子基板H1100、H1101を第1のプレートH1200の第1の支持部H1202に接着し、第1のプレートH1200の第2の支持部H1203に、電気配線テープH1300を支持する第2のプレートH1400を接着する。第1のプレートH1200の第1の支持部H1202は第2の支持部H1203より突出しているため、記録素子基板H1100、H1101を支持する第1の支持部H1202のみ研磨すればよい。また第1の支持部H1202の突出量だけ第2のプレートH1400の厚みを増大させることで、第2のプレートH1400の強度を増大させることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
液体を吐出する複数の吐出素子および各吐出素子に電気的信号を伝達するための電極部を有する吐出素子基板と、前記吐出素子基板の前記電極部に電気的に接続される配線基板と、前記吐出素子基板および前記配線基板を支持する第1のプレートと、前記配線基板と前記第1のプレートの間に介在する第2のプレートと、を有し、前記第1のプレートにおいて、前記吐出素子基板を支持する第1の支持部が、前記第2のプレートを介して前記配線基板を支持する第2の支持部より所定量だけ突出していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項2】
前記第1のプレートの前記第1の支持部が、研磨された支持面を有することを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド。
【請求項3】
前記吐出素子基板の表面と、前記第2のプレートの表面とが、略同じ高さになるように、前記第2のプレートの厚さが設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の液体吐出ヘッド。
【請求項4】
前記吐出素子基板の前記電極部に設けられたバンプと、前記配線基板の電極端子とが金属間結合により接続されていることを特徴とする請求項3記載の液体吐出ヘッド。
【請求項5】
前記吐出素子基板の表面が、前記第2のプレートの表面よりも高くなっており、前記吐出素子基板の前記電極部と、前記配線基板の電極端子とが、ワイヤーボンディングによって接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の液体吐出ヘッド。
【請求項6】
前記第1のプレートには液体を供給するための液体供給口が開口されており、前記第1のプレートの前記第1の支持部の裏面側において、前記液体供給口の周辺部が他の領域よりも突出していることを特徴とする請求項1ないし5いずれか1項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項7】
前記第1のプレートの前記液体供給口の前記周辺部が研磨されていることを特徴とする請求項6記載の液体吐出ヘッド。
【請求項8】
前記第1のプレートの前記第2の支持部に複数の突起を有することを特徴とする請求項1ないし7いずれか1項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項9】
液体を吐出する複数の吐出素子および各吐出素子に電気的信号を伝達するための電極部を有する吐出素子基板と、前記吐出素子基板の前記電極部に電気的に接続される配線基板と、前記吐出素子基板および前記配線基板を支持する第1のプレートと、前記配線基板と前記第1のプレートの間に介在する第2のプレートと、前記吐出素子基板と前記第1のプレートの間に介在する第3のプレートと、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項10】
前記第3のプレートが、研磨された支持面を有することを特徴とする請求項9記載の液体吐出ヘッド。
【請求項11】
請求項1ないし10いずれか1項記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに被記録媒体を搬送する搬送手段を備えたことを特徴とする記録装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行う記録装置に用いられる液体吐出ヘッドおよび記録装置に関するものである。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、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に適用することができる。
【背景技術】
【0002】
インクジェットプリンタ等の液体吐出方式の記録装置に用いられる記録ヘッドには、特許文献1に開示されたように、ポリイミドフィルム上に銅箔を接着しパターニングし、金メッキした配線基板であるフレキシブルフイルム配線基板(電気配線テープ)の電極端子に、吐出素子基板(記録素子基板)の電極部のバンプを熱超音波圧着法で電気接合し(インナーリードボンディング)、さらに封止した後、支持体に接着する方法が知られている。また、特許文献2に開示されたように、複数の記録素子基板をそれぞれ独立の電気配線テープに接続した後に、支持体に接着するものも知られており、これはカラー印刷用に複数の記録素子基板を備えているが、単一の基板でカラー印刷できるように、内部を分割しているものもある。
【0003】
近年では、記録装置の価格の低下も著しく、記録ヘッドもいかに安く作るかが課題となっている。そのためには、部品の材料費、特に記録素子基板の集積化が効果的で、たとえば、カラー用のイエロー、マゼンタ、シアンの3色を一体にすることが、多く採用されている。さらに、文字等の印刷に頻繁に使用されるブラックも、同一ヘッドに組み込むことも多く採用されている。一方、安価に製造するだけでなく、特にブラックの場合、記録速度の向上が求められており、記録素子数を多くすることで、これを達成する方法がよく取られるが、こうした場合には、ブラックの記録素子基板はカラー用と比較して、吐出口列方向に長い形状のものとなっている。このように、複数の異なる記録素子基板を単一の電気配線テープに実装する方法は、特許文献3に開示されているように、単一の電気配線テープを用いることで、記録ヘッドがコンパクトになって記録ヘッドのコストが下がり、また記録装置もコンパクト、低コストになることから有利である。このような構成の場合、複数の記録素子基板間の相対位置精度が必要になってくるため、先に複数の記録素子基板をプレート上に位置決め固定し、その後、外部配線基板をプレートに貼り付け、電気接合工程を行うという工程順を採用している。
【0004】
ところで、記録素子基板を固定する支持体であるプレートには、これまでアルミナ(Al2 3 )等のセラミック材料が採用されてきた。特にアルミナは熱伝導率が高く、印字動作中の記録素子基板の温度上昇を放熱する作用があって高速印字が可能である。また、アルミナは熱線膨張係数が低く、記録素子基板に用いられるSiの線膨張係数と近いため、昇温による記録素子基板の反りやプレートと記録素子基板間のはがれが発生しない。さらにアルミナは変形が少なく、研磨によって加工することで、平面度を確保しやすく、記録素子基板のプレートへの貼り付け精度が向上し、色ズレのない高品位の印字も可能である。
【0005】
図16は、従来例による液体吐出ヘッドである記録ヘッドの主要部の断面を示すもので、アルミナ等の第1のプレート1200上に記録素子基板1100が支持固定されている。第1のプレート1200にはインク供給口1201が形成されており、不図示のインク供給ユニットからインク供給口1201を通り、記録素子基板1100へとインクが供給されることにより、インクの吐出が可能となる。
【0006】
第1のプレート1200は、記録素子基板1100を支持する支持面やその反対面が、研磨されて平面度が確保されている。これにより記録素子基板の不要な傾きを無くし、精度良く第1のプレート1200上に固定することができる。その結果、高品質の印刷が得られ、また、不図示のインク供給ユニットとの接続部のリーク等を無くすことができる。
【0007】
さらに、第1のプレート1200上には、第2のプレート1400が支持固定され、この第2のプレート1400に電気配線テープ1300が位置決めされ貼り付けられている。電気配線テープ1300から伸びた電極端子1302は、記録素子基板1100の電極部に形成されたバンプ1105に、熱超音波圧着法により金属間接合されている。
【0008】
このように第2のプレート1400を介在させ、第2のプレート1400の高さと記録素子基板1100の高さがほぼ同一の高さになるように、第2のプレート1400の厚さを決めることにより、熱超音波圧着法による金属間接合が可能となる。記録素子基板1100はSiウエハーから形成され、その厚さは一般的に0.6mm程度であるため、第2のプレート1400も同等の厚さとなる。
【0009】
また、第2のプレート1400の材料としてもやはりアルミナ等のセラミック材料を使うと好ましい。なぜなら、電気配線テープ1300は第2のプレート1400に支持固定されるのであるが、一般的にこの電気配線テープ1300の面上で記録装置本体のキャッピングがなされるため、リークなくキャッピングがされるためには、平面度が要求されるからである。また、熱超音波圧着を行う際の加熱によって第2のプレート1400が伸びると、電気接続部にストレスが生じ電気不良が発生してしまうため、線膨張係数が低いアルミナが好ましいのである。
【0010】
第1のプレート1200と第2のプレート1400は、同じアルミナ材料から成るのであるが、別部品として分けている。その理由は、これら二つのプレートを一体化したプレートにおいては、記録素子基板の支持面が凹部になってしまい、支持面の平坦化のための研磨ができないためである。したがって、2枚のプレートに分ける必要がある。
【0011】
電極端子1302とバンプ1105が電気接続された部分は、第1の封止剤1307、第2の封止剤1308にて封止され、電気接続部のインクによる腐食、ショートや、外的衝撃から保護される。
【特許文献1】特開平10−776号公報
【特許文献2】特開平11−138814号公報
【特許文献3】特開2002−19130号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
ところで、近年のインクジェットプリンタ等の記録装置の価格下落が激しいため、記録ヘッドのさらなる低コスト化の要求も強まっている。これに伴い、記録ヘッドを構成する各部品の低コスト化も避けられない状況である。
【0013】
上述のように、記録素子基板を支持固定する第1のプレートにアルミナ等のセラミック材料を用いることで、素晴らしい性能を有する記録ヘッドを構成できるのであるが、現状ではアルミナの研磨に比較的高いコストがかかってしまっている。特に、記録装置の高速印字化の要求により、より記録素子数すなわちノズル数(吐出口数)が多くなる傾向にあり、したがって、記録素子基板を固定する第1のプレートも大型化してきており、ひいては研磨する面積が増加し、研磨コストが上がる要因になっている。
【0014】
また、一方、電気配線テープを支持固定する第2のプレートは、比較的薄いため、不要な力がかかると割れたり、クラックが入ったりするのであるが、第2のプレートも上述と同様の理由で大型化しており、より一層割れに弱くなっている。そのため、製造工程での第2のプレートのハンドリングを難しくし、あるいは、割れによる歩留まり低下でコストアップ要因となる可能性がある。
【0015】
さらには、ページ幅のプリント領域を持ち、超高速プリントが可能なフルラインタイプの記録ヘッドにおいては、上述の問題はより深刻である。
【0016】
このタイプのヘッドでは、各プレートが非常に大きくなるばかりでなく、その大きさのため、電気接合方式として、上述したようなインナーリードボンディングが使えないことも多く、その代わりに記録素子基板の電極部と電気配線テープの電極端子とを金ワイヤー等で接続するワイヤーボンディング方式をとらなければいけないことも多い。このワイヤーボンディング方式では、ワイヤーがループを形成し高さをもち、記録素子基板のノズル面(吐出口面)よりもループが高く形成されてしまうため、この高さをできるだけ抑えなければいけない。なぜなら、このループが高くなると、記録素子基板のノズル面と被記録媒体(紙)との距離を遠ざけなければならず、この距離が離れると吐出されるインクの被記録媒体への着弾ズレが大きくなり、プリント品位の低下を招いてしまう。
【0017】
そこで、ワイヤーボンディング方式を用いる場合には、ループ高さを低くするために、第2のプレートの厚さを薄くする必要がある。ところが、大きく薄いプレートになってしまうので、そもそもプレート自体を作製できない可能性もあり、ハンドリングはより困難で、第1のプレートや電気配線テープとの支持固定のために圧着することも困難である。
【0018】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、記録素子基板(吐出素子基板)を支持固定する第1のプレートの研磨コストを削減し、かつ、電気配線テープ(配線基板)を固定する第2のプレートの割れを防止することで、安価であって、しかも高品位かつ高速のプリント動作を行う高性能な液体吐出ヘッドおよび記録装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記の目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出素子および各吐出素子に電気的信号を伝達するための電極部を有する吐出素子基板と、前記吐出素子基板の前記電極部に電気的に接続される配線基板と、前記吐出素子基板および前記配線基板を支持する第1のプレートと、前記配線基板と前記第1のプレートの間に介在する第2のプレートと、を有し、前記第1のプレートにおいて、前記吐出素子基板を支持する第1の支持部が、前記第2のプレートを介して前記配線基板を支持する第2の支持部より所定量だけ突出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
第1のプレートにおいて、吐出素子基板を支持する第1の支持部より第2のプレートを支持する第2の支持部が一段低くなっているため、その分だけ第2のプレートを厚くすることができる。これにより、第2のプレートの運送時や製造工程での割れやクラック等を防止し、部品歩留まりや製造歩留まりを上げることができる。加えて、製造工程でのハンドリングを容易にし、製造タクトもアップできる。
【0021】
また、吐出素子基板の支持面となる第1の支持部のみを研磨すればよいから、第1のプレートの全面を研磨する場合に比べて研磨面積が削減され、研磨コストを低減できる。
【0022】
その結果、高品位かつ高速の記録動作を行う液体吐出ヘッドを低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0024】
図1から図6は、記録装置であるインクジェット記録装置の記録ヘッドカートリッジH1000の構成を説明するものであり、以下、これらの図面を参照して各構成要素を説明する。
【0025】
図1(a)、(b)に斜視図で示すように、記録ヘッドカートリッジH1000は、液体吐出ヘッドである記録ヘッドH1001と、記録ヘッドH1001に着脱自在に設けられたインクタンクH1900(H1901、H1902、H1903、H1904)とで構成されている。この記録ヘッドカートリッジH1000は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ(不図示)の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジに対して着脱可能となっている。インクタンクH1901はブラックのインク用、インクタンクH1902はシアンのインク用、インクタンクH1903はマゼンタのインク用、インクタンクH1904はイエローのインク用である。このようにインクタンクH1901、H1902、H1903、H1904のそれぞれが記録ヘッドH1001に対して着脱自在となり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、記録装置のランニングコストが低減される。
【0026】
次に記録ヘッドH1001に関してさらに詳しくそれぞれの構成要素毎に順を追って説明する。
【0027】
(1)記録ヘッド
記録ヘッドH1001は、電気信号に応じて膜沸騰を液体であるインクに対して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方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。
【0028】
記録ヘッドH1001は、図2の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1002とインク供給ユニットH1003とタンクホルダーH2000から構成される。
【0029】
さらに、図3の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1002は、第1の吐出素子基板である記録素子基板H1100、第2の吐出素子基板である記録素子基板H1101、第1のプレートH1200、配線基板である電気配線テープH1300、電気コンタクト基板H2200、第2のプレートH1400で構成されており、また、インク供給ユニットH1003は、インク供給部材H1500、流路形成部材H1600、ジョイントゴムH2300、フィルタH1700、シールゴムH1800から構成されている。
【0030】
(1−1)記録素子ユニット
図4は、第1の記録素子基板H1100の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第1の記録素子基板H1100は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSi基板H1110に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H1102がSiの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成されている。インク供給口H1102を挟んだ両側には吐出エネルギ発生素子である電気熱変換素子H1103がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列され、電気熱変換素子H1103と、電気熱変換素子H1103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。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極部H1104が電気熱変換素子H1103の両外側に配列されており、電極部H1104にはAu等のバンプH1105が形成されている。そして、前記Si基板上には、電気熱変換素子H1103に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁H1106と吐出口H1107が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形成され、吐出口群H1108を形成している。各電気熱変換素子H1103に対向して各吐出口H1107が設けられているため、インク供給口H1102から供給されたインクは電気熱変換素子H1103により発生した気泡により吐出される。
【0031】
また図5は第2の記録素子基板H1101の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第2の記録素子基板H1101は3色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、3個のインク供給口H1102が並列して形成されており、それぞれのインク供給口を挟んだ両側に電気熱変換素子H1103と吐出口H1107が形成されている。もちろん第1の記録素子基板H1100と同様の方法で、Si基板H1110にインク供給口H1102や電気熱変換素子H1103、電気配線、電極部H1104などが形成されておりその上に樹脂材料でフォトリソ技術によりインク流路や吐出口H1107が形成されている。そして第1の記録素子基板H1100と同様に電気配線に電力を供給するための電極部H1104にはAu等のバンプH1105が形成されている。
【0032】
第1のプレートH1200は、例えば、厚さ1〜10mmのアルミナ(Al2 3 )材料で形成されている。なお、第1のプレートH1200の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板H1100等の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板H1100等の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。例えば、シリコン(Si)、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア、窒化珪素(Si3 4 )、炭化珪素(SiC)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)のうちいずれであってもよいが、本発明では特にアルミナ材料を用いると望ましい。第1のプレートH1200には、第1の記録素子基板H1100にブラックのインク、第2の記録素子基板H1101にシアン、マゼンタ、イエローのインクをそれぞれ供給するための液体供給口であるインク供給口H1201が形成されている。各記録素子基板のインク供給口1102が第1のプレートH1200のインク供給口H1201にそれぞれ対応するように、第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101はそれぞれ第1のプレートH1200に対して位置精度良く接着固定される。この接着に用いられる接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは50μm以下が望ましい。
【0033】
電気配線テープH1300は、第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、それぞれの記録素子基板を組み込むための複数の開口部と、それぞれの記録素子基板の電極部H1104に対応する電極端子H1302と、この配線テープ端部に位置し本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を有した電気コンタクト基板H2200と電気的接続を行うための電極端子部H1303を有しており、電極端子H1302と電極端子部1303は連続した銅箔の配線パターンでつながっている(図3参照)。
【0034】
電気配線テープH1300と第1の記録素子基板1100と第2の記録素子基板H1101は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極部1104と電気配線テープH1300の電極端子H1302が熱超音波圧着法により電気接合されている。
【0035】
第2のプレートH1400は、例えば、厚さ0.5〜1mmの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ(Al2 3 )等のセラミックなどで形成されている。そして、第1のプレートH1200に接着固定された第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101の外形寸法よりも大きな開口部を有する。また、第1の記録素子基板H1100および第2の記録素子基板H1101と電気配線テープH1300を平面的に電気接続できるように第1のプレートH1200に接着されており、電気配線テープH1300の裏面が第2のプレートH1400に接着固定される。
【0036】
第1の記録素子基板H1100および第2の記録素子基板H1101と電気配線テープH1300の電気接続部分は、第1の封止剤H1307および第2の封止剤H1308により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第1の封止剤H1307は、主に電気配線テープの電極端子H1302と記録素子基板の電極部H1104との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第2の封止剤H1308は、前記接続部の表側を封止している(図2参照)。
【0037】
さらに電気配線テープ端部に本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を備えた電気コンタクト基板H2200を異方性導電フィルム等を用いて熱圧着して電気的に接続する。
【0038】
そして電気配線テープH1300は、第1のプレートH1200の一側面で折り曲げられ、第1のプレートH1200の表面に接着剤H1306(図9参照)で接着される。この接着剤H1306は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ10〜100μmの熱硬化接着剤が使用される。
【0039】
(1−2)インク供給ユニット
インク供給部材H1500は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを5〜40%混入した樹脂材料を使用してもよい。
【0040】
図3、図6に示すように、インク供給部材H1500は、インクタンクH1900から記録素子ユニットH1002にインクを導くためのインク供給ユニットH1003の一構成部品であり、流路形成部材H1600を超音波溶着することによりインク流路H1501を形成している。また、インクタンクH1900と係合するジョイントH1517には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルタH1700が溶着により接合されており、さらに、ジョイントH1517部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴムH1800が装着されている。
【0041】
またインク供給部材H1500は、着脱自在のインクタンクH1900を保持する機能も一部有しており、インクタンクH1900の第2の爪H1910を係合する第1の穴H1503を有している。
【0042】
また、記録ヘッドカートリッジH1000をインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着位置に案内するための装着ガイドH1601、記録ヘッドカートリッジをヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部H1508、およびキャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのX方向(キャリッジスキャン方向)の突き当て部H1509、Y方向(記録メディア搬送方向)の突き当て部H1510、Z方向(インク吐出方向)の突き当て部H1511を備えている。また、記録素子ユニットH1002の電気コンタクト基板H2200を位置決め固定する端子固定部H1512を有し、端子固定部H1512およびその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部H1512を有する面の剛性を高めている。
【0043】
(1−3)記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合
図2に示した通り、記録ヘッドH1001は、記録素子ユニットH1002をインク供給ユニットH1003に結合しさらにタンクホルダーH2000と結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。
【0044】
記録素子ユニットH1002のインク供給口(第1のプレートH1200のインク供給口H1201)とインク供給ユニットH1003のインク供給口(流路形成部材H1600のインク供給口H1601)をインクがリークしないように連通させるため、ジョイントゴムH2300を介してそれぞれの部材を圧着するようビスH2400で固定する。この際同時に、記録素子ユニットH1002はインク供給ユニットのX方向、Y方向、Z方向の基準位置に対して正確に位置決めがされ固定される。
【0045】
そして記録素子ユニットH1002の電気コンタクト基板H2200はインク供給部材H1500の一側面に、端子位置決めピンH1515(2箇所)と端子位置決め穴H1309(2箇所)により位置決めされ、固定される。固定方法は、例えば、インク供給部材H1500に設けられた端子位置決めピンH1515をかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。完成図を図7に示す。
【0046】
さらにインク供給部材H1500のタンクホルダーとの結合穴および結合部をタンクホルダーH2000に嵌合させ結合することにより記録ヘッドH1001が完成する。完成図を図8に示す。
【0047】
(2)記録ヘッドカートリッジの説明
図1(a)、(b)は、記録ヘッドカートリッジH1000を構成する記録ヘッドH1001とインクタンクH1901、H1902、H1903、H1904の装着を説明する図であり、インクタンクH1901、H1902、H1903、H1904の内部には、対応する色のインクが収納されている。また、図6に示すようにそれぞれのインクタンクには、インクタンク内のインクを記録ヘッドH1001に供給するためのインク供給口H1907が形成されている。例えばインクタンクH1901が記録ヘッドH1001に装着されると、インクタンクH1901のインク供給口H1907が記録ヘッドH1001のジョイント部H1520に設けられたフィルタH1700と圧接され、インクタンクH1901内のブラックインクがインク供給口H1907から記録ヘッドH1001のインク流路H1501を介して第1のプレートH1200を通り第1の記録素子基板に供給される。
【0048】
そして、電気熱変換素子H1103と吐出口H1107のある発泡室にインクが供給され、電気熱変換素子H1103に与えられる熱エネルギーによって、図示しない搬送手段によって搬送された被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。
【実施例1】
【0049】
図9は、実施例1による記録素子ユニットH1002の主要部の構成を示すもので、(a)は、記録素子基板H1100、H1101の吐出口列方向での断面図、(b)は、第1のプレートH1200のみを示す斜視図である。
【0050】
図9の(a)に示すように、第1のプレートH1200には、液体供給口であるインク供給口H1201が開口しており、第1、第2の記録素子基板H1100、H1101が第1のプレートH1200の第1の支持部H1202に位置精度良く接着固定されており、インク供給口H1201には、前述のインク供給ユニットH1003が接合され、インクの導入路が完成する。
【0051】
また、第1のプレートH1200の第2の支持部H1203には、第2のプレートH1400が接着固定されている。第1のプレートH1200の第1の支持部H1202は第2の支持部H1203より所定量だけ突出し、第1のプレートH1200に対する第2のプレートH1400の接着固定面が一段低くなるような段差が設けられている。そして、第2のプレートH1400には、電気配線テープH1300が接着剤H1306により接着固定されている。
【0052】
電気配線テープH1300には電極端子H1302が形成され、各記録素子基板H1100、H1101のバンプH1105と熱超音波圧着法によって、金属間接合され電気接続が完了している。なお、本実施例では、電気接続手段として、熱超音波圧着法を用いているが、これに限ることなく、記録ヘッドの構成に合わせた最適な手段、例えば、熱硬化接着剤を用いた加熱圧着によるもの等であってもよい。
【0053】
この電気接続部周辺は、第1の封止剤H1307および第2の封止剤H1308により封止され、電気接続部をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。
【0054】
記録素子基板H1100、H1101の吐出口面と電気配線テープH1300の上面とがほぼ同一面となるように、第2のプレートH1400の厚さが設定されているのであるが、前述のように第1のプレートH1200に段差が設けられ、第1の支持部H1202より第2の支持部H1203の方が低くなっているため、第2のプレートH1400の厚さは、前記段差の分だけ厚くなっている。例えば、第1の記録素子基板H1100の厚さは約0.6mmであり、図16に示す従来例では第2のプレートは同じく0.6mm程度となるが、本実施例では、第1のプレートH1200における第2のプレートH1400の支持面を0.4mm〜1mm程度低くすることで、第2のプレートH1400の厚さを1.0mm〜1.6mm程度と厚くすることができる。
【0055】
これにより、第2のプレートH1400は剛性が高くなり、運送時や製造工程での割れやクラック等を防止することができ、部品歩留まりや製造歩留まりを上げることができる。また製造工程でのハンドリングを容易にし、製造タクトもアップできる。
【0056】
特に近年の高速、高画質化により、より記録素子数、ノズル数が多くなる傾向にあり、記録素子基板が大型化し、これを固定するプレートも大型化してきており、第2のプレートの割れが多く発生する傾向にある。従って、第2のプレートを厚くして強度を高めることは、高速、高画質化に大きく貢献するものである。
【0057】
なお、第1のプレートH1200の第1の支持部H1202の突出量(段差)については、第2のプレートH1400の大きさ、必要とされる剛性、第1のプレートH1200と第2のプレートH1400の厚さの相対関係、記録素子基板H1100、H1101の厚さ等によって決めればよい。
【0058】
また、第1のプレートH1200の、記録素子基板H1100、H1101の支持面である第1の支持部H1202の表面は、研磨により平面度を確保し、記録素子基板H1100、H1101の貼り付け精度を高められる。加えて、第1の支持部H1202のみを研磨すればよいから、第1のプレートH1200の全表面を研磨する場合に比べて研磨面積が削減され、研磨コストが低下する。
【0059】
このようにして、低コストで、高速、高品位のプリント動作を行うインクジェット記録ヘッドを実現することが可能となる。
【実施例2】
【0060】
図10は実施例2を示すもので、(a)は、記録素子基板H1100、H1101の吐出口列方向での断面図、(b)は、第1のプレートH1200を裏面側から見た斜視図である。
【0061】
本実施例は、実施例1による第1のプレートH1200の第1、第2の支持部H1202、H1203とは反対側の裏面に、インク供給ユニットH1003との接続部となる突出部H1204を設けたものである。突出部H1204は、第1のプレートH1200のインク供給口H1201の周辺部であって、インク供給ユニットH1003のジョイントゴムH2300との当接面を構成する。
【0062】
この突出部H1204の表面を研磨することで平面度を確保し、ジョイントゴムH2300がリークなく正確に接続されることを可能にする。これにより、第1のプレートH1200の裏面全面を研磨する場合に比べて、研磨面積を削減できるため、さらに研磨コストを下げることが可能となる。
【0063】
本実施例では、第1のプレートH1200とインク供給ユニットH1003との接続はジョイントゴムを介して行われているが、ジョイントゴムを介さず、接着により接続を行ってもよい。
【0064】
図11は本実施例の一変形例を示すもので、第1のプレートH1200の裏面に、第1の支持部H1202に対応してほぼ同じ大きさの突出部H1205が設けられている。
【0065】
図10のように、インク供給口H1201の近傍のみを凸形状とした場合は、第1のプレートH1200の製造時に不要な変形を起こす可能性もある。そこで、図11に示すように広い突出部H1205を設けることで、不要な変形が起こりにくくなり、安定的に第1のプレートH1200を製造可能となる。この場合も、第1のプレートH1200の裏面側の研磨面積が削減され、研磨コストを低下させることができる。
【実施例3】
【0066】
図12は実施例3を示す。これは、実施例2による第1のプレートH1200における第2の支持部H1203の表面に複数の突起H1206を形成したものである。
【0067】
複数の突起H1206を基準として、第2のプレートH1400が第1のプレートH1200に接着剤H1311で貼り付けられるため、より傾きを少なくして、正確な精度で支持固定することができる。
【0068】
本実施例によれば、電気配線テープH1300の支持面も傾きがなく、記録装置のキャッピングをより正確に行うことができるインクジェット記録ヘッドを実現することができる。
【実施例4】
【0069】
図13は実施例4を示すもので、第1のプレートH1200に実施例1〜3のような段差を設けることなく、代わりに第3のプレートH1260を固定したものである。本実施例では、記録素子基板H1100、H1101を直接、第1のプレートH1200に固定することなく、第1のプレートH1200にまず第3のプレートH1260が接着固定され、第3のプレートH1260に記録素子基板H1100、H1101が接着固定される。
【0070】
第1のプレートH1200に第3のプレートH1260を接着固定した状態で、第3のプレートH1260を研磨すれば、記録素子基板H1100、H1101の支持面は平面度が確保され、精度よく位置決めすることができる。
【0071】
このように、第1のプレートH1200に段差を付けるかわりに、別部材の第3のプレートH1260を用いる構成においても、研磨面積が削減され、研磨コストが低下する。
【0072】
また、第1、第2、第3のプレートは、いずれも、段差のない単なる板状のプレートとして構成できるため、記録ヘッドの構成によっては、トータルコストが下がる可能性がある。
【0073】
なお、第3のプレートH1260の割れを防止するため、その厚さは割れの発生しない適切な厚みにするか、もしくは、第3のプレートH1260のみ、アルミナ以外の割れにくい材料、例えばカーボン等としてもよい。
【実施例5】
【0074】
図14および図15は実施例5を示すもので、これは、図14に示すように、ヘッドの印字長が4〜13インチ程度あり、超高速印字が可能な記録ヘッドである。このタイプの記録ヘッドは、被記録媒体幅の長さ分の印字長をもつこともあるため、フルラインタイプの記録ヘッドとしても用いられる。
【0075】
記録素子ユニットH3001は、複数の記録素子基板H3100を、第1のプレートH3200上に、千鳥状に、吐出口列H3106の列方向に長さLだけずらしながら配置することで、トータルで4〜13インチ程度の印字長を達成するものである。個々の記録素子基板の印字長は0.5〜1インチ程度のものを使用している。隣接する記録素子基板は吐出口が重複する長さLを有する重複領域H3109を有することで、隣接記録素子基板間でのすきまのない高品位のプリントを可能にする。
【0076】
記録素子ユニットH3001には、インクタンクH3800からチューブH3802を介してインクが供給される。このように、長い記録ヘッドになるため、電気配線テープH3300や第2のプレートH3400も大きくなってしまう。電気配線テープが大きなサイズとなってしまうと、その製造方法が小サイズのものとは異なるため、電気配線テープの開口部に、フライングリードタイプの電極端子を設けることができない。従って、電気接合方式として、上述したようなインナーリードボンディングが使えないため、インナーリードボンディングの代わりに記録素子基板H3100の電極部と電気配線テープH3300の電極端子H3302(フライングリードタイプではなくパッドタイプである端子)とを金ワイヤーH3303で接続するワイヤーボンディング方式にしなければならない。
【0077】
ところが、このワイヤーボンディング方式では、ワイヤーがループを形成し高さをもち、記録素子基板の吐出口面よりもループが高く形成されてしまうため、この高さをできるだけ抑えなければいけない。なぜなら、このループが高すぎると、記録素子基板の吐出口面と被記録媒体(紙)との距離を遠ざけなければならず、この距離が離れると吐出されるインクの被記録媒体への着弾ズレが大きくなり、画像品位の低下を招いてしまうからである。
【0078】
そこで、ワイヤーボンディング方式を用いる場合には、ループ高さを低くするために、第2のプレートH3400の高さを抑える必要がある。ところが、従来構成の記録ヘッドでは大きく薄いプレートになってしまうので、そもそもプレート自体を作れない可能性もあり、例え作れたとしても、ハンドリングはより困難で、プレート割れが発生する確率が高いため、第1のプレートH3200や電気配線テープH3300と、第2のプレートH3400との接着固定時の圧着を行うことも困難である。
【0079】
そこで、図15に示すように、インク供給口H3201を有する第1のプレートH3200において、第2のプレートH3400を支持する第2の支持部H3203と、記録素子基板H3100を支持する第1の支持部H3202との間の段差をより大きく設定する。すなわち、第2の支持部H3203をより一層低く構成することで、第2のプレートH3400の厚さを図16に示す従来例より厚くするとともにワイヤーボンディングのループ高さを抑える。第2のプレートH3400の割れ発生を防ぎ、第1のプレートH3200の研磨面積が削減され、研磨コストを低減できる点は実施例1〜4と同様である。
【0080】
本実施例によれば、記録素子基板と電気配線テープをワイヤーボンディング方式で接合した場合でも、安価なインクジェット記録ヘッドを構成できる。また、例えばフルラインタイプのような印字長が長いヘッドにおいても、安価で高速、高品位のプリントを行うインクジェット記録ヘッドを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】記録ヘッドカートリッジの外観を示すもので、(a)はその斜視図、(b)はインクタンクと記録ヘッドを分解して示す分解斜視図である。
【図2】図1の記録ヘッドを分解して示す分解斜視図である。
【図3】図2のインク供給ユニットおよび記録素子ユニットをさらに分解して示す分解斜視図である。
【図4】図3の第1の記録素子基板を一部破断して示す斜視図である。
【図5】図3の第2の記録素子基板を一部破断して示す斜視図である。
【図6】図1の記録ヘッドカートリッジを示す断面図である。
【図7】インク供給ユニットに記録素子ユニットを組み付けた状態を示す斜視図である。
【図8】タンクホルダーにインク供給ユニットおよび記録素子ユニットを組み付けることで完成した記録ヘッドを示す斜視図である。
【図9】実施例1による記録素子ユニットを示すもので、(a)はその主要部を示す部分断面図、(b)は第1のプレートのみを示す斜視図である。
【図10】実施例2による記録素子ユニットを示すもので、(a)はその主要部を示す部分断面図、(b)は第1のプレートを裏面側から見た斜視図である。
【図11】実施例2の一変形例による記録素子ユニットを示すもので、(a)はその主要部を示す部分断面図、(b)は第1のプレートを裏面側から見た斜視図である。
【図12】実施例3による記録素子ユニットを示すもので、(a)はその主要部を示す部分断面図、(b)は第1のプレートのみを示す斜視図である。
【図13】実施例4による記録素子ユニットを示すもので、(a)はその主要部を示す部分断面図、(b)は第1のプレートに第3のプレートを固定した状態で示す斜視図である。
【図14】実施例5による記録素子ユニットを示す斜視図である。
【図15】図14の記録素子ユニットの主要部を示す部分断面図である。
【図16】従来例による記録素子ユニットの主要部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【0082】
H1100、H1101、H3100 記録素子基板
H1105 バンプ
H1200、H3200 第1のプレート
H1202、H3202 第1の支持部
H1203、H3203 第2の支持部
H1204、H1205 突出部
H1206 突起
H1260 第3のプレート
H1300、H3300 電気配線テープ
H1400、H3400 第2のプレート




 

 


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