JP2001071492A - 液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録素子部材の吐出口配列方向の形状に合わ
せて保持基板を加工することにより、素子基板と保持基
板との段差を吐出口配列方向に沿って均一にし、吐出口
表面の回復性を向上させる液体噴射記録ヘッドとその製
造方法。 【解決手段】 複数の吐出エネルギー発生素子１２が配
設された素子基板１１と複数の吐出ノズル１７および液
流路１６が設けられている流路基板１３とを積層して形
成する記録素子部材１０をその前端部に所定の段差Ｓ以
上の幅をおいて保持基板１４に貼り合わせた後に、上方
から反り検出観察系３１により、記録素子部材１０の吐
出口表面１７ａの吐出口配列方向の形状を検出し、その
検出結果に基づいて、段差分オフセットした位置でカッ
ター３２により保持基板１４の前端部を二点鎖線Ｃに示
すように切断し、素子基板１１と保持基板１４の前端部
における段差Ｓを吐出口配列方向に沿って均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録液等の液滴を
吐出口から吐出して記録を行なう液体噴射記録ヘッドお
よびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体噴射記録装置等に使用される液体噴
射記録ヘッドは、インク等の記録液を吐出する微細な吐
出ノズル、吐出ノズルに連通する液流路、および吐出ノ
ズルに対応して位置付けられた吐出エネルギー発生素子
を複数具備し、記録情報に対応した駆動信号を吐出エネ
ルギー発生素子に印加し、該吐出エネルギー発生素子に
対応する吐出ノズル内の記録液に吐出エネルギーを付与
することによって、吐出ノズルから記録液を液滴として
吐出させ、印字記録を行なうように構成されている。

【０００３】従来、この種の液体噴射記録ヘッドは、例
えば、特開昭５７−４３８７６号公報に記載されている
製造方法によって作製され、そして、液体噴射記録ヘッ
ドは、図４に図示するように、組み立てられ製造されて
いる。すなわち、図４の（ａ）に示すように、吐出エネ
ルギー発生素子２０２が複数並列して形成された素子基
板２０１上に、複数の吐出ノズル２０７と吐出ノズル２
０７に連通する液流路２０６が形成された流路基板２０
３を積層固着し、吐出ノズル２０７と吐出エネルギー発
生素子２０２はそれぞれ対応するように位置付けられて
形成されている。また、素子基板２０１には、吐出エネ
ルギー発生素子２０２を独立して駆動するための複数の
駆動素子２０８が配設され、吐出エネルギー発生素子２
０２と駆動素子２０８は図示しない導通パターンにより
電気的に接続される。その後、積層された素子基板２０
１と流路基板２０３は、図４の（ｂ）に示すように、保
持基板２０４上に固定される。保持基板２０４には回路
基板２０５も固定されており、回路基板２０５と素子基
板２０１はボンディングワイヤ２０９で接続され、回路
基板２０５は、図示しないプリントケーブル等を介して
記録装置本体へ接続され、図示しない制御手段と電気信
号の授受が行なわれる。

【０００４】ところで、流路基板２０３を積層固定しそ
して駆動素子２０８を実装した素子基板２０１を保持基
板２０４上に貼り付け固定する際に、記録ヘッドの印字
作動時における紙ジャム等により吐出口表面２０７ａを
損傷させることがないように吐出口表面２０７ａを保護
するために、素子基板２０１は、その吐出口表面２０７
ａが保持基板２０４の前端部よりやや後方に位置するよ
うにある程度の段差Ｓを設けて貼り合わされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の液
体噴射記録ヘッドの製造過程において、駆動素子２０８
を素子基板２０１上に実装する際に、高温をかけるた
め、素子基板の材料と駆動素子シリコンの熱膨脹差によ
り、実装後、素子基板２０１に反りが生じている（例え
ば、図５参照）。このような反りが生じた素子基板２０
１を保持基板２０４にそれらの前端部に段差Ｓを設けて
貼り合わせて、記録ヘッドを組み立てている。このため
に、素子基板２０１と保持基板２０４の段差Ｓは、吐出
口配列方向に沿って一定にすることができず、特に、長
尺の記録ヘッドにおいては、段差Ｓは吐出口配列方向に
沿って種々の大きさをもつこととなり、特に、図５に示
すように、素子基板２０１の中央部が凹となる反りの場
合には、その中央部分の段差Ｓが最も大きくなる。この
ように段差Ｓが吐出口配列方向に沿って均一でない液体
噴射記録ヘッドを用いて印字記録を行なうと、段差Ｓの
大きい部分に、吐出ノズルから吐出される記録液が溜ま
りやすくなる（図４の（ｂ）参照）。このような記録液
の溜まりやすい部分では、ブレード等による吐出口表面
のワイピングやクリーニングに際し吐出口表面の回復性
が悪くなるという問題点があった。そして、段差部分に
溜まった記録液は水分が蒸発して増粘すると、さらに回
復性を悪くしてしまう。

【０００６】また、このように段差が大きい部分では、
図４の（ｂ）に例示するように、記録液の溜まりが徐々
に多くなり、最後には、吐出ノズル近傍まで連続するこ
ととなり、吐出口近傍に記録液が付着してくると、吐出
口表面が濡れやすく、その結果、記録液の不吐出を発生
する頻度が多くなってしまう。

【０００７】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、記録素
子部材の吐出ノズル配列方向の形状に合わせて保持基板
の前端部を加工することにより、素子基板と保持基板と
の段差を吐出口配列方向に沿って均一にし、吐出口表面
の回復性を向上させることができる液体噴射記録ヘッド
およびその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドは、記録液を吐出させ
るための複数の吐出エネルギー発生素子が配設された素
子基板と前記吐出エネルギー発生素子のそれぞれに対応
するように複数の吐出ノズルが配設されかつ該吐出ノズ
ルに記録液を供給する液流路が設けられている流路基板
とを積層して形成する記録素子部材を、保持基板の前端
部に対してある段差をもって該保持基板に貼り合わせて
構成する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記素子基板の
前端部における吐出口配列方向の形状に合わせて、前記
保持基板の前端部を切断加工することにより、前記保持
基板の前端部を前記素子基板の前端部に対して吐出口配
列方向に沿って均一な段差をもって組み立てられている
ことを特徴とする。

【０００９】さらに、本発明の液体噴射記録ヘッドの製
造方法は、記録液を吐出させるための複数の吐出エネル
ギー発生素子が配設された素子基板と前記吐出エネルギ
ー発生素子のそれぞれに対応するように複数の吐出ノズ
ルが配設されかつ該吐出ノズルに記録液を供給する液流
路が設けられている流路基板とを積層して形成する記録
素子部材を、保持基板の前端部に対してある段差をもっ
て該保持基板に貼り合わせて構成する液体噴射記録ヘッ
ドの製造方法において、前記保持基板の前端部を、前記
素子基板の前端部における吐出口配列方向の形状に合わ
せて、切断加工することを特徴とする。

【００１０】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記素子基板を前記保持基板に貼り合わせて
固定した後に、前記素子基板の前端部の吐出口配列方向
の形状を検出し、該検出結果に基づいて、前記保持基板
の前端部を切断加工することができ、あるいはまた、前
記素子基板を前記保持基板に貼り合わせる前に、前記素
子基板の前端部の吐出口配列方向の形状を検出し、該検
出結果に基づいて、前記保持基板の前端部を切断加工
し、その後に、前記素子基板を前記保持基板に貼り合わ
せて固定することもできる。

【００１１】

【作用】本発明の液体噴射記録ヘッドおよびその製造方
法によれば、保持基板の前端部を素子基板の前端部の吐
出口配列方向の形状に合わせて加工することにより、素
子基板に反りが生じていても、保持基板と素子基板の前
端部における段差を吐出口配列方向に沿って均一にする
ことができ、ブレード等による吐出口表面のワイピング
やクリーニングに際し吐出口表面の回復性を向上させる
ことができ、より高い信頼性を確保することが可能とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の液体噴射記録ヘッドの製
造方法に基づいて保持基板を加工する態様を図示する模
式的斜視図であり、図２は、本発明の液体噴射記録ヘッ
ドの構成を示す斜視図であり、図３は、本発明の液体噴
射記録ヘッドの断面図である。

【００１４】図１ないし図３において、１０は、吐出エ
ネルギー発生素子１２が複数並列して形成された素子基
板１１と、前面に吐出ノズル１７が設けられかつ吐出ノ
ズル１７に連通する液流路１６が形成されている流路基
板１３とから構成される記録素子部材であり、流路基板
１３は素子基板１１上に積層固着され、吐出ノズル１７
と吐出エネルギー発生素子１２はそれぞれ対応するよう
に位置付けられている。素子基板１１には、吐出エネル
ギー発生素子１２を独立して駆動するための複数の駆動
素子１８が配設され、吐出エネルギー発生素子１２と駆
動素子１８は図示しない導通パターン（成膜技術により
形成されたＡｌ等の配線パターン）により電気的に接続
される。

【００１５】この駆動素子１８を素子基板１１に実装す
る際に、高温を加えるために、素子基板の材料と駆動素
子シリコンの熱膨脹差により、素子基板１１には反りが
生じてしまうが、このような反りの生じている素子基板
１１の前端部を保持基板１４の前端部からやや後方に位
置付けて、素子基板１１を保持基板１４に貼り合わせ
る。その後、図１に図示するように、記録素子部材１０
を貼り合わせた保持基板１４を加工部に固定し、その上
方から反り検出観察系３１により、流路基板１３の前面
部である吐出口表面１７ａのエッジを検出し、その形状
と位置を読み取る。この読取り位置に対して段差分オフ
セットした位置でカッター３２により保持基板１４の前
端部を、二点鎖線Ｃに示すように、切断していく。

【００１６】このように素子基板１１の反りに合わせて
保持基板１４を切断加工することにより、流路基板１３
の吐出口表面１７ａ（素子基板１１の前端部）と保持基
板１４の前端部との段差Ｓ（図３参照）を吐出口配列方
向に沿って均一にすることができる。

【００１７】以上の説明では、図１に示すように、素子
基板１１の中央部が凹になる反りの例を示したが、その
他の種々の形状の反りが生じている場合でも、反りの形
状に応じて適宜加工代を残した形態で素子基板１１を保
持基板１４に貼り合わせることにより、保持基板１４の
切断加工が同様に可能である。

【００１８】また、素子基板の反り形状の測定は、上記
のような画像処理等の非接触による方法が好ましいが、
吐出口表面に損傷を与えることがなく、あるいは、接触
圧による変形に問題がないレベルであれば、接触による
測定方法でも良い。

【００１９】以上のように保持基板１４の前端部を素子
基板１１の反りの形状に応じて切断加工を行なうことに
より、保持基板１４と素子基板１１との段差Ｓを吐出口
配列方向に沿って均一にした液体噴射記録ヘッドの概要
を図２および図３により説明する。

【００２０】積層された素子基板１１と流路基板１３を
貼り合わせて固定した保持基板１４には、回路基板１５
が固定され、回路基板１５と素子基板１１はボンディン
グワイヤ１９で接続され、回路基板１５は、図示しない
プリントケーブル等を介して記録装置本体へ接続され、
図示しない制御手段と電気信号の授受が行なわれる。ま
た、流路基板１３の液流路１６には液供給継手２０、２
０を介して液供給管２１、２１が接続され、図示しない
記録液タンクから記録液が液流路１６へ供給される。

【００２１】制御手段からの電気信号が、プリントケー
ブル、回路基板１５、ボンディングワイヤ１９、駆動素
子１８を介して、吐出エネルギー発生素子としての発熱
素子１２に駆動信号として印加されると、発熱素子１２
の近傍に位置する記録液が加熱され、記録液の発泡形成
圧により、吐出ノズル１７から液滴として飛翔する。

【００２２】保持基板１４と素子基板１１の前端部の段
差Ｓは、吐出口配列方向に沿って均一に形成されている
ために、吐出口表面１７ａの段差部に記録液が多く溜ま
るようなことがなく、さらに、ブレード等による吐出口
表面のワイピングやクリーニングに際し吐出口表面の回
復性を良好に維持することができて、吐出口表面の回復
性を向上させることができ、さらに、不吐出の発生をな
くすことができ、より高い信頼性を確保することができ
る。

【００２３】上述した実施例においては、保持基板１４
の前端部の加工を、記録素子部材１０（素子基板１１）
を保持基板１４に貼り合わせた後に行なっているが、記
録素子部材１０を保持基板１４に貼り合わせる前に、素
子基板１１の反りの形状に応じて、保持基板１４の前端
部を加工するようにすることも可能である。すなわち、
記録素子部材１０を保持基板１４に貼り合わせる前に、
流路基板１３の前端部（吐出口表面１７ａ）のエッジを
画像処理等により検出して、反り形状のデータを記録し
ておき、この反り形状のデータを基に保持基板１４の前
端部を加工し、その後に、保持基板１４上に対応する素
子基板１１を所定の段差Ｓをもって位置付けて貼り合わ
せるようにすることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保持基板の前端部を素子基板の吐出口配列方向の形状に
合わせて加工することにより、素子基板に反り等が生じ
ていても、保持基板と素子基板の段差を吐出口配列方向
に沿って均一にすることができ、吐出口表面の回復性を
向上させることができ、より高い信頼性を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に基づ
いて保持基板を加工する態様を図示する模式的斜視図で
ある。

【図２】本発明の液体噴射記録ヘッドの構成を示す斜視
図である。

【図３】本発明の液体噴射記録ヘッドの断面図である。

【図４】従来の液体噴射記録ヘッドを示す図であり、
（ａ）は記録素子部材の断面図であり、（ｂ）は記録素
子部材を保持基板に貼り合わせ固定し電気的に結線した
状態を示す断面図である。

【図５】従来の液体噴射記録ヘッドにおける記録素子部
材を保持基板に貼り合わせ固定した状態を示す模式的な
斜視図である。

【符号の説明】

１０ 記録素子部材 １１ 素子基板 １２ 吐出エネルギー発生素子 １３ 流路基板 １４ 保持基板 １５ 回路基板 １６ 液流路 １７ 吐出ノズル １７ａ 吐出口表面 １８ 駆動素子 １９ ボンディングワイヤ ２０ 液供給継手 ２１ 液供給管 ３１ 反り検出観察系 ３２ カッター

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録液を吐出させるための複数の吐出エ
   ネルギー発生素子が配設された素子基板と前記吐出エネ
   ルギー発生素子のそれぞれに対応するように複数の吐出
   ノズルが配設されかつ該吐出ノズルに記録液を供給する
   液流路が設けられている流路基板とを積層して形成する
   記録素子部材を、保持基板の前端部に対してある段差を
   もって該保持基板に貼り合わせて構成する液体噴射記録
   ヘッドにおいて、 前記素子基板の前端部における吐出口配列方向の形状に
   合わせて、前記保持基板の前端部を切断加工することに
   より、前記保持基板の前端部を前記素子基板の前端部に
   対して吐出口配列方向に沿って均一な段差をもって組み
   立てられていることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 【請求項２】 記録液を吐出させるための複数の吐出エ
   ネルギー発生素子が配設された素子基板と前記吐出エネ
   ルギー発生素子のそれぞれに対応するように複数の吐出
   ノズルが配設されかつ該吐出ノズルに記録液を供給する
   液流路が設けられている流路基板とを積層して形成する
   記録素子部材を、保持基板の前端部に対してある段差を
   もって該保持基板に貼り合わせて構成する液体噴射記録
   ヘッドの製造方法において、 前記保持基板の前端部を、前記素子基板の前端部におけ
   る吐出口配列方向の形状に合わせて、切断加工すること
   を特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記素子基板を前記保持基板に貼り合わ
   せて固定した後に、前記素子基板の前端部の吐出口配列
   方向の形状を検出し、該検出結果に基づいて、前記保持
   基板の前端部を切断加工することを特徴とする請求項２
   記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記素子基板を前記保持基板に貼り合わ
   せる前に、前記素子基板の前端部の吐出口配列方向の形
   状を検出し、該検出結果に基づいて、前記保持基板の前
   端部を切断加工し、その後に、前記素子基板を前記保持
   基板に貼り合わせて固定することを特徴とする請求項２
   記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。