JP2003080713A

JP2003080713A - 液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジおよび液体吐出ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2003080713A
Application number: JP2001280401A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kigami; 博之木上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】熱膨張によって、素子基板に損傷や破損が生
じることを確実に防止し、素子基板に生じる反りを低減
することを可能とし、液滴の吐出動作の信頼性を向上す
る。【解決手段】第１のプレート１８の主面上に、各素子
基板１３，１４が当接されて第１のプレート１８に対す
る各素子基板１３，１４の厚み方向の位置を位置決めす
る位置決め部３７が設けられる。そして、各素子基板１
３，１４と第１のプレート１８は、位置決め部３７とは
異なる、素子基板１３，１４と所定の間隔をもつ部分に
付着されている弾性を有する接着剤３９によって接合さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばインク滴等
の液滴を吐出させて記録媒体に記録を行う液体吐出ヘッ
ド、この液体吐出ヘッドを備えるヘッドカートリッジお
よび液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば用紙やフィルム等の記録媒
体に対してインク吐出口からインク滴を吐出することに
より、文字や画像等の情報を記録するインクジェット記
録方式が適用されたインクジェット記録装置が知られて
いる。この種のインクジェット記録装置は、一般に、イ
ンク吐出口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、この
記録ヘッドにインクを供給するインク供給系とを備えて
構成されている。

【０００３】上述した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
記録や、種々の記録媒体に対する記録が可能であるとと
もに、記録時における騒音がほとんど発生しないという
利点があるため、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記録装置として広く
採用されている。

【０００４】インクジェット記録装置を用いた記録方法
のうちで代表的なものとしては、電気熱変換素子を用い
た記録方法がある。この記録方法は、インク吐出口近傍
に位置して設けられた発泡室内に、電気熱変換素子を配
設して、この電気熱変換素子に記録信号となる電気パル
スを印加することにより、インクに熱エネルギを与え
て、このときのインクの相変化によって生じるインクの
発泡（沸騰）の圧力を利用して微小なインク吐出口から
インク滴を吐出させて、インク滴によって記録媒体に記
録を行う記録方法である。

【０００５】なお、上述したインクの吐出方式において
は、電気熱変換素子が配列された素子基板の主面に対し
て平行にインクを吐出させるエッジシュータ方式と、電
気熱変換素子が配列された素子基板の主面に対して垂直
にインクを吐出させるサイドシュータ方式が知られてい
る。

【０００６】このようなインクジェット記録に用いられ
る従来の記録ヘッドとしては、例えば図１７（ａ）およ
び図１７（ｂ）に示すように、電気熱変換素子（図示せ
ず）が設けられた素子基板１０１と、インク吐出口１０
４が設けられたオリフィス形成部材１０２と、素子基板
１０１を支持するプレート１０３とを備えて構成されて
いるものがある。

【０００７】この従来の記録ヘッドにおいては、素子基
板１０１の主面上に、オリフィス形成部材１０２が形成
されており、このオリフィス形成部材１０２のインク吐
出口１０４に対応する位置に電気熱変換素子が設けら
れ、また、素子基板１０１に、インク流路を介して電気
熱変換素子側にインクを供給するためのインク供給口１
０５が設けられている。

【０００８】また、プレート１０３に、素子基板１０１
のインク供給口１０５に対応する位置に、インク供給口
１０５にインクを供給するためのインク供給用の開口部
１０６が設けられている。そして、素子基板１０１とプ
レート１０３は、接着剤１０８を介して接合されて、イ
ンク供給口１０５とインク供給用の開口部１０６が連通
されている。

【０００９】以上のように構成される従来の記録ヘッド
の製造方法としては、例えば特願２０００−２７０２２
６号に開示されているように、電気熱変換素子が設けら
れた素子基板１０１をプレート１０３に対して位置決め
して接合する製造方法が提案されている。以下にこの製
造方法を詳しく説明する。

【００１０】まず、図１８（ａ）、図１８（ｂ）および
図１８（ｃ）に示すように、接着剤１０８が付着された
転写ピン１１１を、プレート１０３のインク供給用の開
口部１０６の周縁部に当接させることにより、プレート
１０３上に紫外線・熱併用硬化型の接着剤１０８を転写
して塗布する。

【００１１】つぎに、図１９（ａ）に示すように、素子
基板１０１とプレート１０３との間に、ＣＣＤカメラ１
１２によって検出された位置情報に基づいて、保持フィ
ンガー１１３によって負圧で吸着されて保持された素子
基板１０１を、プレート１０３に対して所定の位置に位
置決めする。図１９（ｂ）に示すように、位置決めされ
た素子基板１０１をプレート１０３に対して押圧するこ
とにより、素子基板１０１とプレート１０３との間に付
着された接着剤１０８の厚みが３μｍ〜５μｍ程度にな
るように押し潰して互いに張り合わせる。そして、図１
９（ｃ）および図１９（ｄ）に示すように、素子基板１
０１とプレート１０３との間の接着剤１０８に対して紫
外線照射ノズル１１４から紫外線を照射することによ
り、接着剤１０８を硬化させて、素子基板１０１をプレ
ート１０３に接合して固定する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、記録
速度を高速化する要求に伴って、記録ヘッドは、より多
数のインク吐出口を設けるために、素子基板のノズル列
の長手方向に対応する素子基板の長手方向の長さが、
０．５インチから１インチに長くされ、更にそれ以上に
延長されつつある。

【００１３】しかし、記録ヘッドは、素子基板の一側辺
の長さが延長されることに従って、熱膨張による悪影響
が大きくなっている。

【００１４】すなわち、記録ヘッドは、製造工程におけ
る加熱や、記録時に電気熱変換素子によって発生された
熱によって、素子基板およびプレートがそれぞれ熱膨張
する。このため、素子基板の線膨張率とプレートの線膨
張率との差ができるだけ小さいことが好ましい。しか
し、一般に、素子基板は、線膨張率が極めて低い材料で
あるＳｉによって形成されているのに対して、プレート
は、製造コストや部品形状による制約によって、Ｓｉと
同等の線膨張率の材料で形成することが困難である。

【００１５】このため、例えば図２０（ａ）に示すよう
な記録ヘッドとして、線膨張が比較的小さい素子基板１
０１と、線膨張が比較的大きいプレート１０３とを上述
したように接合した場合、この記録ヘッドの温度が上が
ると線膨張率の差によって、素子基板とプレートとの特
に素子基板１０１の長手方向への伸長率の差に伴い、素
子基板１０１に応力がかかる。このため、上述したよう
に素子基板の長手方向の長さを長くした場合には、素子
基板１０１上のノズル部分等に損傷が生じることにより
記録不良を発生したり、図２０（ｂ）に示すように素子
基板に亀裂等が生じて破損してしまったり、素子基板に
損傷や亀裂が生じなくても図２０（ｃ）に示すように素
子基板の長手方向に大きな反りが生じてこの反りによっ
て記録媒体に対して吐出されたインク滴の着弾精度に悪
影響が及ぼされて、記録品質が低下したりする問題があ
った。

【００１６】そこで、本発明は、熱膨張によって、素子
基板に損傷が生じたり破損したりすることを確実に防止
するとともに素子基板に生じる反りを低減することを可
能として、液滴の吐出動作の信頼性を向上することがで
きる液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジおよび液体吐
出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出させ
るためのエネルギを発生する複数の吐出エネルギ発生素
子と、この吐出エネルギ発生素子側に液体を供給するた
めの供給口とを有する素子基板と、素子基板の供給口に
連通される開口部を有して素子基板を支持する支持部材
と、を備え、支持部材の主面上に、素子基板が当接され
て支持部材に対して素子基板の厚み方向の位置を位置決
めする位置決め部が設けられており、支持部材が、位置
決め部とは異なる、素子基板と所定の間隔をもつ部分に
付着されている弾性を有する接着剤によって素子基板と
接合されている。

【００１８】また、本発明に係るヘッドカートリッジ
は、上述した液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに
液体を供給する液体タンクを保持するタンクホルダとを
備える。

【００１９】上述した目的を達成するため、本発明に係
る液体吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出させるため
のエネルギを発生する複数の吐出エネルギ発生素子と、
この吐出エネルギ発生素子側に液体を供給するための供
給口とを有する素子基板を備えるとともに、素子基板の
供給口に連通される開口部と素子基板が当接されて支持
部材に対する素子基板の厚み方向の位置を位置決めする
位置決め部とを有し、素子基板を支持する支持部材と、
を備え、支持部材が、位置決め部とは異なる、素子基板
と所定の間隔をもつ部分に付着されている硬化後に弾性
を有する接着剤によって素子基板と接合されている液体
吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法であっ
て、支持部材上の位置決め部とは異なる部分に、弾性を
有する接着剤を付着する接着剤付着工程と、接着剤付着
工程の後、素子基板を支持部材の位置決め部に当接させ
て、前記支持部材に付着させた前記接着剤を前記素子基
板にも付着させるとともに支持部材に対して位置決めす
る位置決め工程と、位置決め工程の後、前記接着剤を硬
化させて、素子基板と支持部材と接着剤を介して接合す
る接着剤硬化工程と、を含む。

【００２０】上述した本発明によれば、熱膨張率が互い
に異なる素子基板と支持部材が熱膨張したとき、支持部
材が線膨張することに伴って、素子基板と支持部材を連
結する接着剤が弾性変位するため、素子基板に対して支
持部材が相対的に変位可能とされる。したがって、本発
明によれば、支持部材が特に長手方向に線膨張すること
によって、素子基板に負荷される応力が抑制される。

【００２１】また、本発明によれば、素子基板が支持部
材の位置決め部に当接されて接合されることによって、
素子基板の長手方向に生じる反りが矯正される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、記録ヘッドを備える記録ヘッドカートリッジ
を図面を参照して説明する。

【００２３】記録ヘッドカートリッジについて、（１）記録ヘッド（２―１）記録素子ユニット（２―２）第１のプレートと素子基板の接合方法（２−３）他の第１のプレートの一例（３）インク供給ユニット（４）タンクホルダ（５）記録素子ユニット、インク供給ユニットおよびタ
ンクホルダの組付け状態（６）インクタンクの順に以下それぞれ説明する。

【００２４】図１および図２に示すように、記録ヘッド
カートリッジは、記録媒体に情報を記録する記録ヘッド
１と、この記録ヘッド１にインクを供給するインクタン
ク２とを備えている。

【００２５】記録ヘッドカートリッジは、インクジェッ
ト記録方式で情報を記録する記録装置が備えるキャリッ
ジ（図示せず）側に設けられた位置決め機構によって所
定の位置に位置決めされるとともに、キャリッジ側に設
けられた接続端子部に電気的に接続されて固定される。

【００２６】（１）記録ヘッド本実施形態に係る記録ヘッド１は、インクジェット記録
方式の中でも特に、液体のインクを吐出するために利用
されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段を備
え、その熱エネルギによってインクの状態変化を生起さ
せる方式が採用された記録ヘッドである。この方式が用
いられることにより、記録される文字や画像等の高記録
密度化および高精細化を達成している。特に本実施形態
では、熱エネルギを発生する手段として発熱抵抗素子を
用い、この発熱抵抗素子によりインクを加熱して膜沸騰
させたときに発生する気泡による圧力を利用してインク
滴を吐出しており、いわゆるバブルジェット（登録商
標）方式のサイドシュータ型として構成されている。

【００２７】記録ヘッド１は、図４に示すように、イン
クを吐出する記録素子ユニット６と、この記録素子ユニ
ット６にインクを供給するインク供給ユニット７と、イ
ンクタンク２を保持するタンクホルダ８とを備えてい
る。

【００２８】（２−１）記録素子ユニット記録素子ユニット６は、図３、図４および図５に示すよ
うに、ブラックインクを吐出する第１の記録素子１１
と、カラーインクを吐出する第２の記録素子１２とを備
えて構成されている。これら第１および第２の記録素子
１１，１２は、図５、図６および図７に示すように、発
熱抵抗素子２６が設けられた第１および第２の素子基板
１３，１４と、インク吐出口３３が設けられた第１及び
第２のオリフィス形成部材１６，１７と、第１および第
２の素子基板１１，１２を支持する第１のプレート１８
と、この第１のプレート１８に重ね合わされる第２のプ
レート１９と、第１および第２の素子基板１３，１４に
電力を供給するための接続配線テープ２１と、この接続
配線テープ２１の一端部が電気的に接続されるコンタク
ト基板２２とを備えている。

【００２９】第１および第２の素子基板１３，１４は、
厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度のＳｉによって形成されて
いる。図６および図８に示すように、第１の素子基板１
３は、ブラックインクを吐出する１組のノズル列２４を
有している。

【００３０】第１の素子基板１３には、インク流路とし
て貫通されて設けられた長溝状のインク供給口２５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
ラスト等の加工処理によって形成されている。また、第
１の素子基板１３には、インク供給口２５を挟んで対向
する両側に、複数の発熱抵抗素子２６が各ノズル列２４
毎に互いにピッチをずらした千鳥状に配列されている。

【００３１】第１の素子基板１３には、各発熱抵抗素子
２６と、これら発熱抵抗素子２６に電力を供給するＡｌ
等からなる接続配線が、成膜加工によってそれぞれ形成
されている。さらに、第１の素子基板１３の主面上に
は、長手方向の両端部に、接続配線に電力を供給するた
めの電極部２８がそれぞれ設けられている。これら電極
部２８には、Ａｕ等からなる複数のバンプ接点２９が形
成されている。

【００３２】第１の素子基板１３の主面上には、各発熱
抵抗素子２６に対応するインク流路を構成する複数のイ
ンク流路壁３１とインク吐出口３３とがそれぞれ設けら
れた第１のオリフィス形成部材１６が、樹脂材料による
フォトリソグラフィ加工によって形成されている。第１
のオリフィス形成部材１６には、複数のインク吐出口３
３が配列された吐出口群が設けられている。そして、第
１の素子基板１３には、各発熱抵抗素子２６に対向する
位置に、複数のインク吐出口３３がそれぞれ設けられて
いるため、インク供給口２５からインク流路を介して供
給されたインクが、各発熱抵抗素子２６によって発生さ
れた気泡により各インク吐出口３３からインク滴として
それぞれ吐出される。

【００３３】第２の素子基板１４は、上述した第１の素
子基板１３の構成とほぼ等しく構成されているため、第
１の素子基板１３と同一部材に同一符号を付して説明す
る。第２の素子基板１４は、図７および図９に示すよう
に、シアン、マゼンタ、イエローの３色のインクをそれ
ぞれ吐出する３組のノズル列２４を有している。第２の
素子基板１４の各ノズル列２４には、各色のインクに対
応する３つのインク供給口２５がそれぞれ並列して設け
られている。第２の素子基板１４には、各インク供給口
２５を間に挟んだ両側に、複数の発熱抵抗素子２６がそ
れぞれ設けられている。

【００３４】第２の素子基板１４には、インク流路とし
て貫通されて設けられた長溝状の３つのインク供給口２
５が、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサ
ンドブラスト等の加工処理によってそれぞれ形成されて
いる。また、第２の素子基板１４には、各インク供給口
２５を挟んで対向する両側に、複数の発熱抵抗素子が各
ノズル列２４毎に互いにピッチをずらした千鳥状に配列
されている。

【００３５】第２の素子基板１４には、各発熱抵抗素子
２６と、これら発熱抵抗素子２６に電力を供給するＡｌ
等からなる接続配線が、成膜加工によってそれぞれ形成
されている。さらに、第２の素子基板１４の主面上に
は、長手方向の両端部に、接続配線に電力を供給するた
めの電極部２８がそれぞれ設けられている。これら電極
部２８には、Ａｕ等からなる複数のバンプ接点２９が形
成されている。

【００３６】また、第２の素子基板１４の主面上には、
各発熱抵抗素子２６に対応するインク流路を構成する複
数のインク流路壁とインク吐出口とがそれぞれ設けられ
た第２のオリフィス形成部材１７が、樹脂材料によるフ
ォトリソグラフィ加工によって形成されている。第２の
オリフィス形成部材１７には、複数のインク吐出口３３
が配列された吐出口群が設けられている。そして、第２
の素子基板１４には、各発熱抵抗素子２６に対向する位
置に、複数のインク吐出口３３がそれぞれ設けられてい
るため、各インク供給口２５からインク流路を介して供
給された各インクが、各発熱抵抗素子２６によって発生
された気泡により各インク吐出口３３からインク滴とし
てそれぞれ吐出される。

【００３７】第１のプレート１８は、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃）によって例えば厚さ０．５ｍｍ〜１０ｍｍの平板
状に形成されており、各素子基板１３，１４を形成する
材料と熱膨張率が異なっている。なお、第１のプレート
１８は、各素子基板１３，１４を形成する材料と熱膨張
率が同等、あるいは同等以上の材料によって形成されて
もよい。

【００３８】図５に示すように、第１のプレート１８に
は、第１の素子基板１３のインク供給口２５に連通され
てブラックインクを供給するインク供給用の開口部３５
と、第２の素子基板１４のインク供給口２５に連通され
てカラーインクを供給するインク供給用の開口部３５と
がそれぞれ設けられている。

【００３９】第１のプレート１８には、図１０および図
１１に示すように、各素子基板１３，１４に重ね合わさ
れる主面上に、各素子基板１３，１４に当接されて第１
のプレート１８に対する各素子基板１３，１４の図１０
中に示すＺ方向の位置を位置決めするための位置決め部
３７が一体に形成されている。この位置決め部３７は、
インク供給用の開口部３５の周縁部に亘って四角形をな
す枠状に形成されており、各素子基板１３，１４に当接
される端面が、第１のプレート１８の主面に略平行とさ
れる平坦面に形成されている。

【００４０】また、第１のプレート１８の主面上には、
位置決め部３７の外周側に隣接する位置に、第１のプレ
ート１８と各素子基板１３，１４を接合するための接着
剤３９が付着される四角形をなす凹部３８が形成されて
いる。凹部３８の底面は、第１のプレート１８の主面に
略平行とされる平坦面に形成されている。

【００４１】したがって、図１１に示すように、第１の
プレート１８の凹部３８の底面と、第１のプレート１８
の位置決め部３７上に載置された各素子基板１３，１４
の主面との間には、所定の間隔をもって互いに平行に対
向する間隙が設けられている。

【００４２】そして、第１のプレート１８には、図１０
および図１１に示すように、各インク供給用の開口部３
５に、第１および第２の素子基板１３，１４の各インク
供給口２５が対応する位置にそれぞれ位置決めされてお
り、第１プレート１８とこれら各素子基板１３，１４と
が接着剤３９を介して第１プレート１８の位置決め部３
７とは異なる部分で接合されて固定されている。

【００４３】接着剤３９としては、粘度が比較的高く、
かつ硬化温度が低く、短時間で硬化するとともに、硬化
後に比較的高い硬度を有し、かつ耐インク性を有する接
着剤が望ましい。なお、接着剤３９としては、例えば、
エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化型の接着剤が用いら
れている。また、接着剤３９としては、粘性が比較的高
いものであれば、例えば、熱硬化型や常温硬化型の他の
接着剤が用いられてもよい。

【００４４】接着剤３９は、第１のプレート１８の凹部
３８の底面と各素子基板１３，１４の主面との間に設け
られた間隙内にＺ方向に対して所定の厚みをもって付着
されることによって、第１のプレート１８と各素子基板
１３，１４とに跨って連結する立上り壁状をなして接合
している。接着剤３９は、第１のプレート１８と各素子
基板１３，１４との間隙内に所定の厚みをもって接合す
ることによって、第１のプレート１８が、各素子基板１
３，１４に対して図１１中に示すＸ方向およびＹ方向で
ある主面に平行な方向に弾性変位することが可能とされ
ている。なお、接着剤３９は、各素子基板１３，１４
と、第１のプレート１８との間隙内で硬化した後のＺ方
向の厚みが、５μｍ以下にされることが好ましい。

【００４５】また、第１のプレート１８の凹部３８内に
は、各素子基板１３，１４のインク供給口２５および第
１のプレート１８のインク供給用の開口部３５の包囲す
ることによって気密状態で封止する封止剤４０が、接着
剤３９を覆うように充填されている。したがって、各素
子基板１３，１４のインク供給口２５と第１のプレート
１８のインク供給用の開口部３５は、封止剤４０によっ
て気密状態で連通されているため、インクが良好に供給
される。封止剤４０としては、各素子基板１３，１４に
対して第１のプレート１８を容易に変位させることを可
能とするために、例えばエラストマ等の硬化後も弾性を
有する材料が用いられることが好ましい。

【００４６】上述したように、各素子基板１３，１４が
接合された第１のプレート１８について、熱膨張したと
きに、第１のプレート１８に対して各素子基板１３，１
４が接着剤３９を介して変位する状態を図面を参照して
説明する。

【００４７】図１０および図１２に示すように、記録素
子ユニット６は、製造時の加熱や発熱抵抗素子２６によ
る発熱によって、熱膨張率が互いに異なる各素子基板１
３，１４と第１のプレート１８が熱膨張したとき、第１
のプレート１８が長手方向に線膨張することに伴って、
各素子基板１３，１４と第１のプレート１８を連結する
接着剤３９が弾性変位する。このため、第１のプレート
１８は、各素子基板１３，１４に対して相対的に変位可
能とされる。したがって、各素子基板１３，１４は、特
に第１のプレート１８の長手方向に線膨張することによ
って負荷される応力が大幅に抑制される。

【００４８】また、記録素子ユニット６は、各素子基板
１３，１４に対して第１のプレート１８が変位したと
き、封止剤が弾性変位することにより、各素子基板１
３，１４のインク吐出口３３と第１のプレート１８のイ
ンク供給用の開口部３５が気密状態で連通された状態が
確実に確保されている。

【００４９】（２−２）第１のプレートと素子基板の接
合方法第１のプレート１８に各素子基板１３，１４を接合する
接合方法は、第１のプレート１８に対して各素子基板１
３，１４を位置決めする第１の工程と、第１のプレート
１８と各素子基板１３，１４を接着剤３９を介して接合
する第２の工程と、第１のプレート１８のインク供給用
の開口部３５と各素子基板１３，１４のインク供給口２
５とを気密状態で封止する第３の工程とを経て接合され
る。

【００５０】第１の工程は、第１のプレート１８上の凹
部３８内に、接着剤３９をＺ方向に所定の厚みをもって
付着するとともに、第１のプレート１８の位置決め部３
７上に各素子基板１３，１４を載置してＺ方向の位置を
位置決めする位置決め工程である。この位置決め工程で
は、図示しないＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメ
ラ等を有する検出装置を用いて、第１のプレート１８に
対する各素子基板１３，１４の位置を検出することによ
って、第１のプレート１８に対する各素子基板１３，１
４のＸ方向およびＹ方向の位置がそれぞれ位置決めされ
て、各素子基板１３，１４が第１のプレート１８の位置
決め部３７上に載置される。また、各素子基板１３，１
４は、平坦面が確保された位置決め部３７上に載置され
ることによって、各素子基板１３，１４の長手方向に対
して僅かに生じている反りが矯正される。

【００５１】第２の工程は、第１のプレート１８の位置
決め部３７上に各素子基板１３，１４が載置されること
によって、第１のプレート１８の凹部３８の底面と各素
子基板１３，１４の主面との間に設けられた間隙内に跨
って連結するように付着された接着剤３９を硬化させて
接合する接合工程である。この接合工程では、例えば、
図示しない紫外線照射ノズルによって接着剤３９に紫外
線を照射することにより、接着剤３９を硬化させる。な
お、接合工程では、接着剤３９として熱硬化型や常温硬
化型の接着剤を用いて、他の接合手段によって接合され
ても勿論よい。

【００５２】第３の工程は、凹部３８内に封止剤４０を
充填することにより、第１のプレート１８のインク供給
用の開口部３５と各素子基板１３，１４のインク供給口
２５とを気密状態で連通させて封止する封止工程であ
る。封止剤４０は、第１のプレート１８上に接合された
各素子基板１３，１４の外周部に亘って充填されて、硬
化されて固定される。封止剤４０としては、硬化後も弾
性を有するエラストマが用いられている。

【００５３】上述した各工程を経て、第１のプレート１
８に接合された各素子基板１３，１４は、位置決め部３
７に当接されて接合されることにより、長手方向に生じ
ていた僅かな反りが矯正されるため、記録媒体に対して
吐出されたインク滴の着弾精度が向上されて、記録品質
が向上される。

【００５４】（２−３）他の第１のプレートの一例なお、上述した第１のプレート１８には、各素子基板１
３，１４が当接されて位置決めされる位置決め部３７の
外周側に凹部３８が設けられる構成とされたが、位置決
め部の内周側に凹部が設けられた他の第１のプレートを
図面を参照して説明する。

【００５５】図１３および図１４に示すように、他の第
１のプレート４３は、インク供給用の開口部３５の周縁
部に亘って四角形をなす凹部４５が形成されており、こ
の凹部４５の周縁部に亘って位置決め部４４が設けられ
ている。

【００５６】凹部４５は、長辺方向の長さが、各素子基
板１３，１４の長辺方向の長さより小さく形成されると
ともに、短辺方向の長さが、各素子基板１３，１４の短
辺方向の長さより大きく形成されている。したがって、
各素子基板１３，１４は、第１のプレート４３の凹部４
５の周縁部に掛け渡されるように配設されることによ
り、長手方向の両端部が、位置決め部にそれぞれ当接さ
れて支持される。

【００５７】また、凹部４５の底面は、第１のプレート
４３の主面に略平行とされる平坦面に形成されている。
したがって、図１３に示すように、第１のプレート４３
の凹部４５の底面と、第１のプレート４３の位置決め部
４４上に載置された各素子基板１３，１４の主面との間
には、所定の間隔をもって互いに平行に対向する間隙が
設けられている。

【００５８】そして、第１のプレート４３には、図１４
に示すように、インク供給用の開口部３５の周縁部を囲
むように付着された接着剤によって、インク供給用の開
口部３５の周縁部と、各素子基板１３，１４のインク供
給口２５の周縁部とに跨って連結するように接合されて
いる。接着剤３９は、第１のプレート４３のインク供給
用の開口部３５と各素子基板１３，１４のインク供給口
２５とを気密状態で連通している。

【００５９】また、接着剤３９は、第１のプレート４３
の凹部３８の底面と各素子基板１３，１４の主面との間
に設けられた間隙内にＺ方向に対して所定の厚みをもっ
て付着されることによって、第１のプレート４３と各素
子基板１３，１４とに跨って連結する立上り周壁状をな
して接合している。接着剤３９は、第１のプレート４３
と各素子基板１３，１４との間隙内に所定の厚みをもっ
て接合することによって、第１のプレート４３が、各素
子基板１３，１４に対して図１４中に示すＸ方向および
Ｙ方向である主面に平行な方向に弾性変位することが可
能とされている。なお、接着剤３９は、各素子基板１
３，１４と、第１のプレート４３との間隙内で硬化した
後のＺ方向の厚みが、５μｍ以下にされることが好まし
い。

【００６０】上述した他の第１のプレート４３によれ
ば、接着剤３９によって、インク供給用の開口部３５と
インク供給口２５が気密状態で連通されるため、封止剤
４０を設けることを不要にすることができる。また、こ
の第１のプレート４３によれば、位置決め部４４が第１
のプレート４３の主面に連続して設けられているため、
位置決め部４４の機械的強度を充分に確保することが可
能とされるとともに、位置決め部４４を容易に形成する
ことができる。

【００６１】なお、図示しないが、第１のプレートに
は、素子基板１３，１４の各角部がそれぞれ当接されて
支持される複数の位置決め部が設けられてもよい。ま
た、各素子基板１３，１４は、長辺方向の線膨張が短辺
方向に比して大きいため、長辺方向の両端部が位置決め
部にそれぞれ支持されるように構成されたが、必要に応
じて、短辺方向の両端部がそれぞれ支持されるように構
成されてもよいことは勿論である。

【００６２】記録素子ユニット６が備える接続配線テー
プ２１は、各素子基板１３，１４が挿通される開口部４
８と、各素子基板１３，１４の電極部に電気的に接続さ
れる接続端子４９ａと、コンタクト基板２２に電気的に
接続される接続端子４９ｂとを有しており、各素子基板
１３，１４に対してインクを吐出するための電気信号を
印加する。各接続端子４９ａ，４９ｂは、銅箔からなる
連続した配線パターンを介して繋がっている。接続配線
テープ２１は、一端側の接続端子４９ｂが、記録装置の
制御部から電気信号が入力される入力端子５０を有する
コンタクト基板２２に、異方性の導電性フィルムを用い
て熱圧着されて電気的に接続されている。

【００６３】接続配線テープ２１は、第１の素子基板１
３に一方の主面が接着剤を介して接合されるとともに、
第２の素子基板１４に他方の主面が接着剤を介して接合
されることにより、第１および第２の素子基板１３，１
４が平面的に電気的に接続されている。また、接続配線
テープ２１と、第１および第２の素子基板１３，１４と
の接続部分には、封止剤によって覆われて封止されてお
り、接続部分が、インクによる腐食や外的な衝撃によっ
て破損することから保護されている。

【００６４】そして、接続配線テープ２１は、図４に示
すように、第１のプレート１８の一側端で折曲されて、
この折曲部分が第１のプレート１８の一側面に接着剤を
介して接合されている。この接着剤としては、エポキシ
樹脂を主成分とする熱硬化型の接着剤が用いられて、膜
厚が１０μｍ〜１００μｍとされている。

【００６５】記録素子ユニット６が備える第２のプレー
ト１９は、例えばアルミナ等のセラミックスや、アルミ
ニウム、ステンレス等の金属材料によって、例えば厚さ
０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の平板状に形成されている。図
４および図５に示すように、第２のプレート１９には、
第１および第２の素子基板１３，１４が挿通されて外方
に臨ませる開口部４７がそれぞれ設けられている。これ
ら開口部４７は、第１のプレート１８に接合された各第
１および第２の素子基板１３，１４の外形寸法より大き
く形成されている。そして、第２のプレート１９は、各
開口部４７から第１および第２の素子基板１３，１４を
挿通させて、第１のプレート１８上に重ねら合わされて
接合される。

【００６６】（３−１）インク供給ユニットインク供給ユニットは、図５に示すように、インクタン
ク２から記録素子ユニット２にインクを導出して供給す
るためのインク供給部材５１と、インクの流路を構成す
る流路形成部材５２とを備えている。

【００６７】インク供給部材５１は、例えば樹脂材料を
射出成形することにより形成されている。樹脂材料とし
ては、形状的な剛性の向上を図るために、ガラスファイ
バーを例えば５％〜４０％程度混入した樹脂材料が用い
られることが好ましい。

【００６８】インク供給部材５１には、インクタンク２
を着脱可能に保持する保持機構が設けられている。この
保持機構は、図２に示すように、インクタンク２の係合
爪５４が係合される係合凹部５５を有している。

【００６９】また、図３に示すように、インク供給部材
５１には、図示しない記録装置側のキャリッジに設けら
れたカートリッジ装着部に対して記録ヘッドカートリッ
ジを案内するための装着位置に装着ガイド５７と、記録
ヘッドカートリッジをヘッドセットレバー（図示せず）
が係合されて固定するための係合部とがそれぞれ設けら
れている。

【００７０】また、インク供給部材５１には、図５に示
すように、記録装置側のキャリッジの所定の装着位置に
対して位置決めするためのＸ方向（キャリッジの走査方
向）用の突当部６１、Ｙ方向（記録媒体の搬送方向）用
の突当部６２、Ｚ方向（インクの吐出方向）用の突当部
６３とがそれぞれ設けられている。

【００７１】また、インク供給部材５１には、記録素子
ユニット６のコンタクト基板２２を位置決めして固定す
る端子固定部６４が設けられている。この端子固定部６
４には、図４および図５に示すように、コンタクト基板
２２を位置決めするための４本の位置決めピン６６およ
び２つの位置決め穴６７がそれぞれ設けられている。ま
た、インク供給部材５１には、端子固定部６４内および
この端子固定部６４の周縁部に、複数の支持リブが格子
状に設けられており、端子固定部６４をなす支持面の剛
性が確保されている。

【００７２】インク供給部材５１には、図２および図５
に示すように、インクタンク２に接続されるジョイント
部６９が設けられている。このジョイント部６９には、
外部から塵埃が進入することを防止するフィルタ７１が
溶着されて接合されている。また、ジョイント部６９に
は、インクの蒸発を防止するためのシールゴム７２が取
り付けられている。

【００７３】流路形成部材５２は、インク供給部材５１
のジョイント部６９に隣接する位置に、超音波溶着され
て接合されている。流路形成部材５２は、記録素子ユニ
ット６にインクを供給するためのインク流路を有してお
り、第１のプレート１８のインク供給口３５に連通され
るインク供給口７４が設けられている。

【００７４】（４）タンクホルダ図４、図１５および図１６に示すように、タンクホルダ
８は、インクタンク２が着脱可能に装着されるタンク装
着部７６を有している。また、タンクホルダ８には、イ
ンク供給部材５１が嵌合される開口７８を有する嵌合部
７７が設けられている。

【００７５】（５）記録素子ユニット、インク供給ユニ
ットおよびタンクホルダの組付け状態図１、図２、図３および図４に示したように、記録ヘッ
ド１は、記録素子ユニット６をインク供給ユニット７に
組み付けるとともに、タンクホルダ８を組み付けること
によって構成されている。

【００７６】以上のように構成された記録素子ユニット
６をインク供給ユニット７に組み付ける際、図４および
図５に示すように、記録素子ユニット６が備える第１の
プレート１８のインク供給口３５と、インク供給ユニッ
ト７が備える流路形成部材５２のインク供給口７２と
が、ジョイントゴム７９を介して、各第１のプレート１
８、ジョイントゴム７９および流路形成部材が固定ビス
８０によって圧着されて固定されており、接続箇所から
インクが漏出しないように連通される。

【００７７】また、記録素子ユニット６が備えるコンタ
クト基板２２は、インク供給部材５１の端子固定部６４
に、位置決めピン６６および位置決め穴６７によって位
置決めされて固定されている。コンタクト基板２２は、
位置決めピン６７をカシメ加工することにより固定され
ている。なお、コンタクト基板２２は、固定ビス等の他
の固定手段によって固定されてもよい。そして、インク
供給ユニット７は、インク供給部材５１が、タンクホル
ダ８の嵌合部７７の開口部７８に嵌合させて組み付けら
れている。

【００７８】（６）インクタンク記録ヘッドカートリッジが備えるインクタンク２は、図
２、図１５および図１６に示すように、記録ヘッドカー
トリッジのタンクホルダ８に対して着脱自在に設けられ
ている。インクタンク２の外周部には、インク供給部材
５１に着脱可能に係合される係合爪５４が設けられてい
る。

【００７９】インクタンク２は、ブラックインクが収容
されるブラック用のインク収容部８１と、各色のカラー
インク毎にそれぞれ収容されるシアン用のインク収容部
８２、マゼンタ用のインク収容部８３およびイエロー用
のインク収容部８４とを備えている。

【００８０】インクタンク２は、タンクホルダ８に対し
て各インク収容部８１、８２、８３、８４が独立してそ
れぞれ着脱可能に設けられたことによって、インクを消
耗した任意のインク収容部を個別に交換することが可能
とされるため、記録に要する費用が低減される。

【００８１】また、各インク収容部８１、８２、８３、
８４には、インクを記録ヘッド１に供給するためのイン
ク供給口８６が設けられている。インクタンク２は、タ
ンクホルダ８のタンク装着部７６に装着されたとき、各
インク収容部８１、８２、８３、８４のインク供給口８
６が、記録ヘッド１側のジョイント部６９のフィルタ７
１に圧接されて、各インク収容部８１、８２、８３、８
４内のインクがインク供給口８６から導出されて、記録
ヘッド１側の流路形成部材のインク流路、第１のプレー
ト１８のインク供給用の開口部３５を介して、各素子基
板１３，１４のインク供給口２５に供給される。各素子
基板１３，１４に供給されたインクは、発熱抵抗素子２
６によって熱エネルギが付与されることにより、各オリ
フィス形成部材１６，１７の各ノズル列２４のインク吐
出口３３からインク滴として記録媒体に向かって吐出さ
れる。

【００８２】上述したように、記録ヘッド１は、各素子
基板１３，１４と第１のプレート１８が弾性変位可能な
接着剤３９を介して接合されることにより、各素子基板
１３，１４の膨張量以上に第１のプレート１８が長手方
向に線膨張したときに第１および第２の素子基板１３，
１４に対して第１のプレート１８が接着剤３９を介して
変位可能とされる。このため、この記録ヘッド１は、第
１のプレート１８が線膨張することに伴って第１および
第２の素子基板１３，１４のノズル部分等に破損や損傷
が生じることが防止されて、インクの吐出動作の信頼性
を向上することができる。

【００８３】また、記録ヘッド１によれば、第１のプレ
ート１８の位置決め部３７に各素子基板１３，１４が当
接されて接合されることによって、各素子基板１３，１
４の長手方向に生じた反りを矯正することが可能とされ
る。したがって、この記録ヘッド１によれば、長手方向
の長さが比較的長い長尺の素子基板を用いて、記録速度
の高速化に充分に対応することが可能とされる。

【００８４】したがって、本発明に係る記録ヘッド１
は、素子基板１３，１４の線膨張率と異なる比較的安価
な例えば樹脂材料等によって、第１のプレート１８を形
成することが可能とされるため、第１のプレート１８の
製造コストを低減することが可能とされる。

【００８５】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、支持部
材が、位置決め部とは異なる、素子基板と所定の間隔を
もつ部分に付着されている弾性を有する接着剤によって
素子基板と接合されることによって、支持部材が素子基
板の膨張量以上に膨張したときに素子基板に対して支持
部材が変位可能とされる。このため、本発明は、支持部
材が膨張することに伴って素子基板に破損や損傷が生じ
ることが確実に防止されて、インクの吐出動作の信頼性
を向上することができる。

【００８６】また、本発明によれば、支持部材の位置決
め部に素子基板が当接されて接合されることによって、
素子基板に生じた反りを矯正することが可能とされる。
したがって、この発明によれば、長手方向の長さが比較
的長い素子基板を用いて、記録速度の高速化に充分に対
応することが可能とされる。

【００８７】また、本発明は、素子基板の線膨張率と異
なる比較的安価な材料によって、支持部材を形成するこ
とが可能とされるため、製造コストを低減することが可
能とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る記録ヘッドカートリッジを示す斜
視図である。

【図２】前記記録ヘッドカートリッジを示す断面図であ
る。

【図３】前記記録ヘッドにおける記録素子ユニットとイ
ンク供給ユニットとの結合体を示す斜視図である。

【図４】前記記録ヘッドを示す分解斜視図である。

【図５】記録素子ユニットおよびインク供給ユニットを
説明するために示す分解斜視図である。

【図６】第１の記録素子ユニットを一部切り欠いて示す
斜視図である。

【図７】第２の記録素子ユニットを一部切り欠いて示す
斜視図である。

【図８】前記第１の記録素子ユニットを一部切り欠いて
示す斜視図である。

【図９】前記第２の記録素子ユニットを一部切り欠いて
示す斜視図である。

【図１０】前記第１および第２の記録素子ユニットの要
部を説明するために示す断面図である。

【図１１】前記第１および第２の記録素子ユニットの要
部を説明するために示す平面図である。

【図１２】素子基板に対してプレートが変位した状態を
示す断面図である。

【図１３】本発明に係る他の記録素子ユニットの要部を
説明するために示す断面図である。

【図１４】前記他の記録素子ユニットの要部を説明する
ために示す平面図である。

【図１５】タンクホルダにインクタンクが装着された状
態を示す斜視図である。

【図１６】タンクホルダからインクタンクが取り外され
た状態を示す斜視図である。

【図１７】従来の記録ヘッドが備える素子基板、オリフ
ィス形成部材およびプレートを説明するために示す断面
図である。

【図１８】従来の記録ヘッドのプレートに接着剤を転写
する転写方法を示す断面図である。

【図１９】従来の記録ヘッドを製造する製造方法を説明
するために示す断面図である。

【図２０】従来の記録ヘッドの素子基板に応力が負荷さ
れた状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１記録ヘッド２インクタンク６記録素子ユニット７インク供給ユニット８タンクホルダ１１第１の記録素子１２第２の記録素子１３第１の素子基板１４第２の素子基板１６第１のオリフィス形成部材１７第２のオリフィス形成部材１８第１のプレート１９第２のプレート２４ノズル列２５インク供給口２６発熱抵抗素子３３インク吐出口３５インク供給用の開口部３７位置決め部３８凹部３９接着剤４０封止剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出させるためのエネルギを発生
する複数の吐出エネルギ発生素子と、前記吐出エネルギ
発生素子側に液体を供給するための供給口とを有する素
子基板と、前記素子基板の前記供給口に連通される開口部を有し、
前記素子基板を支持する支持部材と、を備える液体吐出
ヘッドにおいて、前記支持部材の主面上に、前記素子基板が当接されて前
記支持部材に対する前記素子基板の厚み方向の位置を位
置決めする位置決め部が設けられており、前記支持部材が、前記位置決め部とは異なる、前記素子
基板と所定の間隔をもつ部分に付着されている弾性を有
する接着剤によって前記素子基板と接合されていること
を特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】前記位置決め部は、前記支持部材の前記
供給口の周縁部を囲むように設けられている請求項１に
記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】前記支持部材の主面には、前記位置決め
部とは異なる部分に凹部が設けられており、前記接着剤
が前記凹部に付着している請求項１または２に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項４】前記凹部は、前記支持部材の前記開口部
の周縁部を囲むように設けられている請求項３に記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項５】前記接着剤は、前記凹部内に付着され
て、前記支持部材と、前記素子基板の対向する両端部
と、それぞれ接合している請求項３または４に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項６】前記接着剤は、前記支持部材と、前記素
子基板の長手方向の両端部と、それぞれ接合している請
求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】前記支持部材の前記開口部と前記素子基
板の前記供給口とは、弾性を有する封止剤によって封止
されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項８】前記封止剤は、エラストマからなる請求
項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】前記接着剤は、エポキシ樹脂からなる請
求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項１０】前記支持部材には、前記位置決め部
が、前記素子基板の対向する両端側に対応する位置にそ
れぞれ設けられている請求項１ないし９のいずれか１項
に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】前記接着剤は、前記素子基板の前記供
給口および前記支持部材の前記開口部の周囲を封止して
いる請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液体吐
出ヘッド。
【請求項１２】前記吐出エネルギ発生素子は、電気熱
変換体である請求項１ないし１１のいずれか１項に記載
の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】前記電気熱変換体は、熱エネルギによ
る膜沸騰を利用して前記吐出口から液滴を吐出させる請
求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】上記請求項１ないし１３のいずれか１
項に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液
体を供給する液体タンクを保持するタンクホルダとを備
えるヘッドカートリッジ。
【請求項１５】前記タンクホルダには、前記液体タン
クが着脱可能に設けられた請求項１４に記載のヘッドカ
ートリッジ。
【請求項１６】液滴を吐出させるためのエネルギを発
生する複数の吐出エネルギ発生素子と、前記吐出エネル
ギ発生素子側に液体を供給するための供給口とを有する
素子基板と、前記素子基板の前記供給口に連通される開口部と前記素
子基板が当接されて前記支持部材に対する前記素子基板
の厚み方向の位置を位置決めする位置決め部とを有し、
前記素子基板を支持する支持部材と、を備え、前記支持
部材が、前記位置決め部とは異なる、前記素子基板と所
定の間隔をもつ部分に付着されている硬化後に弾性を有
する接着剤によって前記素子基板と接合されている液体
吐出ヘッドを製造するための液体吐出ヘッドの製造方法
であって、前記支持部材上の前記位置決め部とは異なる部分に、前
記接着剤を付着させる接着剤付着工程と、該接着剤付着工程の後、前記素子基板を前記支持部材の
前記位置決め部に当接させて、前記支持部材に付着させ
た前記接着剤を前記素子基板にも付着させるとともに前
記支持部材に対して位置決めする位置決め工程と、該位置決め工程の後、前記接着剤を硬化させて、前記素
子基板と前記支持部材とを前記接着剤を介して接合する
接着剤硬化工程とを含む液体吐出ヘッドの製造方法。