JP2005096422A - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流路形成部材220に、インク流路を形成するための凹部が形成されており、流路形成部材220の接合面223は、接合されない部分の面よりも凸状態となっており、流路形成部材220はレーザー光に対して透過性のある透過樹脂で形成され、タンクホルダ210はレーザー光に対して透過性のない非透過樹脂で形成されており、タンクホルダ210に流路形成部材220が圧接された状態においての流路形成部材220側からのインク流路224周囲へのレーザー光の照射によって接合面223が溶着されてインク流路224が形成されている。
【選択図】 図4
Description
インクジェット記録ヘッド20は、電気信号に応じて膜沸騰を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バブルジェット方式のサイドシュータ型とされるインクジェット記録ヘッドである。
図8は、記録素子基板330の構成を説明するために一部を切断した斜視図である。記録素子基板330は、例えば、厚さ0.5〜1mmのシリコン基板331で薄膜が形成されている。また、6色のインクの流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口332が6列形成され、各々のインク供給口332の両側に電気熱変換素子333がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列されており、電気熱変換素子333と、電気熱変換素子333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。また、電気配線に電力を供給するための電極部334には、Au等のバンプ335が設けられている。インク供給口332の形成には、シリコン基板331の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。ウエーハ面に<100>、厚さ方向に<111>の結晶方位を持つ場合、アルカリ系(KOH、TMAH、ヒトラジン等)の異方性エッチングにより、約54.7度の角度でエッチングが進行する。この方法を用いて、所望の深さにエッチングする。また、シリコン基板331上には、電気熱変換素子333に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁336と吐出口337とがフォトリソグラフィー技術により形成され、6色のインクに対応した6列の吐出口列338が形成されている。また、吐出口337に対向するように電気熱変換素子333が設けられており、インク供給口332から供給されたインクを電気熱変換素子333により気泡を発生させてインクを吐出させる。
タンクホルダ210は、例えば、樹脂成形により形成される。その樹脂材料には、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することが望ましい。タンクホルダ210は、着脱自在のインクタンク40を保持するものであり、インクタンク40のタンク位置決めピン、第1の爪、第2の爪、第3の爪をそれぞれ係合するタンク位置決め穴、第1の穴、第2の穴、第3の穴、および、インク残量検知に使用するプリズムのための開口部を有している。また、記録ヘッドカートリッジ10をインクジェット記録装置本体のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイド、記録ヘッドカートリッジ10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、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突き当て部、Y突き当て部、Z突き当て部を備えている。また、記録素子ユニット300の外部信号入力端子341部分を位置決め固定する端子固定部を有し、端子固定部およびその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部を有する面の剛性を高めている。また、各インクタンク41、42、43、44、45、46が装着される各色の間の部分には、各色の混色を防止する色間リブが設けられている。また、タンクホルダ210の側面には、手掛かり部が設けられ、インクジェット記録ヘッド20のハンドリング性を向上させている。また、図7に示すように、タンクホルダ210は、インクタンク40から記録素子ユニット300にインクを導くためのインク流路214を形成するタンクホルダユニット200の一構成部品であり、従来は流路形成部材220を超音波溶着することによりインク流路214を形成している。また、インクタンク40と係合するジョイント部には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルタ230が熱溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴム240が装着されている。
インクジェット記録ヘッド20は、図6に示した通り、記録素子ユニット300をタンクホルダユニット200に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。記録素子ユニット300のインク供給口(第1のプレート310のインク供給口311)とタンクホルダユニット200のインク供給口(流路形成部材220のインク流路224)を連通させるように第4の接着剤を塗布し、接着固定する。また、インク供給口部分以外にも記録素子ユニット300とタンクホルダユニット200の接する部分を数ヶ所、第5の接着剤で接着固定している。第4の接着剤と第5の接着剤は、耐インク性があり、かつ、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性のある接着剤が望ましく、本実施の形態においては、例えば、吸湿硬化型のシリコン接着剤を使用している。また、第4の接着樹脂と第5の接着樹脂は、同一の接着剤でも構わない。また、記録素子ユニット300をタンクホルダユニット200に第4の接着剤と第5の接着剤で接着する際に、記録素子ユニット300を第6の接着剤で位置決め固定する。その第6の接着剤は、瞬時に硬化する接着剤が望ましく、本実施の形態においては、例えば、紫外線硬化接着剤を使用しているが、他の接着剤でも構わない。
記録ヘッドカートリッジ10を構成するインクジェット記録ヘッド20とインクタンク41、42、43、44、45、46との装着を説明する図9を参照すると、インクタンク41、42、43、44、45、46の内部には、それぞれ対応する色のインクが収納されている。また、それぞれのインクタンク40には、インクタンク内のインクをインクジェット記録ヘッド20に供給するためのインク供給口401が形成されている。例えばインクタンク41にはインク供給口401が形成されており、インクタンク41がインクジェット記録ヘッド20に装着された状態で、インクタンク41内のブラックのインクがインク供給口401を介してインクジェット記録ヘッド20に供給される。
次に本発明の第1の実施の形態のインクジェット記録ヘッドの構成と特徴について図1〜図4を参照して説明する。本発明の第1の実施の形態の上述のような構成のインクジェット記録ヘッド20は、インク流路224を形成するための流路形成部材220とタンクホルダ210の接合面領域に、レーザー光に対して透過性のない非透過材料が配置されるようにするために、タンクホルダ210自体がレーザー光を吸収する染料または顔料を含有する樹脂で成形されており、一方、流路形成部材220はこのレーザー光を透過する樹脂で成形されており、流路形成部材220の接合面223のみが他の接合されない面に対して突出した形状を持つ凸部となっている。また、タンクホルダ210および流路形成部材220の液体流路が形成される部位周囲の接合面はすべて同一平面状である。
なお、ここでノリルとは、変性ポリフェニレンエーテル(Modified Polyphenylene ether)または変性ポリフェニルオキサイド(Modified Polyphenylene oxide)のことである。ノリルは前述のGE社により開発された樹脂であり、耐熱性及び強度を上げるためにポリフェニレンエーテル(ポリフェニレンオキサイド)を変性させたものであり、熱可塑性樹脂に属し、酸・アルカリに強い耐性を持つ特徴を有する。前述の透明ノリルは、色材を含まないノリルである。
次に本発明の第2の実施の形態のインクジェット記録ヘッドの構成とその特徴について図11を参照して説明する。図11は本発明の第2の実施の形態のインクジェット記録ヘッドのタンクホルダに流路形成部材を接合する工程を示す模式的側面部分断面図であり、図11(a)は接合前のタンクホルダと流路形成部材の相対関係、図11(b)はタンクホルダに流路形成部材を接触させてレーザー光を照射している状態、図11(c)は接着状態を示す。ここで第1の実施の形態と同じ部材については同一の符号を付している。
次に本発明の第3の実施の形態のインクジェット記録ヘッドの構成とその特徴について図12を参照して説明する。図12は本発明の第3の実施の形態のインクジェット記録ヘッドのタンクホルダに流路形成部材を接合する工程を示す模式的側面部分断面図であり、図12(a)は接合前のタンクホルダと流路形成部材の相対関係、図12(b)はタンクホルダに流路形成部材を接触させてレーザー光を照射している状態、図12(c)は接着状態を示す。ここで第1の実施の形態と同じ部材については同一の符号を付している。
(第4の実施の形態)
次に本発明の第4の実施の形態のインクジェット記録ヘッドの構成とその特徴について図15を参照して説明する。図15は本発明の第4の実施の形態のインクジェット記録ヘッドのタンクホルダに流路形成部材を接合する工程を示す模式的側面部分断面図であり、図15(a)は接合前のタンクホルダと流路形成部材の相対関係、図15(b)はタンクホルダに流路形成部材を接触させてレーザー光を照射している状態、図15(c)は接着状態を示す。ここで第1の実施の形態と同じ部材については同一の符号を付している。
次に本発明の第5の実施の形態のインクジェット記録ヘッドの構成とその特徴について図16を参照して説明する。図16は本発明の第5の実施の形態のインクジェット記録ヘッドのタンクホルダに流路形成部材を接合する工程を示す模式的側面部分断面図であり、図16(a)は接合前のタンクホルダと流路形成部材の相対関係、図16(b)はタンクホルダに流路形成部材を接触させてレーザー光を照射している状態、図16(c)は接着状態を示す。ここで第1の実施の形態と同じ部材については同一の符号を付している。
20 インクジェット記録ヘッド
40、41、42、43、44、45、46、1040 インクタンク
51 レーザー照射機
52 ホルダ受け台
53 押さえ治具
200 タンクホルダユニット
210、211、212、213、1210 タンクホルダ
213 インク供給口
214、215、224、1214、1224 インク流路
216、222、223 接合面
217 梨地接合面
220、221、1220 流路形成部材
226 レーザー吸収塗料
228 融け部
229、1229 溶着バリ
230、1230 フィルタ
240、1240 シールゴム
300、1300 記録表示ユニット
310、1310 第1のプレート
311、1311 インク供給口
320、1320 第2のプレート
330、1330 記録素子基板
331 シリコン基板
332 インク供給口
333 電気熱変換素子
334 電極部
335 バンプ
336 流路壁
337、1337 吐出口
338 吐出口列
340、1340 電気配線基板
341、1341 外部信号入力端子
401、1401 インク供給口
1054 超音波溶着ホーン
1218 バリ溜め
1227 溶着リブ
Claims (19)
- 液体を収容するための液体収納容器が装着される容器保持部材と該容器保持部材に接合された流路形成部材とを有し、接合された前記容器保持部材と前記流路形成部材との間に前記液体収納容器と連通する複数の液体流路が形成されたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記容器保持部材および前記流路形成部材の少なくとも一方に、各前記液体流路を形成するための凹部が形成されており、
前記容器保持部材の接合面部および前記流路形成部材の接合面部の少なくとも一方の前記接合面部は、該接合面部を有する部材の接合されない部分の面に対して突出した形状を持つ凸部を具えており、
前記流路形成部材はレーザー光に対して透過性がある樹脂で形成され、容器保持部材の少なくとも前記容器保持部材と前記流路形成部材との接合領域には前記レーザー光に対して透過性がない非透過材料が存在し、前記容器保持部材に前記流路形成部材が圧接された状態で、前記流路形成部材側からの前記インク流路の周囲への前記レーザー光の照射により前記非透過材料が発熱して前記容器保持部材の前記接合面部と前記流路形成部材の前記接合面部とが溶着されることにより前記液体流路が形成されているインクジェット記録ヘッド。 - 前記流路形成部材を構成する材料は、色材を含有しない変性ポリフェニレンエーテルである請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記容器保持部材と前記流路形成部材とが前記凸部をそれぞれ備える請求項1または2に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記液体流路は、該液体流路中を液体が流れる方向と垂直な断面の形状が略円形である請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記インクジェット記録ヘッドは、前記液体流路に連通しインクを吐出するための吐出口を備える記録部をさらに有し、前記吐出口の最小径が5μm以上15μm未満である請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記吐出口の最小径が5μm以上10μm未満である請求項5に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記レーザー光が照射されると加熱されて、前記容器保持部材の前記接合面部と前記流路形成部材の前記接合面部とを溶融するレーザー吸収剤を前記接合面部に備える請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記容器保持部材を構成する材料は、色材を含有しない変性ポリフェニレンエーテルである請求項7に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記容器保持部材が前記非透過材料によって構成されている請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 液体を収容するための液体収納容器が装着される容器保持部材と該容器保持部材に接合する流路形成部材とを有し、接合された前記容器保持部材と前記流路形成部材との間に前記液体収納容器と連通する液体流路が形成されたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記容器保持部材および前記流路形成部材の少なくとも一方に、前記液体流路を形成するための凹部が形成されており、前記容器保持部材の接合面部および前記流路形成部材の接合面部の少なくとも一方の前記接合面部に、該接合面部を有する部材の接合されない部分の面に対して突出した形状となっている凸部を備えた前記容器保持部材および前記流路形成部材を準備する準備工程と、
前記容器保持部材と前記流路形成部材との接合領域にレーザー光に対して透過性がない非透過材料が存在する状態で前記容器保持部材と前記流路形成部材とを圧接させる圧接工程と、
前記容器保持部材と前記流路形成部材とが圧接された状態で、前記レーザー光を透過する樹脂で形成された前記流路形成部材の側から前記液体流路の周囲にレーザー光が照射されて、前記非透過材料が加熱されることによって前記容器保持部材の前記接合面部と前記流路形成部材の前記接合面部とが溶着されて前記液体流路が形成される溶着工程と、を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記流路形成部材を構成する材料は、色材を含有しない変性ポリフェニレンエーテルである請求項10に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記容器保持部材と前記流路形成部材とがそれぞれ前記凸部を備える請求項10または11に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記液体流路は、該液体流路中を液体が流れる方向と垂直な断面の形状が略円形である請求項10から11のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記インクジェット記録ヘッドは、前記液体流路に連通しインクを吐出するための吐出口を備える記録部をさらに有し、前記吐出口の最小径が5μm以上15μm未満である請求項10から13のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記吐出口の最大径が5μm以上10μm未満である請求項14に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記レーザー光が照射されると加熱されて、前記容器保持部材の前記接合面部と前記流路形成部材の前記接合面部とを溶融するレーザー吸収剤を前記接合面部に備える請求項10から15のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記容器保持部材を構成する材料は、色材を含有しない変性ポリフェニレンエーテルである請求項10から16のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記容器保持部材が前記非透過材料によって構成されている請求項10から15のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記準備工程では、前記凸部は該凸部の前記接合面部が接合されない部分の面よりも粗い表面である請求項10から18のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
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