JP2008036837A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 支持部材接着面に塗布された接着剤に記録素子基板に押し付け接着される場合、支持部材の接着面に対し記録素子基板との距離が広い場合は問題ないが、狭くなった場合、押しつぶされた接着剤が記録素子基板に具備されているインク供給口へ入り込み、インクの吐出を妨げる原因となる。
【解決手段】 記録素子基板底面に対向する接合面が記録素子基板外周に向かって間隔が広がっていくように傾斜し、更に、前記記録素子基板側面と対向する凹部の側面の間隔が広がっていくように傾斜を形成し、押しつぶされた接着剤が傾斜に誘導される。傾斜により接着剤がインク供給口へ入り込むことがなくなりインクの吐出を妨げることがなくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インク等の記録液を吐出口から吐出して液滴を形成して記録動作を行う記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッド、および、その製造方法に関する。

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、記録時に騒音がほとんど生じず、高速な記録と様々な被記録媒体に対する記録が可能であるという特徴を有している。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、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として広く採用されている。

このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたもの。レーザー等の電磁波を照射してインクを発熱させ、この熱による作用でインク滴を吐出させるもの。あるいは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。

これらのうち、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、これに記録信号である電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギーを与る。そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発砲時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口からインク液を吐出させて被記録媒体に対し記録を行うものである。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための吐出口が開口しているノズルと、このノズルにインクを供給するインク流路および共通液室を有している。

また、インクジェット記録ヘッドはインクタンクとインクジェット記録ヘッド部が着脱可能であるタンク交換形態のものや、インクジェット記録ヘッド部とインクを内包するインクタンク容器が一体となったインクジェット記録カートリッジの形態のものなどがある。

インクジェット記録ヘッド部とインク容器が一体となったインクジェット記録カートリッジ形態のものは、ヘッドが古くなった場合ヘッドごと交換可能である。そのためヘッド自体の耐久性や、信頼性をある程度低く設定ができ、かつ、ユーザーに常に新しいヘッドを提供出来るため様々な製品が提供されている。

次に図２、４、６を用いて一般的なインクジェット記録カートリッジについて説明する。

本従来例には、イエロー、マゼンダ、シアンのインクを吐出させ印刷を行うためのカラーカートリッジを例にあげて説明する。

図２において、Ｈ１８０１は記録素子基板Ｈ１１０１を含むインクジェット記録ヘッド部と、インクを内包したインク容器部が一体となった、インクジェット記録カートリッジである。前記記録素子基板Ｈ１１０１はエネルギー発生素子としてのヒーター、そのヒーターに供給される電気エネルギーを伝えるための配線を備えた基板とインクをヒーターに供給するための流路とインクを吐出させるためのインク吐出口から構成されている。本従来例においては、イエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクを吐出させるための吐出口列、図４、Ｈ１２０１を１つの記録素子基板Ｈ１１０１に持っている。

電気配線基板Ｈ１３０１は、インクジェット記録装置から記録素子基板Ｈ１１０１に電気信号を伝えるための電気配線基板であり、外部信号入力端子Ｈ１３０３を介しインクジェット記録装置から電気信号を入力される。

前記電気配線基板１３０１と、記録素子基板Ｈ１１０１は前記記録素子基板Ｈ１１０１の２つの端面で電気配線基板Ｈ１３０１と電気的に接続されており、前記電気接続部は封止材、図６、Ｈ１９０２で覆われインクから保護されている。

前記記録素子基板Ｈ１１０１に供給されるインクは、ケース部、図６、Ｈ１７０１と蓋Ｈ１７０２で仕切られた各色のインクを保持貯留するためのインク貯留部（図示なし）に収納されている。インク貯留部の中には、インクを保持するためのインク吸収体が収納されている。

また、ケースＨ１７０１の内部に設けられたインクジェット記録ヘッド部にインクを供給するためのインク供給路Ｈ１５０２には記録素子基板Ｈ１１０１に設けられたインク吐出口Ｈ１１０３に異物が入らないようにフィルタ（図示なし）が備えられている。

前記インクジェット記録ヘッド部における記録素子基板周囲の一般的な構成を図６を用いて説明する。

図７は図６のC−C断面図であり、Ｈ１１０１は記録素子基板、Ｈ１７０１はインク容器に内包されたインクを記録素子基板に供給するためのインク供給路Ｈ１５０２を持った支持部材である。前記支持部材Ｈ１５０１の周囲を樹脂等の封止材Ｈ１９０１を用いて封止している。封止している理由の一つとしては、記録素子基板壁をインクから保護する目的がある。また、前記支持部材Ｈ１５０１が樹脂製であるため、アルミナ等を用いる形態より記録素子基板接着面精度は悪くなるものの、安価に製造できるという利点がある。

封止材には、製造工程での取り扱いが比較的容易な熱硬化型樹脂を使用するのが一般的である。

しかし、材料コストが安価であり、成形が容易である樹脂を材料に使用した、支持部材H１５０１に接着される記録素子基板H１１０１を接着剤H１２０１で接着した場合、支持部材H１５０１の記録素子接着面H１５０４精度に影響されないよう記録素子接着面H１５０４の傾き等を接着剤H１２０１の厚みで吸収しようとする。つまり支持部材H１５０１と記録素子基板H１１０１は傾いた状態で接着されるが、インクジェット記録ヘッドの基準（図示なし）に対して前記記録素子基板H１１０１は水平になるよう接着される。

ところで、特許文献１には、接着領域の外側に押し出されようとする接着剤が一部の領域の隙間内に保持されることが開示されている、これによりノズルへの接着剤の流入を防止することができる。
特開２００５−２２１８１

しかしながら、上記構成では記録素子基板と支持部材の接合時に押し出された接着剤が記録素子基板側面と支持部材との隙間が小さいと、その抵抗により、それ以上押し出されず、記録素子基板に具備されているインク供給口へ押し出されてしまう。

以上のことにより記録素子基板に具備されているインク供給口に接着剤が入り込むことによりインクの吐出の妨げる原因となってしまう。

さらに、4色、5色と多色化されると記録素子基板が大きくなり、記録素子基板周囲への封止剤の充填量が増える。製造工程においては、記録素子基板全周を封止する量の封止剤を記録素子基板と電気配線基板とを接合する電極端子を避けて充填している。そこで、電極端子のない場所に充填し、電極端子下部への回りこみを待たなければならない。このとき、記録素子基板が多色化により大きくなると、電極部下部への回りこみ時間も延びてしまい生産タクトに影響を及ばしてしまう。

インクを吐出させるためのエネルギー発生素子とインク吐出口を供えた記録素子基板と前記記録素子基板に具備されている電極端子と電気的に接続されている電気配線基板と、前記記録素子基板へのインクを供給するためのインク供給路を持ち。前記記録素子基板を備えるための凹部を具備する支持部材からなり、前記記録素子基板を接着剤を介し、前記支持部材に接着固定する。前記記録素子基板の周囲と、前記電気配線基板とを接合する前記電極端子の周囲を封止剤にて封止するインクジェット記録ヘッド。前記記録素子基板底面に対向する接合面が前記記録素子基板外周に向かって間隔が広がっていくように傾斜し、更に、前記記録素子基板側面と対向する前記凹部の側面の間隔が広がっていくように傾斜していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。

以上の構成によれば、前記支持部材と前記記録素子基板を接着固定する際の押し出された前記接着剤が、前記記録素子基板の内部に形成されるインク供給口に前記接着剤が入り込むことによるインクの吐出を妨げることがない。

また、接着固定される際に前記接着剤が該傾斜に押し出され、さらに、押し出された前記接着剤が前記記録素子基板側面に接触するため、より強固に前記記録素子基板を接着固定できる。

さらに、前記傾斜を押し出された前記接着剤により、前記記録素子基板周囲に充填する前記封止材の充填体積を減らし、前記記録素子基板周囲への前記封止材廻り込み時間の短縮が可能となる。

さらに、インクの改良が進み記録素子基板の壁にダメージを与えなくなった場合、押し出された接着剤を記録素子基板と電気配線基板とを接合している電極端子に接するまで押し出し、接着剤が電極端子下部を封止することができる。

以上のことから電極端子を接着剤と電極封止剤でインクから保護することにより、周囲封止剤をなくし、さらなるコストダウンが実現できる。

（実施例１）
以下本発明の第1の実施例におけるインクジェット記録ヘッドの構成を図１、図２、図３、図４、図５を参照して説明する。

図２は本実施例のインクジェット記録カートリッジの部品毎に分解した模式的斜視図である。

記録素子基板H１１０１は、厚さ０．６２ｍｍのＳｉ基板の片側に、インクを吐出するための複数のエネルギー発生素子（図示なし）と、各エネルギー発生素子（図示なし）に電力を供給するＡｌ等の電気配線（図示なし）が、成膜技術により形成されている。このエネルギー発生素子（図示なし）に対応する複数のインク流路（図示なし）と複数のインク吐出口、図４、H１１０３とがフォトリソグラフィ技術により形成されている。複数のインク流路（図示なし）にインクを供給するためのインク供給口、図４、H１１０２が反対側の面（裏面）に開口するように形成されている。

電気配線基板H１３０１は、記録素子基板H１１０１を組み込むためのデバイスホールと、記録素子基板H１１０１の電極に対応する電極端子H１３０２と、この電気配線基板H１３０１の駆動制御信号を受け取るための外部信号入力端子H１３０３を有している。この外部入力端子H１３０３と電極端子H１３０２が銅箔の配線でつながっている。

支持部材H１５０１は、樹脂成型により形成されており、本実施例で使用した樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラ―を３５％混入した樹脂材料を使用している。

次に、図１は本実施例のインクジェット記録カートリッジの前記支持部材と前記記録素子基板の貼り付け部を部品毎に分解した構成断面図である。

前記記録素子基板Ｈ１１０１は接着剤Ｈ１２０１を介し前記支持部材Ｈ１５０１に接着固定される構成となっている。接着剤H１２０１は、耐インク性のあるものが望ましい。

本実施例において、前記接着剤H１２０１は、エポキシ樹脂を主成分とした接着剤を使用した。この接着剤H１２０１を用いた場合、前記支持部材の交差を考慮し、その接着層の厚みは、８０μｍ程度と設定した。本実施例で使用した接着剤は、耐インク性及び接着性等の所望の性能が出るものを使用した。上記接着剤の使用条件寸法等はこれに限ったものではなく、それぞれのインクジェット記録ヘッドに要求される条件を満足せれば他の条件でも良い。

以上の記録素子基板H１１０１と支持部材H１５０１との接合では、以下に説明するように、接合の最終的な製品状態で傾斜H１５０５は記録素子基板H１１０１底面に対向する接合面が記録素子基板H１１０１外周に向かって間隔が広がっていくように傾斜し、更に、記録素子基板H１１０１側面と対向する凹部H１５０６の側面の間隔が広がっていくように傾斜している。この傾斜H１５０５は支持部材H１５０１に設けられる。

以下は、実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法を図1、図２、図３、図５を参照して説明する。

支持部材H１５０１の記録素子接着面H１５０４に接着剤H１２０１を塗布し、記録素子基板H１１０１を接着する。傾斜H１５０５は記録素子基板H１１０１底面に対向する接合面が記録素子基板H１１０１外周に向かって間隔が広がっていくように傾斜し、更に、記録素子基板H１１０１側面と対向する凹部H１５０６の側面の間隔が広がっていくように傾斜している。この接合時に押しつぶされる接着剤H１２０１が傾斜H１５０５に沿って記録素子基板H１１０１外側に向かい押し出される。このとき、押し出された接着剤H１２０１はさらに、傾斜H１５０５に沿って記録素子基板H１１０１側面を上った状態で接着される。

支持部材H１５０１に記録素子基板H１１０１が接合された後、記録素子基板H１１０１の周囲に周囲封止剤H１９０１を充填し封止する。周囲封止剤H１９０１充填時は記録素子ユニットH１４０１に接合されている、電極端子H１３０２を避けた図５に示す充填可能範囲H１５０３に周囲封止剤H１９０１を充填する。充填された周囲封止剤H１９０１は記録素子基板H１１０１と支持部材H１５０１に具備されている凹部H１５０６の壁との隙間を毛管現象により、電極端子H１３０２の下部へと回り込ませる。このとき、充填する周囲封止剤H１９０１は記録素子基板H１１０１全周を封止できる量を充填する必要がある。周囲封止剤H１９０１が記録素子基板H１１０１全周を封止した後、電極端子H１３０２を電極封止剤H１９０２を塗布し、電極端子H１３０２を覆う。

（実施例２）
以下は、実施例２におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法を図1、図２、図８を参照して説明する。

支持部材H１５０１の記録素子接着面H１５０４に接着剤H１２０１を塗布し、記録素子基板H１１０１を接着する。傾斜H１５０５は、記録素子基板H１１０１底面に対向する接合面が記録素子基板H１１０１外周に向かって間隔が広がっていくように傾斜し、更に、記録素子基板H１１０１側面と対向する凹部H１５０６の側面の間隔が広がっていくように傾斜している。この接着時に押しつぶされる接着剤H１２０１が傾斜H１５０５に沿って記録素子基板H１１０１外側に向かい押し出される。このとき、押し出された接着剤H１２０１はさらに、傾斜H１５０５に沿って記録素子基板H１１０１側面を上った状態で接着される。さらに図８で示すように、上述した傾斜H１５０５に溝H１５０７を設けることにより、押しつぶされた接着剤H１２０１を積極的に誘導することができる。

発明の実施例１における構成断面図である。 発明の実施例１における記録ヘッド構成斜視図である。 発明の実施例１における記録ヘッド構成上面図である。 本実施例１における記録素子基板の概略図である。（Ａ）表面、インク吐出口側の平面図である。（Ｂ）裏面、インク供給路側の平面図である。 発明の実施例1における封止剤充填可能範囲図である。 従来のインクジェット記録カートリッジを表す模式図。 図６におけるC−C断面図である。 発明の実施例２における凹部の上面図である。

符号の説明

H１１０１ 記録素子基板
H１１０２ インク供給口
H１１０３ インク吐出口
H１２０１ 接着材
H１３０１ 電気配線基板
H１３０２ 電極端子
H１３０３ 外部信号入力端子
H１４０１ 記録素子ユニット
H１５０１ 支持部材
H１５０２ インク供給路
H１５０３ 充填可能範囲
H１５０４ 記録素子接着面
H１５０５ 傾斜
H１５０６ 凹部
H１５０７ 溝
Ｈ１６０１ 吐出口列
Ｈ１７０１ ケース
Ｈ１７０２ 蓋
Ｈ１８０１ インクジェット記録カートリッジ
Ｈ１９０１ 周囲封止剤
Ｈ１９０２ 電極封止剤

Claims (5)

1. インクを吐出させるためのエネルギー発生素子とインク吐出口を供えた記録素子基板と前記記録素子基板に具備されている電極端子と電気的に接続されている電気配線基板と、前記記録素子基板へのインクを供給するためのインク供給路を持ち、前記記録素子基板を備えるための凹部を具備する支持部材からなり、前記記録素子基板を接着剤を介し、前記支持部材に接着固定し、前記記録素子基板の周囲と、前記電気配線基板とを接合する前記電極端子の周囲を封止剤にて封止するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記記録素子基板底面に対向する支持部材接合面が前記記録素子基板外周に向かって間隔が広がっていくように傾斜し、更に、前記記録素子基板側面と対向する前記凹部の側面の間隔が広がっていくように傾斜していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記傾斜面に記録素子基板外側に向かって伸びる溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記記録素子基板と前記支持部材を接合時に接着剤が記録素子基板側面まで回りこむことを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記記録素子基板側面に回り込んだ接着剤が前記電極端子に接していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれか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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