JP2009202403A - インクジェット記録ヘッド、及び、インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て装置の必要以上に高めることなく、支持部材とニードルとの位置決め精度ずれによる接着剤の塗布位置ずれを補正し、隣接したインク供給路のインクが混色することなく良好な印字をすること。その上、製造コストが安価なインクジェット記録ヘッドを提供すること。
【解決手段】隣接したインク供給路H１５０２を囲む接着剤塗布領域H１５０３の長手方向における幅を両端部から中央部に向かって狭く形成した。これにより、支持部材H１５０１とニードルH１２０２との位置決め精度ずれによる接着剤H１２０１の塗布位置ずれを補正可能とした。
【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及びインクジェット記録ヘッド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以下にあげるものである。ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いた方式や、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方式がある。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える。そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（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形態のものなどがある。

次に図１０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。

従来のインクジェット記録ヘッド部における支持部材のインク供給路を囲む接着剤塗布領域の周囲の一般的な構成を図１０、図１１を用いて説明する。

図１１は図１０のC−C断面図である。支持部材８０１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８０２を持った支持基板である。記録素子基板を精度良く接着固定するため、アルミナ等の材料を使用し形成、研磨され使用される。前記記録素子基板と支持部材８０１とを接着固定する接着剤８０５を用い接着している。接着剤塗布領域８０３は隣接したインク供給路８０２を分離し、インクが混色しないように接着剤８０５を用いて前記記録素子基板を接着固定する。また、他の一般例としては、図１１の支持部材８０１が樹脂製のものがあり、上記アルミナ等を用いる形態より記録素子基板の貼り付け精度は低いものの、安価に製造できるという利点がある。

接着剤には、製造工程での取り扱いが比較的容易な紫外線・熱硬化併用タイプを使用するのが一般的である。

特許文献１に開示された発明では、支持部材に形成された複数の供給流路を隔てる隔壁が隣接する供給路の入口部同士の間隔よりも厚く設けられている。それによって、隔壁と供給路同士の間の領域との位置合わせにさほど高い精度が要求されないので、支持部材に対する記録素子基板の実装精度を必要以上に高める必要がなくなるという提案がされている。
特開２００２−１５４２０９号公報

近年のインクジェット記録ヘッドの低価格化が進んでいる。製造コストを削減するためには、生産装置の位置決め精度を必要以上に高めずに、安価な生産装置で生産することが求められている。しかし、生産装置の位置決め精度をラフにすることで以下のような問題を引き起こす懸念がある。

記録素子基板と支持部材を接合するための接着剤の描画塗布を行うと、接着剤が隔壁上に安定して塗布されず、インク供給路に落ち込み、インクが混色する問題が発生した。この問題の原因を解析した結果、安定して隔壁上に描画塗布を行うためには、ニードルの位置および支持部材の位置決め精度に、高い精度が必要となることが明らかになった。必要とされる位置決め精度は±５０μｍ以下であった。

ニードル径を細くすることで位置決め精度を粗くすることも可能ではあるが、接着剤の流抵抗が増加することで、単位時間あたりの吐出量が減少し、一記録ヘッドあたりの塗布時間が増加してしまう。塗布時間の増加は生産ラインの煩雑さを引き起こし、結果的に生産性の低下および製造コストアップの要因となってしまう。

本発明の目的は、上記のような背景技術の課題を解決できるインクジェット記録ヘッドおよび、その製造方法を提供することにある。その目的の一例は、印刷品位の安定化と、生産性低下ならびに製造コストアップの防止にある。

本発明は、記録素子基板と支持部材と接着剤とを有し、支持部材に接着剤を描画塗布するインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に係るものである。そして、上記目的達成のために、支持部材には隣接するインク供給路を囲む接着剤塗布領域が設けられており、接着剤塗布領域の、吐出口列に沿った一部の幅が他より広く形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、印刷品位の安定化と、生産性低下および製造コストの防止を図ることができる。

以下、本発明について図面を参照しながら詳述する。

（第１の実施例）
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、を参照して説明する。

図２は本実施例によるカートリッジ形態のインクジェット記録ヘッド（以下、インクジェット記録カートリッジ）を構成部品毎に分解して示した模式的斜視図である。本例のインクジェット記録カートリッジは、記録素子基板H１１０１、支持部材H１５０１、電気配線基板H１３０１などから構成される。

記録素子基板H１１０１は、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。前記Ｓｉ基板は厚さ０．６２ｍｍとした。

記録素子基板H１１０１には図４に示すように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、H１１０３とがフォトリソグラフィ技術により形成される。また、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、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（図示なし）が形成されている。記録素子基板H１１０１の電極（図示なし）に対応する電極端子H１３０２と、この電気配線基板H１３０１のプリンタ本体装置から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。この支持部材は、インク貯留部（図示なし）からのインク供給路H１５０２を有し、この支持部材H１５０１記録素子基板接合面H１５０４に接着剤塗布領域H１５０３を有している。本実施例においては、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形態で比較的安価な樹脂材料を用いた構成であるが、これに限定されることなく、インクタンク交換タイプやアルミナ等の材料を用いた構成でもよい。

図１は、図２〜図４に示したインクジェット記録カートリッジにおける支持部材H１５０１に形成されている接着剤塗布領域H１５０３を模式的に示す平面図である。支持部材H１５０１に図４に示す記録素子基板H１１０１を貼り付ける際に用いる熱硬化性の接着剤H１２０１が接着剤塗布領域H１５０３の上面に塗布された構成となっている。ここで、支持部材H１５０１としては、複数のインク供給路H１５０２間の領域が、インク供給路H１５０２の長手方向において相対的に幅の広い領域と、相対的に幅の狭い領域で形成されるものが用意されている。

このような構成をとった場合の接着剤H１２０１が塗布される接着剤塗布領域H１５０３の形状の概要について図５、図６の比較例を用いて説明する。

図６―（１）は図５―（１）のＡ−Ａ断面図である。図６−（１）に示す接着剤塗布領域H１５０３の（ａ）部は、幅を本実施例では、０．４ｍｍとした。また、描画塗布に使用するニードルH１２０２の内径は０．５２ｍｍとした。まず、支持部材H１５０１が生産装置上に位置決め固定する。この時、支持部材H１５０１は位置決めによってニードルH１２０２に対して、２０〜１００μｍ程度のずれが発生する。その後、接着剤塗布領域H１５０３の描画塗布における塗布開始側の端部上に接着剤H１２０１を塗布するためのニードルH１２０２を移動させる。支持部材H１５０１がずれた状態で位置決めされていることでニードルH１２０２の塗布開始位置は接着剤塗布領域H１５０３の描画塗布における塗布開始側の端部の中心位置からは支持部材H１５０１のずれ量と同量の２０〜１００μｍ程度ずれることになる。図６−（１）に示すように支持部材H１５０１とニードルH１２０２との位置決めずれ量が５０μｍ以上になると接着剤H１２０１が接着剤塗布領域H１５０３の上面からインク供給路H１５０２に落ち込む状態が発生することが判明した。

そこで本実施例では、図５―（２）のＢ−Ｂ断面図である図６−（２）に示す描画塗布開始側の接着剤塗布領域H１５０３の（ｂ）部の幅を０．６ｍｍとした。接着剤塗布領域H１５０３の描画塗布における塗布開始側の端部の幅が中央部と比べて０．２ｍｍ広い幅を設けることで支持部材H１５０１とニードルH１２０２とにずれが発生しても、接着剤H１２０１が接着剤塗布領域H１５０３上に着地することができる。その後、図５−（２）のＣ−Ｃ断面図である図６−（３）に示す接着剤塗布領域H１５０３の（ｃ）部の、０．４ｍｍ幅の狭い中央部に向かって、ニードルH１２０２を走査させる。そして、接着剤H１２０１が接着剤塗布領域H１５０３に接着剤の粘性特性によって、幅の狭い接着剤塗布領域H１５０３上に接着剤H１２０１を補正してくれる。その結果、支持部材H１５０１とニードルH１２０２の位置決めずれによって接着剤H１２０１がインク供給路H１５０２に落ち込むことを防ぐことができる。隣接したインク供給路H１５０２のインクの混色を回避でき、インクジェット記録ヘッドへの影響を問題のないレベルまでに抑えることができる。

また、図９に示すような接着剤塗布領域H１５０３の形状でも本実施例と同様な効果を得ることができる。しかし本実施例においては、接着剤H１２０１の塗布形状を更に安定化させるために、図５−（２）に示すように接着剤塗布領域H１５０３上の描画塗布開始側の幅広い端部から中央部に向かって徐々に幅が狭くなるような形状にした。

本実施例の、ディスペンサーによる接着剤の描画塗布方法を図８を参照して説明する。

接着剤H１２０１の粘性は、接着剤塗布領域H１５０３上に安定して形状を保持できれば、適宜選択できる。本実施例においては、粘度１４０００ｍPa・ｓ、チクソ比１．８の粘性を有する接着剤を使用した。

接着剤H１２０１は、塗布ニードルH１２０２により、接合面上および接着剤塗布領域H１５０３上に塗布される。接着剤塗布領域H１５０３上に描画する方向をＹ方向（吐出口列に沿った方向）とした場合、図８に示したように接着剤塗布領域H１５０３の幅の広い部位からＹ方向に塗布が開始され、幅の狭い部位を通過して幅の広い部位で塗布が終了する。塗布ニードルH１２０２の軌跡は必ず広い幅→狭い幅→広い幅の順に塗布することで安定した接着剤H１２０１の形状が形成される。また、接着剤塗布領域H１５０３の幅の広い部位は描画塗布を開始する方だけに形成されていてもよい。但し、本実施例の態様であれば、製造工程が変更され、塗布方向が逆転してもこのまま使用できる利点はある。

以上のことから生産装置の精度を必要以上に高めることなく安定したインクジェット記録ヘッドを提供できる。

接着剤塗布領域H１５０３の幅は、本実施例に限定されるものではなく、接着剤の種類、ニードルサイズ、装置精度、塗布量などによって決定すればよい。

（第２の実施例）
次に、第２の実施例について図７を参照して説明する。ここでは、第１の実施例から変更した部分について述べる。よって、説明しない構成は第１の実施例と同じである。

本実施例では、図５−（２）のＢ−Ｂ断面に対応する図７−（１）に示すように、接着剤塗布領域H１５０３の上面の全域に、断面形状が凹形状である凹部H１５０５を形成することもできる。この場合も、接着剤塗布領域H１５０３の（ａ）部の幅を０．６ｍｍとした。接着剤塗布領域H１５０３の描画塗布における塗布開始側の端部の幅が中央部と比べて０．２ｍｍ広い幅を設けることで支持部材H１５０１とニードルH１２０２とにずれが発生しても、接着剤H１２０１が接着剤塗布領域H１５０３上に着地することができる。その後、図５−（２）のＣ−Ｃ断面に対応する図７−（２）に示す接着剤塗布領域H１５０３の（ｂ）部の、０．４ｍｍ幅の狭い中央部に向かって、ニードルH１２０２を走査させる。そして、接着剤H１２０１が接着剤塗布領域H１５０３に接着剤の粘性特性によって、幅の狭い接着剤塗布領域H１５０３上に接着剤H１２０１を補正してくれる。更に、本実施例の接着剤塗布領域H１５０３上に形成された凹部H１５０５によって、塗布された接着剤H１２０１の頭頂部を接着剤塗領域H１５０３の中心に補正してくれる。その結果、支持部材H１５０１とニードルH１２０２の位置決めずれによって接着剤H１２０１がインク供給路H１５０２に落ち込むことを防ぐことができる。それ故、隣接したインク供給路H１５０２のインクの混色を回避でき、インクジェット記録ヘッドへの影響を問題のないレベルまでに抑えることができる。

以上の各実施例によれば、前記支持部材の隣接した前記インク供給路の前記接着剤塗布領域の少なくとも描画塗布における塗布開始側の一部（端部）の幅が他（中央部）よりも広くなるように形成されている。

このような形状にすることで、組立て装置の精度を必要以上に高めることなく、前記支持部材とニードルとの位置決め精度ずれによる接着剤の塗布位置ずれを抑制することができる。それにより、前記接着剤が前記インク供給路に落ち込むことが防止できるため、隣接した前記インク供給路のインクが混色することなく、印字不良を防止することができる。また、前記ニードル径を細くすることなく前記接着剤を塗布することができるため、生産性の低下も防止することができる。

よって、本発明により、印字品位の安定した、しかも、インクジェット記録ヘッドの製造コストの拡大を伴わない簡単な構成で、安価なインクジェット記録ヘッドを提供できる。

本発明の第１および第２の実施例における記録ヘッド構成の平面図である。 本発明の第１および第２の実施例における記録ヘッド構成の斜視図である。 本発明の第１および第２の実施例における記録ヘッドの構成部品の平面図である。 本発明の実施例における記録素子基板の概略図で、（Ａ）は表面側、すなわちインク吐出口側の平面図であり、（Ｂ）は裏面側、すなわちインク供給路側の平面図である。 本発明の第１および第２の実施例における構成と従来のインクジェット記録ヘッドの比較を説明する平面図である。 本発明の第１の実施例における接着剤塗布領域H１５０３上に塗布された接着剤H１２０１の状態を説明するインクジェット記録ヘッドの断面図ある。 本発明の第２の実施例における接着剤塗布領域H１５０３上に塗布された接着剤H１２０１の状態を説明するインクジェット記録ヘッドの断面図ある。 本発明の第１および第２の実施例における製造方法を説明するために示したインクジェット記録ヘッドの平面図である。 本発明の接着剤塗布領域H１５０３を説明する模式図である。 従来のインクジェット記録カートリッジを表す模式図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの断面図である。

符号の説明

H１１０１ 記録素子基板
H１１０３ インク吐出口
H１２０１ 接着剤
H１５０１ 支持部材
H１５０２ インク供給路
H１５０３ 接着剤塗布領域
H１５０４ 記録素子基板接着面
H１５０５ 凹部

Claims (9)

1. インクを吐出するための吐出口列を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持するための、複数のインク供給路を有する支持部材と、前記記録素子基板と前記支持部材を接合するための接着剤とを有し、前記支持部材に前記接着剤を塗布するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
   前記支持部材は隣接する複数の前記インク供給路を囲む接着剤塗布領域を有し、前記接着剤塗布領域の、前記吐出口列に沿った一部の幅が他より広く形成されている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。
2. 前記接着剤塗布領域の少なくとも塗布における塗布開始側の幅が他より広く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の製造方法。
3. 前記接着剤塗布領域の前記複数のインク供給路を分離する隔壁の一部の幅が他より広く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 前記接着剤塗布領域の断面形状は凹形状を有していることを特徴とする請求項１から３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。
5. インクを吐出するための吐出口列を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持するための、複数のインク供給路を有する支持部材と、前記記録素子基板と前記支持部材を接合するための接着剤とを有し、前記支持部材に前記接着剤が塗布されているインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記支持部材は隣接する複数の前記インク供給路を囲む接着剤塗布領域を有し、前記接着剤塗布領域の、前記吐出口列に沿った一部の幅が他より広く形成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
6. 前記接着剤塗布領域の少なくとも塗布における塗布開始側の幅が他より広く形成されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記接着剤塗布領域の前記複数のインク供給路を分離する隔壁の一部の幅が他より広く形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記接着剤塗布領域の断面形状は凹形状を有していることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. インクを吐出するための吐出口列を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持するための、複数のインク供給路を有する支持部材と、前記記録素子基板と前記支持部材を接合するための接着剤とを有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
   複数の前記インク供給路の間の領域が、前記インク供給路の長手方向において相対的に幅の広い領域と、相対的に幅の狭い領域で形成される支持部材を用意する工程と、
   前記幅の広い領域から前記幅の狭い領域に向かって接着剤を塗布する工程と、を備える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。

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