JP2009298108A - インクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】支持部材と記録素子とを接着する接着剤の形状を制御することにより、記録素子を小型化した場合にも高いインクの吐出性能を維持できるインクジェット記録ヘッドの製造方法、およびインクジェット記録ヘッドを提供すること。
【解決手段】支持部材100と記録素子300との間に接着剤400を介在させてから、その接着剤400を引き伸ばしてから硬化させる。これにより、接着剤400の形状を制御して、支持部材100側のインク供給口101と記録素子300側のインク導入口301との間に充分なインク流路を形成する。
【選択図】図3
【解決手段】支持部材100と記録素子300との間に接着剤400を介在させてから、その接着剤400を引き伸ばしてから硬化させる。これにより、接着剤400の形状を制御して、支持部材100側のインク供給口101と記録素子300側のインク導入口301との間に充分なインク流路を形成する。
【選択図】図3
Description
本発明は、インクを吐出可能な記録素子と、インクを供給可能な支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドの製造方法、およびインクジェット記録ヘッドに関するものである。
インクジェット記録ヘッドとしては、図8のように、支持部材100とチップ状の記録素子300とを接着剤400(図9参照)によって貼り合わせた構成のものがある。記録素子300は、支持部材100のインク供給口101の周辺領域に貼り合わされる。記録素子300には、支持部材100のインク供給口101から供給されるインクを吐出可能な吐出口が複数形成されており、インクを吐出するための吐出エネルギー発生素子として、電気熱変換体(ヒータ)やピエゾ素子などが備えられている。
図9のように、支持部材100のインク供給口101の周辺領域に塗布された接着剤400は、記録素子300を貼り合わせる際に、記録素子300の裏面に押し潰されて広がる。図9は、図8中の記録素子300と、支持部材100のインク供給口101の周辺領域と、の接着部分の拡大断面図であり、記録素子300の図8中のA−A線に沿う断面、およびインク供給口101の周辺領域の図8中のB−B線に沿う断面に相当する。101Aは、インク供給口101が形成される支持部材100の供給口形成面であり、301は、記録素子300のインク導入口301が形成される導入口形成面である。S0は、接着剤400のはみ出し部である。
接着剤400のはみ出し部S0のはみ出し量が大きくなった場合には、そのはみ出し部S0によって、インク供給口101とインク導入口301との間の連通部が狭くなる可能性が大きくなる。その連通部が狭くなった場合には、インクの吐出不良により記録画像の品位低下を招くおそれがあり、記録ヘッドの生産の歩留まりを悪化させる要因ともなる。したがって、接着剤400の潰れによるはみ出し量を制御する必要がある。
従来、このような接着剤400のはみ出し量を制御するための方法として、例えば特許文献1および2には、接着面に設けた溝内に接着剤400の余剰分を吸収させる方法が提案されている。
ところで近年においては、インクジェット記録ヘッドの製造コストの中で一番高価な記録素子300のコストを削減するために、記録素子300のサイズをできる限り小さくすることが求められている。
図10(a)は、比較的大きい既存サイズの記録素子300の図8中A−A線に沿う断面図、図10(b)は、サイズを小さくした記録素子300の図8中A−A線に沿う断面図である。図10(c)は、図10(a)の既存の記録素子300に対応する支持部材100のインク供給口101の周辺領域の図8中B−B線に沿う断面図である。図10(d)は、図10(b)の小サイズの記録素子300に対応する支持部材100のインク供給口101の周辺領域の図8中B−B線に沿う断面図である。本例の記録素子300には3つのインク導入口301が形成されており、それらのインク導入口301に対して、支持部材100の3つのインク供給口101から色などが異なる3種のインクを供給することができる。記録素子300には、それら異なるインク毎に対応する吐出口の列(吐出口列)が3組(300A,300B,300C)形成されている。記録素子300における3つのインク導入口301間のピッチ40は、支持部材100の3つのインク供給口101間のピッチに対応する。以下、これらのピッチ40を「色間ピッチ」ともいう。また、インク導入口301の幅Xは、インク供給口101の幅に対応する。
記録素子300を小さくしていくと、図10(b)のように、記録素子300の色間ピッチ40が狭くなり、これに伴い、支持部材100の色間ピッチ40も図10(d)のように狭くなる。このように色間ピッチ40が狭くなくことにより、インク供給口101およびインク導入口301の幅Xも狭くなる。これらの幅Xは、記録素子300にインクをスムーズに供給するために必要な幅であるため、インクを適確に吐出して高い記録品位を維持するためには、適正な大きさを確保する必要がある。
既存の記録素子300の場合には、図11(a)のように、インク供給口101およびインク導入口301の内側にはみ出る接着剤400のはみ出し幅Sに対して、充分な幅Xが確保できる。そのため、多少の接着剤400のはみ出しでは、記録品位を悪化させる程、インク供給口101とインク導入口301との連通部を狭くするおそれは少なかった。
しかし、図11(b)のように、小サイズの記録素子300の場合には、幅Xが狭くなるため、接着剤300のはみ出し幅Sに対して充分な幅Xを確保することが困難となる。そのため、接着剤400のはみ出しが多少であっても、インク供給口101とインク導入口301とのインク流路が狭くなりやすく、記録品位に影響を及ぼすおそれがあった。
このような問題の解決策としては、上述した特許文献1および2のように、接着剤400の余剰分を溝内に吸収させる方法を採用することが考えられる。しかし、図11(b)のように記録素子300自身のサイズが小さくなり過ぎているために、接着剤400のはみ出しを防止できるほどに、溝の形成スペースを充分に確保することは難しい。
また、他の解決策としては、インク供給口101の周辺領域に塗布する接着剤400の量を減らして、接着剤400のはみ出しを軽減することが考えられる。しかし、接着剤400の塗布量は、供給口形成面101Aや導入口形成面301Aの面精度、接着剤400の塗布後の高さ、および記録ヘッドの組立機の精度のバラツキなどを考慮して決める必要がある。そのため、接着剤400を減らすためには、供給口形成面101Aや導入口形成面301Aの面精度を上げたり、接着剤400の塗布後の高さを低くしたり、組立機の精度の精度を上げる必要があり、結果的にコストアップの要因となってしまう。
本発明の目的は、支持部材と記録素子とを接着する接着剤の形状を制御することにより、記録素子を小型化した場合にも高いインクの吐出性能を維持できるインクジェット記録ヘッドの製造方法、およびインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インク導入口から導入したインクを吐出口から吐出可能な記録素子と、前記インク導入口にインクを供給可能なインク供給口が形成された支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記インク導入口が形成された前記記録素子の導入口形成面と、前記インク供給口が形成された前記支持部材の供給口形成面と、の内の少なくとも一方に前記接着剤を付与する第1工程と、前記第1工程の後、前記導入口形成面と前記供給口形成面とを接近させることにより、前記接着剤を介して前記導入口形成面と前記供給口形成面とを接触させる第2工程と、前記第2工程の後、前記導入口形成面と前記供給口形成面との対向間隔を大きくすることにより、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間において前記接着剤を引き伸ばす第3工程と、前記第3工程の後、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間において引き伸ばされた前記接着剤を硬化させる第4工程と、を含むことを特徴とする。
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク導入口から導入したインクを吐出口から吐出可能な記録素子と、前記インク導入口にインクを供給可能なインク供給口が形成された支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク導入口が形成された前記記録素子の導入口形成面と、前記インク供給口が形成された前記支持部材の供給口形成面と、が前記接着剤により接着され、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間に位置する前記接着剤の中間部分の幅は、前記導入口形成面と前記供給口形成面の少なくとも一方に対する前記接着剤の接着面の幅よりも小さいことを特徴とする。
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク導入口から導入したインクを吐出口から吐出可能な記録素子と、前記インク導入口にインクを供給可能なインク供給口が形成された支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク導入口が形成された前記記録素子の導入口形成面と、前記インク供給口が形成された前記支持部材の供給口形成面と、が前記接着剤により接着され、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間に位置する前記接着剤の中間部分は、前記インク導入口と前記インク供給口の少なくとも一方の外側に位置することを特徴とする。
本発明によれば、支持部材と記録素子との間の接着剤を介在させてから、その接着剤を引き伸ばしてから硬化させることより、接着剤の形状を制御して、支持部材側のインク供給口と記録素子側のインク導入口との間に充分なインク流路を形成することができる。これにより、記録素子を小型化した場合にもインクをスムーズに供給して、高いインク吐出性能を維持して、高品位の画像を記録することができる。また、記録ヘッドの製造の歩留まりを向上させて、高品位の記録ヘッドを安価に提供することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明のインクジェット記録ヘッドの全体的な構成例を説明するための斜視図である。上述した従来例の記録ヘッドと同様の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本例の記録ヘッドは、電気配線テープ200のリード部に、チップ状の記録素子300の電極端子が電気的に接続され、支持部材100のインク供給口101の周辺領域の面に、接着剤400によって記録素子30が貼り付けられる。記録素子300の電極端子、および電気配線テープ200のリード部の露出部は、封止剤によって封止される。
支持部材100のインク供給口101の周辺領域の面(吐出口形成面101A)に対して、記録素子300の導入口形成面301Aを接着する工程においては、まず、ディスペンス、または、転写などの方法によって接着剤400を付与する。ディスペンスの場合は、3軸塗布機に、ワーク(支持部材100または記録素子300)と、シリンジ(ニードル付きシリンジの中に接着剤400を入れたもの)と、をセットする。そして、予めティーチングされたワーク上のポイントに対して、ライン状もしくは点状に接着剤400を塗布する。転写の場合には、等速回転する円盤上に接着剤400を均一の高さに伸ばし、塗布領域(供給口形成面101Aまたは導入口形成面301A)に対応するパターンに形成された転写ピンを上下させることにより、接着剤400を転写する。接着剤400としては、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型、加熱によって硬化する熱硬化型、または、それら両者の混合型が一般に使用される。
図2は、支持部材100のインク供給口101の周辺領域の面に対して、記録素子300を接着する作業工程の順序の説明図、図3は、図2中の作業工程中における接着部分の拡大断面図である。
まず、支持部材100を専用固定治具により位置決め固定する(ステップS1)。支持部材100の位置決め固定方法としては、支持部材100の基準面(図示なし)を用いて、それを±10μm以下の精度で位置決め固定する。
次に、支持部材100のインク供給口101の周辺領域に対し、ディスペンスまたは転写によって、接着剤400を塗布または転写する(ステップS2)。本例においては、接着剤400として、粘度10000cps程度の紫外線硬化型接着剤を使用し、それをディスペンスによって塗布した。接着剤400の塗布高さH0(図3(a)参照)は、支持部材100のインク供給口101の周辺領域の面の位置P0から、120μm程度の高さとした。接着剤400としては、熱硬化型、または紫外線硬化型と熱硬化型の混合型を使用することもできる。接着剤400は、供給口形成面上の部分と、導入口形成面上の部分と、の内の少なくとも一方に付与すればよい。
次に、ハンドリングユニット500(図3(a)参照)によって、電気配線テープ200に電気的に接続された記録素子300を吸着保持する(ステップS3)。記録素子300の保持方法としては、メカクランプ、あるいはメカクランプと吸着との併用式であってもよい。次に、ハンドリングした記録素子300の撮影画像を処理して、その記録素子300の位置を測定し、記録素子300と支持部材100と間の距離を把握する(ステップS4)。その画像処理において、記録素子300の位置を把握するための分解能は、例えば0.5μm以下である。
図3(a)は、画像処理工程(ステップS4)の終了後の状態を示し、記録素子300がハンドリングユニット500によって保持されている。接着剤400は、表面張力により、インク供給口101の周辺領域の面上において凸形状を維持している。
その後、貼り合せ動作1(ステップS5)において、先の画像処理工程(ステップS4)において把握した記録素子300と支持部材100との位置関係に基づき、ハンドリングユニット500によって記録素子300を移動させる。そして、その記録素子300の導入口形成面301Aを第1の位置P1に位置させる。その第1の位置P1は、図3(b)のように、導入口形成面301Aと接着剤400とが完全に接触できる位置である。これにより、供給口形成面101Aと導入口形成面301Aは、接着剤400を介して間接的に接触することになる。本例において、支持部材100の供給口形成面101Aの位置P0と、第1の位置P1と、の間の間隔H1は、70μm程度とした。導入口形成面301Aが第1の位置P1に移動することにより、接着剤400は、記録素子300と支持部材100との面との間において所定量押し潰されて、図3のように側方にはみ出る。第1の位置P1は、塗布工程(ステップS2)における接着剤400の塗布高さH0に応じて異なる。ハンドリングユニット500によって記録素子300の移動を制御する時の分解能は、例えば1μm以下である。
図4は、インク導入口301の内側に矩形の窪み部302が形成された記録素子300の断面図であり、このような窪み部302を形成することにより、その窪み部302によって接着剤400の余剰分を吸収することもできる。
その後、貼り合せ動作2(ステップS6)において、図3(c)および(d)のように、記録素子300と支持部材100との間を第1の間隔H1よりも大きくする方向へ、記録素子300を移動させる。図3(c)は、ハンドリングユニット500により記録素子300を移動させて、間隔H1を大きくしている途中の状態であり、最終的には、図3(d)のように間隔H1を第2の間隔H2まで大きくする。この記録素子300の移動により、先の貼り合せ動作1(ステップS5)において押し潰されて側方にはみ出ていた接着剤400は、図3(c)および(d)のように引き伸ばされて、そのはみ出し量が減少する。本例においては、最終的な第2の間隔H2を150μm程度とした。
図3(d)のように、記録素子300と支持部材100との間を間隔H2まで大きくしたときに、側方にはみ出していた接着剤400は引き伸ばされて凹んだ。そのため、導入口形成面301Aと供給口形成面101Aとの間に位置する接着剤400の中間部分は、図3(d)中の左右方向の幅Wが小さくなる。導入口形成面301Aおよび供給口形成面101Aに対する接着剤400の接着面において、図3(d)中の左右方向の幅をW1およびW2とした場合、幅Wは、幅W1またはW2の少なくとも一方よりも小さくなる。また接着剤400の中間部分は、インク導入口301とインク供給口101の少なくとも一方の外側に位置する。つまり、インク導入口301から図3(d)中の下方に延在する空間の外側、および/または、インク供給口101から図3(d)中の上方に延在する空間の外側に、接着剤400の中間部分が位置する。インク供給口101とインク導入口301の幅が異なる場合、接着剤400の中間部分は、幅が小さい方のインク供給口101またはインク導入口301の外側に位置すればよい。
この結果、インク供給口101とインク導入口301との間のインク流路を充分に確保することができる。
本例においては、記録素子300と支持部材100との間隔を広げるために、記録素子300を移動させた。しかし、支持部材100を移動させてもよく、あるいは、記録素子300と支持部材100の両方を移動させてもよい。
次に、接着剤硬化1(ステップS7)において、紫外線を5秒程度照射して、接着剤400を仮硬化させる。この仮硬化により、接着剤400は、その形状が維持でき、かつ次工程への搬送時の振動によって記録素子300がインク供給口101の周辺領域の面からずれない程度の硬さにまで、硬化される。接着剤400を仮硬化させる方法としては、温風やハロゲンライトからの熱源を利用する方法もある。
次に、接着剤硬化2(ステップS8)において、先の接着剤硬化1(ステップS7)にて仮硬化させた接着剤400を、100度程度のキュア炉にて1時間加熱して完全に硬化させる。先の接着剤硬化1(ステップS7)において接着剤400を硬化できる場合には、この接着剤硬化2(ステップS8)は不要である。
図5、図6、および図7は、貼り合せ動作2(ステップS6)による接着剤400の引き伸ばしの程度を説明するための図である。
図5は、貼り合せ動作2(ステップS6)において、記録素子300と支持部材100との間隔H1を大きくせずに、その間隔をH1に維持した場合の説明図である。図5(a)は、記録素子300の導入口形成面301側から、接着剤400のはみ出し状態を撮影した結果であり、図5(b)は、図5(a)におけるD部分の拡大図である。接着剤400のはみ出しにより、インク供給口101とインク導入口301との間のインク流路の幅XAは、インク供給口101の幅Xよりも狭くなった。
図6は、貼り合せ動作2(ステップS6)において、記録素子300と支持部材100との間隔H1(70μm)を100μm程度の間隔H2まで大きくさせた場合の説明図である。図6(a)は、記録素子300の導入口形成面301側から、接着剤400のはみ出し状態を撮影した結果であり、図6(b)は、図6(a)におけるD部分の拡大図である。図5の場合よりも接着剤400のはみ出し量は少なくなったものの、そのはみ出しにより、インク供給口101とインク導入口301との間のインク流路の幅XB(<XA)は、インク供給口101の幅Xよりも狭くなった。
図7は、貼り合せ動作2(ステップS6)において、記録素子300と支持部材100との間隔H1(70μm)を200μm程度の間隔H2まで大きくさせた場合の説明図である。図7(a)は、記録素子300の導入口形成面301A側から、接着剤400のはみ出し状態を撮影した結果であり、図7(b)は、図7(a)におけるD部分の拡大図である。接着剤400のはみ出しがなくなり、インク供給口101とインク導入口301との間のインク流路の幅は、インク供給口101の幅Xよりも狭くならなかった。しかし、接着剤400は、引き伸ばされ過ぎている状態であった。
そこで本例においては、粘度10000cps程度の接着剤400を用いて、貼り合わせ動作2(ステップS6)にて支持部材100と記録素子300との間隔H2を150μm程度とした。これにより、接着剤400を引き伸ばし過ぎることなく、そのはみ出しを抑制することができた。
貼り合わせ動作2(ステップS6)において、支持部材100と記録素子300との間隔を大きくする程度は、接着剤400の塗布量、特性(粘度)、および接着面(供給口形成面、導入口形成面)の表面状態に応じて、最適に設定することができる。これにより、接着剤400のはみ出しを効果的に抑制することができる。
このように、貼り合わせ動作2(ステップS6)によって接着剤400を引き伸ばしてから、その接着剤400を硬化させることにより、接着剤400のはみ出しを抑制して、インク供給口101の幅を充分に確保することができる。したがって、前述した図10(b)のような小サイズの記録素子300を貼り付ける場合にも充分なインク流路を確保することができ、インク流路が狭まること起因するインクの供給不足、インクの吐出不良、ひいては記録品位の低下を回避することができる。また、記録ヘッドを歩留まりよく生産して、その低下価格化を実現することができる。
100 支持部材
101 インク供給口
300 記録素子
301 記録素子の裏面部
400 接着剤
500 ハンドリングユニット
X インク供給口の幅
H0 塗布高さ
H1 第1の間隔
H2 第2の間隔
101 インク供給口
300 記録素子
301 記録素子の裏面部
400 接着剤
500 ハンドリングユニット
X インク供給口の幅
H0 塗布高さ
H1 第1の間隔
H2 第2の間隔
Claims (8)
- インク導入口から導入したインクを吐出口から吐出可能な記録素子と、前記インク導入口にインクを供給可能なインク供給口が形成された支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記インク導入口が形成された前記記録素子の導入口形成面と、前記インク供給口が形成された前記支持部材の供給口形成面と、の内の少なくとも一方に前記接着剤を付与する第1工程と、
前記第1工程の後、前記導入口形成面と前記供給口形成面とを接近させることにより、前記接着剤を介して前記導入口形成面と前記供給口形成面とを接触させる第2工程と、
前記第2工程の後、前記導入口形成面と前記供給口形成面との対向間隔を大きくすることにより、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間において前記接着剤を引き伸ばす第3工程と、
前記第3工程の後、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間において引き伸ばされた前記接着剤を硬化させる第4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。 - 前記第2工程は、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間において前記接着剤を所定量押し潰す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。
- 前記第3工程は、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間に位置する前記接着剤の中間部分の幅が、前記導入口形成面と前記供給口形成面の少なくとも一方に対する前記接着剤の接着面の幅よりも小さくなるまで、前記接着剤を引き伸ばす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。
- 前記第3工程は、前記導入口形成面と前記供給口形成面との間に位置する前記接着剤の中間部分が、前記インク導入口と前記インク供給口の少なくとも一方の外側に位置するまで、前記接着剤を引き伸ばす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。
- 前記インク導入口は前記導入口形成面に複数形成され、前記インク供給口は前記供給口形成面に複数形成され、
前記第1工程は、前記複数のインク導入口のそれぞれを囲む前記導入口形成面上の部分と、前記複数のインク供給口のそれぞれを囲む前記供給口形成面上の部分と、の内の少なくとも一方に前記接着剤を付与する
ことを特徴とする請求項1から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。 - 前記第4工程は、前記接着剤を仮硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項1から5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。
- インク導入口から導入したインクを吐出口から吐出可能な記録素子と、前記インク導入口にインクを供給可能なインク供給口が形成された支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク導入口が形成された前記記録素子の導入口形成面と、前記インク供給口が形成された前記支持部材の供給口形成面と、が前記接着剤により接着され、
前記導入口形成面と前記供給口形成面との間に位置する前記接着剤の中間部分の幅は、前記導入口形成面と前記供給口形成面の少なくとも一方に対する前記接着剤の接着面の幅よりも小さい
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - インク導入口から導入したインクを吐出口から吐出可能な記録素子と、前記インク導入口にインクを供給可能なインク供給口が形成された支持部材と、が接着剤により接着されたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク導入口が形成された前記記録素子の導入口形成面と、前記インク供給口が形成された前記支持部材の供給口形成面と、が前記接着剤により接着され、
前記導入口形成面と前記供給口形成面との間に位置する前記接着剤の中間部分は、前記インク導入口と前記インク供給口の少なくとも一方の外側に位置する
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
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