JP2022165302A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤の不要な流れ込みを抑制し、液体吐出ヘッドの信頼性を高める。
【解決手段】液体吐出ヘッド１は、液体を吐出する記録素子基板３と、記録素子基板３を収容する凹部２１を有し、記録素子基板３に液体を供給するための流路２２が形成された支持部材２とを有し、記録素子基板３は、流路２２が開口する凹部２１の底面２４に接着剤２６で接合されており、凹部２１の底面２４には、記録素子基板３が接合される接合領域２５に隣接し接合領域２５から離れるにつれて幅が大きくなる溝部２３が形成され、溝部２３の接合領域２５に隣接する部分に接着剤２６が充填されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体吐出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などに用いられる液体吐出ヘッドとして、液体を吐出する記録素子基板と、記録素子基板を収容する凹部を有する支持部材とを備えたものが知られている。支持部材には、記録素子基板に液体を供給するための液体流路が形成され、記録素子基板は、液体流路が開口する凹部の底面に接着剤で接合されている。記録素子基板の接合時、記録素子基板に押圧された接着剤は外側だけでなく内側にも押し出され、それが液体流路やそれに連通する記録素子基板の液体供給路にまで流れ込むと、液体の吐出不良を発生させるおそれがある。特許文献１には、凹部の底面のうち接着剤が付与される領域を内側から外側に向けて深さ方向に傾斜させ、記録素子基板に押圧された接着剤を強制的に外側に押し出すことで、接着剤が液体流路や液体供給路に流れ込むことを抑制する技術が記載されている。

特開２００８－３６８３７号公報

しかしながら、傾斜面に接着剤を良好に付与するには多くの制約がある。例えば、接着剤が傾斜面に沿って流れ落ちるのを抑制する必要があり、そのためには、チクソ性の高い接着剤を使用したり、傾斜面に接着剤の流れを止める構造物を追加したりする必要がある。また、傾斜面への接着剤の付与には転写法を用いることができず、塗布法を用いる場合にも、塗布針のサイズによっては傾斜面に接着剤を良好に塗布することが困難になる。
そこで、本発明の目的は、接着剤の不要な流れ込みを抑制し、信頼性の高い液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する記録素子基板と、記録素子基板を収容する凹部を有し、記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された支持部材とを有し、記録素子基板は、流路が開口する凹部の底面に接着剤で接合されており、一態様では、凹部の底面に、記録素子基板が接合される接合領域に隣接し接合領域から離れるにつれて幅が大きくなる溝部が形成され、溝部の接合領域に隣接する部分に接着剤が充填されており、他の態様では、凹部の底面に、流路の開口部に近接該開口部から離れるにつれて幅が大きくなる溝部が形成され、溝部の開口部に近接する部分に接着剤が充填されている。
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出する記録素子基板と、記録素子基板を収容する凹部を有し、記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された支持部材とを有し、記録素子基板は、流路が開口する凹部の底面に接着剤で接合されている、液体吐出ヘッドの製造方法であって、一態様では、凹部の底面に、記録素子基板が接合される接合領域に隣接し接合領域から離れるにつれて幅が大きくなる溝部を形成する工程と、接合領域に接着剤を付与した後、記録素子基板を接合領域に接合する工程と、を含み、記録素子基板を接合する工程において、接着剤は、記録素子基板に押圧されて溝部に流れ込み、溝部の接合領域に隣接する部分に充填され、他の態様では、凹部の底面に、開口部に近接し開口部から離れるにつれて幅が大きくなる溝部を形成する工程と、開口部の周縁部に沿って接着剤を付与した後、記録素子基板を開口部の周縁部に接合する工程と、を含み、記録素子基板を接合する工程において、接着剤は、記録素子基板に押圧されて溝部に流れ込み、溝部の開口部に近接する部分に充填される。

本発明によれば、接着剤の不要な流れ込みを抑制し、液体吐出ヘッドの信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解平面図である。 本発明の一実施形態に係る記録素子基板の平面図である。 本発明の一実施形態に係る支持部材の凹部の平面図および断面図である。 本発明の一実施形態に係る接合工程の各段階を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る接合工程の各段階を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る溝部の変形例を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドの分解平面図である。
液体吐出ヘッド１は、液体（例えば、シアン、マゼンダ、およびイエローの３色のインク）を吐出して記録媒体に画像を記録するものであり、支持部材２と、記録素子基板３と、電気配線基板４とを有している。支持部材２は、樹脂成型により形成され、その樹脂材料として、本実施形態では、剛性を向上させるためにガラスフィラーを３５％混入したものが使用されている。支持部材２は、記録素子基板３を収容する凹部２１と、記録素子基板３に液体を供給するため液体流路２２とを有している。支持部材２の内部には、液体を保持する吸収体が収容され、液体吐出ヘッド１から吐出される液体が貯留されている。また、支持部材２は、支持部材２の成型と同時に凹部２１の底面に形成された溝部２３を有している。溝部２３の詳細な構成および機能については後述する。

記録素子基板３は、液体を吐出する複数の吐出口３１を有し、吐出口３１が形成された面（以下、「表面」という）と反対側の面（以下、「裏面」という）で、凹部２１の底面に接着剤で接合されている。記録素子基板３と支持部材２との隙間は、例えば熱硬化性樹脂からなる第１の封止材５で封止されている。
電気配線基板４は、記録素子基板３が電気配線基板４に形成されたデバイスホール４１に組み込まれる位置で支持部材２に接合されている。電気配線基板４は、液体を吐出するための電気信号や電力を記録素子基板３に供給するために、電極端子４２を介して記録素子基板２の２つの端面に電気的に接続され、その電気接続部は、例えば熱硬化性樹脂からなる第２の封止材６で封止されている。電気配線基板４には、インクジェット記録装置などの装置本体から制御信号を受け取るための外部信号入力端子４３が設けられ、外部信号入力端子４３は、電極端子４２と銅箔の配線で接続されている。

図３は、本実施形態の記録素子基板の平面図であり、図３（ａ）が、吐出口が形成された側の表面を示し、図３（ｂ）が、吐出口が形成された側と反対側の裏面を示している。
記録素子基板３は、例えば厚さ０．６２ｍｍのシリコン基板と、シリコン基板の一方の面に設けられた吐出口形成部材とを有している。吐出口形成部材には、複数の吐出口３１が形成され、シリコン基板には、複数の吐出口３１に連通し、記録素子基板３の裏面に開口する複数の供給路３２が形成されている。複数の吐出口３１は、複数（図示した例では６つ）の吐出口列を形成し、供給路３２は、２つの吐出口列ごとに設けられている。シリコン基板の一方の面には、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子（図示せず）と、各エネルギー発生素子に電力を供給するための配線（図示せず）とが形成されている。また、記録素子基板３の長手方向の端部には、電気配線基板４の電極端子４２に接続される接続端子３３が形成されている。

図４（ａ）は、本実施形態の支持部材の凹部を示す平面図であり、図２の点線で囲まれた領域を拡大して示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。
上述したように、支持部材２は、凹部２１の底面２４に形成された溝部２３を有している。溝部２３は、凹部２１の底面２４のうち記録素子基板３が接合される接合領域２５に隣接する位置に設けられ、その接合領域２５から離れるにつれて幅が大きくなるように形成されている。具体的には、溝部２３は、接合領域２５に開口する液体流路２２の長方形状の開口部２２ａの長手方向両端部にそれぞれ近接し、開口部２２ａの長手方向に沿って開口部２２ａから離れるにつれて幅が大きくなるように形成されている。詳細は後述するが、溝部２３は、記録素子基板３を凹部２１の底面２４に接合する際に接合領域２５に付与されて記録素子基板３に押圧される接着剤を外側へと案内し、接着剤が液体流路２２や供給路３２に流れ込むことを抑制するためものである。

以下、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法のうち、記録素子基板を支持部材に接合する接合工程について説明する。図５（ａ）および図６（ａ）は、本実施形態の接合工程の各段階を示す平面図であり、いずれも図４（ａ）に対応する図である。図５（ｂ）および図６（ｂ）は、本実施形態の接合工程の各段階を示す断面図であり、いずれも図４（ｂ）に対応する図である。
まず、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、凹部２１の底面２４のうち記録素子基板３が接合される接合領域２５に、具体的には、液体流路２２の開口部２２ａの周縁部に沿って、塗布法または転写法を用いて接着剤２６を付与する。接着剤２６としては、耐インク性などの耐液性を有するものが好ましく、例えば、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化型のものが用いられるが、耐液性や接着性などの性能が液体吐出ヘッド１に要求される条件を満足する限り、他のものであってもよい。
次に、接着剤２６が付与された接合領域２５に記録素子基板３を接合する。このとき、記録素子基板３に押圧された接着剤２６が押し広げられて溝部２３に接触すると、その際に発生するメニスカス力により、接着剤２６には溝部２３に沿って接合領域２５の外側へと引っ張る力が作用する。これにより、接着剤２６は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、溝部２３に流れ込み、溝部２３の接合領域２５に隣接する部分に充填される。こうして、記録素子基板３に押圧された接着剤２６が液体流路２２の開口部２２ａの方向へと内側に押し出されることが抑制された状態で、記録素子基板３と支持部材２とが接合される。

なお、その後、支持部材２に電気配線基板４を接合した後、記録素子基板３の接続端子３３と電気配線基板４の電極端子４２とを接続することで、記録素子基板３と電気配線基板４とを電気的に接続する。そして、記録素子基板３と支持部材２との隙間を第１の封止材５で封止するとともに、記録素子基板３と電気配線基板４との電気接続部を第２の封止材６で封止する。第１の封止材５は、記録素子基板３の接続端子３３が設けられていない側の側面とこれに対向する凹部２１の側面との隙間に注入され、毛管現象により接続端子３３の下側の隙間に流れ込んで充填される。第２の封止材６は、記録素子基板３と支持部材２との隙間が全て第１の封止材５で充填された後、電極端子４２の上からそれを覆うように塗布される。

このように、本実施形態では、接合領域２５に付与された接着剤２６が記録素子基板３に押圧された際に溝部２３に接触することで、その際に発生するメニスカス力により、接着剤２６を溝部２３に沿って接合領域２５の外側へと案内することができる。これにより、接着剤２６が液体流路２２の開口部２２ａの方向へと内側に押し出されることが抑制され、その結果、液体流路２２やこれに連通する記録素子基板３の供給路３２に接着剤２６が流れ込むことを抑制することができる。また、溝部２３は、接合領域２５すなわち液体流路２２の開口部２２ａから離れるにつれて幅が大きくなるため、接着剤２６に働くメニスカス力は接合領域２５すなわち液体流路２２の開口部２２ａから離れるにつれて弱まっていく。そのため、溝部２３への接着剤２６の充填を適度な位置で止めることができ、記録素子基板３と支持部材２との間の接着剤２６の付与状態を良好に維持することができる。また、本実施形態では、接着剤２６が付与される接合領域２５が平坦な領域であるため、接着剤２６を高精度に付与することができる。

図７（ａ）から図７（ｃ）は、それぞれ本実施形態の支持部材の変形例を示す拡大平面図である。
上述した実施形態では、溝部２３は、平面視において直線状の側面を有しているが、溝部２３に接触した接着剤２６にメニスカス力が働くようになっている限り、溝部２３の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図７（ａ）に示すように、溝部２３は、平面視において曲線状の側面を有していてもよい。また、上述した実施形態では、溝部２３は、液体流路２２の開口部２２ａの長手方向に沿った中心線上で開口部２２ａの長手方向に延びているが、溝部２３の位置はこれに限定されるものではない。例えば、図７（ｂ）に示すように、溝部２３は、開口部２２ａの長手方向に沿った中心線からずれた位置で、開口部２２ａの長手方向と平行に延びていてもよい。具体的には、溝部２３は、線状または帯状に付与される接着剤２６が交差する位置、すなわち、記録素子基板３に押圧された接着剤２６が広がりやすい位置に隣接して形成されていてもよい。
また、上述した実施形態では、溝部２３は、液体流路２２の開口部２２ａから離れているが、図７（ｃ）に示すように、液体流路２２の開口部２２ａに連通していてもよい。この場合、接合領域２５に付与された接着剤２６は、記録素子基板３を接合する際の押圧力により、溝部２３と開口部２２ａとの連通部分に流入し、これにより、溝部２３と液体流路２２とが隔てられる。その後、接着剤２６に働くメニスカス力により、接着剤２６が溝部２３に沿って外側に引っ張られ、溝部２３の接合領域２５に隣接する部分に充填されることは、上述した実施形態と同様である。

１ 液体吐出ヘッド
２ 支持部材
３ 記録素子基板
２１ 凹部
２３ 溝部
２６ 接着剤

Claims (14)

1. 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板を収容する凹部を有し、前記記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された支持部材とを有し、前記記録素子基板は、前記流路が開口する前記凹部の底面に接着剤で接合されている、液体吐出ヘッドであって、
   前記凹部の前記底面に、前記記録素子基板が接合される接合領域に隣接し該接合領域から離れるにつれて幅が大きくなる溝部が形成され、
   前記溝部の前記接合領域に隣接する部分に前記接着剤が充填されている、液体吐出ヘッド。
2. 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板を収容する凹部を有し、前記記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された支持部材とを有し、前記記録素子基板は、前記流路が開口する前記凹部の底面に接着剤で接合されている、液体吐出ヘッドであって、
   前記凹部の前記底面に、前記流路の開口部に近接し該開口部から離れるにつれて幅が大きくなる溝部が形成され、
   前記溝部の前記開口部に近接する部分に前記接着剤が充填されている、液体吐出ヘッド。
3. 前記接合領域は平坦に形成されている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記流路が、前記接合領域に長方形の開口部を有し、前記溝部は、前記開口部の長手方向の端部に近接して形成されている、請求項１または３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記凹部の前記底面のうち前記開口部の周縁部は平坦に形成されている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記開口部は長方形であり、前記溝部は、前記開口部の長手方向の端部に近接して形成されている、請求項２または５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記溝部は、前記開口部の長手方向に沿って前記開口部から離れるにつれて幅が大きくなるように形成されている、請求項４または６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記溝部は、前記開口部の長手方向に沿った中心線上で前記長手方向に延びている、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記溝部は前記開口部に連通している、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記溝部は、前記開口部の長手方向に沿った中心線からずれた位置で前記長手方向と平行に延びている、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記溝部は、平面視において直線状または曲線状の側面を有する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板を収容する凹部を有し、前記記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された支持部材とを有し、前記記録素子基板は、前記流路が開口する前記凹部の底面に接着剤で接合されている、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記凹部の前記底面に、前記記録素子基板が接合される接合領域に隣接し該接合領域から離れるにつれて幅が大きくなる溝部を形成する工程と、
    前記接合領域に前記接着剤を付与した後、前記記録素子基板を前記接合領域に接合する工程と、を含み、
    前記記録素子基板を接合する工程において、前記接着剤は、前記記録素子基板に押圧されて前記溝部に流れ込み、前記溝部の前記接合領域に隣接する部分に充填される、液体吐出ヘッドの製造方法。
13. 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板を収容する凹部を有し、前記記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された支持部材とを有し、前記記録素子基板は、前記流路が開口する前記凹部の底面に接着剤で接合されている、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記凹部の前記底面に、前記開口部に近接し該開口部から離れるにつれて幅が大きくなる溝部を形成する工程と、
    前記開口部の周縁部に沿って前記接着剤を付与した後、前記記録素子基板を前記開口部の周縁部に接合する工程と、を含み、
    前記記録素子基板を接合する工程において、前記接着剤は、前記記録素子基板に押圧されて前記溝部に流れ込み、前記溝部の前記開口部に近接する部分に充填される、液体吐出ヘッドの製造方法。
14. 前記溝部は、前記支持部材の成型と同時に形成される、請求項１２または１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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