JP2022191015A - 液体吐出ヘッドとその製造方法 - Google Patents
液体吐出ヘッドとその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022191015A JP2022191015A JP2021099618A JP2021099618A JP2022191015A JP 2022191015 A JP2022191015 A JP 2022191015A JP 2021099618 A JP2021099618 A JP 2021099618A JP 2021099618 A JP2021099618 A JP 2021099618A JP 2022191015 A JP2022191015 A JP 2022191015A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording element
- element substrate
- support member
- adhesive
- ejection head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 209
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 89
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 89
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1601—Production of bubble jet print heads
- B41J2/1603—Production of bubble jet print heads of the front shooter type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1623—Manufacturing processes bonding and adhesion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1632—Manufacturing processes machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1635—Manufacturing processes dividing the wafer into individual chips
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14491—Electrical connection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/20—Modules
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】接着材による記録素子基板1の破損が生じにくく、小型化の制約の小さい液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口14を有する記録素子基板1と、記録素子基板1を支持する支持部材5と、記録素子基板1と支持部材5との間に設けられ、記録素子基板1を支持部材5に接合する接着材31と、を有している。記録素子基板1は、支持部材5と対向し吐出口14と連通する液体の供給口17と、支持部材5と対向し供給口17を取り囲む第1の面21と、支持部材5と対向し第1の面21の外側縁部21aの少なくとも一部に沿って設けられ、支持部材5に対して第1の面21より引き込んだ第2の面22と、を有している。接着材31は第1の面21と支持部材5との間の第1の空間24に充填されるとともに、第2の面22と支持部材5との間の第2の空間25の少なくとも一部に充填されている。【選択図】図3
Description
本発明は、インク等の液体を吐出して記録を行う液体吐出ヘッドとその製造方法に関する。
液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口を有する記録素子基板と、記録素子基板を支持する支持部材と、を有し、記録素子基板は支持部材に接着材で接合されている。特許文献1には、記録素子基板の支持部材との接合面の外側の、接合面よりも下がった位置に溝部を設けた液体吐出ヘッドが開示されている。接合面が封止材で覆われることで記録素子基板が封止材で拘束され、記録素子基板が破損する可能性がある。溝部は封止材を受け入れ、記録素子基板の封止材に覆われる範囲を抑える。これによって、封止材による記録素子基板の拘束効果が抑制され、記録素子基板が破損する可能性が低減する。
記録素子基板を支持部材に接合する際は、接着材を予め支持部材の所定の領域に設け、記録素子基板で接着材を押しつける。これによって、接着材が記録素子基板の接合面に広がり、確実な接合が可能となる。この際、余った接着材の一部は記録素子基板の外壁に広がる。接着材は液体を吸収して膨潤し、記録素子基板を押す。記録素子基板の内部には液体の供給部である空洞が形成されているため、記録素子基板は内側に変形し、破損する可能性がある。特許文献1に示すように、接合面に隣接して溝部を設ければ記録素子基板の外壁に付着する接着材は減るが、溝部を設けることで記録素子基板の小型化が制約される可能性がある。
本発明は、接着材による記録素子基板の破損が生じにくく、小型化の制約の小さい液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口を有する第1の記録素子基板と、第1の記録素子基板を支持する支持部材と、第1の記録素子基板と支持部材との間に設けられ、第1の記録素子基板を支持部材に接合する接着材と、を有している。第1の記録素子基板は、支持部材と対向し吐出口と連通する液体の供給口と、支持部材と対向し供給口を取り囲む第1の面と、支持部材と対向し第1の面の外側縁部の少なくとも一部に沿って設けられ、支持部材に対して第1の面より引き込んだ第2の面と、を有している。接着材は第1の面と支持部材との間の第1の空間に充填されるとともに、第2の面と支持部材との間の第2の空間の少なくとも一部に充填されている。
本発明によれば、接着材による記録素子基板の破損が生じにくく、小型化の制約の小さい液体吐出ヘッドを提供することができる。
以下図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下の実施形態ではインクを吐出するインクジェットヘッドについて説明するが、本発明はインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドに広く適用することができる。以下の実施形態において、X方向は記録素子基板の長辺と平行な方向、ないし記録素子基板の長手方向を意味し、Y方向は記録素子基板の短辺と平行な方向、ないし記録素子基板の短手方向を意味する。Z方向はX方向及びY方向と直交する方向を意味する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド100の分解斜視図である。図2(a)は記録素子基板からみた液体吐出ヘッド100の上面図、図2(b)は図2(a)の2A-2A線に沿った、記録素子基板1と支持部材5の断面図である。図3は図2(b)のA部拡大図である。液体吐出ヘッド100は、記録素子基板1(第1の記録素子基板)と、記録素子基板1を支持する支持部材5と、記録素子基板1と電気的に接続される電気配線部材2と、を有している。記録素子基板1はZ方向、すなわち吐出口形成面10aと直交する方向からみて、互いに平行な一対の長辺1Lと、互いに平行な一対の短辺1Sと、を有する長方形形状を有している。記録素子基板1と支持部材5との間に接着材31が設けられ、記録素子基板1は接着材31によって支持部材5に接合される。接着材31は、流動性に優れ且つ硬化後に一定の硬度を有するものが用いられる。これによって、記録素子基板1の広い接合面に均一に接着材31を塗布することができ、且つ記録素子基板1の接合位置の精度を確保することが容易となる。
図1は第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド100の分解斜視図である。図2(a)は記録素子基板からみた液体吐出ヘッド100の上面図、図2(b)は図2(a)の2A-2A線に沿った、記録素子基板1と支持部材5の断面図である。図3は図2(b)のA部拡大図である。液体吐出ヘッド100は、記録素子基板1(第1の記録素子基板)と、記録素子基板1を支持する支持部材5と、記録素子基板1と電気的に接続される電気配線部材2と、を有している。記録素子基板1はZ方向、すなわち吐出口形成面10aと直交する方向からみて、互いに平行な一対の長辺1Lと、互いに平行な一対の短辺1Sと、を有する長方形形状を有している。記録素子基板1と支持部材5との間に接着材31が設けられ、記録素子基板1は接着材31によって支持部材5に接合される。接着材31は、流動性に優れ且つ硬化後に一定の硬度を有するものが用いられる。これによって、記録素子基板1の広い接合面に均一に接着材31を塗布することができ、且つ記録素子基板1の接合位置の精度を確保することが容易となる。
記録素子基板1は、基板9と、吐出口形成部材10と、を有する。吐出口形成部材10には液体を吐出する吐出口14と、吐出口14から吐出する液体を一時的に保持する圧力室15と、が形成されている。吐出口14は、吐出口形成部材10の支持部材5と反対側の面である吐出口形成面10aに配置されている。多数の吐出口14が記録素子基板1の長辺1Lと平行に配列している。基板9には、液体の吐出のためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子16が設けられている。エネルギー発生素子16は熱電変換素子であるが、圧電素子など他の形式の素子であってもよい。基板9には、圧力室15に液体を供給する流路である液体の供給部12が形成されている。各吐出口14に液体を均等に供給するため、供給部12は記録素子基板1の長手方向に細長い形状を有する空洞とされている。供給部12は支持部材5と対向する長方形の開口を有する。この開口は液体の供給口17を形成する。
支持部材5は、支持プレート3と、支持プレート3に接合された枠部材4と、を有する。支持プレート3には供給部12と連通する液体供給路13が形成されている。枠部材4は記録素子基板1を取り囲んでいる。支持プレート3と枠部材4が接合されることにより、凹部を有する支持部材5が形成され、記録素子基板1は凹部の底面である支持プレート3に接合されている。支持部材5はサブタンク6に接合されている。サブタンク6は液体供給口7を有している。液体はメインタンク(図示せず)から液体供給口7を通ってサブタンク6に供給され、サブタンク6から支持部材5に供給される。
電気配線部材2は記録素子基板1に電気信号を送るための電気配線テープである。電気配線部材2は枠部材4に接着材(図示せず)で接合されている。電気配線部材2は電気配線基板8に接続され、電気配線基板8は液体吐出装置の本体(図示せず)から電気信号を受け取る。記録素子基板1の電気接続パッド30(図5参照)をリード18によって電気配線部材2と接続することで、電気接続部19が形成される。すなわち、電気接続部19は、記録素子基板1の電気接続パッド30とリード18とで構成される。電気接続部19は記録素子基板1の両側の短辺1S(のみ)に沿って設けられている。
電気接続部19は、第1の封止材32により被覆ないし封止される。第1の封止材32はリード18の下方、すなわち支持プレート3の底面と、枠部材4の側面と、記録素子基板1の外壁20と、リード18とで形成される空間にも充填される。第1の封止材32はある程度の厚みを保持しながら硬化することが要求されるため、流動性の低いものが好ましい。また、第1の封止材32は、液体吐出装置の使用中に回復ユニット(図示せず)と接触するため、硬度と耐久性を兼ね備えたものが好ましい。記録素子基板1のX方向の動きは、第1の封止材32によって制限される。第1の封止材32は毛管力によって記録素子基板1の長辺1Lにも広がり、記録素子基板1の外壁20に付着する。しかし第1の封止材32の量が限られているため、記録素子基板1の長辺1Lのうち、短辺1Sに近い部分は第1の封止材32で覆われるが、中央部は第1の封止材32で覆われない。このため、記録素子基板1のY方向の動きは大きく制限されない。
ここで、比較例の液体吐出ヘッド200について説明する。図4は比較例の液体吐出ヘッド200の、図3と同様の断面図を示している。比較例の液体吐出ヘッド200の記録素子基板1は、支持部材5と対向し吐出口14と連通する液体の供給口17と、支持部材5と対向し供給口17を取り囲む接合面26と、を有している。接合面26と支持部材5との間に接着材31が設けられ、記録素子基板1は支持部材5に接合される。接合面26は記録素子基板1の供給部12から外壁20まで延びる枠状の平面である。具体的には、支持プレート3に接着材31を所定のパターンで塗布あるいは転写し、記録素子基板1の接合面26を接着材31に対して位置決めし、記録素子基板1の接合面26で接着材31を押圧する。その後、接着材31を高温硬化させ、記録素子基板1を支持部材5に接合する。押圧時には、接着材31は供給部12と外壁20にはみ出す。外壁20にはみ出した接着材31は、支持プレート3と記録素子基板1とで形成される隅部にメニスカスを形成し、記録素子基板1の周囲に沿って広がり硬化する。
このようにして作成された液体吐出ヘッド200で記録をおこなうと、記録素子基板1の長辺1Lに沿って広がった接着材31がインクを吸収し、膨張し、記録素子基板1を短手方向(Y方向)に押す(図4矢印)。接着材31の外壁20へのはみ出し量が多い場合は、接着材31は記録素子基板1の外壁20をZ方向に広がる。この結果、記録素子基板1の外壁20の、接着材31で押される範囲が増加する。これによって、記録素子基板1が内側に押され、供給部12が変形する。図5は、記録素子基板1が破損した際の、変形状況を示した模式的上面図である。供給部12の隅部27に応力が発生し、隅部27を起点にして記録素子基板1にひびがはいり破損する。また、記録素子基板1をZ方向に押し上げる力も大きくなる。Z方向への押し上げ力も、Y方向への押し付け力と比べると影響は小さいものの、記録素子基板1の変形や破損につながる。特に、縦横比(短辺1Sの寸法に対する長辺1Lの寸法の比)が大きく、縦横比に応じた形状の供給部12を有する記録素子基板1は、長辺1LからY方向に掛かる荷重に対して大きく変形する。
これに対し図3を参照すると、本実施形態では、記録素子基板1は、支持部材5と対向し吐出口14と連通する液体の供給口17と、支持部材5と対向し供給口17を取り囲む第1の面21と、第2の面22と、第3の面23と、を有している。第2の面22は支持部材5と対向し、支持部材5に対して第1の面21より引き込んでいる。第3の面23は第1の面21と第2の面22とを接続している。換言すると、記録素子基板1は、支持部材5と対向し吐出口14と連通する供給口17と、支持部材5と対向し供給口17を取り囲む対向部28と、外壁20と、対向部28と外壁20とにまたがって形成された欠損部29と、を有している。欠損部29は段差29aである。第1の面21と第2の面22は互いに平行であり、第3の面23は第1の面21及び第2の面22と交差している。好ましくは、第3の面23は第1の面21及び第2の面22と直交している。これによって、第3の面23がZ方向に延びる面となるため、形成が容易となる。接着材31は第1の面21と支持部材5との間の第1の空間24に充填されるとともに、第2の面22と支持部材5との間の第2の空間25の少なくとも一部に充填されている。換言すると、接着材31は第1の面21と支持部材5との間の第1の空間24に充填されるとともに、欠損部29の少なくとも一部に充填されている。本実施形態では、接着材31は第2の面22と第3の面23の全面を覆い、第2の空間25を充填するとともに、一部が記録素子基板1の外壁20の外にはみ出している。
本実施形態では第1の面21と第2の面22と第3の面23は平面であるが、例えば、第2の面22と第3の面23は曲面であってもよい。第2の面22が支持部材5に対して第1の面21より引き込んでいれば、第2の面22と第3の面23の形状、あるいは第2の空間25の形状は何ら限定されない。引き込んでいるとは、支持部材5の記録素子基板1との対向面5aからのZ方向の平均離隔距離が第1の面21より第2の面22が大きいことを意味し、極端な場合、第2の面22の一部が支持部材5の記録素子基板1との対向面に対し突き出していてもよい。複数の第2の面22と複数の第3の面23を階段状の段差として設けてもよい。
第2の面22ないし段差29aは記録素子基板1の長辺1L(のみ)に沿って設けられている。第2の面22は記録素子基板1の短辺1Sには設けられていない。これは、記録素子基板1の短辺1Sが短く、記録素子基板1を短辺1SからX方向に押す力が小さく無視できるためである。また、電気接続部19の接合(ボンディング)の安定性を考慮すると、第2の面22を設ける必要性は小さい。しかし、記録素子基板1の縦横比によっては、記録素子基板1の短辺1Sに沿って第2の面22を設けることもできる。また、第2の面22は記録素子基板1の長辺1Lの全長に沿って設けることが好ましいが、例えば長辺1Lの中央部だけに設けることも可能である。図5に示すように、長辺1Lの中央部は最も変形が大きいので、第2の面22を長辺1Lの中央部だけに設けても効果がある。すなわち、第2の面22は第1の面21の外側縁部21aの少なくとも一部に沿って設けられていればよい。
押圧時には、接着材31は供給部12と記録素子基板1の外壁20にはみ出すが、接着材31の一部は第2の空間25に収納される。図3に示すように、外壁20からはみ出した接着材31は、支持プレート3と記録素子基板1と第2の空間25との間にメニスカスを形成する。また、接着材31の一部は外壁20を上がっていくが、接着材31の一部が第2の空間25に収納されるため、外壁20からはみ出す接着材31の量は減る。つまり、はみ出した接着材31のZ方向高さは比較例よりも低くなる。このため、インクを吸収し膨潤した接着材31が記録素子基板1をY方向に押す範囲が小さくなり、接着材31が記録素子基板1の外壁20をY方向に押す力は小さくなる。外壁20からはみ出す接着材31のY方向の量が減ることでも記録素子基板1の外壁20を押す力は小さくなる。この結果、記録素子基板1の破損の可能性が低減される。なお、第2の空間25に収容された接着材31は記録素子基板1に大きな影響を与えない。
また、接着材31は第1~第3の面21,22,23で記録素子基板1と接するため、接着材31と記録素子基板1との接触面積が増加する。これによるアンカー効果により、記録素子基板1と支持部材5との接合力が増加し、記録素子基板1が支持部材5により強固に固定される。さらに、記録素子基板1の外壁20と枠部材4との間にはみ出した接着材31を保持する部位も不要である。以上説明したように、本実施形態は、記録素子基板1の破損の可能性を低減するだけでなく、記録素子基板1と支持部材5との接合信頼性の向上や液体吐出ヘッドの小型化にも効果がある。
第1の実施形態の液体吐出ヘッド100で印字をおこなったところ、吐出口14一つあたり4.0×108回のパルスを印加後に記録素子基板1に破損はみられなかった。これに対して、比較例の記録素子基板1を用いた液体吐出ヘッド200で印字をおこなったところ、吐出口14一つあたり0.7×108回のパルスの印加後に、記録素子基板1に供給部12の隅部27を起点にしたひびが確認された。
(第2の実施形態)
本実施形態では複数の記録素子基板1a,1b,1cが設けられており、それに応じて封止材の構成が第1の実施形態から変更されている。説明を省略した構成や効果は第1の実施形態と同様である。図6(a)は第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド300の記録素子基板1a,1b,1cからみた液体吐出ヘッド300の上面図、図6(b)は図6(a)の6A-6A線に沿った、第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cと支持部材5の断面図である。図7(a)は図6(b)のB部拡大図、図7(b)は図7(a)のC部拡大図である。
本実施形態では複数の記録素子基板1a,1b,1cが設けられており、それに応じて封止材の構成が第1の実施形態から変更されている。説明を省略した構成や効果は第1の実施形態と同様である。図6(a)は第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド300の記録素子基板1a,1b,1cからみた液体吐出ヘッド300の上面図、図6(b)は図6(a)の6A-6A線に沿った、第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cと支持部材5の断面図である。図7(a)は図6(b)のB部拡大図、図7(b)は図7(a)のC部拡大図である。
液体吐出ヘッド300は、第1の記録素子基板1aと、第2の記録素子基板1bと、第3の記録素子基板1cと、を有している。第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cは互いに隣接しており、共通の支持部材5に支持されている。第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cは互いに異なる液体(例えば色の異なるインク)を吐出するが、その構成は第1の実施形態の記録素子基板1と同じである。枠部材4は、第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cを取り囲んでいる。第1の記録素子基板1aと第2の記録素子基板1bとの隙間の間隔G1は、第1の記録素子基板1aと枠部材4との隙間の間隔G2及び第3の記録素子基板1cと枠部材4との隙間の間隔G2より小さい。また、第2の記録素子基板1bと第3の記録素子基板1cとの隙間の間隔G1は、第1の記録素子基板1aと枠部材4との隙間の間隔G2及び第3の記録素子基板1cと枠部材4との隙間の間隔G2より小さい。これによって、液体吐出ヘッド100の小型が可能となる。
第1の実施形態では、リード18の下に充填される封止材と電気接続部19を封止する封止材は同じである。これに対し、第2の実施形態では第1の記録素子基板1aと第2の記録素子基板1bとの間及び第2の記録素子基板1bと第3の記録素子基板1cとの間に小さい隙間の間隔G1が設けられる。そして、この隙間の間隔G1は電気接続部19の封止の安定性のためにも埋める必要がある。このため、第1の記録素子基板1aと第2の記録素子基板1bとの間及び第2の記録素子基板1bと第3の記録素子基板1cとの間の隙間の間隔G1には、第1の封止材32より流動性の高い第2の封止材33が充填されている。第2の封止材33は毛管力によって隙間の間隔G1を埋めていき、吐出口形成面10aの近くまで充填される。第2の封止材33は硬化後も、第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cの寸法変化により隙間の間隔G1に発生する応力を緩和するための柔軟性を有している。第2の封止材33は、接着材31と第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cとの間、及び接着材31と支持プレート3との間に発生する毛管力により、各記録素子基板1a,1b,1cの周囲に広がり、接着材31は第2の封止材33で覆われる。その後、第1の封止材32が各記録素子基板1a,1b,1cの短辺1Sに沿って塗布され、電気接続部19を封止する。第1の封止材32は第2の封止材33の上面の一部を覆う。第1の記録素子基板1a及び第3の記録素子基板1cと枠部材4との隙間の間隔G2は、隙間の間隔G1より大きいため、第1の封止材32は吐出口形成面10aまであがってこない。
このように、複数の記録素子基板1a,1b,1cを隣接配置する場合、特に3つ以上の記録素子基板1a,1b,1cを配列する場合は、最も外側の記録素子基板1a,1cの、枠部材4と対向する外壁20が、接着材31と第2の封止材33で押される。押される領域も第1の実施形態と比べて大きくなりやすく、記録素子基板1の応力も複雑なものとなる。本実施形態においても、第1~第3の記録素子基板1a,1b,1cは、支持部材5と対向し吐出口14と連通する液体の供給口17と、支持部材5と対向し供給口17を取り囲む第1の面21と、第2の面22と、第3の面23と、を有している。第2の面22は支持部材5と対向し、第1の面21の外側縁部21aの少なくとも一部に沿って設けられ、支持部材5に対して第1の面21より引き込んでいる。従って、接着材31の一部が第2の空間25に収納され、外壁20からはみ出す接着材31の量が減る。これによって、接着材31が外壁20を覆う広さ(Z方向高さ)が抑えられ、接着材31と第2の封止材33の外壁20を覆う合計の広さ(Z方向高さ)も抑えられる。この結果、インクを吸収し膨潤した接着材31と第2の封止材33が、記録素子基板1の外壁20を押す力も小さくなる。本実施形態によれば、複数の記録素子基板が配置される液体吐出ヘッドにおいて、記録素子基板の破損の可能性を低減する効果がある。また、本実施形態も記録素子基板1a,1b,1cと支持部材5との接合信頼性の向上や液体吐出ヘッドの小型化に効果がある。
第2の実施形態の液体吐出ヘッド300で印字をおこなったところ、吐出口14一つあたり4.0×108回のパルスを印加後に記録素子基板1に破損はみられなかった。これに対して、第2の実施形態において段差29aのない記録素子基板1を用いた液体吐出ヘッドで印字をおこなったところ、吐出口14一つあたり0.6×108回のパルスの印加後に、記録素子基板1に供給部12の隅部27を起点にしたひびが確認された。
(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド100の、拡大断面図である。ここでは、第1及び第2の実施形態との相違点を中心に説明する。第1及び第2の実施形態では、第2の空間25の全域に接着材31が充填され、且つ記録素子基板1の外壁20にも接着材31がはみ出しているが、本実施形態では、接着材31は第2の空間25の一部だけに充填されている。接着材31は第3の面23の全面を覆っているが、第2の面22は少なくとも一部を覆っていればよい。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド100の、拡大断面図である。ここでは、第1及び第2の実施形態との相違点を中心に説明する。第1及び第2の実施形態では、第2の空間25の全域に接着材31が充填され、且つ記録素子基板1の外壁20にも接着材31がはみ出しているが、本実施形態では、接着材31は第2の空間25の一部だけに充填されている。接着材31は第3の面23の全面を覆っているが、第2の面22は少なくとも一部を覆っていればよい。
図9は比較例2の液体吐出ヘッド400を示している。第1の面21と第2の面22の高低差(段差29aの大きさ)が大きく且つ接着材31が少ないため、接着材31は第3の面23の一部のみに付着し、第2の面22に達していない。この場合、記録素子基板1にかかる応力は段差29aがない場合と同じになる。本実施形態では、図8に示すように、第2の面22と第3の面23で形成される隅部に発生する毛管力により、第2の面22に接着材31が付着するため、接着材31のはみ出し量を小さくできる。
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る液体吐出ヘッド100の、拡大断面図である。本実施形態では、段差29aの代わりに面取り29bが用いられる。すなわち、欠損部29は面取り29bである。第2の面22は第1の面21と接続されており、第1の面21に対し傾斜している。第2の面22は平面である。接着材31は第2の空間25を充填するとともに、記録素子基板1の外壁20の外にはみ出している。図示は省略するが、第3の実施形態と同様、接着材31は第2の空間25の一部だけに充填されていてもよい。段差29aと比べて接着材31の収納体積は減少するが、本実施形態でも第1~第3と同様の効果が得られる。特に記録素子基板1がシリコンである場合は、面取り29bを供給部12と同様、異方性エッチングで作ることができる。
図10は、本発明の第4の実施形態に係る液体吐出ヘッド100の、拡大断面図である。本実施形態では、段差29aの代わりに面取り29bが用いられる。すなわち、欠損部29は面取り29bである。第2の面22は第1の面21と接続されており、第1の面21に対し傾斜している。第2の面22は平面である。接着材31は第2の空間25を充填するとともに、記録素子基板1の外壁20の外にはみ出している。図示は省略するが、第3の実施形態と同様、接着材31は第2の空間25の一部だけに充填されていてもよい。段差29aと比べて接着材31の収納体積は減少するが、本実施形態でも第1~第3と同様の効果が得られる。特に記録素子基板1がシリコンである場合は、面取り29bを供給部12と同様、異方性エッチングで作ることができる。
(変形例)
本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例が可能である。図11(a)を参照すると、第2の面22が支持部材5に対して引き込む凹面とされている。第2の面22は曲面であるが、複数の平面をつないだ形状であってもよい。この変形例によればより多くの接着材31を収容することができる。図11(b)を参照すると、第2の面22の外壁20との交差部が面取り(符号34)されている。この変形例によってもより多くの接着材31を収容することができる。図11(c)を参照すると、第2の面22が支持部材5に対して引き込む凹面とされている。この変形例によれば第4の実施形態より多くの接着材を収容することができる。図11(d)を参照すると、第2の面22が支持部材5に対して突き出した凸面とされている。この結果、外壁20と第2の面22が滑らかな面で構成され、エッジがなくなるため、エッジを起点とするひび割れが生じにくくなる。
本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例が可能である。図11(a)を参照すると、第2の面22が支持部材5に対して引き込む凹面とされている。第2の面22は曲面であるが、複数の平面をつないだ形状であってもよい。この変形例によればより多くの接着材31を収容することができる。図11(b)を参照すると、第2の面22の外壁20との交差部が面取り(符号34)されている。この変形例によってもより多くの接着材31を収容することができる。図11(c)を参照すると、第2の面22が支持部材5に対して引き込む凹面とされている。この変形例によれば第4の実施形態より多くの接着材を収容することができる。図11(d)を参照すると、第2の面22が支持部材5に対して突き出した凸面とされている。この結果、外壁20と第2の面22が滑らかな面で構成され、エッジがなくなるため、エッジを起点とするひび割れが生じにくくなる。
(液体吐出ヘッド100の製造方法)
次に、第1の実施形態を例に液体吐出ヘッド100の製造方法について説明する。まず、エネルギー発生素子16、吐出口形成部材10などが設けられた記録素子基板1を作成する。記録素子基板1の第2の面22は、支持部材5との接合部のうち第1の面21をマスキングして、ケミカルポリッシングによって形成する。第2の面22はレーザダイシングでも作成できる。また、記録素子基板1が形成されているウエハの裏面(記録素子基板1が形成されていない面)からブレードダイシングを入れ込み、互いに隣接する記録素子基板1の段差29aを一括形成してもよい。その後、互いに隣接する記録素子基板1の境界を細いブレードで切断し、個々の記録素子基板1をウエハから切り出す。
次に、第1の実施形態を例に液体吐出ヘッド100の製造方法について説明する。まず、エネルギー発生素子16、吐出口形成部材10などが設けられた記録素子基板1を作成する。記録素子基板1の第2の面22は、支持部材5との接合部のうち第1の面21をマスキングして、ケミカルポリッシングによって形成する。第2の面22はレーザダイシングでも作成できる。また、記録素子基板1が形成されているウエハの裏面(記録素子基板1が形成されていない面)からブレードダイシングを入れ込み、互いに隣接する記録素子基板1の段差29aを一括形成してもよい。その後、互いに隣接する記録素子基板1の境界を細いブレードで切断し、個々の記録素子基板1をウエハから切り出す。
次に、支持部材5の記録素子基板1が接合される部位に接着材31を設け、記録素子基板1を支持部材5に対して位置決めする。接着材31は、支持プレート3に所定のパターンで塗布あるいは転写する。記録素子基板1は、供給口17と第1の面21と第2の面22とが支持部材5と対向し、第2の面22が支持部材5に対して第1の面21より引き込み、第1の面21が接着材31と対向するように支持部材5に対して位置決めされる。次に、記録素子基板1を接着材31で支持部材5に接合する。記録素子基板1を支持部材5に対して押し込むことにより、接着材31が第1の面21と支持部材5との間の第1の空間24に充填されるとともに、第2の面22と支持部材5との間の第2の空間25の少なくとも一部に充填される。
次に、枠部材4の電気配線部材2が接合される面に接着材を塗布し、電気配線部材2を枠部材4の所定の位置に貼り付ける。次に、ボンディングによって記録素子基板1と電気配線部材2の電気接続部19を形成する。次に、ディスペンサーで第1の封止材32を記録素子基板1の周囲に塗布し、充分に流動させながら、記録素子基板1と支持部材5との間の空間に充填する。さらに、第1の封止材32を電気接続部19(記録素子基板1の電気接続パッド30と電気配線基板8のリード18)に塗布する。その後、接着材31と第1の封止材32を加熱し、一括して硬化させる。
1,1a,1b,1c 第1の記録素子基板
5 支持部材
21 第1の面
22 第2の面
24 第1の空間
25 第2の空間
31 接着材
100,200,300,400 液体吐出ヘッド
5 支持部材
21 第1の面
22 第2の面
24 第1の空間
25 第2の空間
31 接着材
100,200,300,400 液体吐出ヘッド
Claims (20)
- 液体を吐出する吐出口を有する第1の記録素子基板と、前記第1の記録素子基板を支持する支持部材と、前記第1の記録素子基板と前記支持部材との間に設けられ、前記第1の記録素子基板を前記支持部材に接合する接着材と、を有し、
前記第1の記録素子基板は、前記支持部材と対向し前記吐出口と連通する前記液体の供給口と、前記支持部材と対向し前記供給口を取り囲む第1の面と、前記支持部材と対向し前記第1の面の外側縁部の少なくとも一部に沿って設けられ、前記支持部材に対して前記第1の面より引き込んだ第2の面と、を有し、
前記接着材は前記第1の面と前記支持部材との間の第1の空間に充填されるとともに、前記第2の面と前記支持部材との間の第2の空間の少なくとも一部に充填されている、液体吐出ヘッド。 - 前記第1の記録素子基板は、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面を有している、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の面と前記第2の面は互いに平行であり、前記第3の面は前記第1の面及び前記第2の面と交差している、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の面は前記支持部材に対して引き込む凹面である、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の面と前記第1の記録素子基板の外壁の交差部が面取りされている、請求項2から4のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記接着材は、前記第3の面の全面を覆うとともに、前記第2の面の少なくとも一部を覆っている、請求項2から5のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の面は、前記第1の面と接続されており、前記第1の面に対し傾斜している、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の面は平面である、請求項7に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の面は、前記支持部材に対して引き込んだ凹面、または前記支持部材に対して突き出した凸面である、請求項7に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記接着材は前記第2の空間の一部だけに充填されている、請求項1から9のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記接着材は、前記第2の空間を充填するとともに、前記第1の記録素子基板の外壁の外にはみ出している、請求項1から9のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の記録素子基板は長方形であり、前記第2の面は長辺に沿って設けられている、請求項1から11のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の記録素子基板と電気的に接続される電気配線部材を有し、第1の記録素子基板と前記電気配線部材の電気接続部は短辺に沿って設けられている、請求項12に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記電気接続部を封止する第1の封止材を有する、請求項13に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の記録素子基板に隣接し、前記支持部材に支持され、液体を吐出する吐出口を有する第2の記録素子基板を有し、
前記支持部材は前記第1の記録素子基板と前記第2の記録素子基板を取り囲む枠部材を有し、
前記第1の記録素子基板と前記第2の記録素子基板との隙間の間隔は前記第1の記録素子基板と前記枠部材の間隔より小さく、
前記第1の記録素子基板と前記第2の記録素子基板との間に、前記第1の封止材より流動性の高い第2の封止材が充填されている、請求項14に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記接着材を前記第2の封止材が覆っている、請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
- 液体を吐出する吐出口を有する第1の記録素子基板と、
前記第1の記録素子基板を支持する支持部材と、
前記第1の記録素子基板と前記支持部材との間に設けられ、前記第1の記録素子基板を前記支持部材に接合する接着材と、を有し、
前記第1の記録素子基板は、前記支持部材と対向し前記吐出口と連通する供給口と、前記支持部材と対向し前記供給口を取り囲む対向部と、外壁と、前記対向部と前記外壁にまたがって形成された欠損部を有し、
前記接着材は前記第1の面と前記支持部材との間の第1の空間に充填されるとともに、前記欠損部の少なくとも一部に充填されている、液体吐出ヘッド。 - 前記欠損部は段差である、請求項17に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記欠損部は面取りである、請求項17に記載の液体吐出ヘッド。
- 液体を吐出する吐出口を有する第1の記録素子基板と、前記第1の記録素子基板を支持する支持部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記支持部材に接着材を設けることと、
前記第1の記録素子基板を前記支持部材に対して位置決めすることと、
前記第1の記録素子基板を前記接着材で前記支持部材に接合することと、を有し、
前記第1の記録素子基板は、前記吐出口と連通する供給口と、前記供給口を取り囲む第1の面と、前記第1の面の外側縁部の少なくとも一部に沿って設けられた第2の面と、を有し、
前記第1の記録素子基板は、前記供給口と前記第1の面と前記第2の面とが前記支持部材と対向し、前記第2の面が前記支持部材に対して前記第1の面より引き込み、前記第1の面が前記接着材と対向するように前記支持部材に対して位置決めされ、
前記第1の記録素子基板を前記支持部材に対して押し込むことにより、前記接着材が前記第1の面と前記支持部材との間の第1の空間に充填されるとともに、前記第2の面と前記支持部材との間の第2の空間の少なくとも一部に充填される、液体吐出ヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021099618A JP2022191015A (ja) | 2021-06-15 | 2021-06-15 | 液体吐出ヘッドとその製造方法 |
US17/831,764 US20220388305A1 (en) | 2021-06-05 | 2022-06-03 | Liquid ejection head and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021099618A JP2022191015A (ja) | 2021-06-15 | 2021-06-15 | 液体吐出ヘッドとその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022191015A true JP2022191015A (ja) | 2022-12-27 |
JP2022191015A5 JP2022191015A5 (ja) | 2024-06-18 |
Family
ID=84286141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021099618A Pending JP2022191015A (ja) | 2021-06-05 | 2021-06-15 | 液体吐出ヘッドとその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220388305A1 (ja) |
JP (1) | JP2022191015A (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013059904A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Canon Inc | 液体記録ヘッド及びにその製造方法 |
-
2021
- 2021-06-15 JP JP2021099618A patent/JP2022191015A/ja active Pending
-
2022
- 2022-06-03 US US17/831,764 patent/US20220388305A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220388305A1 (en) | 2022-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR980008582A (ko) | 잉크 제트 기록 헤드 | |
JP2002361868A (ja) | インクジェット式記録ヘッド、及び、その製造方法 | |
JP6300642B2 (ja) | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 | |
US10377134B2 (en) | MEMS device, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and MEMS device manufacturing method | |
JP2006289720A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
JP5584165B2 (ja) | インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法 | |
JP5825885B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JP6372618B2 (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法 | |
US6736491B2 (en) | Liquid jetting head and method of manufacturing the same | |
JP2022191015A (ja) | 液体吐出ヘッドとその製造方法 | |
JP2003170592A (ja) | 液体噴射ヘッド | |
JP5783683B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドの製造方法 | |
JP6222985B2 (ja) | 液体吐出ヘッド、並びに、素子基板および液体吐出ヘッドの製造方法 | |
US8985744B2 (en) | Liquid-ejection recording head and method of manufacturing liquid-ejection recording head | |
US8398211B2 (en) | Liquid-ejecting recording head having an element that generates energy and method of producing the same | |
JP2017030184A (ja) | 電子デバイス、液体噴射ヘッド、および、電子デバイスの製造方法 | |
US9789688B2 (en) | Electronic device, and method for manufacturing electronic device | |
JP4099962B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
US20240109320A1 (en) | Liquid ejection head and method for manufacturing the same | |
JP2023062376A (ja) | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 | |
JP2018047573A (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッド | |
JP2023148179A (ja) | 液体吐出記録素子ユニットおよびその製造方法 | |
JP2022131422A (ja) | 液体吐出ヘッド | |
JP4646948B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JP2016107550A (ja) | 圧電デバイス、液体噴射ヘッド、圧電デバイスの製造方法、及び、液体噴射ヘッドの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240610 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240610 |