JP4683622B2 - インクジェット記録ヘッド及び基板固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクを吐出する機能を備えた記録素子基板が支持体によって支持されているインクジェット記録ヘッドに関する。また、本発明は、記録素子基板を支持体に接着固定する基板固定方法に関する。

近年、インクジェット方式の記録装置が種々実用化されている。図７は、そのような記録装置に用いられる従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す図である。図７に示すように、インクジェット記録ヘッド１５０は、インクを吐出する機能を備えた記録素子基板１２０が、支持体１３０上に接着固定された構成となっている。なお、同様の構成の記録ヘッドは特許文献１にも開示されている。

記録素子基板１２０は、インクに吐出エネルギーを付与するエネルギー発生素子１２５が複数形成された基板１２３と、基板１２３上に配置されたオリフィスプレート１２２とから構成されている。基板１２３には貫通穴１２４が形成されており、オリフィスプレート１２２には、エネルギー発生素子１２５のそれぞれに対向する位置に吐出口１２２ａが形成されている。基板１２３とオリフィスプレート１２２との間には、インクを貫通穴１２４から各吐出口１２２ａまで移送するインク流路１２２ｂが形成されている。

記録素子基板１２０が支持体１３０上に固定された状態では、支持体１３０に設けられたインク供給流路１３４と貫通穴１２４とが相互に連通する。インク供給流路１３４には、例えばインクタンク（不図示）からインクが供給されるようになっており、供給されたインクは、インク供給流路１３４から貫通穴１２４等を経由して吐出口１２２ａに送られる。

このように構成されたインクジェット記録ヘッド１５０では、インク流路１２２ｂがインクで満たされた状態でエネルギー発生素子１２５を駆動することで、インクの小滴が吐出口１２２ａから吐出される。

ところで、記録素子基板２０の固定には２種類の接着剤１３５、１３６が用いられている。固定用接着剤１３５は熱硬化型の接着剤であり、基板１２３の裏面と支持体１３０の上面との間に充填されている。一方、仮止め用接着剤１３６は紫外線硬化型の接着剤であり、熱硬化型接着剤を硬化させる際に、基板１２３を支持体１３０上に仮止めするのに使用される。

仮止め用接着剤１３６は、具体的には次のような理由から用いられている。すなわち、記録素子基板２０を固定する場合、未硬化の熱硬化性接着剤（接着剤１３５）を介在させた状態で基板１２０が支持体１３０上に配置される。その後、接着剤を硬化させるための加熱工程が行われるのであるが、この工程の際に記録素子基板と支持体との間の位置関係がずれないようにする必要がある。そこで、加熱工程に先立って、仮止め用接着剤１３６を塗布硬化させ、記録素子基板１２０の位置決めを行うようにしている。このように仮止めを行っているため、熱硬化性接着剤を硬化させる工程での記録素子基板１２０の位置ズレが防止される。
特開２００２−１９１１９号公報

しかしながら、上述したような方法で記録ヘッドを製造する場合、仮止め用接着剤１３６を塗布する際に、固定用接着剤と仮止め用接着剤とが互いに接触して部分的に混ざり合うことがあった。つまり、記録素子基板と支持体との間の固定用接着剤１３５が未硬化の状態で、仮止め用接着剤１３６を塗布するため、いずれも未硬化である双方の接着剤が部分的に混ざってしまうのである。

このように性質の異なる接着剤同士（上記例で言えば、熱硬化型接着剤と紫外線硬化型接着剤）が混ざり合うと、相互作用により接着剤の硬化阻害（硬化反応不足）が誘発される。特に、アミン硬化型接着剤とカチオン重合型接着剤とが混ざり合った場合、その硬化阻害の程度は著しい。固定用接着剤１３５において硬化阻害が誘発されれば、記録素子基板１２０と支持体１３０との間の最終的な接着強度が不十分となるおそれがある。一方、仮止め用接着剤１３６において硬化阻害が誘発されれば、仮止めの固定強度が不十分となるおそれがある。

また、接着剤同士が混ざると、上記接着に関する問題の他にも、接着剤成分（不純物）がインク内に溶出するという他の問題が生じる可能性もある。いずれにしても、以上説明したような接着剤同士が混ざり合うことは種々の問題の原因となることから好ましくない。他方、こうした問題を解決するにあたっては、複雑な構造を要することなく簡単な構成で対応できることが好ましい。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録素子基板と支持体との接合が接着剤によりなされている記録ヘッドにおいて、他の接着剤を用いて記録素子基板と支持体とを仮止めした状態で上記固定用の接着剤を硬化させる場合であっても、両接着剤同士が混ざり合うことなく、接着を良好に行うことができるインクジェット記録ヘッドを提供することにある。本発明の他の目的は、記録素子基板と支持体とを接着剤を用いて接着固定する基板の固定方法であって、他の接着剤を用いて記録素子基板と支持体とを仮止めした状態で上記固定用の接着剤を硬化させる場合であっても、両接着剤同士が混ざり合うことなく、接着を良好に行うことができる基板固定方法を提供することある。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクに吐出エネルギーを付与する複数のエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子のそれぞれに対応して形成された複数の吐出口とを備えた記録素子基板と、該記録素子基板を支持面で支持する支持体とを有し、前記記録素子基板の裏面と前記支持面との間に充填された第１の接着剤とは別に、該第１の接着剤とは材質の異なる第２の接着剤が前記記録素子基板の側面壁と前記支持面とを接着しているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記支持面のうち前記側面壁に対応する位置には、前記第２の接着剤を受けるための凹部が形成され、前記凹部の開口上に前記側面壁が位置していることを特徴とする。

また、本発明の基板固定方法は、記録素子基板と支持体とを第１の接着剤を用いて接着固定する基板固定方法であって、前記記録素子基板の裏面と前記支持体の支持面との間に未硬化の前記第１の接着剤を介在させた状態で、前記支持体上に前記記録素子基板を配置する工程と、前記第１の接着剤が未硬化の状態で、前記第１の接着剤とは材質の異なる第２の接着剤を用いて前記記録素子基板を仮止めする工程と、前記仮止めがされた状態で、前記第１の接着剤を硬化させる工程とを有し、前記仮止めする工程は、前記第２の接着剤を、前記記録素子基板の側面壁から、前記支持面のうち前記側面壁に対応する位置に形成された凹部であって前記凹部の開口上に前記側面壁が位置している凹部の内部にかけて塗布することを含む。

本発明のインクジェット記録ヘッド及び基板固定方法によれば、記録素子基板と支持体との接合が接着剤によりなされている記録ヘッドにおいて、他の接着剤を用いて記録素子基板と支持体とを仮止めした状態で上記固定用の接着剤を硬化させる場合であっても、支持体に凹部が形成されているため、両接着剤同士が混ざり合うことなく、接着を良好に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図であり、図２は、図１の記録ヘッドを図示Ｘ方向に切断して示す断面図である。本実施形態のインクジェット記録ヘッド５０は、支持体３０に凹部３１が設けられていることを主たる特徴とするものであり、その他の構造部は図７に示したものと同一である。

図１、図２に示すように、インクジェット記録ヘッド５０は、オリフィスプレート２２及び基板２３を有する記録素子基板２０と、該記録素子基板２０を支持する支持体３０とを有し、エネルギー発生素子２５を駆動させることにより吐出口２２ａからインク滴を吐出するものである。

上面側から見た際の基板２３の輪郭形状は方形となっており、２つの側面壁２７は互いに平行になっている。なお「側面壁２７」は、本来、基板２３の側面壁を示すものであるが、以下の説明では記録素子基板２０を１つの構造体とみなし、「記録素子基板の側面壁２７」ということもある。同様に、例えば「記録素子基板の裏面」と「基板の裏面」を区別することなく用いることもある。

支持体３０は、その上面が、記録素子基板２０を支持する支持面３３となっている。支持面３３及び記録素子基板の裏面はいずれも平面であり、図２に示す通り、これらの面同士の間に固定用接着剤３５が充填されている。

凹部３１は、長尺な溝として支持面に形成された構造部であり、側面壁２７のそれぞれに対応して１つずつ設けられている。凹部３１が設けられていることにより、後述するように、仮止め用接着剤３６が固定用接着剤３５に接触しにくくなっている。ここで、固定用接着剤３５は、上記同様、熱硬化性接着剤（例えばアミン硬化型）であり、仮止め用接着剤３６は紫外線硬化型接着剤（例えばカチオン重合型）である。

なお、凹部３１は長尺な溝に限られるものではない。図１に示すように、仮止め用接着剤３６は部分的に塗布されるものであるから、この塗布位置に対応する場所にのみ凹部が形成されていてもよい。例えば図３（ａ）に示すような輪郭形状が矩形の凹部３１Ｃであってもよいし、図３（ｂ）に示すような輪郭形状が円形の凹部３１Ｄであってもよい。

次に、本実施形態の記録ヘッド５０の製造方法について、記録素子基板２０を支持体３０に接着固定する工程を中心に説明する。

まず、予め用意した支持体３０の支持面３３に対して、未硬化の固定用接着剤３５を塗布する。塗布方法は特に限定されるものではないが、例えばパターン塗布であってもよい。この場合、貫通穴３４が開口する領域を予め除いて、接着剤を所定にパターンに塗布することが可能である。

次いで、固定用接着剤３５が硬化していない状態で、各側面壁２７に対して仮止め用接着剤３６を部分的に塗布する。この塗布は、記録素子基板２０と支持体３０とを互いに位置決めした状態で行われる。位置決めは、例えば、所定の画像処理により両部材の位置を検出する機構を用いて実施することが可能である。

接着剤３６の塗布は、例えばディスペンス方式で実施されてもよい。また、接着剤が側面壁２７から凹部３１にかけて垂直方向に延在するように、接着剤の塗布を行なってもよい。あるいは、側面壁２７のみに接着剤を塗布した場合であっても、塗布された接着剤の一部が鉛直下方に向かって移動することにより、記録素子基板と支持板との双方に接触する接着剤３６を得ることができる。

本実施形態では、凹部３１が形成されているため、塗布された接着剤３６はこの凹部３１で受けられ、支持面３３上に溜まることはない。図７の構成のように接着剤１３６が支持面上に溜まった場合、毛管力により、支持面と基板裏面との間の隙間に接着剤１３６が引き込まれることもある。両接着剤同士を接触させないために、固定用接着剤１３５を側面壁のところから所定の距離だけ奥まらせて塗布することも考えられるが、仮にこのようにしたとしても、接着剤１３６が引き込まれてしまえば両接着剤同士は結局接触することとなる。これに対し本実施形態では、このような接着剤の引き込みが生じることがないため、両接着剤同士の接触が効果的に防止される。

ここで、図４を参照して、側面壁２７と欧部３１との位置関係について説明を補足する。図４（ａ）の形態では、凹部３１Ａの内側面３７Ａと側面壁２７とが同一面に揃った状態となっている。図４（ｂ）の形態では、凹部３１Ｂの内側面３７Ｂが側面壁２７よりも奥まった状態となっている。言い換えれば、側面壁２７が凹部の上面開口上に位置した状態となっている。

図４（ａ）の構成であっても、従来の構成と比較すれば接着剤同士の接触は生じにくくなっているが、より効果的に接触を防止するには、図４（ｂ）の構成とされていることが好ましい。この構成の場合、内側面３７Ｂが奥まっていることから、塗布する際に接着剤が支持面３３上に乗り上がりにくく、したがって両接着剤同士が接触する可能性がより小さいためである。

図４（ａ）、図４（ｂ）のいずれの形態であったとしても凹部はこのように接着剤を受ける構造部であるから、接着剤を良好に受けることができるように、側面壁に対応する位置に形成されている必要がある。対応する位置とは、例えば、側面壁に塗布された接着剤が鉛直下方に移動したときにその接着剤を受けることができる位置をいう。

上記のようにして仮止め用接着剤３６を塗布したら、次いで、塗布した接着剤に対して紫外線を照射し同接着剤を硬化させる。これにより、記録素子基板２０が支持体３０に対して仮止めされる。なお、この照射工程は、例えばファイバーケーブルから紫外線を照射する装置を用いて行ってもよい。

次いで、未硬化のままであった固定用接着剤３５を硬化させ、更に、記録素子基板２０に対する電気配線の接続等を行うことによって本実施形態の記録ヘッド５０が製造される。

以上説明したように本実施形態によれば、記録素子基板を仮止めする工程が、仮止め用接着剤３６を側面壁２７から凹部３１内にかけて塗布するものであるため、図７に示したような凹部がない従来の構成と比較して、接着剤同士が互いに接触することが防止される。接着剤同士の接触が防止されることから、固定用接着剤３５及び仮止め用接着剤３６において硬化阻害が生じることもなく、したがってそれぞれの接着剤による接着強度も低下することがない。また、仮止めをした状態で固定用接着剤３５の硬化が行われるため、例えば、硬化時に熱硬化性接着剤が収縮したとしても、その影響を受けることなく、記録素子基板２０を高精度に位置決めすることが可能となる。また、凹部３１自体は、支持体３０の表面を部分的に窪ませた構造部であり、複雑な形状をなすものではないため、凹部自体を形成するのに煩雑な工程を要することもない。

また、上記のように接着剤同士が接触しにくいということは、各接着剤３５、３６に関して材料選択の自由度が向上することを意味している。図７のような従来の構成では、接着剤同士が接触した場合であってもそれによる弊害が顕著とならないように、弊害が生じにくい材料が選択されることもあった。これに対し、本実施形態によればそもそも接着剤同士の接触が生じにくいため、弊害を考慮することなく種々の接着剤の利用が可能となる。こうした材料選択の自由度の向上は、生産設備の適正化、更には製造コストを低減する点においても有利である。

（第２の実施形態）
本発明のインクジェット記録ヘッドは、上記構成の他にも例えば図５に示すようなものであってもよい。

図５の記録ヘッド５１は、凹部３１に、その底面から記録素子基板２０側に向かって延びるリブ３８が形成されている。支持体３０を上面側から見た際のリブ３８の延在方向は特に限定されるものではないが、図５の構成では、リブ３８は側面壁２７に沿ってまっすぐ延びている。仮止め用接着剤３６は、リブ３８に接するように塗布されている。言い換えれば、リブ３８は仮止め用接着剤３８の受け部材として機能している。

リブはこのように接着剤を受けることができるものであれば、その配置位置は特に限定されるものではない。一例を挙げれば、リブ３８は側面壁２７よりやや内側に形成されていてもよいし、あるいは、リブの内側面又は外側面が側面壁２７と同一面となるように形成されていてもよい。

本実施形態によれば、リブ３８が設けられていることにより、接着剤３６がより広い面積で支持体に接触することから固定強度が向上する。また、リブ３８の外側面と側面壁２７とがほぼ同一面となっているような場合、リブ先端と基板裏面との間の隙間Ａ₃₈が小さくなることから、仮止め用接着剤の塗布を行い易くなる。

なお、以上説明した第１及び第２の実施形態のインクジェット記録ヘッド５０、５１は、図６に示すようなインクタンクに装着して使用することが可能である。これについて以下説明する。

配線テープ４１は、接着剤４８によりインクジェット記録ヘッド５０の上面に貼り付けられる（図６（ａ）参照）。配線テープ４１はその中間部が折り曲げられ、折り曲げられた先端側（図示下端側）が、インクタンク４０の側面に配されたプリント基板４５に接続される（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）。インクタンク４０の、記録ヘッド５０を保持する部分には、タンク内のインクを記録ヘッド５０（詳細には図２に示したインク供給流路３４）に供給するためのインク流路（不図示）が形成されている。

このように構成された吐出ユニットは、記録装置（不図示）に搭載されて使用される。すなわち、記録装置からの電気的信号がプリント基板４５及び配線テープ４１を経由して記録ヘッド５０に供給される。記録ヘッド５０では、供給された電気的信号によりエネルギー発生素子が選択的に駆動され、これにより、インクが各吐出口から吐出される。なお、前述した記録素子基板２０と支持体３０の接着工程は、支持体３０を予めインクタンク４０上に固定した状態で行うようにしてもよい。

なお、本発明者らは、第１の実施形態に係る構成の記録ヘッド５０（凹部は図４（ｂ）の形態）を実際に作製し、インクタンク４０に搭載した状態で試験を行った。記録ヘッドが取り付けられたインクタンク全体を梱包した状態で、６０℃及び７０℃の保存試験を実施した。その後、記録ヘッド５０を動作させてみたところ、保存試験の前後で画質の劣化はなかった。これに対し、図７のような凹部が設けられていない記録ヘッド（比較用）に対して上記同様の試験を実施したところ、保存試験の前後で画質の劣化が見られた。

以上、本発明について第１及び第２の実施形態を例に挙げて説明したが、本発明は上記に記載した事項に限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、図１に示したような長尺溝状の凹部３１と、図３（ａ）に示した個別の凹部３１Ｃとを、１つの支持体３０上に形成してもよい。また、本明細書において、仮止め用接着剤が、「側面壁から凹部内にかけて」塗布されているとは、接着剤が側面壁と凹部内との双方にまたがった状態で塗布されていることを意図するものであり、必ずしも、側面壁２７から塗布動作を開始して凹部３１で塗布動作を終了することに限られるものではない。すなわち、本発明では、凹部側から側面壁側に向かって接着剤を塗布することも可能である。

第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。 図１の記録ヘッドを図示Ｘ方向に切断して示す断面図である。 凹部の形状を変更した幾つかの例を示す斜視図である。 凹部と基板側面との位置関係について説明するための側面図である。 第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。 第１の実施形態の記録ヘッドがインクタンクに搭載された状態を示す斜視図である。 従来の記録ヘッドの構成を示す断面図である。

符号の説明

２０ 記録素子基板
２７ 側面壁
３０ 支持体
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ 凹部
３３ 支持面
３５ 固定用接着剤
３６ 仮止め用接着剤
３７Ａ、３７Ｂ 内側面
３８ リブ
５０、５１ インクジェット記録ヘッド

Claims (5)

1. インクに吐出エネルギーを付与する複数のエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子のそれぞれに対応して形成された複数の吐出口とを備えた記録素子基板と、該記録素子基板を支持面で支持する支持体とを有し、前記記録素子基板の裏面と前記支持面との間に充填された第１の接着剤とは別に、該第１の接着剤とは材質の異なる第２の接着剤が前記記録素子基板の側面壁と前記支持面とを接着しているインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記支持面のうち前記側面壁に対応する位置には、前記第２の接着剤を受けるための凹部が形成され、前記凹部の開口上に前記側面壁が位置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. 前記凹部には、凹部の底面から前記記録素子基板側に向かって延びるリブが形成され、前記第２の接着剤は該リブに接するように塗布されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記第１の接着剤が熱硬化型の接着剤であり、前記第２の接着剤が紫外線硬化型の接着剤である、請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記第１及び前記第２の接着剤同士は互いに接触していない、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。
5. 記録素子基板と支持体とを第１の接着剤を用いて接着固定する基板固定方法であって、
   前記記録素子基板の裏面と前記支持体の支持面との間に未硬化の前記第１の接着剤を介在させた状態で、前記支持体上に前記記録素子基板を配置する工程と、前記第１の接着剤が未硬化の状態で、前記第１の接着剤とは材質の異なる第２の接着剤を用いて前記記録素子基板を仮止めする工程と、前記仮止めがされた状態で、前記第１の接着剤を硬化させる工程とを有し、
   前記仮止めする工程は、前記第２の接着剤を、前記記録素子基板の側面壁から、前記支持面のうち前記側面壁に対応する位置に形成された凹部であって前記凹部の開口上に前記側面壁が位置している凹部の内部にかけて塗布することを含む基板固定方法。

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