JP5312005B2 - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録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方式は、記録液の小滴を発生させ、それを紙等の被記録媒体へ付着させて記録を行う記録方式である。この方式によれば、記録時の騒音が極めて少なく、かつ高速記録が可能であり、しかもインクジェット記録ヘッドを極めて小型化できる。したがって、インクジェット記録方式は、記録のカラー化および記録装置の小型化が容易な記録方式である。

図９は、インクジェット記録ヘッドであるカラーカートリッジ１００の概略を示す外観斜視図であり、図９（ａ）は下部から見た図であり、図９（ｂ）は上部から見た図である。カラーカートリッジ１００は、支持部材１０９と蓋１１０とによって記録液収納室が形成され、その内部には記録液が収容されている。記録液滴を吐出させるための記録素子基板１０１と電気配線基板１０２は、支持部材１０９上に組み付けられている。

図１０は、記録素子基板１０１の概略図であり、図１０（ａ）は被記録媒体側（表面）を、（ｂ）は支持部材１０９側（裏面）を示した図である。図１１は、支持部材１０９の記録素子基板１０１と接合する面である接合面１１５の概略図であり、（ａ）は接合面１１５に接着剤１０４を塗布する前、（ｂ）は接合面１１５に接着剤１０４を塗布した後を示した図である。

支持部材１０９の記録液流路１０６の周り、および記録液流路１０６の間の隔壁１０８の上面が接合面１１５になっている。そして、接合面１１５上に接着剤１０４が塗布され、記録素子基板１０１の裏面と支持部材１０９の接合面１１５は、接着剤１０４を介して接合される。また、記録液収納室から供給される記録液は、記録液流路１０６を通じて、記録素子基板１０１に形成された記録液供給口１０５へ供給される。そして、供給された記録液は、記録素子基板１０１内に形成された発熱素子（不図示）にて発泡させられ、吐出口１０３から吐出し、被記録媒体へ着弾する。

記録素子基板１０１の裏面と支持部材１０９の接合面１１５とを接合する際、記録素子基板１０１の裏面と支持部材１０９の接合面１１５との接着性およびシール性が不十分であれば、記録素子基板１０１と支持部材１０９との間から記録液の漏れが生ずる場合がある。この問題に対処するためには、接着剤１０４を途切れることなく接合面１１５に安定塗布し、接着剤１０４で記録素子基板１０１と支持部材の接合面１１５との間のシールを行う必要がある。

特許文献１に記載の構成では、図示しないが、記録素子基板の裏面と支持部材の接合面とが接合する際に、記録素子基板の記録液供給口を囲む領域と当接する、支持部材の接合面にＶ形溝が設けられている。そしてその溝で接着剤を保持し、接着剤のとぎれを防ぐことで記録素子基板と支持部材の接合面との間のシール性を向上させている。

ところで、近年、コスト、加工性等の点から支持部材１０９にはモールド成形品が用いられている。モールド成形品の支持部材１０９は、接合面１１５の平面度があまりよくない。そのため、以下の方法で記録素子基板の固定が行われる。

まず、支持部材１０９の接合面１１５へ、ディスペンサー（不図示）による描画塗布方法によって接着剤１０４の塗布が行われる。そして、位置および姿勢精度を確保された記録素子基板１０１を、接合面１１５から所定の高さだけ上方、例えば７０μｍ程度上方で接着剤１０４と当接させる。そして、この状態を保持しつつ接着剤１０４を硬化させる。その後、記録素子基板１０１周辺と、記録素子基板１０１の電気接続部を封止剤で封止し、熱硬化させることにより記録素子基板１０１の固定を行う。

上記の方法により、支持部材１０９の接合面１１５の平面度の影響を受けずに記録素子基板１０１を接着固定することができる。しかし、この方法は、記録素子基板１０１が接着剤１０４に浮かんでいる状態で固定する。そのため、塗布した接着剤１０４の全域において、接着剤１０４の上端の高さが均一ではなく、７０μｍの高さがない部分があると、接着剤１０４が記録素子基板１０１に当接できず、シール不良が生じる可能性がある。そのため、接着剤１０４を塗布する際には、接着剤１０４のとぎれを防ぐだけでなく、高さを安定させる必要がある。
特開２００６−２１２９０２号公報

図１２は、支持部材１０９の接合面１１５に接着剤１０４を塗布したときの接着剤１０４の様子を示した概略図である。

図１２（ａ）は、接着剤１０４が塗布されたときの支持部材１０９の接合面１１５の様子を示している。接着剤１０４は、支持部材１０９の記録液流路１０６の周囲と記録素子基板１０１の記録液供給口１０５の周囲との間をシールするため、隔壁１０８上にも塗布されている。図１２（ａ）のａ部の拡大図を図１２（ｂ）に示す。塗布した接着剤１０４の軌跡には円弧状の角部１１７が形成される。この角部１１７付近において、表面張力γの方向が集中する領域ｃと分散する領域ｄが発生する。表面張力γが集中する領域ｃでは接着剤１０４の厚さが厚くなり、逆に表面張力γが分散する領域ｄでは接着剤１０４の厚さが薄くなる。これによって、図１２（ｃ）に示すように接着剤１０４の上端の高さが不均一となり、領域ｄのような接着剤１０４の高さが低い部分では、接着剤１０４と記録素子基板１０１の裏面とが当接しない可能性が生じる。そのため、記録素子基板１０１の記録液供給口１０５と支持部材１０９の記録液流路１０６との間のシールが不十分となり、記録液の漏れや、封止剤の入り込みの発生する確率が高くなる。しかし、接着剤１０４を厚くしようと塗布量を多くしすぎると、支持部材１０９の記録液流路１０６への接着剤１０４の落ち込みや、記録素子基板１０１の記録液供給口１０５から吐出口１０３への接着剤１０４の這い上がりが発生する可能性がある。そのため、塗布時の接着剤の上端の高さに対するマージンが低下し、結果的に生産性を低下させる原因となっていた。

本発明の目的は、高い生産性を維持しつつ、支持部材と記録素子基板との間を隙間なく接着剤でシールした、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である。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、記録液を吐出するための素子と記録液を素子へ供給する複数の供給口とを有する記録素子基板と、接着剤を介して記録素子基板と接合される接合面と接合面に形成される、複数の供給口へ記録液を供給するための流路とを有する支持部材と、を備えている。また、支持部材の接合面における複数の流路同士の間に形成される隔壁の端部側の領域に凸部が設けられている。凸部の頂部の高さは、隔壁の端部の延長部の領域の接合面の高さよりも高くなっている。

本発明によると、支持部材の記録素子基板との接合面に接着剤を塗布する際に、表面張力が分散する領域においても、接着剤の上端の高さが低下しない。そのため、支持部材と記録素子基板との間を隙間なく接着剤でシールすることができる。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略する場合もある。

図１は、本発明のインクジェット記録ヘッドであるカラーカートリッジ３０の概略を示す外観斜視図である。図１（ａ）は下部から見た図であり、図１（ｂ）は上部から見た図である。図２はカラーカートリッジ３０の分解斜視図である。

カラーカートリッジ３０は、支持部材９と蓋１０によって形成された記録液収納室内に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色の記録液（不図示）が収容されている。さらに、記録液収納室内には、各記録液を保持するための吸収体（不図示）が収容されている。モールド成形により成形された支持部材９の底部の接合面１５には、記録液吐出用の記録素子基板１が取り付けられている。なお、以下で説明する実施形態においては、支持部材９は形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを３５％混入した樹脂材料で成形している。

図３は、記録素子基板１の概略図であり、図３（ａ）は被記録媒体側（表面）を、（ｂ）は支持部材９側（裏面）を示した図である。記録素子基板１には、記録液を吐出するための発熱素子（不図示）、流路（不図示）、吐出口３、および記録液供給口５が予め形成されている。記録素子基板１は、電気配線基板２と接合されている。また、図２に示すように、電気配線基板２には、記録素子基板１０を組み込むためのデバイスホール２０と、記録素子基板１の電極７に対応する電極端子２１とが形成されている。さらに、記録装置本体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２２を有し、この外部入力端子２２と電極端子２１とは銅箔の配線でつながっている。

（実施形態１）
本発明に係る第１の実施形態について説明する。図４は、本発明に係る記録装置の一実施形態の概略構成図である。図４（ａ）に示す支持部材９および接合面１５は、モールド成形により形成されている。この支持部材９は、記録液を供給するための記録液供給路６を有し、各記録液が混色しないように、隔壁８が形成されている。

この隔壁８上面の端部に図４（ｂ）に示すように断面が矩形の凸部１６が形成されている。凸部１６の形状は、成形材料特性、接着剤物性値等を考慮して決定される。なお、この凸部形状は矩形に限らず、例えば図４（ｃ）に示すような山形状や、図４（ｄ）に示すような半球形状であっても良い。

図５に示すように、ディスペンサー（不図示）による描画塗布方法にて矢印の方向に移動しながら接合面１５上に接着剤４が塗布される。なお、この接着剤４の塗布に関しては、転写方法にて行うことも可能である。

図６に接着剤４が塗布されたときの接合面１５の様子を示す。図６（ａ）に示すように、接着剤４は、凸部１６を含む接合面１５上に塗布される。図６（ｂ）は図６（ａ）のＡＡ’断面を示したものである。接着剤４は、ディスペンサー（図示せず）の塗布ニードルにより、接合面１５に塗布されるが、図６（ｂ）に示すように隔壁８の端部に設けられた凸部１６により接着剤４が持ち上げられ、接着剤４の上端の高さの低下が低減される。

隔壁８の端部に設ける凸部１６の寸法を高さ０．０５ｍｍ、幅２ｍｍとし、接着剤４として粘度１２０００ｍＰａ・ｓ、チクソ比１．５の粘性を有する接着剤４を使用して、接着剤４の上端の高さを調べた。その結果、隔壁８の端部に凸部１６を設けない場合と比べ、接着剤の上端の高さの低下を約４０％軽減できることが分かった。

（実施形態２）
本発明に係る第２の実施形態について説明する。

図７に示すように、本実施形態では凸部１６を隔壁８の上面だけでなく、記録液流路６の角部の外側であり、隔壁８上に位置する凸部１６と記録液流路６を挟んで対向する接合面１５上にも設けられている。これによって、隔壁８上の凸部１６が混色を防止することに加え、接合面１５上の凸部１６によって、接着剤４の上端の高さの低下を低減させることができる。そのため、記録素子基板１と接着剤４との当接面積向上による接着力の向上、封止材入り込みの防止が可能となる。

隔壁８上面と接合面１５上面に高さ０．０５ｍｍ、幅２ｍｍの凸部１６を形成した。ここにディスペンサーによって接着剤４を塗布したところ、接合面１５上に凸部１６を設けない場合に比べ、接着剤の上端の高さの低下を約４０％軽減できることが分かった。

（実施形態３）
本発明に係る第３の実施形態について説明する。

単色カートリッジにおいて図８に示すように、接合面１５上で、記録液流路６の角部の外側であり、かつ、記録液流路６の頂角Ｘの対頂角部分Ｚを除いた部分Ｙに凸部１６を形成した。これによって、接着剤４と記録素子基板１との当接が容易になり、接着力の向上や、封止剤入り込みの防止が可能となる。

記録液供給口５の角部前後の接合面上に高さ０．０５ｍｍの凸部１６を形成した。そして接合面１５上面にディスペンサーによって接着剤４を塗布したところ、接合面１５上に凸部１６を設けない場合に比べ、接着剤の上端の高さの低下を約４０％軽減できることが分かった。

従来は、図１２（ｂ）および（ｃ）の領域ｄのように、表面張力γが分散する領域では、塗布した接着剤１０４の厚さが薄くなっていた。それに伴って、接着剤１０４の上端の高さが低く、記録素子基板１０１に当接できない箇所が生じ、支持部材１０９と記録素子基板１０１の接合の信頼性が低くなっていた。しかし、本発明では、接合面１５上の、接着剤４の表面張力γが分散して厚さが薄くなる領域に凸部１６を設けることで、接着剤４の上端の高さを均一化することができる。そのため、接合面１５における接着剤４の高さを一定に保つことができ、接着剤４による記録素子基板１と支持部材９との間のシール性を高めることができる。

また、インクジェット記録ヘッドの製造工程も、従来と大幅に変わることがないので、製造コストの増加を心配する必要もない。

なお、接着剤４の粘性は、隔壁８上にメニスカス力により安定して形状を保持できれば、適宜選択できる。また、本実施形態では記録液が３色または単色のインクジェット記録ヘッドで説明をしたが、記録液の数に制限はない。

本発明のインクジェット記録ヘッドの外観斜視図であり、（ａ）は下部から見た外観斜視図であり、（ｂ）は上部から見た外観斜視図である。 図１におけるインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 図１におけるインクジェット記録ヘッドの記録素子基板の概略図であり、（ａ）は被記録媒体側（表面）の概略図であり、（ｂ）は支持部材側（裏面）の概略図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は接合面を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図、(ｃ)は凸部の他の形状を示した断面図、（ｄ）は凸部のさらに他の形状を示した断面図である。 接着剤の塗布方法を示した平面図である。 図４におけるインクジェット記録ヘッドの接合面に、図４における塗布方法で接着剤を塗布した様子を示す概略図であり、（ａ）は接合面を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドの他の実施形態を示す概略構成図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドのさらに他の実施形態を示す概略構成図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの外観斜視図であり、（ａ）は下部から見た外観斜視図であり、（ｂ）は上部から見た外観斜視図である。 図９におけるインクジェット記録ヘッドの記録素子基板の概略図であり、（ａ）は被記録媒体側（表面）の概略図であり、（ｂ）は支持部材側（裏面）の概略図である。 図９におけるインクジェット記録ヘッドの接合面の概略構成図であり、（ａ）は接合面に接着剤を塗布する前の概略構成図、（ｂ）は接合面に接着剤を塗布した後の概略構成図である。 図１１におけるインクジェット記録ヘッドの接合面に接着剤を塗布した様子を示す概略図であり、（ａ）は接合面を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のａ部の拡大概略図、（ｃ）は（ｂ）のＣＣ’断面図である。

符号の説明

１：記録素子基板
２：電気配線基板
３：吐出口
４：接着剤
５：記録液供給口
６：記録液流路
７：電極
８：隔壁
９：支持部材
１０：蓋
１５：接合面
１６：凸部
２０：デバイスホール
２１：電極端子
２２：外部入力端子
３０：カラーカートリッジ
１００：カラーカートリッジ
１０１：記録素子基板
１０２：電気配線基板
１０３：吐出口
１０４：接着剤
１０５：記録液供給口
１０６：記録液流路
１０７：電極
１０８：隔壁
１０９：支持部材
１１０：蓋
１１５：接合面
１１７：塗布軌跡角部

Claims (10)

1. 記録液を吐出するための素子と記録液を前記素子へ供給する複数の供給口とを有する記録素子基板と、
   接着剤を介して前記記録素子基板と接合される接合面と、前記接合面に形成される、複数の前記供給口へ記録液を供給するための複数の流路とを有する支持部材と、
   を備えるインクジェット記録ヘッドであって、
   前記支持部材の前記接合面における複数の前記流路同士の間に形成される隔壁の端部側の領域に凸部が設けられており、前記凸部の頂部の高さは、前記隔壁の端部の延長部の領域の前記接合面の高さよりも高いことを特徴とする、インクジェット記録ヘッド。
2. 前記凸部の前記支持部材の厚さ方向に切断した断面形状が矩形である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記凸部の前記支持部材の厚さ方向に切断した断面形状が山形である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記凸部の前記支持部材の厚さ方向に切断した断面形状が半球形である、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 記録液を吐出するための素子と記録液を前記素子へ供給する供給口とを有する記録素子基板と、
   接着剤を介して前記記録素子基板と接合される接合面と前記接合面に形成される、複数の前記供給口へ記録液を供給するための複数の流路とを有する支持部材と、
   を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
   前記支持部材の前記接合面における複数の前記流路同士の間に形成される隔壁の端部側の領域に、前記隔壁の端部の延長部の領域の前記接合面の高さよりも高い凸部が形成された前記支持部材を用意する工程と、
   前記凸部を覆うように前記接合面に接着剤を塗布する工程と、
   を有す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。
6. 前記接着剤は描画塗布方法によって塗布される、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
7. 前記接着剤は転写方法によって塗布される、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
8. 前記支持部材をモールド成形で成形する、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の製造方法。
9. 記録液を吐出するための素子と記録液を前記素子へ供給する複数の供給口とを有する記録素子基板と、
   接着剤を介して前記記録素子基板と接合される接合面と、前記接合面に形成される、複数の前記供給口へ記録液を供給するための複数の流路とを有する支持部材と、
   を備えるインクジェット記録ヘッドであって、
   前記支持部材の前記接合面における複数の前記流路同士の間に形成される隔壁の端部側の領域に凸部が形成されており、前記凸部の頂部の高さは前記接合面のなかで最も高いことを特徴とする、インクジェット記録ヘッド。
10. 前記隔壁の両端部側の領域に前記凸部が形成されている、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。

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