JP6736401B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド、およびその製造方法に関する。

液体吐出装置に搭載される液体吐出ヘッドの代表的な液体吐出方式として、発熱抵抗素子を用いた方式がある。この方式は、液室内に設けられた発熱抵抗素子を信号に応じて発熱させて液体に気泡を生じさせ、この発泡時の気泡圧力を利用して液体を吐出させるものである。このような液体吐出ヘッドは、発熱抵抗素子を備える液体吐出基板と、液体吐出基板を支持する支持面を備える支持部材と、を有している。

特許文献１は、異なる複数種類のカラーインクを吐出する液体吐出基板とブラックインクを吐出する液体吐出基板とが、接着剤を介して１つの支持部材に接着されている、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッドを開示している。また、特許文献１は、支持部材の支持面に液体吐出基板に液体を供給する複数の供給路が設けられ、カラーインクを供給する複数の供給路が互いに隣接して位置する構成を開示している。

特開２００７−３０２２９号公報

特許文献１のように、異なる種類の液体を吐出する液体吐出基板とブラックインクを吐出する液体吐出基板とが接着剤を介して接着された液体吐出ヘッドでは、それぞれ要求される接着剤の厚みが異なる。

異なる種類の液体を吐出する液体吐出基板に関しては、接着される支持部材の支持面には、液体吐出基板にそれぞれ異なる種類の液体を供給するための複数の供給路が隣接して設けられている。したがって、異なる種類の液体が混じって混色が発生することを抑えるために、接着剤の厚みを厚くすることが求められる。特に、液体吐出基板を小型化するために複数の供給路の間隔を小さくする場合には異なる種類の液体がより混じりやすくなるため、接着剤の厚みを厚くすることが一層求められる。

一方で、ブラックインクを吐出する液体吐出基板は、通常、カラーインクを吐出する液体吐出基板よりも大きい吐出量のインクを吐出するため、発熱抵抗素子の面積はブラックインク用の液体吐出基板の方がカラーインク用の液体吐出基板よりも大きい。したがって、ブラックインク用の液体吐出基板に関しては、発熱抵抗素子の面積が大きく発熱量が大きいので、液体吐出基板から支持部材への放熱を促進させるため、接着剤の厚みを薄くすることが求められる。

このように、複数の液体吐出基板と１つの支持部材とが接着剤を介して接着された液体吐出ヘッドでは、それぞれ要求される接着剤の厚みが異なる場合がある。

しかしながら、複数の液体吐出基板を１種類の接着剤で接着してそれぞれの液体吐出基板に適した接着剤の厚みとするためには、高精度に調整することが求められるため、生産工程における量産性が低下する恐れがある。

そこで、本発明は、量産性の低下を抑えつつ、支持部材との間の接着剤の厚みが、複数の液体吐出基板同士で異なる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の第１の発熱抵抗素子を備え、前記複数の第１の発熱抵抗素子によって異なる種類の液体を吐出する第１の液体吐出基板と、前記第１の発熱抵抗素子よりも面積が大きい第２の発熱抵抗素子を備え、前記第２の発熱抵抗素子によって液体を吐出する第２の液体吐出基板と、前記第１の液体吐出基板に異なる種類の液体をそれぞれ供給し、互いに隣接する複数の第１の供給路と、前記第２の液体吐出基板に液体を供給する第２の供給路と、が設けられ、前記第１の液体吐出基板と前記第２の液体吐出基板とを支持する支持面を備えた支持部材と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記第１の液体吐出基板と前記支持面とはフィラーを含有する第１の接着剤を介して接着されており、前記第２の液体吐出基板と前記支持面とはフィラーを含有しない第２の接着剤を介して接着されており、前記第１の接着剤の厚みは前記第２の接着剤の厚みより厚いことを特徴とする。

本発明によると、量産性の低下を抑えつつ、支持部材との間の接着剤の厚みが、複数の液体吐出基板同士で異なる液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。

インクジェット記録ヘッドの斜視図である。 （ａ）は第１の素子基板の斜視図であり、（ｂ）は第２の素子基板の斜視図である。 （ａ）は第１の実施形態の素子基板と支持部材とを接着固定したユニットの上面図であり、（ｂ）はその側面図である。 図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 接着剤を介して素子基板と支持部材と近接させる工程を説明するための図である。 変形例の素子基板と支持部材とを接着固定したユニットの上面図である。 別の変形例の素子基板と支持部材とを接着固定したユニットの上面図である。

本実施形態の液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッドについて説明する。

図１はインクジェット記録ヘッド１を示す斜視図である。インクジェット記録ヘッド１は、インクを吐出する第１の素子基板１０（第１の液体吐出基板）および第２の素子基板２０（第２の液体吐出基板）と、２つの素子基板を支持する支持部材２と、を有する。さらに、インクジェット記録ヘッド１は、インクジェット記録ヘッド１の外部との電気接続のためのパッドを備える電気配線基板３と、この電気配線基板３と第１の素子基板１０および第２の素子基板２０とを電気的に接続する電気配線基板４と、を有する。インクジェット記録ヘッド１は、インクジェット記録ヘッド１の外部から供給された電力や信号に基づいて第１の素子基板１０および第２の素子基板２０からインクを吐出することで記録を行う。

図２は素子基板を示す斜視図であり、図２（ａ）は第１の素子基板１０を示し、図２（ｂ）は第２の素子基板２０を示す。第１の素子基板１０は色が異なる複数種類のインク（例えば染料インク）を吐出し、第２の素子基板２０は１種類のインク（例えば顔料インク）を吐出する。第１の素子基板１０は、複数種類のインクに対応し、インクを供給する複数の供給口１１を有しており、互いに隣接する供給口１１は異なる色のインクを供給する。第２の素子基板２０は１つの供給口２１を有する。また、第１の素子基板１０はインクを吐出するために発熱する複数の第１の発熱抵抗素子１２が配設された複数の第１の発熱抵抗素子列１３と、これに対応するインクを吐出する複数の吐出口列１４と、を有する。また、第２の素子基板２０はインクを吐出するために発熱する複数の第２の発熱抵抗素子２２が配設された複数の第２の発熱抵抗素子列２３と、これに対応するインクを吐出する複数の吐出口列２４と、を有する。１つの供給口に対して両側にそれぞれ発熱抵抗素子列が設けられている。第２の素子基板２０は、第１の素子基板１０よりも多い量のインクを吐出口から吐出することが可能であり、そのために、第２の発熱抵抗素子２２は第１の発熱抵抗素子１２よりも面積が大きく、大きな発熱量を得ることが可能となっている。

本明細書では、異なる種類の液体を吐出する液体吐出基板を第１の液体吐出基板とも称し、第１の液体吐出基板の発熱抵抗素子よりも大きな面積の発熱抵抗素子を有する液体吐出基板を第２の液体吐出基板とも称する。

図３は第１の素子基板１０および第２の素子基板２０と支持部材２とが接着されたユニットを示し、図３（ａ）は素子基板側から見た上面図であり、図３（ｂ）は側面図である。第１の素子基板１０および第２の素子基板２０と支持部材２の支持面２ａとは、接着剤を介して接着されている。支持部材２は、例えば酸化アルミニウム等の材料で形成されており、第１の素子基板１０や第２の素子基板２０で発生された熱は支持面２ａを介して支持部材２内に逃がすことが可能となっている。このような放熱の観点からは、支持部材２は熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。ここで、第１の素子基板１０と支持面２ａとは第１の接着剤１５を介して接着されており、第２の素子基板２０と支持面２ａとは第２の接着剤２５を介して接着されている。また、支持面２ａは、第１の素子基板１０の複数の供給口１１にインクを供給する複数の供給路１６（第１の供給路）と、第２の素子基板２０の供給口２１にインクを供給する供給路２６（第２の供給路）と、を有している。

図４は、図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における断面を示す。第１の素子基板１０は６つの供給口１１を有しており、小型化やコストダウンのために隣接する供給口１１同士の間隔およびこれに対応する支持面２ａの隣接する供給路１６同士の間隔が小さくなっている。そのため、隣接する供給口１１間の壁や供給路１６間の壁の幅が小さく、第１の素子基板１０と支持部材２との接着が十分でないと、混色が発生することが懸念される。したがって、第１の接着剤１５はその厚みを厚くすることが求められる。

一方で、第２の素子基板２０の吐出口列２４から吐出されるインクの吐出量は、第１の素子基板１０の吐出口列１４から吐出されるインクの吐出量よりも多い。また、第２の素子基板２０が吐出するインクは顔料インクであり第１の素子基板１０から吐出される染料インクよりも粘度が高い。したがって、第２の発熱抵抗素子２２の面積は第１の発熱抵抗素子１２よりも大きく、また、第２の素子基板２０の吐出口の開口面積は第１の素子基板１０の吐出口よりも大きい。第１の素子基板１０が面積の異なる複数の第１の発熱抵抗素子１２を有する場合には、そのうちの最大面積である第１の発熱抵抗素子１２よりも第２の発熱抵抗素子２２の面積が大きい。そのため、第２の素子基板２０は第１の素子基板１０と比べてその発熱量が大きくなりやすく、より放熱性を高くすることが求められる。したがって、第２の素子基板２０から支持部材２への放熱を促進させるために、第２の接着剤２５はその厚みを薄くすることが求められる。また、第２の素子基板２０は、第１の素子基板１０よりも発熱抵抗素子列の方向における長さが長いため、発熱抵抗素子列２３の中央と端との温度差が大きくなって温度分布に偏りが生じる恐れがあり、この点からもより放熱性を高くすることが望ましい。

以上の理由から、第１の素子基板１０を接着する第１の接着剤１５の厚みは、第２の素子基板２０を接着する第２の接着剤２５の厚みよりも厚くすることが求められる。このようなインクジェット記録ヘッド１を得るため、本実施形態では、第１の接着剤１５として樹脂フィラー等のフィラー１５ａを含有した接着剤１５を用い、第２の接着剤２５としてフィラーを含有しない接着剤２５を用いる。例えば、フィラー１５ａとしては、その最大粒径が１０μｍ、その平均粒径が１．０μｍのものを用いる。なお、第１の接着剤１５と第２の接着剤２５とでは、フィラーの有無を除いて接着剤の材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なる材料を用いる場合に、例えば、第１の接着剤１５は第２の接着剤２５よりも粘度が高く、熱硬化型の接着剤を用い、第２の接着剤２５は紫外線・熱併用硬化型の接着剤を用いてもよい。第１の接着剤１５として第２の接着剤２５よりも粘度の高いものを用いることで厚く塗布しやすくなるため、第２の接着剤２５よりも接着剤の厚みを厚くしやすくなる。

図５は、支持部材２の支持面２ａに接着剤を塗布した状態で素子基板と支持部材とを近接させる工程を説明するための断面模式図である。図５（ａ）は第１の素子基板１０と支持部材２とを近接させる工程を示し、図５（ｂ）は第２の素子基板２０と支持部材２とを近接させる工程を示す。

支持部材２と素子基板１０、２０とを接着する際、支持部材２と素子基板１０、２０との間に接着剤が塗布された状態で、矢印Ａに示すように素子基板１０、２０を支持部材２に近接させる。なお、この際の制御はサーボを用いて行うことが可能である。この際、第１の素子基板１０と第２の素子基板２０とで近接させる際の圧力が同じになるように設定する。また、この圧力は、第１の接着剤１５に含有されるフィラー１５ａが潰れない程度に設定する。すると、第１の接着剤１５は押し潰されてその厚みが小さくなり、フィラー１５ａのうちの最大粒径のフィラーが第１の素子基板１０と支持部材２とに挟まれた状態となって第１の素子基板１０と支持部材２とを近接させる工程が停止する。このように、接着剤がフィラーを含有する場合はそのフィラーの粒径（粒径にばらつきがある場合は最大粒径）によって、第１の素子基板１０と支持部材２との距離、すなわち、第１の接着剤１５の厚みが決まる。一方で、第２の接着剤２５は押し潰されてその厚みが小さくなり、第２の接着剤２５はフィラーを含有していないため、第１の接着剤１５の厚みよりも薄くなった状態となって、第２の素子基板２０と支持部材２とを近接させる工程が停止する。このように、フィラー１５ａを含有する第１の接着剤１５の厚みはフィラーを含有しない第２の接着剤２５の厚みよりも厚くなる。第１の接着剤１５と第２の接着剤２５とを硬化させて、第１の素子基板１０と第２の素子基板２０とで接着剤の厚みが異なるインクジェット記録ヘッドを製造することができる。

これにより、第１の素子基板１０においては接着剤の厚みを厚くして混色の発生を抑えることが可能となり、第２の素子基板２０においては接着剤の厚みを薄くして支持部材２への放熱性を高めることができる。また、簡便な方法で接着剤の厚みを異ならせることができるので、量産性の低下を抑えることが可能となる。

なお、第２の接着剤２５がフィラーを含有してもよいが、その場合、第１の接着剤１５が含有するフィラー１５ａよりも最大粒径の小さいフィラーを含有させる。これにより、上述の第１の接着剤１５と同様に第２の接着剤２５の厚みがフィラーによって決まり、第１の接着剤１５の厚みが第２の接着剤２５の厚みよりも厚いインクジェット記録ヘッド１を簡便に製造することができる。その際、平均粒径に関しても第１のフィラー１５ａよりも小さいフィラーであることが好ましい。

なお、第１の素子基板１０と第２の素子基板２０とで近接させる際の圧力は略同じであることが好ましいが、第２の素子基板２０を近接させる際の圧力を第１の素子基板１０よりも大きくしてもよい。

以下、第２の素子基板の変形例について説明する。なお、第１の素子基板の構成や、第１の接着剤、第２の接着剤の形態などに関しては、上述の実施形態と同様であり、説明を省略する。

図６は、本実施形態の変形例の第１の素子基板１０および第２の素子基板３０と支持部材２とが接着されたユニットを素子基板側から見た上面図である。本変形例では、第２の素子基板３０は複数の供給口３１を有する構成であるが、第１の素子基板１０と異なり、第２の素子基板３０は一種類の液体を吐出する。したがって、複数の供給口３１間も同じ液体を供給するため、これらの供給口３１間で混色は発生しない。

図７は、本実施形態の別の変形例の第１の素子基板１０および第２の素子基板４０と支持部材２とが接着されたユニットを素子基板側から見た上面図である。本変形例では、第２の素子基板４０は、複数の供給口４１を有しており、複数種類の液体を吐出する。しかし、第１の素子基板１０の供給口１１間の距離よりも供給口４１間の距離の方が大きいため、第１の素子基板１０に比べて第２の素子基板４０は混色が生じる可能性は低い。

１ インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２ 支持部材
２ａ 支持面
１０ 第１の素子基板（第１の液体吐出基板）
１２ 第１の発熱抵抗素子
１５ 第１の接着剤
１５ａ フィラー
１６ 供給路
２０ 第２の素子基板（第２の液体吐出基板）
２２ 第２の発熱抵抗素子
２５ 第２の接着剤
２６ 供給路

Claims (9)

1. 複数の第１の発熱抵抗素子を備え、前記複数の第１の発熱抵抗素子によって異なる種類の液体を吐出する第１の液体吐出基板と、
   前記第１の発熱抵抗素子よりも面積が大きい第２の発熱抵抗素子を備え、前記第２の発熱抵抗素子によって液体を吐出する第２の液体吐出基板と、
   前記第１の液体吐出基板に異なる種類の液体をそれぞれ供給し、互いに隣接する複数の第１の供給路と、前記第２の液体吐出基板に液体を供給する第２の供給路と、が設けられ、前記第１の液体吐出基板と前記第２の液体吐出基板とを支持する支持面を備えた支持部材と、
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記第１の液体吐出基板と前記支持面とはフィラーを含有する第１の接着剤を介して接着されており、前記第２の液体吐出基板と前記支持面とはフィラーを含有しない第２の接着剤を介して接着されており、前記第１の接着剤の厚みは前記第２の接着剤の厚みより厚いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 複数の第１の発熱抵抗素子を備え、前記複数の第１の発熱抵抗素子によって異なる種類の液体を吐出する第１の液体吐出基板と、
   前記第１の発熱抵抗素子よりも面積が大きい第２の発熱抵抗素子を備え、前記第２の発熱抵抗素子によって液体を吐出する第２の液体吐出基板と、
   前記第１の液体吐出基板に異なる種類の液体をそれぞれ供給し、互いに隣接する複数の第１の供給路と、前記第２の液体吐出基板に液体を供給する第２の供給路と、が設けられ、前記第１の液体吐出基板と前記第２の液体吐出基板とを支持する支持面を備えた支持部材と、
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記第１の液体吐出基板と前記支持面とはフィラーを含有する第１の接着剤を介して接着されており、前記第２の液体吐出基板と前記支持面とは前記第１の接着剤が含有するフィラーよりも最大粒径が小さいフィラーを含有する第２の接着剤を介して接着されており、前記第１の接着剤の厚みは前記第２の接着剤の厚みより厚いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記第１の液体吐出基板は複数の前記第１の発熱抵抗素子が配設されて構成された複数の第１の発熱抵抗素子の列を備え、前記第２の液体吐出基板は複数の前記第２の発熱抵抗素子が配設されて構成され、前記第１の発熱抵抗素子の列の長さよりも長い第２の発熱抵抗素子の列を備える、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第２の液体吐出基板は１種類の液体を吐出する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記支持面は、前記第２の液体吐出基板に異なる種類の液体をそれぞれ供給し、互いに隣接する複数の前記第２の供給路を備え、
   前記複数の第２の供給路の間隔は、前記複数の第１の供給路の間隔よりも大きい、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第１の接着剤に含有されるフィラーは樹脂フィラーである、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１の接着剤は前記第２の接着剤よりも粘度が高い、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記第１の液体吐出基板と前記支持面との間に前記第１の接着剤が挟まれた状態で前記第１の液体吐出基板と前記支持面とを近接させる工程と、
   前記第２の液体吐出基板と前記支持面との間に前記第２の接着剤が挟まれた状態で前記第２の液体吐出基板と前記支持面とを近接させる工程と、
   を含み、
   前記第１の接着剤に含有されるフィラーが前記第１の液体吐出基板と前記支持面とに挟まれることで、前記第１の液体吐出基板と前記支持面とを近接させる工程を停止させる、液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第１の液体吐出基板と前記支持面とを近接させる工程と、前記第２の液体吐出基板と前記支持面とを近接させる工程とを、同じ圧力で行う、請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
   

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