JP2002154209A - インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法Info
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Abstract
の吐出特性および供給特性や、支持部材に対する記録素
子基板の位置決め精度に関して、最適化を図る。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッドは、記録液を
吐出する複数の吐出エネルギー発生素子4を具備すると
ともに、該素子4が設けられた面とは反対側の面に設け
られ、該素子4に記録液を供給する複数の記録液供給口
5を具備する記録素子基板1と、この記録素子基板1を
保持固定する支持部材2とを有している。支持部材2に
は記録素子基板1の各供給口5に記録液をそれぞれ供給
するための複数の記録液供給流路2aが設けられてお
り、各供給流路2aの流路幅は各供給口4の入口部の開
口幅よりも狭く形成されている。さらに、供給流路2a
と供給口5との間に生じる段差は、記録素子基板1と支
持部材2との接合面からはみ出た接着剤10によって埋
められている。
Description
を記録媒体へ吐出して記録を行う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。
パクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と様々な
記録メディアに対して記録することが可能であって、記
録時における騒音がほとんど生じないといった特徴を有
している。この種の液体噴射記録装置で用いられる液体
噴射記録方式は、代表的な例としては、吐出エネルギー
発生素子として電気熱変換素子を用いた方式がある。こ
の方式を用いた液体噴射記録ヘッドは、電気熱変換素子
を加圧室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを
印加する事により記録液に熱エネルギーを与え、その時
の記録液の相変化により生じる記録液の発泡時(沸騰
時)の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用したものであ
る。
記録ヘッドには、電気熱変換素子が配列された基板に対
して平行に記録液を吐出させる方式(エッジシュータ)
のものと、電気熱変換素子が配列された基板に対して垂
直に記録液を吐出させる方式(サイドシュータ)のもの
とがある。
基板を支持部材上に搭載した状態で示す図である。
の表面側に設けられている吐出ロプレート104には、
記録液を吐出するための複数の吐出口104aが、記録
素子である吐出エネルギー発生素子(例えば、電気熱変
換素子)105に対向する位置に2列にわたって開口さ
れ、2列で1組を成す吐出口列が構成されている。
06の入口部の開口幅よりも大きな流路幅を有してい
る。そのため、互いに隣接する記録液供給流路101a
を隔てる隔壁101bの厚みは、互いに隣接する記録液
供給口106の入口部同士の間隔よりも薄くなってい
る。
む液体吐出ヘッドの製造に用いられる組立方法等が、い
くつか知られている。
は、液体吐出ヘッドの製造方法に関して記録素子基板の
位置決め組立方法が開示されている。この組立方法は、
真空吸着フィンガーで記録素子基板を精度良く位置決め
し、紫外線・熱硬化併用型の接着剤で記録素子基板を固
定している。
は、液体吐出ヘッド本体にオリフィスプレート(吐出口
プレート)を接着する方法が開示されている。
は、複数のインク室を有する液体吐出ヘッド本体にノズ
ル部材を接着する方法が開示されている。
子基板のうち、特に複数の吐出口列を備えた第2の記録
素子基板103においては、1枚のシリコンウエハから
切り出す記録素子基板の数を増やしてコストダウンを図
る場合や、あるいは記録素子基板を大型化することなく
吐出口列103aの数を増やそうとする場合には、記録
液供給口106を互いのピッチを小さくして高密度に配
列する必要がある。
すると、それに合わせて支持部材101の隔壁101b
の厚さを薄くする必要があるが、隔壁101bを薄くし
た場合には、 セラミックからなる支持部材101に、ある厚み以下
の薄い隔壁を形成することは製造上困難である、 隔壁101bが薄いと、記録液を吐出したときの振動
波が隔壁101bを伝って隣接する供給流路に伝達して
しまい、その隣接する供給流路では振動による記録液の
供給不良が発生し、結果として印字不良の原因となる、 さらに、隔壁101bが薄いと、隣接する供給流路1
01a同士の記録液が混合しないように、支持部材10
1に対する記録素子基板103の実装精度を一層高める
必要がある、ということが懸念される。
給流路101aの幅が狭くなり、記録液供給口106へ
十分な量の記録液を供給できなくなってしまう。
ッチを小さくする場合には、上記の点を考慮して、支持
基板101に形成する隔壁101bの厚みと供給流路1
01aの幅とを決定する必要がある。
を含む液体吐出ヘッドの製造に用いられる組立方法等に
は、 紫外線・熱硬化併用型の接着剤が塗られた場所のう
ち、記録素子基板を吸着する吸着フィンガーの影になる
箇所には紫外線照射光が届かないため、完全に位置決め
固定が為されないまま次の熱硬化工程に移されて、記録
素子基板の位置がずれてしまう、 上記のように紫外線照射光が届かない個所にある紫外
線・熱硬化併用型の接着剤が、熱硬化工程において熱硬
化の直前に粘度が極端に下がり、毛管力により記録液流
路内の隅の部分を伝わり、吐出ノズルを詰まらせてしま
う、というような不都合があった。
あり、記録液供給口同士のピッチを小さくして吐出口列
を高密度に配列した場合に、記録液の吐出特性および供
給特性や、支持部材に対する記録素子基板の位置決め精
度に関して、最適化を図る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を目的とする。
ドの信頼性を高めることができるインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法を提供することを目的とする。
め、本発明のインクジェット記録ヘッドは、記録液を吐
出する複数の記録素子を具備するとともに、該記録素子
が設けられた面とは反対側の面に設けられ、前記記録素
子に前記記録液を供給する複数の供給口を具備する記録
素子基板と、該記録素子基板が組込まれるための部位を
有し、前記記録素子基板と接続されることにより、前記
記録素子基板に対して前記記録液を吐出するための電気
パルスを印加する配線基板とを有する少なくとも1つの
記録素子ユニットと、前記記録素子基板を保持固定する
支持部材と、を有してなるインクジェット記録ヘッドに
おいて、前記支持部材には前記記録素子基板の前記各供
給口に前記記録液をそれぞれ供給するための複数の供給
流路が設けられており、該各供給流路の流路幅が前記各
供給口の入口部の開口幅よりも狭く形成されていること
を特徴とする。
ット記録ヘッドによれば、支持部材に形成された複数の
供給流路を互いに隔てる隔壁が、記録素子基板の互いに
隣接する供給口の入口部同士の間隔よりも厚く形成され
るので、記録液を吐出したときの振動波が隔壁を介して
隣接する供給流路に伝達することが抑えられ、記録液の
吐出性能を高めることが可能となる。また、隔壁が隣接
する供給口の入口部同士の間隔よりも厚く設けられてい
ることにより、隔壁と供給口同士の間の領域との位置合
わせにはさほど高い精度が要求されないので、支持部材
に対する記録素子基板の実装精度を必要以上に高める必
要がなくなる。
は、該供給口の入口部から出口部に向かうにつれて流路
幅が狭くなるようなテーパ状の形状に形成されている構
成としてもよい。
材とは接着剤で接合されている構成としてもよい。
に生じる段差が前記接着剤によって埋められている構成
とすることにより、記録素子基板の供給口と支持部材の
供給流路との間に液溜まりが生じることを防ぎ、記録液
の供給性能が損なわれることを抑えることが可能にな
る。
れると硬化する性質を有するとともに加熱されると硬化
する性質を有している構成としてもよい。本発明では上
記のように支持部材の供給流路の流路幅が記録素子基板
の供給口の入口部の開口幅よりも狭く形成されているの
で、記録素子基板の供給口と支持部材の供給流路との間
に生じる段差が、支持部材の上面側、すなわち記録素子
基板の供給口に面する側に形成される。そのため、記録
素子基板と支持部材との接合面からはみ出た接着剤は、
供給口の出口部を通って供給口内に進入する紫外線によ
って照射されうる。そして、このはみ出た接着剤を紫外
線によって硬化させることにより、硬化が不完全であっ
た接着剤が流路内に流れ出すことを未然に防ぐことが可
能になる。
られる記録液を吐出する吐出口プレート部が透明な部材
からなる構成としてもよい。
間に介在し、前記配線基板を保持固定する支持板をさら
に有する構成としてもよい。
の製造方法は、記録液を吐出する複数の記録素子を具備
するとともに、該記録素子が設けられた面とは反対側の
面に設けられ、前記記録素子に前記記録液を供給する複
数の供給口を具備する記録素子基板と、該記録素子基板
が組込まれるための部位を有し、前記記録素子基板と接
続されることにより、前記記録素子基板に対して前記記
録液を吐出するための電気パルスを印加する配線基板と
を有する少なくとも1つの記録素子ユニットと、前記記
録素子基板を保持固定する支持部材と、を有してなるイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法において、紫外線が
照射されると硬化する性質を有するとともに加熱される
と硬化する性質を有する接着剤を前記支持部材と前記記
録素子基板との接合面に塗布する工程と、前記記録素子
基板と前記支持部材とを互いに押圧させて、前記接着剤
を前記記録素子基板と前記支持部材との接合面から前記
記録素子基板の供給口内に延出する領域にはみ出させる
工程と、前記接合面からはみ出した前記接着剤に紫外線
を照射して該接着剤を硬化させ、前記支持部材に対する
前記記録素子基板の位置決め固定を行う工程と、を有す
ることを特徴とする。
路側(インク供給口側)へはみ出した接着剤を硬化させ
て支持部材に対する記録素子基板の位置決め固定を行う
ことにより、支持部材に対する記録素子基板の位置決め
を行った後に、接着剤の熱硬化工程を行うためにこれを
加熱炉内に移動させるときに、記録素子基板と支持部材
との位置ずれが生じることを防ぐことが可能になる。さ
らに接着剤がインク流路内への流れ込みを防止できる。
られる記録液を吐出する吐出口プレート部が透明な部材
からなる構成としてもよい。
前記支持部材との接合面に塗布する工程は、前記接着剤
を前記記録素子基板と前記支持部材との接合面から延出
する領域にも前記接着剤を塗布する工程を含む構成とし
てもよい。
状に形成されており、前記接合面から延出する領域は、
前記略長方形形状に形成された記録素子基板の長手方向
両端部において、前記長手方向に対して垂直な幅方向に
延出する領域である構成としてもよい。
を吐出する複数の吐出口が列を成して構成されており、
前記接合面から延出する領域は、前記複数の吐出口から
なる吐出口列の長手方向に延出する領域である構成とし
てもよい。
を互いに押圧させて、前記接着剤を前記記録素子基板と
前記支持部材との接合面からはみ出させる工程では前記
記録素子基板を真空吸着チャックによって把持し、前記
位置決め固定を行う工程を終了した後に前記真空吸着チ
ャックを前記紫外線の照射領域の外に移動させ、前記位
置決め固定を行う工程において前記接合面からはみ出し
た前記接着剤のうち前記真空吸着チャックによって前記
紫外線が遮られていた部分に前記紫外線を再び照射する
工程をさらに有する構成とすることが好ましい。これに
より、紫外線が遮られていた部分の接着剤も完全に硬化
され、支持部材と記録素子基板との位置決め固定をより
確実に行うことが可能になる。
ャックによって前記紫外線が遮られていた部分は前記供
給口内に配置された部分であってもよい。この場合に
は、供給口の出口側から紫外線を供給口内に照射するこ
とにより、接着剤を硬化させることができる。
紫外線を照射して該接着剤を硬化させた後に、前記塗布
された全体の接着剤を加熱してさらに熱硬化させる工程
を有する構成とすることにより、記録素子基板が支持部
材に完全に接合される。
との間の前記接着剤の塗布厚さを4〜10μmとするこ
とが好ましい。
の間に支持板を介在させ、前記支持板に前記配線基板を
保持固定させる構成としてもよい。
を前記記録素子基板に形成する前記供給口の幅よりも狭
く形成する構成とすることが好ましい。
図面を参照して説明する。
発明が実施もしくは適用される好適なヘッドカートリッ
ジ、記録ヘッド、インクタンクのそれぞれ及びそれぞれ
の関係を説明するための説明図である。以下、これらの
図面を参照して各構成要素の説明を行う。
よび図2からわかるように、記録ヘッドカートリッジH
1000を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカー
トリッジH1000は、記録ヘッドH1001と記録ヘ
ッドH1001に着脱自在に設けられたインクタンクH
1900(H1901,H1902,H1903,H1
904)とで構成されている。この記録ヘッドカートリ
ッジH1000は、インクジェット記録装置本体に載置
されているキャリッジ(不図示)の位置決め手段及び電
気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッ
ジに対して着脱可能となっている。インクタンクH19
01はブラックのインク用、インクタンクH1902は
シアンのインク用、インクタンクH1903はマゼンタ
のインク用、インクタンクH1904はイエローのイン
ク用のものである。このように、インクタンクH190
1,H1902,H1903,H1904のそれぞれが
記録ヘッドH1001に対して着脱自在となり、それぞ
れのインクタンクが交換可能となっていることにより、
インクジェット記録装置による画像記録のランニングコ
ストが低減される。
詳しく、記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素
毎に順を追って説明する。
ンクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成す
る電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット(登
録商標)方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドで
ある。
図に示すように、記録素子ユニットH1002と、イン
ク供給ユニットH1003と、タンクホルダーH200
0とから構成される。
記録素子ユニットH1002は、第1の記録素子基板H
1100、第2の記録素子基板H1101、第1のプレ
ートH1200、電気配線テープH1300、電気コン
タクト基板H2200、第2のプレートH1400で構
成されており、また、インク供給ユニットH1003
は、インク供給部材H1500、流路形成部材H160
0、ジョイントゴムH2300、フィルターH170
0、シールゴムH1800から構成されている。
解した状態で示す斜視図である。
ば、厚さ0.5〜1mmのSi基板H1110にインク
流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口H11
02がSiの結晶方位を利用した異方性エッチングやサ
ンドブラストなどの方法で形成され、インク供給口H1
102を挟んだ両側に記録素子である電気熱変換素子H
1103がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列され、前記電
気熱変換素子H1103と、電気熱変換素子H1103
に電力を供給するAl等の電気配線は成膜技術により形
成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給する
ための電極部H1104が電気熱変換素子H1103の
両外側に配列されており、電極部H1104にはAu等
のバンプH1105が形成されている。そして、前記S
i基板上には、電気熱変換素子H1103に対応したイ
ンク流路を形成するためのインク流路壁H1106と吐
出口H1107が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形
成され、吐出口列H1108を形成している。したがっ
て、前記電気熱変換素子H1103に対向して前記吐出
口が設けられているため、インク流路H1102から供
給されたインクは電気熱変換素子H1103により発生
した気泡により吐出される。
01を一部分解した状態で示す斜視図である。
ンクを吐出させるための記録素子基板であり、3個のイ
ンク供給口H1102が並列して形成されており、それ
ぞれのインク供給口を挟んだ両側に電気熱変換素子とイ
ンク吐出口が形成されている。もちろん第1の記録素子
基板H1100と同じようにSi基板にインク供給口や
電気熱変換素子、電気配線、電極部などが形成されてお
りその上に樹脂材料でフォトリソ技術によりインク流路
やインク吐出口が形成されている。
線に電力を供給するための電極部H1104にはAu等
のバンプH1105が形成されている。
トH1200は、例えば、厚さ0.5〜10mmのアル
ミナ(Al2O3)材料で形成されている。なお、第1の
プレートの素材は、アルミナに限られることなく、記録
素子基板H1100の材料の線膨張率と同等の線膨張率
を有し、かつ、記録素子基板H1100材料の熱伝導率
と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作ら
れてもよい。第1のプレートH1200の素材は、例え
ば、シリコン(Si)、窒化アルミニウム(AlN)、
ジルコニア、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(Si
C)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)のうち
いずれであってもよい。第1のプレートH1200に
は、第1の記録素子基板H1100にブラックのインク
を供給するためのインク供給口H1201と第2の記録
素子基板H1101にシアン、マゼンタ、イエローのイ
ンクを供給するためのインク供給口H1201が形成さ
れており、記録素子基板のインク供給口1102が第1
のプレートH1200のインク供給口H1201にそれ
ぞれ対応し、かつ、第1の記録素子基板H1100と第
2の記録素子基板H1101はそれぞれ第1のプレート
H1200に対して位置精度良く接着固定される。接着
に用いられる第1の接着剤H1202は、低粘度で硬化
温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を
有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第
1の接着剤H1202は、例えば、エポキシ樹脂を主成
分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは50μm
以下が望ましい。
素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101に
対してインクを吐出するための電気信号を印加するもの
であり、それぞれの記録素子基板を組み込むための複数
の開口部位と、それぞれの記録素子基板の電極部H11
04に対応する電極端子H1302と、この配線テープ
端部に位置し本体装置からの電気信号を受け取るための
外部信号入力端子H1301を有した電気コンタクト基
板H2200と電気的接続をおこなうための電極端子部
H1303を有しており電極端子H1302と電極端子
1303は連続した銅箔の配線パターンでつながってい
る。
子基板1100と第2の記録素子基板H1101は、そ
れぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、
記録素子基板の電極部1104と電気配線テープH13
00の電極端子H1302が熱超音波圧着法により電気
接合されている。
さ0.5〜1mmの一枚の板状部材であり、例えばアル
ミナ(Al2O3)等のセラミックや、Al、SUSなど
の金属材料で形成されている。そして、第1のプレート
H1200に接着固定された第1の記録素子基板H11
00と第2の記録素子基板H1101の外形寸法よりも
大きな開口部をそれぞれ有する形状となっている。ま
た、第1の記録素子基板H1100および第2の記録素
子基板H1101と電気配線テープH1300を平面的
に電気接続できるように第1のプレートH1200に第
2の接着剤H1203により接着されており、電気配線
テープH1300の裏面が第3の接着剤H1306によ
り接着固定される。
の記録素子基板H1101と電気配線テープH1300
の電気接続部分は、第1の封止剤H1307(不図示)
及び第2の封止剤H1308により封止され、電気接続
部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。
第1の封止剤は、主に電気配線テープの電極端子H13
02と記録素子基板の電極部H1105との接続部の裏
面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第2の封止剤
は、前記接続部の表側を封止している。
らの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H13
01を有した電気コンタクト基板H2200を異方性導
電フィルム等を用いて熱圧着して電気的に接続する。
のプレートH1200の一側面で折り曲げられ、第1の
プレートH1200の側面に第3の接着剤H1306で
接着される。第3の接着剤H1306は、例えば、エポ
キシ樹脂を主成分とした厚さ10〜100μmの熱硬化
接着剤が使用される。
形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上さ
せるためにガラスフィラーを5〜40%混入した樹脂材
料を使用することが望ましい。
00は、インクタンクH1900から記録素子ユニット
H1002にインクを導くためのインク供給ユニットH
1003の一構成部品であり、流路形成部材H1600
を超音波溶着することによりインク流路H1501を形
成している。また、インクタンクH1900と係合する
ジョイントH1517には、外部からのゴミの進入を防
ぐためのフィルターH1700が溶着により接合されて
おり、さらに、ジョイントH1517部からのインクの
蒸発を防止するために、シールゴムH1800が装着さ
れている。
在のインクタンクH1900を保持する機能も一部有し
ており、インクタンクH1900の第2の爪H1910
を係合する第1の穴H1503を有している。
トリッジH1000をインクジェット記録装置本体のキ
ャリッジに装着位置に案内するための装着ガイドH16
01、記録ヘッドカートリッジをヘッドセットレバーに
よりキャリッジに装着固定するための係合部H150
8、及びキャリッジの所定の装着位置に位置決めするた
めのX方向(キャリッジスキャン方向)の突き当て部H
1509、Y方向(記録メディア搬送方向)の突き当て
部H1510、Z方向(インク吐出方向)の突き当て部
H1511を備えている。また、記録素子ユニットH1
002の電気コンタクト基板H2200を位置決め固定
する端子固定部H1512を有し、端子固定部H151
2及びその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部
H1512を有する面の剛性を高めている。
給ユニットの結合 図3に示した通り、記録ヘッドH1001は、記録素子
ユニットH1002をインク供給ユニットH1003に
結合しさらにタンクホルダーH2000と結合すること
により完成する。結合は以下のように行われる。
口(第1のプレートH1200のインク供給口H120
1)とインク供給ユニットH1003のインク供給口
(流路形成部材H1600のインク供給口H1601)
をインクがリークしないように連通させるため、ジョイ
ントゴムH2300を介してそれぞれの部材を圧着する
ようビスH2400で固定する。この際同時に、記録素
子ユニットH1002はインク供給ユニットのX方向、
Y方向、Z方向の基準位置に対して正確に位置決めがさ
れ固定される。
コンタクト基板H1301はインク供給部材H1500
の一側面に、端子位置決めピンH1515(2ヶ所)と
端子位置決め穴H1309(2ヶ所)により位置決めさ
れ、固定される。固定方法は、例えば、インク供給部材
H1500に設けられた端子結合ピンH1515をかし
めることにより固定されるが、その他の固定手段を用い
て固定しても良い。完成図を図8に示す。
ホルダーとの結合穴及び結合部をタンクホルダーH20
00に勘合させ結合することにより記録ヘッドH100
1が完成する。その完成図を図9に示す。
を構成する記録ヘッドH1001とインクタンクH19
01、H1902、H1903、H1904の装着を説
明する図であり、インクタンクH1901、H190
2、H1903、H1904の内部には、対応する色の
インクが収納されている。また、図7に示すようにそれ
ぞれのインクタンクには、インクタンク内のインクを記
録ヘッドH1001に供給するためのインク供給口H1
907が形成されている。例えばインクタンク1901
Hが記録ヘッドH1001に装着されると、インクタン
クH1901のインク供給口H1907が記録ヘッドH
1001のジョイント部H1520に設けられたフィル
ターH1700と圧接され、インクタンクH1901内
のブラックインクがインク供給口H1907から記録ヘ
ッドH1001のインク流路H1501を介して第1の
プレートH1200を通り第1の記録素子基板に供給さ
れる。
口H1107のある発泡室にインクが供給され、電気熱
変換素子H1103に与えられる熱エネルギーによって
被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。
うち、第1のプレートH1200へ第1の記録素子基板
H1100を取り付ける工程について説明する。
(e)、図12(f),(g)は、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法の一実施形態を説明するため
の断面図である。なお、図10〜図12は、第1の記録
素子基板H1100をその吐出口列の長手方向に沿って
切断した断面を示している。
接着剤H1202を塗布する転写ピン、符号H106は
記録素子基板を吸着し位置決めを行なう真空吸着フィン
ガー、符号H110,H111は記録素子基板の位置を
認識するためのCCDカメラ、符号H112,H113
は紫外線照射ノズルをそれぞれ示している。
子基板H1100を取り付ける工程においては、まず、
図10(a)に示すように、転写ピンH101の転写面
に接着剤H1202を塗布する。続いて、同図(a)に
示すように、転写ピンH101の転写面を第1のプレー
トH1200に当接させる。そして、同図(c)に示す
ように、転写ピンH101を第1のプレートH1200
から離すと、第1のプレートH1200の接着個所に接
着剤H1202が塗布される。
接着剤H1202は、第1の記録素子基板H1100の
当接する位置よりも外側にシフトした位置に転写される
ようにしている。この接着剤は、紫外線を照射しても熱
を加えても硬化する紫外線・熱硬化併用型のもので、イ
ンクに対して耐性があり転写性の優れたものを用いてい
る。
着フィンガーH106により第1の記録素子基板H11
00の吐出口H1107を形成するインク流路壁H11
06の面を吸着把持して、CCDカメラH110,H1
11により第1の記録素子基板H1100の不図示のア
ライメントマークを光学的に認識して、第1のプレート
H1200との位置合わせを行う。
めされた真空吸着フィンガーH106を下降させ、第1
の記録素子基板H1100を第1のプレートH1200
に当接させかつ押圧すると、接着剤H1202が同図に
示すように第1の記録素子基板H1100の長手方向の
端部にはみ出してくる。図においてはインク流路外側に
のみ接着剤H1202がはみ出しているように見える
が、実際は後述するようにインク流路内(特にインク供
給口H1102内)にもわずかに接着剤がはみ出てい
る。
のプレートH1200に第1の記録素子基板H1100
を押圧した状態を保持しながら、紫外線照射ノズルH1
12,H113により、端部からはみ出た接着剤H12
02に紫外線を照射し硬化させることで、第1のプレー
トH1200上に第1の記録素子基板H1100の位置
を固定する。
着フィンガーH106の真空を解除し移動させた後に、
紫外線照射ノズルH112,H113により吐出口H1
107の面から紫外線を再度照射し、インク流路内(特
にインク供給口H1102内)にわずかにはみ出た接着
剤H1202を硬化させ、インク流路や吐出口に接着剤
が流れ出して詰まるのを防いでいる。このインク流路内
にはみ出した接着剤の紫外線による詳細な説明は、図1
6および図17を参照して後述する。
紫外線が届かずにまだ硬化していない部位の接着剤H1
202を硬化させている。
み出させてその部位に紫外線を照射させることで、記録
素子基板と支持部材との仮固定を行うことができる。そ
れにより高精度の位置決めを保った状態で、次の熱硬化
行程を行うことができ、生産性の向上、品質の向上につ
ながる。さらに流路内部にはみ出したインクに対しても
紫外線を照射可能なので、より強固に記録素子基板の固
定が行え、また流路内部への接着剤の流れ込みを防止で
きる。
した第1の記録素子基板H1100を示す斜視図であ
る。
第1の記録素子基板H1100の長手方向端部からはみ
出している。
態にある第2の記録素子基板H1101を示す斜視図で
ある。
説明した工程と同様の工程で第1のプレートH1200
上に位置決め固定される。接着剤H1202は、第2の
記録素子基板H1101の長手方向端部からはみ出して
いる。
の場合には接着不良をおこすおそれがあり、また接着剤
の厚みが10μmを越えると記録素子基板から第1のプ
レートへの放熱が妨げられ、正常なインク吐出がなされ
なくなるおそれがある。そのため、記録素子基板H11
00,H1101と第1のプレートH1200との間の
接着剤H1202の厚みは、約4μm〜10μm程度に
なるようにすることが望ましい。
第2の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドに含ま
れる記録素子を支持部材上に搭載した状態で示す断面図
である。
され記録液を吐出させる機能を有するものであり、支持
部材2の上に配置されている。記録素子基板1は、接着
樹脂等によって支持部材2上に接合されている。支持部
材2はアルミナ(Al2O3)等のセラミックから成り、
記録素子基板1はシリコン(Si)から成っている。
ている吐出ロプレート3には、記録液を吐出するための
複数の吐出口3aが、記録素子である吐出エネルギー発
生素子(例えば、電気熱変換素子)4に対向する位置に
2列にわたって開口され、2列で1組を成す吐出口列が
構成されている。記録素子基板1の裏面側の中央には、
支持部材2の記録液供給流路2aから吐出口3aへ記録
液を供給するための貫通した記録液供給口5が、各吐出
口列の配列方向の長さとほぼ等しい長さで開口してい
る。
列した構成であっても、記録液供給流路2aが記録液
供給口5へ十分な量の記録液を供給できる幅を有するこ
と、支持部材2の隔壁2bが記録液を吐出したときの
振動波の悪影響が隣接する供給流路2aに伝達しないこ
と、支持部材2に対する記録素子基板1の実装精度の
要求が高くなりすぎないこと、記録ヘッド内に泡だま
りの原因となるような無用な段差部を設けないこと、に
主眼をおいてなされたものである。
は、記録液供給口5の入口部の開口幅よりも小さな流路
幅を有しており、かつ互いに隣接する記録液供給流路2
aを隔てる隔壁2bの厚みは、互いに隣接する記録液供
給口5の入口部同士の間隔よりも厚くなっている。具体
的には、本実施形態の記録液供給路2aの幅Aを0.6
mmとし、隔壁2bの厚さBを0.63mmとし、隣接
する記録液供給口5の入口部同士の間隔Cを約0.25
mmとしている。また、各供給口5は、供給口5の入口
部から出口部に向かうにつれて流路幅が狭くなるような
テーパ状の形状に形成されている。なお、本実施形態で
は5つの液流路系を有する例を示しているが、液流路系
の数はこれに限られるものではない。
記録液供給口5の入口部同士の間隔よりも厚く設けられ
ている(いいかえれば支持部材2の記録液供給流路2a
の幅が記録素子基板1の記録液供給口5の開口径よりも
小さい)ので、記録液を吐出したときの振動波を隔壁2
bを介して隣接する供給流路2aに伝達することが抑え
られ、記録液の吐出性能を高めることができる。また、
隔壁2bが隣接する記録液供給口5同士の間隔よりも厚
く設けられていることにより、支持部材2に対する記録
素子基板1の高度な実装精度を必要としない。すなわち
生産性の向上にもつながるものである。
録素子基板と支持部材との接合工程を説明するための断
面図である。
材2との接合に、紫外線(UV)光硬化型の接着剤10
を用いている。そして、この接着剤10で記録素子基板
1と支持部材2との間に生じる段差を埋めることで、記
録液の供給経路中に不要な液溜まり、泡溜りが生じるこ
とが防止できる。本実施例のように1つの記録素子基板
に複数列の記録液供給口を有するような形態において
は、本願発明の構成をとることにより、高密度、すなわ
ち記録素子基板の低コストが達成できる。さらに高密度
においても支持部材の供給流路間の壁の厚みをある程度
厚くすることができるのでクロストークの防止、また生
産性の向上につながる。
塗布した接着剤10は、記録素子基板1と支持部材2と
を互いに押圧させると、図16に示すように、支持部材
2の上面と記録液供給口5の側面との間にはみ出してく
る。このはみ出した接着剤10に対して記録素子基板1
の上方から紫外線光を照射することにより、接着剤10
を硬化させることができ、その結果、隣接する流路2a
同士がより確実に封止される。なお、図17に示すよう
に吐出口プレート3は透明な樹脂材料等からなるので、
紫外線光を透過させることができる。また、紫外線光
は、吐出口プレート3を透過する際に図に示すように散
乱し、さらに記録液供給口5および記録液供給流路2a
の表面で乱反射することにより、記録素子基板の記録液
供給口の内部にはみ出した接着剤10に対しても紫外線
が到達することですみやかに硬化させることが出来る。
なお、図17においては簡略化のために左側の記録液供
給口5の部分のみに紫外線の照射方向の模式図を示して
いるが、他の記録液供給口についても同様に紫外線が乱
反射することにより、はみだした接着剤10に対しても
紫外線が到達可能となり、すみやかに硬化させることが
できる。
部材2との仮固定を行うことができる。さらには前述し
たように記録素子基板1と支持部材2との接合面の段差
部を接着剤で埋めることで無用な液溜り、泡溜りを防止
できる。
開口幅よりも記録液供給流路2aの幅の方が狭くなるの
で、支持部材2と記録素子基板1との接合部には記録液
の液溜まりとなる段差が生じてしまう。しかしながら、
この段差は、上述したようにはみ出した接着剤10で埋
めることができ、さらに記録素子基板1の上方から照射
する紫外線光によってこの接着剤10を硬化させること
ができる。そのため、本実施形態のように記録液供給口
5の入口部の開口幅よりも記録液供給流路2a幅の方が
狭い構成であっても、記録液の供給経路中に液溜まりが
形成されることがなく、記録液の供給性能が損なわれる
ことはない。
外線光硬化型のものに限られず、紫外線・熱硬化併用型
のものであってもよい。紫外線・熱硬化併用型の接着剤
10を用いた場合には、上述のように接着剤10に紫外
線光を照射することに加えて接着剤10を加熱すること
により、接着剤10をより確実に硬化させることができ
る。
て熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いたバブル
ジェット方式の特にサイドシュータ型について説明を行
ってきたが、本願発明はそれに限定されるものではな
い。たとえば電気機械変換体を用いたいわゆるピエゾ吐
出方式、エッジシュータ型ヘッドといったタイプのイン
クジェットヘッドについても適用可能である。
ェット記録ヘッドは、支持部材には記録素子基板の各供
給口に記録液をそれぞれ供給するための複数の供給流路
が設けられており、各供給流路の流路幅が各供給口の入
口部の開口幅よりも狭く形成されているので、支持部材
に形成された複数の供給流路を互いに隔てる隔壁が記録
素子基板の互いに隣接する供給口の入口部同士の間隔よ
りも厚くなる。そのため、記録液を吐出したときの振動
波が隔壁を介して隣接する供給流路に伝達することが抑
えられて記録液の吐出性能を高めることができ、さら
に、隔壁と供給口同士の間の領域との位置合わせにはさ
ほど高い精度が要求されなくなるので、支持部材に対す
る記録素子基板の実装精度を必要以上に高める必要をな
くすことができる。
剤で接合し、供給流路と供給口との間に生じる段差を記
録素子基板と支持部材との接合面からはみ出た接着剤に
よって埋める構成とすることにより、記録素子基板の供
給口と支持部材の供給流路との間に液溜まりが生じるこ
とを防ぎ、記録液の供給性能が損なわれることを抑える
ことができる。
の製造方法は、紫外線が照射されると硬化する性質を有
するとともに加熱されると硬化する性質を有する接着剤
を支持部材上に塗布する工程と、記録素子基板と支持部
材とを互いに押圧させて、接着剤を記録素子基板と支持
部材との接合面からはみ出させる工程と、接合面からは
み出した接着剤に紫外線を照射してこの接着剤を硬化さ
せ、支持部材に対する記録素子基板の位置決め固定を行
う工程とを有するので、支持部材に対する記録素子基板
の位置決めを行った後に、支持部材に対する記録素子基
板の位置ずれが生じることを防ぐことができる。
を、記録ヘッドとインクタンクとが組み合わされた状態
を示す斜視図である。
を、記録ヘッドとインクタンクとが分離された状態で示
す図である。
斜視図である。
子ユニットの分解斜視図である。
して示した斜視図である。
して示した斜視図である。
図である。
る記録素子ユニットとインク供給ユニットとの結合体を
示す斜視図である。
を示す斜視図である。
法の一実施形態を説明するための断面図である。
法の一実施形態を説明するための断面図である。
法の一実施形態を説明するための断面図である。
録素子基板を示す斜視図である。
の記録素子基板を示す斜視図である。
ト記録ヘッドに含まれる記録素子を支持部材上に搭載し
た状態で示す断面図である。
接合工程を説明するための断面図である。
接合工程を説明するための断面図である。
部材上に搭載した状態で示す図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 記録液を吐出する複数の記録素子を具備
するとともに、該記録素子が設けられた面とは反対側の
面に設けられ、前記記録素子に前記記録液を供給する複
数の供給口を具備する記録素子基板と、該記録素子基板
が組込まれるための部位を有し、前記記録素子基板と接
続されることにより、前記記録素子基板に対して前記記
録液を吐出するための電気パルスを印加する配線基板と
を有する少なくとも1つの記録素子ユニットと、 前記記録素子基板を保持固定する支持部材と、を有して
なるインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記支持部材には前記記録素子基板の前記各供給口に前
記記録液をそれぞれ供給するための複数の供給流路が設
けられており、該各供給流路の流路幅が前記各供給口の
入口部の開口幅よりも狭く形成されていることを特徴と
するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記記録素子基板の前記各供給口は、該
供給口の入口部から出口部に向かうにつれて流路幅が狭
くなるようなテーパ状の形状に形成されている、請求項
1に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項3】 前記記録素子基板と前記支持部材とは接
着剤で接合されている、請求項1または2に記載のイン
クジェット記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記供給流路と前記供給口との間に生じ
る段差が前記接着剤によって埋められている、請求項3
に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項5】 前記接着剤は、紫外線が照射されると硬
化する性質を有するとともに加熱されると硬化する性質
を有している、請求項3または4に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。 - 【請求項6】 前記記録素子基板に対応して設けられる
記録液を吐出する吐出口プレート部が透明な部材からな
る、請求項5に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項7】 前記配線基板と前記支持部材との間に介
在し、前記配線基板を保持固定する支持板をさらに有す
る、請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。 - 【請求項8】 記録液を吐出する複数の記録素子を具備
するとともに、該記録素子が設けられた面とは反対側の
面に設けられ、前記記録素子に前記記録液を供給する複
数の供給口を具備する記録素子基板と、該記録素子基板
が組込まれるための部位を有し、前記記録素子基板と接
続されることにより、前記記録素子基板に対して前記記
録液を吐出するための電気パルスを印加する配線基板と
を有する少なくとも1つの記録素子ユニットと、 前記記録素子基板を保持固定する支持部材と、を有して
なるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、 紫外線が照射されると硬化する性質を有するとともに加
熱されると硬化する性質を有する接着剤を前記支持部材
と前記記録素子基板との接合面に塗布する工程と、 前記記録素子基板と前記支持部材とを互いに押圧させ
て、前記接着剤を前記記録素子基板と前記支持部材との
接合面から前記記録素子基板の供給口内に延出する領域
にはみ出させる工程と、 前記接合面からはみ出した前記接着剤に紫外線を照射し
て該接着剤を硬化させ、前記支持部材に対する前記記録
素子基板の位置決め固定を行う工程と、 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。 - 【請求項9】 前記記録素子基板に対応して設けられる
記録液を吐出する吐出口プレート部が透明な部材からな
る、請求項8に記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。 - 【請求項10】 前記接着剤を前記記録素子基板と前記
支持部材との接合面に塗布する工程は、前記接着剤を前
記記録素子基板と前記支持部材との接合面から延出する
領域にも前記接着剤を塗布する工程を含む、請求項8ま
たは9に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項11】 前記記録素子基板は略長方形形状に形
成されており、前記接合面から延出する領域は、前記略
長方形形状に形成された記録素子基板の長手方向両端部
において、前記長手方向に対して垂直な幅方向に延出す
る領域である、請求項10に記載のインクジェット記録
ヘッドの製造方法。 - 【請求項12】 前記記録素子基板は前記記録液を吐出
する複数の吐出口が列を成して構成されており、前記接
合面から延出する領域は、前記複数の吐出口からなる吐
出口列の長手方向に延出する領域である、請求項10に
記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項13】 前記記録素子基板と前記支持部材とを
互いに押圧させて、前記接着剤を前記記録素子基板と前
記支持部材との接合面からはみ出させる工程では前記記
録素子基板を真空吸着チャックによって把持し、 前記位置決め固定を行う工程を終了した後に前記真空吸
着チャックを前記紫外線の照射領域の外に移動させ、前
記位置決め固定を行う工程において前記接合面からはみ
出した前記接着剤のうち前記真空吸着チャックによって
前記紫外線が遮られていた部分に前記紫外線を再び照射
する工程をさらに有する、請求項8から12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。 - 【請求項14】 前記接着剤のうち前記真空吸着チャッ
クによって前記紫外線が遮られていた部分は前記供給口
内に配置された部分である、請求項13に記載のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項15】 前記接合面からはみ出した接着剤に紫
外線を照射して該接着剤を硬化させた後に、前記塗布さ
れた全体の接着剤を加熱してさらに熱硬化させる工程を
有する、請求項8から14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。 - 【請求項16】 前記記録素子基板と前記支持部材との
間の前記接着剤の塗布厚さを4〜10μmとする、請求
項8から15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。 - 【請求項17】 前記配線基板と前記支持部材との間に
支持板を介在させ、前記支持板に前記配線基板を保持固
定させる、請求項8から16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。 - 【請求項18】 前記支持部材に形成する供給流路の幅
を前記記録素子基板に形成する前記供給口の幅よりも狭
く形成する、請求項8から17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。
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