JP2014124919A - インクジェットプリンタヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持部材の溝から液体をより確実に取り除くことを目的とする。
【解決手段】インクを吐出する吐出口９を有する記録素子基板２と、接着剤１２を介して記録素子基板２を支持する支持面を有する支持部材４とを備えるインクジェットプリンタヘッド１の製造方法に係る。支持面に溝を形成し、該溝が、互いに対向する溝側面の間の間隔が溝底部から溝開口部へ向かうにつれて広がっている形状とされた、溝形成工程と、支持面の、溝１４に隣接する領域に接着剤１２を塗布し、接着剤１２を介して支持面に記録素子基板２を固着する基板固着工程と、洗浄液を用いて記録素子基板２を洗浄する基板洗浄工程と、記録素子基板２および溝１４に気体を吹き付けることによって洗浄液を記録素子基板２および溝１４から取り除く洗浄液除去工程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を吐出するインクジェットプリンタ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のプリンタに用いられるインクジェットプリンタヘッド（以下、単に「プリンタヘッド」とも称する）は、インクの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、を備える。

プリンタヘッドの製造方法の一例を説明する。

記録素子基板は、支持部材の支持面に塗布された接着剤を用いて支持部材に接着される。支持面には接着剤高さ制御溝とも呼ばれる、断面矩形の溝が接着剤の塗布領域に隣接して形成されており、この溝によって、接着剤の塗布時に接着剤の表面にメニスカスが形成されて接着剤の高さが安定する。

また、記録素子基板は電気配線基板のリード端子と電気的に接続される。記録素子基板とリード端子との間の接続部は、インクによる腐食や外力による断線により生じる接続不良を防止するため封止材を用いて封止される。例えば、封止材が記録素子基板の全周に塗布されることによって前記接続部が被覆される。封止材としては、封止材を塗布する際の取り扱いが比較的容易な熱可塑化型樹脂が一般的に用いられる。

なお、接着剤高さ制御溝は記録素子基板の全周に塗布された封止材によって埋められる。

記録素子基板とリード端子との間の接続部が封止されたところで印字検査が行われる。その後、物流時における吐出口からインクが漏れるのを防ぐため、感圧式接着剤を塗布したテープを用いて記録素子基板の吐出口面がシールされる。

以上のような製造方法では、次のような問題があった。すなわち、テープを用いて吐出口面をシールする際に吐出口面にインク滴が付着していると、該インク滴がテープと吐出口面の間に残り、記録素子基板が劣化する。そこで、吐出口面をシールする前に吐出口面に付着したインク滴を除去することが提案されている（例えば特許文献１）。

特許文献１に開示の製造方法は、印字検査後に洗浄液を用いて記録素子基板を洗浄する基板洗浄工程と、洗浄工程後に気体を記録素子基板に吹き付けて洗浄液を取り除く洗浄液除去工程と、を含む。基板洗浄工程および洗浄液除去工程を経ることによって記録素子基板からインク滴や洗浄液といった液体が取り除かれる。したがって、テープと吐出口面の間にインク滴や洗浄液が残らなくなり、記録素子基板が劣化しなくなる。

特開２００６−２３９９９２号公報

近年、高記録品位を維持しつつ、より安価なプリンタヘッドを市場に提供することが益々要求されている。この要求に答えるため、比較的高価な記録素子基板のサイズを極力小さくし、１枚のシリコンウエハからより多くの記録素子基板を切り取ることが求められている。

記録素子基板のサイズを小さくすると、吐出口周囲の壁の厚みが薄くなるため記録素子基板の剛性が低下する。その結果、熱可塑化型の封止材が硬化する際に生じる力によって記録素子基板が変形したり割れたりしてしまう虞があった。記録素子基板の変形や割れを防止するため、記録素子基板とリード端子との間の接続部の周辺にのみ封止材を塗布することで封止材が硬化する際に生じる力をより小さくした構成が提案されている。

しかしながら、前記接続部の周辺にのみ封止材が塗布される場合、前述した接着剤高さ制御溝が露出する。接着剤高さ制御溝が露出している状態で特許文献１に開示の基板洗浄工程および洗浄液除去工程が行われると、次のような問題があった。

すなわち、接着剤高さ制御溝が露出されている状態において基板洗浄工程が行われると、洗浄液が接着剤高さ制御溝に入る。断面矩形の接着剤高さ制御溝に入り込んだ洗浄液は、気体を吹き付けても取り除かれないことがある。

接着剤高さ制御溝内の液体はプリンタヘッドを製造する際の支持部材の振動により飛散して記録素子基板に付くかもしれない。記録素子基板に液体が付いた状態で吐出口面にテープが貼られると、インク滲みや混色が引き起こされる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、支持部材の溝から液体をより確実に取り除くことを目的とする。

本発明は、インクを吐出する吐出口を有する記録素子基板と、接着剤を介して記録素子基板を支持する支持面を有する支持部材とを備えるインクジェットプリンタヘッドの製造方法に係る。上記課題を解決するため、本発明は、支持面に溝を形成し、該溝が、互いに対向する溝側面の間の間隔が溝底部から溝開口部へ向かうにつれて広がっている形状にされた、溝形成工程と、支持面の、溝に隣接する領域に接着剤を塗布し、接着剤を介して支持面に記録素子基板を固着する基板固着工程と、洗浄液を用いて記録素子基板を洗浄する基板洗浄工程と、記録素子基板および溝に気体を吹き付けることによって洗浄液を記録素子基板および溝から取り除く洗浄液除去工程と、を含む。

また、本発明は、インクを吐出する吐出口を有する記録素子基板と、接着剤を介して記録素子基板を支持する支持面、および接着剤が塗布される領域に隣接して支持面に形成された溝を有する支持部材と、を備えるインクジェットプリンタヘッドに係る。上記課題を解決するため、本発明は、溝の互いに対向する側面の間の間隔が溝の底部から溝の開口部へ向かうにつれて広がっていることを特徴とする。

本発明によれば、液体が支持部材の溝からより確実に取り除かれる。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの分解斜視図。 図１に示される記録素子基板の模式斜視図。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの上面図、Ａ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図。 本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの製造方法の基板洗浄工程および洗浄液除去工程を説明するための図。 本発明の第２の実施形態に係るインクジェットプリンタヘッドの上面図、Ａ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図。 比較例に係るインクジェットプリンタヘッドの上面図、Ａ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について図１ないし４を用いて説明する。

図１は本実施形態例に係るインクジェットプリンタヘッドの分解斜視図である。図１に示されるように、プリンタヘッド１は記録素子基板２と電気配線基板３と支持部材４とを備える。

図２は、記録素子基板２の模式斜視図である。図２に示されるように、記録素子基板２はシリコン基板５を備える。そして、シリコン基板５は、複数の電気熱変換素子６と、各電気熱変換素子６と電気的に接続された電気配線（不図示）と、当該電気配線と電気的に接続された複数の接続端子７からなる接続端子群８と、を有する。

シリコン基板５は例えば０．６〜０．８ｍｍの厚さを有する板部材である。電気熱変換素子６や電気配線、接続端子７は成膜技術を用いてシリコン基板５の第１の面に形成される。

また、記録素子基板２は、電気熱変換素子６に対応した複数の吐出口９からなる吐出口群１０と、流路を介して各吐出口９と連通するインク供給口１１と、を含む。吐出口９や流路はフォトリソグラフィー技術を用いて形成される。インク供給口１１は、シリコン基板５の前記第１の面と、該第１の面とは反対の側に位置する第２の面と、の間を貫通している。

電気配線基板３（図１参照）は記録素子基板２にインクを吐出するための駆動信号および駆動電力を印加するための部材であり、記録素子基板２の接続端子７に対応するリード端子（不図示）を有する。

図３（ａ）はプリンタヘッド１の上面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）に示されるＡ−Ａ面でプリンタヘッド１を切断したときの断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）に示されるＢ−Ｂ面でプリンタヘッド１を切断したときの断面図である。

図３に示されるように、記録素子基板２は支持部材４の支持面に接着剤１２を介して支持されている。支持部材４は前記支持面に開口を有するインク流路１３を含む。インク流路１３の開口はインク供給口１１に連通しており、インクはインク流路１３を通って記録素子基板２へ供給される。

また、支持部材４は、接着剤１２が塗布される領域に隣接して前記支持面に形成された溝（「接着剤高さ制御溝」とも呼ばれる）１４を有する。溝１４は、接着剤の塗布時に接着剤の表面にメニスカスを形成する機能を有する。接着剤がメニスカスを張ることで接着剤の高さが安定し、支持部材４の支持面と記録素子基板２との間に隙間が形成されにくくなる。その結果、インクがインク流路１３を通って記録素子基板２へ供給される際にインクが記録素子基板２と支持部材４との間から漏れにくくなる。

支持部材４は、前記支持面から突出した部位（リブ）をさらに有する。電気配線基板がリブの先端に接着剤を用いて固定されている。なお、前記リブは支持部材４に一体成形されている必要はない。例えば、電気配線基板３を固定するための部材を別途形成しておき、当該部材を支持部材４と接合してもよい。

また、接続端子７（図２参照）と電気配線基板のリード端子との間の接続部が封止材１５を用いて封止されている。封止材１５は当該接続部の周辺にのみ塗布されており、溝１４は露出している。

溝１４の互いに対向する側面（「溝側面」とも呼ばれる）の間の間隔は、溝１４の底部（「溝底部」とも呼ばれる）から溝１４の開口部（「溝開口部」とも呼ばれる）へ向かうにつれて徐々に広がっている。言い換えると、対向する両溝側面がテーパ状に広がるように、各溝側面が傾斜している。

対向する両溝側面がテーパ状に広がっていることによって、溝１４に吹き付けられた気体は溝側面に沿って溝１４から出やすくなる。したがって、溝１４に洗浄液といった液体が入っても気体の吹き付けによって当該液体を溝１４から比較的容易に押し出され、溝１４から液体がより確実に取り除かれる。

溝１４に液体がより確実に取り除かれるため、プリンタヘッド１の製造中に支持部材４が振動しても記録素子基板２に液体は付かない。その結果、記録素子基板２の吐出口面にテープを貼る際にテープと吐出口面の間に液体が残らず、インク滲みや混色が抑制される。

記録素子基板２は、溝１４の底部から溝１４の開口部へ向かう方向へ溝１４の側面を延長した仮想面１６によって画定される溝上方空間１７と重ならない領域に配置されていることがより望ましい。なお、「溝１４の側面を延長した仮想面１６」とは、本実施形態のように溝１４の側面が平面形状である場合、溝１４の側面の上端から当該側面と平行な方向に延びる仮想面を意味する。

気体の吹き付けによって溝１４から押し出された液体は、溝上方空間１７内を飛散する。記録素子基板２を溝上方空間１７と重ならない領域に配置することによって、溝１４内の液体は記録素子基板２へ当たることなく支持部材４から取り除かれる。

電気配線基板３も溝上方空間１７と重ならない領域に配置されていることがより望ましい。このようにすることによって、溝１４内の液体は電気配線基板３へ当たることなく支持部材４から取り除かれる。

支持部材４の材料として、樹脂材料や、Ａｌ_２Ｏ_３に代表されるセラミック材料等、幅広い材料を用いることができる。本実施形態では、支持部材４の剛性向上を目的としてガラスフィラーが３５％程度含有された変性ＰＰＥを用いた。

また、本実施形態では、溝１４が延びるＸ方向に関して互いに対向する両側面の、支持面に対する角度αを６０℃とした。また、支持面と平行かつＸ方向と交わるＹ方向に関して互いに対向する両側面の、支持面に対する角度βを８０℃とした。

もちろん、角度α，βはこれらの値に限られない。また、溝１４は、Ｘ方向に関して対向する両側面の間の間隔、またはＹ方向に化して対向する両側面の間隔の一方が広がっている形状であってもよい。

次に、プリンタヘッド１の製造方法を、図１ないし４を用いて説明する。図４は、基板洗浄工程および洗浄液除去工程を説明するための図である。

まず、作業者または製造装置は、記録素子基板２の接続端子７と電気配線基板３のリード端子が電気的に接続可能な範囲で記録素子基板２および接続端子７を位置決し、ＴＡＢ実装技術により接続端子７とリード端子とを接続する。また、支持部材４の支持面に、互いに対向する溝側面の間の間隔が溝底部から溝開口部へ向かうにつれて広がっている溝１４を形成する（溝形成工程）。

続いて、支持面の、溝１４に隣接する領域、より具体的には、支持面の、溝１４とインク供給口１１との間の領域に接着剤１２を塗布する。このとき、支持部材４と記録素子基板２との間の隙間が接着剤１２で塞がれるように、接着剤の高さがばらつかないように注意する。

その後、接着剤１２を介して支持面上に記録素子基板２を固着し、支持部材４のインク流路１３と記録素子基板２のインク供給口１１とを連通させる（基板固着工程）。また、接着剤を用いて支持部材４に電気配線基板３を固着する。

記録素子基板２および電気配線基板３を支持部材４に固着させたところで、記録素子基板２の接続端子７と電気配線基板３のリード端子との接続部に封止材１５を塗布し、キュアにより封止材１５を硬化させて当該接続部を封止する。

封止材１５を硬化させたところで印字検査を行う。その後、記録素子基板２の吐出口面に付着したインクを除去するため、洗浄液１８を用いて記録素子基板２を洗浄する（基板洗浄工程）。

洗浄液１８を用いて記録素子基板２を洗浄したところで、記録素子基板２および溝１４に気体１９を吹き付けることによって洗浄液１８を記録素子基板２および溝１４から取り除く。溝１４の互いに対向する側面の間の間隔は溝１４の底部から溝１４の開口部へ向かうにつれて広がっているため、溝１４内の洗浄液は効果的に押し出される。また、溝上方空間１７に記録素子基板２や電気配線基板３が配されていないため、溝１４内の液体は記録素子基板２へ当たることなく溝１４から取り除かれる。

その後、吐出口９からのインク漏れを防ぐとともに記録素子基板２を外力から保護することを目的として、記録素子基板２の吐出口面にテープを貼る。このとき、記録素子基板２の吐出口面に液体が残っていないため、インク滲みや混色等は発生しない。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図５を用いて説明する。なお、本実施形態に係るプリンタヘッドの分解斜視図、記録素子基板の模式斜視図およびプリンタヘッドの平面図は第１の実施形態と同じであるため、ここではそれらの図を省略する。また、第１の実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図５（ａ）は図３（ａ）に示されるＡ−Ａ面でプリンタヘッドを切断したときの断面図であり、図５（ｂ）は図３（ａ）に示されるＢ−Ｂ面でプリンタヘッドを切断したときの断面図である。

図５に示されるように、本実施形態に係るプリンタヘッド２０は接着剤高さ溝としての溝２１を有する。溝２１の側面は凹状の曲面形状を有し、溝２１の側面と溝２１の底面との間に角が形成されていない。したがって、第１の実施形態に比べ、本実施形態では、液体は溝２１の側面と溝２１の底面との間の部分で引っかかりにくく、溝２１からより取り除かれやすい。

記録素子基板２は、溝２１の底部から溝２１の開口部へ向かう方向へ溝１４の側面を延長した仮想面１６によって画定される溝上方空間１７と重ならない領域に配置されていることがより望ましい。なお、「溝２１の側面を延長した仮想面１６」とは、本実施形態のように溝２１の側面が曲面形状である場合、溝２１の側面の上端から当該上端における接線と平行な方向に延びる仮想面を意味する。

気体の吹き付けによって溝２１から押し出された液体は溝上方空間１７内を飛散する。記録素子基板２を溝上方空間１７と重ならない領域に配置することによって、溝１４内の液体は記録素子基板２へ当たることなく支持部材４から取り除かれる。

電気配線基板３も溝上方空間１７と重ならない領域に配置されていることがより望ましい。このようにすることによって、溝１４内の液体は電気配線基板３へ当たることなく支持部材４から取り除かれる。

液体が溝２１の側面と溝２１の底面との間の部分でより引っかかりにくくなるように、溝２１の側面の半径はより大きい方が好ましい。本実施形態では、Ｘ方向に関して対向する両側面の半径Ｒ１を１０．５ｍｍとし、Ｙ方向に関して対向する両側面の半径Ｒ２を０．３ｍｍとした。

（比較例）
以下、比較例に係るプリンタヘッドについて図６を参照しつつ説明する。なお、比較例に係るプリンタヘッドの分解斜視図、記録素子基板の模式斜視図およびプリンタヘッドの平面図は第１および第２の実施形態と同じであるため、ここではそれらの図を省略する。また、第１および第２の実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図６（ａ）は図３（ａ）に示されるＡ−Ａ面でプリンタヘッドを切断したときの断面図であり、図６（ｂ）は図３（ａ）に示されるＢ−Ｂ面でプリンタヘッドを切断したときの断面図である。

図６に示されるように、比較例に係るプリンタヘッド２２は接着剤高さ溝としての溝２３を有する。溝２３の互いに対向する側面の間の間隔は、溝１４の底部から溝１４の開口部へ向かうにつれて広がっていない。

（比較結果）
本発明の第１および第２の実施形態に係るプリンタヘッド１，２０（図３，図５参照）、並びに比較例に係るプリンタヘッド２２（図６参照）を用いて比較実験を行った。具体的には、プリンタヘッド１，２０，２２を用いて印字検査を行うとともに、洗浄液１８を用いて記録素子基板２を洗浄し、記録素子基板２および溝１４，２１，２３に気体１９を吹き付けた。

プリンタヘッド２２では溝２３内に洗浄液が残っていたが、プリンタヘッド１，２０では洗浄液の残留が確認されなかった。すなわち、本発明の構成を有することで、支持部材４の溝１４，２０から液体をより確実に取り除くことが可能になった。

記録素子基板２および溝１４，２１，２３に気体１９を吹き付けた後、記録素子基板２の吐出口面にテープを貼った。プリンタヘッド２２ではインク滲みが確認されたが、プリンタヘッド１，２０ではインク滲みは確認されなかった。

１ インクジェットプリンタヘッド
２ 記録素子基板
４ 支持部材
９ 吐出口
１２ 接着剤
１４ 溝
１６ 仮想面
１７ 溝上方空間
１８ 洗浄液
１９ 気体
２０ プリンタヘッド
２１ 溝

Claims (8)

1. インクを吐出する吐出口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を支持する支持面を有する支持部材とを備えるインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、
   前記支持面に溝を形成し、該溝が、互いに対向する溝側面の間の間隔が溝底部から溝開口部へ向かうにつれて広がっている形状とされた、溝形成工程と、
   前記支持面の、前記溝に隣接する領域に前記接着剤を塗布し、前記接着剤を介して前記支持面に前記記録素子基板を固着する基板固着工程と、
   洗浄液を用いて前記記録素子基板を洗浄する基板洗浄工程と、
   前記記録素子基板および前記溝に気体を吹き付けることによって前記洗浄液を前記記録素子基板および前記溝から取り除く洗浄液除去工程と、を含む、インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
2. 前記基板固着工程において、前記溝の底部から前記溝の開口部へ向かう方向へ前記溝の側面を延長した仮想面によって画定される溝上方空間と重ならない領域に前記記録素子基板を配置する、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
3. 請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、
   製造される前記インクジェットプリンタヘッドは、前記支持部材に配置されかつ前記記録素子基板と電気的に接続された電気配線基板をさらに備えるものであり、
   この場合には、
   前記基板固着工程において、前記溝上方空間と重ならない領域に前記記録素子基板および前記電気配線基板を固定することをさらに含む、インクジェットプリンタヘッドの製造方法。
4. インクを吐出する吐出口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を支持する支持面、および前記接着剤が塗布される領域に隣接して前記支持面に形成された溝を有する支持部材と、を備えるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
   前記溝の互いに対向する側面の間の間隔が前記溝の底部から前記溝の開口部へ向かうにつれて広がっていることを特徴とする、インクジェットプリンタヘッド。
5. 前記記録素子基板は、前記溝の底部から前記溝の開口部へ向かう方向へ前記溝の側面を延長した仮想面によって画定される溝上方空間と重ならない領域に配されていることを特徴とする、請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッド。
6. 前記支持部材に配され、前記記録素子基板と電気的に接続された電気配線基板をさらに備え、
   前記電気配線基板は、前記溝上方空間と重ならない領域に配されていることを特徴とする、請求項５に記載のインクジェットプリンタヘッド。
7. 前記溝の側面が平面形状であることを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッド。
8. 前記溝の側面が凹状の曲面形状であることを特徴とする、請求項４ないし６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッド。