(57)【要約】【課題】  インク流路を含んでレーザー光を一括照射してレーザー溶着することにより、インク流路を形成する場合に、インク流路内がレーザー光によるダメージをうけて損傷し、ゴミなどを発生させる要因となる。【解決手段】  流路内（非溶着部）にレーザ光を吸収する液体を入れて、レーザによる一括照射溶着を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口を有する液体吐出部と
該液体吐出部に液体を供給するための流路を有する流路形成部材と
を含む液体吐出ヘッドであって、
前記流路形成部材は、
レーザ光に対して透過性を有する透過性部材と
レーザ光に対して吸収性を有する吸収性部材とを含み、
前記流路形成面に、レーザ光を吸収可能な液体を付与させた状態から、
前記透過性部材と前記吸収性部材との少なくとも前記流路の周囲の当接部と前記流路とへ向けて、前記透過性部材を介してレーザ光が一括照射されることにより、該透過性部材と該吸収性部材とを溶着させて、
液体流路を形成する事を特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記レーザ光を吸収可能な液体はインクに含有される成分である事を特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記吸収可能な液体はカーボン粒子またはレーザを吸収する染料あるいは顔料が混入したものである事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記吸収性部材の前記流路形成面は、前記流路の周囲の当接面よりも表面エネルギ−が大きい事を特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記吸収性部材の流路形成面は凹部形状を有する事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記吸収性部材の流路形成面の周囲に凹部をもうける事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記レーザ光を吸収する液体は、噴霧されて前記流路形成面に付与される事を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記周囲の当接面は鏡面加工されている事を特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばインク等の液体を吐出させて記録媒体に記録を行うための液体吐出ヘッドとその製造方法に関し、特にインクジェット記録を行う液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドとして、一般的にインクジェット記録ヘッドが知られている。図７を参照して、インクジェット記録ヘッドの構成について簡単に説明する。図７（ａ）に示すように、インクジェット記録ヘッドＨ１００１は、タンクホルダユニットＨ１００３と、インクを吐出するための記録素子ユニットＨ１００２で構成されている。インクはインクタンク（不図示）からタンクホルダユニットＨ１００３に形成されたインク流路を経由して、記録素子ユニットＨ１００２に導かれる構成となっている。
【０００３】
タンクホルダユニットＨ１００３には、図７（ｂ）に示すタンクホルダＨ１５００と、図７（ｃ）に示す流路形成部材Ｈ１６００とが接合されることによりインク流路が形成されている。タンクホルダＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００とを接合する方法としては、超音波溶着による方法（特許文献１）やレーザー溶着による方法（特許文献２）などが知られている。
【０００４】
これらの方法のうち、レーザー溶着による方法について説明する。一般にレーザー溶着とは、レーザー光に対して透過性を有する部材と、レーザー光に対して吸収性を有する部材とを当接させ、溶着すべき部分を当接させた状態でレーザー光を照射することにより接合させる方法である。レーザー溶着は、超音波溶着に比して溶着部分からゴミが発生しにくいという利点を有しており、インク流路を形成する有効な手段として用いられている。
【０００５】
特許文献２に記載のレーザー溶着を用いたタンクホルダＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００とを接合する方法について図８や、図８の模式断面図である図９を参照して説明する。
【０００６】
レーザー光に対して吸収性を有するようにしたタンクホルダＨ１５００と、レーザー光に対して透過性を有するようにした流路形成部材Ｈ１６００とを、押さえ治具５１０を用いて当接させる（図８（ａ）、図９（ａ））。その後、タンクホルダＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００とが当接した状態で当接面６００に対してレーザー光を照射する。（図８（ｂ）、図９（ｂ））、その結果、タンクホルダＨ１５００と流路形成部材Ｈ１６００とが接合し（６１０は接合部）インク流路を形成される。（図９（ｃ））。
【０００７】
ところで、レーザー照射の方式には特許文献２に記載のスキャン方式と一括照射方式とがある。スキャン方式とは、図８（ｂ）や図９（ｂ）に示すように、レーザー照射機５００からのレーザー光のスポット径を絞り込んで、所望する接合面の軌跡に沿って走査させ、レーザー光を照射する方式である。一方、一括照射方式とは、所望する接合面に対して一括でレーザー光を照射する方式である。
【特許文献１】特開２００７−２８３６６８号公報
【特許文献２】特開２００５−０９６４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したインク流路は、微細な構造をしており、接合面の構造も微細となる。このような場合には、スキャン方式、一括照射方式ともに以下に示すような問題点がある。
【０００９】
スキャン方式の場合には、レーザー光を微細な接合面の軌跡に沿って走査させて溶着させるには、非常に多くの時間を要するという問題点がある。例えば、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、インクジェット記録ヘッドの接合面Ｈ１６０２やインク流路Ｈ１６０１の幅が非常に狭く微細な構造となっている。したがって、図９（ｂ）に示すように、インク流路Ｈ１６０１を避けてレーザー光を照射させる方法では多くの数量のインクジェット記録ヘッドを組立てるには時間がかかりすぎるため不向きである。
【００１０】
一方、一括照射方式を用いた場合には、溶着に要する時間を短縮することが可能である。しかしながら、接合面の構造が微細な場合には、微細なインク流路に対応する部分にマスクを設けて、接合面のみにレーザー光を照射することは難しい。
【００１１】
例えば、図１０（ｂ）に示すように当接面６００もインク流路Ｈ１６０１となる領域も一括でレーザー光が照射されるため、図１０（ｃ）のようにインク流路Ｈ１６０１の表面にレーザー光によってダメージ部分６２０を形成してしまうことが考えられる。インク流路Ｈ１６０１内にダメージ部分６２０がある場合には、インクの流れを阻害し、その結果インクジェット記録ヘッドＨ１００１の信頼性を低下させるおそれがある。
【００１２】
本発明上記のような問題に鑑み、インク流路を含んでレーザー光を照射して溶着する事により、インク流路を形成する部材を接合する場合に、インク流路内のレーザー光によるダメージを低減可能なインクジェット記録ヘッド製造方法を提供する事を目的とする。また、上述したインクジェット記録ヘッド製造方法をもちい、信頼性の高いヘッドを容易に製造し安価に提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口を有する液体吐出部と、該液体吐出部に液体を供給するための流路を有する流路形成部材とを含む液体吐出ヘッドであって、前記流路形成部材は、レーザ光に対して透過性を有する透過性部材と、レーザ光に対して吸収性を有する吸収性部材とを含み、前記流路形成面に、レーザ光を吸収可能な液体を付与させた状態から、前記透過性部材と前記吸収性部材との少なくとも前記流路の周囲の当接部と前記流路とへ向けて、前記透過性部材を介してレーザ光が一括照射されることにより、該透過性部材と該吸収性部材とを溶着させて、液体流路を形成する事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成においては、レーザ光は、レーザ光を吸収可能な液体により減衰させられる。そのため、レーザ光を吸収可能な液体が付与されたインク流路内の吸収性部材側の面へのレーザ強度も減衰されるため、ダメージを低減させる事が可能になる。インク流路内の吸収性部材側がレーザの照射により発熱する現象も、液体による冷却効果により低減させる事ができる。これも、ダメージを軽減させる事につながる。また、レーザ照射によりインク流路内の吸収性部材側から発生するアウトガスには製造環境を損ねるものもある。これも、液体により吸収する事が可能になり、アウトガスの回収機構を簡素化でき、装置のイニシャルコストを低減できる。また、液体は、前記透過性部材と前記吸収性部材との前記流路の周囲の当接部の隙間にメニスカスを張り、表面張力を発生させる。これは、前記透過性部材と前記吸収性部材との位置決め後のずれを抑制し、装置の稼働タクトアップに貢献し、ヘッドのコストダウンにも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施形態で用いられる液体吐出ヘッドについて、一般的なインクジェット記録ヘッドを例として説明する。インクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するための吐出口と、その吐出口に連通してインクを供給するためのインク流路とを少なくとも有する。一例として、記録ヘッドカートリッジを構成する一構成要素となっているインクジェット記録ヘッドについて、図５を参照して説明する。
【００１６】
図５（ａ）に示すように、記録ヘッドカートリッジ１０は、インクジェット記録ヘッド２０と、インクジェット記録ヘッド２０に着脱自在に設けられたインクタンク４０とから構成されている。
【００１７】
この記録ヘッドカートリッジ１０は、インクジェット記録装置（不図示、以下、記録装置とする）に設置されているキャリッジ（不図示）の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。
【００１８】
インクジェット記録ヘッド２０は、記録装置から送られる電気信号に応じて記録素子を駆動させることにより、インクを収容するインクタンク４０から供給されるインクを記録素子基板Ｈ１１０１に設けられた吐出口から吐出する。記録素子としては例えば、発熱抵抗素子やピエゾ素子などが挙げられるが、ここでは発熱抵抗素子を用いたものについて説明する。
【００１９】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したインクジェット記録ヘッド２０の分解斜視図である。インクジェット記録ヘッド２０は、電気配線基板３４０と記録素子基板Ｈ１１０１とからなる記録素子ユニット３００とタンクホルダユニット２００で構成されている。
【００２０】
電気配線基板３４０は、記録装置との電気的接続を行う接続端子３４１と、記録素子基板Ｈ１１０１との電気的接続を行う電極端子（不図示）と、接続端子３４１と電極端子とを接続する配線と、記録素子基板Ｈ１１０１を組み込むための開口部とを有している。
【００２１】
電気配線基板３４０と記録素子基板Ｈ１１０１との接続は、例えば次のように行われる。記録素子基板Ｈ１１０１の電極部と電気配線基板３４０の電極端子に、導電性を有する熱硬化接着樹脂を塗布後、電極部と電極端子をヒートツールにて一括で加熱とともに加圧して、電気的に一括接続する。なお、電極部と電極端子との電気接続部分は、封止剤により封止されることによりインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。
【００２２】
図６は、インクを吐出するためのインク吐出部（液体吐出部）としての記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部を切断した斜視図である。
【００２３】
記録素子基板Ｈ１１０１は、インクを吐出するための吐出口Ｈ１１０７、吐出口と連通して吐出口にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２とを有し、吐出口は吐出口形成部材Ｈ１１０６に形成され、インク供給口はシリコン基板Ｈ１１１０に形成される。
【００２４】
シリコン基板Ｈ１１１０は、厚さ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍを有しており、異方性エッチングによりインク供給口Ｈ１１０２が形成される。また、シリコン基板Ｈ１１１０上には、発熱抵抗素子Ｈ１１０３が形成され、その発熱抵抗素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７とが対応するように、シリコン基板１１１０上にフォトリソグラフィー技術を用いて、吐出口Ｈ１１０７が形成される。さらにシリコン基板Ｈ１１１０上には発熱抵抗素子Ｈ１１０３を駆動するための電気信号や電力を供給するための電極部としてＡｕ等のバンプＨ１１０５が設けられている。
【００２５】
次に本発明の特徴部分を有するタンクホルダユニット２００について、図５（ｂ）を参照して詳しく説明する。
【００２６】
図５（ｂ）に示すようにタンクホルダユニット２００は、第１の流路形成部材２１１を有するタンクホルダ２１０と、タンクホルダ２１０に対して接合されてインク流路を形成する第２の流路形成部材２２０とで構成される。
【００２７】
本発明の実施形態においては、第１の流路形成部材２１１がタンクホルダー２１０と一体となって形成されているが、それぞれを別体として形成後、タンクホルダー２１０に対して第１の流路形成部材２１１を取り付けるようにしても良い。
【００２８】
図５（ｂ）に示すように第１の流路形成部材にインク流路２２４を構成する溝が形成されている場合もあれば、溝が形成されていない場合もある。第１の流路形成部材と第２の流路形成部材とが接合されてインク流路２２４が形成されるため、第１、第２の流路形成部材のどちらか一方又は両方に、適宜、インク流路を形成するための溝を設ければ良い。
【００２９】
レーザ光により第１の流路形成部材２１１と第２の流路形成部材２２０とを溶着して接合させるためには、どちらか一方の流路形成部材がレーザ光に対して透過性を有し、他方の流路形成部材がレーザ光に対して吸収性を有する必要がある。
【００３０】
本発明の実施形態においては、レーザ光を容易に照射できるという観点から、レーザ光に対して透過性を有する透過性部材を第２の流路形成部材２２０とし、レーザ光に対して吸収性を有する吸収性部材を第１の流路形成部材２１１とした。どちらの流路形成部材に透過性、吸収性を持たせるかについては、適宜変更が可能である。
【００３１】
なお、本発明においてレーザ光に対して透過性を有する透過性部材とは、厚さ２．０ｍｍの部材に対してレーザ光を照射した場合の透過率が３０％以上の部材を意味する。また、本発明においてレーザ光に対して吸収性を有する吸収性部材とは、厚さ２．０ｍｍの部材に対してレーザー光を照射した場合の吸収率が９０％以上の部材を意味する。上述のような透過率及び吸収率の部材を用いることで、透過性部材と吸収性部材とのレーザー溶着が可能となる。
【００３２】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図２は第１の流路形成部材２１１が形成されているタンクホルダー２１０に第２の流路形成部材２２０を取り付ける工程を示す斜視図である。図２（ａ）は第２流路形成部材２２０と、タンクホルダ２１０と一体成形されている第１の流路形成部材２１１とを用意して、両者を当接させる工程を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）の工程の後、インク流路の周囲の領域に対してレーザー光を照射可能な押さえ治具５３で第２の流路形成部材２２０を押さえ、第１の流路形成部材２１１及び第２の流路形成部材２２０とを密着させ、レーザー照射機５１からレーザー光を照射する工程を示す。
【００３５】
図２（ｃ）は、第２の流路形成部材２２０と第１の流路形成部材２１１とが接合された状態（タンクホルダユニット２００）を示す。
【００３６】
図１は、図２（ｂ）の断面図であり、図１の（ａ）〜（ｃ）のそれぞれが図２の（ａ）〜（ｃ）に対応している。  図１（a）に示すように、第一の実施形態においては、インク流路２２４へ向けて照射されるレーザ光を吸収するために、レーザ光を吸収可能な液体２２５を入れた。液体２２５としては、水をもちいた。タンクホルダー２１０に凹部をもうけ、そこへディスペンサーで水を供与する事により、水を保持せた。その状態から図２（ｂ）のようにタンクホルダー２１０と、第２の流路形成部材２２０とを用意してレーザ光を照射した。レーザ光としは、波長８８０nmの半導体レーザもちいた。タンクホルダー２１０はレーザ光に対して吸収性を有する部材ではあるが、インク流路２２４に向かうレーザ光は、液体２２５により減衰されるため、インク流路を形成する面へのダメージは軽減される。液体２２５の量によっては、インク流路の周囲の当節面２２３にあふれでるものもあるが、当節面２２３に非常に薄くひろがり、表面張力により、第一の流路形成部材２１１と、第二の流路形成部材２２０とを仮接合される形となる。
【００３７】
インク流路の周囲の当節面２２３には、非常に薄くひろがった液体が介在するが、レーザ光は減衰はわずかであるため、図１（C）記載のようにインク流路内に水を保持したまま、第一の形成部材２１１と第二の形成部材２２０とは接合（２３０は接合部）される。
【００３８】
インク流路内にのこされた液体２２５は水であり、物流時に充填される物流インクを構成するものでもある物流インクに置き換える事により容易である。また、インクジェット記録ヘッドのインクを構成するものでもあるため、印字に与える影響は無い。
【００３９】
実際にインクジェット記録ヘッドを作り、印字をおこなったところ良好な印字をえる事ができた。
【００４０】
インク流路内に液体２２５をいれていない構成では、レーザ溶着をおこなった場合は、インク流路の表面に、樹脂がこげたようなうダメージ部分がみられた。これは、インクジェット記録ヘッドにした場合、印字環境等によってはゴミになり、印字不良になる状態であった。また、インクの流れ性を不均一にし、印字品位に軽微な影響を与えた。
【００４１】
よりレーザの吸収性をあげるために、レーザ光を吸収可能な液体２２５にインクの色材（カーボンブラック）を混入させてもよい。この場合でも、主成分は水であるため、物流インクに置き換える事も容易である。また、インクジェット記録ヘッドのインクを構成するものでもあるため、印字に与える影響もない。レーザの吸収性をあげて、インク流路内を保護する効果が増大する事は、レーザ光の強度、照射時間を減らせる事より、レーザ溶着のタクトを上げる事ができる。
【実施例２】
【００４２】
水を保持させる方法としては、レーザ光に対して吸収性を有する第一の流路形成部材２１１に凹部をもうける事は必須ではない。たとえば、図３のようにレーザ光を透過する、第二の流路形成部材２２０にインク流路形状をもうけ、第一の流路形成部材２１１に液体２２５を保持させる構造を設けてもよい。図３において、２１３は、液体保持部であり、インク流路を形成する面を担う。
【００４３】
液体保持部２１３は、液体保持部以外よりも表面エネルギーが大きくなるよう、コロナ処理をおこなった。液体２２５の供与は、液体噴霧器で第一の流路形成部材２１１に水を吹きかける事によりおこなった。噴霧された液体は、第一の流路形成部材２１１の液体保持部２１３と、インク流路の周囲の当節面２２３に水滴として付着する。第一の流路形成部材２１１の流路形成部は、表面エネルギーが大きい為、そうでない周囲の部分に対して親水面になる。ゆえに、インク流路の周囲の当節面２２３の水を集め図３（a）のように、第一の流路形成部材２１１の流路形成部（液体保持部２１３でもある）に水滴を保持する形となる。そのような状態から図３（ｂ）のようにタンクホルダー２１０と、第２の流路形成部材２２０とを用意してレーザ光を照射した。この場合でも第一の実施例と同様なインクジェット記録ヘッドを得ることができた。
【００４４】
流路形成部に液体２２５をより保持しやすくるには、インク流路周囲の当接面２２３と、インク流路形成面との表面エネルギーの差を大きくするよう、当接面２２３を撥水処理をしてもよい。また、水滴の移動をよりしやすくするため、当切面を鏡面加工してもよい。
【００４５】
鏡面加工を施す事は、液体２２５がより薄く当接面２２３に広がるため、実施例１でのべた表面張力による、第一の流路形成部材２１１と、第二の流路形成部材２２０とを仮接合力も強くなる。また、鏡面加工は、第二の流路形成部材２２０との実接合面積を増やす事になるため、レーザ溶着後の接合力をあげる効果も確認できた。
【００４６】
液体２２５を保持するには、図４（a）のような液体保持形状２２６をもうけてもよい。この場合液体２２５は、図４（a）のように、保持形状間で水滴を保持され、第二の流路形成部材２２０には流路部をもうけ、図４（ｂ）のようにタンクホルダー２１０と、第２の流路形成部材２２０とを用意してレーザ光を照射しレーザ接合をおこなう事になる。この方法でも、インク流路内のダメージが少ないインクジェット記録ヘッドを作る事ができた。
【実施例３】
【００４７】
実施例１、実施例２では、第一の流路形成部材２１１に液体２２５をあらかじめ付与してから、第二の流路形成部材２２０とあわせて、レーザ接合をおこなった。本出願は、液体２２５を付与する手順を限定するものではなく、液体２２５と第二の流路形成部材２２０をあわせてから、インク流路となるべきところに液体２２５を付与してもよい。また、液体２２５を供給しながらレーサ照射をおこない溶着をおこなってもよい。  液体２２５を供給しながらレーザ溶着をおこなう事は、レーサ光を減光する効果は、に付与しただけの状態とかわらないが、レーザ照射面の発熱を抑える事ができるため、インク流路内壁の損傷を抑制する効果が向上した。  供給しながらでのレーザ溶着では、接合部からの液体２２５の漏れが発生する可能性もあるため、液体２２５の粘度を上げる事が好ましい。  本実施例では、インクの含有成分でもあり、水にたいしての溶解量が多い液体２２５である、グリセリンを混入し、適正な粘度にした。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一例である第１の実施形態の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッドをレーザー溶着する際の工程を示す模式図である。
【図３】本発明の一例である第２の実施形態の説明図である。
【図４】本発明の一例である第２の実施形態における他の形態を示す図である。
【図５】本発明を適用可能な一般的なインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図６】一般的なインクジェット記録ヘッドを構成する記録素子基板を示す図である。
【図７】従来の一般的なインクジェット記録ヘッドの説明図である。
【図８】従来のレーザー溶着方法の説明図である。
【図９】スキャン方式のレーザー溶着方法の説明図である。
【図１０】一括照射方式のレーザー溶着方法の説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
２０  インクジェット記録ヘッド
５１  レーザ照射機
２１１  第一の流路形成部材
２１３  液体保持部
２２０  第二の流路形成部材
２２３  インク流路の周囲の当節面
２２４  インク流路
２２５  液体
２２６  液体保持形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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