(57)【要約】【課題】  １インチヘッドなどの長尺のインクジェット吐出素子の反りによる残留応力の影響を低減して、収率ならびに品質を向上させる。【解決手段】  インクジェット吐出素子（ヒーターボード）と筐体（チップ）との間の接着接合面を、ヒーターボードの反り曲面に合せて、曲面形状の構成にして、組立時の残留応力を低減もしくは、解消する。  これにより、残留応力が無くなるか、もしくは、逆方向の残留応力を発生させてＣＲ剥がれやチップ割れなどの低減を可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット吐出素子と当該インクジェット吐出素子を担持する筐体とこれらを保持する保持ホルダー体とインクタンクとインクジェット吐出素子にインクジェット吐出信号を送出する信号線シートとで構成されるインクジェットヘッドにおいて、
インクジェット吐出素子と前記筐体の接着接合面が曲面であることを特徴とする曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記曲面は、インクジェット吐出素子の変形曲面に合致するように、インクジェットヘッドの長手方向に向かって、曲面であることを特徴とする第１項請求の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記曲面は、インクジェット吐出素子の変形曲面に合致するように、インクジェットヘッドの長手方向に向かって、曲面であることを特徴とする第２項請求の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記曲面は、インクジェット吐出素子の変形曲面に合致するように、インクジェットヘッドの長手方向および短手方向の両方に向かって、曲面であることを特徴とする第３項請求の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項５】
インクジェット吐出素子と少なくとも２個以上の複数の当該インクジェット吐出素子を担持する筐体とこれらを保持する保持ホルダー体とインクタンクとインクジェット吐出素子にインクジェット吐出信号を送出する信号線シートとで構成されるインクジェットヘッドにおいて、
インクジェット吐出素子と前記筐体の接着接合面が曲面であることを特徴とする曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記曲面は、インクジェット吐出素子の変形曲面に合致するように、インクジェットヘッドの長手方向に向かって、曲面であることを特徴とする第５項請求の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記曲面は、インクジェット吐出素子の変形曲面に合致するように、インクジェットヘッドの長手方向に向かって、曲面であることを特徴とする第６項請求の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記曲面は、インクジェット吐出素子の変形曲面に合致するように、インクジェットヘッドの長手方向および短手方向の両方に向かって、曲面であることを特徴とする第７項請求の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記曲面は、鏡面研磨面であることを特徴とする第１項〜８項記載の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記筐体は、セラミックスであることを特徴とする第１項〜８項記載の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記筐体は、プラスチックであることを特徴とする第１項〜８項記載の曲面接合面を有するインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンターや複写機、あるいは紙面や記録媒体などへのプリントを行なうプリント装置に用いられるインクジェットプリントヘッドに関するものである。その中でもオンデマンド型インクジェットプリントヘッドの構成および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドはインクジェット吐出素子部とこれを保持する筐体部と、さらにはインクを貯蔵するインクタンク部とで基本的に構成されている。ところでインクジェットは、シリコン基板上にエポキシ系有機膜等を形成することで、インクジェットの吐出孔やインクの流路を構成し、インクジェットヘッドを製造する方法が近年取られるようになってきた。また別な方法としては、シリコン基板上にポリイミドなどの樹脂でインクジェット吐出孔のある吐出孔プレートを貼り合わせるなどの方式でインクジェットを構成するなどの方式もとられている。
【０００３】
しかしながら、これらの方法ではシリコン基板より構成されるインクジェット吐出素子部（インクジェット吐出機能を有するヒーターボード部とインクジェット吐出孔、インク流路を有する部分）を形成する際に、シリコン基板部分が熱応力や熱収縮などにより湾曲するという状況が発生する。
【０００４】
この湾曲するという問題は、基本的に構成材料の組み合わせやヒーターボードを形成する際の残留応力によるものである。
【０００５】
このように湾曲した状態のインクジェット吐出素子部を筐体部に接合するにおいては、平面状の筐体部に均一に薄く接着剤を塗布した後に、湾曲したインクジェット吐出素子部を強制的に押し付けて、平面状にした後に接合している。
【０００６】
このために、インクジェットヘッドとして構成した後にインクジェットプリンターに搭載して、長期間プリント動作や温度環境の変化を行うこと、前記を接合部分が部分的に剥離してインクが洩れたりするという問題が発生する懸念点がある。
【０００７】
また、前記接合時において基板が割れたりして、生産収率が落ちるという問題も発生する。
【０００８】
このような問題を解決する方法として、特開２００１−７１４９２には、前記筐体部を湾曲曲面形状にして接合する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−７１４９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、新たな問題が発生した。それは、インクジェットヘッドには、１コのインクジェット吐出素子部を搭載するばかりではなく、カラー画像をプリントするために少なくとも３コのインクジェット吐出素子部を搭載する必要がある。また、これ以外に、顔料インクの黒色インクも別途搭載する必要がある。
【００１０】
しかしながら、この少なくとも３コ以上のインクジェット吐出素子部を上述の公報に記載のように１つの曲面に搭載使用とすると、実質的にはインクジェットヘッドとして機能することは不可能である。それは、曲面の最奥部が深くなりすぎてワイピング不良やインクの紙面への飛行距離が異なり、色ずれ不良や文字のぼやけなどの不具合点を発生するからである。
【００１１】
そこで本発明者達は、課題に鑑み、鋭意検討した結果、筐体部のインクジェット吐出素子部と接合する部分のみを曲面形状にすることにより、課題が解決されることをつき止めた。
【００１２】
すなわち、本発明は複数個のインクジェット記録素子部を有するインクジェットヘッドにおいて、各インクジェット吐出素子部を良好に配置し、信頼性が高く、高品位の記録が可能なインクジェットヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明のインクジェットヘッドは、インクジェット吐出素子と当該インクジェット吐出素子を担持する筐体とこれらを保持する保持ホルダー体とインクタンクとインクジェット吐出素子にインクジェット吐出信号を送出する信号線シートとで構成されるインクジェットヘッドにおいて、インクジェット吐出素子と前記筐体の接着接合面が曲面であることを特徴とする曲面接合面を有することを特徴とする。
【００１４】
このようにすれば、シリコン基板部の曲面部と筐体部の曲面部が良好に接することで、接合時の異常な応力が残留するという問題は発生しなくなる。さらに、複数の吐出素子部を配置しても、その最奥部（吐出面から一番遠い部分）は、各吐出素子部においてもほとんどインクジェット液滴が到達する紙面との距離は異ならないので、色ずれやぼやけ、さらには、ワイピング不良などの問題も回避可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果は、比較的長くて（１５ｍｍ以上くらい）、もしくは、曲面形状に成り易いインクジェット吐出素子を曲面形状の筐体部に接合することで、接合時の残留応力を低減することが可能である。これにより、長期のインクジェットプリントヘッドの信頼性を確保することが可能となる。その信頼性とは、インクジェット吐出素子と筐体部との接合剥がれや、あるいは残留応力に起因する様々な現象である。
【００１６】
また、生産時の残留応力による不具合の発生も低減可能となり、生産収率の向上にも効果を発揮する。さらには、曲面接合面のみ鏡面研磨することが可能となるので、従来のように全面鏡面研磨を行うことが必要ではなくなり、経済性も発現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１、２、３を用いて説明する。シリコンの上に形成されたインクジェット発熱部を含むヒーターボード部１１とエポキシ樹脂よりなるインクジェット吐出孔部１２で、インクジェット吐出機能部１が構成される。この吐出素子１の詳細は日本国公開特許公報平成６−２８６１４９にその一例が記載されている。
【００１８】
インクジェット部１は、それを担持する筐体部２に接着剤３とで熱架橋反応により貼り合わせる。筐体部２はアルミナ焼結体で構成され、インクジェット吐出部１を貼り合わせるために、従来の技術では全面鏡面研磨されていた。この筐体部２にはインクの供給ポート４が配置されている。３色であれば、３個のインク供給ポート４がある。この筐体部２はインクタンク６を担持して且つこの筐体部２などをも担持するガラス繊維入りノリル樹脂によりなるホルダー部５に接合される。さらに筐体部２にインクジェット吐出素子部１と同じ高さのアルミナ製の補助筐体部７と接合され、さらにインクジェット吐出素子部１は信号端子と外部の電極シート８とで構成される。
【００１９】
図１に、本発明の一例にかかる具体的筐体部２の構成例を示す。筐体部２には、接合曲面９を形成したものである。この上に、曲面状に湾曲したインクジェット素子部１を熱硬化型接着剤３を用いて接合する。
【００２０】
このように形成されたインクジェットヘッドの概略断面図が図４である。このようなインクジェットヘッド２０をインクジェットプリンター４０に搭載してインクジェットプリンティングを行うことが可能となった。
【００２１】
本発明の方法により、製作されたインクジェットヘッド２０は曲面に曲面同士が接合されて構成されているために、貼り合せ工程での残留応力が著しく低い。さらに、生産工程に於ける貼り合せ時の生産収率も高い。
【００２２】
次に、このインクジェットヘッド２０を−３０℃〜１００℃の温度履歴試験を、温度試験環境槽に配置してヒートサイクルテストを５回行った。その結果、インクジェット吐出機能素子部１と筐体部２に於ける剥離現象が低減した。本発明方法を用いない従来のインクジェットヘッド２は、筐体部２とインクジェット吐出機能部１との貼り合せ接合部の隅部に剥離隙間が発生しインク滲みが２０個中５個の確率（２５％）で発生したが、一方、本発明の方法を用いたインクジェットヘッド２０は、そのようなインク滲みは全く発生しなかった。このように、本発明の方法を用いれば、インクジェットヘッドの製造工程で品質の向上を図ることが可能となった。
【００２３】
次に、この曲面構造を持つ筐体部の製作方法について説明する。
【００２４】
セラミックスで構成される筐体部２の曲面形成は殊のほか技術的には困難である。
【００２５】
セラミックスを研磨するためにはかなりの技術を必要とする。しかしながら、本発明の方法を用いることにより、生産効率を上げることが可能となった。
【００２６】
従来の筐体部５１（図５に掲示）は平面を形成するために、全面を鏡面研磨を行っていた。というのも、インクジェット吐出素子部を数個も精度良く貼り合わせるためには、鏡面研磨を行って正確に平坦平面を形成するしかなかった。それ以外に、熱伝導による熱拡散のために接合面に空気や部分的に接着剤の厚い部分があると、部分的な局所温度異常となるので、これを回避するためにも接合面は鏡面研磨程度の平面性が要求されていた。
【００２７】
つまり、全面的に鏡面研磨せざるを得なかったが、本発明の方法であれば、インクジェット吐出素子部が接合される部分（接合曲面部９）のみを凹面研磨で、鏡面研磨すればよい。
【００２８】
その様子を図５、６を用いて説明する。
【００２９】
図に示すように、まず粗く研磨、表面粗さＭａｘ５μｍ程度で筐体の表裏の平行度を図５に示すような形状で形成した。但し、この場合は、筐体部２の表裏の平行度を出すだけなので、従来の筐体部５１のように全面的に鏡面研磨をする必要はない。次に、この筐体部２を固定し、曲面形状を有するダイヤモンド砥石ローラー２１などで、図６のように凹面研磨するこのダイヤモンド砥石（粗さ０．１μｍ用の研磨である）は、連続して配置されており、連続して１コずつ行うことが可能である。このようにすることで、接合鏡面部９のみを鏡面研磨すれば良く、全面を鏡面研磨する必要がなくなる。
【００３０】
インクジェット吐出素子部１の寸法は長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．６２５ｍｍ、湾曲の最高部が２０μｍであった。ダイヤモンド研磨砥石ローラー２１による曲面形成は、回転数１００００ｒｐｍ、当接進行切削速度０．２ｍｍ／ｍｉｎで行った。その結果、わずか１０秒程度で曲面形状の形成が可能となった。次に、配置固定した筐体部を次の吐出素子部が接合する部位にＮＣ制御で移動させ、同様に凹曲面鏡面研磨を行って３コの吐出用曲面を形成した。研磨するにおいて、研磨液として０．０１〜０．１μｍのダイヤモンド粒子を含む研削補助液を用いた。
【００３１】
次にこの筐体部をアルコールと水と界面活性剤の洗浄液に投入し、洗浄後、４００℃の熱風にて付着不純物除去を行った。この後に、エポキシ系熱架橋型接着剤を曲面部にスプレーコートし、２〜３μｍの厚さの接着コート層を形成した。
【００３２】
このように、吐出素子部を配置し、硬度８０°のテフロン（登録商標）ゴムアサヒアフレックスにて、６０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で１５０℃へ４５秒で加熱接合を行った。このようにして、曲面接合面を有するヘッドを製作した。
【００３３】
（別な実施形態）
筐体部２を射出成形によりプラスチックで製作し、前記のようにインクジェット吐出素子部を接合して、インクジェットヘッドを構成した。射出成形金型に、前述のような曲面接合面を形成するように形成しておき、且つ、金型の前記曲面接合面は鏡面研磨した金型部位を配置し、さらには、成形品に見られるウェルドラインが入らないようにゲートを曲面接合面の近くに配置した金型とした。筐体部２は、ポリサルフォン樹脂を２７０℃の温度、型締力１５０トンの基本条件で射出成形して製作した。このようにして製作した筐体部２の接合曲面９にどうようにスプレーコートでエポキシ系熱硬化型接着剤を２〜３μｍコートし、１５０℃の温度でプレス圧６０ｋｇ／ｃｍ2で、４０秒で接着した。このようにして製作したものに、電極シートや補助筐体部、ホルダー部、インクタンクなどを装着してインクジェットヘッドとした。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一例にかかる本発明の好適な説明斜視図である。
【図２】本発明に用いられる本発明の筐体部の説明斜視図である。
【図３】図１の説明図に補助筐体部や信号電極シートを接合した場合の説明斜視図である。
【図４】本発明の一例にかかる好適なインクジェットヘッドの例の断面斜視概略図である。
【図５】従来の技術の筐体部の斜視図である。
【図６】本発明の一例の筐体部の曲面接合面の製作のための説明概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  インクジェット吐出素子部
２  筐体部
３  接着剤
４  インク供給ポート
５  ホルダー部
６  インクタンク
７  補助筐体部
８  信号電極シート
８′  電極接点端子
１２  インクジェット吐出孔部
２０  インクジェットヘッド
２１  鏡面研磨ローラー
５１  従来の筐体部
【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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