(57)【要約】【課題】インクの混色、漏出、不吐出に対して信頼性が向上したインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】第１のプレートＨ１２００上に各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１が、暗色系材料で構成された紫外線の反射防止基板１００ａ，１００ｂを介して接着、固定されている。反射防止基板１００ａ，１００ｂと、第1のプレートＨ１２００および各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１との接着固定には、紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０が用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクの吐出手段をもった少なくとも１つの記録素子基板と、該記録素子基板を紫外線と熱の併用硬化型接着剤により固定支持する支持部材とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記記録素子基板と前記支持部材の間の接合面に、紫外線の反射を防止する反射防止部材を備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記反射防止部材が、Ｓｉ3Ｎ4系（窒化珪素）、ＳｉＣ（炭化珪素）系、ＺｒＯ2（ジルコニア）系、またはＡｌＮ（窒化アルミ）系の暗色のセラミックで構成されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記反射防止部材が、C（カーボン）を添加した樹脂で構成されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記反射防止部材の、前記記録素子基板を接合する面に、紫外線の反射防止処理が施されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記反射防止部材の、前記記録素子基板を接合する面に、暗色系の塗装による反射防止処理が施されている、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記反射防止部材の、前記記録素子基板を接合する面に、粗面処理による反射防止処理が施されている、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録液室内の液体に圧力を付与する事により、記録液室に連通する開口から記録液滴を紙や布帛などの記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドの代表的なインク吐出方式としては、電気熱変換素子を用いた方式がある。この方式は、電気熱変換素子を液室内に設け、電気熱変換素子に記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液に熱エネルギーを与え、そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用したものである。このようなインクジェット記録ヘッドは、記録液滴を吐出する液体吐出基板と、この液体吐出基板にインクを供給するインク供給系を有している。
【０００３】
図５〜８は従来のインクジェット記録ヘッドとその構成要素を示したものである。
【０００４】
図５に示すように、インクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出して記録を行なう記録素子ユニットＨ１００２と、記録素子ユニットＨ１００２に供給するインクを収容するタンクを交換自在に保持するタンクホルダーＨ２０００からなる。図６に示すように、記録素子ユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００、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で構成されている。
【０００５】
記録素子ユニットＨ１００２は、以下の順に作製される。すなわち、１）第１のプレートＨ１２００と第２のプレートＨ１４００の接合による支持基板の形成、２）記録素子基板の支持基板へのマウント、３）電気配線テープの積層と記録素子基板との電気接合、４）該電気接続部などの封止、の順である。
【０００６】
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１２０１が形成されている。第２のプレートＨ１４００は各インク供給口Ｈ１２０１が露出するように第１のプレートＨ１２００に接合される。
【０００７】
第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、上記のように第２のプレートＨ１４００が接合された第１のプレートＨ１２００の表面に、画像の色ずれを防止するために相対位置精度良く、接着固定される。
【０００８】
ノズル列を有する第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１はサイドシューター型インクジェット基板である。具体的には、図７及び図８に示すように、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０に長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２が形成されている。Ｓｉ基板Ｈ１１１０上の、インク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側にそれぞれ１列ずつ、電気熱変換素子Ｈ１１０３の列（以下、ヒーター列）が配列されている。さらに、第１又は第２の記録素子基板のＳｉ基板Ｈ１１１０表面の両端に、電気熱変換素子Ｈ１１０３に繋がる接続パッドが配列された電極部Ｈ１１０４が存在している。個々の接続パッド上にはＡｕスタッドバンプＨ１１０５が形成されている。
【０００９】
電気配線テープＨ１３００には図６に示すように、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）を通せるデバイスホールが形成されている。該デバイスホールの、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の電極部Ｈ１１０４に対応する２つの辺には、Ａｕめっきされた電極端子（インナーリード）Ｈ１３０２が延出している。
【００１０】
電気配線テープＨ１３００は、２つの記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の第１のプレートＨ１２００へのマウント後に接合される。このとき、電気配線テープＨ１３００は第２のプレートＨ１４００の表面に熱硬化型エポキシ樹脂接着層を介して接着固定される。
【００１１】
電気配線テープＨ１３００と２つの記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）との電気接続はＩＬＢ接合することによりなされる。このとき、電気配線テープＨ１３００のインナーリードＨ１３０２と各記録素子基板の電極部Ｈ１１０４上に設けられたスタッドバンプＨ１１０５とがＩＬＢ接合される。
【００１２】
ＩＬＢ接合の後、電気接続部分は、インクによる腐食や外的衝撃から保護するための封止剤により封止される。
【００１３】
また、前述した第１のプレートＨ１２００への第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の接合、固定には、紫外線と熱の併用硬化型接着剤を使用している。
【００１４】
これらの記録素子基板の接合固定において、熱硬化のみの接着剤では、該記録素子基板を固定出来る接着力を発揮するまでの間、記録素子基板の位置保持を行わなければならず、タクトがかかる、加熱機構と保持機構を要する等、量産性に向かない。
【００１５】
この理由から、紫外線硬化により、短時間で記録素子基板を高精度に仮固定してから、熱硬化により紫外線の届かない記録素子基板裏面の接着剤を本硬化させる事が可能な、紫外線と熱の併用硬化型接着剤を用いている。
【００１６】
上述の様なインクジェット記録ヘッドにおいて、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１の、支持基板を構成する第１のプレートＨ１２００への接合の際に要求される項目は下記の通りである。
【００１７】
１）支持基板を構成する第１のプレートＨ１２００への、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１の固定位置精度の確保
２）第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１と、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１のインク供給口Ｈ１１０２とを連結する流路壁の形成とその密着性の保持
３）第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１の各裏面の、インク供給口Ｈ１１０２のエッジ部にある接着剤を、記録素子基板の真上から入射する紫外線で硬化させ、接着剤の吐出口への侵入を防止すること
【特許文献１】特開２００２−１５４２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、先述の紫外線と熱の併用硬化型接着剤が、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の裏面部で硬化むらを起こすと、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）裏面と該接着剤の密着性が低下する。そのため、前述の第１の記録素子基板Ｈ１１００と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１を第１のプレートＨ１２００に接合する工程において以下のような課題がある。
【００１９】
第１及び第２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の第１のプレートＨ１２００への仮固定精度を安定化する為に、紫外線による接着剤の硬化を進行させると、白色のセラミックからなる第１のプレートＨ１２００の白色表面で紫外線が乱反射する。このため、図３（ｂ）中の符号Ｈ１１５０ｈに示すように、紫外線ｕ１が直接露光されていない記録素子基板の裏面にまで接着剤の紫外線による硬化が進行する。その結果、第１及び第２の記録素子基板と、紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０の密着性が低下して、耐久試験等で、隣り合うインクの混色や、第１又は第２の記録素子基板外周へのインクの漏出が発生する事がある。
【００２０】
上記を防ぐ為に紫外線による接着剤の硬化の進行を低下させると、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の仮固定位置精度が安定せず、記録ヘッドのインクの着弾精度が低下する事がある。さらに、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）裏面に開口するインク供給口Ｈ１１０２から、未硬化の接着剤Ｈ１１５０が侵入してインク吐出口に詰まり、インクの不吐出を起こしてしまう事もある。
【００２１】
そこで本発明の目的は、上述した課題に鑑み、インクの混色、漏出、不吐出に対して信頼性が向上したインクジェット記録ヘッドを提供することにある。すなわち、第１及び第２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の支持基板への固定精度を維持し、尚且つ、各記録素子基板と紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０との密着性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクの吐出手段をもった少なくとも１つの記録素子基板と、該記録素子基板を紫外線と熱の併用硬化型接着剤により固定支持する支持部材とを有するものである。その特徴は、前記記録素子基板と前記支持部材の間の接合面に、紫外線の反射を防止する反射防止部材を備えた点である。これにより、上記課題が解決される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、記録素子基板裏面と支持部材の間にある紫外線と熱の併用硬化型接着剤を均一に硬化させて、接着剤の密着性を向上し、インクの混色、漏出、不吐出に対して信頼性が向上するインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、背景技術で述べたインクジェット記録ヘッドと異なる点を主に説明し、参照する図面において背景技術と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態によるインクジェット記録ヘッドの模式図である。図１（ａ）は第１及び第２の記録素子基板をプレート上に接合する様子を示し、図１（ｂ）はその接合後の状態を示している。図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｄ）は図１（ｃ）中の丸で囲む部分の断面拡大図である。
【００２６】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、図１（ａ）に示すように、第１のプレートＨ１２００上に各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１が、暗色系材料で構成された紫外線の反射防止基板１００ａ，１００ｂを介して接着、固定されている。
【００２７】
反射防止基板１００ａ，１００ｂには、第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１と記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）のインク供給口Ｈ１１０２（図７、図８）と連通させるインク供給口１０１ａ、１０１ｂが備えられている。そして、各反射防止基板１００ａ，１００ｂは第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１に位置を合わせて固定されている。
【００２８】
図１(ｃ)、（ｄ）に示すように、反射防止基板１００ａ，１００ｂの第１のプレートＨ１２００への固定は、熱と紫外線の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０を用いて、主に熱によって行なわれる。この場合、第１のプレートＨ１２００と、反射防止基板１００ａ、１００ｂの相対位置精度は互いのインク供給口が連通可能な位置精度（±０．１ｍｍ）程度で良い。
【００２９】
また、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の反射防止基板１００ａ，１００ｂへの固定についても、熱と紫外線の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０を用いている。しかし、この場合は、まず、当該接着剤Ｈ１１５０を紫外線により短時間で硬化させ、位置出しされた記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を高精度に仮固定する。その後、紫外線の届かない記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の裏面の接着剤Ｈ１１５０を熱によって硬化させて完全に固定する。
【００３０】
反射防止基板１００ａ，１００ｂの厚みは０．５〜１ｍｍとし、外形サイズは、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１よりも、短手方向、長手方向共に１〜２ｍｍ大きい寸法としている。さらに、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）、及び第１のプレートＨ１２００との接合面の平面度としては５μｍ以下に仕上げられている。
【００３１】
また、反射防止基板１００ａ，１００ｂの材料としては、Ｓｉ3Ｎ4系（窒化珪素）、ＳｉＣ（炭化珪素）系、ＺｒＯ2（ジルコニア）系、ＡｌＮ（窒化アルミ）系などの暗色のセラミック、又はＣ（カーボンを添加した）樹脂が選択可能である。なお、特許請求の範囲および明細書で言う「暗色」または「暗色系」とは、本発明の反射防止基板として表面の紫外線の乱反射を防止できる程度に暗い色を指す。
【００３２】
暗色のセラミックは線膨張係数が低い（Ｓｉ3Ｎ4：３．４ｐｐｍ／℃、ＳｉＣ：４．７ｐｐｍ／℃、ＺｒＯ2：１０．５ｐｐｍ／℃、ＡｌＮ：５．０ｐｐｍ／℃）。すなわち、反射防止基板１００ａ，１００ｂを接合する相手部材となる第１のプレートＨ１２００（７．０ｐｐｍ／℃）と、記録素子基板（３．０ｐｐｍ／℃）の線膨張係数に近い値である。そのため、これらのセラミックを選択した場合、高温の状態の場合でも、熱応力を低減する事が出来、最良の密着性を得る事が出来る。
【００３３】
コストの面においても、第１のプレートＨ１２００材料を暗色のセラミックとする場合よりも材料コストを抑える事が出来る。
【００３４】
記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）裏面へ密着する紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０の転写領域を画像処理で判定する場合においても、本実施例は有利である。
【００３５】
背景技術として説明した従来構成の場合、白色の第１のプレートＨ１２００上に転写された、透明色の紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０の転写領域を画像処理で判定しようとしても、撮像画像にコントラストが出ず、判定し辛い。
【００３６】
また、第１のプレートＨ１２００を暗色系のセラミックとした場合は、図２（ｃ）（ｄ）に示すように、逆に撮像画像が暗く、撮像画像にコントラストが出ず、判定し辛い。
【００３７】
これらに対し、本実施形態の場合は図２（ａ）（ｂ）に示すように、白色の第１のプレートＨ１２００表面がバックライトの効果を成す。その結果、転写領域（紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０）と、反射防止基板１００ｂ表面の画像にコントラストが出て、画像処理判定がし易くなる。そのため、画像処理判定の観点からも本実施形態が望ましい。
【００３８】
また、図３（ｂ）に示したように、従来は紫外線ｕ１が記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の接合部に照射されると、白色の第１のプレートＨ１２００表面で乱反射される。そのため、紫外線と熱の併用硬化型接着剤Ｈ１１５０の、紫外線による硬化領域Ｈ１１５０ｈが、記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の裏面に進行する。
【００３９】
これに対し、本実施形態によると、反射防止基板１００ａ（１００ｂ）が紫外線ｕ１の乱反射を抑制するため、図３（ａ）に示すように、紫外線による硬化領域Ｈ１１５０ｈの記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）裏面への進行を防止する事が出来る。この結果、該接着剤Ｈ１１５０と記録素子基板（Ｈ１１００、Ｈ１１０１）の密着性が向上し、吐出信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得る事が可能となる。
【００４０】
反射防止基板１００ａ，１００ｂへの記録素子基板の固定は、従来と同様、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の外周部にはみ出した、紫外線と熱の併用硬化接着剤Ｈ１１５０を紫外線で硬化させる事によって仮固定を行っている（図４（ｂ））。このとき、反射防止基板１００ａ（１００ｂ）によって紫外線ｕ１の乱反射を抑制できるので、従来構成よりもはるかに大きい照射量の紫外線を、前述の外周部にはみ出した接着剤Ｈ１１５０に照射する事が出来る。したがって、従来よりも記録素子基板の支持基板への固定位置精度の向上が可能となり、インクの着弾精度が向上した、印字品位の高いインクジェット記録ヘッドを得る事が出来る。
【００４１】
また、記録素子基板裏面に開口するインク供給口のエッジ部Ｈ１１１２にある接着剤Ｈ１１５０については、図４（ａ）に示すように、記録素子及び液室を覆う部材Ｈ１１１１の上方から入射する紫外線ｕ１によって、従来通り硬化する。これにより、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の裏面の未硬化の接着剤Ｈ１１５０が吐出口へ侵入することを防止する機能は維持される。
【００４２】
なお、図４（ａ）（ｂ）に示すように、反射防止基板１００ａ（１００ｂ）表面における、記録素子基板Ｈ１１０１（Ｈ１１００）裏面を接着する接着剤Ｈ１１５０が転写された領域Ｈ１２５０に、紫外線反射防止処理が施されていてもよい。この紫外線反射防止処理領域Ｈ１２５０は、暗色系の塗装を表面に施したり、粗面処理を施したりすることによって作られる。このような処理を行うことでも、各記録素子基板裏面の接着剤Ｈ１１５０の紫外線による硬化むらを防ぐことが可能である。なお、ここで言う「粗面処理」とは、本発明の反射防止基板として表面の紫外線の乱反射を防止できる程度に粗い表面処理を指す。
【００４３】
以上説明した本明細書では、インクを吐出するために熱エネルギーを発生する電気熱変換素子を備えたインクジェット記録ヘッドを開示したが、もちろん本発明は、振動素子によってインクを吐出する等、その他の吐出方式を適用したものであってもよい。
【００４４】
また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット記録ヘッドの特徴部を説明する模式図である。
【図２】本発明と従来例の効果の違いを説明する図である。
【図３】本発明と従来例の効果の違いを説明する図である。
【図４】本発明の特徴を説明する図である。
【図５】従来のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図６】図５の記録ヘッドを構成する記録素子ユニットの分解図である。
【図７】図６に示した第１の記録素子基板の構成図である。
【図８】図６に示した第２の記録素子基板の構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｈ１００２    記録素子ユニット
Ｈ１００３    インク供給ユニット
Ｈ１１００    第１の記録素子基板
Ｈ１１０１    第２の記録素子基板
Ｈ１１０２    インク供給口
Ｈ１１０５    バンプ
Ｈ１１１１    記録素子及び液室を覆う部材
Ｈ１１１２    インク供給口のエッジ部
Ｈ１１５０    紫外線と熱の併用硬化型接着剤
Ｈ１１５０ｈ  紫外線による硬化領域
Ｈ１１５０ｕ  紫外線による未硬化領域
Ｈ１２００    第１のプレート
Ｈ１２０１    インク供給口
Ｈ１２５０    紫外線反射防止処理領域
１００ａ、１００ｂ  反射防止基板
１０１ａ、１０１ｂ  インク供給口
ｕ１        紫外線
Ｌ          照明
Ｐ          カメラ
【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】
2008149470.tif 000009
【図８】
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