JP2006315351A - 接着剤塗布装置および液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録素子基板を実装した記録素子ユニットに電気配線板を接着するときの、接着剤の飛散による記録素子基板の汚染を防ぐ。
【解決手段】接着剤Ａを記録素子ユニット１００の第２のプレート１０２上に転写する転写部材３ｆの内側に、記録素子基板１０３、１０４を囲むように下降する防護壁３ｊを設ける。防護壁３ｊは、接着剤Ａの転写時には転写部材３ｆより先に下降し、また、接着剤の転写後は、転写部材３ｆより後から防護壁３ｊが上昇することで、粘度の増した接着剤の糸引きによる記録素子基板１０３、１０４の汚染を防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの吐出素子基板等の電子部品を搭載したユニットに、電子部品に通電する電気配線板を接着するための接着剤を塗布する接着剤塗布装置および液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

液体吐出方式の記録装置に用いられる液体吐出ヘッド（記録ヘッド）の主要部を構成する記録素子ユニットは、図７の（ｂ）に示すように、第１のプレート１１０１、第２のプレート１１０２、吐出素子基板である記録素子基板１１０３、１１０４を有し、第１のプレート１１０１と第２のプレート１１０２を接着したうえで、記録素子基板１１０３、１１０４を固定し、第２のプレート１１０２に電気配線板１１０５を接着して電気接続後に、記録素子基板１１０３、１１０４の周囲および電気的接続部を封止剤１１０６、１１０７によって封止する（特許文献１参照）。

電気配線板１１０５を第２のプレート１１０２に接着するための接着剤は、熱硬化型接着剤を使用し、接着剤を第２のプレート１１０２に塗布した後に、電気配線板１１０５を熱圧着方式により接着固定している。

第１、第２のプレート１１０１、１１０２と、電子部品である記録素子基板１１０３、１１０４からなるユニット（記録素子ユニット）に接着剤を塗布する接着剤塗布装置は、接着剤を供給する回転ステージと、回転ステージ上の接着剤厚みを調整するスキージと、接着剤を第２のプレート１１０２に転写する接着剤転写装置と、を備え、接着剤転写装置は、図７の（ａ）に示すように、転写部材１００３ｆと、転写部材固定ブロック１００３ｇと、それらを上下動させるための上下フィンガー１００３ｈを有する。

接着剤転写は図８に示す工程で行われる。まずステップ１０１で記録素子ユニットを記録素子移載フィンガーで吸着し、仮置き台から転写位置決めステージに移載する。この時Ｘ方向、Ｙ方向の位置決めクランプが交互に作動して転写位置決めステージに設けられた位置決めピンに対して記録素子ユニットをＸ方向およびＹ方向から突き当てて位置決めを行い固定する（ステップ１０２）。

接着剤はあらかじめ回転ステージ上に注ぎ、０．２〜０．３ｍｍ程度の厚さで薄く展開されている。回転ステージは一定の方向に等速回転して、同じく転写ステージ上に０．１ｍｍ程度の隙間で設定されたスキージによって薄い接着剤の層を形成している。

記録素子ユニットへの接着剤転写は、接着剤転写装置の転写部材が上下フィンガーにより回転ステージ上でまず下降し（ステップ１１０）、接着剤を転写部材がすくって上下フィンガーにより上昇し（ステップ１１１）、次に接着剤転写装置移載フィンガーにより、転写位置決めステージ上に固定された記録素子ユニット上へ移載する（ステップ１１２）。

そして転写部材は記録素子ユニット上へ上下フィンガーにより下降し（ステップ１０３）、転写部材に保持された接着剤を記録素子ユニットの第２のプレートに転写する。

接着剤転写後の転写部材は上下フィンガーで上昇し（ステップ１０４）、その後は回転ステージ上へ接着剤転写装置が接着剤転写装置移載フィンガーによって移動し、同様の動作を繰り返し行う。
特開２００２−１９１２０号公報

上記従来の技術によれば、記録素子ユニットに接着剤を転写する工程で、以下のような問題が生じる。

電気配線板を接着するために用いられる接着剤は、前述のように、転写方式により接着剤を塗布しており、そのため接着剤の粘度が低いと液状化のために転写量の制御や、適正なパターン転写が不能となる。逆に粘度が高い場合は、糸引きなどの現象により、これも適正な転写量の制御や、適正なパターン転写が不能となる。そこで、記録素子ユニットの接着剤は適正な粘度を考慮した接着剤を用いることになるが、一般に熱硬化型の接着剤を採用していることから、仕様環境の温度とポットライフ上、粘度変化（高粘度化）を引き起こしてしまう。

接着剤の高粘度化は、前述のように糸引き現象を引き起こし、特に接着剤を記録素子ユニットの第２のプレートに転写し、上下フィンガーによって転写部材を第２のプレートから離す際には、その糸引き現象が顕著に発生し、糸引きした接着剤が引きちぎれると同時に周囲に飛散することで、記録素子基板の吐出口面に接着剤が付着し、プリント動作時のインクの吐出機能に障害を起こしてしまう。

その回避策の一つとして、第２のプレートに接着剤を転写し、上下フィンガーで転写部材を第２のプレートから離す際に、低速度で離し、糸引き時に起きる接着剤の飛散を防ぐことは可能であるが、上下フィンガーを低速化することで転写時間が長くなってしまうことから、生産効率の低下を招く。

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、生産効率の低下を招くことなく、電子部品である吐出素子基板を搭載するユニットに転写される接着剤の飛散を回避できる接着剤塗布装置および液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の接着剤塗布装置は、電子部品を実装したユニットに、電気配線板を接着固定するための接着剤を塗布する接着剤塗布装置において、供給手段から供給された接着剤を前記ユニットに転写するための転写手段と、前記電子部品を覆うための防護壁と、前記防護壁および前記転写手段を互いに連動して駆動するための駆動手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出する吐出口と吐出エネルギー発生手段を備えた吐出素子基板を実装したユニットに、電気配線板を接着固定するための接着剤を転写手段によって転写する接着剤転写工程を有し、前記接着剤転写工程において、前記転写手段によって接着剤を前記ユニットに転写するときに、前記吐出素子基板を防護壁によって覆うことで接着剤の飛散を防止することを特徴とする。

ユニットに接着剤を転写する転写手段に連動して上下動する防護壁を設けることにより、転写時に飛散する接着剤が吐出素子基板に付着し、液体吐出ヘッドの吐出機能等を損なうのを回避する。

また、転写手段と防護壁の駆動タイミングをずらすことにより、防護壁の機能をより信頼あるものとし、吐出素子基板への接着剤付着を確実に防止することが可能となる。

また、接着剤転写後の転写手段の上昇動作を２段階とし、初期上昇動作を低速かつ微量のストロークに設定することで、接着剤の糸引き時に起きる飛散をより一層抑制することができる。

このようにして、吐出機能の信頼性の高い液体吐出ヘッドを効率的に製造することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、第１のプレート１０１に第２のプレート１０２を接合し、電子部品（吐出素子基板）である記録素子基板１０３、１０４を実装した記録素子ユニット（ユニット）１００に、各記録素子基板１０３、１０４に電気接続される電気配線板１０５を接着する接着工程で、記録素子ユニット１００の第２のプレート１０２上に接着剤Ａを転写するための接着剤転写装置３ｃを用いる。接着剤転写装置３ｃは、接着剤Ａを下面に保持する転写手段である転写部材３ｆと、転写部材３ｆを転写部材固定ブロック３ｇを介して上下動させる駆動手段である転写部材上下フィンガー３ｈと、これに対して所定のタイミングで上下動する駆動手段である防護壁上下フィンガー３ｉにより、各記録素子基板１０３、１０４を覆うことで接着剤飛散を防ぐ防護壁３ｊと、を有する。

防護壁３ｊは、転写部材３ｆを下降させて接着剤Ａを記録素子ユニット１００の第２のプレート１０２上に転写するときに、接着剤が記録素子基板１０３、１０４やその電気接続部等に飛散するのを防ぐ。また、転写部材３ｆを上昇させる過程で接着剤の高粘度化による糸引き現象等を生じた場合にも、防護壁３ｊを転写部材３ｆから遅れて上昇させることで、記録素子基板１０３、１０４の接着剤による汚染を防ぐことができる。

本実施例の接着剤塗布装置は、図１および図２に示す記録素子ユニット１００に、電気配線板１０５を接着固定するための接着剤Ａを塗布する装置であり、接着剤Ａとして、熱硬化型接着剤を使用することで、記録素子ユニット１００と電気配線板１０５を熱圧着方式により接着固定する。

図３は接着剤塗布装置を示す。この装置は、回転ステージ３ａと、図示しない供給手段から回転ステージ３ａ上に供給された接着剤Ａの厚みを調整するスキージ３ｂと、接着剤Ａを第２のプレート１０２に転写する接着剤転写装置３ｃと、記録素子ユニット１００を固定する転写位置決めステージ３ｄと、接着剤転写装置３ｃを回転ステージ３ａと転写位置決めステージ３ｄに移載する接着剤転写装置移載フィンガー３ｅ等を有する。接着剤転写装置３ｃは図１に示したように、転写部材３ｆと、転写部材固定ブロック３ｇと、それらを上下動作するための転写部材上下フィンガー３ｈと、記録素子基板１０３、１０４への転写時における接着剤飛散を防ぐための防護壁３ｊと、その防護壁３ｊを上下動作するための防護壁上下フィンガー３ｉによって構成されている。

防護壁３ｊの形状については、記録素子基板１０３、１０４へ接着剤Ａを転写する時の接着剤飛散を防ぐため、記録素子基板１０３、１０４の外形４辺を囲むように形成されている。また防護壁３ｊが下降した際は、第２のプレート１０２のプレート溝Ｐに嵌入するように構成される。

図４は接着剤転写装置３ｃによる接着剤転写と防護壁３ｊの動作シーケンスを説明するフローチャートである。

まず、ステップ１で記録素子ユニットを図示しない記録素子移載フィンガーで吸着し、仮置き台から転写位置決めステージに移載する。この時Ｘ方向、Ｙ方向の位置決めクランプが交互に作動して転写位置決めステージに設けられた位置決めピンに対して記録素子ユニットをＸ方向及びＹ方向から突き当てて位置決めを行い固定する（ステップ２）。

接着剤はあらかじめ回転ステージ上に注ぎ、０．２〜０．３ｍｍ程度の厚さで薄く展開されている。回転ステージは一定の方向に等速回転して、同じく転写ステージ上に０．１ｍｍ程度の隙間で設定されたスキージによって薄い接着剤の層を形成している。

記録素子ユニットへの接着剤転写は、ステップ１１で転写部材が接着剤補充側でまず下降し、転写部材が回転ステージ上の接着剤を転写し、すくいあげる。その際の動作は接着剤転写装置の転写部材上下フィンガーのみが動作をし、防護壁上下フィンガーは動作しない。その後、ステップ１２で、転写部材は転写部材上下フィンガーにて上昇する。続いて、接着剤転写装置を接着剤転写装置移載フィンガーにより、転写位置決めステージ上に固定された記録素子ユニット上へ移載し、接着剤転写動作に入る。

接着剤転写装置は位置決め固定された記録素子ユニットへ接着剤を転写することにより接着剤塗布を行うが、ここでの動作はまず、ステップ３で防護壁上下フィンガーが下降し、防護壁にて各記録素子基板をシールドする。その際、防護壁は第２のプレートのプレート溝に嵌入し、また記録素子基板の外形４辺を覆うようにシールする。次にステップ４で転写部材上下フィンガーが下降し、転写部材に保持された接着剤を記録素子ユニットの第２のプレート上に転写する。

接着剤転写後の接着剤転写装置の動作は、転写時とは逆の動作でシーケンスが組まれており、最初に転写部材上下フィンガーが上昇する。また転写部材の上昇動作は２段階に分けて間欠的に上昇させる。まずステップ５の初期上昇動作は第２のプレート表面より約２．０ｍｍ付近まで低速度でフィンガー上昇を行う。これは接着剤の粘度変化による糸引き発生時に接着剤の引きちぎれ現象による接着剤飛散を抑制する狙いである。その後、ステップ６で第二段階の上昇動作が開始される。第二段階の上昇動作は転写部材の原点位置への回帰動作である。そして、最後に防護壁上下フィンガーにより防護壁が上昇する。その後は、回転ステージ上へ接着剤転写装置が接着剤転写装置移載フィンガーにより移載され、同様の動作を繰り返し行う。

転写部材上下フィンガー、および防護壁上下フィンガーの上昇速度は生産効率の悪化を招かない速度設定にすることができる。このようにして、生産効率の低下を招くことなく、接着剤の飛散による記録素子基板の汚染によって起きるインク吐出機能障害を回避することが可能となる。

図５は液体吐出ヘッドである記録ヘッド全体を示す斜視図であり、記録素子ユニット１００とチップタンクの接合体であるチップタンクユニット５０１と複数のインクタンク５０３を収容するタンクホルダ５０２とが組み付けられて構成されている。

前記チップタンクユニット５０１の構成要素である記録素子ユニット１００は、前述のように、液体であるインクを吐出するノズル列を有する記録素子基板１０３、１０４、プリンタ本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子を有した電気配線板１０５、記録素子基板１０３、１０４が接着によりマウントされる第１のプレート１０１、および電気配線板１０５が接着により貼り合わされる第２のプレート１０２から構成される。

チップタンクには記録素子基板組み付けの位置決め部と記録素子ユニット１００へのインク供給路が形成されており、インク供給路にはフィルターが溶着され、その周囲にはシールゴムが組み付けられている。記録素子ユニット１００はチップタンクと精度良く位置決めしてネジで固定する。その後、電気配線板１０５の外部信号入力端子とプリンタ本体からの電気信号を受け取るＰＷＢ基板を電気的に接続する。電気接続部のインクによる腐食や外的衝撃から保護するために、第１の封止剤１０６および第２の封止剤１０７により封止される。

第１の封止剤１０６は、主に記録素子基板１０３、１０４の外周部を封止し、第２の封止剤１０７は、記録素子基板１０３、１０４と電気配線板１０５との接続部の表側を封止している。封止後、電気配線板１０５の外部入力端子側をチップタンクの外形に合わせて折り曲げ、さらにＰＷＢを熱加締めによってチップタンクに固定する。こうしてチップタンクユニットが完成する。

図１の記録素子基板１０３、１０４はサイドシューター型インクジェット基板として公知の構造である。例えば、図６に示すように、吐出口２０１を配列したノズル列を有するノズル層と、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板２０２に形成された長溝状の貫通口からなるインク供給口２０３と、インク供給口２０３を挟んだ両側にそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列された吐出エネルギー発生手段であるヒーター列２０４と、前記ヒーターに電気配線により接続され基板の両外側に接続パッドが配列された電極部２０５等を有する。接続パッドにはＡｕスタッドバンプが形成されている。また吐出口２０１は樹脂材料のノズル装置にフォトリソ技術により形成されている。

電気配線板１０５はテープ基材、配線、カバー層の積層体であり、記録素子基板１０３、１０４に対してインクを吐出するための電気信号を印加する。記録素子基板１０３、１０４に対応するデバイスホールの辺にあたる素子接続部には、配線がデバイスホールに露出してなるインナーリードが設けられている。

電気配線板１０５と記録素子基板１０３、１０４は、それぞれ熱超音波圧着法や異方性導電テープを介して電気的に接続される。ＴＡＢテープの場合は熱超音波圧着法によるインナーリードボンディング（ＩＬＢ）が好適である。記録素子ユニット１００においては、電気配線板１０５のインナーリードと記録素子基板１０３、１０４上のスタッドバンプとがＩＬＢ接合される。

そしてこの電気的接合部および記録素子基板側面に対して外的衝撃やインク付着を防止する封止剤１０６は熱硬化型が一般に使用され、記録素子基板側面の封止剤１０６と電気接続部の封止剤１０７には物性および硬化条件がことなる２種類の接着剤が用いられる。

実施例１を説明するもので、（ａ）は接着剤転写装置の主要部を示す模式断面図、（ｂ）は記録素子ユニットを示す斜視図である。 記録素子ユニットの構成を示す分解斜視図である。 接着剤塗布装置を説明する構成図である。 接着剤転写装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。 記録ヘッドの全体構成を説明する図である。 記録素子基板を説明する図である。 一従来例を示す図である。 従来例による接着剤転写装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。

符号の説明

３ａ 回転ステージ
３ｂ スキージ
３ｃ 接着剤転写装置
３ｄ 転写位置決めステージ
３ｅ 接着剤転写装置移載フィンガー
３ｆ 転写部材
３ｇ 転写部材固定ブロック
３ｈ 転写部材上下フィンガー
３ｉ 防護壁上下フィンガー
３ｊ 防護壁
１００ 記録素子ユニット
１０１ 第１のプレート
１０２ 第２のプレート
１０３、１０４ 記録素子基板
１０５ 電気配線板

Claims (6)

1. 電子部品を実装したユニットに、電気配線板を接着固定するための接着剤を塗布する接着剤塗布装置において、供給手段から供給された接着剤を前記ユニットに転写するための転写手段と、前記電子部品を覆うための防護壁と、前記防護壁および前記転写手段を互いに連動して駆動するための駆動手段と、を有することを特徴とする接着剤塗布装置。
2. 前記電子部品が、液体吐出ヘッドの吐出素子基板であることを特徴とする接着剤塗布装置。
3. 液体を吐出する吐出口と吐出エネルギー発生手段を備えた吐出素子基板を実装したユニットに、電気配線板を接着固定するための接着剤を転写手段によって転写する接着剤転写工程を有し、
   前記接着剤転写工程において、前記転写手段によって接着剤を前記ユニットに転写するときに、前記吐出素子基板を防護壁によって覆うことで接着剤の飛散を防止することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 接着剤転写後は、前記転写手段を前記ユニットから離間させたのちに、前記防護壁を前記ユニットから離間させることを特徴とする請求項３記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 接着剤転写時は、前記ユニットに前記防護壁を接近させたのちに、前記転写手段を前記ユニットに接近させることを特徴とする請求項３または４記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 接着剤転写後は、前記転写手段を２段階の間欠動作によって前記ユニットから離間させることを特徴とする請求項３ないし５いずれか１項記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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