JP2006315352A - 電気配線板接合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ユニットに電気配線板を接合する時に、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】第１のプレート１０１上に第２のプレート１０２を接着し、記録素子基板１０３、１０４を実装した記録素子ユニット１００に接着剤１０５ａを塗布して、貼り合わせ装置６へ搬送し、電気配線板１０５を吸着した吸着フィンガー６ａを下降させて、記録素子ユニット１００に電気配線板１０５を当接して貼り合わせる。吸着フィンガー６ａの底部へ長穴６ｃからクリーンエア等の気体を噴射し、エアーカーテンである防護壁Ａ₁ を形成することで、接着剤の飛散粒子が記録素子基板１０３、１０４へ付着するのを防ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出方式の記録装置に搭載される液体吐出ヘッドの製造工程において、吐出素子基板が実装されたユニットに電気配線板を接合するための電気配線板接合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。

インクジェットプリンタ等の液体吐出方式の記録装置に搭載される液体吐出ヘッド（記録ヘッド）の製造においては、吐出素子基板（記録素子基板）を実装したユニット（記録素子ユニット）に対して、電気信号を供給するための電気配線板を接着する工程が含まれる。

例えば、特許文献１に開示されたように、電気配線板を高精度で記録素子ユニットに貼り合わせる工程では、電気配線板は記録ヘッドにおけるインク（液体）を吐出する記録信号となる電気パルスをプリンタ本体側から記録素子に伝える部品であるため、高い精度が求められる。具体的には記録素子基板の基準に対する電気配線板の位置決めの精度と、電気配線板の接着強度である。

さらに、記録ヘッドによる高精細な記録を可能とするために、記録素子基板上に微細な吐出口を有し、そのサイズは例えば数１０μｍである。このように微細な吐出口に微量でも接着剤が付着すると、インクが吐出されなかったり、またインクの吐出方向が安定せず記録媒体への着弾位置がずれたり、インクの吐出量が低下したりするなどの問題が発生する。

そのため、電気配線板の接合においては、位置精度や接着強度以外に接着剤の飛散による記録素子基板への付着を防止する必要がある。

従来は、電気配線板の接合時の接着剤の飛散対策として、電気配線板を保持する吸着フィンガーを駆動するエアの流量を絞ることで下降速度を遅くしたり、吸着フィンガーの下降時にダンパーを使用するなど、接合時の衝撃を極力出さないように構成している。
特開２００２−１９１２０号公報

しかしながら従来の装置では、装置の稼働率を高めるためのタクトアップが困難であったり、接着剤の種類によって毎回条件の設定を変更しなければならない。さらに、あくまで接着剤の飛散を抑える方法であるため、記録素子基板上に接着剤を付着させないようにする根本的な対策にはなっていない。また、貼り合わせ時にメカシャッターで記録素子基板を覆う方法も考えられるが、これも、記録素子に記録信号となる電気パルスを伝えるインナーリードがメカシャッターに干渉するため、限られたエリアしか防護することができず、貼り合わせ時の接着剤付着を完全に防ぐのは難しい。

本発明の目的は、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、吐出素子基板を実装したユニットに電気配線板を貼り合わせる時に、飛散した接着剤が吐出素子基板上に付着するのを確実に防ぐことのできる電気配線板接合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。

上記の目的を達成するため、本発明の電気配線板接合装置は、液体吐出ヘッドの吐出素子基板を実装したユニットに、電気配線板を接着するための電気配線板接合装置において、前記電気配線板を保持し、接着剤を介して前記ユニットに当接する貼り合わせ手段と、前記貼り合わせ手段の底部から前記ユニットに向かって気体を噴射し、前記吐出素子基板の周囲に接着剤の飛散を防ぐための気体防護壁を形成する防護壁形成手段と、を有することを特徴とする。

ユニットに実装された吐出素子基板の周囲を気体防護壁によって覆うことで、貼り合わせ手段によって電気配線板をユニットに当接した時に両者の間から飛散する接着剤が吐出素子基板に付着するのを防ぐ。気体を防護壁とするものであるから、吐出素子基板と電気配線板間を電気接続するリード部等に干渉することなく、完全に防護することができる。

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上に第２のプレート１０２を接合し、吐出素子基板である記録素子基板１０３、１０４を実装したユニットである記録素子ユニット１００に、接着剤１０５ａを用いて電気配線板１０５を固定するための貼り合わせ装置６において、電気配線板１０５を吸着・保持し、接着剤１０５ａを塗布した記録素子ユニット１００に電気配線板１０５を当接して貼り合わせる貼り合わせ手段である吸着フィンガー６ａの底部に、記録素子基板１０３、１０４用の掘り込み部６ｂと、この掘り込み部６ｂに気体を噴射させて気体防護壁である防護壁Ａ₁ を形成する防護壁形成手段である長穴６ｃを設ける。長穴６ｃは、図２の（ａ）に示すように各記録素子基板１０３、１０４を囲むように配設され、２方向に開口する供給用の配管６ｄから気体が供給される。

電気配線板１０５を貼り合わせる時には、図２の（ｂ）に示すように接着剤粒子１０５ｂが記録素子基板１０３、１０４に向かって飛散するため、図１の（ｂ）に示すように防護壁Ａ₁ によって記録素子基板１０３、１０４の周囲を覆い、接着剤が吐出口に付着する等のトラブルを防ぐものである。

図１および図２に示す装置を用いて、記録素子基板１０３、１０４を実装した記録素子ユニット１００に対する電気配線板１０５の接着を行う。このとき、記録素子基板１０３、１０４の基準に対する電気配線板１０５の位置を決める絶対精度と、電気配線板１０５と第２のプレート１０２間の接着強度が要求される。

まず、図３に示す電気配線板接合装置によって電気配線板１０５を記録素子ユニット１００に貼り合わせるプロセスを説明する。

（ステップ１）ユニット供給１
供給テーブル１より供給された記録素子ユニットを、オートハンド２で吸着保持した後、接着剤塗布装置３上に搬送する。

（ステップ２）接着剤塗布
記録素子ユニットの第２のプレートの上面に接着剤を塗布する。オートハンド２により供給され、治具上に置かれた記録素子ユニットをＸ方向、Ｙ方向の位置決めクランプが交互に作動して、位置決めピンに対して記録素子ユニットを突き当てて位置決めを行い、その後治具上に設けられた吸着穴で吸着して固定する。

接着剤は予め接着剤塗布装置３の回転ステージ３ａ上で必要とされる厚さで展開されている。回転ステージ３ａは一定（矢印）の方向に等速回転して、転写ステージ上に必要とされる厚み分の隙間を持ったスキージによって薄い接着剤の層を形成している。接着剤は、転写ピンの下降・上昇によって、記録素子ユニットの第２のプレートの上面に転写される。

（ステップ３）ユニット供給２
上記の接着剤塗布工程により接着剤が供給された記録素子ユニットは、オートハンド２で再度吸着保持されてメガスラスト上のワーク受け台４に移載される。次にメガスラストがガイド５に沿って貼り合わせ装置６およびカメラユニット７の直下に移動する。

（ステップ４）電気配線板供給
リール形態の電気配線板をプレス打ち抜きステーション８にて所定の形状に打ち抜き、電気配線板供給フィンガー９で吸着保持し、貼り合わせ装置６の吸着フィンガー６ａ（図１参照）へ供給し、貼り合わせ装置６の上方で待機する。

（ステップ５）画像処理／アライメント
貼り合わせ装置６の吸着フィンガー６ａに電気配線板、ワーク受け台４に接着剤を塗布した記録素子ユニットをそれぞれ保持した状態で、その隙間にカメラユニット７が移動する。次に接着剤を塗布した記録素子ユニット上の記録素子基板に配設されたアライメントマークと、電気配線板の画像認識用リードを画像認識しながら、記録素子ユニットをＸ方向、Ｙ方向およびθの補正を行い所定の精度に追い込む。

（ステップ６）貼り合わせ
貼り合わせ位置の画像処理／アライメントが終わるとカメラユニット７は退避し、貼り合わせ装置６の吸着フィンガー６ａが電気配線板を吸着保持したままの状態で下降する。こうして、記録素子基板を実装した記録素子ユニットと電気配線板の接合が行われる。

図１の（ａ）は、貼り合わせ装置６の吸着フィンガー６ａと、メガスラスト上のワーク受け台４の位置関係を示すものである。

図１の（ｂ）に示すように、貼り合わせ装置６の吸着フィンガー６ａは、電気配線板１０５のデバイスホールを避けるように形成された掘り込み部６ｂを有し、記録素子ユニット１００に実装されている記録素子基板１０３、１０４との接触（干渉）を防ぐ形で、記録素子ユニット１００の第２のプレート１０２へ電気配線板１０５を押し付ける構成となっている。この状態で貼り合わせ時の吸着フィンガー６ａの下降速度が速かったり、衝撃が加わったりすると、電気配線板１０５が接着剤１０５ａに接触した後、電気配線板１０５と第２のプレート１０２に挟まれる形となった接着剤１０５ａの一部が記録素子基板１０３、１０４の方向へ飛散してしまう（図２の（ｂ）参照）。

そこで本実施例においては、吸着フィンガー６ａに、電気配線板１０５のデバイスホールを避けるように掘り込み部６ｂを設けて、記録素子ユニット１００に実装されている記録素子基板１０３、１０４との接触（干渉）を防ぐとともに、掘り込み部６ｂに連通して、記録素子基板１０３、１０４を取り囲むように４箇所の長穴６ｃを設け、貼り合わせ時に各長穴６ｃからクリーンエアまたは窒素等のガスを噴射させることにより、記録素子基板１０３、１０４の周囲を覆う気体の防護壁Ａ₁ （エアーカーテン）を形成する。

これによって、飛散した接着剤が記録素子基板に付着するのを完全に回避できる。

図１の（ｃ）に示すように、吸着フィンガー６ａは電気配線板１０５のデバイスホールを避けるように掘り込み部６ｂを有し、記録素子基板１０３、１０４との接触（干渉）を防ぐとともに、吸着フィンガー６ａの掘り込み部６ｂ内の記録素子基板１０３、１０４を取り囲むようにクリーンエアまたは窒素等のガスを噴射する供給用の第１の長穴６ｃを設け、さらにその外側の、電気配線板１０５のデバイスホールの縁に面して、バキュームによってガスを外部へ排出させる吸引・排気用の第２の長穴６ｅを設ける。貼り合わせ時には、気流発生手段である第１、第２の長穴６ｃ、６ｅによる気体の噴射と排気によって気流Ａ₂ が発生し、この気流Ａ₂ によって、飛散した接着剤が記録素子基板１０３、１０４に付着することなく外部へ排出される。このように、飛散した接着剤を外部へ排出することで、記録素子基板１０３、１０４のみならず、他の部材にも接着剤が付着しないようにすることができる。

次に、記録ヘッド全体を説明する。図４に示すように、記録ヘッド５００は電気配線板１０５を接合した記録素子ユニット１００とチップタンク等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。

記録素子ユニット１００は、図５に示すように、第１のプレート１０１に第２のプレート１０２を接着し、そこに記録素子基板１０３、１０４を接着し、そこへ電気配線板１０５を高精度で貼り合わせて完成する。

次に、この記録素子ユニット１００をインクによる腐食や外的衝撃から保護するために、各記録素子基板１０３、１０４の外周部を第１の封止剤１０６で封止し、次いで記録素子基板１０３、１０４と電気配線板１０５との接続部の表側を第２の封止剤１０７で封止する。

封止後、記録素子ユニット１００は前記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インクを吐出する記録信号となる電気パルスを受け取るＰＷＢ基板を電気的に接続する。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。こうして前記チップタンクユニットが完成する。

チップタンクには記録素子組み付けの位置決め部と記録素子ユニットへのインク供給路が形成されており、前記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。

記録素子基板１０３、１０４はサイドシューター型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を有するノズルプレートと、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手段であるヒーター列２０４と、ヒーター列２０４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を有するノズルプレートは、樹脂材料で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。一例としてＴＡＢテープが考えられる。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はカバー層の側をタンク表面に接着層を介して接着固定される。

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。図５の記録素子ユニット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ため封止剤１０６、１０７を塗布する。この封止剤は熱硬化型が一般に使用され、記録素子基板１０３、１０４の側面の封止と、電気接続部の封止はそれぞれ物性および硬化条件が異なる２種類の封止剤で封止される。

実施例１および実施例２による貼り合わせ装置を示すもので、（ａ）は貼り合わせ装置とワーク置き台を示す側面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ吸着フィンガーの内部構成を示す模式部分断面図である。 吸着フィンガーの内部構成を説明する斜視図である。 電気配線板接合装置の全体を説明する概略図である。 記録ヘッドの全体を説明する図である。 記録素子ユニットの構成を示すもので、（ａ）はその組立前の状態を示す分解斜視図、（ｂ）は組立後を示す斜視図である。 記録素子基板の構成を説明する図である。

符号の説明

４ ワーク受け台
６ 貼り合わせ装置
６ａ 吸着フィンガー
６ｂ 掘り込み部
６ｃ、６ｅ 長穴
６ｄ 配管
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 (7)

1. 液体吐出ヘッドの吐出素子基板を実装したユニットに、電気配線板を接着するための電気配線板接合装置において、前記電気配線板を保持し、接着剤を介して前記ユニットに当接する貼り合わせ手段と、前記貼り合わせ手段の底部から前記ユニットに向かって気体を噴射し、前記吐出素子基板の周囲に接着剤の飛散を防ぐための気体防護壁を形成する防護壁形成手段と、を有することを特徴とする電気配線板接合装置。
2. 前記防護壁形成手段が、前記吐出素子基板を取り囲むように前記貼り合わせ手段に配設された長穴を有することを特徴とする請求項１記載の電気配線板接合装置。
3. 前記防護壁を形成する気体は、クリーンエアまたは窒素ガスを含むことを特徴とする請求項１または２記載の電気配線板接合装置。
4. 液体吐出ヘッドの吐出素子基板を実装したユニットに、電気配線板を接着するための電気配線板接合装置において、前記電気配線板を保持し、接着剤を介して前記ユニットに当接する貼り合わせ手段と、前記貼り合わせ手段の底部から前記ユニットに気体を供給し、前記吐出素子基板の周囲に接着剤の飛散を防ぐための気流を発生させる気流発生手段と、を有することを特徴とする電気配線板接合装置。
5. 前記気流発生手段が、前記貼り合わせ手段に配設された第１および第２の長穴を有し、前記第１の長穴から気体を噴射し、前記第２の長穴から気体と共に飛散した接着剤を吸引・排気することを特徴とする請求項４記載の電気配線板接合装置。
6. 前記気流を発生させるために供給する気体は、クリーンエアまたは窒素を含むことを特徴とする請求項５記載の電気配線板接合装置。
7. 請求項１ないし６いずれか１項記載の電気配線板接合装置によって、吐出素子基板を実装したユニットと電気配線板を接合する工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

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