JP2007261156A

JP2007261156A - インクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2007261156A
Application number: JP2006090996A
Authority: JP
Inventors: Tadaki Inamoto; 忠喜稲本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】チップ周囲封止材の塗布時間を短縮するインクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッドの提供。
【解決手段】ＴＡＢのリードＨ１３０３近傍にチップ周囲封止材１９を注入する穴２２を設け、また、支持部材Ｈ１４００はその穴がリード下部に連通する構成とするインクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッド。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録紙に対して記録液を吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッドに関する。

インクジェットプリンタは、いわゆるノンインパクト方式の画像形成装置であって、プリント時における騒音がほとんど生じない特徴を持ち、高速プリントおよび種々のプリント媒体に対してプリントすることが可能である。このようなことから、一般的なプリンタの他にワードプロセッサやファクシミリ，複写機などのプリント機構を担う装置としても広く採用されている。

従来のインクジェット記録ヘッドの構成や製法については、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、等に記載がある。

特許文献１に開示されている一般的なインクジェットプリンタの概略構成を図２及び図３に示す。

また、図４及び図５にプリンタの一部を構成するヘッドカートリッジＨ１０００についての概略構成を示す。

ヘッドカートリッジを構成するプリントヘッドＨ１００１について以下に説明する。

プリントヘッドＨ１００１の外観を図６に示し、そのヘッド基板Ｈ１１００と電気配線基板との接続部分（図６のＡＡの断面構造）を図７に示し、そのＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面構造を図８に示し、ヘッド基板の破断構造を図９に示す。すなわち、ベース板Ｈ１２００は、厚さが例えば０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成されている。ベース板Ｈ１２００には、ヘッド基板Ｈ１１００に複数のインクを供給するための各々のインク供給路Ｈ１２０１が形成されており、ヘッド基板Ｈ１１００のインク通路１２がベース板Ｈ１２００のインク供給路Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつヘッド基板Ｈ１１００はベース板Ｈ１２００に対して所定位置に精度良く接着固定される。

支持板Ｈ１４００は、厚さが例えば０．５〜１ｍｍのアルミナにて形成されている。この支持板Ｈ１４００は、ベース板Ｈ１２００に接着固定されたヘッド基板Ｈ１１００の外形寸法よりも大きな開口部Ｈ１４０１を有し、ヘッド基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００とをほぼ同一平面で電気的に接続できるように、ベース板Ｈ１２００に接着されており、この支持板Ｈ１４００に電気配線基板Ｈ１３００の裏面が接着固定される。電気配線基板Ｈ１３００は、ヘッド基板Ｈ１１００に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、ヘッド基板Ｈ１１００を組み込むための開口部Ｈ１３０２と、ヘッド基板Ｈ１１００の接続端子１４に対応するリード端子Ｈ１３０３と、その配線端部に位置してプリンタ本体Ｍ１０００からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有している。

ヘッド基板Ｈ１１００の外観は図９で示されるように、厚さが０．５〜１ｍｍのシリコン基板１１の上に成膜技術を用いて吐出エネルギー発生部，インク室１５，吐出口１６などを形成したものである。

シリコン基板１１には、これを貫通する長孔状のインク通路１２が形成されている。このインク通路１２の両側には、インク通路１２の長手方向に沿って所定間隔で２列に並ぶ複数（たとえば片側１２８個）の電気熱変換体１３が相互に半ピッチずらした状態で形成され、吐出エネルギー発生部を構成している。

シリコン基板１１には、これら電気熱変換体１３および接続端子１４の他、電気熱変換体１３と接続端子１４とを導通する図示しない電気配線などが設けられており、これら接続端子１４を介して図示しない駆動ＩＣから電気熱変換体１３に対する駆動信号が駆動電力と共に与えられる。このシリコン基板１１上には、インク通路１２に連通するインク室１５を介して電気熱変換体１３とそれぞれ正対する複数の吐出口１６を有する上板部材１７が形成される。すなわち、この上板部材１７とシリコン基板１１との間にはインク通路１２と個々のインク室１５とに連通するインク路１８が形成され、これらは吐出口１６と同様にフォトリソグラフィ技術により上板部材１７と共に形成される。

インク通路１２から各インク室１５内に供給される液体は、対応するインク室１５内の電気熱変換体１３に駆動信号が与えられることにより、電気熱変換体１３の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する気泡の圧力によって吐出口１６から吐出される。

支持板Ｈ１４００には、ヘッド基板Ｈ１１００を囲む矩形の開口部Ｈ１４０１が形成され、この開口部とベース板Ｈ１２００及びヘッド基板Ｈ１１００の側面で形成される溝部にはインクやゴミ等からヘッド基板側面を保護する為のチップ周囲封止剤１９が充填されている。

上述したプリントヘッドの製造手順を図１０〜図１５を参照して簡単に説明すると、まずベース板Ｈ１２００の表面の所定位置にヘッド基板Ｈ１１００を接着剤を用いて一体的に接合し、ベース板Ｈ１２００のインク供給路Ｈ１２０１とシリコン基板１１のインク通路１２とを連通させる。同様に、ヘッド基板Ｈ１１００を囲むように支持板Ｈ１４００をベース板Ｈ１２００の表面に接着剤を用いて接合する（図１０及び図１１参照）。

しかる後、この支持板Ｈ１４００に電気配線基板Ｈ１３００を接着固定するが、この時、ヘッド基板Ｈ１１００の接続端子１４に対して電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０３が接続可能な範囲で位置決めされ、ＴＡＢ実装技術により電気接続される（図１２参照）。

図１２に至る工程は、ヘッド基板Ｈ１１００と電気的配線基板Ｈ１３００を予め電気接続、予め、支持板Ｈ１４００とベース板Ｈ１２００が接合されたものに接合する工程で行っても良い。

次いで、ベース板Ｈ１２００上のヘッド基板Ｈ１１００と支持板Ｈ１４００の開口部Ｈ１４０１で形成される空間にチップ周囲封止剤１９を流し込む。このときリード端子Ｈ１３０３の下部にはヘッド基板側面の開口部より充填したチップ周囲封止剤を流し込む事で行われる（図１３参照）。

チップ周囲封止剤の硬化はこの段階で行っても良いし、次に述べるリード封止剤の塗布が終わった時点で同時に行っても良い。

次いで、リード端子Ｈ１３０３の上部については、リード封止剤をリード端子を覆うように塗布する。リード下部には前述したチップ周囲封止剤が確実に回り込んでいる事がプリントヘッドの信頼性を確保する点で重要である。リード封止剤を塗布後、硬化し封止される（図７及び図８参照）。

なお、インクジェット記録方式としては、本発明では特に限定はしないが、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式で特に有効である。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
特開２００２−７９６７５号公報特開２０００−１７７１３４号公報特開平１１−１３８８１４号公報特開平１０−４４４１２号公報

従来の製造方法では、リード端子下部にチップ周囲封止剤を流れ込ませる為には、ヘッド基板側面の開口部にチップ周囲封止剤を塗布したものがリード端子下部に流れ込むのを待ってから、リード端子上部にリード封止剤を塗布していた。リード端子下部がチップ周囲封止剤で完全に満たされない状態でリード封止剤を塗布し蓋をしてしまうと、空気を抱き込んだ状態で加熱硬化を行うことになり、熱膨張した空気がリード封止剤を破裂させ、リード部が剥き出しとなり、不良ヘッドを造ってしまうことがある。また、破裂するまで至らなくても、空隙が発生し、ここにインクが進入する可能性があり、信頼性が確保できない。

従って、歩留り良く、信頼性が確保されたヘッドを生産する為、リード端子下部に確実にチップ周囲封止剤が周り込む為の時間をかけていた。

しかし、生産数が増えるに従いこの時間が問題となってきた。

また、特に近年のプリントスピードの向上が望まれる事から吐出口の数が増加する傾向にあり、ヘッド基板が大きくなり問題となってきた。

また、材料選定からは、チップ横封止剤は流れ込みやすいものを選択しなければならず、材料選択の自由度を制約していた。

そこで、本発明は上記の諸点に鑑み、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを歩留り良く安価に提供する事を目的としている。

上記目的を達成する本発明は次のようなものである。

液滴が吐出される吐出口と、吐出口から液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生部と、この吐出エネルギー発生部に接続する接続端子とを有するヘッド基板と、ヘッド基板を配置する凹部を有する支持部材、この支持部材の表面に取り付けられ、ヘッド基板を配置する開口及びヘッド基板の接続端子に接続されて吐出エネルギー発生部に駆動信号および駆動電力を伝達するためのリード端子を有する電気配線基板（ＴＡＢ）と、リード端子の上部を覆うリード封止剤と、ヘッド基板周囲及び接続端子の下部を覆うチップ周囲封止剤からなるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
電気配線基板のリード端子近傍にはヘッド基板開口とは別にチップ周囲封止剤供給用の開口が設けられており、支持部材にはヘッド基板開口とチップ周囲封止剤供給用の開口が連通する連通部が設けられ、
支持部材に電気的接続が成されたヘッド基板及び電気配線基板が配置され後、少なくともリード端子下部へのチップ周囲封止剤の供給は、チップ周囲封止剤供給用の開口部より供給することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。

また、液滴が吐出される吐出口と、吐出口から液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生部と、この吐出エネルギー発生部に接続する接続端子とを有するヘッド基板と、ヘッド基板を配置する凹部を有する支持部材、この支持部材の表面に取り付けられ、ヘッド基板を配置する開口及びヘッド基板の接続端子に接続されて吐出エネルギー発生部に駆動信号および駆動電力を伝達するためのリード端子を有する電気配線基板（ＴＡＢ）と、リード端子の上部を覆うリード封止剤と、ヘッド基板周囲及び接続端子の下部を覆うチップ周囲封止剤からなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
電気配線基板のリード端子近傍にはヘッド基板開口とは別にチップ周囲封止剤供給用の開口が設けられており、支持部材にはヘッド基板開口とチップ周囲封止剤供給用の開口が連通する連通部が設けられ、
支持部材に電気的接続が成されたヘッド基板及び電気配線基板が配置された後、少なくともリード端子下部へのチップ周囲封止剤の供給は、チップ周囲封止剤供給用の開口部より供給することにより製造されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドも本発明である。

また、支持部材がベース板とベース板表面に取り付けられ、ヘッド基板を囲む開口部を有する支持板よりなることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドも本発明の一つである。

本発明によると、チップ周囲およびリード端子を良好に封止することができ、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを歩留り良く製造することができる。

以下本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の観念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。

［実施例１］
電気配線基板Ｈ１３００として、図１４に示すようにリード端子Ｈ１３０３の両端部にチップ周囲封止剤供給用の開口２２を設けたＴＡＢを用いた。支持部材にはチップ周囲封止剤供給用の開口２２がリード下部と連通する構造のものを用いた。

このＴＡＢ及びヘッド基板を支持部材に接合し、電気接合を行った後、チップ周囲封止剤をチップ周囲封止剤供給用の開口２２より供給し、塗布を行った（図１５）。リードの下部には短時間で回り込むことが確認された。また、ヘッド基板側面にも塗布されたのが確認された。次に、リード部にリード封止剤を塗布した後、加熱処理を行う事により封止剤を硬化しインクジェット記録ヘッド（図１及び１６参照）を作成した。

チップ周囲封止剤の塗布時間について、他の実施例、比較例と共に表１にまとめた。

［実施例２］
実施例１と同じＴＡＢ及び支持部材を用い、ヘッド基板とともに接合した後、電気接合を行うまで同様に行った。チップ周囲封止剤はチップ周囲封止剤供給用の開口２２より注入するとともに、ヘッド基板の横からも塗布した。チップ周囲封止剤がリード下部及びヘッド基板の側面に充填されたのを確認した後、ＩＬＢ封止剤をリード部に塗布した。その後加熱処理を行い封止剤を硬化しインクジェット記録ヘッドを作成した。

［実施例３］
支持部材として、ＴＡＢのチップ周囲封止剤供給用の開口２２が溝によりリードと連通するものを用いた。後は、実施例１と同様に行い、インクジェット記録ヘッドを得た（図１７参照）。

［比較例１］
図１０で示すチップ周囲封止剤供給用の開口がないＴＡＢを用いた。チップ周囲封止剤はヘッド基板の側面に塗布しリード下部に回りこむまで時間をおき待った。次にリード部にＩＬＢ封止剤を塗布した後、加熱処理しインクジェット記録ヘッドを作成した。

本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図である。従来のインクジェットプリンタの外観を示す斜視図である。図２に示したインクジェットプリンタの外装部材を取り外した状態を示す斜視図である。図２に示したヘッドカートリッジにインクタンクを組み込んだ状態の斜視図である。図４に示したヘッドカートリッジを斜め下方から見た分解斜視図である。従来のインクジェット記録ヘッドの部分拡大斜視図である。図６に示したインクジェット記録ヘッドの概略構造を示すＡＡ断面図である。図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。ヘッド基板の外観を示す破断斜視図である。支持板と電気配線基板との接続前の状態を示す分解斜視図である。電気配線基板を接合する前のベース板、ヘッド基板および支持板を破断状態で示す断面図である。チップ周囲封止剤を塗布する前のインクジェット記録ヘッドの概略構造を破断状態で示す断面図である。チップ周囲封止剤を塗布した後のインクジェット記録ヘッドの概略構造を破断状態で示す断面図である。本発明の電気配線基板の斜視図である。本発明の第一の実施例の製造途中の断面図である。本発明のインクジェット記録ヘッドの斜視図である。本発明のインクジェット記録ヘッド断面図である。

符号の説明

１１シリコン基板
１２インク通路
１３電気熱変換体
１４接続端子
１５インク室
１６吐出口
１７上板部材
１８インク路
１９チップ周囲封止剤
２０リード封止剤
２１堰部
２２チップ周囲封止剤供給用の開口
２３連通部
Ｍ１０００プリンタ本体
Ｍ１００１下ケース
Ｍ１００２上ケース
Ｍ１００３アクセサリーカバー
Ｍ１００４排出トレイ
Ｍ１００４ａ、Ｍ１００４ｂ補助トレイ
Ｍ２００３排紙ローラ
Ｍ３００１ＬＦローラ
Ｍ３０１９シャーシ
Ｍ３０２２自動給送部
Ｍ３０２９搬送部
Ｍ３０３０排出部
Ｍ４０００プリント部
Ｍ４００１キャリッジ
Ｍ４００２キャリッジカバー
Ｍ４００７ヘッドセットレバー
Ｍ４０２１キャリッジ軸
Ｍ５０００回復部
Ｈ１０００ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１プリントヘッド
Ｈ１１００ヘッド基板
Ｈ１２００ベース板
Ｈ１２０１インク供給路
Ｈ１３００電気配線基板
Ｈ１３０１コンタクト部（外部信号入力端子）
Ｈ１３０２開口部
Ｈ１３０３リード端子
Ｈ１４００支持板
Ｈ１４０１開口部
Ｈ１５００タンクホルダ
Ｈ１５０１インク流路
Ｈ１６００流路形成部材
Ｈ１７００フィルター
Ｈ１８００シールゴム
Ｈ１９００インクタンク
Ｈ１９０１取り外し用レバー

Claims

液滴が吐出される吐出口と、吐出口から液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生部と、この吐出エネルギー発生部に接続する接続端子とを有するヘッド基板と、ヘッド基板を配置する凹部を有する支持部材、この支持部材の表面に取り付けられ、ヘッド基板を配置する開口及びヘッド基板の接続端子に接続されて吐出エネルギー発生部に駆動信号および駆動電力を伝達するためのリード端子を有する電気配線基板（ＴＡＢ）と、リード端子の上部を覆うリード封止剤と、ヘッド基板周囲及び接続端子の下部を覆うチップ周囲封止剤からなるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
電気配線基板のリード端子近傍にはヘッド基板開口とは別にチップ周囲封止剤供給用の開口が設けられており、支持部材にはヘッド基板開口とチップ周囲封止剤供給用の開口が連通する連通部が設けられ、
支持部材に電気的接続が成されたヘッド基板及び電気配線基板が配置され後、少なくともリード端子下部へのチップ周囲封止剤の供給は、チップ周囲封止剤供給用の開口部より供給することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
液滴が吐出される吐出口と、吐出口から液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生部と、この吐出エネルギー発生部に接続する接続端子とを有するヘッド基板と、ヘッド基板を配置する凹部を有する支持部材、この支持部材の表面に取り付けられ、ヘッド基板を配置する開口及びヘッド基板の接続端子に接続されて吐出エネルギー発生部に駆動信号および駆動電力を伝達するためのリード端子を有する電気配線基板（ＴＡＢ）と、リード端子の上部を覆うリード封止剤と、ヘッド基板周囲及び接続端子の下部を覆うチップ周囲封止剤からなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
電気配線基板のリード端子近傍にはヘッド基板開口とは別にチップ周囲封止剤供給用の開口が設けられており、支持部材にはヘッド基板開口とチップ周囲封止剤供給用の開口が連通する連通部が設けられ、
支持部材に電気的接続が成されたヘッド基板及び電気配線基板が配置された後、少なくともリード端子下部へのチップ周囲封止剤の供給は、チップ周囲封止剤供給用の開口部より供給することにより製造されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
支持部材がベース板とベース板表面に取り付けられ、ヘッド基板を囲む開口部を有する支持板よりなることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。