JP2012250496A

JP2012250496A - 液体吐出ヘッドの製造方法

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Publication number: JP2012250496A
Application number: JP2011126280A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kaneko; 敏明金子; Tomotsuna Kodama; 智是児玉; Hirotaka Miyazaki; 浩孝宮崎; Satoshi Shimazu; 聡島津; Naoya Tsukamoto; 直哉塚本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-06
Also published as: US20120305680A1; US8950072B2; JP5828682B2

Abstract

【課題】封止不良の発生を抑えることができる液体吐出ヘッドとその製造方法を提供する。
【解決手段】液体吐出ヘッドの製造方法であって、
電気接続部が所定方向に複数配列された、記録素子基板の吐出口が形成された面よりも配線部材が高い位置にある液体吐出ヘッドを用意する工程と、
封止材を滴下するための導出部材から、電気配線部材上と開口内とに封止材を滴下させながら、配列された電気接続部の一端側まで導出部材を相対移動させる工程と、
導出部材から封止材を滴下させながら、配列された電気接続部の一端側から他端側まで導出部材を相対移動させて、電気接続部を封止することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行う液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口、吐出口へ液体を供給する流路、及び液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備える記録素子基板と電気配線テープとから構成される。

このような液体吐出ヘッドでは、図７（ａ）に示すように、記録素子基板２０１と電気配線テープ２１０とが電気的に結合する接合部２０４は、記録素子基板２０１の両端部側に設けられている。そして、接合部２０４をインク等の液体から保護するために、図７（ｂ）に示すように、接続部２０４を封止材２３１で被覆している。しかし、この時、図７（ｃ）に示すように、封止材２３１の一部分に封止材の被覆量が少なくなる部位２３２（くびれ２３２と称す）を生じることがある。図８、図９を用いて、くびれが発生する様子を具体的に説明する。図８は、図７（ａ）のＡ―Ａ´断面を示す模式図である。図８に示すように電気配線テープ１０は記録素子基板１よりも高い位置に設けられる。このような状態で封止材を塗布するためのニードル２０を走査して、電気的な接続部に封止材３１を塗布する。ニードル２０から封止材を塗布しながら、ニードルを経時的に２０１、２０２、２０３と移動させる。２０１の位置では、電気配線テープ１０上に封止材が塗布されており、２０３の位置では、記録素子基板１上に封止材が塗布されている。それに対し、電気配線テープ１０と記録素子基板１との段差にあたる２０２の位置では、ニードルから封止材は吐出されているが、記録素子基板１に届いていない。このような箇所では、封止材が遅れて記録素子基板に付着するので、その部分における封止材が不足してしまい、くびれ２３２となる。同様に図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、電気配線テープ１０と記録素子基板１との段差にくびれが発生する様子を斜視図で示している。

このようなくびれの課題に対し、特許文献１では、図１０に示すように記録素子基板１と記録素子基板に対向する電気配線テープ１０の間隔Ｌを広くすることで解決している。このように間隔Ｌを広くすることで、記録素子基板１の側端部に封止材を付着させることで、記録素子基板１上に封止材が不足することがないように封止材を塗布している。

特開２００８−２９６５７４号公報

しかし、間隔Ｌを広くすることで、封止材を塗布する範囲も長くなってしまい、封止材の塗布量も増加してしまう。また封止材の塗布範囲が増大することで液体吐出ヘッドも大型化してしまう。

そこで本発明は、記録素子基板と電気配線テープとの段差が存在しても、両者の間隔を過大に大きくすることなく、くびれの発生を抑制した封止材の塗布を行う液体吐出ヘッドの製造方法の提供を目的とするものである。

そのために本発明では、液体を吐出する吐出口と液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを備える記録素子基板と、該記録素子基板を露出するための開口を備える電気配線部材と、前記記録素子基板と前記電気配線部材とを電気的に接続する電気接続部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記電気接続部が所定方向に複数配列された、前記記録素子基板の前記吐出口が形成された面よりも前記配線部材が高い位置にある液体吐出ヘッドを用意する工程と、封止材を滴下するための導出部材から、前記電気配線部材上と前記開口内とに封止材を滴下させながら、前記配列された電気接続部の一端側まで前記導出部材を相対移動させる工程と、前記導出部材から封止材を滴下させながら、前記配列された電気接続部の一端側から他端側まで前記導出部材を相対移動させて、前記電気接続部を封止することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

以上の構成によれば、記録素子基板と電気配線テープとの段差が存在しても、両者の間隔を過大に大きくすることなく、くびれの発生を抑制した封止材の塗布を行う液体吐出ヘッドの製造方法の提供が可能となる。

本発明を適用可能な液体吐出ヘッドの外観斜視図である。本発明の第１の実施形態における封止材を塗布する前及び後の液体吐出ヘッドの電気配線部を示す平面図である。（ａ）は電気配線部の一部拡大した平面図、（ｂ）は電気配線部の断面図である。封止材を塗布するニードルの軌跡を説明する平面図である。封止材の塗布状況を説明する図である。封止材の塗布状況を段階的に説明する斜視図である。従来の液体吐出ヘッドの電気配線部の概略説明図である。従来の液体吐出ヘッドの封止材の塗布状況を説明する図である。従来の液体吐出ヘッドの封止材の塗布状況を段階的に説明する斜視図である。従来の液体吐出ヘッドの封止材の塗布状況を説明する図である。

以下、図面を用いて本発明に係る実施形態を説明する。図１は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッドの外観斜視図である。本発明に係る実施形態の液体吐出ヘッド１００は、インクタンク部と記録ヘッド部とが一体構成の形態のものである。液体吐出ヘッド１００は、インクジェット記録装置本体のヘッド搭載部材であるキャリッジに対して着脱可能となっている。

次に、これら液体吐出ヘッドに関して、構成要素毎に説明する。記録素子基板１は、互いに対向する２辺と、その２辺に挟まれた辺に沿って、エネルギー発生手段に電力を供給するために配された電極部２（図３参照）と、を備えている。また、記録素子基板１は、液体であるインクが吐出される吐出口３と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子である電気熱変換体と、その電気熱変換体へ電気信号や発熱用の電力を送るための配線と、を備えている。電気熱変換体と吐出口３とは、互いに対向するように配置されている。

また、電気配線部材としての電気配線テープ１０は、インクジェット記録装置から記録素子基板１の電極部２に対して液体を吐出するための電力や電気信号を供給する電気経路（配線）を形成するものである。また、電気配線テープ１０には、記録素子基板１を組み込み、露出させるための開口部１１が形成されている。この開口部１１の縁部には、記録素子基板１の電極部２に接続されるリード状の電気配線１２が形成され、開口内に延出している。さらに電気配線テープ１０には、不図示の本体装置からの電気信号を受け取るための外部配線部である外部信号入力端子１３が形成されている。電気配線１２と外部信号入力端子１３とは、連続した銅箔の配線パターンでつながれている。本実施形態における電気配線テープ１０は、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）方式によるものである。

電気配線テープ１０と記録素子基板１との電気的な接続は、例えば、記録素子基板１の電極部２（図３（ａ）参照）に形成されたバンプと、電気配線テープ１０のインナーリードである電気配線１２と、を熱超音波圧着法による電気接合で行なわれる。あるいは、生産効率向上のため、記録素子基板１の電極部２をメッキし、電気配線テープ１０のリード状の電気配線１２を熱と圧力により一括で接合するギャングボンディング方式により電気接合してもよい。

図２（ａ）は、封止材を塗布する前の状態の液体吐出ヘッドの電気配線部を示す平面図である。また、図３（ａ）には、図２（ａ）の電気配線部の一部を拡大した平面図を、図３（ｂ）には、図３（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図を示す。

まず、図２（ａ）を用いて、電気配線テープ１０の開口部１１の形状と、その中に配される記録素子基板１との関係について詳述する。電気配線テープ１０の開口部１１を囲む縁は、対向する２つの辺１１ａと、２つの辺１１ａを結ぶ方向に沿った対向する２つの辺１１ｂと、を有する。辺１１ａに沿った記録素子基板１の端部には、それぞれ複数の電気配線１２からなる電気接続部１２ａが所定方向に複数配列されている。なお、電気接続部１２ａは２つの辺１１ａの少なくとも１箇所に対応した記録素子基板１の端部であってもよい。電気配線１２は、リード状の電気配線１２が電気配線テープ１０の開口部端の辺１１ａに沿って列状に複数突出している。このうち、電気接続部１２ａは、列状に並んだ複数の電気配線１２と記録素子基板１の複数の電極部２との接合部であり、辺１１ａに対向する記録素子基板１の端部に沿って帯状に延在している。

辺１１ｂは、記録素子基板１を挟むようにして配置されており、一方端側の辺１１ｂを辺１１ｂ_１とし、他方端側の辺１１ｂを辺１１ｂ_２とする。つまり、開口部１１を囲む電気配線テープ１０の縁は、対向する２つの辺１１ａを結ぶ方向に沿った第１の辺１１ｂ_１と、記録素子基板１をはさんで第１の辺１１ｂ_１とは反対側に配置される。さらに、対向する２つの辺１１ａを結ぶ方向に沿った第２の辺１１ｂ_２と、を有することとなる。そして、第１の辺１１ｂ_１と第２の辺１１ｂ_２とは、開口部１１の角部近傍に対角線上に配置されていることとなる。
また、図３（ａ）に示すように、辺１１ｂ_１と記録素子基板１との間には、間隙Ｌが存在する。本実施形態において、Ｌは、０．１ｍｍより広いことが望ましい。これより狭いと電気配線テープの電気配線と記録素子基板の電極部とを接続する際に使用する圧着装置のホーンが干渉してしまう可能性があるからである。一方、間隙Ｌの上限については特に制限するものではないが、過剰に隙間が大きいと封止材を塗布する領域が長くなるので、省エネ、生産スピード向上を考慮すると２ｍｍ以内が好ましい。

続いて、図３（ｂ）を用いて、電気配線テープ１０と記録素子基板１との高さ方向の関係について説明する。吐出口３が形成された記録素子基板１の表面（主面１ａ）は、開口部１１が形成された電気配線テープ１０の主面１０ａよりも高さが低くなるように配置されている。これにより、記録素子基板１の主面１ａと電気配線テープ１０の主面１０ａとの間には段差ｄが形成されていることとなる。この段差ｄは、記録媒体との衝突等によって吐出口３にキズなどがつくことを防止するためのものである。

本実施形態において、段差ｄは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲にあることが望ましい。その理由として、０．０５ｍｍより小さいと段差の効果が薄まり、上記の記録素子基板１の保護目的を果たせなくなるからである。一方、段差が大きすぎると、吐出口と記録媒体の距離が遠くなることで、吐出した液体が記録メディアへの狙い通り着弾せずに、精細な画像を描写できなくなる可能性が生じるため０．５ｍｍ以下であることが望ましい。

次に、液体吐出ヘッドの製造方法における封止材の塗布について説明する。封止材は、様々な硬化方式の封止材を使用することができる。流動性や形状安定性の観点から、封止材の２５℃のときの粘度は、１５０Ｐａ・ｓ以上３５０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２００Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下のものが望ましい。また、電気配線１２の下側の封止については、より低粘度の封止材で前もって封止しておくこともできる。

図２（ｂ）は、本実施形態における封止材を塗布した後の状態の液体吐出ヘッドの電気配線部を示す平面図である。封止材３１は、電気接続部１２ａを封止する目的で、図４、図５に示すように、封止材の導出部材であるニードル２０により塗布される。ニードル２０は、封止材を滴下しながら矢印の移動方向に動き封止を行う。つまりニードルは電気接続部の一端側まで封止材を滴下しながら移動し、そのまま一端側から他端側に移動を続けて封止を行う。尚、ここではニードルを移動させているが、ニードルを固定してヘッド側を移動させてもよいし、双方を相対移動させてもよい。すなわち、辺１１ｂ_１側の電気配線テープ１０の上面（主面１０ａ）部分から封止材の塗布を開始し、段差ｄや間隔Ｌの上方、および、電気接続部１２ａの上方を経由して、対向する辺１１ｂ_２側の電気配線テープ１０の上面（主面１０ａ）まで封止材の塗布を行う。次いで、同様にして、対向する他方の辺１１ａ側に設けられた他の電気接続部１２ａへの封止材３１を塗布がなされる。

封止材の塗布には、辺１１ｂ_１の長さよりも大きい直径のニードルを使用することが望ましい。そうすることで、図４のように辺１１ｂ_１上をニードル２０が通過する際に、ニードル２０が辺１１ｂ_１を覆い、さらに、辺１１ｂ_１と直交する辺１１ａ_１からニードルの一部がはみ出した状態になる。斜視図６で説明すると、ニードルの一部が辺１１ａ_１からはみ出した状態で封止材を吐出することで、辺１１ａ_１を境に、電気配線部材上（主面）と電気配線テープの下方との双方に封止材を塗布することが可能となる。つまりニードルから導出された封止材の一部が、電気配線テープの端面（１１ａ_１）から垂れた状態でニードルを移動させている。図５に示すように辺１１ａ_１の端面から電気配線テープの下方へ塗布された封止材３１は、ニードルの移動とともに、記録素子基板１の側面に当接するとともに記録素子基板の主面へ配される。これにより記録素子基板１の主面上へのくびれの発生を抑制できる。

辺１１ｂ_１の長さＹ１ついては、特に制限はない。しかしながら、長すぎると、図６（ｃ）の要領で、記録素子基板１の側面から主面へ配された封止材が、記録素子基板１上の吐出ノズル３を被覆してしまい、液体の吐出を阻害する可能性があるため、ノズルより手前になる長さであることが望ましい。逆に、Ｙ１＝０の時、すなわち１１ａと１１ａ_１が同一線になるような場合について述べる。この時、電気配線テープの辺１１ａ_１の端面から配線テープの下方へ垂れ下がった封止材に引き寄せられて、電気配線１２を被覆していた封止材が、滑落して形状が不安定になる可能性があるので、Ｙ１は０より長いことが望ましい。図３に示すように電気配線テープの辺１１ａ_１の延長線が電極部上を通る位置に１１ａ_１を配することが好ましい。また電気配線テープの辺１１ａ_２の延長線が電極部２より記録素子基板の中央側を通る位置に１１ａ_２を配することが好ましい。

本発明にとって、必須の形態ではないが、電気配線１２を被覆する封止材の形状を安定化する別の手段として、ダミー配線１４を設ける方法もある。ダミー配線１４は、複数の電気配線１２の両方の外側に配置され、電気配線１２を封止材で被覆する際に封止材の滑落予防の土台となり形状を安定させることができる。辺１１ｂ_１上、ダミー配線上、電気配線上と連続的に封止材が繋がり、安定した形状を構築することができるため、辺１１ｂ_１の長さＹ１が、ダミー配線と同等以上の長さであることがより望ましい。

辺１１ｂ_１と対向する辺１１ｂ_２の長さＹ２について、特に制限はないが、移動してきたニードルが電気配線テープの辺１１ａ_２からはみ出さない状態の位置に来るような長さであることがより望ましい。ニードルが電気配線テープの辺１１ａ_２からはみ出すような状態の位置に来るような長さであると、辺１１ｂ_２側でも電気配線テープの辺１１ａ_２の端面から電気配線テープの下方への封止材の垂れ下がりが発生する。この時、１２ａ部を被覆していた記録素子基板１の主面上の封止材が、電気配線テープの下方へ垂れ下がった封止材に引き寄せられて、記録素子基板１の側面から下へ封止材が滑落して、形状が不安定になる可能性がある。よって、ニードルが電気配線テープの辺１１ａ_２からはみ出さない状態の位置に来るような長さであることがより望ましい。また、辺１１ａ_２からはみ出す位置になったとしても、辺１１ｂ_１の長さＹ１よりも辺１１ｂ_２の長さＹ２を長くすることで、より滑落量を軽減することができる。

以上説明した本発明の構成とは別に、このくびれ２３２の発生を抑制するために、ニードルからの封止材２３１の塗布量を多くすることが考えられる。しかしながらこの場合、塗布された封止材２３１の高さがより一層高くなるため、吐出口２０３と記録媒体との接触を避けるために両者の距離を大きくしなければならない。このことは、吐出されたインク滴の記録媒体への着弾精度の低下につながり、画像品位の低下を招くので好ましくない。

また、封止材２３１の粘度を大きく下げる方法も考えられるが、この場合には塗布領域（封止領域）が広がってしまい、封止材２３１が吐出口２０３まで流れ込んで、吐出口を塞いでしまうおそれがある。

また、粘度を下げると、封止材２３１の厚さが薄くなることにより封止性能の低下を招来し、電気接続部への液体の侵入による電気配線２１２の腐食等が発生するおそれがある。

（実施例）
以下具体的な実施例について説明する。まず、辺１１ｂ_１の長さＹ１が０．４ｍｍ、辺１１ｂ_２の長さＹ２が０．８ｍｍの電気配線テープを用いた液体吐出ヘッドを用意した。この時、記録素子基板１の主面１ａと電気配線テープ１０の主面１０ａとの間の段差ｄ、および、辺１１ｂ_１と記録素子基板との間の間隙Ｌを夫々、ｄ＝０．２ｍｍ、Ｌ＝０．２ｍｍとした。この液体吐出ヘッドに２３８Ｐａ・ｓの封止材を使用して、塗布を行った。塗布は、ニードルが、電気配線テープから一部はみ出した状態の位置になるように設定した。これにより電気配線テープ上面と電気配線テープ下方との双方に封止材を吐出しながら、辺１１ｂ_１側から、段差ｄや間隔Ｌの上方、および、電気接続部１２ａの上方を経由して、対向する辺１１ｂ_２側に向かって行った。

以上のようにして封止材を配した結果、表１に示すように、くびれの発生はなく良好な封止が行えた。

（比較例）
辺１１ｂ_１の長さＹ１が０．８ｍｍ、辺１１ｂ_２の長さＹ２が０．８ｍｍの電気配テープを用いたヘッドを用意した。この時、記録素子基板１の主面１ａと電気配線テープ１０の主面１０ａとの間の段差ｄ、および、辺１１ｂ_１と記録素子基板との間の間隙Ｌを、ｄ＝０．２ｍｍ、Ｌ＝０．２ｍｍとした。この液体吐出ヘッドに２３８Ｐａ・ｓの封止材を使用して、塗布を行った。塗布は、ニードルが、電気配線テープからはみ出さないようにした状態の位置になるように設定した。電気配線テープ下方には封止材を吐出させずに、電気配線テープ上を、辺１１ｂ_１側から、段差ｄや間隔Ｌの上方、および、電気接続部１２ａの上方を経由して、対向する辺１１ｂ_２側に向かって塗布を行った。
以上のようにして封止材を配した結果、表１に示すようにくびれが発生した。

＜判定＞
○ 記録素子基板上にくびれの発生なし。
△ 記録素子基板上にくびれの発生あり。

１記録素子基板
１ａ記録素子基板の主面
２電極部
３吐出口
１０電気配線テープ
１０ａ電気配線テープの主面
１１電気配線テープの開口部
１２電気配線
１２ａ電気接続部
１３外部入力端子
２０ニードル
３１封止材
１００液体吐出ヘッド

Claims

液体を吐出する吐出口と液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを備える記録素子基板と、該記録素子基板を露出するための開口を備える電気配線部材と、前記記録素子基板と前記電気配線部材とを電気的に接続する電気接続部と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記電気接続部が所定方向に複数配列された、前記記録素子基板の前記吐出口が形成された面よりも前記配線部材が高い位置にある液体吐出ヘッドを用意する工程と、
封止材を滴下するための導出部材から、前記電気配線部材上と前記開口内とに封止材を滴下させながら、前記配列された電気接続部の一端側まで前記導出部材を相対移動させる工程と、
前記導出部材から封止材を滴下させながら、前記配列された電気接続部の一端側から他端側まで前記導出部材を相対移動させて、前記電気接続部を封止することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記電気接続部は、前記記録素子基板に形成される電極部と、前記電気配線部材から前記開口内に延出する電気配線とが接続される部分であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記電極部を挟んで対向する、前記開口部を形成する対向する２つの辺のうち、前記一端側の辺の長さが前記他端側の辺の長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記導出部材が前記一端側に向かって移動し、前記開口内に滴下された封止材が前記記録素子基板の前記一端側の側面に当接することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記対向する辺に対して連続し、前記導出部材の移動方向に沿って形成される辺のうち、前記一端側に形成される辺の延長線は前記電極部上を通ることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記対向する辺に対して連続し、前記導出部材の移動方向に沿って形成される辺のうち、前記他端側に形成される辺の延長線は前記電極部より前記記録素子基板の中央側を通ることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。