JP2014124916A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線硬化型封止材に対して安定的に紫外線を照射することが可能な、インクジェット記録ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドの製造方法は、紫外線透過性の導光部材１３を有する支持部材１０を用意する工程と、記録素子基板２０と電気配線テープ３０とを電気接続部４５で接続する工程と、電気接続部４５に紫外線硬化型樹脂封止材４０を塗布する工程と、紫外線硬化型樹脂封止材４０のいずれの部位も電気配線テープ３０及び電気接続部４５に遮られないように、複数の方向から紫外線硬化型樹脂封止材４０に紫外線５１を照射する工程と、を有し、紫外線５１が紫外線硬化型樹脂封止材４０のいずれの部位でも電気配線テープ３０及び電気接続部４５に遮られないように紫外線５１の一部が導光部材１３を通して照射される。
【選択図】図３

Description

本発明は、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し、特に、紫外線硬化型樹脂封止材を使用した電気配線部の封止方法に関する。

インクジェット記録ヘッドは、近年、プリンタ、複写機等多くのオフィス機器に利用されており、さらに捺染装置等の産業用システムにまで急速に普及しつつある。記録ヘッドとしては、これとインクタンクとが個別に着脱可能である形態のものや、記録ヘッド部とインク容器とが一体となったカートリッジ形態のものなどがある。

このインクジェット記録ヘッドの製造方法において、液体封止材の塗布により電気接続部を封止する方法が提案されている。特許文献１には、熱硬化性樹脂封止材を用いたインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法が開示されている。これは、封止領域に連通した部分に封止材を充填し、これを加温して流動させて、電気接続部を封止材で覆う。そして、電気接続部を覆った封止材を加熱硬化させるものである。

また、特許文献２には、封止材や接着剤といった液材を使用したインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法が開示されている。これは、液材硬化時に発生するガスを外部に放出するものである。液材が塗布される部分近傍に、外部との連通口を設けて発生するガスを放出している。

特開２００１−１３０００１号公報 米国特許第７６００８５０号明細書

更なるコスト削減のため、インクジェット記録ヘッドの製造において、製造時間の短縮や製造装置のコストダウンが求められている。しかしながら、この要求に対して、特許文献１の開示技術を用いた場合、熱硬化性樹脂封止材では加熱硬化するまでに時間を要するという問題がある。硬化に時間を要するため、加熱キュア装置は大規模なものになってしまう。インクジェット記録ヘッドの封止材は、一般的な封止材に求められる電気絶縁性能の他、インクに対する耐性が求められる。このため、キュア時間の短縮を目的に、急速に硬化反応が進むように、熱による硬化反応開始剤を多く配合しようとしても、インク耐性との兼ね合いからこの方法は難しい。

そこで、封止材として紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂を用いる。これは、紫外線照射によって硬化反応が開始され、硬化が進行していくものである。材料硬化のために、周囲環境を長時間高温にする必要がない。熱硬化性樹脂と比較して、キュア装置を小型化することが可能になる。しかし、単純に熱硬化性樹脂を紫外線硬化型樹脂に変更しただけでは、すべての樹脂材料を硬化させることが難しい。これは、硬化開始に必要な紫外線を照射することが難しいことに起因する。図１１に封止材塗布後、インクが吐出される方向より紫外線を照射したインクジェット記録ヘッドの断面図を示す。図１１（Ａ１）〜（Ａ２）は図１０に示すインクジェット記録ヘッドのＡ-Ａ断面、図１１（Ｂ１）〜（Ｂ２）は図１０のＢ-Ｂ断面である。図１１（Ａ２）のように、リード線の影になる部分に紫外線が届かず、未硬化になってしまう。また、図１１（Ｂ２）のように電気配線テープの下には紫外線が届かず未硬化になってしまう。つまり、封止材として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、紫外線が照射されない領域の封止材が未硬化になってしまうという問題がある。

この問題に対して、特許文献２の図８のように、封止領域と外部との連通口を設ける手法が考えられる。封止領域と外部との連通口を利用して、影となる部分の封止材に紫外線を照射する製造方法である。しかし、この特許文献２の図８の例では、電気配線テープと電気配線テープ支持部材との接着面に、外部との連通用の溝が形成されている。このため、外部との連通口が接着剤で塞がれる場合がある。連通口が塞がれると、連通口から封止材に紫外線を照射しようとしても、安定的に照射することができない。

同様に、外部との連通口から紫外線を照射する方法として、電気配線テープの支持部分に貫通穴を形成する方法も考えられる。しかし、このような貫通穴は、成形での部品作製が難しい。成形後に貫通穴を形成する場合、加工コストの上昇に繋がってしまう。

以上、インクジェット記録ヘッドの製造時間短縮と封止材キュア装置の小型化には、紫外線硬化型封止材を使用し、この封止材に対して、確実に紫外線を照射する必要がある。

本発明は、紫外線硬化型封止材に対して安定的に紫外線を照射することが可能な、インクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、吐出口からインクを吐出する記録素子基板と、記録信号を前記記録素子基板に伝達するための電気配線テープと、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記記録素子基板を支持する凹部を形成する底板及び周囲壁を有し、前記周囲壁の頂面の少なくとも一部に前記電気配線テープが支持された支持部材であって、前記周囲壁の前記電気配線テープを支持している部分の少なくとも一部が、前記周囲壁の外面と前記凹部に面する内面との間で前記周囲壁を貫通する紫外線透過性の導光部材で形成されている支持部材を用意する工程と、前記記録素子基板を前記支持部材の前記凹部に固定する工程と、前記記録素子基板と前記電気配線テープとを電気接続部で接続する工程と、前記電気接続部に紫外線硬化型樹脂封止材を塗布する工程と、複数の方向から前記紫外線硬化型樹脂封止材に紫外線を照射する工程と、を有し、前記紫外線が前記紫外線硬化型樹脂封止材のいずれの部位でも前記電気配線テープ及び前記電気接続部に遮られないように前記紫外線の一部が前記導光部材を通して照射される。

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、記録素子基板と電気配線テープとを接続する電気接続部に紫外線硬化型樹脂封止材を塗布してから、それに紫外線を照射して硬化させる。支持部材の一部に紫外線透過性の導光部材を設け、そこを介して紫外線を封止材に照射することによって、紫外線硬化型樹脂封止材のいずれの部位でも電気配線テープ及び電気接続部に遮られないような安定した確実な照射が可能となる。

本発明は、紫外線硬化型封止材に対して安定的に紫外線を照射することが可能な、インクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。

本発明を適用可能なインクジェット記録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支持部材の拡大平面図である。 本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの断面図である。 本発明の第１の実施形態における封止材塗布工程を示す概略説明図である。 本発明の実施形態における紫外線照射過程を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態における支持部材の拡大平面図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの断面図である。 本発明の第２の実施形態における封止材塗布工程を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施形態における封止材の流れを示す概略断面図である。 本発明の課題を示すインクジェット記録ヘッドの断面図である。 本発明の課題を示すインクジェット記録ヘッドの断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照して説明する。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明が適用可能なインクジェット記録ヘッドの外観斜視図である。インクジェット記録ヘッドは、図１（Ａ）の分解斜視図のように、主に、記録素子基板２０、電気配線テープ３０、支持部材１０から構成されている。記録素子基板２０は、厚さ０．６〜０．８ｍｍのシリコン基板の片面にインクを吐出するための複数の電気熱変換体と、各電気熱変換体に電力を供給するための電気配線が成膜技術により形成される。更に、この電気熱変換体に対応した複数のインク流路と吐出口がフォトリソグラフィー技術により形成されると共に、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給路が裏面に開口するように形成されている。電気配線テープ３０は、記録素子基板２０にインクを吐出するための記録信号を伝達するためのものであり、記録素子基板２０の接続端子２１に対応するリード線３１を有している。

記録素子基板２０の接続端子２１と電気配線テープ３０のリード線３１が接続可能な範囲で位置決めされ、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装技術により電気接続される。続いて、記録素子基板２０を支持部材１０の凹部１１の所定位置に接着剤を用いて接合し、支持部材１０のインク流路１２と記録素子基板２０のインク供給路を連通させる。続けて、電気配線テープ３０も支持部材１０の所定位置（電気配線テープ接合面３２）に接着剤３３を用いて接合される。ここで用いられる接着剤３３は、耐インク性の良好なものが好ましく、例えばエポキシ樹脂を主成分とした紫外線硬化型接着剤を使用することができる。インク流路周囲の接着剤塗布は、インク供給路から外部にインクが漏洩しないように注意する。最後に、記録素子基板２０の接続端子２１と電気配線テープ３０のリード線３１の接続部４５に封止材４０を塗布し、この封止材の硬化を経て完了する。

以下、図１（Ｂ）のインクジェット記録ヘッドの記録素子基板近傍の概略上面図（Ａ−Ａ断面）及び（Ｂ−Ｂ断面）を用いて、本発明に関わる実施形態について説明する。

本発明の第１の実施形態について図２〜図５を参照して説明する。

図２は第１の実施形態における支持部材１０である。支持部材１０は、記録素子基板２０を支持固定するための凹部１１、記録素子基板２０にインクを供給するためのインク流路１２が一体で形成されている。そして、支持部材１０の一部がインサート成型により形成された導光部材１３となっている。ただし、凹部１１や導光部材１３は独立に形成した後に支持部材１０と接合しても良い。支持部材１０を構成する材料は、樹脂材料、或いはＡｌ₂Ｏ₃に代表されるセラミック材料等、幅広く用いる事ができ、本実施形態では、変性ＰＰＥ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｅｔｈｅｒ）を用いた。また、導光部材１３としては、ＰＰ（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）を用いた。なお、導光部材１３はこれに限るものではなく、紫外光を透過する任意の紫外線透過材料１９を用いることができる。

図３は、第１の実施形態における記録素子基板２０近傍の概略断面図であり、図１（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図を表している。支持部材１０の凹部１１は底板１８及び周囲壁１９で形成されており、周囲壁１９の頂面３２全面には電気配線テープ３０が支持されている。なお、周囲壁１９の頂面３２の少なくとも一部が電気配線テープ３０を支持していればよい。周囲壁１９の電気配線テープ３０を支持している部分全体が、周囲壁１９を周囲壁１９の外面６１と凹部１１に面する内面６２との間で貫通する紫外線透過性の導光部材１３で形成されている。なお、周囲壁１９の電気配線テープ３０を支持している部分の少なくとも一部が導光部材１３で形成されていればよい。

図４（Ａ）は、封止材４０を塗布する前の状態のインクジェット記録ヘッド１の電気配線部を示す平面図である。図４（Ｂ）は、封止材４０を塗布した後の状態のインクジェット記録ヘッド１の電気配線部を示す平面図である。第１の封止材４１は、支持部材凹部１１の記録素子基板２０と電気配線テープ３０の間から塗布され、リード線３１下に流動させる。第２の封止材４２は、第１の封止材４１が塗布された後に、リード線３１と接続端子２１を封止するために塗布される。なお、第２の封止材４２の塗布は、第１の封止材４１の硬化を待つことなく開始するものでもよい。第１の封止材４１は、塗布後の流動性が必要であり、本実施形態では２５℃のときの粘度が１Ｐａ・ｓ以上５Ｐａ・ｓ以下（Ｂ８Ｈ型粘度計６番ローターで１００ｒｐｍの条件で測定）のものである。一方、第２の封止材４２は、塗布後も形状を保持するものであり、２５℃のときの粘度が１０Ｐａ・ｓ以上（Ｂ８Ｈ型粘度計７番ローターで２０ｒｐｍの条件で測定）のものである。封止材４０には、エポキシ樹脂を主成分とした紫外線硬化型樹脂封止材が使用される。なお、第１の封止材４１については、塗布後の流動性が得られれば、第２の封止材４２と同一のものを使用しても問題ない。例えば、環境温度によって粘度が変化する特性を有する材料を用いて、第１の封止材４１塗布後に加温して流動させ、その後第２の封止材４２を塗布することも可能である。

図５に紫外線照射過程の概略図を示す。封止材４０のいずれの部位も電気配線テープ３０及び電気接続部４５に遮られないように、複数の方向から封止材４０に紫外線５１を照射する。紫外線５１の一部は導光部材を通る。紫外線５１を照射された封止材４０は硬化反応を開始する。なお、この後、封止材４０の硬化を促進するために加熱キュアを行っても良い。封止材４０硬化後、電気配線テープ３０を折り曲げて、支持部材１０に固定する。

以上、本発明の実施形態によれば、紫外線硬化型封止材４０に対して安定的に紫外線５１を照射することが可能な、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を提供することができる。

本発明の第２の実施形態について図６〜図９を参照して説明する。

図６は第２の実施形態における支持部材１０である。支持部材１０は、記録素子基板２０を支持固定するための凹部１１、記録素子基板２０にインクを供給するためのインク流路１２、そして封止材制御壁１４が一体で形成されている。封止材制御壁１４と支持部材１０の一部はインサート成型により形成された導光部材１３となっている。ただし、実施形態１と同様に、凹部１１や封止材制御壁１４を含む導光部材１３は支持部材１０と接合して形成しても良い。支持部材１０を構成する材料は第１の実施形態同様、変性ＰＰＥ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｅｔｈｅｒ）を用い、導光部材１３にはＰＰ（ＰｏｌｙＰｒｏｐｙｌｅｎｅ）を用いた。

図７は、第２の実施形態における記録素子基板２０近傍の概略断面図であり、図１（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図を表している。封止材制御壁１４は、電気配線テープ３０が配置される面の内側面１６と、記録素子基板２０の間に配置され、封止材充填領域１７と、大気に連通している封止材未充填領域１５とに分離する役目を果たす。図７の場合、凹部１１の封止材制御壁１４よりも電気配線テープ３０側は紫外線硬化型樹脂封止材４０が未充填となっている。

封止材制御壁１４の高さは、封止材４０をリード線３１上部に塗布したときに、リード線３１間からリード線３１裏面に侵入した封止材４０と接触しない高さに設定する必要があり、電気配線テープ接合面３２よりも低く設定することが好ましい。封止材４０をリード線３１上部に塗布したときに、隣接する複数のリード線３１間からリード線３１裏面に侵入する封止量は、リード線幅、リード線間隔、封止材粘度の影響を受ける。リード線幅が小さいほど、リード線間隔が大きいほど、或いは、封止材粘度が低いほどリード線３１裏面に侵入する封止材量は増加するため、封止材制御壁１４の高さは、適宜、設定する必要がある。本実施形態では、リード幅は４０μｍ、リード線間隔は８０μｍ、封止材粘度は５０〜８０Ｐａ・ｓを使用し、封止材制御壁１４の高さは０．５ｍｍ、リード線３１と封止材制御壁１４の間隔は、０．４ｍｍ程度に設定した。上述した封止材４０には、エポキシ樹脂を主成分とした紫外線硬化型樹脂封止材が使用される。

図８に記録素子基板２０の接続端子２１と電気配線テープ３０のリード線３１の接続部周辺を封止する過程の概略断面図と概略上面図を示す。記録素子基板２０の接続端子２１と電気配線テープ３０のリード線３１の電気接続部４５と、リード線配列方向両端近傍の凹部に封止材４０を塗布する。封止材４０を塗布するためのニードル６０位置は、電気配線テープ３０の上面から一定の高さを維持し、リード線配列方向端部から反対側のリード線配列方向端部に向けて一定の速度で移動しつつ塗布される。記録素子基板２０の接続端子２１とリード線３１の接続部周辺の封止材４０の流れ方を図９を用いて詳細に説明する。先ず、リード線３１の上部とリード線配列方向両端近傍の凹部に封止材４０を塗布する（Ａ１，Ｂ１）。封止材４０はある程度の粘度（５０〜８０Ｐａ・ｓ）を有しているため、リード線３１間から封止材４０が侵入するには時間を要する。その間に、リード線配列方向両端の近傍に塗布された封止材４０が記録素子基板２０と封止材制御壁１４の間に侵入し封止材４０が満たされる（Ａ２、Ａ３、Ｂ２、Ｂ３）。最後に、当初あった空気は、封止材制御壁１４を挟んで、記録素子基板２０と反対側に追い出され封止が完了する（Ａ４、Ｂ４）。尚、封止完了時間を短縮するために、４０度から７０度程度の温度環境に投入し封止の流れを促進させても良い。このように、記録素子基板２０と支持部材１０の凹部側面の間に封止材制御壁１４を設けたことにより、リード線３１下部の近傍だけでなく、リード線３１下部全体を容易に封止材４０で満たす事が可能となる。

このようにして、電気接続部４５に塗布された材料に対して第１の実施形態と同様にして紫外線５１を照射する。封止材制御壁１４の壁面からリード裏面や電気配線テープ３０近傍の材料に対して紫外線５１が照射される。照射された紫外線５１により硬化反応が開始される。本実施形態では、第１の実施形態と比較して導光部材１３と電気配線テープ３０やリード線３１、記録素子基板２０との距離が小さい。また、紫外線５１が照射する導光部材１３の面積が大きい。さらに、記録素子基板２０と電気配線テープ接合面３２に対して、封止材制御壁１４の頂面が平行になっている。このため、封止材４０に対してより安定的に紫外線５１を照射することが可能になり、安全上最も重要であるリード線３１や電気接続端子２１、記録素子基板２０近傍の封止材４０に対して、より安定的に硬化反応を得ることができる。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られる他、より安定的に紫外線５１を照射可能で、封止材４０の硬化に対してマージンの大きい製造方法を提供することができる。また、本実施形態のインクジェットヘッドおよびその製造方法によれば、１回の封止材塗布のみで、電気配線部分を封止することも可能になる。

１０ 支持部材
１３ 導光部材
１４ 封止材制御壁
２０ 記録素子基板
３０ 電気配線テープ

Claims (8)

1. 吐出口からインクを吐出する記録素子基板と、記録信号を前記記録素子基板に伝達するための電気配線テープと、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
   前記記録素子基板を支持する凹部を形成する底板及び周囲壁を有し、前記周囲壁の頂面の少なくとも一部に前記電気配線テープが支持された支持部材であって、前記周囲壁の前記電気配線テープを支持している部分の少なくとも一部が、前記周囲壁の外面と前記凹部に面する内面との間で前記周囲壁を貫通する紫外線透過性の導光部材で形成されている支持部材を用意する工程と、前記記録素子基板を前記支持部材の前記凹部に固定する工程と、前記記録素子基板と前記電気配線テープとを電気接続部で接続する工程と、前記電気接続部に紫外線硬化型樹脂封止材を塗布する工程と、複数の方向から前記紫外線硬化型樹脂封止材に紫外線を照射する工程と、を有し、前記紫外線が前記紫外線硬化型樹脂封止材のいずれの部位でも前記電気配線テープ及び前記電気接続部に遮られないように前記紫外線の一部が前記導光部材を通して照射される、インクジェット記録ヘッドの製造方法。
2. 前記支持部材の前記凹部の前記周囲壁と前記記録素子基板との間には、紫外線透過性の導光部材で形成され、前記紫外線硬化型樹脂封止材の充填領域を制限する封止材制御壁が設けられ、前記紫外線の一部は前記封止材制御壁を介して前記紫外線硬化型樹脂封止材に照射される、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
3. 前記封止材制御壁の頂面は、前記周囲壁の頂面と平行である、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 前記封止材制御壁の頂面は、前記記録素子基板の上面と平行である、請求項２または３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
5. 吐出口からインクを吐出する記録素子基板と、記録信号を前記記録素子基板に伝達するための電気配線テープと、前記記録素子基板を支持する凹部を形成する底板及び周囲壁を有し、前記周囲壁の頂面の少なくとも一部に前記電気配線テープが支持された支持部材と、前記記録素子基板と前記電気配線テープとを接続する電気接続部と、前記電気接続部を封止している紫外線硬化型樹脂封止材と、を有し、
   前記周囲壁の前記電気配線テープを支持している部分の少なくとも一部が、前記周囲壁の外面と前記凹部に面する内面との間で前記周囲壁を貫通する紫外線透過性の導光部材で形成されている、インクジェット記録ヘッド。
6. 前記支持部材の前記凹部の前記周囲壁と前記記録素子基板との間には、紫外線透過性の導光部材で形成され、前記紫外線硬化型樹脂封止材の充填領域を制限する封止材制御壁が設けられており、前記凹部の前記封止材制御壁よりも前記電気配線テープ側は前記紫外線硬化型樹脂封止材が未充填である、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記封止材制御壁の頂面は前記周囲壁の頂面と平行である、請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記封止材制御壁の頂面は、前記記録素子基板の上面と平行である、請求項６または７に記載のインクジェット記録ヘッド。