JP2015136838A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気配線基板接合面の形状バラツキが大きい場合でも電気接続部への接着剤ハミ出しを抑制し、封止材の硬化不良による電気接続部の腐食を抑制した液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】 液体を吐出する記録素子基板と、記録素子基板を支持する凹部と、液体を前記記録素子基板に供給するための液体流路と、を有する支持部材と、少なくとも一部が前記支持部材に配置され、前記記録素子基板の接続端子に接続して液体を吐出するための駆動信号を伝達するリード端子を有する電気配線基板と、前記記録素子基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、前記接続端子と前記リード端子とが接続する電気接続部を覆う封止材と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記電気配線基板の、電気接続部の両端と前記電気配線基板接合面の外周の間には接着剤退避溝を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。【選択図】 図１

Description

本発明は、インク等の液体を吐出するための液体吐出ヘッドおよび、その製造方法に関するものである。

従来、インクジェット記録装置に用いる液体吐出ヘッドは、インクを吐出する吐出口が形成された記録素子基板と、記録素子基板の接続端子に接続されるリード端子を有する電気配線基板と、記録素子基板と電気配線基板を保持固定する支持部材とを備えている。記録素子基板と電気配線基板は、接着剤を介して、支持部材に接合される。また、記録素子基板に設けられた接続端子と、電気配線基板の端部から突出するリード端子との電気接続部は、インクによる腐食や外力による断線などの接続不良を防止するために封止材で封止される。一般的に接着剤と封止材は、互いに求められる性能が異なるため、物性値や硬化メカニズム等が異なる場合が多い。互いの物性値や硬化メカニズムが異なる場合、接着剤と封止材が接触した場合における界面は、硬化収縮や硬化阻害を生じ、硬化不良を起こす可能性がある。接着剤と封止材の界面が電気接続部近傍に生じると、例えば接着剤と封止材の界面から水分が侵入し電気接続部を腐食させることとなる。そのため、特許文献１では、支持部材の電気配線基板との接合面の外周に接着剤を形成し、支持部材の電気接続部が配置される領域から接着剤形成位置を後退させることで支持部材と電気配線基板を接合したときに接着剤が電気接続部と接触しないようにする。

特開２０００−１７７１３４号公報

しかしながら、一般に支持部材はコストや加工性等の点からモールド成型品を使用する場合が一般的である。電気配線基板接合面には複雑な三次元形状が現れ、その形状は、成形用の型、製造時の樹脂材料のＬｏｔ、製造時の環境などの影響を受けて変化する。そのため、支持部材の記録素子基板接合面外周に接着剤を配置する従来の構成では、電気配線基板接合面の形状バラツキが大きくなると対応できない場合があった。図９に電気配線基板接合面の平面度が大きい位置（ａ）と、小さい位置（ｂ）の接着剤と電気接続部の関係について、液体吐出ヘッドの記録素子基板近傍を切断した概略断面図を用いて説明する。また、図１０に電気配線基板接合面の平面バラツキが大きい場合の電気接続部端近傍の接着剤ハミ出しの概念図を示す。

電気配線基板接合面９０１０の平面度が大きい位置では、電気配線基板接合面９０１０に形成された接着剤９３００が、電気配線基板９２００を支持部材９０００に接合した後も電気配線基板９２００と支持部材９０００の間に略留まる。一方、電気配線基板接合面９０１０の平面度が小さい位置では、電気配線基板９２００を支持部材９０００に接合した後は電気配線基板９２００と支持部材９０００の間に留まる事が出来ず、電気接続部９２２０の近傍にハミ出す。平面バラツキが大きい場合は、平面度の大きい位置と小さい位置が混在することになる。特に、支持部材１０００に形成された接着剤が塗布される領域の内、２辺で形成された隅部２００２は、電気配線基板接合時に電気配線基板１１００上面を熱圧着することで各辺の接着剤２００１が潰されて合流するため、より大きなハミ出し量となる。上記隅部２００２は電気接続部に近いため、その影響は大きい。

本発明の目的は、上記を鑑みて成されたものであり、電気配線基板接合面の形状バラツキが大きい場合でも電気接続部への接着剤ハミ出しを防ぎ、接着剤と封止材の界面を電気接続部から遠ざける。そして、封止材の硬化不良による電気接続部の腐食を防止し、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する記録素子基板と、記録素子基板を支持する凹部と、液体を前記記録素子基板に供給するための液体流路と、を有する支持部材と、少なくとも一部が前記支持部材に配置され、前記記録素子基板の接続端子に接続して液体を吐出するための駆動信号を伝達するリード端子を有する電気配線基板と、前記記録素子基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、前記接続端子と前記リード端子とが接続する電気接続部を覆う封止材と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記電気配線基板の、電気接続部の両端と前記電気配線基板接合面の外周の間には接着剤退避溝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、液体を吐出する記録素子基板と、記録素子基板を支持する凹部と、液体を前記記録素子基板に供給するための液体流路と、を有する支持部材と、少なくとも一部が前記支持部材に配置され、前記記録素子基板の接続端子に接続して液体を吐出するための駆動信号を伝達するリード端子を有する電気配線基板と、前記記録素子基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、前記接続端子と前記リード端子とが接続する電気接続部を覆う封止材と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法において、前記電気配線基板と前記支持部材の電気配線基板接合面との接合は、前記電気配線基板接合面の外周に前記接着剤を形成する際、電気接合部の両端と電気配線基板接合面の外周との間に、接着剤を形成しない接着剤退避部設けることを特徴とする。

以上の構成によれば、電気配線基板接合面の形状バラツキが比較的大きい場合でも電気接続部への接着剤ハミ出しを抑制し、電気接続部近傍での封止材の硬化不良による電気接続部の腐食を抑制できる。そのため、より信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。

本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施形態の接着剤形成概略図である。 本発明の液体吐出ヘッドの接着剤退避部形状を説明する概略図である。 液体吐出ヘッドの分解斜視図と、外観斜視図の概略である。 液体吐出ヘッドの記録素子基板の外観斜視図の概略である。 本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施形態の接着剤ハミ出しの概念図である。 本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施形態について、記録素子基板の電気接続部端近傍の支持部材の概略上面図である。 本発明の液体吐出ヘッドの接着剤退避溝の一例を示す概略図である。 本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施形態の接着剤ハミ出しの概念図である。 電気配線基板接合面の平面度が大きい位置（ａ）と、小さい位置（ｂ）の接着剤と電気接続部の関係について、液体吐出ヘッドの記録素子基板近傍を切断した概略断面図である。 電気配線基板接合面の平面バラツキが大きい場合の電気接続部端近傍の接着剤ハミ出しの概念図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の液体吐出ヘッドは、図３の分解斜視図と外観斜視図のように、主に、記録素子基板１２００、電気配線基板１１００、支持部材１０００から構成されている。また、図４に示す記録素子基板１２００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１２１０と、各々の電気熱変換体１２１０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液体流路と吐出口１２０２がフォトリソグラフィー技術により形成されると共に、複数の液体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。

電気配線基板１１００は、記録素子基板１２００にインクを吐出するための駆動信号等の電気信号を伝達・印加するためのものであり、記録素子基板１２００の接続端子１２０１に対応するリード端子１１０１を有している。支持部材１０００は、記録素子基板１２００を支持固定するための凹部１００１、記録素子基板１２００にインクを供給するための液体流路１００２が一体で形成されている。支持部材１０００を構成する材料は、樹脂材料、或いはＡｌ_２Ｏ_３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を用いた。

次に、液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。先ず、記録素子基板１２００の接続端子１２０１と電気配線基板１１００のリード端子１１０１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。続いて、支持部材１０００の凹部１００１の所定位置に記録素子基板１２００を接着剤を用いて接合し、支持部材の液体流路１００２と記録素子基板１２００のインク供給路を連通させる。続いて、電気配線基板の少なくとも一部を支持部材１０００の電気配線基板接合面１００３に接着剤を用いて接合される。ここで用いられる接着剤は、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熱硬化性接着剤を使用することができる。ここで接着剤は、支持部材１０００に形成された液体流路１００２の周囲と電気配線基板接合面１００３とに塗布される。

図１に本発明の液体吐出ヘッドの接着剤を塗布する接着剤形成領域の概略図を示す。接着剤２０００は支持部材１０００の電気配線基板接合面１００３の外周と液体流路１００２の外周に形成される。ただし、電気配線基板接合面１００３の外周に形成された接着剤２０００の内、次工程で電気接続部が配置される近傍に、接着剤を塗布しない、接着剤退避部２００１を設ける。接着剤退避部２００１の形状は、電気配線基板接合面１００３に塗布された接着剤塗布領域の形状や、支持部材１０００に配置された記録素子基板の接続端子位置を考慮して決定される。図２に本発明の液体吐出ヘッドの接着剤退避部形状を説明する概略図を示す。隅部５４００は、２辺の接着剤５２００が合流することで約２倍の接着剤５２００が電気接合部に押し寄せるため、ｂ／２≒ａ、ｄ／２≒ｃとし、ｅ点、ｆ点は支持部材５０００に配置される記録素子基板５３００の接続端子５３５０を目安に設定することが望ましい。

図５に本発明の第１の実施形態における液体吐出ヘッドの接着剤ハミ出しの概念図を示す。電気配線基板接合面２００１に形成された接着剤２０００は、隅部に、接着剤を塗布しない接着剤退避部２００１が形成されている（ａ）。続いて、支持部材１０００上に記録素子基板１２００と電気配線基板１１００を配置し、記録素子基板１２００を固定後（ｂ）、電気配線基板１１００上面から熱圧着することで電気配線基板１１００は固定される（ｃ、ｄ）。電気配線基板接合面２００１の接着剤２０００は、熱圧着することで、周囲に広がるものの、接着剤退避部２００１の効果により、電気接続部までハミ出すことが抑制される。

このように、支持部材の電気配線基板接合面の外周に形成された接着剤の内、次工程で電気接続部が配置される近傍（形成された接着剤の隅部）は、接着剤退避部を設ける。これにより、電気接続部への接着剤ハミ出しが抑制され、電気接続部近傍での硬化不良を防ぐことが出来るため、より信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。

その後に、記録素子基板の接続端子とリード端子との接続部である電気接続部を封止材で覆うことで封止を行う。

（第２の実施形態）
図６に本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施形態について、記録素子基板６５００の電気接続部端近傍の支持部材の概略上面図を示す。支持部材６０００は、記録素子基板を支持固定するための凹部６００５、記録素子基板６５００にインクを供給するための液体流路６２００と共に、接着剤退避溝６１００が一体で形成されている。支持部材６０００を構成する材料は、変性ＰＰＥを用いた。

接着剤退避溝６１００は、リード端子群が配置される両端近傍に配置され、大気連通路６３００を介して外気と連通する。接着剤退避溝６１００の形状と配置位置は、電気接続部６５１０にハミ出す接着剤を吸収可能な体積を考慮する。本検討では、接着剤退避溝６１００を２ｍｍ（リード端子配列方向）×２ｍｍ（リード端子配列と垂直方向）×０．６ｍｍ（深さ）とし、電気配線基板接合面６０１０の外周と電気接続部６５１０の両端との間に配置した。

接着剤退避溝６１００を支持部材６０００の上に設けた場合、支持部材６０００と電気配線基板の接合面が減少するため、支持部材６０００と電気配線基板との接着力が低下する可能性がある。その場合は、図７の本発明の液体吐出ヘッドの接着剤退避溝の一例を示す概略図のように、接着剤退避溝６１００の側壁に凸部６６１０を設け、接着面積を増やすことで対応する事ができる。

また、一般的に、モールド成形品で形成された支持部材６０００の電気配線基板接合面６０１０は、複雑な三次元形状が現れる。特に、射出成型におけるゲート部が形成されるゲート位置に相対的に近い側の電気配線基板接合面６０１０は、支持部材６０００に形成された液体流路形状等の影響で樹脂充填（成形）時の流れが阻害されるため、三次元形状の変形が比較的大きくなる傾向にある。電気配線基板接合面６０１０の変形が大きい場合、支持部材６０００と電気配線基板の接合面積が減少し、接着力に影響を及ぼす。よって、電気配線基板接合面６０１０のゲート側と反ゲート側で三次元形状に大きな差が有る場合は、ゲート側と反ゲート側の接着剤退避溝で収容可能な接着剤量を変更する。つまり、ゲート側に配置された接着剤退避溝６１００の形状を反ゲート側に対して比較的小さくする、或いは無くす事ができる。

次に、液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。先ず、記録素子基板１２００の接続端子１２０１と電気配線基板１１００のリード端子１１０１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。続いて、支持部材１０００の凹部１００１の所定位置に記録素子基板１２００を接着剤を用いて接合し、支持部材１０００の液体流路１００２と記録素子基板１２００のインク供給路を連通させる。

次に、電気配線基板１１００も支持部材１０００の電気配線基板接合面１００３に接着剤を用いて接合される。接着剤は支持部材１０００の電気配線基板接合面１００３の外周と液体流路１００２の外周に形成される。また、電気配線基板接合面１００３の外周に形成された接着剤は、次工程で電気接続部が配置される近傍に接着剤退避部を設け、接着剤退避部が電気配線基板接合面に形成された接着剤退避溝６１００を覆うようにする。

図８に本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施形態における接着剤ハミ出しの概念図を示す。電気配線基板接合面１００３に形成された接着剤２０００は、接着剤退避溝１００５を覆うように接着剤退避部２００１が形成されている（ａ）。続いて、支持部材上に記録素子基板１２００と電気配線基板１１００を配置し記録素子基板１２００を固定後（ｂ）、電気配線基板上面から熱圧着することで電気配線基板は固定される（ｃ、ｄ）。電気配線基板接合面の接着剤２０００は、熱圧着することで、周囲に広がるものの、接着剤退避部２００１と接着剤退避溝１００５の効果により、電気接合部までハミ出すことが抑制される。

このように、支持部材の電気配線基板接合面の外周に形成された接着剤の内、次工程で電気接続部が配置される近傍（形成された接着剤の隅部）には接着剤退避部を設け、電気配線基板接合面上には接着剤退避溝を設ける。これにより、電気配線基板接合面の三次元形状バラツキが大きくなった場合でも電気接続部への接着剤ハミ出しが抑制され、電気接続部近傍での硬化不良を抑制することが出来るため、より信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。

１０００、５０００、６０００、９０００ 支持部材
１００１、６００５ 凹部
１００２、５１００、６２００ 液体流路
１００３、９０１０ 電気配線基板接合面
１００５、６１００ 接着剤退避溝
１０１０ ゲート
１１００、９２００ 電気配線基板
１１０１、９２１０ リード端子
１２００，９１００ 記録素子基板
１２０１、５３５０ 接続端子
２０００、５２００、６４００、９３００ 接着剤
２００１、６１００ 接着剤退避部
５３００、６５００ 記録素子基板配置位置
５４００ 隅部
６５１０ 電気接続部
６６１０ 凸部
６３００ 連通路
６６００ 側面

Claims (10)

1. 液体を吐出する記録素子基板と、
   記録素子基板を支持する凹部と、液体を前記記録素子基板に供給するための液体流路と、を有する支持部材と、
   少なくとも一部が前記支持部材に配置され、前記記録素子基板の接続端子に接続して液体を吐出するための駆動信号を伝達するリード端子を有する電気配線基板と、
   前記記録素子基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、
   前記接続端子と前記リード端子とが接続する電気接続部を覆う封止材と、
   を備える液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記電気配線基板と前記支持部材の電気配線基板接合面との接合は、前記電気配線基板接合面の外周に前記接着剤を形成する際、電気接合部の両端と電気配線基板接合面の外周との間に、接着剤を形成しない接着剤退避部を設けることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記電気配線基板接合面の外周に前記接着剤を形成する際、前記電気接合部の両端と前記電気配線基板接合面の外周との間に設ける前記接着剤退避部の範囲は、ゲート位置から近い前記範囲より遠い前記範囲の方が広い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。
3. 前記電気配線基板接合面の外周に前記接着剤を形成する際、前記電気接合部の両端と前記電気配線基板接合面の外周との間に設ける前記接着剤退避部は、ゲート位置から遠い前記電気接合部の両端のみ設け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。
4. 前記電気配線基板接合面における、電気接続部の両端と前記電気配線基板接合面の外周の間には接着剤退避溝を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 液体を吐出する記録素子基板と、
   記録素子基板を支持する凹部と、液体を前記記録素子基板に供給するための液体流路と、を有する支持部材と、
   少なくとも一部が前記支持部材に配置され、前記記録素子基板の接続端子に接続して液体を吐出するための駆動信号を伝達するリード端子を有する電気配線基板と、
   前記記録素子基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、
   前記接続端子と前記リード端子とが接続する電気接続部を覆う封止材と、
   を備える液体吐出ヘッドにおいて、
   前記電気配線基板の、電気接続部の両端と前記電気配線基板接合面の外周の間には接着剤退避溝を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 前記接着剤退避溝は、相対的に前記ゲート位置から遠い側の前記接着剤退避溝は、相対的にゲート位置から近い側の前記接着剤退避溝と比較し大きいことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記接着剤退避溝は、相対的に前記ゲート位置から遠い側の前記電気接続部端のみ設けることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記接着剤退避溝は外気と連通することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記接着剤退避溝を形成する側壁には凸部が形成されていることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記電気配線基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、前記記録素子基板と前記支持部材とを接合する接着剤とは同じ接着剤であることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
    

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