JP6300642B2 - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
液体吐出ヘッドを構成する支持部材と記録素子基板との接合は、支持部材に接着剤を塗布した後、記録素子基板を位置合わせすることにより行われる。電気配線部材と記録素子基板とは、電気配線部材に設けられたインナーリードと記録素子基板に設けられた接続端子とにより電気的に接続される。インナーリードと接続端子との電気接続部は、封止材によって覆われて保護される。この封止材は、電気接続部の隙間等の細部を速やかに充填する必要があるので、比較的粘度の低い封止材が一般的に使われる。
そこで、上記のような問題を解決するための技術が特許文献1(特開2012−143896号公報)に開示されている。特許文献1には、記録素子基板と、この記録素子基板を収容する凹部を備えた支持部材とを有する液体吐出ヘッドが開示されている。この液体吐出ヘッドでは、凹部の内側面に、記録素子基板との距離が部分的に近くなる凸部が設けられている。記録素子基板を支持部材に接合する際、記録素子基板に押圧されてはみ出た接着剤によって、記録素子基板と凸部との間に壁部が形成される。この壁部によって、封止材の広がりが抑制され、封止材と記録素子基板とが接触しにくくなる。
近年、液体吐出ヘッドでは、記録速度を上げる目的で、記録素子基板上に配置されるエネルギー発生素子の配列が長尺化する傾向にある。それに伴い、記録素子基板が長尺化すると、記録素子基板と支持部材との接合面積が広がるため、より多くの接着剤が必要になる。
図1は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。図1に示す液体吐出ヘッド10は、支持部材1と、支持部材1が取り付けられた筐体2と、支持部材1に接合される記録素子基板3と、記録素子基板3と電気的に接続される電気配線基板4と、を有する。本実施形態では、記録素子基板3は、黒色のインクを吐出する記録素子基板3aと、黒色以外の3色のインクを吐出する記録素子基板3bと、で構成されている。液体吐出ヘッド10では、筺体2に接続される液体供給部(不図示)から、筺体2、支持部材1を通って、記録素子基板3a、3bにインクが供給される。供給されたインクは、電気配線部材4を通じて記録素子基板3a、3bを駆動することによって吐出される。
支持部材1と記録素子基板3a、3bとの接合は、支持部材1に接着剤を塗布した後、記録素子基板3a、3bを位置合わせすることにより行われる。また、支持部材1には、記録素子基板3a、3bを接着する際の接着剤とは別の接着剤によって電気配線部材4が接合される。
支持部材1は、樹脂成形により形成されている。本実施形態で使用した樹脂材料(変性ポリフェニレンエーテル)には、剛性の向上と、線膨張係数を記録素子基板の線膨張係数に近づける目的で、フィラーが40質量%混合されている。支持部材1は、記録素子基板3a、3bをそれぞれ配置する部分が、その周囲の電気配線部材4を接合する部分よりも凹んでいる凹部11を備える。これは、電気配線部材4のインナーリード41と記録素子基板3a、3bの接続端子31とをほぼ同じ高さにして、両者の電気接続部の信頼性を向上させるためである。
第2の領域上には、凸部12と凸部12に対向する記録素子基板3aの側面との隙間を塞ぐ壁部(図3では不図示)が形成される。この壁部によって、凹部内における接着剤塗布面13の周囲は、接続部側領域14と素子基板横領域15とに隔てられる。接続部側領域14は、接続端子31とリード端子41との電気接続部を挟む領域(電気接続部近傍の領域)である。一方、素子基板横領域15は、接続部側領域14よりも電気接続部から離れた領域である。素子基板横領域15の底面は、接続部側領域14の底面よりも凹んでいる。
また、素子基板横領域15の両端に位置する2つの凸部12の間には、凸部12と同じ高さで記録素子3に近づく方向に張り出した部分が設けられている。この部分と凸部12とで、素子基板横領域15はコの字に形成されている。この部分の上部には溝16が設けられている。
本実施形態では、上述した支持部材1の各部位は、射出成型によりすべて一体に構成されている。また、記録素子基板3bが収容される凹部11の構造は、記録素子基板3aが収容される凹部11と同様の構造である。
図4から図7は、本実施形態の液体吐出ヘッド10の製造工程を説明する図である。図4(a)〜図7(a)は、図2(a)に示す切断線A−Aに沿った断面図である。図4(b)〜図7(b)は、図2(a)に示す切断線B−Bに沿った断面図である。図4(c)〜図7(c)は、図2(a)に示す切断線C−Cに沿った断面図である。図4(d)〜図7(d)は、接着剤の塗布軌跡および広がりを示す平面図である。図4(d)〜図7(d)においては支持部材1に接合される記録素子基板3aや電気配線部材4の記載は省略している。
本実施形態の塗布工程では、後述する壁部の高さをある程度確保するために第1の領域131内における凸部12に対向する部分でニードルを一定期間停止させ、その部分の接着剤5の塗布量を増やしている(図4(d)参照)。しかし、必要な壁部の高さに応じてニードルの停止期間を設けなくてもよい。また、本実施形態では、第1の領域131のみにニードルを走査しているが、第2の領域132にニードルを走査させて接着剤5を塗布してもよい。
本実施形態では、チクソ性の低い接着剤5が使用され、記録素子基板3aの配置前に接着剤5が凸部12に到達している。しかし、本発明では、チクソ性の低い接着剤5を使用し、記録素子基板3aの押圧によって接着剤5が凸部12に到達する製法であってもよい。この場合にも、凸状の接着剤塗布面13により、記録素子基板3aに押し出された接着剤5が凸部12に向けて選択的に拡散するので、多量の接着剤5を使用しなくても壁部51を形成することが可能である。
最後に、支持部材1を高温環境に一定時間おいて、接着剤5および封止剤6を熱硬化させる。接着剤5は、加熱から硬化までの間に粘度が下がり、移動しやすい状態となる。しかし、接着剤塗布面13が凸状に形成されているので、接着剤5は、接着剤塗布面外に広がりにくい。これにより、多量の接着剤5を用いなくても壁部51の高さを確保できるため、素子基板横領域15への封止剤6の広がりを抑制できる。
以下、図8を参照して比較例について説明する。本比較例では、凹部110の底面全体が平坦な面である。以下、主に接着剤の挙動について説明する。図8(a)から図8(c)は、凹部11の底面に塗布された接着剤の挙動の様子を示している。本比較例では、接着剤塗布面の中で凸部120の対向する部分には他の部分よりも多くの接着剤50が塗布される(図8(a)参照)。本比較例では、凹部110の底面全体が平坦面であるので、接着剤50は、等方的に広がり、凸部120の幅以上に広がった形となる(図8(b)参照)。また、接着剤50が凸部120に到達すると、接着剤50は、凸部120根元の隅部(凹部11の底面と凸部120の境界線)に沿って、凹部110の内側面に毛管力で広がる。そのため、記録素子基板と支持部材の接合や、封止材の広がり抑制のために必要な接着剤の高さを確保するためには、多量の接着剤が必要になる。
本実施形態においては、凸部12は、記録素子基板3aの長辺部(接続端子31が配置されていない辺部)に対向する部分にのみ設けられている。しかし、本発明では、凸部12は、記録素子基板3aの短辺部(接続端子31が配置されている辺部)に対向する位置にも設けてよい。
また、本実施形態の液体吐出ヘッド10は、インク収容部(不図示)が着脱可能な形態である。しかし、本発明は、液体吐出ヘッドとインク収容部とが一体となった形態にも適用可能である。
以下、上述した実施形態の変形例について図9および図10を参照して説明する。
上述した液体吐出ヘッド10では、図3(a)に示すように、第2の領域132の周縁部のうち凸部12に接する部分の長さが凸部12の幅と同じであり、第1の領域131と第2の領域132との境界線の中心と凸部12の中心が一致している。このような構成によれば、第1の領域131から第2の領域132に流動した接着剤5を凸部12の先端面(記録素子基板3aに対向する面)で接着剤5の進行(拡散)をより確実に止めることができるので、安定した壁部51の形成が可能となる。ただし、製造上の都合でこのような構成が困難な場合には、以下のような構成であってもよい。
図9(a)は、第1の領域131と第2の領域132との境界線Lが凸部12の幅Wよりも長い構成である。図9(b)は、上記境界線Lが凸部12の幅Wよりも短い構成である。図9(c)は、上記境界線Lの中心が、凸部12の中心に対して凸部12の幅方向にずれた構成である。図9(a)〜図9(c)に示す構成は、いずれも、第2の領域132の凸部12に接する部分の長さが凸部12の幅と同じでない。そのため、第2の領域132の周縁部のうち、凸部12に接する部分に隣接する部分に角隅部が形成されていると、第1の領域131から押し出された接着剤5がその角隅部から、毛管力によって接着剤塗布面13の周囲に拡散する可能性がある。この場合、壁部51の形成に寄与する接着剤5の量が不足する事態が起こり得る。そこで、このような事態を回避するために、図9(a)〜図9(c)に示す構成の場合には、第2の領域132の周縁部のうち、凸部12に接する部分に隣接する部分に湾曲部132a〜132cがそれぞれ形成されている。
12 凸部
13 接着剤塗布面
131 第1の領域
132 第2の領域
3 記録素子基板
4 電気接続部材
5 接着剤
51 壁部
Claims (11)
- 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板と電気的に接続される電気配線基板と、前記記録素子基板を収容する凹部を備える支持部材と、前記記録素子基板と前記電気配線基板との電気接続部を封止する封止材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記支持部材は、
前記凹部の底面に形成され、前記記録素子基板を接合するための接着剤が塗布される凸状の接着剤塗布面と、
前記電気接続部の近傍となる前記凹部の内側面から前記接着剤塗布面に向かって突出する凸部と、を備え、
前記接着剤塗布面が、前記記録素子基板に覆われる第1の領域と、該第1の領域から前記凸部まで延びる第2の領域とを備え、
前記第2の領域上に、前記接着剤の一部によって形成され、前記凸部と該凸部に対向する前記記録素子基板の側面との隙間を塞ぐ壁部を有する、液体吐出ヘッド。 - 前記凹部内における前記壁部で隔てられる領域のうち、前記電気接続部から離れた領域の方が前記電気接続部に近い領域よりも前記封止材の前記底面からの高さが低い、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記凹部内における前記壁部で隔てられる領域のうち、前記電気接続部から離れた領域の方が前記電気接続部に近い領域よりも前記底面が凹んでいる、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の領域の周縁部のうち前記凸部に接する部分の長さが、該凸部の幅と同じである、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の領域と前記第2の領域との境界線の長さが、前記凸部の幅よりも長く、前記第2の領域の周縁部のうち前記凸部に接する部分に隣接する部分に湾曲部が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の領域と前記第2の領域との境界線の長さが、前記凸部の幅よりも短く、前記第2の領域の周縁部のうち前記凸部に接する部分に隣接する部分に湾曲部が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1の領域と前記第2の領域との境界線の中心が、前記凸部の中心に対して該凸部の幅方向にずれ、前記第2の領域の周縁部のうち前記凸部に接する部分に隣接する部分に湾曲部が形成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記凸部と前記第2の領域とがそれぞれ複数設けられ、前記凹部内における複数の凸部と複数の第2の領域との間にそれぞれ形成された壁部によって隔てられた複数の領域のうち、前記電気接続部から離れた領域ほど前記封止材の前記底面からの高さが低い、請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板と電気的に接続される電気配線基板と、前記記録素子基板を収容する凹部を備え、前記記録素子基板と前記電気配線基板との電気接続部の近傍となる前記凹部の内側面から前記記録素子基板に向かって突出する凸部が形成された支持部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記凹部の底面に形成された凸状の接着剤塗布面であって、前記記録素子基板に覆われる第1の領域と、該第1の領域から前記凸部まで延びる第2の領域とを備えた接着剤塗布面に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記第1の領域に塗布された接着剤を前記記録素子基板で押圧し、該押圧によって前記第1の領域から押し出された接着剤で前記第2の領域上に前記凸部と該凸部に対向する前記記録素子基板の側面との隙間を塞ぐ壁部を形成する工程と、
前記電気接続部を封止材で封止する封止工程と、を有する、液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記塗布工程において、前記第1の領域のみが前記接着剤に覆われる、請求項9に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記塗布工程において、前記第1の領域と前記第2の領域の両方が前記接着剤に覆われる、請求項9に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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