JP7224782B2 - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

液体吐出ヘッドおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7224782B2
JP7224782B2 JP2018103909A JP2018103909A JP7224782B2 JP 7224782 B2 JP7224782 B2 JP 7224782B2 JP 2018103909 A JP2018103909 A JP 2018103909A JP 2018103909 A JP2018103909 A JP 2018103909A JP 7224782 B2 JP7224782 B2 JP 7224782B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ejection head
liquid ejection
hole
element substrate
head according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018103909A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019206159A (ja
Inventor
琢也 初井
創太 竹内
雅隆 加藤
剛矢 宇山
亨 中窪
知広 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2018103909A priority Critical patent/JP7224782B2/ja
Priority to US16/422,342 priority patent/US11135838B2/en
Publication of JP2019206159A publication Critical patent/JP2019206159A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7224782B2 publication Critical patent/JP7224782B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14072Electrical connections, e.g. details on electrodes, connecting the chip to the outside...
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1601Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1603Production of bubble jet print heads of the front shooter type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1623Manufacturing processes bonding and adhesion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628Manufacturing processes etching dry etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503Ink cartridges
    • B41J2/17526Electrical contacts to the cartridge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503Ink cartridges
    • B41J2/17526Electrical contacts to the cartridge
    • B41J2/1753Details of contacts on the cartridge, e.g. protection of contacts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/20Modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/21Line printing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。
近年、インクジェット記録装置による記録は紙媒体に対してだけでなく基板等の非紙媒体に対しても行われるようになっており、産業機器としての高い信頼性がインクジェット記録装置には求められている。
インクジェットヘッドはインクを加圧するエネルギー発生素子を備え、加圧されたインクは吐出口からインク滴として外部に吐出され、紙などのメディアに着弾することで画像等を形成する。エネルギー発生素子が形成されている素子基板には、エネルギー発生素子を駆動するための電力を外部から供給するための電気接続部(電極パッド)が形成され、この電気接続部は、インクの付着を抑制するために樹脂材料等の封止部材で封止される。
一方、吐出口の近傍にインク滴が付着し固着すると記録品位が損なわれる場合があるため、ブレード状の部材によって付着したインク滴を除去するクリーニング動作を行う必要がある。ブレード部材を素子基板の吐出口近傍に押しつけた状態で動かすことによりインク滴を除去する。その際にブレード部材が電気接続部の封止部材に当接し、クリーニングに影響を及ぼす場合がある。
したがって、例えば上記クリーニングを考慮すると、電気接続部は吐出口が形成されていない面に設けることが望ましい。特許文献1では、吐出口が設けられている面と反対側(以下、素子基板の裏面側と称す)の領域に、電気接続部が形成された素子基板が提案されている。
特開2007-326340号広報
電気接続部を封止する封止部材と素子基板の面とは密着しており、電気接続部への液体の侵入を抑制している。しかしながら温度や湿度の変化といった環境変化や、液体吐出ヘッドのクリーニング時に加わる力等の要因によって封止部材と素子基板の面との密着性が損なわれる場合がある。その場合、インクミストやインク流路からの液体が素子基板の裏面を伝って流動し、封止部材と素子基板との間に侵入し電気接続部まで到達することで、電気接続部の信頼性に影響する恐れがある。
本発明の目的は上記の課題を鑑み、素子基板の電気接続部における液体に対する信頼性を確保できる液体吐出ヘッドを提供することである。
上記の課題を解決するために本発明は、液体を吐出する吐出口と、該吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子と電気的に接続されている端子と、を備える素子基板と、前記端子と接続され、前記エネルギー発生素子を駆動するための電力を前記素子基板の外部から前記エネルギー発生素子に供給する電気接続部材と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記端子は、前記素子基板の前記吐出口が設けられる側の面の裏面に形成される穴部の底部に設けられており、前記穴部の内部には前記端子と前記電気接続部材との接続部を覆う封止部材が設けられており、前記素子基板の前記吐出口が形成されている面に固定部材が当接して設けられており、前記素子基板の前記吐出口が形成されている面と垂直な方向から見た際に、前記固定部材は、前記穴部と重なる位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、第1の面に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子に配線層を介して接続される端子とを備える素子基板を用意する工程と、前記素子基板の前記第1の面の裏面である第2の面から前記第1の面に向かってエッチングにより穴部を形成する工程と、前記穴部の内部にツールを挿入し、前記穴部の底部に設けられる端子と電気接続部材とを電気的に接続する工程と、前記穴部の内部に封止部材を注入し、前記端子と前記電気接続部材との接続部を前記封止部材で覆う工程と、前記素子基板の前記吐出口が形成されている面に固定部材を当接して設ける工程と、を有し、前記素子基板の前記吐出口が形成されている面と垂直な方向から見た際に、前記固定部材は、前記穴部と重なる位置に配置することを特徴とする。
本発明によれば、素子基板の電気接続部における液体に対する信頼性が確保された液体吐出ヘッドを提供することができる。
本実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図。 本実施形態に係る素子基板と電気配線部材の斜視図。 第1の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略図。 第1の実施形態の変形例に係る液体吐出ヘッドの概略図。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程フロー。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の概略図。 第2の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略図。 第3の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略図。
以下、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。一例として、本実施形態では発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。また、本実施形態の液体吐出ヘッドは被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ページワイド型ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えばブラックインク用、およびカラーインク用素子基板を各1つずつ搭載する構成があげられる。しかしながら、これに限らず、数個の素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短いヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。
(第1の実施形態)
(液体吐出ヘッドの説明)
本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図1~図3を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド3の斜視図である。図1に示すように、液体吐出ヘッド3は、1つの素子基板10でC/M/Y/Kの4色のインクを吐出できる素子基板10が直線状に15個配列(インラインに配置)されるページワイド型の液体吐出ヘッドである。液体吐出ヘッド3は、各素子基板10と、電気配線部材40およびプレート状の電気配線基板90を介して電気的に接続された信号入力端子91と電力供給端子92を備える。電気接続部材40は、例えばフレキシブル配線基板である。信号入力端子91及び電力供給端子92は、被記録媒体(不図示)を搬送する搬送部(不図示)及び液体吐出ヘッド3を有する記録装置(不図示)の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を素子基板10に供給する。電気配線基板90内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子91及び電力供給端子92の数を素子基板10の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置に対して液体吐出ヘッド3を組み付けるとき又は液体吐出ヘッド3の交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。
図2は、液体吐出ヘッド3に設けられる複数の素子基板10と電気配線部材40のうち、1つの素子基板10と電気配線部材40の斜視図であり、素子基板10の吐出口が設けられる面の裏面側を示している。図2(a)は、素子基板10と電気配線部材40を接続する前の斜視図である。図2(b)は、夫々を接続した際の斜視図である。尚、図2においては説明を容易にするために液体流路部材120(図3)を省略した図を示している。図2(a)に示すように、素子基板10は端子16を有し、電気配線部材40は端子41(他の端子)を有する。端子16と端子41は後述するワイヤーボンディングにより電気接続部材112(図3)を介して電気的に接続されており、その接合部は封止部材113により覆われている(図2(b))。
図3(a)は、図2(b)におけるx-x断面の一部を示す液体吐出ヘッド3の概略図である。図3(b)は、図3(a)におけるA-Aから見た素子基板10の概略の平面図であり、説明を容易にするため封止部材113を省略した状態を示す。図3(a)に示すように、液体吐出ヘッド3は、素子基板10と液体流路部材120から主に構成されている。素子基板10は、液体を吐出する吐出口105が形成されている吐出口形成部材103と、配線層107と、シリコンの基体部101で主に構成されている。配線層107は、吐出口105近傍の液体にエネルギーを供給するエネルギー発生素子であるヒータ104と、端子16とを電気的に接続するように構成されている。なお、ヒータ104と端子16との間にトランジスタ(不図示)や各種回路を設けて電気接続してもよい。液体流路部材120は、吐出口105から吐出する液体を素子基板10に供給するための流路を構成する部材である。インク供給口106は、吐出口105に供給されるインクの流路となる部分である。電気配線部材40は、裏面側の素子基板上に形成されている。
基体部101の裏面には穴部4が設けられている。穴部4の底部には端子16が設けられている。端子16と、電気接続部材112の一端部は電気的に接続されており、電気接続部材112の他端部は電気配線部材40の端子41と電気的に接続されている。本実施形態において電気接続部材112はAuワイヤであり、所謂ワイヤーボンディング法により端子16および端子41と接続されている。なお、電気接続部材112はAuワイヤに限らず、金、銅、アルミニウム又は銀のいずれか1つ、又はこれら4つの金属のうち少なくともいずれか2つの金属による合金であればよい。端子16および端子41および電気接続部材112を覆うように封止部材113が穴部4の内部に形成されている。電気接続部材112を用いて端子16と端子41を電気的に接続することにより、電気配線部材40からヒータ104に電力が供給される。また、Auワイヤの先端にはAuボール111が形成されている。液体流路部材120と素子基板10は接着剤121を介して密着している。接着剤121は、液体流路部材120と素子基板10を接着する機能の他に、インク供給口106のインクが液体流路部材120と素子基板10の間に流入しないようにその間を封止する機能も有している。また、封止部材113および接着剤121は、例えばエポキシ樹脂により形成されるが、それぞれ異なる材料により形成されていてもよい。端子16又は端子41は、金、銅又はアルミニウムのいずれか1つ、又はこれら3つの金属のうち少なくともいずれか2つの金属による合金により形成できる。又は、金、銅又はアルミニウムのうち少なくともいずれか1つの金属とシリコンとの合金により形成できる。
次に、図3(a)について、封止部材113又は接着剤121と、基体部101との界面について着目する。界面は図中に示すように、接着剤121との界面を形成するa面、穴部4の側壁であって深さ方向に形成されるb面、穴部の底部であって底部に沿って形成されるc面の3つある。このように異なる界面の位置及び界面の平面方向が異なると、仮に特定の界面を剥離する力が働いたとしても、界面が剥離するのは一部分だけに抑制できる。例えば、界面aを剥離するような力(剪断力)が働き界面aが剥離したとしても、界面aと交差する面である界面bの剥離は抑制される。したがって、仮に外力等が働いたとしても、インクがあるインク供給口106から端子16までの界面すべてが剥離することは抑制されるため、端子16又は電気接続部材112へのインクの付着が抑制され、素子基板10の液体に対する信頼性を確保できる。つまりインクが、端子16と電気接続部材112との電気接続部に到達することを抑制できる。また、界面は必ずしも3つある必要はなく、少なくとも穴部の深さ方向に形成されるb面および底部に沿った方向に形成されるc面の2つの界面があれば良く、より好ましくはa、b、cの3つの界面があれば良い。
本実施形態においては図3(a)に示すように、封止部材113は穴部4の内部全体に充填されている。そのため、例えば液体吐出ヘッドのクリーニング動作時に、素子基板10の主面に平行な方向の力が働いたとしても、穴部4の内壁面が封止部材113の移動を抑制する障害物の役割を担う。一方、素子基板10の主面に平行な方向における接着剤121の両側には壁面等が形成されていない。したがって、クリーニング動作等で界面aが剥離したとしても、穴部4の底部cまで剥離が進行することは抑制される。また、壁面を異なる部材や材料で形成する必要もなく、基体部101と同一の材料で界面を安定的に形成することができる。この穴部4の側壁を形成する面は、素子基板10の主面(例えば素子基板10の裏面)に対して略垂直に形成されていると好ましい。また、穴部4の側壁は、少なくとも素子基板4の裏面における垂線から45度以内の角度で形成されていれば好ましく、より好適なのは10度以内の角度である。本実施形態のように、電気接続部材112はAuワイヤのような柔軟性のある接続部材を用いることにより、様々な力が働いた場合にもワイヤ部材が変形することで断線が抑制され、電気接続の信頼性を確保できる。
図3においては穴部4の形状を四角形(四角柱)とし、上記説明をしたが、穴部4の形状は四角形に限らず各種形状でよい。例えば、円形(円柱)の穴部でも、四角形の穴部と同様に、穴部の側壁であるb面および底部であるc面の2面が界面として形成されるので界面の剥離を抑制する効果が得られる。
(フライングリードによる電気接続)
上述した実施形態については素子基板10と電気配線部材40とをワイヤーリードボンディングにより接続する形成で説明したが本発明はこれに限定されず各種電気接続の形態が適用可能である。本実施形態の変形例として図4に、フライングリードボンディングによる電気接続の概略図を示す。本変形例では、電気配線部材40として所謂TAB配線を用いる。TAB配線は図に示すように、樹脂等からなるフィルム状の絶縁部材42(ベースフィルムとカバーフィルム)に挟まれた配線部材43を備え、その配線の一端がTAB配線の端部から外方に延出している。このような配線の延伸部であるフライングリードを素子基板10の穴部4の底部に形成される端子16とボンディングにより電気接続し、この電気接続部を封止部材113で封止する。このような形態においても、上述した複数の界面が形成されていれば液体に対する信頼性を確保できる。
(製造方法についての説明)
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド3の製造方法について説明する。図5に製造方法の工程フローを、図6に製造方法の概略図を示す。まず図6(a)に示すように、配線層107及び端子16が形成された素子基板10を用意する(図5の工程1)。この素子基板10の配線層107の基体部101側には端子16となる金属部としてアルミニウム合金が形成されており、その厚さは600nm程度である。なお、この金属部はアルミニウム合金に限らず、金又は銅であってもよい。また、金又は銅又アルミニウムの3つの金属のうち少なくとも2つの金属による合金でもよい。
次に基体部101にレジスト(不図示)を形成した後、フォトリソグラフィを用いて穴部4を形成する部分のレジストを除去する。その後、図6(b)に示すように、BOSHプロセスなどのSiに対するDryエッチングを用いて基体部101であるSi基板の裏面に穴部4を形成する。また、端子16と基体部101の間にはシリコン酸化膜の絶縁層(不図示)が形成されているため、この絶縁層も酸化膜エッチングで除去する(図5の工程2)。
次に、図6(c)に示すように、穴部4に対してインク供給口106が設けられる側と反対側の基体部101に電気配線部材40を取り付ける。穴部4にボンディングツールを挿入し、電気配線部材40の端子41と端子16を、Auワイヤを用いたワイヤーボンディングで接続する(図5の工程3)。次に、図6(d)に示すように、穴部4の内部に封止部材113を注入することにより穴部4の内部とAuワイヤ112の周囲を絶縁封止し、ベークして固める(図5の工程4)。
この後、図6(e)に示すように熱硬化性の接着剤を用いて液体流路部材120と素子基板10とを接合し液体吐出ヘッド3を完成させる(図5の工程5)。なお、インク供給口106や吐出口形成部材103は、穴部4を形成した後に形成してもよい。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図7を参照しながら説明する。第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図7は、図3(a)のA-Aと同様の箇所から本実施形態に係る液体吐出ヘッドを見た平面図である。本実施形態では、ひとつの穴部4の底部に複数の端子16が形成されている。複数のAuワイヤ112が穴部4の中に形成されているが、穴部4は絶縁性の封止部材113で満たされているので電気的な絶縁は確保される。これによりフットプリントを小さくすることが出来て小型化の点で好適である。このとき、端子16は必ずしも一列に並ぶ必要はない。例えば、千鳥状に配列すると列方向の長さを減らすことができ、好適である。
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図8を参照しながら説明する。第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の特徴部は、固定部材110に素子基板10を取り付けたことである。図8(a)は、図2(b)と同様の箇所におけるx-x断面における本実施形態に係る液体吐出ヘッド3の概略図である。図8(b)は、固定部材110に取り付けられた複数の素子基板10および固定部材110を、素子基板10の裏面側から見た概略図である。
図8(b)に示すように固定部材110は枠体形状をしており、接着剤を用いて枠体の内面側と素子基板10とを固定している。記録装置(不図示)と液体吐出ヘッド3との接合部は、固定部材110を支持する支持部材5(図1)に設けられており、支持部材5には固定部材110が取り付けられている。また、素子基板10は固定部材110に取り付けられている。したがって、素子基板10の位置決め基準は固定部材110ではあるが、固定部材110近傍の支持部材5に液体吐出ヘッド3との接合部が設けられているため、液体吐出ヘッド3の種々の構成部品による寸法公差が素子基板10の位置精度に与える影響は小さい。したがって、記録装置に対する素子基板10の寸法精度を向上することができる。また、記録装置と液体吐出ヘッド3との接合部を固定部材110に設けた方が接合部と素子基板10との距離がより近くなるため、寸法精度の観点からより好ましい。
また上述した各実施形態において、素子基板10の裏面に穴部4を設けその底部に端子16を形成する構成をとっているため、その部位の強度が低下する恐れがある。本実施形態においては穴部4(端子16)が設けられる位置に対応して固定部材110が設けられている。これにより穴部4における素子基板10の強度が向上する点で好ましい。固定部材110の材料としは樹脂や金属等、各種材料が適用可能であるが、強度の点からはSUS等の金属が好ましい。また樹脂も適用可能であるが、強度の点からはフィラーを含有させた樹脂を適用することが好ましい。
図2で説明した液体吐出ヘッドには複数の端子16が形成されているが、その全ての端子を上述したように穴部4の底部に配置させる必要はない。少なくとも1つの端子16に対して本発明の構成を適用可能である。
3 液体吐出ヘッド
4 穴部
10 素子基板
16 端子
40 電気配線部材
41 他の端子
104 エネルギー発生素子
105 吐出口
113 封止部材

Claims (19)

  1. 液体を吐出する吐出口と、該吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子と電気的に接続されている端子と、を備える素子基板と、
    前記端子と接続され、前記エネルギー発生素子を駆動するための電力を前記素子基板の外部から前記エネルギー発生素子に供給する電気接続部材と、
    を備える液体吐出ヘッドであって、
    前記端子は、前記素子基板の前記吐出口が設けられる側の面の裏面に形成される穴部の底部に設けられており、
    前記穴部の内部には前記端子と前記電気接続部材との接続部を覆う封止部材が設けられており、
    前記素子基板の前記吐出口が形成されている面に固定部材が当接して設けられており、
    前記素子基板の前記吐出口が形成されている面と垂直な方向から見た際に、前記固定部材は、前記穴部と重なる位置に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 前記エネルギー発生素子に電力を供給するための配線を備える電気配線部材をさらに備え、
    前記電気接続部材は、前記配線と前記端子とを電気的に接続するワイヤ部材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。
  3. 前記エネルギー発生素子に電力を供給するための配線を備える電気配線部材をさらに備え、
    前記電気接続部材は、前記電気配線部材の端部から前記配線が外方に延伸するフライングリード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。
  4. 前記封止部材は、前記電気接続部材を覆うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記電気接続部材は、金、銅、アルミニウム又は銀のいずれか1つ、又はこれら4つの金属のうち少なくともいずれか2つの金属による合金であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記端子は、金、銅又はアルミニウムのいずれか1つ、これら3つの金属のうち少なくともいずれか2つの金属による合金、又はアルミニウムとシリコンとの合金であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記エネルギー発生素子に液体を供給するための供給口を備える液体流路部材をさらに有し、該液体流路部材と前記素子基板とが接着剤を介して密着していることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 前記接着剤は前記供給口と前記穴部との間に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 前記封止部材は前記穴部の底部及び側壁に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 前記素子基板は前記吐出口を備える吐出口形成部材と、前記エネルギー発生素子及び前記穴部を備える基体とを含み、前記エネルギー発生素子及び前記端子は前記基体の第1の面に設けられており、前記穴部は前記基体の第1の面の裏面の第2の面に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 前記穴部の側壁を形成する面は、前記素子基板の前記エネルギー発生素子が設けられる面における垂線から45度以内の角度で形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 前記穴部の側壁を形成する面は、前記垂線から10度以内の角度で形成されていることを特徴とする請求項11に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 前記穴部の側壁を形成する面は、前記素子基板の前記エネルギー発生素子が設けられる面に対して略垂直に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  14. 前記素子基板は前記吐出口を備える吐出口形成部材と、前記エネルギー発生素子及び前記穴部を備える基体部とを含み、前記基体部には前記エネルギー発生素子と前記端子とを接続する配線層が形成されており、前記端子と前記穴部との間の領域を除く前記配線層と前記基体部との間には絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  15. 前記穴部の底部には、複数の前記端子が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  16. 複数の前記端子のそれぞれは、複数の前記電気接続部材の一端部と接続されていることを特徴とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  17. 前記電気配線部材は、前記吐出口が設けられる側の面の裏面の前記素子基板上に形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の液体吐出ヘッド。
  18. 複数の前記素子基板が直線状に配列されるページワイド型の液体吐出ヘッドであることを特徴とする請求項1乃至請求項17のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  19. 液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    第1の面に液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子に配線層を介して接続される端子とを備える素子基板を用意する工程と、
    前記素子基板の前記第1の面の裏面である第2の面から前記第1の面に向かってエッチングにより穴部を形成する工程と、
    前記穴部の内部にツールを挿入し、前記穴部の底部に設けられる端子と電気接続部材とを電気的に接続する工程と、
    前記穴部の内部に封止部材を注入し、前記端子と前記電気接続部材との接続部を前記封止部材で覆う工程と、
    前記素子基板の前記吐出口が形成されている面に固定部材を当接して設ける工程と、
    を有し、
    前記素子基板の前記吐出口が形成されている面と垂直な方向から見た際に、前記固定部材は、前記穴部と重なる位置に配置することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
JP2018103909A 2018-05-30 2018-05-30 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 Active JP7224782B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018103909A JP7224782B2 (ja) 2018-05-30 2018-05-30 液体吐出ヘッドおよびその製造方法
US16/422,342 US11135838B2 (en) 2018-05-30 2019-05-24 Liquid ejection head and method of manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018103909A JP7224782B2 (ja) 2018-05-30 2018-05-30 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019206159A JP2019206159A (ja) 2019-12-05
JP7224782B2 true JP7224782B2 (ja) 2023-02-20

Family

ID=68695099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018103909A Active JP7224782B2 (ja) 2018-05-30 2018-05-30 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11135838B2 (ja)
JP (1) JP7224782B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7229700B2 (ja) * 2018-08-24 2023-02-28 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及びその製造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000296616A (ja) 1998-08-21 2000-10-24 Seiko Epson Corp インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2007076273A (ja) 2005-09-16 2007-03-29 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドの製造方法
JP2009132133A (ja) 2007-01-09 2009-06-18 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法、半導体デバイス
JP2009143002A (ja) 2007-12-11 2009-07-02 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2009184213A (ja) 2008-02-06 2009-08-20 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドユニット
JP2010274510A (ja) 2009-05-28 2010-12-09 Canon Inc 液体吐出記録ヘッド
JP2011073440A (ja) 2009-09-04 2011-04-14 Canon Inc 液体吐出ヘッド用基板の製造方法
JP2014019110A (ja) 2012-07-20 2014-02-03 Ricoh Co Ltd 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置
JP2016092400A (ja) 2014-11-04 2016-05-23 株式会社リコー 配線部材の保持構造、液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置
JP2017205903A (ja) 2016-05-16 2017-11-24 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3931976B2 (ja) 1998-08-26 2007-06-20 セイコーエプソン株式会社 アクチュエータ装置及びインクジェット式記録ヘッド並びにインクジェット式記録装置
US7566122B2 (en) * 2004-04-15 2009-07-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device utilizing a one-part epoxy adhesive
JP2007326340A (ja) 2006-06-09 2007-12-20 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法
JP2010143116A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Canon Inc 記録ヘッド、インクジェット記録装置および半導体デバイス
JP2012011558A (ja) * 2010-06-29 2012-01-19 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドの製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000296616A (ja) 1998-08-21 2000-10-24 Seiko Epson Corp インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2007076273A (ja) 2005-09-16 2007-03-29 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドの製造方法
JP2009132133A (ja) 2007-01-09 2009-06-18 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法、半導体デバイス
JP2009143002A (ja) 2007-12-11 2009-07-02 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2009184213A (ja) 2008-02-06 2009-08-20 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドユニット
JP2010274510A (ja) 2009-05-28 2010-12-09 Canon Inc 液体吐出記録ヘッド
JP2011073440A (ja) 2009-09-04 2011-04-14 Canon Inc 液体吐出ヘッド用基板の製造方法
JP2014019110A (ja) 2012-07-20 2014-02-03 Ricoh Co Ltd 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置
JP2016092400A (ja) 2014-11-04 2016-05-23 株式会社リコー 配線部材の保持構造、液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置
JP2017205903A (ja) 2016-05-16 2017-11-24 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019206159A (ja) 2019-12-05
US20190366713A1 (en) 2019-12-05
US11135838B2 (en) 2021-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6188414B1 (en) Inkjet printhead with preformed substrate
JP5713633B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP5057043B2 (ja) 電子部品が搭載されたフレキシブル基板及びそれを備えた記録装置
JP2009119647A (ja) インクジェット式記録ヘッド
JP7224782B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよびその製造方法
US11027548B2 (en) Liquid ejection head and method of manufacturing same
US8419166B2 (en) Liquid discharge recording head
JP2006192685A (ja) 液滴吐出ヘッド及びその製造方法、並びに液滴吐出装置
JP5825885B2 (ja) インクジェット記録ヘッド
CN108724941B (zh) 液体喷出头
JP5783683B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドの製造方法
US11345147B2 (en) Liquid ejection head
JP2006192686A (ja) 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
US8840225B2 (en) Liquid ejection head and recording apparatus including the same
JP2009056756A (ja) アクチュエータユニットの製造方法、アクチュエータユニット、及びこれを用いた液体噴射ヘッド
US11161351B2 (en) Liquid ejection head
JP2004074740A (ja) 液体噴射ヘッド部材
JP7433817B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP7346148B2 (ja) 液体吐出ヘッド
US11813867B2 (en) Liquid ejecting head and recording apparatus
JP5164523B2 (ja) インクジェット記録ヘッド
US20230109029A1 (en) Liquid ejection head and manufacturing method for liquid ejection head
JP2008143132A (ja) インクジェット記録ヘッド
JP6738220B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2002103600A (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210528

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230208

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7224782

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151