JP5528071B2 - 液体噴射記録ヘッドおよび液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液体、特には記録媒体に記録を行う記録液であるインクを液滴として吐出する液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法に関する。

図１０を用いて従来の液体噴射記録ヘッドならびにその主要部分の構成を説明する。図１０（ａ）は液体噴射記録ヘッドの斜視図、図１０（ｂ）は液体噴射記録ヘッドの主要部分の構成を示す分解斜視図である。図１０において、液体噴射記録ヘッドは、液体（インク）を吐出する記録素子基板２００、記録素子基板２００と記録装置との電気接続を行うフレキシブルな部材からなる電気配線部材３００を備える。さらに、記録素子基板２００等、電気配線部材３００等が固定され、内部にインクを保持するタンクケース１００を備える。

一般に記録素子基板２００と電気配線部材３００との実装は記録素子基板２００上に金メッキバンプを設け、その後、電気配線部材３００が有する複数のリードとメッキバンプとを電気的にＩＬＢ（Ｉｎｎｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）にて接合する。そしてＩＬＢされた記録素子基板２００はタンクケース１００に接着され接合される。その後、記録素子基板の周囲を第１の封止剤４００で封止する（以下、周囲封止とも称す）。さらにＩＬＢの電気接続部が外部に露出しているとその部位にインク滴などが付着するおそれがあるため、電気接続部をエポキシ樹脂等の封止性である第２の封止材５００で被覆し封止する（以下、ＩＬＢ封止材とも称す）。こうして第１、第２の封止剤をそれぞれ記録素子基板の周囲及び前記メッキバンプと前記リードの電気接続部に塗布した後、これを熱で硬化させ液体噴射記録ヘッドの実装を行う。

図１１は液体噴射記録ヘッドの主要部の概略構成を示す平面図であり、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ液体噴射記録ヘッドの製造工程における各工程での状態を示す。図１１（ａ）はＩＬＢされた記録素子基板２００及び電気配線部材３００をタンクケース１００にマウントした様子を示す。図１１（ｂ）はタンクケースにマウントされた記録素子基板２００の周囲に第１の封止剤４００を塗布した様子を示す概略平面図である。図１１（ｃ）は金メッキバンプとリードの電気接続部に第２の封止剤５００を塗布した状態を示す。ここで記録素子基板の周囲の封止に適用される第１の封止材４００は、一般に、流動性が高く、かつ硬化後に記録素子基板に対し硬化収縮などの応力を与えにくいものを選定する。一方、ＩＬＢ封止に適用される第２の封止材５００はワイパーブレード等に対する耐久性を考慮したものが選定される。通常、ＸＹＺの３軸ロボット、ディスペンサー、シリンジ及びニードル等を用いて所定の位置に所望する塗布量の封止剤を供給するディスペンスで行う。

このような周囲封止は、図１２に示すように行われる。第１の封止材を注入したシリンジのニードルの先端部を支持部材の凹部１０１に面する記録素子基板２００と電気配線部材３００の隙間であるＡに位置合せする。次に第１の封止材４００をニードルから抽出させながら記録素子基板の長手方向（ＡからＡ’の方向）へ移動させる。同様にニードルの先端部をＢ’からＢに移動させて封止材４００を付与する。第１の封止材は比較的流れ性が良好なものを使用しているため、リードの下側へも流れこみ、周囲封止が行われる。その後、第２の封止材をリードおよび第１の封止材の上に塗布し、第１および第２の封止材を熱で硬化させる。特登録３５９２１７２号（特許文献１）には、このような封止を行う液体噴射記録ヘッドが記載されている。

特登録３５９２１７２号公報

近年、市場の要求として記録装置の小型化があり、これを達成するためにはタンクケースの幅を狭くし液体噴射記録ヘッドの小型化をはかることが有効である。このような液体噴射記録ヘッドの小型化に向けてタンクケースの幅が狭くなるに伴い、記録素子基板と電気配線部材の間の距離も狭くなるため封止材の塗布が困難になる。特に、上述したニードルによる封止材の塗布の場合は、ニードルの先端が記録素子基板と電気配線部材との間に入らず封止剤の塗布が困難になる。

そこで本発明は、タンクケースの幅を小さくした液体噴射記録ヘッドにおいても安定的に封止材の塗布が可能な液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法の提供を目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は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、該記録素子基板に電気的に接続される電気配線部材と、前記記録素子基板及び前記電気配線部材を支持する支持部材と、を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、前記記録素子基板の前記エネルギー発生素子が形成される面に対する前記記録素子基板の側面と前記支持部材とに挟まれた領域と、前記支持部材の外周とをつなぐ、少なくとも一部に封止材が配される連通路を備え、前記領域に面する前記連通路の第１の開口の底面は、前記支持部材の外周に面する前記連通路の第２の開口の底面よりも前記支持部材側に位置し、前記第２の開口の面積は前記第１の開口の面積よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、支持部材の外周側から連通路を介してニードルから封止材を塗布できるので、液体噴射記録ヘッドの小型化に伴い電気配線部材と記録素子基板との間が狭くなっても安定的な封止が可能である。

本発明の第１の実施形態を示す図。 本発明の液体噴射記録ヘッドの封止工程を示す概略図 本発明の液体噴射記録ヘッドの記録素子基板の周囲封止の様子を示す概略図 本発明の液体噴射記録ヘッドの記録素子基板の周囲封止の詳細を示す概略。 本発明の液体噴射記録ヘッドのＩＬＢ封止の様子を示す図。 本発明の液体噴射記録ヘッドの封止状態を示す概略図。 本発明の第２の実施形態を示す図。 本発明の第３の実施形態を示す図。 本発明の第４の実施形態を示す図。 従来の液体噴射記録ヘッドの概略斜視図。 従来の液体噴射記録ヘッドの封止工程を示す概略図。 従来の液体噴射記録ヘッドの封止工程を示す概略図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は本発明を適用できる第１の実施形態を示す図である。図１（ａ）は支持部材としてのタンクケース１００の一部を示す平面図である。タンクケース中央には凹部１０１が設けられている。凹部１０１は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２００が接着固定される接着面を有し、またその中央付近にはインクが供給される通路となるインク供給口１０３が形成されている。

第１の実施形態では、タンクケースには凹部１０１とタンクケースの外周とを連通する連通路１０２が形成されている。この連通路１０２はタンクケースに少なくとも１箇所以上設ければよいが、好ましくは記録素子基板２００の端部近傍に形成される電気接続部であるリード近傍に連通することが、後述する封止を安定的に行える点で好ましい。そこで本実施形態では、凹部の長手方向端部近傍の位置に連通路１０２を設けた。

図１（ｂ）はあらかじめ熱と荷重の付加によるＩＬＢ（Ｉｎｎｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって記録素子基板と電気接接続された電気配線部材３００および記録素子基板２００と、タンクケース１００がマウントされた様子を示す平面図である。マウントではタンクケースに対して高精度に接着固定される。また、本発明が適用できるタンクケース１００は、その幅が１０ｍｍ程度と、従来のタンクケースの幅に対しておよそ半分以下の幅である。またそれに伴って記録素子基板２００と電気配線部材３００との間（図１（ｂ）のｗ）が狭くなっている。図１（ｂ）において連通路１０２は凹部１０１とタンクケース１００の外周とを貫通してつなぐ連通路であり、タンクケースに形成された溝と前記電気配線部材とに挟まれた領域で構成される。この連通路はタンクケース自身に形成された貫通孔でもよい。

以上のように第１の実施形態では、タンクケース１００に形成された溝と電気配線部材３００とで挟まれた領域で連通路を構成する。これをタンクケース１００が有する凹部１０１の長手方向の両端部の２箇所に設けた。

次に本発明が適用できる液体噴射記録ヘッドの製造における封止方法について説明する。封止工程では図２（ａ）〜（ｃ）が示すように、まず第１の封止材４００を使用して記録素子基板２００の周囲の封止を行い、次に第２の封止材５００により上述したように電気接続部を封止するＩＬＢ封止を行う。図２（ａ）は封止前の様子を示す概略平面図である。図２（ｂ）は記録素子基板２００の周囲封止後の様子を示す概略平面図である。更に、図２（ｃ）はＩＬＢ封止後の様子を示す概略平面図である。

図３（ａ）は第１の封止材４００を塗布する記録素子基板２００の周囲封止を行う様子を示す概略図である。第１の封止材４００が注入されたシリンジに取り付けられたニードル７００を、タンクケースの側方から連通路内に挿入する。ニードル７００は前記連通路の断面積より外形が小さいものを選択する。図３（ａ）では電気接続部であるリードの近傍にニードル先端を近接して配置できるように、電気配線部材のデバイスホールの長手方向の端部に連通路を設けた。第１の封止材４００を塗布する際は、１本のニードルを各連通路に対して塗布するように塗布装置のプログラムで指定できるが、図３（ａ）に示すように２本のニードルを用いて塗布すると、効率的に封止でき好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように連通路１０２は凹部における対角位置に配置してもよい。これにより封止材を付与する装置が互いに干渉することなく塗布装置のスペースを確保できるため、２本のニードルによる同時塗布が可能になる点で好ましい。

次に本発明における第１の封止材が塗布される様子を図４（ａ）〜（ｃ）を用いて詳細に説明する。図４（ａ）は第１の封止材を塗布する前の前記電気接続部を示す平面図の一部である。記録素子基板２００と電気配線部材３００とは、リード３０１によって電気的に接続されている。

図４（ｂ）は第１の封止材４００を塗布している最中の様子を示す概略平面図である。

第１の封止材４００が注入されたシリンジに取り付けられたニードル７００の先端部は、連通路１０２の外方から凹部に向けて挿入されて、電気接続部の近傍に位置合せされる。第１の封止材４００は所定の圧力で圧入されるが、流動性の高い封止材でるためニードル７００の先端に近い側から順に図中の矢印の方向にスムーズに広がっていく。また、高さ方向に対しては重力方向の下から順に、上部に向かって電気配線部を隅々まで充填していく。この際、隣接する各リード間では表面張力により、リードが形成されている高さまで封止材４００が引き上げられ、その後封止材自体の自重とバランスをとった状態で封止材の形状が維持される。こうして凹部に面するリードの下の領域を充填していく。さらに図２（ｃ）にの矢印に示すように、第１の封止材４００は凹部に面するリード下の領域を充填しながら、記録素子基板長手方向にも記録素子基板や電気配線部材とメニスカスを形成しながら広がっていく。

こうして第１の封止材４００が充填された後に、第２の封止材５００を用いてＩＬＢ封止を行う。図５は第２の封止材５００によりＩＬＢ封止の様子を示す概略側面図である。第２の封止材を注入したシリンジに取り付けたニードル６００の先端部が図中の矢印の方向に移動しながら、リードおよび第１の封止材４００の上に第２の封止材５００を塗布する。図６に第１および第２の封止材が塗布された状態の図を示す。上述したように、予め塗布された第１の封止材４００は毛管力で電気接続部を隅々まで充填され、また第２の封止材５００はその第１の封止材４００上を塗布するため、電気接続部およびリードは露出することなく封止される（図６（ａ）（ｂ））。

以上のように第１の封止材４００および第２の封止材５００の封止が終了した後、これを熱で硬化させる。このようにして実装した記録素子基板ユニットを用いて液体噴射記録ヘッドを構成することが出来る。

以上のように本実施形態においては、タンクケース１００が有する凹部１０１とタンクケース１００の外周部とを貫通する連通路１０２を有する液体噴射記録ヘッドであることが特徴である。この構成により、記録素子基板と電気配線部材との間にニードルが入るだけの領域を確保する必要がなくなり、その分、タンクケースおよび電気配線部材の外形寸法を小さく出来るのでタンクケースの幅が狭くでき、結果、液体噴射記録ヘッドが小型化できる。

また、本発明が適用できる液体噴射記録ヘッドは、連通路１０２からニードルを挿入して電気接続部近傍に直接、封止材を塗布できる。従って従来のように封止材の滞留時間を確保することなく、短時間で封止材を充填することが出来るので生産効率も向上する。さらに、電気配線部材の開口を広げる必要がないため、電気配線部材の配線幅や配線数等の制約なく、電気配線部材の外形を小さくすることが出来る。

（実施形態２）
図７は本発明が適用できる第２実施形態を示す概略平面図である。先の実施形態と異なるところは、タンクケース１００が有する凹部１０１とタンクケースの外周とを連通する連通路１０２が、凹部１０１の長手方向の両端部において、対向する位置に計４本設けられている点である。

本実施形態においては、電気接続部ならびに複数のリードの配列方向に対して両方向から同時に封止材を塗布することができるので、効率的に、左右バランスよく封止出来る。また、複数の連通路１０２に対して一度に複数のニードルを用いて塗布できるため、従来のように滞留時間を確保することなく、短時間で封止材を充填することが出来るので生産効率も向上する点で好ましい。

（実施形態３）
図８（ａ）、（ｂ）は本発明が適用できる第３実施形態を示す概略平面図である。図８（ａ）は本発明の実施形態を示すタンクケース１００の概略平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す図である。本実施形態の連通路１０２において、凹部１０１に面する近傍の開口（第１の開口）の深さ（図８（ｂ）のＤ）が、もう一方の開口（第２の開口）であるタンクケース外周に面する近傍の開口の深さ（図８（ｂ）のｄ）より深い。つまり第２の開口の底面は、第１の開口の底面よりも鉛直方向の上方に位置している。

本実施形態では、連通路１０２の底面がタンクケースの凹部１０１に面する開口からタンクケース外周に面する開口に向かって、徐々に高くなるような傾斜を有する。よって封止材にはたらく重力の影響に対し、封止材のタンクケース外周方向への溢れだしを防止する効果がある。これにより封止材を加熱して硬化させるキュア工程において、ヘッドを上向き姿勢（吐出口が上向き）で封止材流すことができる。また、電気接続部ならびにリード群の配列方向に対して両方向から同時に封止材を塗布することができるので、効率良く、左右バランスよく封止出来る。

更に、複数の連通路に対して一度に複数のニードルを用いて塗布できるため、従来のように滞留時間を確保することなく、短時間で第１の封止材を充填することが出来るので生産効率も向上する。

（実施形態４）
図９は本発明が適用できる第４実施形態を示す概略平面図である。本実施形態では連通路１０２において、タンクケースが有する凹部１０１に面する開口の面積（図９のｔの部分）が、もう一方の開口であるタンクケース外周に面する開口の面積（図９のＴの部分）より小さい。タンクケースの凹部に面する連通路の断面積が所定の領域まで一定の大きさで設けられ、タンクケース外周に向けて断面積が徐々に大きくなる形状を有する。

本発明における液体噴射記録ヘッドは、インクを吐出口まで供給するために行うインク回復工程を有する。本工程では一般に弾性部材で形成されたキャップを電気配線部材に圧接させてキャッピングを行う。図９においてキャップ部材が当接するキャップ領域８０２はキャップが当接される領域を示し、記録素子基板が有する吐出口群を含む領域を弾性部材と電気配線部材とが当接して覆われる領域となる。このようなキャッピングではキャップ領域８０２を隙間なく圧接するため、平面性ならびに密閉性が求められる。よってキャップ領域８０２における連通路１０２内は封止材で充填されることで、キャップ領域８０２の平面性が保持されているので好ましい。

本実施形態の形態ではキャップ領域に設けられる連通路１０２の面積が小さく、キャップ領域以外であるタンクケース外周に面する連通路の断面積は徐々に大きくなる形状である。これにより、断面積の小さい部分における連通路のメニスカス力によって封止材を保持するため、タンクケース外周へのインクの溢れ出しを防止することが出来るので好ましい。

以上のように本実施形態ではキャップ領域における連通路を封止材で充填することで、キャップによる吸引が安定して行える。また、封止材のタンクケース外周方向への溢れ出しを防止するという効果もある。

１００ タンクケース
１０１ 凹部
１０２ 連通路
１０３ インク供給口
２００ 記録素子基板
３００ 電気配線部材
３０１ リード
４００ 第１の封止材
５００ 第２の封止材

Claims (7)

1. 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、該記録素子基板に電気的に接続される電気配線部材と、前記記録素子基板及び前記電気配線部材を支持する支持部材と、を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、
   前記記録素子基板の前記エネルギー発生素子が形成される面に対する前記記録素子基板の側面と前記支持部材とに挟まれた領域と、前記支持部材の外周とをつなぐ、少なくとも一部に封止材が配される連通路を備え、前記領域に面する前記連通路の第１の開口の底面は、前記支持部材の外周に面する前記連通路の第２の開口の底面よりも前記支持部材側に位置し、前記第２の開口の面積は前記第１の開口の面積よりも小さいことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 前記連通路は、前記支持部材に形成された溝と前記電気配線部材とに挟まれた領域で構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
3. 前記連通路は、前記支持部材に形成される貫通孔により構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
4. 前記連通路の前記領域に面する第１の開口は、前記記録素子基板の長手方向の端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずかに記載の液体噴射記録ヘッド。
5. 前記第１の開口は、前記記録素子基板の長手方向の両端部の近傍に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射記録ヘッド。
6. 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、該記録素子基板に電気的に接続される電気配線部材と、前記記録素子基板及び前記電気配線部材を支持する支持部材と、を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、
   前記記録素子基板の前記エネルギー発生素子が形成される面に対する前記記録素子基板の側面と前記支持部材とに挟まれた領域と、前記支持部材の外周とをつなぐ連通路を備え、前記領域に面する前記連通路の第１の開口の底面が、前記支持部材の外周に面する前記連通路の第２の開口の底面よりも前記支持部材側に位置し、前記第２の開口の面積は前記第１の開口の面積よりも小さい液体噴射記録ヘッドを用意し、前記連通路から前記領域に封止材を付与することを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
7. 前記連通路内に、封止材を注入するためのニードルを挿入し、該ニードルの先端を前記記録素子基板の長手方向の端部近傍に近接させた後に、前記ニードルから前記領域に封止材を付与することを特徴とする請求項６に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。

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