JP2006272687A - Liquid ejection head and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク等液体を吐出することにより記録を行う記録装置に搭載される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。 The present invention relates to a liquid discharge head mounted on a recording apparatus that performs recording by discharging a liquid such as ink and a method for manufacturing the same.
一般に、インクジェットプリンタ等液体吐出方式の記録装置は、ノズル(吐出口)から記録媒体に対して記録液を吐出することにより記録を行う記録装置であり、ノズルから吐出される液滴を形成するための液体吐出ヘッドである記録ヘッドと、記録ヘッドに対して記録液を供給する供給系とから構成されている。このような記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録や、様々な記録媒体に対する記録が可能であるとともに、記録時における騒音がほとんど生じないという特徴を有するため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。 In general, a liquid discharge type recording apparatus such as an ink jet printer is a recording apparatus that performs recording by discharging a recording liquid from a nozzle (discharge port) to a recording medium, and forms droplets discharged from the nozzle. The recording head is a liquid discharge head, and a supply system for supplying a recording liquid to the recording head. Such a recording apparatus is a so-called non-impact recording system recording apparatus, and is characterized by being capable of high-speed recording and recording on various recording media, and having almost no noise during recording. It is widely used as a device that bears a recording mechanism such as a word processor, a facsimile machine, and a copying machine.
液体吐出方式のうち代表的なものとしては、電気熱変換素子を用いた方法があり、この方法は、ノズル付近に設けられた加圧室に電気熱変換素子を設け、これに記録信号となる電気パルスを印加することにより泡(沸騰)の圧力を利用して微小なノズルから記録液を吐出させて記録を行うものである。 As a typical liquid ejection method, there is a method using an electrothermal conversion element, and this method provides an electrothermal conversion element in a pressurization chamber provided in the vicinity of a nozzle, which becomes a recording signal. Recording is performed by ejecting a recording liquid from a minute nozzle using the pressure of bubbles (boiling) by applying an electric pulse.
なお、上述した記録液の吐出方式においては、電気熱変換素子が配列された記録素子基板に対して平行に記録液を吐出させる方式(エッジシューター)と、電気熱変換素子が配列された記録素子基板に対して垂直に記録液を吐出させる方式(サイドシューター)とがある。 In the recording liquid ejection method described above, a method (edge shooter) for ejecting the recording liquid in parallel to the recording element substrate on which the electrothermal conversion elements are arranged, and a recording element on which the electrothermal conversion elements are arranged. There is a method (side shooter) in which the recording liquid is ejected perpendicularly to the substrate.
図2は、一般的な記録ヘッド1001を示す斜視図であって、同図の(a)に示すように、記録素子ユニット1002と、多色プリント用の複数のインクタンクを保持するタンクホルダー1003を有する。記録素子ユニット1002は、図2の(b)に示すように、外部接続用の端子部1110bとデバイスホール1110aを有する電気配線基板1110と、電気配線基板1110のデバイスホール1110aに実装される記録素子基板1120と、電気配線基板1110および記録素子基板1120を支持し、これにインク(記録液)を供給する供給口1131を有する支持板1130と、支持板1130と電気配線基板1110の間に介在する補助板1140とを備えている。
FIG. 2 is a perspective view showing a
図3は、複数の記録素子基板1120が電気配線基板1110に電気接続された状態を示す図である。記録素子基板1120の記録媒体に対向する表面にはインクを吐出するための複数のノズル1121が設けられ、裏面側には各ノズル1121にインクを供給するための供給口がノズル列の長さとほぼ等しい長さで開口して設けられている。各記録素子基板1120に対してインクを吐出するための電気パルスを印加するための電気配線基板1110のリード1111は、TAB実装技術によって、記録素子基板1120上に設けられた電気接続パッド1122に接続されて記録素子ユニット1002が形成される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a plurality of
特許文献1および特許文献2に開示されたように、記録素子ユニット1002には、電気接続パッド1122とリード1111をインクによる腐食や外部から作用する力による断線から保護するための封止材1152が塗布されている。
As disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the
なお、電気配線基板1110の配線は裏面側に設けられており、補助板1140を介して支持板1130に保持固定されている。支持板1130と補助板1140は、記録素子基板1120が発生する熱を放出する放熱部材としての役割があるため、アルミ、あるいはセラミック等の放熱性のよい材料を使用するのが一般的となっている。これらはインクによっては腐食される場合があるため、流動性のある封止材1151を記録素子基板1120の周囲に充填することで、インクから保護する必要がある。
Note that the wiring of the
記録液であるインクとしては、デジタルカメラなどで撮影した画像を銀塩写真のかわりに印刷してファイルあるいはディスプレーするために、耐光性および耐候性の優れた顔料インクが用いられる。顔料インクでは、記録素子基板のノズルが設けられた表面(ノズル面)には、次に述べる理由により、撥インク・撥油の効果のある撥水剤は塗布されない。すなわち、顔料インクの場合には染料インクに比して高粘度・低表面張力であり、撥水剤の効果はあまり期待できないからである。また、ノズル面の、特にノズル近傍に撥水剤が塗布されていると、使用中に撥水性のムラが発生した場合に撥水性の低下した部分に顔料インクが集中し、ヨレや不吐出になることがあり、信頼性の面で大きな不具合となるからである。
しかしながら、記録素子基板1120の表面に撥水剤を塗布していない記録ヘッドでは、記録素子基板1120の周囲に封止材1151を充填・硬化するときに記録素子基板1120の表面に乗り上げてしまう場合がある。このように表面に乗り上げて硬化した封止材1151は、ノズル1121に達すれば不吐出となり、歩留り低下の原因となる。さらに、ノズル1121に達していなくとも、ノズル面に乗り上げた封止材1151が、プリント中にノズル面についた紙粉やインクをワイパーによってクリーニングする際の妨げとなり、信頼性を低下させる。
However, in a recording head in which the surface of the
また、記録ヘッドにインクを充填させるときにノズル面にゴムキャップをして中をポンプで減圧し、インク供給系にあるインクをノズル1121まで充填させるが、ノズル面に乗り上げた封止材1151は減圧時のリーク、すなわちインク充填不良の原因となる場合もある。
Further, when filling the recording head with ink, a rubber cap is applied to the nozzle surface and the inside is decompressed with a pump to fill the ink in the ink supply system up to the
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、吐出手段を有する素子基板の周囲を封止する充填材を精度良く充填し、素子基板の表面へ乗り上げた充填材の拡散を防ぐことのできる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and is accurately filled with a filler that seals the periphery of an element substrate having discharge means, and has been carried on the surface of the element substrate. An object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of preventing the diffusion of the filler and a manufacturing method thereof.
上記の目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出手段を有する素子基板と、前記素子基板の電気接続部に電気的に接続される電気配線基板と、前記素子基板および前記電気配線基板を支持する支持板と、前記素子基板の周囲を充填材によって封止する封止部と、前記封止部の前記充填材が前記素子基板の表面に乗り上げて拡散するのを防ぐために、前記電気接続部を除く前記素子基板の外周部に設けられた拡散防止手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge head according to the present invention includes an element substrate having discharge means for discharging a liquid, an electric wiring substrate electrically connected to an electric connection portion of the element substrate, and the element substrate. And a support plate for supporting the electrical wiring substrate, a sealing portion for sealing the periphery of the element substrate with a filler, and the filler in the sealing portion riding on the surface of the element substrate and diffusing. In order to prevent this, it has diffusion preventing means provided on the outer peripheral portion of the element substrate excluding the electrical connection portion.
素子基板の周囲を充填材によって封止する工程で、素子基板の表面に充填材が乗り上げて吐出手段まで拡散するのを防ぎ、素子基板の周囲に精度良く充填を行うことができる。これによって、吐出性能にすぐれた信頼性の高い液体吐出ヘッドを低コストで製造できる。 In the step of sealing the periphery of the element substrate with the filler, it is possible to prevent the filler from climbing onto the surface of the element substrate and diffusing to the discharge means, and to accurately fill the periphery of the element substrate. As a result, a highly reliable liquid discharge head with excellent discharge performance can be manufactured at low cost.
図1は一実施の形態による液体吐出ヘッドである記録ヘッドの主要部を示すもので、図示しない外部接続用の端子部とデバイスホール10aを有する電気配線基板10と、電気配線基板10のデバイスホール10aに実装される素子基板である記録素子基板20と、電気配線基板10および記録素子基板20を支持し、これに液体であるインクを供給する供給口を有する支持板30と、支持板30と電気配線基板10の間に介在する補助板40とを備えている。
FIG. 1 shows a main part of a recording head which is a liquid discharge head according to an embodiment. An
記録素子基板20は、その表面に吐出手段であるノズル21を有し、ノズル21の近傍の表面(ノズル面)は撥水処理されていない。記録素子基板20に電気的に接続される電気配線基板10は、記録素子基板20とともに支持板30に固定され、記録素子基板20の周囲は流動性のある充填材である第1の封止材51によって封止される。記録素子基板20の両端に配設された電気接続部である電気接続パッド22は、電気配線基板10のリード11に電気接続され、このリード11等を保護するための第2の封止材52によって覆われる。
The
記録素子基板20の電気接続パッド22が配されていない外周部には、記録素子基板20の表面に第1の封止材51が乗り上げてもノズル21に向かう進行(拡散)を防ぐための拡散防止手段である凹部23が形成されている。
Diffusion for preventing progression (diffusion) toward the
第1の封止材51を記録素子基板20の周囲に充填する工程においては、まず充填を必要とする領域に連通した充填材溜め部に熱硬化性充填材を注入し、加熱することにより、充填材溜め部に注入された熱硬化性充填材を流動させて記録素子基板20の周囲に充填したうえで、熱硬化性充填材を硬化させる。
In the step of filling the
すなわち、第1の封止材51の充填領域は、支持板30と、記録素子基板20と、電気配線基板10とによって構成されるエリアであり、充填材溜め部は、支持板30の段差部分30aの、記録素子基板20の電気接続パッド22が配されていない側面に隣接した部位に設けるのが好ましい。
That is, the filling region of the
図1の(a)は、実施例1による記録ヘッドの主要部を示す部分平面図、(b)は、(a)のA−A線に沿ってとった部分断面図である。 FIG. 1A is a partial plan view showing the main part of the recording head according to the first embodiment, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view taken along line AA in FIG.
記録素子基板20は、記録素子を形成したシリコン基板20aを本体とし、その上に形成されたノズル部材21aを有し、ノズル部材21aには、ノズル21に連通する流路が形成されている。記録素子基板20の表面の端縁から0.1mmのところに、幅0.05mmの拡散防止手段である凹部23を設けた。端部に溝ができることになるが、記録ヘッドにインクを充填させるときに装着するゴムキャップの妨げにならない寸法であり、またワイピングでも支障はおきない。
The
本実施例の記録ヘッドの製造方法を以下に述べる。ノズル部材21aのパターニングと同時に凹部23を形成したウエハから、記録素子基板20をダイシングにより分離し、支持板30の段差部分30aに接着剤24により接着・固定する。電気配線基板10は、支持板30の上面に接着される。記録素子基板20の電気接続パッド22と、電気配線基板10のリード11との電気接続は、ILB実装により行われる。
A method for manufacturing the recording head of this embodiment will be described below. The
第1の封止材51となる熱硬化性充填材は、ニードルによって、支持板30の段差部分30aによって形成される充填材溜め部に塗布され、塗布時あるいはその後に加える熱により、記録素子基板20の電気接続パッド22が設けられた側の側面や、互いに隣接する記録素子基板20間の狭いエリアに流れ込み、その後に硬化する。このとき、各記録素子基板20の表面に乗り上げた第1の封止材51は凹部23に流入するため、凹部23を越えてノズル21側に流れ出ることはない。
The thermosetting filler serving as the
第1の封止材51が硬化した後に、リード11等を保護するための第2の封止材52を塗布し、硬化させる。
After the
なお、記録素子基板20の凹部23は、ウエハ上のノズル部材21aをパターニングした後に、個々の記録素子基板20にダイシングする際に、ダイシングソーにて切り込みをつけて形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。
The
10 電気配線基板
11 リード
20 記録素子基板
21 ノズル
22 電気接続パッド
23 凹部
24 接着剤
30 支持板
40 補助板
51 第1の封止材
52 第2の封止材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
充填材溜め部に熱硬化性充填材を注入する工程と、
前記充填材溜め部に注入された熱硬化性充填材を流動させて前記素子基板の周囲に充填する工程と、
充填された熱硬化性充填材を硬化する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 An element substrate having discharge means for discharging a liquid; an electric wiring substrate electrically connected to an electric connection portion of the element substrate; a support plate for supporting the element substrate and the electric wiring substrate; A sealing portion that seals the periphery with a filler, and an outer peripheral portion of the element substrate excluding the electrical connection portion in order to prevent the filler of the sealing portion from climbing on the surface of the element substrate and diffusing. In a method for manufacturing a liquid discharge head having a diffusion preventing means provided,
Injecting a thermosetting filler into the filler reservoir,
Flowing the thermosetting filler injected into the filler reservoir and filling the periphery of the element substrate;
And a step of curing the filled thermosetting filler. A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising:
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CN105082755A (en) * | 2014-05-12 | 2015-11-25 | 佳能株式会社 | Liquid ejection head, method for manufacturing liquid ejection head, and liquid ejecting apparatus |
-
2005
- 2005-03-29 JP JP2005093486A patent/JP2006272687A/en active Pending
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