JP2009073035A - 記録ヘッド及びそれを備えたインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ILBパッドとTABリードの間に障壁部を設ける構成において、
障壁部高さを大幅に高くすることなく、リードとHBエッジの非接触信頼性を向上させること。
【解決手段】 障壁部天面が、パッド側よりもTAB基板側の方が高くなる様な傾斜を持つようにする。
【選択図】 図1
障壁部高さを大幅に高くすることなく、リードとHBエッジの非接触信頼性を向上させること。
【解決手段】 障壁部天面が、パッド側よりもTAB基板側の方が高くなる様な傾斜を持つようにする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、インクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に関連する。より詳細には記録ヘッドの記録素子基板上に、上面が傾斜を持った障壁部材を設けることにより電気接続信頼性を向上させる記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
インクジェット方式による記録技術は、ランニングコストが安く、静かな記録方法として注目されている。近年、市場からはより一層の画像品位の向上が求められており、記録液滴の体積をより小さくすることにより、画像における粒状感等を低減させてきた。
しかしながら、吐出する液滴体積が小さくなればなるほど、記録ヘッド周りの気流等の影響を受けやすくなる。つまり気流に押された飛翔液滴は、飛翔方向が僅かではあるが曲がり、紙などの記録媒体上での着弾位置のバラツキが大きくなる。このバラツキが濃度ムラなどの画像品位劣化の要因となる。記録ヘッドと記録媒体との距離を短くすることが出来れば、記録液滴の同程度の飛翔方向曲がりでも着弾点位置ズレを小さくすることが出来る。従って、記録ヘッドと記録媒体との距離を縮めることが、以前から試みられていた。
特許文献1では、記録素子基板と、TAB(Tape Automated Bondingの略)部材とが示され、TAB部材から延伸しているリード部が記録素子基板上のパッドに接続される構成が開示されている。ここで、リード部が記録素子基板表面に接触することの無いように、記録素子基板上に絶縁性材料から成る障壁部材を設けている。
図9は従来の記録ヘッドの記録素子基板とTAB部材との構成を表す模式図である。図9において、電気配線テープH2300の配線部(不図示)に導通している電極端子H2304の先端部は、電極部H2104の直上部にて電気的に接続されている。電気配線テープH2300と記録素子基板H2110が電気的接続された後、記録素子基板H2100に接着固定されている。また、電気配線テープH2300はインク貯留部材H1500に接着剤により接着固定されている。
図10は従来の記録ヘッドと記録媒体との距離を縮めるために、インクが吐出する面H2107を記録媒体側に近づけた状態を表す図である。図10において、電極部H2104の高さは、電極端子H2304の電気配線シートH2300と接続されている部分の高さより高いため、電極端子H2304は記録素子基板H2110の稜線Aに接触する。
図11は、電極端子H2304が記録素子基板H2100に接触するのを防ぐため、電極部H2104と記録素子基板H2100の稜線Aとの間に障壁部材H2111を設けた状態を示す模式図である。障壁部材H2111を設けた構成では、記録素子基板を記録媒体方向に近づけても、電極端子H2304が記録素子基板表面に接触し難くなる。従って、記録ヘッドのインク吐出面と記録媒体との距離を縮めることができる。
ところで、記録素子基板は、記録素子上で記録液を保持・発泡させる機能を持ったノズル部材を備えている。このノズル部材形状の厚みは極めて薄く、また、記録液を吐出する部分はミクロンオーダーでの精度を必要とする為、フォトリソ製法によって形成される。ノズル部材は、エポキシ系樹脂材料をスピンコート方法等により塗布し、パターニング後に不要部分を除去することにより形成される。
また、先ほどの記録素子基板上に設けられた障壁部材も同等に高い精度が要求される為、同様にフォトリソ製法により形成される。この隔壁部材も電極端子が記録素子基板上に接触するのを防止する重要な役割を担っている為、その高さは重要となる。
特許文献2では、記録素子基板上に設けられる予定のノズル部材の周囲を、予め型材にて取り囲むことにより、ノズル部の高さバラツキを低減させる構成が開示されている。遠心力を用いたスピンコート塗布方法は外周部において、塗布した接着材が厚くなる傾向がある。ここでは型材により、接着剤の不必要な移動を防止し、接着剤膜厚の安定化を図っている。
特表2005−506917号公報
特許第3459703号公報
しかしながら、障壁部材によりTAB部材の電極端子が記録素子基板のエッジ部に接触しない訳ではなく、周囲の関連寸法によっては接触する場合がある。障壁部材高さにはバラツキがあり、これがリード部と記録素子基板が接触する接触率を上げることになる。接触率低減の為、障壁部材高さを極端に高くすればほとんど接触しなくなる。しかし、その分障壁部材の上に乗る電極端子の高さが高くなり、その電極端子を被覆する封止材高さが高くなる。結局、記録ヘッドと記録媒体との距離を縮めることが出来なくなる。
従って、課題は障壁部材高さを高くすることなく、接触防止の信頼性を向上させることである。
上記目的を達成するため、本発明の記録ヘッドは、インクを吐出する複数の吐出口を備えた記録素子基板と、電気エネルギを受け入れる記録素子基板上に設けられたパッドと、パッドと電気接続するフレキシブル部材から延伸した電極端子と、記録素子基板端部とパッドとの間に設けられた絶縁性の障壁部材によって構成されており、前記障壁部材天面のパッド側の高さが反パッド側に比べ低くなる様に傾斜していることを特徴としている。
上述のように、本発明によれば、障壁部材高さを高くすることなく、TAB部材の電極端子がSi基盤端部のエッジに接触する確率を低減させることが可能となる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1から図8は、本発明に係る液体吐出ヘッドもしくは液体吐出装置の一実施例としてのインクジェット記録ヘッドもしくはインクジェット記録装置を説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。
図2は本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略の構成を示す模式図であり、以下に、その動作について説明する。
図2に示すインクジェット記録装置は、第一の記録ヘッドH1000、第二の記録ヘッドH1001の往復移動(主走査)と、記録媒体108の所定ピッチごとの搬送(副走査)とを繰り返している。これらの動きと同期させながら第一の記録ヘッドH1000、第二の記録ヘッドH1001から選択的にインクを吐出させ、記録媒体108に付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
第一の記録ヘッドH1000、第二の記録ヘッドH1001は、ガイドシャフト103に摺動自在に支持され、不図示のモータ等の駆動手段によりガイドシャフト103に沿って往復移動されるキャリッジ102に着脱可能に搭載されている。記録媒体108は、搬送ローラ109により第一の記録ヘッドH1000、第二の記録ヘッドH1001のインク吐出面に対面する。そして、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ102の移動方向と交差する方向(例えば、直交する方向である矢印A方向)に搬送される。第一の記録ヘッドH1000、第二の記録ヘッドH1001は、いわゆるカートリッジ方式を採るものであり、前述したキャリッジ102に対して着脱可能となっている。従って、充填されているインクが消費されて無くなった場合は、記録ヘッドを交換することができる。
本実施形態の記録ヘッドは、インクタンク一体型のものであり、図3(a)、図3(b)に示すような、ブラックインクが充填された第1の記録ヘッドH1000と、複数のカラーインクが充填された第2の記録ヘッドH1001との2形態を有する。
以下、第一の記録ヘッドH1000を一例として、その構成を詳細に説明する。
第1の記録ヘッドH1000は、いずれも電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギを生成する電気熱変換体を用いた記録ヘッドである。また、この記録ヘッドは記録素子としての電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置されている。本実施例では、これら記録ヘッドはインクを吐出する記録素子基板(液体を吐出するための吐出口を備え、供給された電力を用いて液体を吐出する液体吐出部材の実施例である。)と、記録素子基板へ供給されるインクを保持・貯留するインクタンクとを、一体に備えた構造のものを用いて説明しているが、インクタンクを別体とした構造の記録ヘッドであっても構わない。
図4は、第1の記録ヘッドH1000の分解斜視図である。第1の記録ヘッドH1000は、第1の記録素子基板H1100、電気配線部材としての電気配線テープH1300、インク貯留部材H1500を含んで構成されている。
図5は、第1の記録素子基板H1100の構成を説明するための図で、一部破断して示す斜視図である。第1の記録素子基板H1100は、例えば、厚さ0.2mm〜1mmのSi基板H1110に、インク流路である長溝状の貫通口のインク供給口H1102を形成したものである。そして、第1の記録素子基板H1100のインク供給口1102がインク貯留部材H1500のインク供給口H1200(図4)に連通するよう、第1の記録素子基板H1100がインク貯留部材H1500(図4)に対して位置精度良く接着固定される。
Si基板H1110には、インク供給口H1102を挟んでその両側に、電気熱変換素子H1103が1列ずつ並べて配置され、さらに電気熱変換素子H1103に電力を供給するAlなどからなる不図示の電気配線が形成されている。
また、Si基板H1110には、電気配線に電力を供給したり、電気熱変換素子H1103を駆動するための電気信号を供給したりするための電極部H1104が、電気熱変換素子H1103の列の両端に位置する側の辺部に沿って配列されている。また、それぞれの電極部H1104上にはAuなどからなるバンプH1105が形成されている。また、電極部H1104とSi基板H1110の端部との間に、障壁部材H1111が設けられている。
本実施例では、電極部H1104上にはAuなどからなるバンプH1105が形成されているが、必ずしもバンプ形状でなくてもよく、電極部H1104上にAuなどのメッキを施しても構わない。
図6(a)〜図6(e)は本発明の障壁部材H1111の形成方法のひとつの方法を示すものであり、図5における障壁部材と直交する方向の断面模式図である。
形成方法の概要は、障壁部材の形成予定位置から所定間隔をおいた位置に溶解可能な型部材を予め設け、その上に光硬化性樹脂を形成し、最後に型材を除去するものである。
次に、図6(a)〜図6(e)を用いて、形成方法について詳細に説明を行う。
まず、ヒータおよびインク供給口が形成されたSi基板H1110上に光反応性ポジ型レジスト材を塗布し、フォトリソ工程により障壁部材の周囲に後で溶解可能な型部材K0001を形成する(図6(a))。
さらに、Si基板H1110および型部材K0001上に、障壁部材となる光反応型ネガ型レジストである樹脂H1212をスピンコート等の方法により塗布を行う。このとき、樹脂H1212の厚みは、型部材K001上が厚くなり、型部材と型部材との間は、型部材が無い箇所に比べ薄くなる。(図6(b))
障壁部材の樹脂H1212は光により選択的に硬化可能である。本実施例では硬化予定部分から型部材K0001までの距離が、所定の距離L1、L2だけ離れた場所のみに光を照射し硬化させる(図6(c))。ここで、L1<L2の関係の場合、樹脂H1212の上面は斜面となる。本実施例ではL1、L2の寸法を、L1=0.01mm、L2=0.08mmとしている。
障壁部材の樹脂H1212は光により選択的に硬化可能である。本実施例では硬化予定部分から型部材K0001までの距離が、所定の距離L1、L2だけ離れた場所のみに光を照射し硬化させる(図6(c))。ここで、L1<L2の関係の場合、樹脂H1212の上面は斜面となる。本実施例ではL1、L2の寸法を、L1=0.01mm、L2=0.08mmとしている。
次に、図6(c)にて光が当たらなかった樹脂H1212の未硬化部分H1213を現像液にて洗い流す(図6(d))。
ここで、障壁部材H1111は二つの型材K0001の中間ではなく、Si基盤端部側に寄っているため、上面は平らではなく、T1>T2の関係の寸法となる。これは、型部材K0001の近傍に塗布されたノズル部材樹脂表面が平面にならずに斜面になることを逆に利用したものである。
ここで図7(a)は、図6(d)を矢印Bより観た矢視図である。型材K0001は障壁部材H1111を挟むように配置されており、型材K0001の長さは、障壁部材H1111とほぼ同じ長さとなっている。本実施例では、型材K0001は直線形状になっているが、所望の形状が得られれば、図7(b)で示す様に取り囲む構成でも、図7(c)で示す様に部分的に欠落した構成でも、それ以外の構成でも構わない。
次に、型部材K0001を除去液にて溶解し、障壁部材H1111の形成が完了する。(図6(e))。
また、本発明者は、型部材K0001が無い場合に比べ、型部材K0001があることにより、障壁部材H1111の高さ寸法バラツキが小さくなることを発見した。
また、本実施例では障壁部材H1111形成工程はノズル部材形成と同工程にて行っているが、必ずしもその必要はない。また、本実施例では、型部材に光反応性ポジ型レジストを用いているが、ネガ型レジストでも構わない。同様に本実施例では、障壁部材に光反応性ネガ型レジストを用いているが、ポジ型レジストでも構わない。
ところで、図7において型部材K0001を設けたが、型部材を配置する効果は他にもある。図8を用いてその効果を説明する。
図8(a)はSi基板H1110を切断する前のSiウエハー状態を示した図である。ここで、格子状に描かれた線は切断ラインS0001であり、この線に沿って厚みがおよそ0.06mmの円盤状の砥石で切断する。切断後の長方形のチップ片がSi基板H1110となる。
図8(b)は、図8(a)で示されたC部の拡大図である。また、Si基板H1110の長手方向の両端部には電極部H1104が配置されている。ここで、型部材K0002は、前述した切断ラインS0001上に設けられ、型部材K0003は電極部H1104上に設けられている。
型部材K0002を切断ラインS0001上に設けることにより、図8(a)上に樹脂H1212を遠心力を用いたスピンコート等の方法にて塗布する場合、ウエハー全体の膜厚がより均一になる効果がある。ここで、チップ上にはインクを吐出する為のノズル部材などの必要部材が無駄なく配置されている為、型部材を配置するスペースに不足しがちであるが、切断ラインS0001は切断時に無くなってしまうので、配置することが可能である。本実施例では型部材K0002の幅は、切断幅以下の幅である0.05mmとしている。
また、図6(c)において、光が当たらなかった樹脂H1212の未硬化部分K0001を現像液にて洗い流す際に、電極部H1104の表面の金属膜を腐食させることがある。型部材K0003を電極部H1104上に設け、金属膜を保護することにより、この腐食を防止する効果がある。
従って、図7(a),図7(b),図7(c)で説明した型部材を、上記の効果が出る様な位置に設けると、記録ヘッドの品質向上にもなる。
図4において、電気配線テープH1300は、第1の記録素子基板H1100に対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気信号経路を形成するものであり、ポリイミドのベース基材上に銅箔の配線パターンを形成することで構成されている。また、第1の記録素子基板H1100を組み込むための開口部H1303が形成されており、この開口部の縁付近には、第1の記録素子基板H1100の電極部H1104に接続される電極端子H1304が形成されている。さらに、電気配線テープH1300には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1302が形成されており、この外部信号入力端子H1302と電極端子H1304が連続した銅箔の配線パターンでつながれている。
図1は、電気配線テープH1300と第1の記録素子基板H1100の電気的接続を示すものである。電気配線テープH1300の配線部(不図示)に導通している電極端子H1304の先端部は、電極部H1104の直上部にて電気的に接続されている。その接続は、熱をかけながら荷重及び振動を加えて電極端子H1304の表面のAu層と電極部H1104上のバンプH1105のAu同士を溶着する方法にて行う。
電気配線テープH1300と第1の記録素子基板H1100が電気的接続された後、第1の記録素子基板H1100のインク供給口H1102(図5)がインク貯留部材H1500のインク供給口H1200(図4)に連通するように接着固定を行う。
次に、電気配線テープH1300の裏面をインク貯留部材H1500に接着剤により接着固定する。さらに、電気配線テープH1300の未接着部は折り曲げられ、第1の記録素子基板H1100がインク貯留部材H1500に接着されている面にほぼ垂直な側面に接着剤等で固定される。
電極部H2104の高さは、電極端子H2304の電気配線シートH1300と接続されている部分の高さより高いため、図1で示したように電極端子H1304はわん曲する。
その際、障壁部材H1111があることにより、電極端子H1304が、Si基板H1110の端部の稜線Aに接触し難くなる。
ここで、障壁部材H1111の天面は電極部H1104側から電気配線シートH1300側に向かって高くなるように傾斜しており、T1>T2となる寸法関係となっている。この傾斜により、電極端子H1304が湾曲する軌跡が変わり、Si基板H1110の端部の稜線Aにより接触し難くなる。
本実施例では、W1寸法が0.04mm、W2寸法が0.06mmであり、T2寸法が0.020mmに対し、T1寸法が0.022mmとなっている。この傾斜により、リードH1211のSi基板H1110の端部の稜線Aへの接触率が約0.1%から約0.02%に低減した。
ところで、W2寸法は0(ゼロ)にできれば、理論上は電極端子H1304がSi基板H1110の端部の稜線Aに接触し無くなるが、その場合Si基盤を切断する際の切断位置バラツキにより、障壁部材H1111を構成する樹脂を切断することがある。その場合、切断ブレードに樹脂が付着し、その後の切断時にSi基盤のチッピングを引き起こし易くなる。よって、切断ブレードが接触しない程度の間隔が必要となる。
上記のように構成された第1の記録素子H1100では、インク流路H1102(図5)から供給されたインクは、各電気熱変換素子H1103(図5)の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子H1103(図5)に対向する吐出口1107(図5)から吐出される。従来の記録ヘッドに比べ、吐出口H1107(図5)を備えたノズル部材H1106の上面が記録媒体に近づくため、インク滴の着弾点位置のバラツキがより小さくなり、印字品位が向上する。
また、本実施例では、シリアル型のインクジェット記録装置を用いて説明したが、記録ヘッドが記録媒体の移動方向と直交する方向に移動しないライン型のインクジェット記録装置でも、当然同様な効果が得られる。
H1100 Si基盤
H1111 障壁部材
H1300 電気配線テープ
K0001 型材
H1111 障壁部材
H1300 電気配線テープ
K0001 型材
Claims (2)
- インクを吐出する複数の吐出口を備えた記録素子基板と、
電気エネルギを受け入れる記録素子基板上に設けられたパッドと、
パッドと電気接続するフレキシブル部材から延伸したリードと、
記録素子基板端部とパッドとの間に設けられた絶縁性の障壁部材と、
によって構成された記録ヘッドにおいて、
前記障壁部材上面のパッド側の高さが反パッド側に比べ低くなる様に傾斜していることを特徴とした記録ヘッド。 - 請求項1に記載の記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007244057A JP2009073035A (ja) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | 記録ヘッド及びそれを備えたインクジェット記録装置 |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2014200991A (ja) * | 2013-04-04 | 2014-10-27 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
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2007
- 2007-09-20 JP JP2007244057A patent/JP2009073035A/ja active Pending
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