WO2011070671A1 - 記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a recording head for recording on a recording medium and a manufacturing method thereof.
- a typical inkjet recording head as a recording head generally includes a recording element substrate that ejects ink (liquid), an ink tank that is a container for storing ink, and an ejection control signal and ejection for the recording element substrate. It is comprised with the electric wiring board which transmits electric power.
- the recording element substrate is fixed to an ink tank as a holding member, and the electric wiring substrate is also fixed to the ink tank.
- FIG. 8 is a view showing adhesion and fixing of a conventional electric wiring board H2000.
- FIG. 8A shows the ink jet recording head as viewed from the recording element substrate H1000 side. Note that FIG. 8A is illustrated so that the wiring H2002 can be seen through for the purpose of explanation.
- FIG. 8B shows an XX cross section of FIG. Moreover, FIG.8 (c) is an enlarged view of the A section of FIG.8 (b).
- the recording element substrate H1000 is accommodated inside the opening H2003 of the electric wiring substrate H2000, and the electric wiring substrate H2000 and the recording element substrate H1000 are fixed to the ink tank H3000. Yes.
- the electric wiring board H2000 has a layered structure including a first film H2010 made of an insulator, a second film H2020, and a wiring layer H2030 having a wiring H2002.
- the wiring H2002 is connected to the recording element substrate H1000 at one end thereof, and transmits a control signal and power from the main body on which the ink jet recording head is mounted to the recording element substrate H1000.
- the electric wiring board H2000 is fixed to the ink tank H3000 with an adhesive H4100, and the outer periphery of the electric wiring board H2000 is sealed with a sealing agent H4000 (Patent Document 1).
- the adhesive may not be applied to the end of the electric wiring board due to variations in the application of the adhesive.
- the end of the electric wiring board H2000 is lifted from the ink tank H3000 because the end of the electric wiring board is not bonded to the end by fixing with the adhesive H4100. There is.
- the recording head is scanned in order to perform recording in this state, as shown in FIG. 9B, there is a possibility that the electric wiring board may be rolled up in contact with the recording medium P such as paper. In that case, an electric signal cannot be sent to the recording element substrate, and the ejection function of the recording head may be lost.
- the number of types of recording media has increased. However, when printing is performed using a particularly stiff recording medium, there is a high possibility that the electrical wiring board will be rolled up.
- the recording head manufacturing method of the present invention includes a recording element substrate having a recording element that generates energy used for discharging a liquid, and an opening for arranging the recording element substrate therein, An electric wiring board electrically connected to the recording element; and a holding member for holding the recording element board, and either the electric wiring board or the holding member absorbs laser light.
- a recording head including a portion having a property of the laser beam, and a portion having transparency to the laser beam, the surface of the holding member on which the recording element substrate is fixed, the electrical wiring substrate, Is applied to at least a part of the outer peripheral portion of the electric wiring board, and the electric wiring is irradiated to the contacting portion where the corresponding contact is made through the transparent portion. Characterized by welding said holding member and the plate.
- the electric wiring board is fixed to the holding member at least at a part of the outer periphery of the electric wiring board.
- the electric wiring board can be accurately bonded to the holding member up to the end of the electric wiring board, the risk of the electric wiring board being bent due to the contact with the recording medium is reduced, and the electrical Reliability can be improved.
- FIG. 1 is a perspective view showing a recording element substrate constituting an ink jet recording head to which the present invention is applicable. It is a schematic diagram for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining the shape of the welded portion of the ink tank. It is a figure for demonstrating the 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the method to fix an electric wiring board to an ink tank using the conventional adhesive agent. It is a figure for demonstrating the contact to the recording medium of an electrical wiring board
- FIG. 2A is a schematic diagram of an inkjet recording head 1 to which the present invention can be applied
- FIG. 2B is an exploded schematic diagram thereof.
- the ink jet recording head 1 includes a recording element substrate 10, an electric wiring substrate 20, and an ink tank 30.
- the recording element substrate 10 is fixed to one surface (first surface 31) of the ink tank 30 as a holding member, and the electric wiring substrate 20 is also fixed to the first surface 31 of the ink tank 30.
- the ink jet recording head 1 is fixedly supported by a carriage positioning means installed in the ink jet recording apparatus and is detachable from the carriage.
- the recording element substrate 10 has an ejection port for ejecting liquid (ink) and a recording element for ejecting ink.
- the ink jet recording head 1 drives a recording element that generates energy used to eject ink in accordance with an electrical signal sent from the ink jet recording apparatus. Thereby, the ink supplied from the ink tank 30 containing the ink (liquid) is ejected from the ejection port, and recording is performed on the recording medium.
- the recording element include a heating resistor element and a piezo element.
- FIG. 3 is a perspective view in which a part of the recording element substrate 10 is cut for explaining the configuration of the recording element substrate 10.
- the recording element substrate 10 has an ejection port 11 for ejecting ink, and an ink supply port 12 for communicating with the ejection port 11 to supply ink to the ejection port 11.
- the ink supply port 12 is formed in the silicon substrate 13.
- the silicon substrate 13 has a thickness of 0.5 mm to 1.0 mm, and the ink supply port 12 is formed by anisotropic etching. Further, a heating resistor element 14 as a recording element is formed on the silicon substrate 13, and discharge is performed on the silicon substrate 13 using a photolithography technique so that the heating resistor element 14 and the discharge port 11 correspond to each other. An outlet 11 is formed. Further, bumps 15 made of Au or the like are provided on the silicon substrate 13 as electrode portions for supplying electric signals and electric power for driving the heating resistor elements 14.
- FIG. 1A is a view of the ink jet recording head as viewed from the recording element substrate 10 side.
- FIG. 1A is a diagram in which the wiring 24 is drawn through for the sake of explanation, and the following diagrams of the inkjet recording head viewed from the recording element substrate 10 side are also described.
- FIG. 1B shows a YY cross section of FIG.
- FIG.1 (c) is an enlarged view of the B section of FIG.1 (b).
- An electrical wiring substrate 20 is electrically connected to the recording element substrate 10, and an electrical signal is sent to the heating resistor element 14 of the recording element substrate 10 through the electrical wiring substrate 20.
- the recording element substrate 10 is disposed so as to be accommodated in the opening 26 provided in the electric wiring substrate 20.
- the electric wiring board 20 includes a first film 21 (first insulator) and a second film 22 (second insulator) made of a film-like insulator, and wiring 24.
- the wiring layer 23 has a layer shape. The first film 21 and the second film 22 are protected by sandwiching the wiring 24.
- the wiring layer 23 is coated with an adhesive 25 for the purpose of filling the gap between the wirings 24 and bonding the first film 21, the second film 22 and the wiring layer 23.
- the wires 24 are made of a metal having good conductivity such as Cu, for example, and the number of wires necessary for printing control is arranged in parallel (the number is reduced for simplicity).
- One end of the wiring 24 is connected to the bump 15 of the recording element substrate 10, and transmits a control signal and power from the ink jet recording apparatus on which the ink jet recording head 1 is mounted to the recording element substrate 10.
- the other end of the wiring 24 is connected to a signal input terminal 27 provided on the electric wiring board 20 in order to receive a signal from the ink jet recording apparatus.
- the portion provided with the opening 26 for accommodating the recording element substrate 10 is provided on the first surface 31 of the ink tank 30, and the portion provided with the signal input terminal 27 is provided on the first surface 31. It is fixed to the second surface 32 different from. That is, the electrical wiring board 20 has a bent portion 28 that bends from the first surface 31 toward the second surface 32.
- the electric wiring board 20 is fixed to the ink tank 30 using laser light. Therefore, in the present embodiment, the ink tank 30 is a member that absorbs laser light, and the first film 21, the second film 22, and the adhesion, which are portions other than the wiring 24 of the electric wiring substrate 20.
- the agent 25 is a member having permeability.
- the electric wiring board 20 and the ink tank 30 are brought into contact with the surface to be welded inside.
- the second film 22 and the ink tank 30 come into contact with each other through the transparent first film 21, second film 22, and adhesive 25 in the electric wiring board 20.
- Laser light is irradiated toward the contact part. Since the laser beam is irradiated not through the ink tank 30 that is the casing but through the electric wiring board 20 that is a thin layer, the laser beam can be easily irradiated.
- the dye or pigment contained in the ink tank 30 which is an absorbent member When the laser beam is irradiated, the dye or pigment contained in the ink tank 30 which is an absorbent member generates heat and melts, and the generated heat is transmitted to the second film 22.
- the second film 22 By using a material having a melting point close to the melting point of the ink tank 30 as the second film, the second film 22 is also melted by the transmitted heat, and the contact portion becomes a welded portion. 30 is joined.
- the welding part 200 a is a welding part formed at the end part of the outer peripheral part of the electric wiring board 20 in the welding part 200, and is formed to be scattered at the end part of the outer peripheral part of the electric wiring board 20.
- the members are welded using laser light, welding at a desired position is possible. Therefore, when the electric wiring board 20 and the ink tank 30 are welded using laser light, the electric wiring board 20 can be joined to the ink tank 30 with high accuracy up to the end of the electric wiring board 20. Therefore, by forming the welded portion 200a on the outer peripheral portion of the electric wiring board 20 with laser light, the possibility of a recording medium such as paper coming into contact with the electric wiring board 20 during printing is reduced, and the recording head Electrical reliability can be improved.
- the problem of the electric wiring board 20 being swung by the recording medium is that the end of the electric wiring board 20 in the direction (in the direction of arrow A in FIG. 1A) of the outer circumference of the electric wiring board 20 is scanned. Or, it is likely to occur at a corner portion of the electric wiring board 20. Therefore, if the welded portion 200a is provided in the vicinity of these portions in the outer peripheral portion of the electric wiring board 20, a more effective configuration can be obtained with respect to the above problem.
- welding is performed also in the corresponding portions between the wirings 24, and a plurality of welding portions 200b are formed.
- the electric wiring board 20 can be more securely fixed to the ink tank 30 compared to the case where welding is performed only by the welding part 200a on the outer peripheral part. Is possible.
- FIG. 4A is a diagram of the ink jet recording head viewed from the recording element substrate 10 side
- FIG. 4B is an enlarged view of the wavy region D of FIG. 4A.
- FIG. 4C is a view in which a welded portion 230 is provided between the wirings 24 arranged in parallel with the recording element substrate 10.
- the portion where the wiring 24 is disposed in parallel with the recording element substrate 10 is provided with the opening 26 for accommodating the recording element substrate 10. Density is high compared to other parts. Therefore, in order to form the welded portion 230 in this portion without increasing the area of the electric wiring member 20, it is necessary to secure an area for welding by thinning the wiring 24 as shown in FIG. is there. However, if the width of the wiring 24 is reduced, the electrical resistance increases.
- the outer wiring 24 is bent at a right angle at the corner where the wiring 24 bends as in the region D and the region E in FIG. 4A, so that the inner wiring 24 can secure the area of the welded portion. To be bent. And the welding part 200b was formed in the ensured area
- 4A is not a portion where the wirings 24 are arranged in parallel to the opening 26, a sufficient area for arranging the plurality of wirings 24 can be secured. Therefore, even in this portion, by arranging the wiring 24 to be bent as in the region F, it is not necessary to make the wiring 24 thinner, and the laser welding portion 200b can be provided.
- FIG. 5D is a diagram showing a layer structure of the electric wiring board 20.
- the electric wiring board 20 having the metal wiring 24 inside there is a slight difference in thickness between the place where the wiring 24 is present and the place where the adhesive 25 without the wiring 24 is buried.
- FIG. 5D exaggerates the difference in thickness.
- a portion corresponding to a thin portion without the wiring 24 is a region to be welded.
- FIG. 5B which is an enlarged view of the region C in FIG. 5A
- the first surface 31 of the ink tank 30 is attached to the welded portion of the ink tank 30 before welding.
- a convex portion 33 that is convex in the direction in contact with the electric wiring board 20 is provided.
- laser light is irradiated through the first film 21, the second film 22, and the adhesive 25 of the electric wiring board 20. Since the adhesive 25 is interposed, there is a possibility that the laser beam is not appropriately irradiated to the contact portion. Therefore, in order to weld more reliably, it is preferable to devise the structure of the electrical wiring board 20 as follows.
- the portion corresponding to the welded portion of the electrical wiring board 20 is not provided with the adhesive 25 and is hollow, or the second portion is provided in the corresponding portion without the adhesive 25 and the first film.
- the portion corresponding to the welded portion of the electric wiring board 20 is configured by arranging a member having a high transmittance with respect to laser light instead of the adhesive 25, while ensuring the flatness of the electric wiring board 20. It becomes possible to perform welding more reliably.
- the member having transparency to the laser light means a member having a transmittance of 30% or more when the member is irradiated with the laser light.
- the member having absorptivity to laser light means a member having an absorption rate of 90% or more when the member is irradiated with laser light.
- the laser light irradiation method a scanning method that irradiates laser light along the welded part and a batch method that irradiates the laser light all at once by providing a mask so that only the welded part can be irradiated with laser light. There is. In the present invention, either method may be adopted, and the laser irradiation method is not particularly limited.
- the ink tank 30 has absorptivity, and the electrical wiring board 20 other than the wiring 24 has permeability.
- the ink tank 30 is transmissive, laser light is irradiated through the ink tank 30, so that only the second film 22 of the electrical wiring board 20 has absorptivity. Any member may be used. In this case, since it is possible to weld at a portion corresponding to the position where the wiring 24 is arranged, the degree of freedom of the position to be welded is increased.
- the recording head integrated with the ink tank 30 has been described.
- a recording head having a tank holder that holds the ink tank 30 may be used.
- the recording element substrate and the electric wiring are connected to the tank holder. What is necessary is just to join a board
- the welded portion 210 is not partially provided in the outer peripheral portion of the electric wiring member 20 as in the first embodiment, but the welded portion 210 is connected without gap as shown in FIG. It is. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
- FIG. 6A is a diagram of the ink jet recording head 1 viewed from the recording element substrate 10 side.
- FIG. 6B shows a ZZ cross section of FIG.
- the ink I100 adhering to the periphery of the electric wiring board 20 can enter from a portion of the outer periphery of the electric wiring board 20 where no welded portion is formed, as indicated by an arrow B indicated by I100 in FIG. There is sex. That is, as shown in FIG. 6B, the electric wiring board 20 and the ink tank 30 enter along a gap where they are not welded. In this case, the ink I100 may reach the connection portion between the wiring exposed from the electric wiring substrate 20 and the recording element substrate 10 and cause a problem between the wirings.
- the welded portion 210 is formed without gaps by irradiating the portion with laser light. Accordingly, it is possible to reduce the risk that ink enters from the gap between the electric wiring substrate 20 and the ink tank 30 and adheres to the connection portion between the wiring 24 and the recording element substrate 10. Therefore, it is possible to further improve the electrical reliability of the ink jet recording head.
- the welded portion 220 having no gap is also provided at the end portion of the opening portion 26 of the electric wiring board 20 in the scanning direction of the ink jet recording head. This can further reduce the risk of ink entering.
- Inkjet recording head 10 Recording Element Board 20 Electric Wiring Board 24 Wiring 30 Ink Tank (Holding Member) 200a welding part (welding part provided in the outer peripheral part of an electric wiring board)
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Abstract
記録素子基板に信号を送る電気配線基板の端部が保持部材から浮いた状態となっていると、印刷時に記録媒体と接触して電気配線基板が捲れてしまう可能性があり、記録ヘッドの電気的信頼性を損なう恐れがある。 電気配線基板及び保持部材のいずれか一方はレーザー光に対して吸収性を有する部分を備え、他方はレーザー光に対して透過性を有する部分を備えている。レーザー光を照射することにより、電気配線基板と保持部材とを溶着する。このとき、電気配線基板の外周部の少なくとも一部で溶着させる。
Description
本発明は、記録媒体に記録を行うための記録ヘッドとその製造方法に関する。
記録ヘッドとして代表的なインクジェット記録ヘッドは、一般的に、インク(液体)を吐出する記録素子基板と、インクを収納する容器であるインクタンクと、記録素子基板に吐出制御信号や吐出のための電力を伝達する電気配線基板とで構成されている。記録素子基板は、保持部材としてのインクタンクに固定されており、電気配線基板もインクタンクに固定されている。
図8は、従来の電気配線基板H2000の接着固定を示している図である。
図8(a)は、インクジェット記録ヘッドを記録素子基板H1000側から見た図である。なお、図8(a)は、説明のために、配線H2002を透かして見えるように記載してある。図8(b)は、図8(a)のX-X断面を示している。また、図8(c)は、図8(b)のA部の拡大図である。
図8(a)に示すように、電気配線基板H2000の有する開口部H2003の内側に、記録素子基板H1000が収められており、電気配線基板H2000及び記録素子基板H1000はインクタンクH3000に固定されている。
電気配線基板H2000は図8(c)に示すように、絶縁体からなる第1のフィルムH2010、第2のフィルムH2020、配線H2002を有する配線層H2030とで構成される層状となっている。この配線H2002は、その一端において記録素子基板H1000に接続されており、インクジェット記録ヘッドの搭載される本体からの制御信号や電力を記録素子基板H1000に伝達する。
一般的に、電気配線基板H2000は、接着剤H4100によってインクタンクH3000に固定されており、更に電気配線基板H2000の外周は、封止剤H4000によって封止されている(特許文献1)。
しかし、接着剤を塗布することで電気配線基板を保持部材に固定する従来の方法では、接着剤の塗布のばらつき等により電気配線基板の端部まで接着剤が塗布されない場合がある。
図9(a)に示すように、接着剤H4100による固定で電気配線基板の端部まで接着されていないために、電気配線基板H2000の端部がインクタンクH3000から浮いた状態となってしまうことがある。この状態で記録を行うために記録ヘッドを走査すると、図9(b)に示すように、紙などの記録媒体Pと接触して電気配線基板が捲れてしまう可能性がある。その場合、記録素子基板に電気信号が送られなくなり、記録ヘッドの吐出の機能が失われる恐れがある。近年は、記録媒体の種類が増えているが、特に腰の強い記録媒体を用いて印刷する場合は、電気配線基板が捲れてしまう可能性が高い。
本発明の記録ヘッドの製造方法は、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記録素子を有する記録素子基板と、前記記録素子基板を内部に配置するための開口部を有し、前記記録素子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保持するための保持部材と、を有し、前記電気配線基板及び前記保持部材のいずれか一方はレーザー光に対して吸収性を有する部分を備え、他方はレーザー光に対して透過性を有する部分を備えた記録ヘッドの製造方法であって、前記保持部材の前記記録素子基板が固定された面と前記電気配線基板とを、前記電気配線基板の外周部の少なくとも一部で当接させ、該当接がなされた当接部に向けて、前記透過性を有する部分を介してレーザー光を照射することにより、前記電気配線基板と前記保持部材とを溶着することを特徴とする。
レーザー光を照射することによって、電気配線基板の外周の少なくとも一部で、電気配線基板を保持部材に固定する。これにより、保持部材に対して電気配線基板の端部まで精度よく電気配線基板を接合することが可能であり、記録媒体の接触による電気配線基板の捲れの恐れを低減し、記録ヘッドの電気的信頼性を向上することができる。
(第1の実施形態)
次に、本発明の実施形態を図1~図5を用いて説明する。
次に、本発明の実施形態を図1~図5を用いて説明する。
図2(a)は、本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッド1の概略模式図であり、図2(b)はその分解模式図である。インクジェット記録ヘッド1は、記録素子基板10、電気配線基板20、インクタンク30とで構成される。記録素子基板10は保持部材としてのインクタンク30の一面(第1の面31)に固定されており、インクタンク30のこの第1の面31に電気配線基板20も固定されている。
インクジェット記録ヘッド1は、インクジェット記録装置に設置されているキャリッジの位置決め手段によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。
記録素子基板10は、液体(インク)を吐出する吐出口と、インクを吐出するための記録素子を有している。インクジェット記録ヘッド1は、インクジェット記録装置から送られる電気信号に応じて、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する記録素子を駆動する。これにより、インク(液体)を収容するインクタンク30から供給されるインクを吐出口から吐出し、記録媒体に記録を行う。記録素子としては、発熱抵抗素子やピエゾ素子などが挙げられる。
図3は、記録素子基板10の構成を説明するために一部を切断した斜視図である。
記録素子基板10は、インクを吐出するための吐出口11、吐出口11と連通して吐出口11にインクを供給するためのインク供給口12とを有する。インク供給口12はシリコン基板13に形成される。
シリコン基板13は、厚さ0.5mm~1.0mmを有しており、異方性エッチングによりインク供給口12が形成される。また、シリコン基板13上には、記録素子としての発熱抵抗素子14が形成され、その発熱抵抗素子14と吐出口11とが対応するように、シリコン基板13上にフォトリソグラフィー技術を用いて、吐出口11が形成される。さらにシリコン基板13上には発熱抵抗素子14を駆動するための電気信号や電力を供給するための電極部としてAu等のバンプ15が設けられている。
次に、図1を用いて電気配線基板20について説明する。図1(a)は、インクジェット記録ヘッドを記録素子基板10側から見た図である。なお、図1(a)は、説明のために配線24を透かして描いた図となっており、以降のインクジェット記録ヘッドを記録素子基板10側から見た図も同様に記載している。図1(b)は、図1(a)のY-Y断面を示している。また、図1(c)は、図1(b)のB部の拡大図である。
記録素子基板10には、電気配線基板20が電気的に接続されており、この電気配線基板20を介して記録素子基板10の有する発熱抵抗素子14に電気信号が送られる。電気配線基板20に設けられた開口部26に収まるようにして、記録素子基板10が配置されている。
電気配線基板20は図1(c)に示すように、膜状の絶縁体からなる第1のフィルム21(第1の絶縁体)及び第2のフィルム22(第2の絶縁体)、配線24を有する配線層23で構成される層状である。第1のフィルム21及び第2のフィルム22は配線24を挟むことで保護している。配線層23は、配線24の隙間を埋めることと、第1のフィルム21、第2のフィルム22と配線層23とを接着する目的で、接着剤25が塗布されている。配線24は、例えばCuなどの導電性の良い金属製で、印字制御に必要な本数が並列に配置されている(簡略化のため本数を減らして図示)。この配線24は、その一端が記録素子基板10のバンプ15に接続されており、インクジェット記録ヘッド1が搭載されるインクジェット記録装置からの制御信号や電力を、記録素子基板10に伝達している。
また、図1(b)に示すように、配線24の他端は、インクジェット記録装置からの信号を受け取るために電気配線基板20に設けられた信号入力端子27に接続される。電気配線基板20のうち、記録素子基板10を収めるための開口部26が設けられた部分はインクタンク30の第1の面31に、信号入力端子27が設けられた部分は第1の面31とは異なる第2の面32に対して固定される。すなわち、電気配線基板20は、第1の面31から第2の面32に向かって屈曲する屈曲部28を有している。
次に、本実施形態における電気配線基板20のインクタンク30への固定について説明する。
本発明は、レーザー光を用いて、電気配線基板20をインクタンク30に対して固定する。したがって、本実施形態では、インクタンク30をレーザー光に対して吸収性を有する部材とし、電気配線基板20の配線24以外の部分である、第1のフィルム21、第2のフィルム22、及び接着剤25を透過性を有する部材とする。
次に、本実施形態の記録ヘッドのレーザー光を用いた製造方法に関して説明する。
まず、電気配線基板20とインクタンク30とを、溶着する面を内側にして当接する。次に、電気配線基板20のうち、透過性を有している第1のフィルム21、第2のフィルム22、及び接着剤25を介して、第2のフィルム22とインクタンク30とが当接する当接部に向けてレーザー光を照射する。筐体であるインクタンク30ではなく、薄い層状である電気配線基板20を介してレーザー光を照射するため、容易にレーザー光を照射することが可能である。
レーザー光が照射されることにより、吸収性を有する部材であるインクタンク30が含有している染料または顔料が発熱して溶融し、この発生した熱は第2のフィルム22に伝達される。第2のフィルムとしてインクタンク30の融点に近い融点を有する材料を用いることで、伝達された熱によって第2のフィルム22も溶融し、当接部は溶着部となり、電気配線基板20とインクタンク30とが接合される。
次に、電気配線基板20とインクタンク30とがレーザー光によって溶着される位置について図1を用いて説明する。
200(200a、200b)は、レーザー光の照射によってインクタンク30と電気配線基板20とが溶着された部分(溶着部)を示している。金属製である配線24はレーザー光を透過しないため、溶着部200は配線24が配置されていない領域に対応する部分に設けられる。溶着部200aは、溶着部200のうち、電気配線基板20の外周部の端部に形成された溶着部であり、電気配線基板20の外周部の端部に点在して形成されている。
レーザー光を用いて部材同士を溶着すると、所望の位置における溶着が可能である。そのため、レーザー光を用いて電気配線基板20とインクタンク30とを溶着すると、電気配線基板20の端部まで精度よく、電気配線基板20をインクタンク30に接合することが可能である。したがって、レーザー光によって電気配線基板20の外周部に溶着部200aを形成することで、印刷時において紙などの記録媒体が電気配線基板20に接触して捲れる可能性を低減し、記録ヘッドの電気的信頼性を向上することが可能である。
記録媒体による電気配線基板20の捲れの問題は、電気配線基板20の外周部のうち、記録ヘッドが走査される方向(図1(a)の矢印Aの方向)に関する電気配線基板20の端部や、電気配線基板20の隅の部分で生じ易い。そのため、電気配線基板20の外周部のうち、これらの部分の近傍に溶着部200aを設けると、上記の問題に対してより効果的な構成とすることが可能である。
また、従来の接着剤を用いた方法では、接着剤を硬化するために長時間放置したり、電気配線基板20の外周部を封止剤によって封止したりする必要があったが、本実施形態のようにレーザー光を用いて溶着を行うことで、製造方法にかかる工数を減らすことができる。
さらに、本実施形態では、電気配線基板20のインクタンク30に対する固定の強度を確保するため、配線24の間に対応する部分においても溶着を行っており、溶着部200bが複数形成されている。配線24の間に対応する部分においても溶着することで、外周部の溶着部200aのみで溶着された場合と比較して、インクタンク30に対して電気配線基板20をより確実に固定することが可能である。
この溶着部200bを設ける位置のより好適な形態について、図4を用いて説明する。図4(a)は、インクジェット記録ヘッドを記録素子基板10側から見た図であり、図4(b)は、図4(a)の波線領域Dを拡大した図である。
図4(c)は、記録素子基板10と並列に配置された配線24の間に、溶着部230を設けた図である。このように、電気配線基板20のうち、記録素子基板10と並列に配線24が配置された部分は、記録素子基板10を収めるための開口部26が配置されているために、配線24の配置される密度が他の部分と比較して高い。そのため、電気配線部材20の面積を大きくせずにこの部分に溶着部230を形成するためには、図4(c)のように配線24を細くして溶着するための領域を確保する必要がある。しかし、配線24の幅を細くすると、電気抵抗が大きくなってしまう。
そこで、図4(a)の領域Dや領域Eのように配線24が屈曲する角の部分において、外側の配線24は直角に屈曲させ、内側の配線24を、溶着部の面積を確保できるように屈曲させた配置とした。そして、確保した領域において溶着部200bを形成した。これにより、配線24を細くする必要がないので、適正な印加電力で使用することができ、より記録ヘッドの耐久性を向上させることが可能となる。
また、図4(a)の領域Fは、開口部26に対して並列に配線24が配置された部分ではないため、複数の配線24を配置する領域が十分に確保できている。そのため、この部分においても領域Fのように配線24を屈曲させて配置することで、配線24を細くする必要がなくレーザー溶着部200bを設けることが可能である。
本実施形態では、図4(a)に示すように、領域D、E、Fに配線24を屈曲させて溶着する領域を確保したが、配線24の屈曲の仕方は図で示すものに限定されず、溶着するための領域を確保できるように屈曲させればよい。
次に、図5を参照して、溶着部200における溶着をより強固なものにするための構成について説明する。
レーザー光の照射によって部材同士を溶着して固定する場合では、レーザー照射時における部材同士の当接部の密着性が、固定の強度を左右する。図5(d)は電気配線基板20の層の構造を示す図である。このように内部に金属製の配線24を有する電気配線基板20では、配線24のある場所と配線24の無い接着剤25が埋まっている場所とで若干の厚みの差が生じている。ただし、図5(d)は、厚みの差を誇張している。第2のフィルム22において、配線24の無い薄い部分に対応する部分が溶着される領域である。
そこで、図5(a)の領域Cの拡大図である図5(b)に示すように、溶着を行う前のインクタンク30のうち溶着される部分に、インクタンク30の第1の面31に対して電気配線基板20と当接する方向に凸である凸形状部33を設けた。これにより、インクタンク30と電気配線基板20とを当接した際に、当接部における密着性を向上させ、部材同士をより強固に固定することが可能となる。
また、本実施形態では、電気配線基板20の第1のフィルム21、第2のフィルム22、接着剤25を介して、レーザー光を照射する。接着剤25を介するために、レーザー光が当接部に適切に照射されない可能性がある。そこで、より確実に溶着させるためには、電気配線基板20の構造を以下のように工夫することが好ましい。
例えば、電気配線基板20のうち溶着部に対応する部分には接着剤25がなく空洞である構成や、同じく対応する部分に接着剤25及び第1のフィルムも設けずに第2のフィルムのみ設けた構成が挙げられる。また、電気配線基板20のうち溶着部に対応する部分には接着剤25でなく、レーザー光に対する透過性の高い部材を配した構成とすることで、電気配線基板20の平面性を確保しつつ、より確実に溶着を行うことが可能となる。
なお、本発明の実施形態において、レーザー光に対して透過性を有する部材とは、部材に対してレーザー光を照射した場合の透過率が30%以上の部材を意味する。また、本発明においてレーザー光に対して吸収性を有する部材とは、部材に対してレーザー光を照射した場合の吸収率が90%以上の部材を意味する。上述のような透過率及び吸収率の部材を用いることで、透過性部材と吸収性部材とのレーザー溶着が可能となる。また、レーザー照射に用いられるレーザー光は、透過性を有する部材を透過可能である波長を有するものであればよい。
なお、レーザー光の照射方法に関しては、溶着部に沿ってレーザー光を照射するスキャン方式と、溶着部のみにレーザー光が照射可能となるようにマスクを設けて一斉にレーザー光を照射する一括方式とがある。本発明においてはどちらの方法を採用してもよく、レーザーの照射方法は特に限定されない。
本実施形態では、インクタンク30が吸収性を有し、配線24以外の電気配線基板20が透過性を有している。しかし、本発明は、溶着する二つの部材のうち、いずれか一方が吸収性を有し、他方が透過性を有していればよい。本実施形態とは反対に、インクタンク30が透過性を有する場合は、インクタンク30を介してレーザー光を照射するため、電気配線基板20のうち、第2のフィルム22のみが吸収性を有する部材であればよい。また、この場合は、配線24が配置された位置に対応する部分で溶着することも可能であるので、溶着する位置の自由度が増す。
本実施形態では、インクタンク30と一体である記録ヘッドに関して説明したが、インクタンク30を保持するタンクホルダを有する記録ヘッドであってもよく、この場合は、タンクホルダに記録素子基板及び電気配線基板を接合すればよい。
また、電気配線基板20の外周部の一部においてレーザーを用いた溶着を行うことで、記録媒体の接触によって電気配線基板20が捲れてしまう恐れを低減できるので、外周部以外の部分は接着剤を用いて接着する構成であってもよい。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について図7を用いて説明する。
次に、本発明の第2の実施形態について図7を用いて説明する。
本実施形態は、第1の実施形態のように電気配線部材20の外周部における溶着部を部分的に設けるのではなく、図7に示すように溶着部210を隙間無く繋がるように設けた構成である。その他の構成は第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
インクジェット記録装置を駆動させると、インクミストなどが電気配線基板20の周囲に付着するが、これらのインクがインクジェット記録ヘッド1に及ぼす課題について図6を用いて説明する。
図6(a)は、インクジェット記録ヘッド1を記録素子基板10側から見た図である。図6(b)は、図6(a)のZ-Z断面を示している。
電気配線基板20の周囲に付着したインクI100は、図6(a)のI100で示す矢印Bで示すように電気配線基板20の外周部のうち、溶着部が形成されていない部分から侵入する可能性がある。すなわち、図6(b)に示すように、電気配線基板20とインクタンク30とが溶着されていない隙間に沿って侵入する。この場合に、インクI100は電気配線基板20から露出した配線と記録素子基板10との接続部まで到達し、配線間の不具合を引き起こす恐れがある。
そこで、本実施形態では、図7に示すように、インクタンク30の第1の面31に配される電気配線基板20のうち、屈曲部28(図2参照)を除く電気配線基板20の外周部に、レーザー光を照射することで溶着部210が隙間無く形成した構成である。これにより、電気配線基板20とインクタンク30の隙間からインクが侵入し、配線24と記録素子基板10との接続部にインクが付着する恐れを低減することが可能である。したがって、インクジェット記録ヘッドの電気的信頼性を更に向上させることが可能である。
また、本実施形態では、インクジェット記録ヘッドの走査方向に関する電気配線基板20の開口部26の端部についても、同様に隙間のない溶着部220を設けている。これにより、インクが侵入する恐れを更に低減することが可能である。
1 インクジェット記録ヘッド(記録ヘッド)
10 記録素子基板
20 電気配線基板
24 配線
30 インクタンク(保持部材)
200a 溶着部(電気配線基板の外周部に設けられた溶着部)
10 記録素子基板
20 電気配線基板
24 配線
30 インクタンク(保持部材)
200a 溶着部(電気配線基板の外周部に設けられた溶着部)
Claims (10)
- 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記録素子を有する記録素子基板と、前記記録素子基板を内部に配置するための開口部を有し、前記記録素子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保持するための保持部材と、を有し、前記電気配線基板及び前記保持部材のいずれか一方はレーザー光に対して吸収性を有する部分を備え、他方はレーザー光に対して透過性を有する部分を備えた記録ヘッドの製造方法であって、
前記保持部材の前記記録素子基板が固定された面と前記電気配線基板とを、前記電気配線基板の外周部の少なくとも一部で当接させ、該当接がなされた当接部に向けて、前記透過性を有する部分を介してレーザー光を照射することにより、前記電気配線基板と前記保持部材とを溶着することを特徴とする記録ヘッドの製造方法。 - 前記溶着の前において、前記保持部材における前記当接部は、前記保持部材の一面に対して前記当接部の方向に凸である凸形状を有することを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッドの製造方法。
- 前記電気配線基板は、前記記録素子を駆動する信号を前記記録素子基板に送るため配線を複数と、複数の前記配線を挟む、膜状の第1の絶縁体及び第2の絶縁体と、を有し、複数の前記配線の間に配された接着剤によって前記第1の絶縁体及び前記第2の絶縁体は接着されており、
前記保持部材がレーザー光に対して吸収性を有し、前記第1の絶縁体、前記第2の絶縁体、及び前記接着剤がレーザー光に対して透過性を有しており、
前記電気配線基板のうち、前記配線が配置されていない部分を介して、レーザー光を照射することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の記録ヘッドの製造方法。 - 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記録素子を有する記録素子基板と、
前記記録素子基板を内部に配置するための開口部を有し、前記記録素子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固定するための保持部材と、
を有する記録ヘッドであって、
前記保持部材の前記記録素子基板が固定された面に、レーザー光により前記電気配線基板が溶着されており、該溶着がなされた溶着部が、前記電気配線基板の外周部の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする記録ヘッド。 - 前記電気配線基板及び前記保持部材のいずれか一方はレーザー光に対して吸収性を有する部分を備えており、他方はレーザー光に対して透過性を有する部分を備えており、
前記透過性を有する部分を介してレーザー光が照射されることで、前記溶着部が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の記録ヘッド。 - 前記溶着部は、前記外周部のうちの、前記記録ヘッドが走査される方向に関する前記電気配線基板の端部の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の記録ヘッド。
- 前記溶着部は、前記電気配線基板の隅の近傍に形成されていることを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか一項に記載の記録ヘッド。
- 前記電気配線基板は、前記記録素子を駆動する信号を前記記録素子基板に送るための配線を複数と、複数の前記配線を挟む、膜状の第1の絶縁体及び第2の絶縁体と、を有し、複数の前記配線の間に配された接着剤によって前記第1の絶縁体及び前記第2の絶縁体は接着されており、
前記保持部材がレーザー光に対して吸収性を有し、前記第1の絶縁体、前記第2の絶縁体、及び前記接着剤がレーザー光に対して透過性を有しており、
前記溶着部は、複数の前記配線が配されていない領域に対応する部分に形成されていることを特徴とする請求項4乃至請求項7のいずれか一項に記載の記録ヘッド。 - 複数の前記配線が屈曲して配置されることで設けられた複数の前記配線の間の領域に対応する部分において、前記溶着部が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の記録ヘッド。
- 前記電気配線基板は、前記記録素子基板が固定された面とは異なる前記保持部材の面に向かって屈曲する屈曲部を有しており、
前記溶着部は、前記記録素子基板が固定された面における、前記屈曲部を除く前記電気配線基板の外周部に隙間無く繋がるように形成されていることを特徴とする請求項4乃至請求項9のいずれか一項に記載の記録ヘッド。
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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