JP2005169951A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】 記録素子基板と、記録素子基板の側周部を囲むように収容して配置されるプレートと、この上に配置され、記録素子基板に対する電気配線部が形成された電気配線テープ部材と、プレートに囲まれた記録素子基板の周りの空間を埋める第１の封止材と、上記電気配線部の部分を被覆する第２の封止材と、が具えられるインクジェット記録ヘッドの構成にあって、第２の封止材を支えるのに利用されていた電気配線テープの薄型化による剛性低下に対しても、電気接続部の応力集中が緩和されるようにする。
【解決手段】 電気配線テープの張り出し部分Ｈ１３０５を介し、第２の封止材Ｈ１３０８を支える支持部材として、プレートＨ１４０１’に突起Ｈ１４０２を設ける。
【選択図】 図６
【解決手段】 電気配線テープの張り出し部分Ｈ１３０５を介し、第２の封止材Ｈ１３０８を支える支持部材として、プレートＨ１４０１’に突起Ｈ１４０２を設ける。
【選択図】 図６
Description
本発明は、記録媒体の被記録面に対してインクを吐出し、記録動作を行うインクジェット記録ヘッドに関し、特にインクを吐出するために利用されるエネルギを発生するための記録素子が形成された基板にフレキシブルフィルム基板が実装されるインクジェット記録ヘッドに適用して好適なものである。
インクジェット記録装置は、ノンインパクト記録方式の記録装置であり、記録時における騒音がほとんどないこと、様々な種類の記録媒体に対して高精細な画像を高速で記録可能であることなど、優れた特長をもつ。このようなことから、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどのパーソナルもしくはオフィスユースの記録装置だけでなく、さらに近年では各種処理装置と複合的に組み合わせた捺染装置や印刷装置など産業目的の記録装置にも広く採用されている。
インクジェット記録は、微細な吐出口から微少量のインクを例えば滴として吐出させ、これを記録媒体に付与して記録を行うもので、代表的な方式としては、通電に応じて発熱する電気熱変換素子（ヒータ）を用い、インクを加熱発泡させることにより生じる圧力を利用して記録を行うものがある。これは、電気熱変換素子および配線等を高密度に多数配置したインクジェットヘッド用基板を容易かつ精度高く製造することができることから、記録の高精彩化および高速化を実現できるものである。さらにこれにより、インクジェットヘッドないしはこれを用いる記録装置の一層のコンパクト化を図ることができる。
インクジェット記録方式では、インクを吐出するためのノズルないし吐出口を有するインクジェット記録ヘッドと、このヘッドに対してインクを供給する供給系とから構成されるのが一般的である。そして電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドでは、電気熱変換素子をノズルを構成する液路内に設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることによりインクに熱エネルギを付与し、そのときのインクの相変化により生じる発泡（沸騰）時の気泡圧力をインクの吐出に利用するのである。
かかる熱エネルギを利用するタイプのインクジェット記録ヘッドには、電気熱変換素子が配列された基板の主平面に対して、平行な方向に記録液を吐出させる形態のもの（エッジシュータと称される）と、垂直な方向にインクを吐出させる形態のもの（サイドシュータと称される）がある。ここで、サイドシュータ型のものを例に挙げ、インクジェット記録ヘッドの具体的な構成について説明する。
図１〜図３はサイドシュータ型の記録ヘッドの代表例を示す斜視図である。なお、この構成は、基本的に、後述する本発明を好ましく適用できるものである。
インクジェット記録ヘッドＨ１０００は、概して、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニットＨ１００３とタンクホルダＨ２０００とからなっている。ここで、図３に示すように、記録素子ユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、基台である第１のプレートＨ１２００、可撓性の配線部材である電気配線テープＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、および記録素子基板の収容部である第２のプレートＨ１４００で構成され、これらが一体に組み立てられてインク供給ユニットＨ１３００に取り付けられる。また、インク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、ジョイントシール部材Ｈ２３００、フィルタＨ１７００およびシールゴムＨ１８００から構成され、これらが一体に組み立てられてタンクホルダＨ２０００に収納される。
ここで、記録素子ユニットＨ１００２の構成について説明する。
記録素子ユニットＨ１００２は、概ね以下の工程を経て作製される。
工程１：第１のプレートＨ１２００と第２のプレートＨ１４００との接合によるプレート接合体の形成。
工程２：プレート接合体への、２つの記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１のマウント。
工程３：電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と各記録素子基板の電極部との位置合せ、および電気配線テープの上記プレート接合体への接合。
工程４：電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と各記録素子基板の電極部との接続。
工程５：上記電気接続部の封止。
記録素子ユニットＨ１００２は、概ね以下の工程を経て作製される。
工程１：第１のプレートＨ１２００と第２のプレートＨ１４００との接合によるプレート接合体の形成。
工程２：プレート接合体への、２つの記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１のマウント。
工程３：電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と各記録素子基板の電極部との位置合せ、および電気配線テープの上記プレート接合体への接合。
工程４：電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と各記録素子基板の電極部との接続。
工程５：上記電気接続部の封止。
以下に、上述の各工程をさらに詳しく説明する。
工程１
第１のプレートＨ１２００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１と第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタおよびイエローのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されている。第２のプレートＨ１４００は各インク供給口Ｈ１２０１が露出するように第１プレートＨ１２００に接合される。ここで、第２プレートＨ１４００と第１プレートＨ１２００とが接合し、インク供給口Ｈ１２０１が露出した部分に、二つの記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１が入るデバイスホールＨ１４０１が形成される。
工程１
第１のプレートＨ１２００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１と第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタおよびイエローのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されている。第２のプレートＨ１４００は各インク供給口Ｈ１２０１が露出するように第１プレートＨ１２００に接合される。ここで、第２プレートＨ１４００と第１プレートＨ１２００とが接合し、インク供給口Ｈ１２０１が露出した部分に、二つの記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１が入るデバイスホールＨ１４０１が形成される。
工程２
第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、このデバイスホールＨ１４０１内で露出した第１プレートＨ１２００の部分に位置精度高く接着固定される。このときの位置決めは、第１プレートＨ１２００に形成されたＸ方向位置基準面Ｈ１２０４とＹ方向位置基準面Ｈ１２０５とに対して行われる。なお、インクを吐出するための吐出口を複数有する記録素子基板は、サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドに採用される公知の構造を有する。
第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、このデバイスホールＨ１４０１内で露出した第１プレートＨ１２００の部分に位置精度高く接着固定される。このときの位置決めは、第１プレートＨ１２００に形成されたＸ方向位置基準面Ｈ１２０４とＹ方向位置基準面Ｈ１２０５とに対して行われる。なお、インクを吐出するための吐出口を複数有する記録素子基板は、サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドに採用される公知の構造を有する。
工程３
電気配線テープＨ１３００は、ベースフィルム、銅箔配線、および配線を保護するカバーフィルムあるいはソルダーレジストの積層体からなる。ベースフィルムは、例えばポリイミド樹脂で厚さ２５〜１２５μｍに形成されている。一方、銅箔配線は厚さ３５μｍに形成され、二つの記録素子基板と電気コンタクト基板Ｈ２２００とを結ぶ所定の形状のトレースを有する。電気配線テープＨ１３００の記録素子基板組み込み部は、デバイスホールＨ１４０１と略同一形状のデバイスホールＨ１３０４が形成されており、記録素子基板の電極部に対応するデバイスホールの二つの辺には、接続端子として表面が金でメッキされた電気端子Ｈ１３０２の列が延在する。電気配線テープＨ１３００は、カバーフィルムの側において第２プレートＨ１４００の表面に熱硬化型エポキシ樹脂接着層を介して固定される。電気配線テープＨ１３００のベースフィルムは、記録素子ユニットのキャッピング部材などが当接するために平滑な面となっている。
電気配線テープＨ１３００は、ベースフィルム、銅箔配線、および配線を保護するカバーフィルムあるいはソルダーレジストの積層体からなる。ベースフィルムは、例えばポリイミド樹脂で厚さ２５〜１２５μｍに形成されている。一方、銅箔配線は厚さ３５μｍに形成され、二つの記録素子基板と電気コンタクト基板Ｈ２２００とを結ぶ所定の形状のトレースを有する。電気配線テープＨ１３００の記録素子基板組み込み部は、デバイスホールＨ１４０１と略同一形状のデバイスホールＨ１３０４が形成されており、記録素子基板の電極部に対応するデバイスホールの二つの辺には、接続端子として表面が金でメッキされた電気端子Ｈ１３０２の列が延在する。電気配線テープＨ１３００は、カバーフィルムの側において第２プレートＨ１４００の表面に熱硬化型エポキシ樹脂接着層を介して固定される。電気配線テープＨ１３００のベースフィルムは、記録素子ユニットのキャッピング部材などが当接するために平滑な面となっている。
工程４
電気配線テープＨ１３００と二つの記録素子基板との電気接続は、電気配線テープの電気端子Ｈ１３０２と、例えば各記録素子基板の電極部上に予め設けられたバンプとに対し、シングルポイントのインナーリードボンディング（Inner Lead Bonding；以下、ＩＬＢと略す）を施すことにより行われる。
電気配線テープＨ１３００と二つの記録素子基板との電気接続は、電気配線テープの電気端子Ｈ１３０２と、例えば各記録素子基板の電極部上に予め設けられたバンプとに対し、シングルポイントのインナーリードボンディング（Inner Lead Bonding；以下、ＩＬＢと略す）を施すことにより行われる。
工程５
ＩＬＢ後、電気接続部が露出すると、吐出口から飛散した微細なインク滴もしくは記録媒体上より跳ね上がったインク滴が電極部に付着して、電極部やその下地金属を腐食するおそれがあるので、電極部はエポキシ樹脂等の封止性およびイオン遮断性に優れた封止材Ｈ１３０８（図２）により被覆され、封止されている。また、インク供給口Ｈ１２０１から各吐出口Ｈ１１０７まで密閉性の高いインク連通路が形成されるよう、各記録素子基板の周囲とデバイスホールとの隙間部分を含めて、封止材Ｈ１３０７により被覆される。
ＩＬＢ後、電気接続部が露出すると、吐出口から飛散した微細なインク滴もしくは記録媒体上より跳ね上がったインク滴が電極部に付着して、電極部やその下地金属を腐食するおそれがあるので、電極部はエポキシ樹脂等の封止性およびイオン遮断性に優れた封止材Ｈ１３０８（図２）により被覆され、封止されている。また、インク供給口Ｈ１２０１から各吐出口Ｈ１１０７まで密閉性の高いインク連通路が形成されるよう、各記録素子基板の周囲とデバイスホールとの隙間部分を含めて、封止材Ｈ１３０７により被覆される。
ここで、各記録素子基板の周囲に適用される封止材（第１の封止材）Ｈ１３０７には、流動性が高く、かつ硬化後に各記録素子基板に対し硬化収縮などの応力を与えない弾力性の高いものが選定される。一方、電気接続部に対する封止材（第２の封止材）Ｈ１３０８には、吐出口の形成面に付着したインク滴を適時払拭するためのゴムなどのワイパーブレードに対する磨耗耐久性や、記録媒体が万が一接触した場合に剥がれが生じないような耐久性を考慮して、硬質のものが選定される。
この後、電気配線テープの電気入力側である電気端子接続部Ｈ１３０３と、記録装置本体から電気信号を伝えるための電気コンタクト基板Ｈ２２００とは、例えばＡＣＦ（An-isotrophic Conductive Film）により接続され、この端子接続部分も上述した封止材などで被覆される。
以上の工程を経て作製された記録素子ユニットＨ１００２と、インク供給ユニットＨ１００３とを、ジョイントシール部材Ｈ２３００を介して接合するとともに、第１のプレートに形成した２箇所のビス止め部１２０６にそれぞれ設けられたビス固定位置Ｈ１２０７を通して、インク供給ユニットＨ１００３のビス止めボス部１５１７にビスＨ２４００を螺着することで固定する。この際、第１のプレートに形成した位置基準面Ｈ１２０４、Ｈ１２０５および裏面側の平面がインク供給ユニットＨ１００３側の突き当て部Ｈ１５０９、Ｈ１５１０およびＨ１５１１に突き当たる。これにより、Ｘ方向（主走査方向）、Ｙ方向（副走査方向）およびＺ方向（インク吐出方向）の記録素子ユニットＨ１００２の位置決めがなされる。また、電気コンタクト基板Ｈ２２００は、その端子位置決め穴Ｈ１３０９および端子結合穴Ｈ１３１０に対し、インク供給ユニットＨ１００３の端子固定部Ｈ１５１２に設けた端子位置決めピンＨ１５１５および端子結合ピンＨ１５１６が嵌入することで、位置決め・固定される。
しかる後に、これら記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニットＨ１００３との組み立て体にタンクホルダＨ２０００を取り付けることによって、図１に示すようなインクジェット記録ヘッドＨ１０００が完成する。そしてタンクホルダＨ２０００にインクタンク（不図示）を取り付けると、インクはインク供給ユニットＨ１００３のフィルタＨ１７００からインク流路形成部材Ｈ１６００のインク流路Ｈ１５０１を介して供給され、さらにインク導入口Ｈ１６０２から記録素子ユニットＨ１００２に導入することが可能となる。
なお、上述したインクジェット記録ヘッドは、ブラックインク吐出用の部分とカラーインク吐出用の部分とを一体にした記録ヘッドについて説明を行ったが、それらを別体にした各色毎の記録素子基板を有するインクジェット記録ヘッドを構成する際にも、同様の製法を採用することができるものである。
しかし上述したインクジェット記録ヘッドにおいては、信頼性を低下させるおそれのある次のような問題があった。
上述のように、電気配線テープＨ１３００と記録素子基板との相互の電気接続部を被覆する第２の封止材Ｈ１３０８は、硬く耐久性に富んでいるものが採用されている。従って、記録素子基板の外周を封止している軟らかい第１の封止材Ｈ１３０７の上にこの第２の封止材Ｈ１３０８が位置する部分では、第１の封止材Ｈ１３０７の変形に伴って局部的外力が加わることでひび割れが生じることがあり、このひび割れ部分からインクが沁み込み、電気接続部を腐食させ得る。
このような問題を解決するために、電気配線テープの電気端子Ｈ１３０２列の両脇のデバイスホールＨ１３０４との隙間部に電気配線テープのベースフィルムを張り出させ、当該張り出し部Ｈ１３０５の上に第２の封止材Ｈ１３０８が電気接続部を被覆すると同時に塗布されるようにすることで、上記問題を解決する方法が提案されている（特許文献１参照）。そしてこの文献では、特に剛性を高める場合は延在部Ｈ１３０５に導体層を入れることが開示されている。
しかしながら、インクジェット記録装置の広範な普及に伴って、これに用いられる記録ヘッドの低廉化が一層望まれており、そのためには各構成要素の低廉化が不可欠である。そしてその一環として、比較的高価な部材である電気配線テープ１３００を構成するベースフィルムや銅箔層を薄くする場合、上記構成のままでは上述した問題を完全に防ぐことができなくなるおそれが高くなる。
図４を用いてこの問題を説明する。同図（ａ）は記録素子ユニットの電気配線テープおよびデバイスホールの周辺をインク吐出口Ｈ１００７の群Ｈ１１０８が形成された面（記録媒体との対向面）側から見た模式図、同図（ｂ）はそのＩＶＢ−ＩＶＢ線の模式的断面図である。
図４（ａ）に示すように、特許文献１に開示された技術を適用した場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の電極部Ｈ１１０４に接続される電気配線テープＨ１３００の電気端子Ｈ１３０２の列の両側に向けて、第１の記録素子基板Ｈ１１００とデバイスホールＨ１４０１との間の部分上の空間を覆うように電気配線テープのベースフィルムを張り出し、第２の封止材Ｈ１３０８が電気接続部を被覆するとともに当該張り出し部Ｈ１３０５の上にも塗布されるようになる。
しかしながら、図４（ｂ）に示すように、第１の封止材Ｈ１３０７が変形（例えば硬化収縮）した場合、これに伴って電気配線テープＨ１３００のデバイスホールＨ１３０４の隅にある張り出し部Ｈ１３０５がデバイスホール底面に向かって矢印で示すように変形する。しかし、第２の封止材Ｈ１３０８は硬質のものであるためにその変形に追従できず、局部的に応力集中が生じて、接続安定性を損ねる結果となり得るのである。
このような問題点に鑑み、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、下記手段により上述した問題を解決し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供するに至った。
そのために、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するための記録素子および該記録素子を駆動するための電力供給を受容する電極部を有し、基台上に配置された記録素子基板と、
該記録素子基板の側周部を囲むように前記記録素子基板を収容して前記基台上に配置された収容部と、
該収容部上に配置され、前記記録素子基板の前記電極部に接続される配線部が形成された可撓性の配線部材と、
前記収容部に囲まれた前記記録素子基板の周りの空間を埋める第１の封止材と、
前記記録素子基板の前記電極部およびこれに対する前記配線部材の前記配線部の部分を被覆する第２の封止材と、
前記空間に配置され、前記基台上で前記第２の封止材を支持する支持部材と、
を具えたことを特徴とする。
該記録素子基板の側周部を囲むように前記記録素子基板を収容して前記基台上に配置された収容部と、
該収容部上に配置され、前記記録素子基板の前記電極部に接続される配線部が形成された可撓性の配線部材と、
前記収容部に囲まれた前記記録素子基板の周りの空間を埋める第１の封止材と、
前記記録素子基板の前記電極部およびこれに対する前記配線部材の前記配線部の部分を被覆する第２の封止材と、
前記空間に配置され、前記基台上で前記第２の封止材を支持する支持部材と、
を具えたことを特徴とする。
本発明によれば、比較的高価な部材である電気配線テープ等の配線部材を構成するベースフィルムや銅箔層が薄くなることで危惧されていた、電気接続部の応力集中が緩和され信頼性を高めることができる。すなわち、第２の封止材を支える支持部材を設けたことで、配線部材を薄くして低廉化を図っても、記録素子基板と配線部材の接続部分の信頼性および製造安定性を向上させることができる。特に、例えば比較的廉価な材料で形成できる収容部（第２のプレート）の記録素子基板の収容空間を画成するデバイスホール内側に突起を設ける構成とすれば、部品点数を増やすことがなく、また部品コストの上昇もないために、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを廉価に提供することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図５は本発明の第１の実施形態による記録素子ユニットの分解斜視図、図６（ａ）は記録素子ユニットの電気配線テープおよびデバイスホールの周辺を第１の記録素子Ｈ１１００のインク吐出口Ｈ１００７の群Ｈ１１０８が形成された面（記録媒体との対向面）側から見た模式図、図６（ｂ）はそのＶＩＢ−ＶＩＢ線の模式的断面図である。これらの図において、図１〜図４の各部と同様に構成できる部分については対応箇所に同一符号を付してある。
（第１の実施形態）
図５は本発明の第１の実施形態による記録素子ユニットの分解斜視図、図６（ａ）は記録素子ユニットの電気配線テープおよびデバイスホールの周辺を第１の記録素子Ｈ１１００のインク吐出口Ｈ１００７の群Ｈ１１０８が形成された面（記録媒体との対向面）側から見た模式図、図６（ｂ）はそのＶＩＢ−ＶＩＢ線の模式的断面図である。これらの図において、図１〜図４の各部と同様に構成できる部分については対応箇所に同一符号を付してある。
本実施形態が図４の構成と異なるのは、第２のプレートＨ１４００’に形成する第１および第２の記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１用の各デバイスホールＨ１４０１’の四隅に、電気配線テープＨ１３００のデバイスホール張り出し部Ｈ１３０４に対応した突起Ｈ１４０２を設けたことである。突起Ｈ１４０２は、セラミックや樹脂あるいは金属等の母材から第２のプレートＨ１４００’を成型するときに、その型によって一体に形成されるようにすればよい。本実施形態では、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のグリーンシートの打ち抜き型を変更することで、容易かつ廉価に形成することができた。
このようにして形成した第２のプレートＨ１４００’を用いて、上述した工程により記録素子ユニットＨ１００２を組み立てることで、図６（ｂ）に示すように電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５が第２のプレートの突起Ｈ１４０２によって支えられることになる。従って、第１の封止材Ｈ１３０７に硬化収縮が生じても、これによる張り出し部Ｈ１３０５の下方への撓みひいては第２の封止材Ｈ１３０８を変形させようとする力が生じず、よって記録素子基板と電気配線テープとの電気接続部に局部的に応力が集中することがなくなり、接続安定性を損ねることもない。これにより、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができるようになった。
なお、本実施形態では、電気配線テープ側に張り出し部Ｈ１３０５が設けられ、これを介して第２の封止材Ｈ１３０８を支える構成とした。この構成は、電気接続部に向けて積極的な張り出し部分を形成することで、封止材Ｈ１３０８周縁部付近に電気配線テープ端部の段差が位置しないようになし、以って封止材Ｈ１３０８の被覆性を安定かつ良好にする上で好ましい構成である。しかし、そのような段差による封止材Ｈ１３０８の剥がれ等が問題とならないのであれば、電気配線テープ側に張り出し部Ｈ１３０５を設けず、第２のプレートの突起Ｈ１４０２上が封止材Ｈ１３０８で直接被覆されるようにすること、すなわち第２のプレートの突起Ｈ１４０２上が封止材Ｈ１３０８を直接支えるようにすることもできる。これは、後述する第２および第３の実施形態においても同様である。
また、本実施形態では、第２のプレートＨ１４００’のデバイスホールＨ１４０１’の各隅部に対して、ほぼ角型の突起Ｈ１４０２を設けているが、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５ないしは第２の封止材Ｈ１３０８を有効に支え得るものであれば突起の形状はこれに限られない。例えば、角型の縁部に対して斜面または曲面の面取りが施されたような形状であってもよく、かかる形状であっても第２のプレートの成型時に一体かつ容易に形成できるものであり、同様の効果を得ることが可能である。
なお、第２のプレートＨ１４００’は、記録素子ユニットの他の各部の構成に影響を及ぼさず、従ってその基本設計や製造工程に顕著な変更を要するものではない。従って、適用される記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１についても、サイドシュータ型インクジェット記録ヘッドとして公知の構造を有するものを採用できるが、図７および図８を用いて簡単に説明する。
図７は第１の記録素子基板Ｈ１１００を示し、ブラックインク用として用いられる。また図８は第２の記録素子基板Ｈ１１０１を示し、カラーインク用として用いられる。両基板とも、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのシリコン基板Ｈ１１１０に、各色ごとのインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２が設けられ、このインク供給口に対してインク供給ユニットＨ１００３のインク導入口Ｈ１６０２（図３）から対応するインクが導入される。また、各色のインク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側にそれぞれ１列ずつ、配列ピッチを１／２だけＹ方向にずらした千鳥状の配列を有する吐出エネルギ発生手段である電気熱変換素子Ｈ１１０３の列が設けられている。この電気熱変換素子に対応する位置には、インク流路壁Ｈ１１０６によって形成される液路と、この液路に連通するとともに記録媒体に向けてインクを吐出するためのインク吐出口Ｈ１１０７の群Ｈ１１０８が形成されている。なお、カラーインク用の第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、イエロー、マゼンタおよびシアンの３色に対して各２列ずつの吐出口を有した一体構成となっているが、別体に構成されるものでもよい。
さらに、電気熱変換素子Ｈ１１０３の配列方向（図のＹ方向）に直交する方向（図のＸ方向）の記録素子基板の２つの辺に沿って、第１の記録素子基板上に形成された電気熱変換素子や第１の記録素子基板に作り込まれた駆動回路と外部との電気的接続を行うための電極部Ｈ１１０４が形成されている。電極部Ｈ１１０４には、電気配線テープＨ１３００の端子Ｈ１３０２と接続を行うためのＡｕ等のボール状バンプ（スタッドバンプ）Ｈ１１０５が、例えばワイヤーボンディング装置を適用して形成されている。
なお、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子としては、通電に応じてインクを加熱発泡させる熱エネルギを発生する電気熱変換素子に限られず、その他のものでもよい。
さて、図５に示した構成の記録素子ユニットＨ１１０２を用いて組み立てた記録ヘッドＨ１１００は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置に搭載可能であり、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置にも搭載可能なものである。そして、このインクジェット記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、本明細書において、「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
図９は上記インクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置の一構成例を示す模式的斜視図である。
図示の装置において、キャリッジ５００は無端ベルト５０１に固定され、かつガイドシャフト５０２に沿って移動可能になっている。無端ベルト５０１はプーリ５０３および５０４に巻回され、プーリ５０３にはキャリッジ駆動モータ５０４の駆動軸が連結されている。従って、キャリッジ５００は、モータ５０４の回転駆動に伴いガイドシャフト５０２に沿って往復方向（Ａ方向）に主走査される。キャリッジ５００上には、カートリッジ形態の上記インクジェット記録ヘッドＨ１０００が搭載され、さらに使用するインク色に対応した個数のインクタンク４０４が搭載される。
図示の装置において、キャリッジ５００は無端ベルト５０１に固定され、かつガイドシャフト５０２に沿って移動可能になっている。無端ベルト５０１はプーリ５０３および５０４に巻回され、プーリ５０３にはキャリッジ駆動モータ５０４の駆動軸が連結されている。従って、キャリッジ５００は、モータ５０４の回転駆動に伴いガイドシャフト５０２に沿って往復方向（Ａ方向）に主走査される。キャリッジ５００上には、カートリッジ形態の上記インクジェット記録ヘッドＨ１０００が搭載され、さらに使用するインク色に対応した個数のインクタンク４０４が搭載される。
また、図示の装置には、キャリッジの主走査方向上の移動位置を検出するなどの目的でリニアエンコーダ５０６が設けられている。リニアエンコーダ５０６の一方の構成要素としてはキャリッジ５００の移動方向に沿って設けられたリニアスケール５０７があり、このリニアスケール５０７には所定密度で、等間隔にスリットが形成されている。一方、キャリッジ５００には、リニアエンコーダ５０６の他方の構成要素として、例えば、発光部および受光センサを有するスリットの検出系５０８および信号処理回路が設けられている。従って、リニアエンコーダ５０６からは、キャリッジ５００の移動に伴って、インク吐出タイミングを規定するための吐出タイミング信号およびキャリッジの位置情報が出力される。
プリント媒体としての記録紙Ｐは、キャリッジ５００のスキャン方向と直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。記録紙Ｐは搬送方向上流側の一対のローラユニット５０９および５１０と、下流側一対のローラユニット５１１および５１２とにより支持され、一定の張力を付与されて記録素子ユニットＨ１１０２の吐出口形成面に対する平坦性を確保した状態で搬送される。各ローラユニットに対する駆動力は、図示しない用紙搬送モータから伝達される。
以上のような構成によって、キャリッジ５００の移動に伴いインクジェット記録ヘッドの吐出口の配列幅に対応した幅のプリントと用紙Ｐの搬送とを交互に繰り返しながら、用紙Ｐ全体に対するプリントが行われる。
なお、キャリッジ５００は、プリント開始時またはプリント中に必要に応じてホームポジションで停止する。このホームポジションには、各インクジェットヘッドの吐出口が設けられた面（吐出口面）をキャッピングするキャップ部材５１３が設けられ、このキャップ部材５１３には吐出口から強制的にインクを吸引して吐出口の目詰まり等を防止するための吸引回復手段（不図示）が接続されている。また、記録素子ユニットＨ１１０２の吐出口形成面を払拭するためのワイピング部材５５０が昇降可能に設けられている。
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態による記録素子ユニットの分解斜視図であり、図１〜図４の各部と同様に構成できる部分については対応箇所に同一符号を付してある。
図１０は本発明の第２の実施形態による記録素子ユニットの分解斜視図であり、図１〜図４の各部と同様に構成できる部分については対応箇所に同一符号を付してある。
本実施形態が図５の構成と異なるのは、図４と同様の形状のデバイスホールＨ１４０１をもつ第２のプレートＨ１４００を用いる一方、第１および第２の記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１用の各デバイスホールＨ１４０１の四隅に、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５の下部に位置するよう、第２のプレートのデバイスホールＨ１４０１の深さと同等の高さの支持部材Ｈ１４０３を配置したことである。本例では、アクリル製の微小な略立方体（０．６ｍｍ×０．６ｍｍ×０．６ｍｍ）形状を有する支持部材Ｈ１４０３を作製し、第１および第２のプレートＨ１２００およびＨ１４００が組み立てられた後、各デバイスホールＨ１４０１の四隅に支持部材Ｈ１４０３を接着して形成した。
その他は上述した工程と同様にして記録素子ユニットＨ１００２を組み立てることで、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５が指示部材Ｈ１４０３によって支えられることになる。従って、第１の封止材Ｈ１３０７に硬化収縮が生じてもこれによる下方への撓みが生じず、よって記録素子基板と電気配線テープとの電気接続部に局部的に応力が集中することがなくなり、接続安定性を損ねることもない。これにより、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができるようになる。
（第３の実施形態）
図１１は上記第２の実施形態の変形例としての第３の実施形態を示す。この例では、上述した電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５の裏側、すなわちデバイスホールＨ１４０１に対面する側に、上記第２の実施形態と同様、デバイスホールの深さと同等のアクリル製の支持部材Ｈ１４０３を配置することで同様の効果を得るものである。
図１１は上記第２の実施形態の変形例としての第３の実施形態を示す。この例では、上述した電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５の裏側、すなわちデバイスホールＨ１４０１に対面する側に、上記第２の実施形態と同様、デバイスホールの深さと同等のアクリル製の支持部材Ｈ１４０３を配置することで同様の効果を得るものである。
すなわち、その他は上述した工程と同様にして記録素子ユニットＨ１００２を組み立てることで、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５が指示部材Ｈ１４０３によって支えられることになる。従って、第１の封止材Ｈ１３０７に硬化収縮が生じてもこれによる下方への撓みが生じず、よって記録素子基板と電気配線テープとの電気接続部に局部的に応力が集中することがなくなり、接続安定性を損ねることもない。これにより、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができるようになる。
なお、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５ないしは第２の封止材Ｈ１３０８を有効に支え得るものであれば、支持部材の形状は略立方体状のものに限られないのは勿論である。また、その材質もアクリルに限られることなく、廉価かつ容易に作製可能なものとすることができ、例えば、金属、セラミックあるいは成型容易な樹脂などを用いてもよい。
（第４の実施形態）
図１２は本発明の第４の実施形態による記録素子ユニットの分解斜視図である。本実施形態では、図４と同様の形状のデバイスホールＨ１４０１をもつ第２のプレートＨ１４００を用いる一方、電極配線テープの張り出し部Ｈ１３０５の角状に突出させた部分を、裏側すなわち、第２のプレートＨ１４００のデバイスホールＨ１４０１側に折り曲げて形成し、この折り曲げ部Ｈ１３０６を、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５ないしは第２の封止材Ｈ１３０８を支える支持部材としたものである。その折り曲げ量としては、デバイスホールＨ１４００と同等の高さとなるように０．６ｍｍとすれば、上述と同様の組み立て後、第１の封止材Ｈ１３０７に硬化収縮が生じても、折り曲げ部Ｈ１３０６の先端が電極配線テープを支えて下方への撓みを阻止するので、記録素子基板と電気配線テープとの電気接続部に局部的に応力が集中することがなくなり、接続安定性を損ねることもない。これにより、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができるようになる。
図１２は本発明の第４の実施形態による記録素子ユニットの分解斜視図である。本実施形態では、図４と同様の形状のデバイスホールＨ１４０１をもつ第２のプレートＨ１４００を用いる一方、電極配線テープの張り出し部Ｈ１３０５の角状に突出させた部分を、裏側すなわち、第２のプレートＨ１４００のデバイスホールＨ１４０１側に折り曲げて形成し、この折り曲げ部Ｈ１３０６を、電気配線テープのデバイスホール張り出し部Ｈ１３０５ないしは第２の封止材Ｈ１３０８を支える支持部材としたものである。その折り曲げ量としては、デバイスホールＨ１４００と同等の高さとなるように０．６ｍｍとすれば、上述と同様の組み立て後、第１の封止材Ｈ１３０７に硬化収縮が生じても、折り曲げ部Ｈ１３０６の先端が電極配線テープを支えて下方への撓みを阻止するので、記録素子基板と電気配線テープとの電気接続部に局部的に応力が集中することがなくなり、接続安定性を損ねることもない。これにより、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができるようになる。
なお、折り曲げ量としては、折り曲げ部Ｈ１３０６の先端が第１のプレートＨ１２００の上面に完全に着地したものとしなくてもよい。要は、電気配線テープとの電気接続部に局部的に好ましくない応力集中が生じない程度に、電気配線テープの変形を許容する量であればよい。
Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド部
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット
Ｈ１１００ 第１の記録素子基板
Ｈ１１０１ 第２の記録素子基板
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子
Ｈ１１０４ 電極部
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出口群
Ｈ１１１０ シリコン基板
Ｈ１２００ 第１のプレート
Ｈ１２０１ インク供給口
Ｈ１２０４ Ｘ方向基準面
Ｈ１２０５ Ｙ方向基準面
Ｈ１２０６ ビス止め部
Ｈ１２０７ ビス固定位置
Ｈ１３００ 電気配線テープ
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１３０２ 電極端子
Ｈ１３０３ 電極端子接続部
Ｈ１３０４ デバイスホール
Ｈ１３０５ デバイスホール張り出し部
Ｈ１３０６ 屈曲部
Ｈ１３０７ 第１の封止材
Ｈ１３０８ 第２の封止材
Ｈ１３０９ 端子位置決め穴
Ｈ１３１０ 端子結合穴
Ｈ１４００、Ｈ１４００’ 第２のプレート
Ｈ１４０１、Ｈ１４０１’ デバイスホール
Ｈ１４０２ 突起
Ｈ１４０３ 支持部材
Ｈ１５００ インク供給部材
Ｈ１５０１ インク流路
Ｈ１５０２ タンク位置決め穴
Ｈ１５０３ 第１の穴
Ｈ１５０４ 第２の穴
Ｈ１５０８ 係合部
Ｈ１５０９ Ｘ方向突き当て
Ｈ１５１０ Ｙ方向突き当て
Ｈ１５１１ Ｚ方向突き当て
Ｈ１５１２ 端子固定部
Ｈ１５１５ 端子位置決めピン
Ｈ１５１６ 端子結合ピン
Ｈ１５１７ ビス止めボス部
Ｈ１５１８ 接着剤塗布部
Ｈ１６００ 流路形成部材
Ｈ１６０１ 装着ガイド
Ｈ１６０２ インク導入口
Ｈ１６０３ ビス止めボス部
Ｈ１６０４ Ｚ方向基準面
Ｈ１６０５ 接着剤塗布部
Ｈ１７００ フィルタ
Ｈ１８００ シールゴム
Ｈ２０００ タンクホルダ
Ｈ２２００ 電気コンタクト基板
Ｈ２３００ ジョイントシール部材
Ｈ２４００ ビス
Ｈ１００１ 記録ヘッド部
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット
Ｈ１１００ 第１の記録素子基板
Ｈ１１０１ 第２の記録素子基板
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子
Ｈ１１０４ 電極部
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出口群
Ｈ１１１０ シリコン基板
Ｈ１２００ 第１のプレート
Ｈ１２０１ インク供給口
Ｈ１２０４ Ｘ方向基準面
Ｈ１２０５ Ｙ方向基準面
Ｈ１２０６ ビス止め部
Ｈ１２０７ ビス固定位置
Ｈ１３００ 電気配線テープ
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１３０２ 電極端子
Ｈ１３０３ 電極端子接続部
Ｈ１３０４ デバイスホール
Ｈ１３０５ デバイスホール張り出し部
Ｈ１３０６ 屈曲部
Ｈ１３０７ 第１の封止材
Ｈ１３０８ 第２の封止材
Ｈ１３０９ 端子位置決め穴
Ｈ１３１０ 端子結合穴
Ｈ１４００、Ｈ１４００’ 第２のプレート
Ｈ１４０１、Ｈ１４０１’ デバイスホール
Ｈ１４０２ 突起
Ｈ１４０３ 支持部材
Ｈ１５００ インク供給部材
Ｈ１５０１ インク流路
Ｈ１５０２ タンク位置決め穴
Ｈ１５０３ 第１の穴
Ｈ１５０４ 第２の穴
Ｈ１５０８ 係合部
Ｈ１５０９ Ｘ方向突き当て
Ｈ１５１０ Ｙ方向突き当て
Ｈ１５１１ Ｚ方向突き当て
Ｈ１５１２ 端子固定部
Ｈ１５１５ 端子位置決めピン
Ｈ１５１６ 端子結合ピン
Ｈ１５１７ ビス止めボス部
Ｈ１５１８ 接着剤塗布部
Ｈ１６００ 流路形成部材
Ｈ１６０１ 装着ガイド
Ｈ１６０２ インク導入口
Ｈ１６０３ ビス止めボス部
Ｈ１６０４ Ｚ方向基準面
Ｈ１６０５ 接着剤塗布部
Ｈ１７００ フィルタ
Ｈ１８００ シールゴム
Ｈ２０００ タンクホルダ
Ｈ２２００ 電気コンタクト基板
Ｈ２３００ ジョイントシール部材
Ｈ２４００ ビス
Claims (7)
- インクを吐出するための記録素子および該記録素子を駆動するための電力供給を受容する電極部を有し、基台上に配置された記録素子基板と、
該記録素子基板の側周部を囲むように前記記録素子基板を収容して前記基台上に配置された収容部と、
該収容部上に配置され、前記記録素子基板の前記電極部に接続される配線部が形成された可撓性の配線部材と、
前記収容部に囲まれた前記記録素子基板の周りの空間を埋める第１の封止材と、
前記記録素子基板の前記電極部およびこれに対する前記配線部材の前記配線部の部分を被覆する第２の封止材と、
前記空間に配置され、前記基台上で前記第２の封止材を支持する支持部材と、
を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 前記配線部材は、前記空間上に張り出した部分を有し、前記支持部材は当該張り出し部分を介して前記第２の封止材を支持することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記支持部材はセラミック、金属および樹脂のいずれかから形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記支持部材は、前記空間を画成する前記収容部の突起として一体に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記配線部材は、前記空間上に張り出した部分を有し、前記支持部材は当該張り出し部分を前記基台に向けて折り曲げて形成された部分であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記記録素子は、インクを吐出するために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する電気熱変換素子を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記基台は、前記記録素子基板に対してインクを供給するための供給口が形成された部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
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