JP2006341385A

JP2006341385A - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2006341385A
Application number: JP2005166707A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimamura; 亮嶋村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】電気配線基板を屈曲させた時に生じる可能性のある浮きのために電気配線基板による電気接続の信頼性が低下するのを抑制する。
【解決手段】記録素子基板２０１，２０２に接続された電気配線テープ４０１は、記録素子基板２０１，２０２が配置された面に平行な第１の面と、第１の面と直交する第２の面とに接合される。電気配線テープ４０１に銅箔４０１ｆによって形成された配線パターンには、幅の異なる複数の配線７０，８０，８１が含まれ、第１の面と第２の面の間の屈曲部において、最も端部側には、細い配線７０が配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明はインクジェット記録ヘッドおよび電気配線基板に関し、特にインクジェット記録ヘッド内の電気接続構造に関する。

インクジェット記録ヘッドは、一般に、インクを吐出するノズル列を有し、各ノズル内には、ヒータなどの、インクを吐出させるための記録素子が設けられている。インクジェット記録ヘッドとしては、記録素子が形成された記録素子基板に対してほぼ垂直方向に液滴を吐出するサイドシュータ型と称される構成のものが知られている。

サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドとしては、記録素子に電気信号を印加するなどのために必要な、インクジェット記録ヘッドの、インクジェット記録装置本体側との電気コンタクト部を、ノズル列が形成された面とは異なる面、特に、ノズル列形成面に対してほぼ垂直に延びる隣接面に配置した構成が知られている。この場合、電気コンタクト部と記録素子基板とは、互いに垂直に交わる面にそれぞれ配置されることになり、両者を接続するのには、途中でほぼ垂直に屈曲させることができる可撓性を有する電気配線基板を用いるのが有利である。このような電気配線基板の一例は、電気配線テープ、特にＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープである。
特開２００３−２３７０７３号公報

図１２は、電気配線テープ５０００が、上述のようにほぼ垂直に屈曲させられる部分を模式的に示している。同図に示す例では、電気配線テープ５０００は、絶縁性の基材５００１上に、配線パターンを形成する銅箔５００３が接着剤５００２によって接着され、その上に絶縁性のカバーフィルム５００５が接着剤５００４によって接着された構成を有している。この電気配線テープ５０００は、カバーフィルム５００５側がインクジェット記録ヘッドの壁面に接着などによって取り付けられている。

この際、本発明者の検討によれば、図示のように、屈曲部の内側において、電気配線テープ５０００にしわが生じ、カバーフィルム５００５が浮き上がった浮き部５００６が生じる場合があることが分かった。このような浮き部５００６が、電気配線テープ５０００の端部に達するように形成された場合、そこからインクなどが浸入し、電気的信頼性が低下することが懸念される。

本発明の目的は、電気配線基板を屈曲させた時に生じる可能性のある浮きのために電気配線基板による電気接続の信頼性が低下するのを抑制することにある。

上述の目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、互いに交差する方向に延びる第１の面と第２の面とに取り付けられた電気配線基板を有し、電気配線基板は、表裏の絶縁部材と、絶縁部材の間に配置され、配線パターンを形成する導電性部材とを有し、配線パターンは幅の異なる複数の配線を含み、電気配線基板の、第１の面と第２の面の間で屈曲された領域では、最も端部側に細い配線が配置されていることを特徴とする。

本発明によると、電気配線基板を屈曲させた時に浮きが発生したとしても、その浮きが電気配線基板の端部にまで達するのを抑制することができる。それによって、電気配線基板による電気接続の信頼性を向上させることができ、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施例）
まず、図１〜５を参照して本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドＨ１００１の全体構成について説明する。図１は、インクジェット記録ヘッドＨ１００１の外観斜視図、図２，３は分解斜視図、図４は、記録素子ユニットＨ１００２の部分を拡大して示す分解斜視図、図５は、記録素子ユニットＨ１００２の記録素子基板２０２の要部を拡大して示す一部破断斜視図である。

本実施例のインクジェット記録ヘッドＨ１００１は、後述するように、インクを吐出するための記録素子としてヒータを利用した、いわゆるバブルジェット方式と称されるものである。また、このインクジェット記録ヘッドＨ１００１は、ヒータが形成された基板に対してほぼ垂直方向に液滴を吐出する、いわゆるサイドシュータ型と称されるものである。

インクジェット記録ヘッドＨ１００１は、大きく分けて、記録素子ユニットＨ１００２、インク供給ユニットＨ１００３、および両者の接合体であるチップタンクユニットに結合されたタンクホルダーＨ１００４を有している。タンクホルダーＨ１００４は、インクジェット記録ヘッドＨ１００１に着脱自在なインクタンクＨ１００７の収容部を形成している。

インク供給ユニットＨ１００３は、インクタンクＨ１００７から記録素子ユニットＨ１００２にインクを導く働きをする。このために、インク供給ユニットＨ１００３は、例えばモールド成形によって所定の構造に形成され、インク供給流路が内部に形成された流路形成部材Ｈ１５００を有している。インク供給流路の一端は、インクタンクＨ１００７の供給口との接続部となっており、この端部には、インク供給流路内に異物が入らないようにするためのフィルタＨ１７００が装着されている。また、この接続部の周囲には、そこからのインクの蒸発を防ぐためのシールゴムＨ１８００が取り付けられている。

記録素子ユニットＨ１００２はインクの吐出手段を構成しており、インクを吐出するノズルを有する第１、第２の記録素子基板２０１，２０２を有している。記録素子基板２０１，２０２はサイドシュータ型バブルジェット基板として公知の構造を有している。すなわち、図５に示すように、記録素子基板２０１，２０２（図５は第２の記録素子基板２０２を示しているが第１の記録素子基板２０１についても同様である）は、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板２０２ｂを基体として形成されておいる。Ｓｉ基板２０２ｂには、インク流路としての長溝状の貫通口からなるインク供給口２０２ｃが形成されている。Ｓｉ基板２０２ｂ上の、インク供給口２０２ｃの開口を挟んだ両側には、吐出手段であるヒータ列２０２ｄがそれぞれ１列ずつ形成されている。ヒータ列２０２ｄは、両列のヒータが、列に直交する方向に並ばないように互いにずれて、全体として千鳥状に配列されている。Ｓｉ基板２０２ｂの、インク供給口２０２ｃの長手方向の両端部には、Ｓｉ基板２０２上に形成された電気配線（不図示）によりヒータに接続された接続パッド２０が配列された電極部２０２ｅ（２０１ｅ）が形成されている。接続パッド２０にはＡｕスタッドバンプが形成されている。さらぶ、Ｓｉ基板２０２ｂ上には、ヒータ列２０２ｄに対応したノズル列２０２ａ（２０１ａ）を形成する部材が接合されている。この部材は、フォトリソグラフィ技術によって樹脂材料から形成することができる。

記録素子基板２０１，２０２は、インク供給口１００ａ，１００ｂが形成された第１の基板１００上に接合されている。記録素子基板２０１，２０２は第１の基板１００上に高精度に位置決めされ、そのインク供給口２０２ｃ（および第１の記録素子基板の、対応するインク供給口）がこれらのインク供給口１００ｂ，１００ａに連通している。

第１の基板１００上には、記録素子基板２０１，２０２に対応する開口部３０１ａ，３０１ｂを有する第２の基板３０１が接合されている。この第２の基板３０１の全面に接着して電気配線テープ（電気配線基板）４０１が取り付けられている。電気配線テープ４０１はデバイスホール４０２，４０３を有し、これらが記録素子基板２０１，２０２にそれぞれ対応するように配置されている。デバイスホール４０２，４０３の縁には、インナーリード４０１ａが縁から突出するように形成されており、記録素子基板２０１，２０２の、対応する接続パッド２０に電気的に接続されている。この接続は、熱超音波圧着法を用いて、あるいは異方性導電テープを介して行うことができる。電気配線テープ４０１としてＴＡＢテープを用いる場合は、熱超音波圧着法によるインナーリードボンディング（ＩＬＢ）が好適である。

この電気接合部および記録素子基板３０１，３０２の側面には、外的衝撃やインク付着からの保護のため封止剤が塗布されている。この封止剤としては熱硬化型のものが一般に使用され、電気接続部の封止と記録素子基板３０１，３０２の側面の封止とには、互いに物性および硬化条件が異なる２種類の封止剤００Ｘ，００Ｙがそれぞれ用いられている。

電気配線テープ４０１の一端に配置された外部信号入力端子（不図示）には、電気コンタクト基板（ＰＷＢ）Ｈ１００５が電気的に接続されている。この電気接続部分には、インクによる腐食や外的衝撃からの保護のために、表裏両面に封止剤００Ｚ（図１）が塗布されている。電気コンタクト基板Ｈ１００５は、インクジェット記録装置本体側と、電気信号の授受のために電気的に接続されるコンタクト部Ｈ１００５ａを有している。

インク供給ユニットＨ１００３と記録素子ユニットＨ１００２の第１の基板１００とは、間にジョイントゴムＨ２３００を挟み込んで、インク供給経路の一端とインク供給口１００ａ，１００ｂとが連通するようにビスＨ１００６によって結合されている。また、電気コンタクト基板Ｈ１００５は、インク供給ユニットＨ１００３の、第１の基板１００が結合された面に垂直な隣接面に、例えば熱かしめによって取り付けられている。したがって、電気配線テープ４０１は、インクを吐出するノズル面、および第１の基板１００が結合された面と平行な第１の面５０と、電気コンタクト基板Ｈ１００５が取り付けられ、記録装置本体側の端子とのコンタクト面と平行な第２の面６０との間で、垂直に屈曲させられている。なお、この第１の面５０は、インクジェット記録ヘッドＨ１００１のインク吐出性能の維持・回復のために、非使用時にノズル面をキャッピング部材で覆う場合にキャッピング部材が当接するキャッピング面とも平行である。

次に、図６，７を参照して電気配線テープの構成について、さらに詳細に説明する。図６は、インク供給ユニットＨ１００３に取り付ける前の記録素子ユニットＨ１００２を、ノズル面側から見た平面図であり、電気配線テープ４０１の配線パターンの、本実施例における特徴を示す一部分を併せて示している。なお、図６では、記録素子基板２０１，２０２は同一形状を有するものとして示しているが、図１〜４におけるように、形状の異なるものであってもよい。図７は、電気配線テープ４０１の断面図であり、（ａ）は図６のＡ−Ａ線、（ｂ）はＢ−Ｂ線、（ｃ）はＣ−Ｃ線、（ｄ）はＤ−Ｄ線にそれぞれ沿った断面を示している。

本実施例の電気配線テープ４０１は、絶縁材であるテープ基材４０１ｄとカバーフィルム４０１ｈの間に、配線パターンを形成する銅箔４０１ｆが挟まれた積層体であり、カバーフィルム４０１ｈ側が第２の基板３０１に接合されている。銅箔４０１ｆはテープ基材４０１ｄ上に接着剤４０１ｅによって接合され、この銅箔４０１ｆが接合されたテープ基材４０１ｄ上に、カバーフィルム４０１ｈが接着剤４０１ｇによって接合されている。この電気配線テープ４０１の一例は、ＴＡＢテープである。

銅箔４０１ｆの、デバイスホール４０２，４０３の縁から突出した部分がインナーリード４０１ａとなっている。インナーリード４０１ａのうち、各デバイスホール４０２，４０３の縁において両端に配置されたインナーリード４０１ｂは、電気接続されないダミーリードとなっている。このダミーリードは、インナーリード４０１ａ上に塗布される封止剤００Ｘがデバイスホール４０２，４０３の端部においてデバイスホール４０２，４０３内に落ち込むのを抑制する働きをする。残りのインナーリード４０１ｂは、各記録素子基板２０１，２０２の、相応の接続パッド２０に接続されている。

銅箔４０１による配線パターンは、各インナーリード４０１ａから、電気コンタクト基板Ｈ１００５に接続される外部信号入力端子へと延びているが、例えば、指令信号の送信用のものと、ヒータの駆動電力供給用のものとの間などで配線の幅が異なっている。本実施例では、図６に示すように、電気配線テープ４０１の、同図に破線で示す屈曲部において、最も両端側には比較的幅の細い配線が配置され（７０）、幅の太い配線（８０，８１など）は、中央寄りに配置されている。

この際、本発明者の検討によれば、電気配線テープ４０１は、配線の有無や配線の太さの差によって、層厚が異なることが確認された。すなわち、図７（ａ）に示す、銅箔４０１ｆが存在する部分での層厚Ｔ₁は、図７（ｂ）に示す、銅箔４０１ｆが存在する部分での層厚ｔ₁より厚くなっている（Ｔ₁＞ｔ₁）。また、銅箔４０１ｆが存在する部分間でも、図７（ｃ）に示す、銅箔４０１ｆが比較的太い部分での層厚Ｔ₂は、図７（ｄ）に示す、銅箔４０１ｆが比較的細い部分での層厚ｔ₂に比べて厚くなっている（Ｔ₂＞ｔ₂）。一般的なＴＡＢテープについて本発明者が測定した結果によると、層厚の差は２０〜３０μｍ程度であった。

次に、電気配線テープ４０１の曲げ工程について図８，図９を参照して説明する。図８は、曲げ工程において用いる装置の概要を示しており、図９は、曲げ工程を時系列に示している。

図８に示すように、曲げ工程には、電気配線テープ４０１を、第２の基板３０１上に図の上方から押圧する第１の押え部材１０８と、第１の基板１００の側面に側方から押圧する第２の押え部材１０９を用いる。第１、第２の押え部材１０８，１０９はヒータ１０８ａ，１０９ａおよび温度センサ１０８ｂ，１０９ｂをそれぞれ有し、温度制御手段１１０，１１１によってそれぞれ所定の温度に制御可能である。第２の押え部材１０９の押圧面の下端には、ころ１０９ｃが備えられている。

次に、曲げ工程フローについて説明する。

まず、第２の基板３０１の上面（第１の面５０）と第１の基板１００の側面（第２の面６０）に電気配線テープ４０１を接着固定するための接着剤を供給する。この接着剤は、例えば熱硬化性エポキシ系接着剤であり、転写やディスペンスなどの方法で供給される。

次に、図９（ａ）に示すように、電気コンタクト基板Ｈ１００５が予め接合された電気配線テープ４０１を、第２の基板３０１上に位置決めする。そして、図９（ｂ）に示すように、第１の押え部材１０８を下降させ電気配線テープ４０１を第２の基板３０１の上面（第１の面５０）上に押える。

更に、図９（ｃ）に示すように、第２の押え部材１０９を下降させ、電気配線テープ４０１を第１、第２の基板１００，３０１の稜線を起点に折り曲げる。この時、ころ１０９ｃによって、第２の押え部材１０９と電気配線テープ４０１が接触する箇所にキズがつくのが抑制され、また、両者の摩擦が低減される。

また更に、図９（ｄ）に示すように、第２の押え部材１０９を第１の基板１００の側面に沿って移動させ、電気配線テープ４０１を第１の基板１００の側面（第２の面６０）上に押える。そして、図８に示す状態で、塗布した熱硬化性接着剤に適した所定の時間、温度で加圧保持する。それによって、電気配線テープ４０１は接着固定される。

この曲げ工程後、前述のように、電気配線テープ４０１の屈曲部の内側には、しわができ、カバーフィルム４０１ｈに浮きが生じる場合がある。本発明者の検討によると、このしわ、あるいは浮きは、図１０に示すように、比較的薄い層厚ｔ₃の部分では、比較的厚い層厚Ｔ₃の部分におけるよりも発生しにくい。

前述のように、本実施例の電気配線テープ４０１は、屈曲部において、最も端部寄りに細い配線７０が配置され、したがって、端部付近は比較的薄くなっている。この構成によれば、屈曲部の、層厚の比較的厚い中央付近において浮きが生じたとしても、端部付近での層厚が比較的薄くなっていることによって、浮きが端部にまで達するのを抑制することができる。それによって、浮きのために電気配線テープ４０１内部にインクなどが浸入するのを抑制することができ、電気配線テープ４０１による電気接続の信頼性を確保することができる。したがって、本実施例によれば、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドＨ１００１の安定生産が可能である。

（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例について図１１を参照して説明する。図１１（ａ）は本実施例における電気配線テープ４１０の屈曲部部分の配線パターンを示す平面図である。インクジェット記録ヘッドの全体構成などは、第１の実施例と同様であってよく、詳細な説明は省略する。図１１（ｂ）は、比較例の電気配線テープ４２０を示している。

本実施例の電気配線テープ４１０においても、屈曲部の最も端部寄りに細い配線７１が配置されているのは、第１の実施形態と同様であり、さらに、最も端部寄りの配線は、電気配線テープ４１０の端部から、比較的大きな距離Ｄをおいた位置に配置されている。一方、比較例の電気配線テープ４２０では、最も端部寄りに比較的太い配線８３が配置され、最も端部寄りの配線の、電気配線テープ４２０の端部からの距離ｄも比較的小さい。

図１１には、浮きが発生している領域も破線で示している。図１１（ａ）に示すように、本実施例の構成では、浮きが中央寄りに発生しているものの、端部にまでは延びていない。一方、比較例の構成では、浮きが端部にまで延びている。

本実施例では、最も端部寄りの配線から電気配線テープ４１０の端部までの距離を大きく確保することによって、浮きが電気配線テープ４１０の端部にまで達するのをより効果的に抑制することができる。

本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドの外観斜視図。図１のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図。図１のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図。図１のインクジェット記録ヘッドの記録素子ユニットの分解斜視図。図４の記録素子ユニットの記録素子基板の一部破断斜視図。本発明の第１の実施例の記録素子ユニットの平面図。図６の記録素子ユニットの電気配線テープの断面図。電気配線テープの曲げ工程に用いられる装置を示す側面図。電気配線テープの曲げ工程を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は時系列に工程を示している。電気配線テープの屈曲部を示す側面図。本発明の第２の実施例の電気配線テープの配線パターンを説明する図であり、（ａ）は本実施例、（ｂ）は比較例を示している。従来例の電気配線テープの屈曲部を示す側面図。

符号の説明

５０第１の面
６０第２の面
７０，７１最も端部側の細い配線
４０１，４１０電気配線テープ（電気配線基板）
４０１ｄテープ基材（絶縁部材）
４０１ｅ銅箔（導電性部材）
４０１ｈカバーフィルム（絶縁部材）
Ｈ１００１インクジェット記録ヘッド

Claims

互いに交差する方向に延びる第１の面と第２の面とに取り付けられた電気配線基板を有し、
該電気配線基板は、表裏の絶縁部材と、該絶縁部材の間に配置され、配線パターンを形成する導電性部材とを有し、
前記配線パターンは幅の異なる複数の配線を含み、
前記電気配線基板の、前記第１の面と前記第２の面の間で屈曲された領域では、最も端部側に細い前記配線が配置されている、インクジェット記録ヘッド。
インクを吐出させるための記録素子と、該記録素子に接続された接続パッドが形成された記録素子基板と、
該記録素子基板が接合された第１の基板と、
前記第１の基板に接合された前記記録素子基板に対応した開口部を有し、前記第１の基板上の、前記記録素子基板の周囲の領域に接合された第２の基板と、
をさらに有し、
前記電気配線基板にはデバイスホールが形成され、前記電気配線基板は、前記配線に接続し、前記デバイスホールの縁から突出したインナーリードを有し、
前記電気配線基板は、前記第２の基板の、前記記録素子基板の接合面に平行な面に接合され、前記インナーリードが前記第２の基板の前記開口部を通って前記接続パッドに接続されており、かつ、前記第１の基板の、前記記録素子基板が接合された面に交差する面に接合されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
互いに交差する方向に延びる第１の面と第２の面とに取り付けられる電気配線基板であって、
表裏の絶縁部材と、
該絶縁部材の間に配置された導電性部材とを有し、
前記導電性部材は、幅の異なる複数の配線を含む配線パターンを形成しており、前記第１の面と第２の面の間で屈曲される領域では、最も端部側に細い前記配線が配置されている電気配線基板。