JP2007260944A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動ＩＣの接続信頼性を高め、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 １．駆動ＩＣをＡＣＦにより実装して成るインクジェット記録ヘッドにおいて、記録ヘッド基板１と駆動ＩＣ２の接続バンプ列群４のピッチが、駆動ＩＣの厚さの５倍以下で、駆動ＩＣ全域に配置されていることを特徴とする。２．ダミーバンプによって前記ピッチを達成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドに関するものであって、駆動ＩＣを記録ヘッド基板上に搭載するタイプのものに関する。

インクジェット記録法は、インクジェット記録ヘッドに配設された吐出口からインクを吐出させ、これを紙等の被記録材に付着させ記録を行う記録方法であり、騒音の発生が極めて少なく、かつ高速記録が可能である。インクジェット記録ヘッドとしては、圧電素子や発熱素子を用いたものが知られている。例えば、発熱素子を用い、熱エネルギーをインクに作用させて、インクを急激に加熱することにより泡を発生させ、この泡の体積膨張によりインク流路内のインクをノズルから液滴として噴射し、泡の消滅時にインク室からインク流路内にインクを導入するようにしたタイプの記録ヘッドは、記録信号に対する応答性が良いこと、及び高マルチ化が容易であること等の利点を有する。

通常シリアルタイプの記録装置に用いる記録ヘッドの場合は、Ｓｉウエハが基板として用いられ、一般的なＩＣ製造装置を使用できることから、駆動ＩＣを記録素子基板内に一体的に作り込むタイプの記録ヘッドが、ヘッドの小型化の点で有利なため、一般的である。

ところが、記録ヘッドの長さが、記録紙の幅であるフルラインタイプの記録ヘッドの場合には、１）基板が大型であるために、駆動ＩＣを作り込むための装置が一般的でない特別な装置を必要とする。２）更に、前述のような、特別な装置を用いたとしても、記録ヘッド内に作り込まれた駆動ＩＣがすべて良品である確率が非常に少なく、記録ヘッドとしての歩留まりが非常に低くなる。このため、フルラインタイプの記録ヘッドの場合には、記録素子基板に、別体の駆動ＩＣの良品のみを搭載した方が歩留まり的に有利となり、その結果コスト的にも有利となる。

このようなインクジェット記録ヘッドの代表的な構成例を図６、図７に示す。図６は概略外観図、図７は図６の部分断面図である。

図６において、インクジェット記録ヘッド１０は、複数のエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子に対応したインク流路と、インクを吐出するためのオリフィス１１が配置され、裏面からインクを供給するための貫通したインク供給口を有する記録ヘッド基板に、外部からの電気信号によって駆動すべきエネルギー発生素子を選択して駆動するための駆動ＩＣ１２が搭載される。さらにこの基板には、外部から電気信号を取り入れるためのフレキシブルケーブル１３、プリント配線基板１４、および前記基板を支持すると共に、インクを外部より供給するためのインク供給室を有する支持部材１５により構成される。図７を用いて更に詳しく説明すると、図７において、記録ヘッド基板２０の上に吐出エネルギー発生手段である複数の記録素子２１とそれに通電するための電極が配設されている。そして、前記記録素子２１に対応して、インク流路が形成されており、該インク流路の一方は開口しておりオリフィス１１となっている。該インク流路には記録ヘッド基板２０に設けられたインク供給口２２よりインクが供給される。前記記録素子２１に接続された電極には、外部からの信号に従って該発熱抵抗体に電力を印可するために駆動ＩＣ１２が接続され、その接続部は、その接続信頼性を確保する目的で、封止樹脂２３によって封止されている。そして、外部からの電気信号を取り入れるためフレキシブルケーブル１３に接続されている。そして、外部からの電気信号によって発熱抵抗体に電力を与えることにより、インク流路中のインクを熱し、泡を発生させ、泡の膨張力によってインクを吐出させ、被記録媒体に画像を記録する構造となっている。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平１０−１５７１２０号公報 特開２００１−１６２８０６号公報

インクジェット記録ヘッドが搭載されるインクジェット記録装置において、オリフィス面は被記録媒体に対向した状態で使用される。このとき、オリフィス面と被記録媒体との距離は記録する画像の品位に大きく影響し、近ければ近いほど高品位で再現性の良い画像が形成される。

そのためこのように、駆動ＩＣが、インクが吐出するオリフィスと同じ面に搭載されているインクジェット記録ヘッドにおいては、オリフィスと被記録媒体との距離を極力近づけるために、駆動ＩＣの厚さは出来る限り薄くしたいという要望がある。具体的には、0.3mm以下、望ましくは0.2mm以下で、限りなく薄くする必要がある。

このような薄型の駆動ＩＣを、ＡＣＦを用いた熱圧着により接続した場合には、図２に示すように、前記駆動ＩＣの接続バンプが配置されていない部分（Ａ部）が変形するという問題が発生していた。この変形により、応力が部分的に集中し、駆動ＩＣの動作不良を起こしたり、その応力が集中した部分の信頼性が著しく悪くなるという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の手段によって達成される。

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複数のエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に対応して設けられたインク路と、インクを吐出する複数のオリフィスとが配列され、背面からインクを供給するための貫通したインク供給口を設けた記録ヘッド基板と、該記録ヘッド基板上に外部からの電気信号によって、駆動するエネルギー発生素子を選択し、駆動するための駆動ＩＣが搭載され、吐出されるインク滴は、該記録ヘッド基板に対して略垂直方向に吐出される。すなわち、駆動ＩＣはオリフィスが形成される面と同じ面に搭載されるインクジェット記録ヘッドであって、該記録ヘッド基板と該駆動ＩＣとの接続は、それぞれ相対する接続端子を有し、該接続端子の少なくとも一方は、突起状に形成されたバンプであり、異方性導電膜（ＡＣＦ）を介して、熱圧着によって、接続されるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記相対する接続端子列は、駆動ＩＣの厚さの少なくとも５倍以下のピッチで前記駆動ＩＣ全域に配列されていることにある。

また、記録ヘッド基板または、駆動ＩＣの設計上の理由により、接続バンプを前記ルールで配置できない場合は、機能上接続する必要のないダミーバンプを形成することによって達成される。

これにより、0.3mm以下の厚さの駆動ICを熱圧着した場合にもICの変形を起こすことなく、接続することが出来る。すなわち、信頼性が高いインクジェット記録ヘッドを提供することにある。

以上説明したように、本発明によれば、インクジェット記録ヘッドに搭載される駆動ＩＣの熱圧着接合において、駆動ICの変形量を少なくし、高信頼性で高性能なインクジェット記録ヘッドを提供することが出来る。

（実施例１）
図１に本発明によるインクジェット記録ヘッドに用いた駆動ICを接続した様子を説明するための部分断面図である。１は記録ヘッド基板、２は、駆動ＩＣ、３は異方性導電膜（ＡＣＦ）、４は接続バンプである。図３は、本発明によるインクジェット記録ヘッドに用いた駆動ＩＣの接続端子の配置図を示す。外形寸法が、10.0mmｘ2.64mmで、厚さが0.175mm、出力ビット数が２５６ビットの駆動ＩＣである。各出力端子は、金めっきで、□50μmｘ50μm、高さ18μmで形成した。図３において（ａ）〜（ｃ）の３列が出力バンプ端子、（ｄ）（ｅ）列がグランドバンプ端子、（ｆ）（ｇ）が信号の入力バンプ端子である。本実施例では、（ａ）〜（ｇ）のバンプ列の隣接距離が０．７ｍｍ以下になるように設計した。これにより、駆動ＩＣの変形量を少なくすることができ熱衝撃試験（−５５℃〜１２５℃、１０００サイクル）においても問題ないことが確認された。

（比較例）
比較例として、図４に示すような実験用のＴＥＧを用いて、ＩＣの厚さを0.08mm、0.175mmおよび0.3ｍｍの３種類と、Ｐ１の距離を0.5mm〜1.4mmまで変化させてサンプルを作成し、熱衝撃試験（−５５℃〜１２５℃、１０００サイクル）での接続不良の発生率を図５に示す。Ｐ１の寸法がＩＣ厚の５倍を越えたところから急激に不良率が増加した。

本発明によるインクジェット記録ヘッドに用いた駆動ICを接続した様子を説明するための断面図である。 従来例の駆動ICを接続した様子を説明するための断面図である。 本発明によるインクジェット記録ヘッドに用いた駆動ICのバンプ配置図である。 比較例に用いたＴＥＧのバンプ配置を説明するための図である。 比較例を説明する図である。 従来例によるインクジェット記録ヘッドを説明するための斜視図である。 従来例によるインクジェット記録ヘッドを説明するための断面図である。

符号の説明

１ 記録ヘッド基板
２ 駆動ＩＣ
３ 異方性導電膜（ＡＣＦ）
４ 接続バンプ
１０ インクジェット記録ヘッド
１１ オリフィス
１２ 駆動ＩＣ
１３ フレキシブルケーブル
１４ プリント配線基板
１５ 支持部材
２０ 記録ヘッド基板
２１ エネルギー発生素子
２２ インク供給口
２３ 封止樹脂

Claims (2)

1. 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複数のエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に対応して設けられたインク路と、インクを吐出する複数のオリフィスとが配列された記録ヘッド基板と、該記録ヘッド基板上のオリフィスと同じ面に、外部からの電気信号によって、駆動するエネルギー発生素子を選択し、駆動するための駆動ＩＣが搭載され、該記録ヘッド基板と該駆動ＩＣは、それぞれ相対する接続端子を有し、該接続端子の少なくとも一方は、突起状に形成されたバンプであり、異方性導電膜（ＡＣＦ）を介して熱圧着によって、接続されるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記相対する接続端子列は、駆動ＩＣの厚さの少なくとも５倍以下のピッチで、該駆動ＩＣ全域に配列されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記接続端子列の一部が、機能的に接続しなくても良いダミーのバンプであることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。

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