JP2009172832A - インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 信頼性を損なうことなく製造歩留まりを向上させることができるインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明に係る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が設けられた記録素子基板と、該記録素子基板に電気的に接続されたフレキシブル配線シートと、前記記録素子基板と前記フレキシブル配線シートとを支持する支持体とを、備え、前記フレキシブル配線シートを前記支持体から突出させるとともに、前記フレキシブル配線シートの突出した部位と該部位に接する前記支持体の断面とを封止剤により封止してなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。

インクジェット記録ヘッドのインク吐出口からインクを吐出して髪等の記録媒体に画像等の記録を行なうインクジェット記録装置において、記録ヘッドとしては、例えば、特開平１０−４４４１２号公報に開示されたものがある。従来のインクジェット記録ヘッドの構成例を示す外観斜視図として、この公報に開示されたインクジェット記録ヘッドを図５に示す。

記録素子基板１ａ〜１ｃの片面にはインクを吐出するための記録素子を有する複数のインク吐出口が設けられ、他方の面にはインク吐出口にインクを供給するための供給口２が吐出口列の長さとほぼ等しい長さで開口して設けられている。また、記録素子基板に対して、インクを吐出するための電気信号や電力を供給するためのフレキシブル配線シート３が実装技術により接続されている。これら記録素子基板１とフレキシブル配線シート３とは、支持板４を介して支持部材５の上面に接着固定されている。また、支持部材５の側面には、複数のフレキシブル配線シート３ａ〜３ｃに対する電気信号をまとめる電気コンタクト基板６が固定され、複数のフレキシブル配線シート３ａ〜３ｃと電気的に接続されている。
特開平１０−４４４１２号公報

ところで、上述した従来の技術において、フレキシブル配線シート３の紙送り方向下流側の一辺は、支持板４に対して、ほぼ同一線上にあるか又は支持板４が若干突出するように設計されている。これは、支持板４を同一線上又は突出させることで、記録実行中に紙ジャムが発生して紙と接触する衝撃や、インクジェット記録ヘッドを過って落下した場合の衝撃による負荷が、フレキシブル配線シート３の先端に直接かかることを防止するためである。

しかしながら一方で、本構成には、フレキシブル配線シート３を支持板４に対し接着固定する工程における製法上の課題があった。この接着固定の工程では、あらかじめ支持板４に熱硬化型の接着剤を貼りあわせる面の全面に塗布し、フレキシブル配線シート３を支持板４に熱圧着で貼りあわせる。このとき、余分な接着剤がフレキシブル配線シート３の外側にはみ出し、フレキシブル配線シート３を保持する熱圧着ツールに転写し、熱圧着ツールを汚してしまうことがある。ところが、一度熱圧着ツールが接着剤で汚れてしまうと、それ以降の同工程におけるフレキシブル配線シート３に熱圧着の際に、熱圧着ツールに付着した接着剤がフレキシブル配線シート３に再転写されてしまうといった弊害が発生してしまう。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、インクジェット記録ヘッドへの衝撃に対しても信頼性を損なうことなく、また、製造時に接着剤が他に再転写されることのない生産性に優れたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。

上述の目的を解決するための本発明は、インクを吐出するための記録素子が設けられた記録素子基板と、該記録素子基板に電気的に接続されたフレキシブル配線シートと、前記記録素子基板と前記フレキシブル配線シートとを支持する支持体とを、備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記フレキシブル配線シートを前記支持体から突出させるとともに、前記フレキシブル配線シートの突出した部位と該部位に接する前記支持体の断面とを封止剤により封止してなることを特徴とする。

また、他の本発明は、インクを吐出するための記録素子が設けられた記録素子基板と、該記録素子基板に電気的に接続されたフレキシブル配線シートと、前記記録素子基板と前記フレキシブル配線シートとを支持する支持体とを、備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記フレキシブル配線シートを前記支持体から突出させて接合する工程と、前記フレキシブル配線シートの突出した部位と該部位に接する前記支持体の断面とを封止剤により封止する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、インクジェット記録ヘッドへの衝撃に対しても信頼性を損なうことなく、また、製造時に接着剤が他に再転写されることのない生産性に優れた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に係る実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施態様）
図１から図３は、本発明に係る第１の実施形態としてのインクジェット記録ヘッドを説明するための説明図である。図１は、そのインクジェット記録ヘッドの要部拡大図である。図２は、図１のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。図３は、図１のインクジェット記録ヘッドの、より詳細な部品構成を示す分解斜視図である。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。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクジェット記録装置本体のキャリッジ（不図示）に、キャリッジとインクジェット記録へッドとの双方の電気的接点の接触により電気的に接続され、固定支持されて載置される。ここで、インクジェット記録へッドは、キャリッジに対して着脱可能となっている。さらに、複数のインクタンク（不図示）がブラック、シアン、イエロー、マゼンダ等の色ごとに、インクジェット記録ヘッドに着脱自在に取り付けられる構造となっている。

次に、インクジェット記録へッドを構成しているそれぞれの構成要素について、さらに詳しく順を追って説明する。

インクジェット記録ヘッドは、電気信号に応じて電気熱変換体に熱エネルギーを発生させて液体のインクに膜沸騰を形成し、これによりインクを吐出するもので、電気熱変換体とインク吐出口とは、インク流路において、大概に対向するように配置されている。

インクジェット記録へッドは、図２に示すように、記録素子ユニット２０とインク供給ユニット１０とから構成されている。

さらに、図３に示すように、記録素子ユニット２０は、第１の記録素子基板２４ａ、第２の記録素子基板２４ｂ、第１のプレート２２、フレキシブル配線シート２６、電気コンタクト基板２５、第２のプレート２３等で構成されている。これらの部材は、適切に選択された接着剤により接着されて一体化されている。

第１のプレート２２は、例えば、厚さ２ｍｍ〜６ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）材料で形成されている。第１のプレート２２には、インク供給口として、第１の記録素子基板２４ａにブラックインクのインクを供給するためのものと、第２の記録素子基板２４ｂに他の６色のカラーインクのインクを供給するためのものとが、それぞれ形成されている。また、第１のプレート２２の両側端部には、インク供給ユニット１０との接続用のビス止め部２２ａが形成されている。

第１の記録素子基板２４ａには、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板に、インク流路となる長溝状貫通口のインク供給口が６列、形成されている。インク供給口を挟んだ両側には、電気熱変換素子がそれぞれ１列ずつ並べて配置されて形成されており、さらに電気熱変換素子に電力を供給するＡｌなどからなる電気配線が形成されている。さらに、この電気配線に電力を供給するための電極部が電気熱変換素子の両外側の基板側辺に沿って配列して形成されており、電極部上にはＡｕなどからなるバンプが形成されている。そして、これらが形成されたＳｉ基板の面上には、電気熱変換素子に対応したインク流路を形成するインク流路壁と、インクを吐出するための開口であるインク吐出口と、を有する樹脂材料からなる構造体が、フォトリソ技術によって形成されている。インク吐出口は、電気熱変換素子に対向して設けられており、複数のインク吐出口の列による吐出口群を形成している。

この第１の記録素子基板２４ａにおいて、インク流路から供給されたインクは、各電気熱変換素子の発熱によって液体のインク中に発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子に対向するインク吐出口から吐出される。第２の記録素子基板２４ｂについても同様の構成であるが、インク供給口は１列である。

第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂは、そのそれぞれのインク供給口が対応する第１のプレート２２のインク供給口に連通するように接続され、かつ、両基板のそれぞれが、第１のプレート２２に対して位置精度良く接着固定される。この接着に用いられる接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。このような接着剤として、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤が用いられ、その際の接着層の厚みは５０μｍ以下である。

第２のプレート２３はフレキシブル配線シート２６の支持板であり、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍの一枚の板状部材で、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成されている。そして、第１のプレート２２に接着固定された第１の記録素子基板２４ａと第２の記録素子基板２４ｂとのそれぞれの外形寸法よりも大きな２つの開口部を有する形状となっている。第２のプレート２３は、第１のプレート２２に接着されている。これにより、第２のプレート２３にフレキシブル配線シート２６を接着した際に、フレキシブル配線シート２６を、第１のプレート２２に接着された第１及び第２の記録素子基板２４に対して平面上で接触して電気接続できるようになっている。

フレキシブル配線シート２６は、第１の記録素子基板２４ａと第２の記録素子基板２４ｂ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る。フレキシブル配線シート２６には、第１の記録素子基板２４ａと第２の記録素子基板２４ｂとのそれぞれに対応する２つの開口部が形成されている。この開口部の縁付近には、第１の記録素子基板２４ａと第２の記録素子基板２４ｂとのそれぞれの電極部に接続される電極端子が形成されている。フレキシブル配線シート２６の端部には、電気信号を受け取るための外部信号入力端子を有する電気コンタクト基板２５と電気的接続を行うための電気端子接続部とが形成されており、電極端子と電気端子接続部は連続した配線パターンでつながっている。

フレキシブル配線シート２６は、裏面で第２のプレート２３の下面に接着固定され、さらに、第１のプレート２２の一側面側に折り曲げられ、第１のプレート２２の側面に接着固定されている。ここでの接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１０μｍ〜１００μｍの熱硬化接着剤が使用できる。

フレキシブル配線シート２６の一方の端部には、電気コンタクト基板２５が異方性導電フィルムなどを用いて熱圧着して電気的に接続されている。電気コンタクト基板２５には、位置決め用の端子位置決め穴と、固定用の端子結合穴と、が形成されている。

つづいて、フレキシブル配線シート２６と、第１のプレート２２及び第２のプレート２３と、第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂと、の関係を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂと、フレキシブル配線シート２６と、の電気接合部の封止構成について説明した、記録素子ユニット２０の斜視図である。図１（ｂ）は、フレキシブル配線シート２６と、第１のプレート２２及び第２のプレート２３と、の関係を説明した、記録素子ユニット２０の側面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の要部拡大図であり、紙送り方向下流におけるフレキシブル配線シート２６と、第１のプレート２２及び第２のプレート２３と、の関係を説明するとともに、第３の封止剤３３の封止領域を説明している。

第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂとフレキシブル配線シート２６との電気的な接続は、それぞれの電気接続部を熱超音波圧着法により電気接合させることにより行なっている。そして、第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂとフレキシブル配線シート２６との電気接続部分は、第１の封止剤３１と第２の封止剤３２とによって封止されている。これによって、電気接続部分がインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第１の封止剤３１は、第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂとフレキシブル配線シート２６との電気接続部の裏側からの封止と、第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂのそれぞれの外周部分の封止とに用いられている。また、第２の封止剤３２は、電気接続部の表側からの封止に用いられている。ここで、フレキシブル配線シート２６の基材の表面は酸洗浄処理がなされている。これは、電気接続部の表面を第２の封止剤３２で封止する際、フレキシブル配線シート２６と第２の封止剤３２との間で十分な密着力を確保するためである。本実施形態では、酸洗浄処理を選択したが、同等の密着力が確保できれば、例えばコロナ処理やプラズマ処理等の他の洗浄処理を用いてもよい。

第１の封止剤３１及び第２の封止剤３２としては、主材及び硬化材が同一のものを用いた。このため互いの界面において未硬化部（硬化阻害）の発生が無く、高い電気信頼性を確保することができる。また、封止剤を同時に硬化することができるため、製造工程も簡略化することができる。本実施形態においては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と硬化剤に酸無水物を含有したものを用いた。

次に、フレキシブル配線シート２６を、フレキシブル配線シートを支持する支持体である第２のプレート２３に接合する工程について説明する。はじめに第２のプレート２３に熱硬化接着剤を転写する。この場合、特に紙送り方向に対しては、紙ジャム等によるフレキシブル配線シート２６の剥がれを防止するため、浮きが発生しないよう、第２のプレートのフレキシブル配線シート接着面の全域に転写を行う。つづいて、フレキシブル配線シート２６を第２のプレート２３上に位置合わせをしつつ重ね、熱圧着ツールでフレキシブル配線シート２６全域を圧着する。この際、従来の構成では、紙送り方向に対しては、接着剤が第２のプレート２３上全域に塗られているために、接着剤がフレキシブル配線シート２６と第２のプレート２３との接着部からはみ出る可能性がある。そこで、本実施形態では、フレキシブル配線シート２６は紙送り方向において第２のプレート２３よりもその一辺の端部の部位が突出した状態で接合される構成とした。このため、圧着の際、両部材の接着部から接着剤がはみ出しても、フレキシブル配線シート２６の突出した部位（突出部）がはみ出した接着剤を覆う形態となる。そのため、熱圧着ツールに付着することも無く、付着した接着剤が次のフレキシブル配線シート２６に転写することもないので、本接合工程の製造歩留まりを向上させることが可能となった。

次に、フレキシブル配線シート２６が第２のプレート２３より突出した部位についての封止工程について説明する。

このフレキシブル配線シート２６は一般的に薄く、剛性が低い。突出した部位（突出部）は、このままでは支持してれる部材が無い。そのため、プリンタに搭載され、インク吐出口が開口している面をブレード（不図示）で清掃する際のブレードとの擦れや、紙ジャムによる紙等との接触において、十分なる強度を確保するための補強が必要となる。このため、本実施形態では、フレキシブル配線シート２６の突出部と第２のプレート２３の端辺２３ａ（フレキシブル配線シートと接着する面とは反対側の面の端辺２３ａ）とを、第３の封止剤３３により封止をする。これにより、フレキシブル配線シート２６の突出部とこれに接する第２のプレートの端の断面２３ｂは第３の封止剤３３で覆われることになる（図１（ｃ）参照）。このような構成により、強度を確保している。

第３の封止剤３３としては、第１の封止剤３１、第２の封止剤３２と同様のものでもよいが、本実施形態では、ポリブタジエン変性エポキシ樹脂とアミン硬化材の材料を用いた。

以上説明したように、本実施形態によれば、フレキシブル配線シート２６を支持体である第２のプレート２３から紙送り方向に突出させることで、製造工程での接着剤の他への再転写を防止できる。フレキシブル配線シート２６の突出部に対しては、その突出部と第２のプレート２３の端辺を含めて断面を封止することで、十分なる強度を確保できる。また、製造工程中の接着剤の他への再転写による不良を低減し、製造歩留まりを向上させることができる。同時に、インクジェット記録ヘッドの外力による破壊を回避することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明に係る第２の実施形態としてのインクジェット記録ヘッドを説明するための説明図である。図４（ａ）は、第１の記録素子基板２４ａ及び第２の記録素子基板２４ｂとフレキシブル配線シート２６との電気接合部の封止構成について説明した、記録素子ユニット２０の斜視図である。図４（ｂ）は、フレキシブル配線シート２６と第１のプレート２２及び第２のプレート２３との関係を説明した、記録素子ユニット２０の側面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）の要部拡大図であり、紙送り方向下流におけるフレキシブル配線シート２６と第１のプレート２２及び第２のプレート２３との関係、及び第３の封止剤３３の封止領域を説明している。

本実施形態においては、第１のプレート２２をフレキシブル配線シート２６より紙送り方向に対し突出した構成とした以外は、上述の第１の実施形態と同様である。つまり、フレキシブル配線シート２６を支持板である第２のプレート２３に対し突出させる構成は第１の実施形態と同様であり、これらを接合する工程については、第１の実施形態同様に接着剤の再転写を防止することができる。第１の実施形態との相違は、突出部と第１のプレート２２の端辺２２ａとを第３の封止剤３３で封止することで、突出部とこれに接する断面２３ｂとを封止している点である。

図４（ｃ）に、フレキシブル配線シート２６の突出部とこれに接する断面２３ｂとを、第３の封止剤３３により封止する構成を示す。

本実施形態における製造工程では、第１のプレートが記録素子基板に対し下になる状態で搬送され、各工程での加工が行われる。本実施形態では、封止剤による封止の際、第１のプレート２２がフレキシブル配線シート２６より突出しているため、フレキシブル配線シート２６を上にした状態、すなわちその他の製造工程での搬送や加工と同様の向きで封止剤の塗布が可能である。そのため、第１の実施形態のように製造工程で記録素子ユニットを反転して封止剤を塗布する必要がなく、生産性の向上が図れる。

以上説明したように、本実施形態によれば、フレキシブル配線シート２６を支持板である第２のプレート２３から紙送り方向に突出させることで、製造工程での接着剤の他への再転写を防止できる。フレキシブル配線シート２６の突出部に対しては、その突出部と第２のプレート２３の断面２３ｂ（突出部と接する断面２３ｂ）とを封止することで、十分なる強度を確保できる。本実施形態では、突出部とこれに対向する第１のプレート２２の端辺２２ａとを含んで第３の封止剤３３で封止している。

この際、第１のプレート２２をフレキシブル配線シート２６より突出した構成としたため、製造工程中で記録素子ユニットを反転することなく、封止剤による封止が可能である。また、第１の実施形態同様、製造工程中の接着剤の他への再転写による不良を低減し、製造歩留まりを向上させることができる。同時に、封止剤による封止によりインクジェット記録ヘッドの外力による破壊を回避することができる。また、更に本実施形態では、封止剤による封止の際、記録素子ユニットを反転する必要が無いため、製造工程を簡略化することができる。

本発明に係る第１の実施形態としてのインクジェット記録ヘッドの一部を拡大したもので、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は側面図の要部拡大図である。 図１のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 図１のインクジェット記録ヘッドの部品構成を説明した分解斜視図である。 本発明に係る第２の実施形態としてのインクジェット記録ヘッドの一部を拡大したもので、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は側面図の要部拡大図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの斜視図である。

符号の説明

１ 記録素子基板
２ 供給口
３ フレキシブル配線シート
４ 支持板
５ 支持部材
６ 電気コンタクト基板
１０ インク供給ユニット
２０ 記録素子ユニット
２２ 第１のプレート
２３ 第２のプレート
２４ 記録素子基板
２５ 電気コンタクト基板
２６ フレキシブル配線シート
３１ 第１の封止剤
３２ 第２の封止剤
３３ 第３の封止剤

Claims (2)

1. インクを吐出するための記録素子が設けられた記録素子基板と、該記録素子基板に電気的に接続されたフレキシブル配線シートと、前記記録素子基板と前記フレキシブル配線シートとを支持する支持体とを、備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記フレキシブル配線シートを前記支持体から突出させるとともに、前記フレキシブル配線シートの突出した部位と該部位に接する前記支持体の断面とを封止剤により封止してなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. インクを吐出するための記録素子が設けられた記録素子基板と、該記録素子基板に電気的に接続されたフレキシブル配線シートと、前記記録素子基板と前記フレキシブル配線シートとを支持する支持体とを、備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
   前記フレキシブル配線シートを前記支持体から突出させて接合する工程と、
   前記フレキシブル配線シートの突出した部位と該部位に接する前記支持体の断面とを封止剤により封止する工程と、
   を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。

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