JP2010274510A - 液体吐出記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】少量の封止剤で確実に封止することが可能な液体吐出記録ヘッドを提供する。
【解決手段】吐出口１３と、吐出口１３に隣接し、信号を受信する電極部１２と、が設けられた記録素子基板１０と、記録素子基板１０を露出させる開口部と、開口部の周縁から突出して電極部１２に接続され信号を電極部１２に伝送するためのフライングリード２８と、フライングリード２８の一部を覆うカバーフィルム２７と、が設けられたフレキシブル配線部材２０ａと、電気接続部５１を少なくとも覆う封止剤４１と、支持部材３０と、を備え、記録素子基板１０の側面と支持部材３０の間に空隙７１を形成するように、カバーフィルム２７は、開口部の周縁からフライングリード２８の空隙７１に面する面に沿って記録素子基板１０に隣接する位置まで張り出して、空隙７１を電気接続部５１から仕切っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出方式の記録装置が備える液体吐出記録ヘッドに関する。

インクジェットプリンタに代表される液体吐出方式の記録装置には、液滴を吐出する液体吐出記録ヘッドが設けられている。図８は、従来の液体吐出記録ヘッド２００の要部の構成を示す図であり、（ａ）は、封止部分の拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）に記載の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。液体吐出記録ヘッド２００では、記録素子基板２１０と、フレキシブル配線部材２３０とが支持部材２５０に取り付けられている。記録素子基板２１０には、吐出口２１１（図８（ａ）参照）と電極部２１２とが、互いに隣接して設けられている。フレキシブル配線部材２３０には、記録素子基板２１０を露出させる開口部２３１と、電極部２１２に電気的に接続されるフライングリード２３２とが設けられている。液体吐出記録ヘッド２００において、記録素子基板２１０の側面と支持部材２５０との間に設けられている空隙、すなわちフライングリード２３２の裏面側が、低い粘度で柔軟性のある第１の封止剤２２１で充填される。また、電極部２１２とフライングリード２３２との接続部である電気接続部が、高い粘度で外力に対する剛性のある第２の封止剤２２２で覆われている（図８（ｂ）参照）。これにより、この電気接続部はインクによる腐食や外力から保護される（特許文献１参照）。しかし、液体吐出記録ヘッド２００では、封止部分の違いに応じて特性の異なる２種類の封止剤が使用され、このことが材料コストの上昇を招いてしまう。そこで、このような問題を解決するための液体吐出記録ヘッドが提案されており、特許文献２に開示されている。

図９は、特許文献２に記載の液体吐出記録ヘッド１００の構成を示す図であり、（ａ）は、液体吐出記録ヘッド１００の要部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に記載の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。液体吐出記録ヘッド１００では、記録素子基板１１０と、フレキシブル配線部材１３０とが、支持部材１５０に取り付けられている。記録素子基板１１０には、吐出口１１１と、電極部１１３とが互いに隣接して設けられている。フレキシブル配線部材１３０には、フライングリード１３２と、吐出口１１０を露出させるデバイスホール１３４と、電気接続部１１４を露出させるボンディングホール１３５とが、設けられている。記録素子基板１１０と支持部材１５０との間に設けられている空隙（フライングリード１３２の裏面側）は、低粘度で流動性の大きな封止剤１２１で充填されている。フライングリード１３２と電極端子１１３との接続部である電気接続部１１４は、封止剤１２２で覆われている。封止剤１２２を塗布する際、ボンディングホール１３５とデバイスホール１３４とが互いに独立して設けられているので、封止剤１２２がボンディングホール１３５の周縁で堰き止められる（図９（ｂ）参照）。そのため、封止剤１２２が封止剤１２１と同じ低粘度で流動性の大きなものであっても封止剤１２２の吐出口１１１への流出を防止できる。したがって、１種類の封止剤のみで封止することが可能になる。

特開２００１−１３０００１号公報 特開２００７−０５５２２１号公報

液体吐出記録ヘッドには、更なるコストダウンのため、使用材料の削減が求められている。しかし、液体吐出記録ヘッド１００では、電気接続部１１４を封止剤で確実に封止するためには、記録素子基板１１０の側面と支持部材１２１との間に設けられている空隙を充填させる量の封止剤が必要になる。したがって、封止剤の使用量を単純に削減するだけでは封止が不十分になることが懸念される。

本発明は、少量の封止剤で確実に封止することが可能な液体吐出記録ヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明による液体吐出記録ヘッドは、液滴を吐出する吐出口と、該吐出口に隣接し、該吐出口からの前記液滴の吐出を制御するための信号を受信する電極部と、が設けられた記録素子基板と、前記記録素子を露出させる開口部と、該開口部の周縁から突出して前記電極部に接続され前記信号を前記電極部に伝送するためのフライングリードと、該フライングリードの一部を覆うカバーフィルムと、が設けられたフレキシブル配線部材と、前記電極部と前記フライングリードとの接続部である電気接続部を覆う封止剤と、前記記録素子および前記フレキシブル配線部材が取り付けられた支持部材と、を備え、前記記録素子の側面と前記支持部材の間に空隙を形成するように、前記カバーフィルムは、前記開口部の周縁から前記フライングリードの前記空隙に面する面に沿って前記記録素子に隣接する位置まで張り出して、前記空隙を前記電気接続部から仕切っている。

本発明によれば、記録素子の側面と支持部材との間に設けられている空隙がカバーフィルムによって電気接続部から仕切られているので、電気接続部を封止する際にこの空隙への封止剤の充填が不要になる。よって、少量の封止剤で確実に封止することが可能となる。

実施形態１の液体吐出記録ヘッドの要部の構成を示す図である。 実施形態１の液体吐出記録ヘッドを分解した状態で示す斜視図である。 フレキシブル配線部材の構造を説明するための図である。 記録素子とカバーフィルム間の距離と封止剤の粘度との関係を示すグラフである。 記録素子とカバーフィルムとが接触している状態を示す図である。 実施形態２の液体吐出記録ヘッド２の要部の構成を示す図である。 実施形態２の液体吐出記録ヘッド２の要部の構成を示す図である。 従来の液体吐出記録ヘッドの構成を示す図である。 特許文献２に記載の液体吐出記録ヘッドの構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の液体吐出記録ヘッドは、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機などの液体吐出方式の記録装置に搭載可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の液体吐出記録ヘッドの要部の構成を示す図であり、（ａ）は、液体吐出記録ヘッド１の要部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に記載の切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。また、図２は、液体吐出記録ヘッド１を分解した状態で示す斜視図である。

液体吐出記録ヘッド１では、記録素子基板１０と、フレキシブル配線部材２０ａとが支持部材３０に取り付けられる。具体的には、図２に示すように、記録素子基板１０は接着剤３１によって支持部材３０の凹部３２に固定され、フレキシブル配線部材２０ａは接着剤３３によって支持部材３０に固定されている。また、記録素子基板１０は、フレキシブル配線部材２０ａに設けられた開口部であるデバイスホール２１およびボンディングホール２２から露出した状態で支持部材３０に固定されている。

支持部材３０には、記録素子基板１０にインクを供給するためのインク流路３４が形成されている。このインク流路３４に記録素子基板１０のインク供給口（不図示）が対応するように位置決めしたうえで、記録素子基板１０は固定される。このとき、図１（ｂ）に示すように、記録素子基板１０の側面と支持部材３０との間に空隙７１が設けられる。

記録素子基板１０は、図１に示すように、ノズルプレート１１と、電極部１２と、エネルギー発生手段（不図示）とを備える。ノズルプレート１１には、液滴を吐出する吐出口１３がデバイスホール２１に面するように設けられている。また、この吐出口１３に隣接し、ボンディングホール２２に面するように電極部１２が設けられている。記録素子基板１０では、電極部１２が液滴の吐出を制御するための信号を受信し、この信号に基づいてエネルギー発生手段が液体（インク）にエネルギーを与えることによって、吐出口１３から液滴が吐出される。

図３は、フレキシブル配線部材２０ａの構造を説明するための図である。図３（ａ）は、フレキシブル配線部材２０ａの平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に記載の領域Ｃ１の拡大図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に記載の切断線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。

図３（ｃ）に示すように、フレキシブル配線部材２０aは、ベースフィルム２３と配線部材２５と、カバーフィルム２７とを積層した積層体を有する。この積層体において、ベースフィルム２３は、ユーピレックスやカプトンなどの絶縁性の樹脂からなり、裏面には配線部材２５が接着剤２４で接着されている。配線部材２５は、平板状であり、複数の配線パターンよりなる。この配線パターンは、ベースフィルム２３の裏面に銅箔等の導電性材料からなる金属箔を接着し、フォトリソグラフィ技術を用いて所望の形状をパターニングすることで形成される。パターニング後の金属箔（平板状の配線部材２５）には、金や錫などのメッキ処理が施される。そして、金属面を露出させない部分は、接着剤２６を用いて、例えばレジスト層などのカバーフィルム２７に覆われる。

配線部材２５の一部であり、ボンディングホール２２の周縁から突出しているフライングリード２８は、銅を主体とする配線に、拡散防止層としてニッケルをメッキし、最後に金をメッキすることで形成される。フライングリード２８の空隙７１に面する面、すなわちフライングリード２８の裏面は、図３（ｃ）に示すように、先端部分を除いてカバーフィルム２７に覆われている。カバーフィルム２７は、ボンディングホール２２の周縁からフライングリード２８の裏面に沿って記録素子基板１０に隣接する位置まで張り出している。

なお、カバーフィルム２７には、図３（ｂ）のように、フライングリード２８に沿ってスリット２９が設けられているもよい。このスリット２９は、電極部１２とフライングリード２８との接続を引き離す方向に働くカバーフィルム２７の形状復元力を低減させるためのものである。これにより、電極部１２とフライングリード２８との接続が強化され、フライングリード２８から電極部１２への信号伝送が確実に行われる。また、電極部１２とフライングリード２８とは、ギャングボンディング方式によるＡｕ−Ａｕ結合にて接続される。そのため、カバーフィルム２７の形状復元力は、フライングリード２８と電極部１２との接続部である電気接続部５１のプル強度（接合力）よりも小さいことが望ましい。

電極部１２とフライングリード２８とが接続された後、電気接続部５１とフライングリード２８の表面を覆うように、封止剤４１が塗布される。このとき、空隙７１は、カバーフィルム２７によって電気接続部５１から仕切られているので、電気接続部５１とボンディングホール１３５の周縁の間に流出した封止剤はカバーフィルム２７に支持される。そのため、電気接続部５１を封止する際に封止剤４１を空隙７１に充填させる必要がない。したがって、従来よりも少量の封止剤で確実に封止することが可能となる。封止剤の使用量を削減できると、封止剤を充填するのに要する時間、すなわち封止工程に要する時間を短縮することが可能となる。

なお、液体吐出記録ヘッド１において、カバーフィルム２７にスリット２９が形成されている場合には、封止剤４１は、スリット２９から流出しない粘性を有する必要がある。

また、記録素子基板１０とカバーフィルム２７とが非接触の場合、これらの距離Ｌ（図１（ｂ）参照）の値は、封止剤４１がカバーフィルム２７と記録素子基板１０の間から流出しない範囲で適宜決めればよい。

図４は、記録素子基板１０とカバーフィルム２７間の距離Ｌと、封止剤４１の粘度との関係を示すグラフである。図４に示すように、粘度が５５Ｐａ・ｓ以上の場合、距離Lが０．１ｍｍであってもフライングリード２８の表面が露出する現象は発生しなかった。また、距離Lが０．２ｍｍ以上の場合、フライングリード２８の裏面のうち、カバーフィルム２７に覆われていない部分に露出が生じた。この露出部分は、距離Ｌが同一の場合、粘度が高くなるにつれて大きくなる傾向にあった。本実施形態では、距離Ｌを０．１ｍｍとし、封止工程において粘度が２５０Ｐａ・ｓの熱硬化型の封止剤を１００℃で１時間程度加熱して硬化させた。

なお、カバーフィルム２７は、図５に示すように、記録素子基板１０に接触する位置まで張り出した構造であってもよい。この場合、距離Ｌが０になるのでフライングリード２８の裏面側への封止剤の流出をより確実に防止できる。

（実施形態２）
図６、図７は、実施形態２の液体吐出記録ヘッドの要部の構成を示す図である。図６（ａ）は、実施形態２の液体吐出記録ヘッド２の要部の構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に記載の切断線Ｆ−Ｆに沿った断面図である。また、図７（ａ）は、液体吐出記録ヘッド２の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に記載の領域Ｃ２の拡大図である。なお、上述した液体吐出記録ヘッド１と同様の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

液体吐出記録ヘッド２では、記録素子基板１０と、フレキシブル配線部材２０ｂとが、支持部材３０に取り付けられる。フレキシブル配線部材２０ｂは、フレキシブル配線部材２０ａと異なり、デバイスホール２１とボンディングホール２２とが分離帯６１によって分離されて互いに独立している（図７（ｂ）参照）。また、フレキシブル配線部材２０ｂは、フレキシブル配線部材２０ａと同様に、フライングリード２８と、カバーフィルム２７と、を有する。カバーフィルム２７は、封止剤４１がカバーフィルム２７と記録素子基板１０との隙間から流出しない位置、または、記録素子基板１０に接触する位置のいずれかの位置まで張り出す構造であればよい。また、カバーフィルム２７には、実施形態１で説明したスリット２９が設けられているもよい。この場合、封止剤４１は、スリット２９から流出しない粘性を有する必要がある。

液体吐出記録ヘッド２では、図６（ｂ）に示すように、電極部１２とフライングリード２８とが接続された後、ボンディングホール２２から封止剤４１が充填される。このとき、液体吐出記録ヘッド２においても、電気接続部５１を封止するために封止剤４１を空隙７１に充填させる必要がない。したがって、液体吐出記録ヘッド２は、従来よりも少量の封止剤で確実に封止することが可能となる。

また、液体吐出記録ヘッド２では、封止剤４１を塗布する際に、封止剤４１がボンディングホール２２の周縁で堰き止められ、デバイスホール２１（吐出口１３）側への流出を防止できる(図６（ｂ）参照)。そのため、粘度が低く流動性の大きな封止剤を用いることが可能となる。封止剤の流動性が大きいほど短時間で封止剤を充填できるため、封止工程に要する時間を短縮することが可能となる。

さらに、低粘度で流動性の大きな封止剤の使用が可能になると、図６（ｂ）に示すように、封止剤の高さをベースフィルム２３とほぼ同じにする封止が可能となるので、画像記録の品位が向上する。

１、２ 液体吐出記録ヘッド
１０ 記録素子
１２ 電極部
１３ 吐出口
２０ａ、２０ｂ フレキシブル配線部材
２７ カバーフィルム
２８ フライングリード
３０ 支持部材
４１ 封止剤
５１ 電気接続部
７１ 空隙

Claims (7)

1. 液滴を吐出する吐出口と、該吐出口に隣接し、該吐出口からの前記液滴の吐出を制御するための信号を受信する電極部と、が設けられた記録素子基板と、前記記録素子基板を露出させる開口部と、該開口部の周縁から突出して前記電極部に接続され前記信号を前記電極部に伝送するためのフライングリードと、該フライングリードの一部を覆うカバーフィルムと、が設けられたフレキシブル配線部材と、前記電極部と前記フライングリードとの接続部である電気接続部を覆う封止剤と、前記記録素子基板および前記フレキシブル配線部材が取り付けられた支持部材と、を備え、
   前記記録素子基板の側面と前記支持部材の間に空隙を形成するように、前記カバーフィルムは、前記開口部の周縁から前記フライングリードの前記空隙に面する面に沿って前記記録素子基板に隣接する位置まで張り出して、前記空隙を前記電気接続部から仕切っている、液体吐出記録ヘッド。
2. 前記開口部は、前記吐出口を露出させるデバイスホールと、前記電極部を露出させるボンディングホールとを備え、前記フライングリードは前記ボンディングホールの周縁から突出し、前記カバーフィルムは前記ボンディングホールの周縁から張り出している、請求項１に記載の液体吐出記録ヘッド。
3. 前記デバイスホールと、前記ボンディングホールとは、互いに独立して形成されている、請求項２に記載の液体吐出記録ヘッド。
4. 前記カバーフィルムは、前記記録素子基板に非接触で、かつ前記封止剤を前記記録素子基板と前記カバーフィルムとの間から流出させない位置まで張り出している、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の液体吐出記録ヘッド。
5. 前記カバーフィルムは、前記記録素子基板に接触する位置まで張り出している、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の液体吐出記録ヘッド。
6. 前記カバーフィルムは、前記フライングリードに沿ってスリットが形成されている、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液体吐出記録ヘッド。
7. 前記カバーフィルムの前記電気接続部の接続を引き離す方向に働く形状復元力が前記電気接続部の接続のプル強度よりも小さい請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の液体吐出記録ヘッド。

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