JP2010284813A - 液体吐出記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的な接続部の接続信頼性を向上し、印字品位の低下を抑制する。
【解決手段】液体吐出記録ヘッド１０００は、記録素子基板１１００と、電気配線基板１３００と、これらを支持する支持プレート１２００とを有する。記録素子基板と電気配線基板との間に隙間が形成されるように、電気配線基板の開口部に記録素子基板が配置される。記録素子基板に設けられた電極１１０３と、電気配線基板に設けられた電極端子１３０２とは、隙間を渡す接続部材１３０３で電気的に接続される。記録素子基板と電気配線基板との間の隙間に第１の樹脂剤１３０４が充填され、記録素子基板の電極と電気配線基板の電極端子と接続部材とが第２の樹脂剤１３０５で封止される。第２の樹脂剤は、第１の樹脂剤の、支持プレートとは反対側の面と接する。第１の樹脂剤と支持プレートとの間に、第１の樹脂剤および第２の樹脂剤よりも弾性率の低い第３の樹脂剤１３５０が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばインクのような液体を吐出する液体吐出記録ヘッドおよびその製造方法に関する。

例えばインクのような液体を吐出して記録を行う液体吐出記録装置に搭載される液体吐出記録ヘッドには、液体を吐出するエネルギーを発生する記録素子として電気熱変換素子が用いられたものがある。電気熱変換素子は、記録のための電気制御信号が送られると、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して発熱する。電気熱変換素子は、液体吐出記録ヘッドの、液体を吐出する開口である吐出口の近傍に配置されている。電気熱変換素子の近傍にある液体が、電気熱変換素子で生じた熱エネルギーによって瞬時に加熱される。このとき、液体が沸騰することで生じる発泡圧によって、吐出口付近の液体が吐出口から吐出される。このようにして、液体吐出記録装置は、吐出口に対向して配置された記録媒体に液体を付着させ、記録媒体に記録を行う。

上記のような液体吐出記録ヘッドの一例が、特許文献１に開示されている。図９は、特許文献１に記載の液体吐出記録ヘッドが有する記録素子ユニットの斜視図である。図１０は、図９のＡ−Ａ線に沿った記録素子ユニットの断面図であり、図１１は図９のＢ−Ｂ線に沿った記録素子ユニットの断面図である。

この記録素子ユニットは、液体を吐出するエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子（記録素子）４を具備する記録素子基板１と、フレキシブルフィルム配線基板１１と、有する。記録素子基板１は、支持部材８に支持固定されており、液体を吐出する吐出口６が形成されている。フレキシブルフィルム配線基板１１は、支持板９を介して、支持部材８に搭載されている。

フレキシブルフィルム配線基板１１および支持板９は開口部を有し、この開口部に記録素子基板１が組み込まれている。記録素子基板１には電極７が形成されており、電極７にはスタッドバンプ１４が設けられている。フレキシブルフィルム配線基板１１には、記録素子基板１の電極７と電気的に接続される電極リード１３が設けられている。フレキシブルフィルム配線基板１１および支持板９と、記録素子基板１と、の間には、凹部１７が形成されている。この凹部１７に、硬化後に弾性を有する第１の封止樹脂１８が充填されている。そして、記録素子基板１とフレキシブルフィルム配線基板１１との電気接続部（つまり、電極７、スタッドバンプ１４および電極リード１３）が第１および第２の封止樹脂１８，１９で被覆されている。これにより、電気接続部が、例えばインクのような液体と接触したり、外部からの衝撃が加わったりすることによって生じる、電気的な接続不良が防止される。また、第１の封止樹脂１８は、硬化後に弾性を有するので、硬化時の記録素子基板１のクラック等を抑制すると共に、電気接続部が外力から保護される。

最近では、高速な記録を行うために、支持部材上に、記録素子基板を複数個配列して、フルライン型の記録ヘッドを構成することもある。フルライン型の液体吐出記録ヘッドの一例では、記録素子基板に形成された吐出口が並んだ方向に沿って、２列に記録素子基板が並んでいる。このようにして、液体吐出記録ヘッドを長くすることで、大きなサイズの記録媒体への記録に対応している。

吐出口が形成された記録素子基板は、支持部材に精度よく搭載される必要がある。特に、長い形状の記録素子基板を有する液体吐出記録ヘッドでは、記録素子基板同士をより正確に搭載する必要があり、搭載位置がずれると、吐出された液体で記録された画像にスジやムラ等が発生する。

特許第３５９２２０８号公報

特許文献１では、記録素子基板１とフレキシブルフィルム配線基板１１との電気接続部が、硬化後に弾性を有する第１の封止樹脂１８と、硬化後に非常に固い硬度を有する第２の封止樹脂１９とで、封止されている。しかし、図１０を参照すると、第１の封止樹脂１８の一部は、表面に露出している。そのため、第１の封止樹脂１８の弾性率が低いと、第１の封止樹脂１８は外力に弱くなり、液体吐出記録ヘッドの耐久性が低下するという課題がある。

また、弾性率や線膨張率の異なる２種の封止樹脂同士の密着性は弱くなる傾向がある。これは、２種の封止樹脂の弾性率や線膨張率が異なっていると、温度変化によって封止樹脂同士が力を及ぼし合うからである。したがって、第１の封止樹脂１８と第２の封止樹脂１９との間の密着力が低下すると、封止樹脂１８，１９同士の界面に液体が浸入し、その液体が電気接続部に達して、電気的な接続不良を起こす可能性がある。このような問題により、液体吐出記録ヘッドの耐久性が低下する虞がある。

上述のフルライン型の液体吐出記録ヘッドは、ビジネス用途や産業用途として用いられることが多く、液体吐出記録ヘッドのコストも高い。そのため、フルライン型の液体吐出ヘッドでは高耐久性が必要とされるので、特に上記の問題を解決することが望まれる。

２種の封止樹脂同士の密着性を高める一方法として、弾性率や線膨張率が同程度の２種の封止樹脂を用いることが考えられる。しかし、特許文献１に記載の液体吐出記録ヘッドにおいて、第１の封止樹脂１８と第２の封止樹脂１９とを、弾性率や線膨張率の値が同程度の材料から形成すると、以下で説明する新たな課題が生じる可能性がある。

第１および第２の封止樹脂１８，１９の弾性率が共に低いと、封止樹脂１８，１９は外力に対して弱くなる。したがって、ワイピングや紙ジャム等によって封止樹脂１８，１９に外力が印加されると、封止樹脂１８，１９で封止されている電気接続部が不良を起こすことがある。

第１の封止樹脂１８と第２の封止樹脂１９との弾性率が共に高い場合には、別の課題が発生する。第１および第２の封止樹脂１８，１９の弾性率が共に高い場合であっても、記録素子基板１と支持部材８との線膨張率が異なっていると、記録素子基板１と支持部材８との変形量には差が生じる。第１の封止樹脂１８は支持部材８に接着されており、記録素子基板１の周りに形成されているため、支持部材８が膨張および収縮したときに、支持部材８に密着された第１の封止樹脂１８は、記録素子基板１に力を印加することになる。この力によって、記録素子基板１は歪んでしまう。特に、支持部材８が圧縮する方向に変形すると、第１の封止樹脂１８が記録素子基板１を圧縮させる方向に力を加え、記録素子基板１が歪む。

封止樹脂１８，１９を熱硬化させる際には、大きな温度変化が生じる。特に、封止樹脂１８，１９の加熱時に記録素子基板１の周りで第１の封止樹脂１８は硬化する。その後、常温に冷やされる際に、封止樹脂１８からの力を受けて記録素子基板１は歪む。この場合、常温において、記録素子基板１は歪んだ状態を維持することになる。記録素子基板１が歪むと、記録素子基板１に形成される吐出口６の位置がずれてしまい、印字品位の低下を招く虞がある。

吐出口が並んだ方向に記録素子基板１が長くなると、記録素子基板１の変形量と支持部材８との変形量の差がさらに大きくなり、その変形量の差に応じて、記録素子基板１の歪みも大きくなる。これにより、印字品位の低下だけでなく、記録素子基板１が支持部材８から剥がれたり、記録素子基板１が割れたりする可能性もある。

上記背景技術の課題に鑑み、本発明は、電気的な接続部の接続信頼性が高く、印字品位の低下が抑制される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、本発明の液体吐出記録ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生させる記録素子を有する記録素子基板と、記録素子基板の記録素子と電気的に接続され、開口部が形成された電気配線基板と、記録素子基板および電気配線基板を支持する支持プレートと、を有し、記録素子基板と電気配線基板との間に隙間が形成されるように電気配線基板の開口部に記録素子基板が配置された液体吐出記録ヘッドであって、記録素子基板に設けられている電極と電気配線基板に設けられている電極端子とを、隙間を渡って電気的に接続する接続部材と、記録素子基板と電気配線基板との間の隙間に充填された第１の樹脂剤と、記録素子基板の電極と電気配線基板の電極端子と接続部材とを封止し、第１の樹脂剤の、支持プレートとは反対側の面と接する第２の樹脂剤と、第１の樹脂剤と支持プレートとの間に設けられ、第１の樹脂剤および第２の樹脂剤よりも弾性率の低い第３の樹脂剤と、を有する。

また、本発明の液体吐出記録ヘッドの製造方法は、液体を吐出するためのエネルギーを発生させる記録素子を有する記録素子基板と、開口部が形成された電気配線基板と、記録素子基板および電気配線基板を支持する支持プレートと、第１の樹脂剤と、第２の樹脂剤と、第１の樹脂剤および第２の樹脂剤よりも弾性率の低い第３の樹脂剤と、を準備するステップと、記録素子基板を支持プレートに接合するステップと、第３の樹脂剤を支持プレート上に形成するステップと、記録素子基板と電気配線基板との間に隙間が形成されるように、電気配線基板の開口部に記録素子基板を位置合わせして、電気配線基板を支持プレートに接合するステップと、記録素子基板に設けられている電極と電気配線基板に設けられている電極端子とを、隙間を渡す接続部材によって電気的に接続するステップと、記録素子基板と電気配線基板との間の隙間に、第１の樹脂剤を充填するステップと、第２の樹脂剤が第１の樹脂剤と接するように、第２の樹脂剤で、記録素子基板の電極と電気配線基板の電極端子と接続部材とを封止するステップと、を有する。

本発明によれば、電気的な接続部の接続信頼性が高く、印字品位の低下が抑制される液体吐出記録ヘッドを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る液体吐出記録ヘッドの概略斜視図である。 図１の液体吐出記録ヘッドの分解斜視図である。 図１に示す記録素子基板の概略斜視図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿った、記録素子基板の概略断面図である。 図１のＤ−Ｄ線に沿った、液体吐出記録ヘッドの概略断面図である。 図１のＥ−Ｅ線に沿った、液体吐出記録ヘッドの概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体吐出記録ヘッドの、図１のＤ−Ｄ線に相当する線に沿った概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体吐出記録ヘッドの、図１のＥ−Ｅ線に相当する線に沿った概略断面図である。 特許文献１に記載の液体吐出記録ヘッドの記録素子ユニットを示す斜視図である。 図９のＡ−Ａ線に沿った、液体吐出記録ヘッドの記録素子ユニットを示す図である。 図９のＢ−Ｂ線に沿った、液体吐出記録ヘッドの記録素子ユニットを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、第１の実施形態に係る液体吐出記録ヘッドについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出記録ヘッドの概略斜視図である。図２は、図１の液体吐出記録ヘッドの分解斜視図である。

本実施形態の液体吐出記録ヘッド１０００は、記録素子基板１１００と、電気配線基板１３００と、支持プレート１２００と、液体供給部材１５００と、を有する。

記録素子基板１１００には、例えばインクのような液体を吐出させるエネルギーを発生するための記録素子が形成されており、それぞれの記録素子に対応して吐出口１１０５が形成されている。吐出口１１０５は、列状に配列されている。この吐出口１１０５から液体が吐出する。電気配線基板１３００は、記録素子基板１１００に、外部からの電気的な駆動信号を与えるために設けられている。支持プレート１２００は、記録素子基板１１００に液体を導入するための開口である液体導入口１２１０を有し、さらに記録素子基板１１００及び電気配線基板１３００を支持固定している。液体供給部材１５００は、記録素子基板１１００に液体を供給するための液体供給液室１５１０を有する。

記録素子基板１１００は、支持プレート上に、複数個配置されており、フルライン型の液体吐出記録ヘッドを構成している。フルライン型の液体吐出記録ヘッドは、記録媒体の全幅に対応して、液体を吐出する吐出口を有する。本実施形態では、記録素子基板１１００が８個配置されており、全体で４〜６インチ程度の記録幅を有する液体吐出記録ヘッド１０００を構成している。記録素子基板１１００の数を増やしていけば、さらに記録幅を増大させるも可能であり、１２インチを超える記録幅を有する液体吐出記録ヘッドを構成することも可能である。

図３は図１に示した記録素子基板１１００の拡大斜視図であり、図４は図３のＣ−Ｃ線に沿った、記録素子基板の概略断面図である。記録素子基板１１００は、例えば厚さ０．５〜１．０ｍｍのシリコン基板１１０８と、ノズルプレート１１１０と、を有する。シリコン基板１１０８上にノズルプレート１１１０が形成されている。また、シリコン基板１１０８には、液体流路として長溝状の貫通穴からなる液体供給口１１０１が形成されている。ノズルプレート１１１０には発泡室１１０７が形成されており、発泡室１１０７は、シリコン基板１１０８の液体供給口１１０１と連通している。

シリコン基板１１０８には、記録素子である電気熱変換素子１１０２、及び例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる電気配線形成されている。電気熱変換素子１１０２および電気配線は、例えば成膜技術により形成される。発泡室１１０７内に面するシリコン基板１１０８上の、液体供給口１１０１の両側に、電気熱変換素子１１０２がそれぞれ１列ずつ配列されている。一方の列の、隣接する電気熱変換素子１１０２同士の間に、他方の列の電気熱変換素子１１０２が位置するようになっている。つまり、２列の電気熱変換素子１１０２は、千鳥状に配されている。ノズルプレート１１１０には、それぞれの電気熱変換素子１１０２に対応する吐出口１１０５が形成されている。つまり、吐出口１１０５も、千鳥状に配されている。記録素子基板１１００のシリコン基板１１０８上の端部には、電極１１０３が形成されている。

本実施形態の液体吐出記録ヘッド１０００は、図１および図２に示すように、記録素子基板１１００を複数有し、複数の記録素子基板１１００が、支持プレート１２００の一面に固定されている。このとき、記録素子基板１１００は、吐出口１１０５が並んでいる方向Ｔに沿って、二列に配されている。そして、一方の列の、隣接する記録素子基板１１００同士の間に、他方の記録素子基板１１００が位置するように、記録素子基板１１００は千鳥状に配されている。吐出口が配列された方向Ｔにおいて、一方の列の記録素子基板１１００の端部近傍のいくつかの吐出口１１０５が、他方の列の記録素子基板１１００の端部近傍のいくつかの吐出口１１０５と、重複して配されており、重複領域Ｌが形成されている。これにより、記録素子基板１１００を支持プレート１２００上に搭載する際の多少の位置ずれや、記録素子基板１１００同士のばらつきによる記録素子基板１１００間の吐出量の差などに起因する、液体吐出に関する不良が補正できるようになっている。

さらに、記録素子基板１１００の記録素子に外部から電気的な入力を与えるための電気配線基板１３００には、記録素子基板１１００の位置に対応して開口部１３１０が形成されている。記録素子基板１１００は、電気配線基板１３００の開口部１３１０に収まるように、支持プレート１２００に接着剤１１５０を介して接着されている。

記録素子基板１１００と電気配線基板１３００との間には、隙間が形成されている。そして、それぞれの記録素子基板１１００の端部に形成された電極１１０３と、電気配線基板１３００の表面に形成された電極端子１３０２とが、互いにワイヤボンデイング等の接続部材１３０３によって電気的に接続されている。この接続部材１３０３は、記録素子基板１１００と電気配線基板１３００との間の隙間に渡されている。

支持プレート１２００は、記録素子基板１１００に液体を供給するための液体供給部材１５００に接着固定されている。また、電気配線基板１３００は、可とう性を有するフレキシブルフィルム配線基板であり、液体吐出記録ヘッド１０００の外部からの電気信号を受け取るための外部入力端子１３０１を有している。電気信号は、例えば液体吐出記録ヘッド１０００が搭載される液体吐出記録装置から送られる。この場合、フレキシブルフィルム配線基板は、液体吐出記録装置との接続が容易になるように折り曲げられて固定される。

支持プレート１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍの酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から形成されている。なお、支持プレート１２００の材料は、酸化アルミニウムに限られることはなく、他の材料から選定されても良い。酸化アルミニウムは、比較的安価であり、性能も高いため有利である。また、液体供給部材１５００には、液体の流路となる液体供給液室１５１０が形成されており、液体供給部材１５００は、例えば樹脂材料を用いた射出成型により形成される。

次に、本実施形態の特徴的な一構成について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、図１のＤ−Ｄ線に沿った、液体吐出記録ヘッドの概略断面図であり、図６は、図１のＥ−Ｅ線に沿った、液体吐出記録ヘッドの概略断面図である。

図５および図６に示すように、記録素子基板１１００の端部近傍に形成された電極１１０３と、電気配線基板１３００の開口部近傍に形成された電極端子１３０２とは、接続部材１３０３としての導電性ワイヤで電気的に接続されている。導電性ワイヤとしては、例えば金ワイヤを用いることができる。

電気配線基板１３００は、支持板１３２０を介して支持プレート１２００に固定されている。支持板１３２０は、可とう性を有するフィルムからなり、実質的には電気配線基板１３００と一体になっている。支持板１３２０によって、支持プレート１２００と電極端子１３０２との間の距離が大きくなるため、電気配線基板１３００を支持プレート１２００に接着する際に、電気配線基板１３００上の電極端子１３０２に接着剤１１５０が付着することが防止される。これにより、電気的な接続不良の発生が抑制される。

支持プレート１２００の表面には第３の樹脂剤１３５０が形成されており、第３の樹脂剤１３５０の表面に接して第１の樹脂剤１３０４が形成されている。第１の樹脂剤１３０４は、記録素子基板１１００と電気配線基板１３００との間の隙間に充填されている。さらに、第１の樹脂剤１３０４の、支持プレートとは反対側の面に接して、第２の樹脂剤１３０５が形成されている。本実施形態では、第３の樹脂剤１３５０は、第１の樹脂剤１３０４と支持プレート１２００との間に層状に形成されている。また、第２の樹脂剤１３０５は、記録素子基板１１００の電極１１０３と、電気配線基板１３００の電極端子１３０２と、接続部材１３０３と、を封止している。

本実施形態では、第１の樹脂剤１３０４および第２の樹脂剤１３０５は、硬化前に液状の樹脂からなり、塗布された後に硬化されて成る。第２の樹脂剤１３０５は、他の樹脂剤と比較して硬化前の粘度が高く、形状保持性が高い。つまり、第２の樹脂剤１３０５は、接続部材１３０３、記録素子基板１１００の電極１１０３および電気配線基板１３００の電極端子１３０２を保護するために十分小さい弾性率を有している。これにより、第２の樹脂剤１３０５は高い機械的強度を有し、第２の樹脂剤１３０５は、接続部材１３０３、電極１１０３および電極端子１３０２を機械的に保護し、さらに液体による腐食からも保護する。

熱硬化前の第１の樹脂剤１３０４は、硬化前の第２の樹脂剤の粘度よりも粘度が低い。そのため、第１の樹脂剤１３０４は、塗布される際に、記録素子基板１１００と電気配線基板１３００（および支持板１３２０）との間の隙間に入り込みやすい。したがって、記録素子基板１１００周囲全体に回り込み、記録素子基板１１００と支持プレート１２００との間から、液体吐出記録ヘッド１０００の内部を流れる液体がリークするのを防ぐことができる。

第１の樹脂剤１３０４は例えば熱硬化性エポキシ樹脂からなる。第２の樹脂剤１３０５は、例えば、第１の樹脂剤１３０４とは異なる熱硬化性エポキシ樹脂からなる。第２の樹脂剤１３０５は、ワイピングや紙ジャム等による外力から、接続部材１３０３、電極１１０３および電極端子１３０２を保護することができるように、弾性率の高い樹脂からなるものが用いられる。

第１の樹脂剤１３０４と第２の樹脂剤１３０５とは、弾性率や線膨張率が近い材料からなることが好ましい。これにより、第１の樹脂剤１３０４と第２の樹脂剤１３０５との密着性が高くなり、第１の樹脂剤１３０４と第２の樹脂剤１３０５との間の界面に液体が浸入して、電気接続部が腐食することを防ぐことができる。

樹脂剤を熱硬化して、高温から常温に冷える過程において、背景技術で説明したように、図５および図６の矢印ａで示す方向に記録素子基板１１００は収縮し、さらに矢印ｂで示す方向に支持プレート１２００が収縮する。記録素子基板１１００と支持プレート１２００との線膨張係数が異なる場合、この線膨張係数の差に起因して、記録素子基板１１００と支持プレート１２００との変形量に差が生じる。

本実施形態に係る液体吐出記録ヘッドでは、第１の樹脂剤１３０４および第２の樹脂剤１３０５よりも弾性率の低い第３の樹脂剤１３５０が、支持プレート１２００と第１の樹脂剤１３０４との間に形成されている。そのため、記録素子基板１１００と支持プレート１２００との変形量に差が生じたとしても、第３の樹脂剤１３５０が、変形量の差から生じる力を緩和する。したがって、記録素子基板１１００の歪みを抑制することができる。すなわち、記録素子基板に、支持プレート１２００やその周りの樹脂剤から印加される力が緩和されるため、余計な歪みが発生しない。

第１の樹脂剤１３０４および第２の樹脂剤１３０５を形成する際に、樹脂剤１３０４，１３０５は熱硬化された後に、常温に戻る。この際に、支持プレート１２００から記録素子基板１１００に力が印加される。本実施形態では、弾性率の低い第３の樹脂剤１３５０によって、この力を緩和することができる。これにより、記録素子基板１１００は、熱硬化前に支持プレート１２００に搭載されたときと実質的に同じ状態に戻る。したがって、樹脂剤１３０４，１３０５による封止の前に、支持プレート１２００の一面に記録素子基板１１００を精度良く配置しておけば、液体吐出記録ヘッド１０００の製造後においても、記録素子基板１１００は、歪みなく正確な位置に配された状態になる。

上述したように、支持プレート１２００上に搭載された記録素子基板１１００の多少の位置ずれは、複数の記録素子基板１１００同士に形成された吐出口１１０５同士を重複させて配置することで補正できるようになっている。しかし、記録素子基板１１００の変形量が大きくなると、その補正は困難となる。特に、複数個の記録素子基板１１００を有するフルライン型の液体吐出記録ヘッドでは、記録素子基板同士の相対位置の誤差精度が数μｍレベルと非常に厳しく要求される。そのため、記録素子基板の変形を少しでも低減することが必要となる。したがって、本実施形態に係る液体吐出記録ヘッドは、特に、フルライン型の液体吐出記録ヘッドに好適に適用される。

以下、本実施形態の液体吐出記録ヘッド１０００の製造方法の一例について説明する。まず、記録素子基板１１００と、電気配線基板１３００と、それらを支持する支持プレート１２００と、上述の３種の樹脂剤１３０４，１３０５，１３５０と、を準備する。

そして、記録素子基板１１００を支持プレート１２００に接合し、第３の樹脂剤１３５０を支持プレート１２００に層状に形成する。その後、記録素子基板１１００と電気配線基板１３００との間に隙間が形成されるように、電気配線基板１３００の開口部に記録素子基板１１００を位置合わせして、電気配線基板１３００を支持プレート１２００に接合する。

さらに、記録素子基板１１００に設けられている電極１１０３と電気配線基板１３００に設けられている電極端子１３０２とを、上記の隙間を渡す接続部材１３０３によって電気的に接続する。記録素子基板１１００と電気配線基板１３００との間の上記隙間に、第１の樹脂剤１３０４を充填して、記録素子基板１１００の電極１１０３と電気配線基板１３００の電極端子１３０２と接続部材１３０３とを第２の樹脂剤１３０５で封止する。

また、製造方法の別の一例として、弾性率の小さい第３の樹脂剤１３５０を支持プレート１２００上に形成した後に、記録素子基板１１００および電気配線基板１３００を支持プレート１２００に接合しても良い。

さらに別の一例として、記録素子基板１１００または電気配線基板１３００のどちらか一方を支持プレート１２００上に接合した後、弾性率の小さい第３の樹脂剤１３５０を形成しても良い。

本実施形態では、記録素子基板１１００の長手方向（吐出口が並んでいる方向Ｔ）の両端辺に、電極１１０３が形成されている。そして、この電極１１０３を被うように第２の樹脂剤１３０５が形成されており（図５参照。）、記録素子基板１１００の長手方向に直交する方向の、記録素子基板１１００の端辺には、第２の樹脂剤１３０５は形成されていない（図６参照。）。記録素子基板１１００の長手方向の両端部では、記録素子基板１１００の変形量が大きいため、第２の樹脂剤１３０５によって、記録素子基板１１００の歪みにともなう信頼性の低下が抑制される。

図６に示されるように、第１の樹脂剤１３０４の少なくとも一部は、液体吐出記録ヘッドの表面に露出していても良い。この場合、第１の樹脂剤１３０４は、外力から耐性を向上させるために、高い弾性率を有することが好ましい。本実施形態の液体吐出記録ヘッドでは、第１の樹脂剤１３０４が、高い弾性率を有していても、支持プレート１２００表面に設けられた第３の樹脂剤１３５０が、第１の樹脂剤１３０４よりも低い弾性率を有している。そのため、支持プレート１２００から記録素子基板１１００に印加される外力が低減される。

なお、第３の樹脂剤１３５０としては、第１の樹脂剤１３０４および第２の樹脂剤１３０５よりも弾性率の低い接着剤を用いることができる。この場合、硬化前に液状である接着剤を塗布し、硬化させることで、第３の樹脂剤１３５０が形成される。その他に、第３の樹脂剤１３５０として、例えば成型によって作られる、支持プレート１２００に固定されない樹脂部材を用いても良い。この場合、樹脂部材が支持プレート１２００には固定されないため、記録素子基板１１００に印加される力がより緩和されるという効果が生じる。

支持プレート１２００から記録素子基板１１００の電極１１０３までの高さ、または電気配線基板１３００の電極端子１３０２までの高さが６００μｍの場合、第３の樹脂剤１３５０の厚みは５〜４００μｍ程度であることが好ましい。第３の樹脂剤１３５０が厚すぎると、これらの電極１１０３および電極端子１３０２の近くに、第３の樹脂剤１３５０と第１の樹脂剤１３０４との界面が位置することになる。第３の樹脂剤１３５０を層状に形成し、第１の樹脂剤１３０４との界面を電極１１０３および電極端子１３０２から遠ざけることで、第１の樹脂剤１３０４と第２の樹脂剤１３０５との間に液体が浸入したとしても、電気的な接続不良を起こすことが抑制される。ただし、第３の樹脂剤１３５０の厚さは、上記の値に限定されるものではなく、電極１１０３や電極端子１３０２等の電気的な接続部の高さに応じて、適当な大きさに設定されることが好ましい。また、第１および第３の樹脂剤１３０４，１３５０同士の界面から、電気的な接続部までの距離は、液体の浸入による電気接続不良の虞を低減することができるように、適宜設定されることが好ましい。

次に、本実施形態の液体吐出記録ヘッドと、比較例１および比較例２の記録ヘッドと、を実際に作製し、記録素子基板の変形量等を比較した実験結果を以下の表１に示す。比較例１の液体吐出記録ヘッドは、図９で示す特許文献１に記載されたものとする。さらに、比較例２に記載の液体吐出記録ヘッドは、図９で示す液体吐出ヘッドにおいて、第１の樹脂剤と第２の樹脂剤とを同じ樹脂剤で構成したものとする。なお、第１の樹脂剤と第２の樹脂剤との密着性は、比較例１の場合を基準として表１に記載した。

表１を参照すると、比較例１と比べて、本実施形態の液体吐出記録ヘッドでは、第１の樹脂剤と第２樹脂剤との密着性が良好になっている。また、比較例２と比べると、本実施形態の液体吐出記録ヘッドでは、記録素子基板の変形量が低減されている。また、本実施形態の第３の樹脂剤としては、カチオン系紫外線硬化樹脂を用いた。

以上説明したように、本実施形態の液体吐出記録ヘッドでは、記録素子基板１１００の変形量が低減されるため、記録素子基板１１００の配置を高精度に保つことが可能であり、印字品位の低下を抑制することができる。

また、記録素子基板１１００を構成するノズルプレート１１１０とシリコン基板１１０８との間の剥がれや、記録素子基板１１００と支持プレート１２００との間の剥がれなど、を防止することも可能である。また、層状に形成された第３の樹脂剤１３５０上に設けられた２種の樹脂剤１３０４，１３０５として、共に高弾性率のものを使用可能である。そのため、電極１１０３や電極端子１３０２などの電気接続部を、腐食や外力から保護する効果が向上する。これにより、信頼性の高い記録ヘッドを提供できる。

なお、上記実施形態では、フルライン型の液体吐出記録ヘッドについて説明を行っているが、液体吐出記録ヘッドを往復スキャンすることで記録を行うタイプのヘッドであっても本発明は適用可能である。

（第２の実施形態）
次に、図７および図８を参照して、本発明の第２の実施形態の液体吐出記録ヘッドについて説明する。本発明の第２の実施形態に係る液体吐出記録ヘッドは、図１に示すものと似た構成をしている。図７は、図１のＡ−Ａ線に相当する線沿った、液体吐出記録ヘッドの断面図である。図８は、図１のＢ−Ｂ線に相当する線に沿った、液体吐出記録ヘッドの断面図である。なお、本実施形態の液体吐出記録ヘッドは、以下に示す構成以外は、第１の実施形態の液体吐出記録ヘッドと同様に構成されている。

記録素子基板１１００は、支持プレート１２００に、第１の実施形態で説明した第３の樹脂剤１１５１を用いて接合されている。つまり、本実施形態の液体吐出記録ヘッドでは、第１の実施形態で説明した第３の樹脂剤１１５１が、記録素子基板１１００を支持プレート１２００に固定する接着剤を兼ねている。したがって、記録素子基板１１００を支持プレート１２００に固定する接着剤は、第１の樹脂剤１３０４および第２の樹脂剤１３０５よりも弾性率の低い接着剤からなる。本実施形態でも、第１の樹脂剤１３０４と支持プレート１２００の間に、第３の樹脂剤１１５１が形成されていることは、第１の実施形態と同様である。このため、記録素子基板１１００の歪みが抑制され、高信頼性で高品位印字が可能な液体吐出記録ヘッドを提供できる。

上記のように、第１の実施形態で説明した第３の樹脂剤１１５１が、記録素子基板１１００を支持プレート１２００に固定するための接着剤と同一であるため、一体に形成することができる。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。

本実施形態の液体吐出記録ヘッドの製造方法では、まず、支持プレート１２００に第３の樹脂剤１１５１を塗布する。塗布領域を広めにし、記録素子基板１１００が接着される領域と、第１の樹脂剤１３０４が塗布される領域とを被うように、第３の樹脂剤１１５１を塗布する。そして、記録素子基板１１００を第３の樹脂剤１３０４を介して支持プレート１２００に接着する。その後、電気配線基板１３００を支持プレート１２００に接合し、電気配線基板１３００と記録素子基板１１００とを電気的に接続し、第１の樹脂剤１３０４および第２の樹脂剤１３０５で封止する。このように、第１の樹脂剤１３０４と支持プレート１２００との間に設けられる接着材と、記録素子基板１１００と第１の樹脂剤１３０４との間に設けられる接着材とを、同時に形成することができるため、製造工程が簡略化される。

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

１０００ 液体吐出記録ヘッド
１１００ 記録素子基板
１１０３ 電極
１１５１，１３５０ 第３の樹脂剤
１２００ 支持プレート
１３００ 電気配線基板
１３０２ 電極端子
１３０３ 接続部材
１３０４ 第１の樹脂剤
１３０５ 第２の樹脂剤
１３１０ 開口部

Claims (14)

1. 液体を吐出するためのエネルギーを発生させる記録素子を有する記録素子基板と、前記記録素子基板の前記記録素子と電気的に接続され、開口部が形成された電気配線基板と、前記記録素子基板および前記電気配線基板を支持する支持プレートと、を有し、前記記録素子基板と前記電気配線基板との間に隙間が形成されるように前記電気配線基板の前記開口部に前記記録素子基板が配置された液体吐出記録ヘッドであって、
   前記記録素子基板に設けられている電極と、前記電気配線基板に設けられている電極端子とを、前記隙間を渡って電気的に接続する接続部材と、
   前記記録素子基板と前記電気配線基板との間の前記隙間に充填された第１の樹脂剤と、
   前記記録素子基板の前記電極と前記電気配線基板の前記電極端子と前記接続部材とを封止し、前記第１の樹脂剤の、前記支持プレートとは反対側の面と接する第２の樹脂剤と、
   前記第１の樹脂剤と前記支持プレートとの間に設けられ、前記第１の樹脂剤および前記第２の樹脂剤よりも弾性率の低い第３の樹脂剤と、を有する液体吐出記録ヘッド。
2. 前記第１の樹脂剤および前記第２の樹脂剤は、液状の樹脂が塗布された後に硬化されて成り、
   前記第１の樹脂剤は、前記第２の樹脂剤よりも硬化前の粘度が低い、請求項１に記載の液体吐出記録ヘッド。
3. 前記第１の樹脂剤の少なくとも一部が露出している、請求項１または２に記載の液体吐出記録ヘッド。
4. 前記第３の樹脂剤は、前記支持プレートと前記第１の樹脂剤とを接着する接着剤である、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
5. 前記第３の樹脂剤は、前記記録素子基板と前記支持プレートとの間にさらに形成されており、前記記録素子基板と前記支持プレートとを接着している、請求項４に記載の液体吐出記録ヘッド。
6. 前記第３の樹脂剤が、前記支持プレートに固定されていない樹脂部材からなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
7. 前記記録素子基板の線膨張係数と前記支持プレートの線膨張係数とが異なっている、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
8. 前記記録素子基板はシリコン基板からなり、前記支持プレートは酸化アルミニウムからなる、請求項７に記載の液体吐出記録ヘッド。
9. 前記電気配線基板はフレキシブルフィルム配線基板である、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
10. 前記電気配線基板は、可とう性を有するフィルムからなる支持板を介して前記支持プレートに支持されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
11. 前記第１の樹脂剤は熱硬化性エポキシ樹脂であり、前記第２の樹脂剤は、前記第１の樹脂剤とは異なる材料の熱硬化性エポキシ樹脂である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
12. 前記記録素子基板を複数有し、
    前記記録素子基板には、前記液体を吐出する吐出口が列状に並んで形成されており、
    前記吐出口が並んでいる方向に沿って、複数の前記記録素子基板が前記支持プレートに２列に配置されており、
    一方の列の、隣接する前記記録素子基板の間に、他方の列の前記記録素子基板が位置するようになっている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出記録ヘッド。
13. 液体を吐出するためのエネルギーを発生させる記録素子を有する記録素子基板と、開口部が形成された電気配線基板と、前記記録素子基板および前記電気配線基板を支持する支持プレートと、第１の樹脂剤と、第２の樹脂剤と、前記第１の樹脂剤および前記第２の樹脂剤よりも弾性率の低い第３の樹脂剤と、を準備するステップと、
    前記記録素子基板を前記支持プレートに接合するステップと、
    前記第３の樹脂剤を前記支持プレート上に形成するステップと、
    前記記録素子基板と前記電気配線基板との間に隙間が形成されるように、前記電気配線基板の前記開口部に前記記録素子基板を位置合わせして、前記電気配線基板を前記支持プレートに接合するステップと、
    前記記録素子基板に設けられている電極と前記電気配線基板に設けられている電極端子とを、前記隙間を渡す接続部材によって電気的に接続するステップと、
    前記記録素子基板と前記電気配線基板との間の前記隙間に、前記第１の樹脂剤を充填するステップと、
    前記第２の樹脂剤が前記第１の樹脂剤と接するように、前記第２の樹脂剤で、前記記録素子基板の前記電極と前記電気配線基板の前記電極端子と前記接続部材とを封止するステップと、を有する液体吐出記録ヘッドの製造方法。
14. 前記第３の樹脂剤は接着剤であり、
    前記第３の樹脂剤を前記支持プレートに層状に形成する前記ステップの後に、前記記録素子基板を前記支持プレートに接合する前記ステップを実施して、前記記録素子基板と前記支持プレートとの間に前記第３の樹脂剤を形成する、請求項１３に記載の液体吐出記録ヘッドの製造方法。

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