JP2016135563A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性粒子を含む接着剤によってヘッドチップと配線基板とを接合する場合に、接着剤中の凝集した導電性粒子による配線基板の配線電極同土のショートを防止することである。【解決手段】インクジェットヘッドは、複数のチャネルと、チャネル内に臨む複数の駆動壁と、を有し、当該駆動壁の駆動電極に接続された複数の接続電極が表面に形成されたヘッドチップと、接続電極と電気的に接続されるとともにヘッドチップとの接合領域の外側に延びる複数の配線電極３３Ａ，３３Ｂが表面に並設された配線基板と、を備える。インクジェットヘッドは、ヘッドチップの接続電極が形成された面に、導電性粒子Ｐ１を含む接着剤を介して配線基板が接合されることにより接続電極及び配線電極が電気的に接続される。接着剤は、非導電性粒子Ｐ２が混合されている。【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

従来、チャネル内のインクを吐出させることによって各種画像の記録を行うインクジェットヘッドとして、せん断モード型のインクジェットヘッドがある。これは、多数並設されるチャネルの間を区画する隔壁を圧電素子によって形成することで駆動壁としている。駆動壁の両面には駆動電極が形成されており、これら１対の駆動電極に所定電圧の駆動信号を印加することによって駆動壁をせん断変形させ、そのときのチャネルの容積変化による圧力を利用してチャネル内のインクをノズルから吐出させる。

このようなインクジェットヘッドに使用されるヘッドチップとして、いわゆるハーモニカ型のヘッドチップがある。このヘッドチップは一般に六面体形状をしており、相反する前面と後面とにそれぞれインクの出口と入口となるチャネルの閉口部が配置され、両開口部に亘るストレート状のチャネルを有している。このようなストレート状のチャネルを有するヘッドチップは、駆動壁両面の駆動電極がチャネルの内部にあって外部に露出していないため、各駆動電極へ電圧印加を行うことが難しい。

このため、従来、ヘッドチップの後面に駆動電極と電気的に接続（導通）する接続電極をチャネル毎に個別に形成しておくと共に、接続電極と電気的に接続する配線電極が並設された配線基板を、ヘッドチップの後面に接合することにより、配線基板を利用して各駆動電極をヘッドチップの外部に電気的に引き出し、駆動電極への電圧印加の容易化を図る工夫が採られている。配線基板には各チャネルに対応する位置にインク供給用の貫通穴が開設され、配線基板の背面側に接合されるマニホールド内のインクを、この貫通穴を介して各チャネル内に供給できるようにしている（特許文献１参照）。

ヘッドチップと配線基板との接合時、接続電極と配線電極とが重なり合うことによって、ヘッドチップと配線基板との間には両電極の厚みを足し合わせた分の間隙が形成される。接合に使用される接着剤はこの間隙に存在し、貼り合せ直後の低粘度状態にあるときに間隙内を毛細管力によって流動する。流動した接着剤は、ヘッドチップと配線基板との間のほぼ全域に広がった後、硬化することによって両者が接合される。

接着剤は、導電性粒子を含むものが用いられる。これは、接続電極と配線電極との間に位置する接着剤の導電性粒子が、接続電極と配線電極との間の電気的な接続を介し電気的な接続を確実にするためである。接合時に接着剤が流動することによって、接着剤中の導電性粒子がヘッドチップと配線基板との間で凝集することがある。

特に、導電性粒子の凝集は、チャネルの開口部の周囲に多く見られ、これが原因で、ヘッドチップと配線基板との間で近接している電極同士をショートさせるおそれがあった。

そこで本願出願人は、導電性粒子の凝集によってヘッドチップ側の電極と配線基板側の電極との間で発生するショートについて、チャネル間のピッチ、配線電極の配置、配線基板の厚みやヤング率等の条件を規定することによって防止する技術を提案している（特許文献２参照）。

特開２００２−１７８５０９号公報 特開２０１２−１６８４８号公報

本願発明者が確認したところ、接着剤中の導電性粒子の凝集によって引き起こされる電極間のショートは、ヘッドチップ側の電極と配線基板側の電極との間で発生するのみならず、配線基板の表面に並設されている隣り合う配線電極の間でも発生する場合があることがわかった。

ここで、図１２を参照して、導電性粒子の凝集の例を説明する。図１２（ａ）は、従来のインクジェットヘッドのヘッドチップ接合後の配線基板３ｃの平面図である。図１２（ｂ）は、従来のインクジェットヘッドのヘッドチップ接合後の配線基板３ｃの写真である。

図１２（ａ）に示すように、導電性粒子Ｐ１を含む接着剤を用いてヘッドチップを接合した配線基板３ｃにおいて、破線の下側にヘッドチップが配置され、配線基板３ｃ上の隣り合う配線電極３３Ａｃ，３３Ｂｃ間に導電性粒子Ｐ１の凝集が発生している。

図１２（ｂ）に示すように、導電性粒子Ｐ１を含む接着剤を用いてヘッドチップを接合した配線基板の写真の一例において、黒い部分が配線基板上の配線電極であり、複数の略円形部分が導電性粒子Ｐ１である。また、図１２（ｂ）において、破線の下側にヘッドチップが配置され、点線の内側の領域に接着剤フィレットが形成されている。図１２（ｂ）の接着剤フィレットにおいて、導電性粒子Ｐ１の凝集が発生している。

すなわち、ヘッドチップと配線基板とを接合する際、接着不良の発生を防ぐため、通常はやや多めの接着剤が塗布されている。これにより、ヘッドチップと配線基板との間を外側に向けて流動した接着剤の一部がヘッドチップの外側にはみ出し、ヘッドチップの外周縁に接着剤フィレットを形成する。この接着剤フィレットは、ヘッドチップの側面と配線基板の表面とに亘って形成される。このとき、接着剤が流動するのに伴って多くの導電性粒子が接着剤フィレットに集まり、これが凝集することによって、接着剤フィレットの下を通っている配線電極同士をショートさせるおそれがあった。

そこで本発明の課題は、導電性粒子を含む接着剤によってヘッドチップと配線基板とを接合する場合に、接着剤中の凝集した導電性粒子による配線基板の配線電極同土のショートを防止することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
複数のチャネルと、当該チャネル内に臨む複数の駆動壁と、を有し、当該駆動壁の駆動電極に接続された複数の接続電極が表面に形成されたヘッドチップと、
前記接続電極と電気的に接続されるとともに前記ヘッドチップとの接合領域の外側に延びる複数の配線電極が表面に並設された配線基板と、を備え、
前記ヘッドチップの前記接続電極が形成された面に、導電性粒子を含む接着剤を介して前記配線基板が接合されることにより前記接続電極及び前記配線電極が電気的に接続されたインクジェットヘッドであって、
前記接着剤は、非導電性粒子が混合されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記導電性粒子の粒子径は、前記非導電性粒子の粒子径以上であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記接着剤に対する前記非導電性粒子の体積混合比率は、前記導電性粒子の体積混合比率の２倍以上であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記導電性粒子のヤング率は、前記非導電性粒子のヤング率よりも大きいことを特徴とする。

請求項５に記載の発明のインクジェット記録装置は、
請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備え、
前記インクジェットヘッドの前記接続電極及び前記配線電極を介して前記駆動電極に電圧を印加することによって、前記チャネルのうちの駆動チャネル内のインクを当該駆動チャネルに設けられたノズルから吐出させ、用紙に画像を記録することを特徴とする。

本発明によれば、導電性粒子を含む接着剤によってヘッドチップと配線基板とを接合する場合に、接着剤中の凝集した導電性粒子による配線基板の配線電極同土のショートを防止できる。

本発明の実施の形態のインクジェット記録装置を示す概略構成図である。 インクジェットヘッドの分解斜視図である。 インクジェットヘッドにおけるヘッドチップの部分背面図である。 ヘッドチップと配線基板との接合状態を配線基板側から見た図である。 図４のヘッドチップ、配線基板のv−v線に沿って切断した断面の一部を示す図である。 （ａ）は、図５のヘッドチップ、配線基板のvia−via線に沿う断面図である。（ｂ）は、図５のヘッドチップ、配線基板のvib−vib線に沿う断面図である。 （ａ）は、インクジェットヘッドのヘッドチップ接合後の配線基板の平面図である。（ｂ）は、インクジェットヘッドのヘッドチップ接合後の配線基板の写真である。 粒子径に対する粒子数の分布を示すグラフである。 インクジェットヘッドの製造方法における配線基板の表面を示す平面図である。 ヘッドチップと配線基板とを一対の加圧板で挟持した状態を示す断面図である。 ダミーチャネル内の気体を加熱膨張させた状態の説明図である。 （ａ）は、従来のインクジェットヘッドのヘッドチップ接合後の配線基板の平面図である。（ｂ）は、従来のインクジェットヘッドのヘッドチップ接合後の配線基板の写真である。

添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１〜図７を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。先ず、図１を参照して、本実施の形態のインクジェット記録装置１０００の概略構成について説明する。図１は、インクジェット記録装置１０００を示す概略構成図である。なお、インクジェット記録装置について一例として、以下においてラインヘッドを用いる例を説明しているがこれに限定されない。例えば、記録媒体の搬送方向に対して直交する方向にインクジェットヘッドを走査することによって画像を形成するスキャン方式のインクジェット記録装置に適用することも可能である。また、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色を設ける例を記載したが、これに限定されず単色でも適用することができる。例えばＫ（ブラック）のみを使用する構成であってもよい。

インクジェット記録装置１０００は、搬送部２００と、画像形成部３００と、インク供給部４００と、制御部５００と、を備えている。インクジェット記録装置１０００では、制御部５００の制御に基づいて、搬送部２００により搬送される記録媒体Ｐに対して、インク供給部４００から供給されたインクにより画像形成部３００で画像を形成する。

搬送部２００は、画像形成が行われる記録媒体Ｐを保持し、画像形成部３００に供給する。搬送部２００は、巻き出しロール２１０、ローラー２２０，２３０及び巻き取りロール２４０等を有する。ロール状に巻かれた長尺状の記録媒体Ｐは、巻き出しロール２１０から繰り出され、ローラー２２０，２３０に支持されながら搬送され、巻き取りロール２４０に巻き取られる。

画像形成部３００は、記録媒体Ｐ上にインクを吐出して画像を形成する。画像形成部３００は、複数のラインヘッド３１０、複数のラインヘッド３１０を保持するキャリッジ３３０等を有している。また、インクとしてエネルギー線で硬化するインクを使用する場合、さらに照射部３２０を備えることが好ましい。

ラインヘッド３１０は、搬送部２００に搬送される記録媒体Ｐに対してインクを吐出し、画像を形成する。ラインヘッド３１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色について個別に設けられている。図１では、搬送部２００による記録媒体Ｐの搬送方向に対して上流からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応したラインヘッド３１０が順番に設けられている。

本実施形態のラインヘッド３１０は、キャリッジ３３０に、記録媒体Ｐの搬送方向に略垂直な方向（幅方向）について記録媒体Ｐの全体をカバーする長さ（幅）で設けられている。すなわち、インクジェット記録装置１０００は、ワンパス方式のラインヘッド型インクジェット記録装置である。ラインヘッド３１０は、複数のインクジェットヘッド１００（図２参照）が配列されて構成されている。また、図示の通り、キャリッジ３３０にはキャリッジヒーター３３０ａを設け、インクを加熱するようにしても良い。

照射部３２０は、インクジェット記録装置１０００で用いられるインクが記録媒体Ｐ上に吐出された後に当該インクを硬化させるためのエネルギー線を照射する。照射部３２０は、例えば、低圧水銀ランプ等の蛍光管を有し、当該蛍光管を発光させて紫外線等のエネルギー線を照射する。照射部３２０は、ラインヘッド３１０よりも記録媒体Ｐの搬送方向下流側に設けられている。照射部３２０は、画像形成後の記録媒体Ｐに対してエネルギー線を照射することで、記録媒体Ｐ上に吐出されたインクを硬化させる。

紫外線を発する蛍光管としては、低圧水銀ランプの他、数百Ｐａ〜１ＭＰａ程度の動作圧力を有する水銀ランプ、殺菌灯として利用可能な光源、冷陰極管、紫外線レーザー光源、メタルハライドランプ、発光ダイオード等が挙げられる。これらの中で、紫外線をより高照度で照射可能であって消費電力の少ない光源（例えば、発光ダイオード等）がより望ましい。また、エネルギー線は紫外線に限らず、インクの性質に応じてインクを硬化させる性質を有するエネルギー線であれば良く、光源もエネルギー線の波長などに応じて置換される。

インク供給部４００は、インクタンク４１０、ポンプ４２０、インクチューブ４３０、サブタンク４４０、インクチューブ４５０、ヒーター４６０等を有している。インク供給部４００は、インクを貯留して、当該インクを画像形成部３００のラインヘッド３１０に供給し、各色のインクをラインヘッド３１０の各ノズルから吐出可能とする。インクタンク４１０内のインクは、ポンプ４２０により、インクチューブ４３０を介してインクジェットヘッド１００のインクの背圧を調整するサブタンク４４０に送られる。サブタンク４４０には、フロートセンサー４４０ａが設けられ、フロートセンサー４４０ａによる液面位置の検出データに基づいて制御部５００がポンプ４２０を動作させることにより所定量のインクが貯留されるようになっている。サブタンク４４０内のインクは、インクチューブ４５０を介してインクジェットヘッド１００に供給される。なお、本例では、インクタンク４１０、ポンプ４２０、インクチューブ４３０、サブタンク４４０、インクチューブ４５０、ヒーター４６０を備える構成を例示したが、これに限定されず、インクジェットヘッド１００にインクが供給される構成であれば種々の構成を適用することができる。

また、上記インク供給部４００には、ヒーター４６０が設けられ、インクジェットヘッド１００の外側でインクを加熱する外部ヒーターを構成している。図１に示す例では、ヒーター４６０は、インク供給部４００の全てを覆うように設けられているが、インク供給部４００を構成する部材のうちいずれかに個別に設けられているものとしても良い。これにより、インク供給部４００内のインクが加熱及び保温されて、インクの温度が所定温度以上に保たれるように構成されている。ヒーター４６０としては、例えば、電熱線や伝熱部材によって構成され、インク供給部４００を構成する各部材を覆ったり、インク供給部４００を構成する部材の外面に貼り付けられたりして設けられている。

本実施形態のインクジェット記録装置１０００に用いられるインクは、特に限られないが、例えば、紫外線（ＵＶ）硬化型のインクや相転移温度を境にゲル状態とゾル状態との間を可逆的に相転移する相転移インクであっても良いし、相転移温度を境に固体状態と液体状態との間を可逆的に相転移する相転移インクを適用することができる。

制御部５００は、インクジェット記録装置１０００の各部の動作を制御し、全体の動作を統括する。制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。制御部５００では、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムが読み出されてＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、例えば、画像形成処理や上記したインク供給処理等の種々の制御処理が実行される。

次いで、図２〜図７を参照して、インクジェットヘッド１００の構成を説明する。図２は、本実施の形態のインクジェットヘッド１００の分解斜視図である。図３は、インクジェットヘッド１００におけるヘッドチップ１の部分背面図である。図４は、ヘッドチップ１と配線基板３との接合状態を配線基板３側から見た図である。図５は、図４のヘッドチップ１、配線基板３のv−v線に沿って切断した断面の一部を示す図である。図６（ａ）は、図５のヘッドチップ１、配線基板３のvia−via線に沿う断面図である。図６（ｂ）は、図５のヘッドチップ１、配線基板３のvib−vib線に沿う断面図である。図７（ａ）は、インクジェットヘッド１００のヘッドチップ１接合後の配線基板３の平面図である。図７（ｂ）は、インクジェットヘッド１００のヘッドチップ１接合後の配線基板３の写真である。なお、図２〜図５においてヘッドチップ１と配線基板３との間に存在する接着剤５は図示省略している。

図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、ヘッドチップ１、ヘッドチップ１の前面１ａに接合されるノズルプレート２、ヘッドチップ１の後面１ｂに接合される配線基板３、配線基板３の端部３ａに接続されるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit：フレキシブル基板）４、配線基板３の後面に接合されるインクマニホールド（共通インク室）（図示略）等を備える。

ヘッドチップ１は、六面体からなり、Ａ列、Ｂ列の２列のチャネル列を有している。ここでは、図３に示す下側のチャネル列をＡ列、上側のチャネル列をＢ列とする。各チャネル列は、それぞれ駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂとが交互に配置されることによって構成されている。隣り合う駆動チャネル１１Ａ又は１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ又は１２Ｂとの間の隔壁は、圧電素子からなる駆動壁１３となっている。

各駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂ及び各ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂは、ヘッドチップ１の前面１ａと後面１ｂとにそれぞれ開口しており、前面１ａと後面１ｂとに亘るストレート状に形成されている。各駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂ内及び各ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内に臨んでいる壁面のうちの少なくとも駆動壁１３の表面には、駆動電極１４がそれぞれ形成されている。

ヘッドチップ１は、各チャネル列において駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂとが相互に配置される独立駆動型のヘッドチップであり、各駆動電極１４に所定電圧の駆動信号を印加することによって、１対の駆動電極１４，１４に挟まれた駆動壁１３をせん断変形させる。これによって駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂ内に供給されたインクに吐出のための圧力変化を与え、ヘッドチップ１の前面１ａに接合されたノズルプレート２のノズル２１からインク滴として吐出させる。

本実施の形態では、ヘッドチップ１において、ノズル２１が記置されてインクが吐出される側の面を「前面」、その反対側の面を「後面」と定義する。また、ヘッドチップ１の前面１ａ又は後面１ｂと平行な方向であってヘッドチップ１から離れる方向をヘッドチップ１の「側方」と定義する。

また、駆動チャネルとは、画像記録時に画像データに応じてインク吐出を行うチャネルであり、ダミーチャネルとは、画像データに関わらず常にインク吐出を行わないチャネルである。ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂはインク吐出を行う必要がないため、通常、インクが充填されないか、ノズルプレート２にノズル２１が形成されない。本実施の形態に示すノズルプレート２は、各駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂに対応する位置のみにノズル２１が開設されている。

ヘッドチップ１の後面１ｂには、駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂに１対１に対応するように接続電極１５Ａ，１５Ｂが形成されている。各接続電極１５Ａ，１５Ｂの一端は、対応する駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂ又はダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内の駆動電極１４と電気的に接続している。

Ａ列の駆動チャネル１１Ａ及びダミーチャネル１２Ａに対応する各接続電極１５Ａの他端は、各チャネル１１Ａ，１２Ａ内からヘッドチップ１の後面１ｂにおける一方の端縁１ｃに向けて延び、端縁１ｃとの間に２００μｍ程度の間隔をあけて止まっている。また、Ｂ列の駆動チャネル１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ｂに対応する各接続電極１５Ｂの他端は、各チャネル１１Ｂ，１２Ｂ内からＡ列側に向けて延び、該Ａ列のチャネル列との間に２００μｍ程度の間隔をあけて止まっている。従って、接続電極１５Ａ，１５Ｂのいずれも、各チャネル１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂから同一方向に向けて延びている。

配線基板３は、接合領域３１を確保する観点からヘッドチップ１の後面１ｂの面積よりも大きな面積を有する平板状の基板であることが好ましく、接着剤５を介してヘッドチップ１の後面１ｂに接合されている。接合後の配線基板３の少なくとも一つの端部３ａは、ヘッドチップ１が接合される接合領域３１（図２中に一点鎖線で示す）の外側に延びており、ヘッドチップ１のチャネル列の並び方向に沿う側方に大きく張り出していることが好ましい。

なお、この接合領域３１は、配線基板３の表面が、接合されたヘッドチップ１によって覆われる領域であり、ヘッドチップ１の後面１ｂの外周縁から配線基板３に垂下した線によって規定される。

配線基板３の材質は、ガラス、セラミックス、シリコン、プラスチック等の適宜の材料を用いることができる。中でも適度に剛性を備え、安価で加工も容易である点でガラスが好ましい。

配線基板３は、ヘッドチップ１の後面１ｂに配置される全てのチャネルを覆うように接合されるが、この配線基板３におけるヘッドチップ１の接合領域３１内には、ヘッドチップ１の駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂに対応する位置のみに、配線基板３の背面側からインクを各駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂに供給するための貫通穴３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ個別に開設されている。各貫通穴３２Ａ，３２Ｂは、ヘッドチップ１側の閉口部が、各駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂの後面１ｂ側の開口部と同一形状となるように形成されている。

一方、配線基板３におけるダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂに対応する部位にはこのような貫通穴が形成されていない。このため、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂは配線基板３によって塞がれている。なお、本実施態様においては一例としてダミーチャネルを有するヘッドチップを例示したが、これに限定されない。例えば、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂに対応する部位に対応して同様に図示しない貫通穴、及び接続電極を設けると共に、該接続電極に電気的な接続を行い、ノズルからインクを吐出するように構成しても良い。

配線基板３のヘッドチップ１との接合面となる表面には、ヘッドチップ１の後面１ｂに配列されている各接続電極１５Ａ，１５Ｂに１対１に対応するように配線電極３３Ａ，３３Ｂが形成されている。配線電極３３ＡはＡ列のチャネル列の各接続電極１５Ａに対応し、配線電極３３ＢはＢ列のチャネル列の各接続電極１５Ｂに対応している。

図４に示すように、配線電極３３Ａの一端は、対応する駆動チャネル１１Ａ及びダミーチャネル１２Ａの近傍に達し、対応する接続電極１５Ａと重なり合っていると共に、他端は、ヘッドチップ１の側方へ張り出した配線基板３の同一の端部３ａに向けて延びている。また、配線電極３３Ｂの一端は、対応する駆動チャネル１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ｂの近傍に達し、対応する接続電極１５Ｂと重なり合っていると共に、他端は、Ａ列のチャネル列の隣り合う駆動チャネル１１Ａ，１１Ａ間を通ってＡ列のチャネル列を跨ぎ、配線電極３３Ａと同様に、配線基板３の端部３ａに向けて延びている。このため、ヘッドチップ１の側方に張り出した配線基板３の表面には、接合領域３１の内側から端部３ａにかけて、配線電極３３Ａ，３３Ｂが交互となるように並設されている。

配線基板３の端部３ａには、外部配線部材の一例であるＦＰＣ４が、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）等を介して接続され、不図示の駆動回路との間を電気的に接続している。これにより、駆動回路からの所定電圧の駆動信号が、ＦＰＣ４、配線基板３の各配線電極３３Ａ，３３Ｂ、ヘッドチップ１の接続電極１５Ａ，１５Ｂを介して、各チャネル１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ内の駆動電極１４に印加されるようになっている。

ヘッドチップ１と配線基板３との接合に使用される接着剤５は、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２を含有させた導電性接着剤である。接着剤５としては常温で硬化させる常温硬化型接着剤、加熱によって重合を促進させて硬化させる熱硬化型接着剤、紫外線等の活性エネルギー線の照射によって重合を促進させて硬化させる活性エネルギー線硬化型接着剤等を用いることができる。

特に、熱硬化型接着剤は、接合後に硬化のために所定温度まで加熱を行うと、接着剤の粘度が一時的に抵下して流動しやすくなり、これに伴って接着剤中の導電性粒子の流動も活発化することで、ヘッドチップ１からはみ出した接着剤による接着剤フィレットＦ中において導電性粒子Ｐ１による凝集が発生し易い（凝集とは、数個〜数十個の粒子が集って集塊となることである）。したがって熱硬化型接着剤で接合を行う際、本発明を好適に用いることができる。熱硬化型接着剤としてはエポキシ系接着剤が好ましく用いられるが、特にこれに限定されない。

導電性粒子Ｐ１としては、ＡｕやＮｉ等の金属粒子そのものの他、ジビニルベンゼン等の樹脂の粒子の表面にＡｕやＮｉ等の金属膜をめっき等によって被覆したもの等があり、本実施の形態ではいずれを用いることもできる。非導電性粒子Ｐ２としては、ジビニルベンゼン等の樹脂の粒子を用いる。

図５における図６（ａ）は、ヘッドチップ１と配線基板３とを接着剤５によって接合した際に、配線電極３３Ａ，３３Ｂ間の平面領域において、ヘッドチップ１と配線基板３との間からはみ出した接着剤５による接着剤フィレットＦが形成された様子を断面で示している。接着剤フィレットＦは、配線基板３の接合領域３１の外側でヘッドチップ１の外周縁に沿って、ヘッドチップ１の側面と配線基板３の表面とに亘るように形成されている。図中の符号Ｆａは、接着剤フィレットＦの形成領域である。

接合領域３１の外側に出た配線電極３３Ａ，３３Ｂは、この接着剤フィレットＦの下を通って配線基板３の端部３ａまで延びている。

このように配線電極３３Ａ，３３Ｂは、接合領域３１の近傍の接着剤フィレットＦを通る部位が、凝集した導電性粒子Ｐ１と直に接触するおそれがある。このため、接着剤５には、非導電性粒子Ｐ２が含まれている。

図７（ａ）は、図６（ａ）の断面図に対応する部分に接着剤５中の粒子の凝集が発生した場合の平面図であり、破線の下側にヘッドチップ１が配置される。隣り合う配線電極３３Ａ，３３Ｂ間に、粒子の凝集が発生したとしても、導電性粒子Ｐ１のみの凝集とはならず、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２が混合した粒子の凝集となる。このため、接着剤フィレットＦ中で導電性粒子Ｐ１によって引き起こされる配線電極３３Ａ，３３Ｂ同士のショートを防止することができる。

図７（ｂ）に示すように、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２を含む接着剤５を用いてヘッドチップ１を接着した配線基板３の写真の一例において、黒い部分が配線基板３上の配線電極３３Ａ，３３Ｂであり、複数の略円形部分が導電性粒子Ｐ１であり、白くぼやけた部分が非導電性粒子Ｐ２である。

また、図７（ｂ）において、破線の下側にヘッドチップ１が配置され、点線の内側の領域に接着剤フィレットＦが形成されている。図１２（ｂ）の接着剤フィレットにおいて、導電性粒子の凝集が発生している。図７（ｂ）からも、導電性粒子Ｐ１のみの凝集により配線電極３３Ａ，３３Ｂ間のショートが発生していないことが視認できる。

図５における図６（ｂ）は、ヘッドチップ１と配線基板３とを接着剤によって接合した際に、配線電極３３Ａの平面領域において、ヘッドチップ１と配線基板３との間からはみ出した接着剤５による接着剤フィレットＦが形成された様子を断面で示している。接続電極１５Ａと配線電極３３Ａとの間には、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２を含む接着剤５が流れ込んでいる。そのうちの導電性粒子Ｐ１を介して、接続電極１５Ａと配線電極３３Ａとの電気的な接続を確実にしている。

次いで、図８を参照して、インクジェットヘッド１００における好ましい条件を説明する。図８は、粒子径に対する粒子数の分布を示すグラフである。

先ず、図６（ｂ）に示すように、接続電極１５Ａと配線電極３３Ａとの間には、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２が入り込むため、接続電極１５Ａと配線電極３３Ａとの電気的な接続を確実に確保するためには、接続電極１５Ａと配線電極３３Ａとの間で導電性粒子Ｐ１が電気的な接続を媒介する必要がある。このため、導電性粒子Ｐ１の粒子径が非導電性粒子Ｐ２の粒子径以上であることが好ましい。

粒子は、図８に示すような粒子径に対応する粒子数の分布をとる。この分布曲線が線対称となる場合、粒子数のピークの粒子径が平均粒子径となる。これを用いて、導電性粒子Ｐ１の平均粒子径が非導電性粒子Ｐ２の平均粒子径以上であることが好ましい。

但し、導電性粒子Ｐ１の材質を非導電性粒子Ｐ２の材質よりも柔らかくして、導電性粒子Ｐ１を変形しやすい形態とすることで、接続電極１５Ａと配線電極３３Ａとの電気的な接続を確実にできる。このため、導電性粒子Ｐ１のヤング率が非導電性粒子Ｐ２のヤング率よりも大きいであることが好ましい。非導電性粒子Ｐ２のヤング率は、例えば、５〜１０［ＧＰａ］である。

また、接着剤５の粘度は、特に限定されないが、配線基板３へのヘッドチップ１の接着時に、接着剤５がヘッドチップ１の駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂの開口部に入り込むのを防止し、ショートを起こすことを防ぐという観点では、粘度が高くしておくことが好ましい。一方、接着剤５に気泡が混入した場合に気泡が抜けやすくするという観点では粘度を低くしておくことが好ましい。なお、駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂの開口部に入り込むのを防止でき、接着剤５に気泡が混入した場合に気泡が抜けやすくする観点では、接着剤５の粘度を例えば、５〜１５［ｍＰａｓ・ｓ］とすることが好ましい。

次いで、インクジェットヘッド１００の製造方法の一例について、図９〜図１１を用いていて説明する。

図９は、インクジェットヘッド１００の製造方法における配線基板３の表面を示す平面図である。先ず、貫通穴３２Ａ，３２Ｂ、各配線電極３３Ａ，３３Ｂが形成された配線基板３の表面に対し、ヘッドチップ１の各接続電極１５Ａ，１５Ｂと各配線電極３３Ａ，３３Ｂとが重なり合う部分に亘って帯状となるように接着剤５を塗布し、その後、接合領域３１にヘッドチップ１を位置決めして貼り合せる。

次いで、ヘッドチップ１における配線基板３との接合面と反対側に位置する前面１ａに開口するダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂを密閉する。

図１０は、ヘッドチップ１と配線基板３とを一対の加圧板６ａ，６ｂで挟持した状態を示す断面図である。貼り合わされたヘッドチップ１及び配線基板３は、上下一対の加圧板６ａ，６ｂの間に装着され両加圧板６ａ，６ｂ間で挟持することにより所定の圧力をかける。これにより、帯状に塗布された接着剤５は毛細管力によってヘッドチップ１と配線基板３との間を流動していく。なお、図１０では接着剤５は図示省略している。

配線基板３へのヘッドチップ１の接着時に、１つのヘッドチップ１にかける力は、例えば５０［ｋｇｆ］であり、このヘッドチップ１の面積が、例えば８２［ｍｍ］×４．６［ｍｍ］であるとすると、かける圧力は、１．３［ＭＰａ］となる。

このとき、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂに到達した接着剤５は、その一部が配線基板３を伝ってダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内部に入り込む。ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂの開口部は配線基板３によって閉塞されているためである。一方、駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂには、その開口部と同一形状で貫通穴３２Ａ，３２Ｂが形成されているため、接着剤５は配線基板３を伝って駆動チャネル１１Ａ，１１Ｂの開口部から同部に入り込みにくい。

両加圧板６ａ，６ｂのうち、ヘッドチップ１の前面１ａ側に配置される加圧板６ａの表面には、弾性材料からなるシート状のシール材７が設けられており、このシール材７がヘッドチップ１の前面１ａと当接するようになっている。弾性材料としては一般にはゴムを用いることができ、中でもシリコンゴムが好ましい。

このシール材７を設ける理由は次の通りである。一般にヘッドチップ１はダイシングブレード等によってセラミックスをフルカットすることによって作製されるため、フルカット面（前面１ａ及び後面１ｂ）に切断時の痕跡が微細な凹凸状となって残っていることがある。この状態では、平板状の加圧板６ａのみではダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂを密閉し難いものとなる。この問題はフルカット面を研摩することによって改善されるが、図示するように弾性材料からなるシール材７を間に挟むことによって、ヘッドチップ１の前面１ａが凹凸状となっていても、わざわざ研摩作業を行うことなくヘッドチップ１の前面１ａの閉口部を効果的に密閉することができる。

配線基板３側のダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂの開口部は、その周囲に流れ込んだ接着剤５と配線基板３とによって密閉状態にある。このため、この配線基板３側の加圧板６ｂには必ずしもシール材７を設ける必要はない。ヘッドチップ１のダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂは、加圧板６ａのシール材７と配線基板３との間で密閉され、内部に気体（空気）が封入された状態となる。

次いで、この状態でヘッドチップ１と配線基板３とを加熱することにより、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内に封入されている気体を膨張させる。

この加熱に、接着剤５が熱硬化型接着剤である場合は加熱硬化時の熱を利用することができる。接着剤５が熱硬化型でない場合は、加圧板６ａ，６ｂで挟持された状態でオーブン等の適宜の加熱手段によって加熱すればよい。ここでは接着剤５が熱硬化型であり、加熱硬化時の熱を利用して上記の加熱を行う場合について図１１を用いて説明する。図１１は、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内の気体を加熱膨張させた状態の説明図である。

ヘッドチップ１の加熱によってダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内の気体が膨張すると、図１１に示すように、この気体の膨張によってダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内に入り込んだ接着剤５は、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂから、ヘッドチップ１の後面１ｂと配線基板３との間に押し出される。そして、この状態で接着剤５を硬化させることによって、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂの開口部内に残留する接着剤５による接着剤フィレット５１を、該開口部の四隅に独立して存在させる。これにより、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂの開口部の周囲は接着剤フィレット５１によって取り囲まれ、封止される。また同時に、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂの内部が接着剤５によって閉塞されてしまうことが避けられる。

この加熱膨張によってダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂから押し出された接着剤５が、ヘッドチップ１と配線基板３との間を広がっていくと、ヘッドチップ１からはみ出した接着剤５によって、図６に示すように接着剤フィレットＦが形成される。このようにダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内から接着剤５を押し出すようにすると、押し出しによる流動によって多くの導電性粒子Ｐ１が接着剤フィレットＦまで運ばれ易くなり、ここで凝集することによって配線電極３３Ａ，３３Ｂ同士のショートを発生させるおそれはより高くなる。しかし、本実施の形態によれば、非導電性粒子Ｐ２によって接着剤フィレットＦ中で凝集した導電性粒子Ｐ１による配線電極３３Ａ，３３Ｂ同士のショートを防止できるため、このような製造方法に適用することで特に顕著な効果を得ることができる。

気体を膨張させる際の加熱温度や加熱時間は、接着剤硬化温度にする前にダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂ内の気体を適切に膨張させる必要があり、接着剤５の粘度を上昇させすぎず、流動状態を維持し得ると共に、ある程度の流動の後は流動しないレベルとなる程度の温度及び時間である必要がある。具体的な温度や時間は、使用される接着剤５の種類（硬化温度、粘度）、ダミーチャネル１２Ａ，１２Ｂの容積、ヘッドチップ１の大きさや熱伝導率等に応じて適宜調整される。

このようにしてヘッドチップ１と配線基板３とを接合した後、ヘッドチップ１の前面１ａにノズルプレート２を接合すると共に、配線基板３の背面側にマニホールド（図示略）を接合する。また更に、配線基板３の端部３ａにＦＰＣ４を接続することによって配線電極をインクジェットヘッド１００の外側に引き出すようにしても良い。

なお、駆動電極１４の表面にパリレン膜等の保護膜を被覆形成する場合は、このようにヘッドチップ１と配線基板３とを接合した後、ノズルプレート２を接合する前に施工することができる。保護膜を形成する必要がない場合は、ノズルプレート２を接合後のヘッドチップ１と配線基板３とを接合するようにしてもよい。この場合、ヘッドチップ１の前面１ａ側のダミーチャネル１２Ｂの開口部はノズルプレート２によって密閉されるため、シール材７は必ずしも設けなくてもよい。

以上、本実施の形態によれば、インクジェットヘッド１００は、複数のチャネル１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂと、チャネル１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ内に臨む複数の駆動壁１３と、を有し、駆動壁１３の駆動電極１４に接続された複数の接続電極１５Ａ，１５Ｂが表面に形成されたヘッドチップ１と、接続電極１５Ａ，１５Ｂと電気的に接続されるとともにヘッドチップ１との接合領域３１の外側に延びる複数の配線電極３３Ａ，３３Ｂが表面に並設された配線基板３と、を備える。インクジェットヘッド１００は、ヘッドチップ１の接続電極１５Ａ，１５Ｂが形成された面に、導電性粒子Ｐ１を含む接着剤５を介して配線基板３が接合されることにより接続電極１５Ａ，１５Ｂ及び配線電極３３Ａ，３３Ｂが電気的に接続されており、接着剤５は、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２が混合されている。

このため、導電性粒子Ｐ１を含む接着剤５によってヘッドチップ１と配線基板３とを接合する場合に、接着剤５中の非導電性粒子Ｐ２により、接着剤５中の凝集した導電性粒子Ｐ１による配線基板３の配線電極３３Ａ，３３Ｂ同土のショートを防止できる。

また、導電性粒子Ｐ１の平均粒子径を、非導電性粒子Ｐ２の平均粒子径以上とする。このため、ヘッドチップ１の接続電極１５Ａ，１５Ｂと、配線基板３の配線電極３３Ａ，３３と、の電気的な接続を確実に確保でき、断線を防ぐことができる。

また、導電性粒子Ｐ１のヤング率を、非導電性粒子Ｐ２のヤング率よりも大きくする。このため、導電性粒子Ｐ１の材質を非導電性粒子Ｐ２の材質よりも柔らかくすることができ、ヘッドチップ１の接続電極１５Ａ，１５Ｂと、配線基板３の配線電極３３Ａ，３３と、の電気的な接続を確実に確保でき、断線を防ぐことができる。

また、インクジェット記録装置１０００により、上記の効果を奏するインクジェットヘッド１００を備えるインクジェット記録装置を実現できる。

次に、インクジェットヘッド１００の実施例を説明する。インクジェットヘッド１００を複数の条件で形成し、それらの評価を行った。装置条件としては、ヘッドチップ１として、ハーモニカ型４列独立駆動チップを使用し、その駆動チャネル数が１０２４のものとした。また、導電性粒子Ｐ１として、ジビニルベンゼンの樹脂粒子にＮｉ−Ａｕメッキ処理した粒子を使用し、その粒子径が粒子径規格±０．５［μｍ］のものとした。±０．５［μｍ］とは、図８の曲線が平均値としての粒子径規格値から±０．５［μｍ］の範囲に収まっていることを示す。

また、非導電性粒子Ｐ２として、ジビニルベンゼンの樹脂粒子を使用し、その粒子径が粒子径規格±０．５［μｍ］のものとした。また、配線電極３３Ａ，３３Ｂは、材質がアルミであり、厚みが３［μｍ］のものとした。

次表１に、１３通りの比較例、実施例のインクジェットヘッド１００の各種条件及び評価を示す。

表１において、「番号」とは、比較例、実施例の識別番号である。「０」を、比較例としての非導電性粒子Ｐ２を使用していない接着剤５を用いたインクジェットヘッド１００とし、「１」〜「１２」を、実施例としての導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２を含む接着剤５を用いたインクジェットヘッド１００とした。

「粒子径」とは、複数の粒子の平均粒子径である。「混合比率」とは、接着剤５に対する粒子の体積混合比率である。「不良発生率」とは、１０個のヘッドチップ１に発生した「断線」、「ショート」の発生率を示す。「断線」とは、番号０の比較例に比べて、配線電極３３Ａ，３３Ｂと接続電極１５Ａ，１５Ｂとの間の不良としての断線の発生率が増加したか否かを示す情報である。「断線」の「○」は、断線が増加していないことを示し、「△」が、断線が少し増加したことを示す。「ショート」とは、番号０の比較例に比べて、隣り合う配線電極３３Ａ，３３Ｂ間のショートが改善（減少）したか否かを示す情報である。「ショート」の「×」は、ショートが改善していないことを示し、「△」が、ショートが少し改善したことを示し、「○」が、ショートが大きく改善したことを示す。

表１に示すように、導電性粒子Ｐ１及び非導電性粒子Ｐ２を含む接着剤５を用いることは、ショートの改善に必要な前提条件である。「粒子径」については、導電性粒子Ｐ１の平均粒子径が、非導電性粒子Ｐ２の平均粒子径以上である場合（番号１〜８）に、安定して接続され、断線が増加せず特に好ましいという結果になった。

「混合比率」については、非導電性粒子Ｐ２の体積混合比率が、導電性粒子Ｐ１の体積混合比率以上である場合（番号１〜１２）に、ショートが改善して好ましく、非導電性粒子Ｐ２の体積混合比率が、導電性粒子Ｐ１の体積混合比率の２倍以上である場合（番号３、４、７、８、１１、１２）に、ショートが大きく改善してより好ましいという結果になった。また、断線及びショートの両方の観点から特に好ましいものは、番号３、４、７、８のインクジェットヘッド１００となった。

このように、接着剤５に対する非導電性粒子Ｐ２の体積混合比率は、接着剤５に対する導電性粒子Ｐ１の体積混合比率の２倍以上であるものとする。このため、配線基板３の隣り合う配線電極３３Ａ，３３Ｂのショートを防ぐことができる。

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る好適なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の一例であり、これに限定されるものではない。

また、以上の実施の形態におけるインクジェット記録装置１０００を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１０００ インクジェット記録装置
２００ 搬送部
２１０ 巻き出しロール
２２０，２３０ ローラー
２４０ 巻き取りロール
３００ 画像形成部
３１０ ラインヘッド
３２０ 照射部
３３０ キャリッジ
４００ インク供給部
４１０ インクタンク
４２０ ポンプ
４３０ インクチューブ
４４０ サブタンク
４５０ インクチューブ
４６０ ヒーター
５００ 制御部
１００ インクジェットヘッド
１ ヘッドチップ
１ａ 前面
１ｂ 後面
１ｃ 端縁
１１Ａ，１１Ｂ 駆動チャネル
１２Ａ，１２Ｂ ダミーチャネル
１３ 駆動壁
１４ 駆動電極
１５Ａ，１５Ｂ 接続電極
２ ノズルプレート
２１ ノズル
３，３ｃ 配線基板
３ａ 端部
３１ 接合領域
３２Ａ，３２Ｂ 貫通穴
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ａｃ，３３Ｂｃ 配線電極
４ ＦＰＣ
５ 接着剤
５１ 接着剤フィレット
６ａ，６ｂ 加圧板
７ シール材
Ｆ 接着剤フィレット
Ｆａ 按着剤フィレットの形成領域
Ｐ１ 導電性粒子
Ｐ２ 非導電性粒子

Claims (5)

1. 複数のチャネルと、当該チャネル内に臨む複数の駆動壁と、を有し、当該駆動壁の駆動電極に接続された複数の接続電極が表面に形成されたヘッドチップと、
   前記接続電極と電気的に接続されるとともに前記ヘッドチップとの接合領域の外側に延びる複数の配線電極が表面に並設された配線基板と、を備え、
   前記ヘッドチップの前記接続電極が形成された面に、導電性粒子を含む接着剤を介して前記配線基板が接合されることにより前記接続電極及び前記配線電極が電気的に接続されたインクジェットヘッドであって、
   前記接着剤は、非導電性粒子が混合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記導電性粒子の粒子径は、前記非導電性粒子の粒子径以上であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記接着剤に対する前記非導電性粒子の体積混合比率は、前記導電性粒子の体積混合比率の２倍以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記導電性粒子のヤング率は、前記非導電性粒子のヤング率よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備え、
   前記インクジェットヘッドの前記接続電極及び前記配線電極を介して前記駆動電極に電圧を印加することによって、前記チャネルのうちの駆動チャネル内のインクを当該駆動チャネルに設けられたノズルから吐出させ、用紙に画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置。