JP5164523B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、吐出口からインク滴を吐出させて記録を行うインクジェット記録ヘッドに関する。

インクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置は、インクを吐出口から吐出するために用いられるエネルギーを発生させるエネルギー発生手段を備えたインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド」と呼ぶ。）を搭載している。この種の記録ヘッドは、吐出口やエネルギー発生手段やインクが供給される液室等が形成された記録素子基板と、この記録素子基板に外部から電気信号を供給するためのフレキシブルな電気配線基板である電気配線テープとを主要構成要素とする。

前述のような記録ヘッドの製造方法について簡単に説明する。まず、記録素子基板上に設けられたエネルギー発生手段（例えば、発熱抵抗体）および発熱抵抗体に電力を供給するための配線導体の上に保護膜を設けた後、インク流路及び吐出口が形成された流路形成部材を設ける。そして、このようして得られた記録素子基板を必要な大きさに切断し、電気配線テープを接合するために、パッド上にメッキあるいはボールバンプを設け、電極部を形成する。その後、完成した記録素子基板に電気配線テープを接合する。より具体的には、記録素子基板の電極部と、電気配線テープの電気配線とを接合する。次に、電極部と電気配線との接続部分の電気的絶縁と強度向上のために、該部分に封止材を塗布・硬化させる。

以上のようにして製造された従来の記録ヘッドでは、図７（ａ）に示すように、記録素子基板１の電極部２と電気配線テープ１０の電気配線１２との接続部分が、吐出口列の長さ方向両端部の外側の記録素子基板上に設けられることが一般的である。また、図７（ｂ）に示すように、電極部２と電気配線１２との接続部分は、第一の封止材３０で覆われ、接続部分以外の部分は、第二の封止材３１などで封止されているのが一般的である（特許文献１）。第二の封止材３１による封止は、インクの記録素子基板１の裏面などへの回り込み防止のためである。

ところで、電気配線テープ１０の開口部１１のサイズは次のように設定されている。すなわち、記録素子基板１の長辺と、これに対向する開口部１１の長辺との間の間隔（Ｄ１）が、記録素子基板１の短辺と、これに対向する開口部１１の短辺との間の間隔（Ｄ２）に比べて広くなるように設定されている（図７ａ）。これは、第一の封止材３０の塗布を容易にするためである。ここで、間隔（Ｄ１）が間隔（Ｄ２）と同等か、それよりも狭い場合には、封止材の塗布時にディスペンサーのニードルが記録素子基板１の長辺と開口部１１の長辺との間に入らなくなるくらいの寸法となる。そのため、ニードルが間隔（Ｄ１）に入らないことによる塗布不良が発生するおそれがある。また、ディスペンサーのニードルが記録素子基板１の端部に当たることで、記録素子基板１にクラックを生じさせたりすることがある。
特開平１０−４４４４２号公報

前述したように、従来の記録ヘッドでは、記録素子基板１と電気配線テープ１０との間隔（Ｄ１）が広くとられている。そのため、最初に塗布される第二の封止材３１が、その後に塗布される第一の封止材３０を十分に支えきれない。その結果として、図７（ｂ）に示すように、第一の封止材３０の封止工程に於いて、第一の封止材３０が第二の封止材３１内に落ち込んでしまって（埋没してしまって）適切に塗布されず、電気配線１２が露出してしまう場合がある。電気配線１２が露出してしまうと、インクとの接触により、電気配線１２の腐食が発生する。

また、第一の封止材３０を精度良く塗布できた場合にも、以下のような問題があった。すなわち、第一および第二の封止材３０、３１を同時に硬化させると、記録素子基板１の周囲の第二の封止材３１の硬化収縮により、第一の封止材３０の両端が下方向（基板１の厚み方向）に引張られてヒビ割れなどが生じてしまう場合がある。その結果、ヒビ割れ部からインクが侵入して、先ほどと同じく、インクによる電気配線１２の腐食が生じてしまう。そこで、第二の封止材３１を硬化させた後に、第一の封止材３０を塗布し硬化させるという工程順序を守る必要があった。このことにより工数が多くなり、各種装置を多数準備する必要があるなどの問題が発生していた。

このような問題に対し、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、記録素子基板１と電気配線テープ１０との離間を部分的に狭くすると、第一の封止材３０と第二の封止材３１の間に電気配線テープ１０が存在することとなる。そのため、第二の封止材３１の硬化収縮による影響を非常に小さくすることができる。結果として、二つの封止材３０、３１を同時に硬化させた場合においても、ヒビ割れなどの問題は発生しなくなったが、新たな問題が発生した。従来より、記録素子基板１の表面と記録媒体との接触による吐出口３の損傷を防止するため、電気配線テープ１０の表面を記録素子基板１の表面よりも高い位置に配してある。ここで、「高い位置」とは、例えば図８（ａ）の紙面の垂直上方方向を指し、記録素子基板表面より上方方向の位置を指す。すなわち、記録素子基板１の表面と、該表面より高い位置にある電気配線テープ１０の表面との間にある段差によって、図９に示すように、電気配線テープ１０と記録素子基板１との間を渡って塗布された第一の封止材３０の一部分がくびれるという問題が発生した。この「くびれ」は、第一の封止材３０を塗布するニードルが高い方（電気配線テープの表面）から低い方（記録素子基板の表面）へ移行する際（段差を通過する際）に顕著に発生する傾向がある。そして、くびれた部分によって電気配線１２が露出してしまった場合には、インクによる電気配線１２の腐食が生じてしまう。

この「くびれ」を無くすために第一の封止材３０の量を多くした場合には、塗布された第一の封止材３０の高さがより一層高くなる。その結果、この封止材３０と記録媒体との接触を避けるために、記録へッドと記録媒体との間の距離が大きくなるので、吐出口３から記録媒体までの距離が増大し、インク滴の記録媒体への着弾精度の低下をきたす。

また、第一の封止材３０の粘度を下げる方法もあるが、この場合には封止材が流れ易くなってしまい、封止領域が広がってしまう。そのため、封止材が吐出口３のある位置まで流れてきて、吐出口３の内部に流れ込むおそれもある。また、第一の封止材３０の粘度を下げると、塗布後の第一の封止材３０の厚さが薄くなり、十分な封止が得られなくなる。そのため、インクとの接触による電気配線１２の腐食等が発生するおそれが生じる。

本発明の目的は、インクジェット記録ヘッドの特性を損なうことなく、適当な箇所に精度よく封止材が設けられたインクジェット記録ヘッドを提供することにある。

本発明の他の目的は、記録素子基板と電気配線部材とを有するインクジェット記録ヘッドであって、次の構成を有するインクジェット記録ヘッドを提供することである。すなわち、前記記録素子基板は、電気信号に応じてエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、該手段に供給される電気信号が入力される複数の電極部が第１の方向に配列された電極部列とを備える。また、前記電気配線部材は、前記記録素子基板が内在する開口部と、該開口部の縁から前記第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ延在し、前記複数の電極部に接続された複数の電気配線と、前記開口部の縁から前記第１の方向に延在し、前記電極部列の端部に配された前記電極部に接続された短冊状部材と、を備える。そして、前記電気配線部材は、前記電極部が配されている前記記録素子基板の表面より高い位置に位置する。また、前記短冊状部材は、前記電気配線部材から前記記録素子基板の前記表面へ向けて下る斜面を形成している。

本発明によれば、インクジェット記録ヘッドの特性を損なうことなく、適当な箇所に精度よく封止材が設けられたインクジェット記録ヘッドが実現される。

（実施形態１）
本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド１００」）の概略構造を示す外観斜視図、図２（ａ）及び図２（ｂ）は分解斜視図である。

本実施形態の記録ヘッド１００は、インクタンク一体構造を採用している。記録ヘッド１００は、不図示のインクジェット記録装置本体に設けられているキャリッジの位置決め手段及び電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっており、インクが消費されると交換される。なお、本発明は、このような記録へッドとインクタンクとの一体構造のもの以外に、記録へッドとインクタンクとが別体であり、インクタンク内のインクが空になったときにインクタンクのみを交換する形態のものにでも適用可能である。

以下、記録ヘッド１００を詳しく説明する。

実施形態の記録ヘッド１００は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いたインクジェット記録ヘッドである。図２（ａ）及び図２（ｂ）の分解斜視図に示すように、本実施形態の記録ヘッド１００は、記録素子基板１、電気配線テープ１０、筐体２０、フィルタ２２、インク保持部材であるインク吸収体２３、及び蓋部材２４から構成されている。

可撓性の電気配線部材である電気配線テープ１０は、記録素子基板１に対してインクを吐出するための電気信号を供給する電気信号経路を形成するものである。電気配線テープ１０には、記録素子基板１をその開口内に内在させるための開口部１１が形成されており、この開口部１１の縁には、記録素子基板１の電極部２（図４ａ）に接続される第一の電気配線１２が設けられている。さらに電気配線テープ１０には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子１３が形成されており、第一の電気配線１２と外部信号入力端子１３とは連続した銅箔の配線パターン（不図示）でつながれている。

以上の構造を有する電気配線テープ１０は、筐体２０の外面に沿って配置されている。具体的には、長さ方向途中で屈曲され、その屈曲部分よりも外部信号入力端子１３が形成されている領域側が筐体２０の側面に固定され、開口部１１が形成されている領域側が筐体２０の底面（記録実行の際に記録媒体と対向する面）に固定されている。そして、記録素子基板１は、電気配線テープ１０の開口部１１の内側に配置されている。

電気配線テープ１０と記録素子基板１との電気的接続は、以下のようにして確立されている。例えば、記録素子基板１の電極部２に形成されたバンプと、記録素子基板１の電極部２に対応する電気配線テープ１０の第一の電気配線１２とを、熱超音波圧着法により電気接合することによって確立されている。または、生産効率を上げるために、記録素子基板１の電極部２をメッキし、記録素子基板１の各電極部２に対応する電気配線テープ１０の複数の第一の電気配線１２を一括して接合するギャングボンディング方式により電気接合してもよい。

次に、図３及び図４を参照して、記録素子基板１の周辺領域の封止構造について説明する。図３（ａ）は、封止材（例えば、熱硬化性樹脂）が塗布される前の記録ヘッド１００の記録素子基板近傍を示す平面図である。また、図３（ｂ）は、封止材が塗布された後の記録ヘッド１００の同部分を示している。図４（ａ）は図３（ａ）の部分拡大図であり、図４（ｂ）は一部省略の斜視図である。

図３（ａ）に示すように、第一の電気配線１２は、電気配線テープ１０の開口部１１の対向する２辺に、その長さ方向に沿って複数配列されている。また、第一の電気配線１２が配置されている開口部１１の辺に隣接する２辺には、第一の電気配線１２に対して交差する方向あるいは直交する方向に封止材受け用の短冊状部材としての第二の電気配線１５が設けられている。

図４（ａ）に示すように、第一の電気配線１２及び第二の電気配線１５は、開口部１１の縁から該開口部１１の内側に向けて延在している点では共通しており、本実施形態では同一形状及び同一寸法を有する。もっとも、両電気配線は本発明を適用する上では同一形状あるいは同一寸法でなくても良い。なお、第一の電気配線１２が設けられている開口部１１の辺（縁）と、第二の電気配線１５が設けられている開口部１１の辺（縁）とは互いに交差する方向なので、両配線１１、１５の軸線方向は前述のように交差あるいは直交している。ここで、第二の電気配線１５は、第一の電気配線１２と電極部２との電気接続部を覆う第一の封止材３０の塗布方向（複数の第一の電気配線１２が配されている方向）に沿った方向に延在して、記録素子基板１の表面に接している。

また、第二の電気配線１５も不図示の配線パターンを介して外部信号入力端子１３（図１ａ）につながれており、第一の電気配線１２と同様に、記録素子基板１の所定の電極部２に接合されている。第二の電気配線１５と電極部２との接合方法は、第一の電気配線１１と電極部２とのそれと同一である。

前述したように、電気配線テープ１０の表面は記録素子基板１の表面（電極部２が配されている表面）よりも高い位置に配されている。ここで、「高い位置」とは、記録素子基板１の表面より上方方向の位置を指す。例えば、図４（ｂ）において、記録素子基板１の表面よりも電気配線テープ１０の方が高い位置にあることが解る。

第二の電気配線１５によって、電気配線テープ１０と記録素子基板１との間に、高い位置にある電気配線テープ１０（開口部１１の縁）から低い位置にある記録素子基板１の表面に向かって緩やかに下る斜面が形成される（図４ｂ）。その結果、第一の封止材３０（図３ｂ）を塗布するときに前述の「くびれ」が発生することがなく、安定して封止材を塗布することが可能になる。この第二の電気配線１５は、第一の電気配線１１と同じく記録素子基板１の電極部２に接続されているので、記録素子基板１に電気信号を印加するための電気配線として機能させてもよい。あるいは、電気信号が導通しない構成であるダミー配線としてもよい。

以上説明したように、第一の電気配線１２の両外側に設けられた封止材受け用の第二の電気配線１５を記録素子基板１に接続することにより、電気配線テープ１０から記録素子基板１に向かって緩やかに傾斜する斜面が形成されている。その結果、電気配線テープ１０と記録素子基板１と間の段差による塗布位置の急激な高低差を緩和することができ、第一の封止材３０を塗布する工程において「くびれ」などの発生を回避することができる。

もっとも、第二の電気配線１５が記録素子基板１の電極部２に接続されていなくても、前述の作用効果は得ることができる。記録素子基板１の電極部形成面（望ましくは、本実施形態において、電極部２が形成されている領域やその近傍の領域）に第二の電気配線１５を当接させても、前述の斜面が形成されるからである。ここで、当接とは接続を含む概念である。また、第二の電気配線１５は、電気配線が形成されていない短冊形状の部材であってもよい。

なお、図３（ａ）から明らかなように、本実施形態では、記録素子基板１の長辺と電気配線テープ１０の開口部１１との間の間隔が部分的に狭くなっている。具体的には、記録素子基板１の長辺両端部と電気配線テープ１０の開口部１１との間の間隔が他の部分に比べて狭くなっている。従って、第二の封止材３１の硬化収縮による影響を非常に小さくすることができるとの作用効果も得られる。もっとも、本実施形態では、第二の電気配線１５によって、電気配線テープ１０と記録素子基板１との間に緩やかな斜面（スロープ）が形成される。よって、記録素子基板１の長辺と電気配線テープ１０の開口部１１との間の間隔を前述のように部分的に狭くしなくとも、第一の封止材３０を適切に塗布することが可能である。すなわち、第二の封止材３１の硬化収縮に起因する第一の封止材３０のヒビ割れを十分に防止することが可能である。

また、図中の符号１４は、第一の電気配線１２の両外側に、第一の電気配線１２に対して並行に設けられたダミー配線を示している。かかるダミー配線１４の存在により、開口部１１の第一の電気配線１２が設けられている辺と記録素子基板１との間の段差による塗布位置の急激な変化も緩和され、第一の封止材３０の塗布精度がさらに向上する。もっとも、ダミー配線１４は本発明の必須構成要素ではない。

また、第二の電気配線１５は、上述したように、電気配線の機能を有する部材であってもよいが、ダミー配線であってもよく、さらには電気配線そのものが形成されていない電気配線テープ１０の一部の短冊形状の部材であってもよい。つまり、本発明の目的を達成できる短冊形状の部材であるならば、電気配線の有無や通電機能の有無を問わない。
（実施形態２）
次に、本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態の他例について図面を参照して詳細に説明する。図５は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド２００」）の記録素子基板近傍を示す平面図である。図５（ａ）は封止材を塗布する前の状態を示し、図５（ｂ）は封止材の塗布後の状態を示している。また、図６（ａ）は図５（ａ）の部分拡大図であり、図６（ｂ）は一部省略の斜視図である。

本実施形態の記録ヘッド２００の基本構成は、実施形態１の記録ヘッド１００と同一であり、共通する部分については説明を省略する。

本実施形態の記録ヘッド２００では、図５（ａ）に示すように、封止受け用の第二の電気配線１５が、第一の電気配線１２に比べて幅広に形成されている。より具体的には、図６（ａ）に示すように、第二の電気配線１５の幅について、記録素子基板１の電極部２との接続部における幅より、接続部以外の部分の幅を広くしている。また、この接続部以外の部分の第二の電気配線１５の幅が、第一の電気配線１２よりも幅広に形成されている。

前述したような構造により、図６（ｂ）に示すように、電気配線テープ１０（開口部１１の縁）と記録素子基板１の表面との間に、封止受け用の第二の電気配線１５によって緩やかな下り傾斜の斜面が形成される。従って、第一の封止材３０（図５ｂ）を塗布するときに前述の「くびれ」が発生することなく、安定して封止材を塗布することが可能になる。

さらに本実施形態の記録ヘッド２００では、第二の電気配線１５の接続部以外の部分の幅が広いため、より確実に第一の封止材３０を受け止めることが可能になる。その結果、例えばタクト短縮のため、より早い速度で第一の塗布材３０が塗布された場合においても、安定して第一の封止材３０を塗布することができる。また、この第二の電気配線１５は、第一の電気配線１２と同じく記録素子基板１の電極部２あるいはその周辺領域の記録素子基板１表面に当接されているので、記録素子基板１に電気信号を印加するための電気配線として機能させてもよい。当接とは接続を含む概念である。あるいは、電気信号が導通しない構成であるダミー配線としてもよい。また、第二の電気配線１５は、電気配線が形成されていない短冊形状の部材であってもよい。

以上説明したように、第一の電気配線１２の両外側に設けられた封止受け用の第二の電気配線１５を記録素子基板１に当接することにより、電気配線テープ１０から記録素子基板１に向かって緩やかに傾斜する斜面が形成されている。しかも、本実施形態の第二の電気配線１５は、実施形態１の第二の電気配線１５に比べて幅広に形成されているので、より面積の大きな斜面を形成することができる。その結果、電気配線テープ１０と記録素子基板１と間の段差がより広範囲に渡って緩和される。従って、タクト短縮などで塗布速度を上げた場合でも、第一の封止材３０を塗布する工程において、部分的に「くびれ」などが発生することなく、安定して塗布することができる。

また、第二電気配線は、上述したように、電気配線の機能を有する部材であってもよいが、ダミー配線であってもよく、さらには電気配線そのものが形成されていない電気配線テープ１０の一部の短冊形状の部材であってもよい。つまり、本発明の目的を達成できる短冊形状の部材であるならば、配線の有無や通電機能の有無を問わない。

本発明の記録ヘッドの実施形態の一例を示す斜視図である。 図１に示す記録ヘッドの分解斜視図である。 図１に示す記録ヘッドの記録素子基板近傍を示す平面図であって、（ａ）は封止材塗布前の状態、（ｂ）は封止材塗布後の状態をそれぞれ示す。 （ａ）は図３（ａ）の部分拡大図であり、（ｂ）は一部省略の斜視図である。 他の実施形態における記録ヘッドの記録素子基板近傍を示す平面図であって、（ａ）は封止材塗布前の状態、（ｂ）は封止材塗布後の状態をそれぞれ示す。 （ａ）は図５（ａ）の部分拡大図であり、（ｂ）は一部省略の斜視図である。 従来の記録ヘッドの記録素子基板近傍を示す平面図であって、（ａ）は封止材塗布前の状態、（ｂ）は封止材塗布後の状態をそれぞれ示す。 従来の他の記録ヘッドの記録素子基板近傍を示す平面図であって、（ａ）は封止材塗布前の状態、（ｂ）は封止材塗布後の状態をそれぞれ示す。 第一の封止材に発生した「くびれ」を示す平面図である。

符号の説明

１ 記録素子基板
２ 電極部
３ 吐出口
１０ 電気配線テープ（ＴＡＢテープ）
１１ 開口部
１２ 第一の電気配線
１５ 第二の電気配線
３０ 第一の封止材
３１ 第二の封止材

Claims (7)

1. 電気信号に応じてエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、当該エネルギー発生手段に供給される電気信号が入力される複数の電極部が第１の方向に配列された電極部列と、を備えた記録素子基板と、
   前記記録素子基板が内在する開口部と、該開口部の縁から前記第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ延在し、前記複数の電極部に接続された複数の電気配線と、前記開口部の縁から前記第１の方向に延在し、前記電極部列の端部に配された前記電極部に接続された短冊状部材と、を備えた電気配線部材とを有し、
   前記電気配線部材は、前記電極部が配されている前記記録素子基板の表面より高い位置に位置し、
   前記短冊状部材は、前記電気配線部材から前記記録素子基板の前記表面へ向けて下る斜面を形成していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記電気配線と前記電極部との接続部が第一の封止材によって覆われて封止され、前記記録素子基板の周辺領域のうち、前記接続部以外の部分が第二の封止材によって封止されてい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。
3. 前記短冊状部材が前記第一の封止材によって覆われて封止されていることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記短冊状部材が前記電極部に接続されてい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。
5. 前記短冊状部材が、前記電気信号が導通しないダミー配線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。
6. 前記短冊状部材の、前記記録素子基板に当接されている部分の幅より、前記記録素子基板に当接されていない部分の幅の方が広い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。
7. 前記短冊状部材の、前記記録素子基板に当接されていない部分の幅が前記電気配線の幅より広いことを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録ヘッド。

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