JP2007320078A - 液体吐出ヘッド、及び樹脂の塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 裏面側に電極を有す液体吐出基板を搭載する液体吐出ヘッドに於いて、液体吐出基板と支持部材との接合部を液体供給口にはみ出さない様に確実にシールする。
【解決手段】 液体吐出基板裏面の液体供給口近傍を凸形状にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行う記録装置に適用される液体吐出ヘッドに関するものである。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と、様々な記録媒体に対して記録する事が可能であって、記録時に騒音がほとんど発生しない等の特徴を持つ。この様な事により、インクジェット記録装置は、プリンター、ワードプロセッサー、ファクシミリ、および、複写機などの記録機構を担う装置として幅広く利用されている。

このインクジェット記録装置における代表的なインク吐出方式としては、電気熱変換素子を用いた方式がある。この方式は、微小な吐出口から微少な液滴を吐出させて、被記録媒体に対し記録を行うものとなっており、一般に、液滴を形成するためのインクジェット記録ノズルと、この液体吐出ヘッドに対してインクを供給する供給系とから構成される。

電気熱変換素子を用いた液体吐出ヘッドは、電気熱変換素子を液体液室内部に設け、これに記録信号となる電気パルスを与える事により、液体に対して熱エネルギーを供給する。その時に生じる液体の相変化による発泡時(沸騰時)の気泡圧力を液体滴の吐出に利用したものである。さらに、電気熱変換方式を用いた液体吐出ヘッドの場合、電気熱変換素子が配列された基板に対して平行方向に液体を吐出させる方式(エッジシューター方式)、および、垂直方向に液体を吐出させる方式(サイドシューター方式)とがある。

この液体吐出ヘッドに適用される液体吐出基板との電気配線基板の接続に関しては、特公平０８−０２５２７２号公報や、特開平１０−０４４４１８号公報等にて開示されている。すなわち、表面側に電気熱変換素子と電極を備えた液体吐出基板の電極と、液体吐出基板に対して電気制御信号と駆動電力を供給する電気配線基板の電極とが、ＩＬＢ(Ｉｎｎｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ)による金属間結合、または、異方性導電膜（フィルム）を用いた熱圧着接合により、電気的に接続されている。そして、プリンター等に代表される製品に於いては、インク液滴からの保護、および、インク液滴や紙紛等のゴミを除去するためのゴムブレードによる拭き取り動作から保護するために、電気接続部は、樹脂により完全に覆われている。

しかしながら、上述した構成では、液体吐出基板と電気配線基板との電極接続部を樹脂でシールした部分は、オリフィス表面よりも必ず突出する事になる。この突出したシール部分が記録媒体と接触しない様にするため、オリフィス表面から被記録媒体までの間隔を、必ず樹脂の厚さ（最大高さ）の分だけ長く取らなければならない。この結果、吐出された液滴の被記録媒体に対する着弾精度が不安定となってバラツキやすくなり、結果的に印字品位を低下させる要因となってしまう。また、シール部分は突出しているため、オリフィス表面に付着した液滴や被記録媒体等から発生するゴミ等を除去するためのゴムブレードによる拭き取りの障害となり、オリフィス面のクリーニングが正常に行われず、これも印字品位の低下を引き起こす原因となる。

そこで、この様な問題を解決するための液体吐出ヘッドとして、特開平１１−１９２７０５号公報には、液体吐出基板の電極を液体吐出基板の裏面側に配置して、電気配線基板等と接続し、導通をとる方式が開示されている。
特公平０８−０２５２７２ 特開平１０−０４４４１８ 特開平１１−１９２７０５

しかしながら、上述した液体吐出ヘッドに於いても、電気的な信頼性等、性能を低下させる、以下の様な問題がある。

従来例として、液体吐出ヘッドの外観概略図である図６、および、図６のＡ−Ａ´ラインの断面である図７に断面概略図を示し、問題点を説明する。

第１の問題は、シール性の問題である。液体吐出基板２００の裏面側に電極２２０を配置した事により、液体吐出基板２００の裏面側の状態が、電極２２０の分だけ凹凸状態になり、非平面状態となる。そのため、電極２２０の高さ分（３０μｍ〜４０μｍ程度）だけ、支持部材１００に対して浮いた状態（ブリッジ状態）で支持させる事になる。つまり、この方式では、電極２２０の部分しか支持部材１００に接触していないため、液体吐出基板２００そのものは、ほとんど中空状態となり、スキマ１３０が発生する。このスキマ１３０部分に液体が浸入した場合、液体吐出基板２００が電気的トラブルを発症し、故障に至る可能性が非常に高い。

第２の問題は、放熱性の問題である。液体吐出基板２００から発生する熱は、電極２２０を介して支持部材１００に放熱していくが、液体吐出基板２００と支持部材１００とは、電極２２０のみでしか接触していないために、液体吐出基板２００から発生するの熱の放熱が追いつかずに、どんどん蓄熱され、液体吐出基板２００の温度が昇温していく。そのため、液体の吐出性能が劣化していき、最終的には、液体吐出基板２００が熱破壊される可能性が非常に高く、品質信頼性に乏しい。

そこで、このスキマ１３０部分に熱伝導特性の良好な樹脂Ａ１３０でシールする事で液体吐出基板２００の電気トラブルを防止する事ができる。しかし、この樹脂Ａ１３０でスキマ１３０部分を確実にシールし、かつ、液体吐出基板２００の液体供給口２３０部分、および、支持部材１００の液体供給流路１１０部分にはみ出ない様にシールするのは相当困難であり、また、それを確認するのも容易ではない。

本発明の目的は、上記の各問題を解決し、放熱性を向上させ、電気的信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供する事を目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するために、
請求項１に於いては、
表面側に電気信号に応じて液体吐出口から液体を吐出するために利用さ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、裏面側に液体供給口と電極を備えた液体吐出基板と、
前記液体吐出基板に対して電気制御信号と駆動電力を供給する電気配線基板と、
前記液体吐出基板を支持し、前記液体を供給する液体供給流路を具備する支持部材を備えた液体吐出ヘッドに於ける前記液体吐出基板の裏面側に於いて、
前記液体を供給する前記液体供給口近傍の少なくとも一部分が凸状態に形成されており、
かつ、
前記凸状態部分が前記支持部材側と接触していない事を特徴としている。

また、請求項２に於いては、
前記凸状態は、
エッチングによって形成されている事を特徴としている。

あるいは、請求項３に於いて、
前記凸状態は、
フィルムシートを貼り付ける事によって形成されている事を特徴としている。

あるいは、請求項４に於いて、
前記凸状態は、
樹脂の塗布によって形成されている事を特徴としている。

なお、請求項４に関して、請求項５では、
前記樹脂の塗布は、
液状樹脂を塗布する工程と、
パターニングによる工程とで形成されている事を特徴としている。

また、請求項４に関し、請求項６では、
前記樹脂の塗布は、
樹脂を薄く塗布する工程と、
熱キュアによって硬化させる工程とで形成されている事を特徴としている。

そして、請求項６に関し、請求項７では、
前記樹脂を薄く塗布する工程は、
ディスペンス手段や、スクリーン印刷によって塗布する事を特徴としている。

この様な構成をとる事により、確実にスキマ／空間部分をシールする事が可能となり、液体の流動抵抗を抑え、液体吐出基板の電気接続部への液体の侵入を防止し、液体吐出基板から生ずる熱の放熱効率を最大限に高める事が可能となる。よって、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供する事が可能となる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

図１は、液体吐出基板２００の裏面側の液体供給口周囲部分全周に対して、凸部５０００をエッチングによって形成した場合の完成形である。

ウェハープロセス流動中に、オリフィス２５０、液体吐出口２６０を形成し、異方性エッチング手段によって記録液供給口１１０を形成した後、エッチングで除去部５０１０を除去する事によって凸部５０００を形成する（図４参照）。この時のエッチング手段としては、ケミカルエッチング、ドライエッチング等、通常のエッチング手段で形成可能である。

この場合の凸部５０００の厚みは、支持部材１００側に形成される電極２２０の電気配線基板１２０を基準とした場合の厚さ（高さ）よりも薄くなる様に形成する（図５参照）事によって、図１に示す構成を実現する事ができる。この時、凸部５０００は、支持部材１００側に接触する事はない。

図２は、液体吐出基板２００の裏面側に樹脂Ｂ５１００の塗布によって凸部５０００を形成した場合の完成形である。

液体吐出基板２００の裏面側に樹脂Ｂ５１００を塗布し、熱キュアによって硬化させる事で、凸部５０００を形成する事ができる。

この場合の凸部５０００（樹脂Ｂ５１００）の厚みは、実施例１で説明した内容と同様で、支持部材１００側に形成される電極２２０の電気配線基板１２０を基準とした場合の厚さ（高さ）よりも薄くなる様に形成する（図５参照）事によって、図２に示す構成を実現する事ができる。この時、凸部５０００は、支持部材１００側に接触する事はない。

なお、樹脂Ｂ５１００の塗布手段については、スクリーン印刷による方法や、ディスペンスによる方法等が好適である。また、樹脂Ｂ５１００に液状の樹脂を使用し、ウェハープロセス流動中に、パターニングによって形成する方法でも可能である。

図３は、液体吐出基板２００の裏面側にフィルムシート５５００を貼り付ける事によって凸部５０００を形成した場合の完成形である。

ここで貼り付けるフィルムシート５５００の材料としては、ポリイミドフィルム、テフロン（登録商標）シート等が好適である。

この場合の凸部５０００（フィルムシート５５００）の厚みは、実施例１で説明した内容と同様で、支持部材１００側に形成される電極２２０の電気配線基板１２０を基準とした場合の厚さ（高さ）よりも薄くなる様に形成する（図５参照）事によって、図３に示す構成を実現する事ができる。この時、凸部５０００は、支持部材１００側に接触する事はない。

なお、実施例１〜実施例３で説明した凸部５０００の厚さについて説明している図５に於いて、電気配線基板１２０は、支持部材１００の全面に接合（接着）されている場合を示しているが、電気配線基板１２０で支持部材１００の液体供給路１１０近傍付近を接合せず、支持部材１００を露出させる場合もある。この場合の凸部５０００の厚みは、支持部材１００側に形成される電極２２０の支持部材１００を基準とした場合の厚さ（高さ）よりも薄くなる様に形成する事によって、図５と同様の厚さ（高さ）関係となり、実施例１〜実施例３で説明した内容と同様の構成を実現する事ができる。この場合でも、凸部５０００は、支持部材１００側に接触する事はない。

液体吐出基板２００と支持部材１００の接合後に生じるスキマ１３０部分については、樹脂Ａ１３０を充填してシールする事により、電極２２０と液体吐出基板２００との接合部を完全に保護する事ができる。この時、樹脂Ａ１３０は、熱伝導性に優れた樹脂を使用する事により、液体吐出基板２２０の放熱効率を向上させる事ができる。

樹脂Ａ１３０の塗布方法については、液体吐出基板２００と電極２２０とを接合した後に、毛管力作用によってスキマ１３０部分に樹脂Ａ１３０を充填する方法や、液体吐出基板２００を接合する前に、スキマ１３０部分となるエリアに樹脂Ａ１３０をスクリーン印刷により先に塗布して置く方法等により、完全にシールする事ができる。

本発明に於ける実施例１の断面概略図。 本発明に於ける実施例２の断面概略図。 本発明に於ける実施例３の断面概略図。 実施例１に於ける、凸部５０００を液体吐出基板２００中に形成する概略説明図。 実施例１に於ける、凸部５０００と、電極２２０との高さ関係を表す概略図。 液体吐出ヘッドの外観概略図。 従来例の断面概略図。

符号の説明

１００ 支持部材
１１０ 液体供給路
１２０ 電気配線基板
１２１ パターン面
１３０ スキマ（部）／シール（部）／樹脂Ａ（斜線部）
１５０ 接着剤
２００ 液体吐出基板
２２０ 電極
２３０ 液体供給口
２４０ ヒーター
２５０ オリフィス
２６０ 液体吐出口
３００ 保持部材
３０１ ガイド
５０００ 凸部
５０１０ 除去部
５１００ 樹脂Ｂ
５５００ フィルムシート
Ａ−Ａ´ 断面ライン

Claims (7)

1. 表面側に電気信号に応じて液体吐出口から液体を吐出するために利用さ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、裏面側に液体供給口と電極を備えた液体吐出基板と、
   前記液体吐出基板に対して電気制御信号と駆動電力を供給する電気配線基板と、
   前記液体吐出基板を支持し、前記液体を供給する液体供給流路を具備する支持部材を備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記液体吐出基板の裏面側の
   前記液体を供給する前記液体供給口近傍の少なくとも一部分が凸状態に形成されておると共に、前記凸状態部分が前記支持部材側と接触していない事を特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記凸状態は、
   エッチングによって形成されている事を特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記凸状態は、
   フィルムシートを貼り付ける事によって形成されている事を特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記凸状態は、
   樹脂の塗布によって形成されている事を特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 請求項４に記載の液体吐出ヘッドの
   前記樹脂の塗布方法は、
   液状樹脂を塗布する工程と、
   パターニングによる工程とで形成されている事を特徴とする樹脂の塗布方法。
6. 前記樹脂の塗布方法は、
   樹脂を薄く塗布する工程と、
   熱キュアによって硬化させる工程とで形成されている事を特徴とする請求項５に記載の樹脂の塗布方法。
7. 前記樹脂を薄く塗布する工程は、
   ディスペンス手段又は、スクリーン印刷によって塗布する事を特徴とする請求項６に記載の樹脂の塗布方法。

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