JP2011121345A - 液体噴射記録ヘッドおよび液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 １種類の封止材で電極リードの表裏面を被覆し、電気接続部を保護する。
【解決手段】 記録素子基板２０２の側面と支持部２０１と複数の電極リード２０６とに囲まれる領域に、複数の電極リードの配列方向に関して領域の一端側から他端側に向かって高さが高くなる高くなる部分２０８を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録紙等の被記録媒体に液体、特にはインクを吐出して記録動作を行う液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法に関する。

液体噴射記録ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギー発生素子やインク液室等から構成される記録素子基板と、液体噴射記録装置と記録素子基板を電気的に接続するための電気配線部材を、支持部に貼り付けて作製するのが一般的である。電気配線部材から伸びる複数の電極リードと記録素子基板は電気的に接合するが、その接合部分は封止材からなる封止材により封止されている。

従来の構成では電極リードの表面側と裏面側とは異なる封止材で封止されている。裏面側には、硬化後に弾性を有し、電極リードの裏側などの狭い隙間にも回り込みやすい、比較的流動性の高い特性を持つ第一の封止材が塗布される。電極リードの表面側である、記録素子基板と電気配線部材との電気的接続部には、硬化後に強固な接着力を持ち、かつ硬く、また塗布形状を保つ第二の封止材が塗布される。このような封止材を塗布することで、ワイピング等の外力から電極リードや電気的接続部を保護することができる。

このような構成では、支持部に記録素子基板と電気配線部材とを接着し、第一の封止材を支持部と記録素子基板側面との間の領域に流し込む。この第一の封止材により、電極リードの裏面側が被覆される。続いて第二の封止材を第一の封止材、および電極リード表面に塗布することで電極リードを被覆する。特許文献１には、このような二種の封止材を用いる液体噴射記録ヘッドについて開示されている。

特開２００６−１６７９７２号公報

このように従来の方法では二種の封止材を用いて電極リードの表裏両面を被覆している。工程簡素化やコストダウン、記録素子基板にかかる応力を緩和する目的で、記録素子基板の周囲に塗布する封止材（第一の封止材）をなくすことが一つの手段として挙げられる。記録素子基板周囲の封止材の廃止は、記録素子基板にかかる応力を緩和させる効果も期待される。上述したように第二の封止材は電極リードや記録素子基板との接続部を外力から保護するために、硬化後強固な状態になり塗布形状を維持できる性質をもつ必要がある。第二の封止材は流動性が非常に悪いため、第一の封止材を塗布せず、電極リード表面から第二の封止材塗布しただけでは、電極リードの間から下側に封止材が落ち込み難く、電極リードの裏まで封止材が回り込めず、結果、電極リードの一部が露出してしまう。露出した電極リード空気やインクに触れると影響を起こす場合がある。

仮に粘度の低い封止材を用いれば電極リード裏面に回り込ませることができるが、高温硬化時に粘度が低下した封止材が流出し、電極リードが露出してしまう懸念があり好ましくない。

本発明は、簡易な方法により、１種の封止材で電極リードの表裏面を被覆し、電気接続部を保護することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明においては、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備える記録素子基板と、該記録素子基板を支持する第一の支持部と、前記記録素子基板に設けられた複数の電極パッドと電気的に接続される複数の電極リードを備える電気配線部材と、該電気配線部材を支持する第二の支持部と、前記複数の電極パッドと前記複数の電極リードとが接続される部分を封止する封止材と、を有する液体噴射記録ヘッドであって、前記記録素子基板と前記第二の支持部と前記複数の電極リードとに囲まれる領域に、前記複数の電極リードが配列する方向に関する前記領域の一端側から他端側に向かって、前記第一の支持部から前記記録素子基板に向かう方向に関する高さが高くなる部分を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１種類の封止材においても、簡易な封止材の塗布動作で電極リードの表裏両面を被覆できる。そのため、信頼性を保ったままでの工程簡素化やコストダウンという効果が得られる。また、封止材を電極リード部に塗布する一種類にすることで、封止材の硬化収縮により記録素子基板にかかる応力が従来よりも緩和されるという効果も得られる。

第一の実施形態の液体噴射記録ヘッドの模式図。 （ａ）〜（ｃ）は第一の実施形態の封止材塗布方法、（ｄ）はその比較例を示す模式図。 第一の実施形態の液体噴射記録ヘッドの記録素子基板部分近傍を示す模式図 第一の実施形態の液体噴射記録ヘッドの記録素子基板部分近傍を示す模式図 第一の実施形態の液体噴射記録ヘッドの記録素子基板部分近傍を示す模式図 第二の実施形態の液体噴射記録ヘッドの記録素子基板部分近傍を示す模式図 本発明の液体噴射記録ヘッドの斜視図 本発明の液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図７は、本発明が適用される好適な液体噴射記録ヘッドを説明するための図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。

（１）液体噴射記録ヘッド
本実施形態における液体噴射記録ヘッドＨ１００１は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子として、熱エネルギーを生成する電気熱変換素子を用いている。加えて、電気熱変換素子とインク滴が吐出する吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドである。
液体噴射記録ヘッドＨ１００１は、液体、特に本実施形態においてはイエロー、シアン、マゼンタのカラーインクを吐出させるためのものである。液体噴射記録ヘッドＨ１００１は、図７（ｂ）の分解斜視図に示すように、吐出口およびエネルギー発生素子を備える記録素子基板２０２、フレキシブルなフィルム材からなる電気配線部材Ｈ１３０１、インク供給保持部材Ｈ１５０１で構成される。なお、ここでは３種類のインクを吐出させるための構成を記載するが、本発明の思想に沿うものであれば、これに限定されるものではない。

（２）液体噴射記録ヘッドの液体噴射記録装置への装着
図７に示すように、液体噴射記録ヘッドＨ１００１には、液体噴射記録装置本体のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイドＨ１５６０を備えている。さらに位置決め手段として、キャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのキャリッジスキャン方向の突き当て部Ｈ１５７０、インク吐出方向の突き当て部Ｈ１５９０等を備えている。上述した突き当て部により位置決めされることで、電気配線部材Ｈ１３０１上の外部信号入力端子Ｈ１３０２がキャリッジ内に設けられた電気接続部のコンタクトピンと正確に電気的接触を行う。

（３）液体噴射記録装置
次に、上述したようなカートリッジタイプの液体噴射記録ヘッドを搭載可能な液体噴射記録装置について説明する。図８は、本発明の液体噴射記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
図８の記録装置のキャリッジ１０２に、図７の液体噴射記録ヘッドＨ１００１が交換可能に搭載されている。キャリッジ１０２には液体噴射記録ヘッドＨ１００１上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。液体噴射記録ヘッドＨ１００１は、吐出口の並び方向がキャリッジ１０２の走査方向に対して交差するようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口からインクを吐出して記録を行なう。

（第一の実施形態）
図１は第一の実施形態を示した図であり、記録素子基板２０２の近傍の一部を拡大して示す模式図である。図１（ａ）のＡＡ断面を図１（ｂ）に示す。液体噴射記録ヘッドのインク供給保持部材Ｈ１５０１に設けられる支持部２０１には記録素子基板が配置されるための凹部２０９が設けられている。図１（ａ）に示すように、支持部２０１の凹部２０９の底面にて記録素子基板２０２を支持している（第一の支持部）。また、電気配線部材２０３は支持部２０１の表面部において支持されている（第二の支持部）。電気配線部材２０３に形成される複数の電極リード２０６と、記録素子基板に形成される複数の電極パッド２１５とが電気的に接続されている。

凹部２０９に対して記録素子基板２０２が保持固定される面を底面とした時に、凹部底面の電極リード２０６の下部に、複数の電極リードの配列方向に沿う方向に徐々に高くなる傾斜面２０８を備える傾斜部２１４が設けられている。つまり、記録素子基板２０２と支持部２０１と複数の電極リード２０６とで囲まれる領域に傾斜部２１４が設けられる。本実施形態における傾斜部２１４は、この囲まれる領域において、複数の電極リード２０６の配列方向に関して、領域の一端側から他端側に向かって底面からの高さが高くなる傾斜面となっている。ここで傾斜面の高さが最も低い位置は、領域の一端側にあり、電極リード群の端部の電極リードよりも、配列方向の外側に離れた位置にある。

また傾斜面の高さが最も高い位置は、領域の他端側に位置している。つまり、一端側から他端側に向かって、傾斜部２１４の上面である傾斜面２０８と、電極リード２０６との距離は徐々に小さくなるように傾斜部２１４が形成されている。ここで、この領域には封止材で封止を行うので、領域の他端側に位置する傾斜部の最上部は、電極リード２０６のより低い位置にあることが好ましい。

図２に封止材（封止材）を記録素子基板２０２と電気配線部材２０３との電気接続部に塗布する製造工程を示す。

まず図２（ａ）に示すように、封止材を塗布するためのディスペンサのニードル２１０を傾斜部の高さが最も低い最下部近傍に対応した位置に配置する。この位置でニードル２１０を静止した状態で、傾斜部の高さの低い位置に対して封止材を吐出し始める（第一塗布）。本実施形態においては上述したように封止の目的から、比較的粘度の高い封止材を使用している。よって滴下された封止材が、滴下された位置から周囲部への広がりはゆっくりとしたものになる。しかしながら本実施形態においては、上述したように傾斜部があるために、傾斜面２０８と電極リードの距離が徐々に小さくなっている。つまり封止材が塗布される領域（体積）も徐々に小さくなるように傾斜部が形成されている。よって塗布された封止材は、封止材が高さ方向に溢れ出すことなく徐々に領域の他端部側へと傾斜面を上昇しながら広がっていく。

図２（ｂ）に示すように、ニードル位置を固定した状態で、封止材が他端部側の電極リード２０６の下面に到達するまで封止材を塗布しつづける。これにより電極リードの下面までの領域を確実に封止することが可能となり、封止領域に不要な空隙の形成を防止もしくは軽減できるものである。

他端部側の電極リード２０６の下面まで封止材が充填された後に、図２（ｃ）に示すようにニードルの一端部側から他端部側への移動を開始する。この移動を開始する際には封止材を塗布し続けた状態で移動することがタクトの短縮の点から好ましいが、一度、ニードルから封止材の塗布を停止した後にニードルの移動を開始し、その後に、再度封止材を塗布し始めても良い。ニードルの移動は、電極リードの配列方向にそって、各々の電極リードとニードル先端との距離を一定に保った状態で、所定速度で行うことが好ましい。しかしながら要求に応じて、電極リード表面の封止材がなるべく平滑に塗布されるように、ニードルの移動に合わせて封止材の塗布量を徐々に増加させてもよい。このように、ニードルを所定時間静止させ電極リードの下面側まで封止材が塗布された後に、ニードルを移動させながら封止材の塗布を行うことで、電極リード２０６の上面側も確実に封止材で覆うことができるので好ましい。以上の工程を経ることで、複数の電極リード２０６と複数の電極パッド２１５との電気接続部を封止材に確実に被覆することができる（第二塗布）。

ここで比較例として、仮に図２（ｄ）のように本発明の傾斜部を備えない場合の封止材の塗布について説明する。図２（ｄ）の構成においては、封止材の粘度が高く流動性が非常に悪いために塗布開始位置から遠い電極リード下部にまで封止材が到達する前に、高さ方向に封止材が溢れだしてしまう。また高さ方向に封止材が溢れ出す前にニードルを他端側に移動させたとしても、封止材の粘度が高いために、複数の電極リード間から下側に封止材が入り込み難い。よって、やはり電極リードの下部領域を封止できずに封止材が溢れ出してしまう。

本発明のように封止領域に傾斜部２１４を設けて、封止材の塗布開始位置から塗布終了位置に向かい電極リード下の充填される体積を徐々に小さくすることで、高粘度の封止材においても電極リードの下部に封止材を充填することができる。また、電極リードの上部に封止材を充填する際に、既に電極リードの下面および電極リード間も封止材で満たされているため、電極リードの表裏面の封止材が表面張力により泡の抱き込みなしに一体化することができる。

なお、傾斜部２１４における傾斜面２０８は上述した滑らかなスロープでなく、階段状に徐々に高くなる形状でもよい。ただし、封止材塗布時の泡の抱き込みを考慮した場合には、段差をより小さく、好ましくは段差のないスロープ形状のほうが、気泡の抱きこみを軽減できる点で好ましい。

また、記録素子基板側面と向かい合う傾斜部２１４の側壁と、記録素子基板の側面との間隔はなるべく狭くすることが好ましい。封止材を高温で硬化させる（例えば１００℃、１時間）際に、軟化した封止材は常温時と比較して変形しやすくなる。傾斜部２１４の側面と記録素子基板との間隔が広い場合には、軟化した封止材がテーパ形状側面と記録素子基板との間の隙間に落ち込む形状に変形しやすくなる。この間隔を狭くすることで、封止材の落ち込み等の変形を軽減することができる。

また、図３に示すように、傾斜部２１４の高さが最も低い最下部付近に壁部２１２を形成してもよい。この壁部の厚みは傾斜面２０８の電極リードと平行な方向の幅よりも小さく、壁部は傾斜部２１４の最下部近傍と支持部２０１の凹部底面を隔てるように位置する。このような壁部を形成することで、傾斜部２１４の最下部近傍に充填される封止材が電極リードの下部領域以外への流れ出しを軽減させることができる。

ヘッドの小型化に対して好ましい形態を図４と図５に示す。電極リードの下部に先に封止材を充填するためには、塗布開始位置近傍の電極リードと支持部２０１の壁面との距離Ｌ１は、封止材を吐出するニードルの直径、好ましくはニードルから吐出される封止材の直径よりも大きいことが必要とされる。一方、塗布終了位置に距離Ｌ１は必要ないため、図４のように支持部２０１の壁面に対して記録素子基板を偏らせ、Ｌ１＞Ｌ２となるように配置する。それにより液体噴射記録ヘッドの幅を小さくできる点で好ましい。また、図５（ａ）および図５（ｂ）のように、ニードルを静止させて封止材を塗布する位置を他の部位に比べて局所的に広くしている。これにより封止初期において確実に封止領域への封止材の滴下が可能となり、さらには液体噴射記録ヘッドの小型化も可能となる。図５（ａ）は記録素子基板に対して、対角の位置に塗布開始突出部２１３を設ける構成である。これに対して図５（ｂ）は対向する電極リード群に対して同じ方向に塗布開始突出部２１３を設ける構成である。

（第二の実施形態）
図６に本発明の第二の実施形態を示す。第一の実施形態では記録素子基板の周囲の４辺のうち、短手方向の２辺に複数の電極リードが配置される構成であった。これに対し、本実施形態は、記録素子基板の長手方向の辺に電極リードが配置される場合について説明する。本発明はこの場合においても第一の実施形態と同様な構成を適用することが可能である。しかしながら、このように封止領域の長さが長いに場合には、以下の実施形態をとることがさらに好適である。

図６には記録素子基板の長手方向の辺に形成された電極リード２０６部における断面を示す。図に示すように複数の電極リード２０６の下部と記録素子基板２０２の長手方向の側面と支持部２０１とで囲まれる領域に傾斜部２１４が形成されている。ここで傾斜部２１４は、電極リードの配列に関して両端部の位置に、傾斜部の高さが最も低い部分が位置している。この傾斜部２１４は、その最下部から中央部に向かって傾斜部の高さが徐々に高くなる構成となっている。このような構成の液体噴射記録ヘッドを用意して、傾斜部の高さが低い部位から封止を行うことで、封止領域の長さが長い場合においても封止材が溢れ出すことなく電気接続部に対して安定した封止を行うことが可能となる。図６（ｂ）では、電極リードの両端部から同時に封止材を塗布する例を示す。このようにすることが封止時間が短縮できる点で好ましい。しかしこれに限らず１つのニードルから各端部に対して、別々に封止を行っても良い。

２０１ 支持部
２０２ 記録素子基板
２０３ 電気配線部材
２０６ 電極リード
２１４ 傾斜部
２０８ 傾斜面
２０９ 凹部
２１０ ニードル
２１１ 封止材

Claims (8)

1. 液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備える記録素子基板と、
   該記録素子基板を支持する第一の支持部と、
   前記記録素子基板に設けられた複数の電極パッドと電気的に接続される複数の電極リードを備える電気配線部材と、
   該電気配線部材を支持する第二の支持部と、
   前記複数の電極パッドと前記複数の電極リードとが接続される部分を封止する封止材と、
   を有する液体噴射記録ヘッドであって、
   前記記録素子基板と前記第二の支持部と前記複数の電極リードとに囲まれる領域に、前記複数の電極リードが配列する配列方向に関する前記領域の一端側から他端側に向かって、前記第一の支持部から前記記録素子基板に向かう方向に関する高さが高くなる部分を備えることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 前記高くなる部分は、前記領域における前記配列方向の一端側が最も高さが低く、前記他端側が最も高さが高いことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
3. 前記高くなる部分は、前記領域における前記配列方向の一端側及び他端側から、前記配列方向に関する前記領域の中央部に向かって高さが高くなることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
4. 前記高くなる部分の高さが最も低い部分は、前記配列される複数の電極リードの端部よりも前記配列方向に関して外側に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体噴射記録ヘッド。
5. 前記領域における前記一端側に形成される、前記配列方向と交差する前記第二の支持部の面と、前記配列される複数の電極リードのうち前記一端側の前記電極リードとの距離をＬ１、
   前記領域における前記他端側に形成される、前記配列方向と交差する前記第二の支持部の面と、前記配列される複数の電極リードのうち前記他端側の前記電極リードとの距離をＬ２、とするときに、
   Ｌ１＞Ｌ２を満たすことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射記録ヘッド。
6. 液体噴射記録ヘッドの製造方法であって、
   液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備える記録素子基板と、
   該記録素子基板を支持する第一の支持部と、
   前記記録素子基板に設けられた複数の電極パッドと電気的に接続される複数の電極リードを備える電気配線部材と、
   該電気配線部材を支持する第二の支持部と、を有し、
   前記記録素子基板と前記第二の支持部と前記複数の電極リードとに囲まれる領域に、前記複数の電極リードが配列する配列方向に関する前記領域の一端側から他端側に向かって、前記第一の支持部から前記記録素子基板に向かう方向に関する高さが高くなる部分を備える液体噴射記録ヘッドを用意する工程と、
   前記高さが高くなる部分の前記一端側に封止材を塗布する第一塗布工程と、
   前記第一塗布工程の後に、前記複数の電極パッドと前記複数の電極リードとの接続部を被覆するように封止材を塗布する第二塗布工程と、を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法。
7. 前記第一塗布工程において、前記封止材を吐出するニードルは、前記高くなる部分の前記一端側に対応する位置で所定時間静止し封止材を吐出した後に、前記他端側に移動しながら封止材を吐出することを特徴とする請求項６に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
8. 前記第一塗布工程において、前記封止材が前記複数の電極リードの下面まで塗布された後に、前記ニードルが前記他端側へ移動を開始することを特徴とする請求項７に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。

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