(57)【要約】【課題】基板の割れの発生を抑制するとともに封止機能を確保する。【解決手段】液体吐出ヘッド１００は、液体が吐出する吐出口１０４を備えた吐出口形成部材１１６と、エネルギー発生素子１１２と、吐出口形成部材１１６と対向する面に配置され長軸１０５ｂを有する液体の供給口１０５と、を有する基板１１７と、基板１１７を支持し、基板１１７との間に基板１１７の周縁に沿って延びる溝１０９を形成する支持部材１１１と、溝１０９を跨ぎ、エネルギー発生素子１１２に電気信号と電力とを伝える電気接続部１２０と、フィラー１０９を含み、溝１０９を充填し電気接続部１２０を被覆する封止材１１０と、を有している。封止材１１０は長軸１０５ｂと平行に延びる第１の部分１１０ａを有し、第１の部分１１０ａは、長軸１０５ｂと直交する方向に供給口１０５の端部１０５ａと対向しフィラー含有率が他の領域より高い高含有率領域１２１を有する。【選択図】図３
2020116773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が吐出する吐出口を備えた吐出口形成部材と、
前記液体が前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、前記吐出口形成部材と対向する面に配置され長軸を有する前記液体の供給口と、を有する基板と、
前記基板を支持し、前記基板との間に前記基板の周縁に沿って延びる溝を形成する支持部材と、
前記溝を跨ぎ、前記エネルギー発生素子に電気信号と電力とを伝える電気接続部と、
フィラーを含み、前記溝を充填し前記電気接続部を被覆する封止材と、を有し、
前記封止材は前記長軸と平行に延びる第１の部分を有し、前記第１の部分は、前記長軸と直交する方向に前記供給口の端部と対向しフィラー含有率が他の領域より高い高含有率領域を有する、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記封止材は前記第１の部分と交差する第２の部分を有し、前記高含有率領域は、前記端部を通り前記第２の部分と平行に延びる直線を跨いでいる、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記フィラー含有率が最も高い部位は、前記直線から前記基板の中央側に２．０ｍｍ離れた位置と、前記直線からその反対側に０．５ｍｍ離れた位置との間にある、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記封止材は前記第１の部分と交差する第２の部分を有し、前記第２の部分における前記フィラー含有率は、前記第１の部分における前記フィラー含有率より低い、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記電気接続部は、前記基板に設けられ前記エネルギー発生素子と電気的に接続された電極パッドと、前記電気信号と前記電力とを前記エネルギー発生素子に伝える電気配線部材の、前記電極パッドに接続されたインナーリードと、によって形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記フィラーは磁性体フィラーからなり、前記高含有率領域における前記フィラー含有率が４０％以上８０％以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記フィラーは磁性体フィラーと非磁性体フィラーとを含み、前記高含有率領域における前記フィラー含有率が他の領域における前記フィラー含有率より高い、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記高含有率領域における前記フィラー含有率が４０％以上８０％以下である、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記磁性体フィラーの平均サイズが、前記非磁性体フィラーの平均サイズより小さい、請求項７または８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記磁性体フィラーの平均サイズに対する前記非磁性体フィラーの平均サイズの比が（２／√３−１）以下である、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記支持部材は、前記基板の支持面の裏面の前記高含有率領域と対向する位置に電磁石を有している、請求項６から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
液体が吐出する吐出口を備えた吐出口形成部材と、
前記液体が前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、前記吐出口形成部材と対向する面に配置され長軸を有する前記液体の供給口と、を有する基板と、
前記基板を支持し、前記基板との間に前記基板の周縁に沿って延びる溝を形成する支持部材と、
前記溝を跨ぎ、前記エネルギー発生素子に電気信号と電力とを伝える電気接続部と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
磁性体フィラーを含む未硬化の封止材で、前記溝を充填し前記電気接続部を被覆することと、
前記未硬化の封止材の前記長軸と平行に延びる第１の部分の、前記長軸と直交する方向に前記供給口の端部と対向する領域に、前記フィラー含有率が他の領域より高い高含有率領域が形成されるように、前記磁性体フィラーを磁力によって移動させることと、
前記高含有率領域が形成された前記封止材を硬化させることと、を有する、液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記磁力は、前記基板の支持面の裏面の、少なくとも前記高含有率領域が形成される位置と対向する位置に設置された磁石によって印加される、請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記磁石は、前記裏面の前記高含有率領域が形成される位置と対向する位置のみに配置される、請求項１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記磁石は、前記裏面の前記第１の部分と対向する位置に、前記第１の部分に沿って連続的に配置される、請求項１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記磁力は、最大磁界強度の印加位置が、前記封止材の前記高含有率領域が形成される位置に向けて時間とともに移動するように印加される、請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記基板の支持面の裏面の、前記高含有率領域が形成される位置と対向する位置の両側に一対の磁石が配置され、各磁石が前記位置に向けて動かされる、請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記基板の支持面の裏面の、前記高含有率領域が形成される位置と対向する位置の両側に各々複数の電磁石が配置され、前記複数の電磁石は前記位置から遠い電磁石から近い電磁石の順に通電される、請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドとその製造方法に関し、特に封止材の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは一般に、素子基板と、素子基板を支持する支持部材と、を有している。素子基板は吐出口形成部材と基板とを有している。吐出口形成部材はインクなどの液体が吐出する吐出口を備え、基板は、液体に吐出のためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、液体を供給する供給路と、を備えている。基板と支持部材との間には、基板の周縁に沿って延びる溝が形成され、エネルギー発生素子に電気信号と電力とを伝える電気接続部がこの溝を跨ぐように設けられている。溝は封止剤で充填され、電気接続部は封止材で覆われている。
封止材は温度変化によって膨張や収縮をするため、封止材を高温で硬化させて常温に戻す際や、環境温度の変化があった際に、基板が封止材から力を受けて変形することがある。特に、細長い供給口が設けられた基板では、供給口の端部近傍で割れが発生する可能性がある。特許文献１にはフィラーを含有する封止材を用いた液体吐出ヘッドが開示されている。封止材にフィラーを含有させることで、封止材の線膨張率を低減させ、封止材の熱変形を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３２１０２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Mori T., Tanaka K. (1973):“Average stress in matrix and average energy of materials with misfitting inclusions”, Acta Metallurgica, Vol. 21, pp. 571-574.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の変形を抑制するためには、封止材にフィラーを多く含有させることが好ましい。一方、液体吐出ヘッドの製造時には、未硬化の封止材は溝を充填し電気接続部を覆うことが可能な十分な流動性が求められる。しかし、フィラーに封止材を含有させることで封止材の粘度が増加し、流動性が低下する傾向があるため、十分な封止機能が得られない可能性がある
本発明は、基板の割れの発生を抑制するとともに封止機能を確保することが容易な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体が吐出する吐出口を備えた吐出口形成部材と、液体が吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子と、吐出口形成部材と対向する面に配置され長軸を有する液体の供給口と、を有する基板と、基板を支持し、基板との間に基板の周縁に沿って延びる溝を形成する支持部材と、溝を跨ぎ、エネルギー発生素子に電気信号と電力とを伝える電気接続部と、フィラーを含み、溝を充填し電気接続部を被覆する封止材と、を有している。封止材は長軸と平行に延びる第１の部分を有し、第１の部分は、長軸と直交する方向に供給口の端部と対向しフィラー含有率が他の領域より高い高含有率領域を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板の割れの発生を抑制するとともに封止機能を確保することが容易な液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの素子基板の平面図である。
【図３】図１に示す液体吐出ヘッドの平面図及び断面図である。
【図４】フィラー含有率と封止材のヤング率との関係を示すグラフである。
【図５】高含有率領域の中心位置と、供給路の端部における最大主応力との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図及び断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図及び断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図及び断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図及び断面図である。
【図１０】第５の実施形態の変形例の平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態と実施例について説明する。これらの実施形態及び実施例はインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを対象とするが、本発明はインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドにも広く適用することができる。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図、図１（ｂ）はその分解斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す液体吐出ヘッドの素子基板の吐出口側の面を示す平面図、図２（ｂ）は、その裏面側を示す平面図である。図３（ａ）は図１に示す液体吐出ヘッドの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお、便宜上図３（ａ）では吐出口形成部材１１６の図示を省略している。図１に示すように、液体吐出ヘッド１００は、素子基板１０１と、電気配線部材１０２と、支持部材１１１と、筐体１０３とを含んでいる。筐体１０３はインク収容部を有している。インク収容部は筐体１０３と一体化されているが、筐体１０３に対して着脱可能であってもよい。素子基板１０１は、基板１１７と、基板１１７に支持され吐出口１０４を備えた吐出口形成部材１１６と、を有している。
【００１１】
基板１１７は、インクが吐出口１０４から吐出するためのエネルギーを発生させる複数のエネルギー発生素子１１２と、電気配線部材１０２に接続される複数の電極パッド１０７と、を有している。エネルギー発生素子１１２と電極パッド１０７は、基板１１７の内部配線（図示せず）によって電気的に接続されている。本実施形態では、エネルギー発生素子１１２は電気熱変換素子であるが、圧電素子を用いたものであってもよい。基板１１７はエネルギー発生素子１１２及び吐出口１０４の配列方向と平行な長辺１１７ａと、これと交差（本実施形態では直交）する短辺１１７ｂとを有する長方形形状を有している。基板１１７は長方形以外の平行四辺形形状であってもよい。基板１１７には、基板１１７を厚さ方向に貫通するインクの供給路１０５が形成されている。供給路１０５は電極パッド１０７の内側に形成された長溝状の貫通孔である。供給路１０５は異方性エッチング等によって四角錐台形状に形成されているが、直方体形状に形成されてもよい。供給路１０５は、基板１１７の吐出口形成部材１１６と対向する面にインクの供給口１０５を有している。供給口１０５は、エネルギー発生素子１１２及び吐出口１０４の配列方向と平行な長軸１０５ｂを有する細長い開口である。吐出口形成部材１１６には、複数のエネルギー発生素子１１２に対応した複数の吐出口１０４が形成されている。吐出口１０４は基板１１７と吐出口形成部材１１６との間に設けられた圧力室１０８によって、供給口１０５と連通している。
【００１２】
支持部材１１１は筐体１０３に固定されるとともに、支持面１１１ａにおいて素子基板１０１（基板１１７）を支持している。支持部材１１１は、インク収容部を基板１１７の供給路１０５と連通させるインク供給流路１０６を有している。支持部材１１１は、剛性を向上させるために、樹脂（変性ポリフェニレンエーテル）にガラスフィラーを３５質量％混合した材料を用い、樹脂成形により作成されている。支持部材１１１の支持面１１１ａは素子基板１０１が配置される凹部１１３となっている。これにより、支持部材１１１と基板１１７との間に基板１１７の周縁に沿って延びる溝１０９が形成される。溝１０９は、支持部材１１１の凹部１１３の側壁と基板１１７の側壁との間に形成され、基板１１７の長辺１１７ａと短辺１１７ｂに沿って周回している。基板１１７は、接着剤が塗布された支持部材１１１の支持面１１１ａに位置合わせし、押圧することによって、支持部材１１１に接合される。支持部材１１１の縁部には、素子基板１０１を接着する接着剤とは別の接着剤で電気配線部材１０２が接着されている。
【００１３】
電気配線部材１０２は、インクを吐出するための電気信号と電力とを記録装置本体（図示せず）からエネルギー発生素子１１２に伝えるための、可撓性を有する配線部材である。可撓性を有する配線部材の一例として、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方式のテープが挙げられる。電気配線部材１０２は、電気配線と、電気配線を被覆する樹脂フィルムと、から形成されている。電気配線部材１０２の一端に記録装置本体のコネクタピン（図示せず）と電気的に接続されるコンタクト部１０２ａが、他端にインナーリード１０２ｂが形成されている。インナーリード１０２ｂは樹脂フィルムの端面から露出するリード配線である。インナーリード１０２ｂはボンディングによって電極パッド１０７に接続されている。電極パッド１０７とインナーリード１０２ｂは、基板１１７と支持部材１１１との間の溝１０９を跨ぎ、エネルギー発生素子１１２に電気信号と電力とを伝える電気接続部１２０を構成する。素子基板１０１が凹部１１３に設置されるため、電気配線部材１０２のインナーリード１０２ｂが素子基板１０１の電極パッド１０７とほぼ同じ高さとなり、電気接続部１２０の信頼性を向上させることができる。液体吐出ヘッド１００のレイアウトを効率化するため、電気接続部１２０は基板１１７の短辺１１７ｂに沿った領域に配置されている。電気接続部１２０は両側の短辺１１７ｂに沿った領域に配置されているが、一方の短辺１１７ｂに沿った領域だけに配置されてもよい。電気接続部１２０は、電極パッドと、電気配線部材の接続端子と、電極パッドと接続端子を接続するワイヤと、によって構成されてもよい。
【００１４】
インク収容部に収容されたインクは、支持部材１１１のインク供給流路１０６と基板１１７の供給路１０５を通って圧力室１０８に導入される。エネルギー発生素子１１２は記録装置本体から電気接続部１２０を介して送られる電気信号と電力によって所定のタイミングで作動し、インクに吐出のためのエネルギーを付与する。これによって、圧力室１０８のインクが吐出口１０４から吐出される。
【００１５】
基板１１７と支持部材１１１との間の溝１０９には封止材１１０が充填されている。封止材１１０はまた、電気接続部１２０を保護のために被覆している。封止材１１０は溝１０９の全周に渡って充填される。従って、封止材１１０は、供給口１０５の長軸１０５ｂと平行に延びる第１の部分１１０ａと、第１の部分１１０ａと交差（本実施形態では直交）する第２の部分１１０ｂと、を有する。封止材１１０はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で形成され、溝１０９に充填され電気接続部１２０を被覆した後に加熱されることによって硬化する。封止材１１０は加熱硬化した後、冷却される際に熱収縮する。この封止材１１０の熱収縮によって、基板１１７に、供給口１０５の長軸１０５ｂと平行な方向における端部１０５ａを起点とする割れが発生する可能性がある。封止材１１０の線膨張率が大きいほど封止材１１０の熱収縮が大きいため、基板１１７の割れが発生しやすい。このため、封止材１１０の線膨張率を低下させるため、封止材１１０はフィラー１０９を含有している。以下の説明では、封止材１１０におけるフィラー１０９の体積含有率をフィラー含有率という。
【００１６】
本実施形態では、封止材１１０のフィラー含有率が局所的に高められている。その理由は、基板１１７の割れの発生を抑制するためには、フィラー含有率を封止材１１０の全域で高くする必要はないためである。すなわち、基板１１７の割れが発生しやすい、供給口１０５の端部１０５ａの近傍で封止材１１０のフィラー含有率が高ければ、基板１１７の割れの発生を抑制する効果が得られる。封止材１１０のフィラー含有率が局所的に高められている領域（以下、高含有率領域１２１という）は、供給口１０５の長軸１０５ｂと直交する方向において、第１の部分１１０ａの供給口１０５の端部１０５ａと対向する領域に設けられる。高含有率領域１２１は、供給口１０５の端部１０５ａを通り第２の部分１１０ｂと平行に延びる直線Ｌ１を跨いで配置されるのが好ましい。
【００１７】
封止材１１０を形成するには、まず、未硬化の液状の封止材１１０で溝１０９を充填し、電気接続部１２０を被覆する。しかし、フィラー含有率の高い封止材１１０は粘度が高く、充填性や塗布性に劣る。素子基板１０１と支持部材１１１との間の溝１０９は例えば１ｍｍ弱しかなく、このような狭い空間に速やかに且つ確実に封止材１１０を塗布するためには、溝１０９の全域で封止材１１０の粘度が低いことが好ましい。一方、基板１１７の割れの発生を抑制するためには、上述のように局所的にフィラー含有率の高い領域を設ければよい。
【００１８】
そこで、本実施形態では、フィラー１０９として磁性体フィラー１０９ａを用い、比較的フィラー含有率の低い封止材１１０を溝１０９に充填し、その後磁性体フィラー１０９ａを磁力によって特定の領域に移動させることで高含有率領域１２１を形成している。フィラー１０９は磁性体フィラー１０９ａのみで構成される。本実施形態によれば、磁性体フィラー１０９ａを含む未硬化の封止材１１０を溝１０９に充填し、封止材１１０の第１の部分１１０ａと第２の部分１１０ｂとを形成する。このときフィラー含有率は封止材１１０の全域に渡ってほぼ均一であるため、封止材１１０を溝１０９や電気接続部１２０の隙間等の細部に充填することが容易である。次に、第１の部分１１０ａの、供給口１０５の長軸１０５ｂと直交する方向において供給口１０５の端部１０５ａと対向する領域に、フィラー含有率が他の領域より高い高含有率領域１２１が形成されるように、磁性体フィラー１０９ａを磁力によって移動させる。磁力は、支持部材１１１の支持面１１１ａの裏面１１１ｂの、少なくとも高含有率領域１２１と対向する位置に設置された永久磁石Ｍ１によって印加される。その後、高含有率領域１２１が形成された封止材１１０を加熱して硬化させる。これによって、フィラー１０９の充填性と基板１１７の割れの発生の抑制の両立が可能となる。磁性体フィラー１０９ａは、フェライト、ネオジウムなどから形成することができ、磁性体フィラー１０９ａの磁気特性及び粒径は適宜選択することができる。図１には、磁石Ｍ１が配置される位置を示している。本実施形態では、磁石Ｍ１は支持面１１１ａの裏面１１１ｂの高含有率領域１２１と対向する位置のみに設置される。磁石Ｍ１の幅及び磁力は適宜選択可能である。磁石Ｍ１は封止材１１０を加熱硬化させる際にも設置したままであるが、磁性体フィラー１０９ａを所望の場所に移動させた後、封止材１１０を硬化させる前に、磁石Ｍ１を支持部材１１１から遠ざけてもよい。
【００１９】
（第１の実施例）
線膨張率６０ｐｐｍ、ヤング率４ＧＰａのエポキシ樹脂に、線膨張率１０ｐｐｍ、ヤング率１００ＧＰａのフェライト粒子をフィラー含有率３０％で含有させ、未硬化の封止材１１０を作成した。フェライト粒子の磁気特性は残留磁束密度２００ｍＴ、保持力１００ｋＡ／ｍであり、平均粒径は１μｍであった。封止材１１０を塗布した後、支持面１１１ａの裏面１１１ｂの、高含有率領域１２１が形成される位置と対向する位置に幅Ｗが１ｍｍの磁石Ｍ１を配置した。磁石Ｍ１は両側の第１の部分１１０ａにそれぞれ配置した。磁石Ｍ１を保持した状態で、１００℃で１時間加熱し、封止材１１０を硬化させた。封止材１１０が硬化した後、図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って封止材１１０を切断し、断面を観察した。図３（ｃ）に示すように、フィラー含有率は、磁石Ｍ１を配置した領域（高含有率領域１２１）で高く、その両側の磁石Ｍ１を配置していない領域１２２では低くなっていた。高含有率領域１２１では、フィラー含有率は６０％程度であり、封止材１１０の線膨張率は１８ｐｐｍ、ヤング率は１０ＧＰａであった。領域１２２では、フィラー１０９のフィラー含有率は１０％程度であり、封止材１１０の線膨張率は５０ｐｐｍ、ヤング率は２ＧＰａであった。
【００２０】
基板１１７の割れに対する耐性の評価を行うため、液体吐出ヘッド全体を−２５℃まで冷却した。硬化温度との温度差が大きいほど封止材１１０がより収縮するため、基板１１７の変形が大きくなる。−２５℃という厳しい評価環境において、本実施例の液体吐出ヘッド１００は、基板１１７の割れの発生が抑制されることが確認された。定量的に評価するため、基板１１７の供給口１０５の端部１０５ａにおける最大主応力を測定した。割れの起点は供給口１０５の端部１０５ａであり、この部位の最大主応力が高いほど、割れが発生し易くなる。最大主応力は、ラマン分光法によるラマンシフトによって測定した。実施例と同じ封止材１１０を用い、磁石Ｍ１による磁性体フィラー１０９ａの移動を省略した比較例では、基板１１７の最大主応力が１００ＭＰａであったのに対して、本実施例では、最大主応力は２５ＭＰａと１／４に低下した。最大主応力が比較例の７割程度まで低下すれば基板１１７の割れに対して十分な抑制効果がある。本実施形態では２５％に低下するため、基板１１７の割れに対して十分な耐性を有することが確認された。
【００２１】
フィラー含有率が高くなると封止材１１０の線膨張率は低下するが、ヤング率は増加する。封止材１１０のヤング率が大きいと、封止材１１０のひずみは減少しても収縮時の応力が緩和されないため、基板１１７を引っ張る力が強まり、基板１１７が割れやすくなる。封止材１１０のヤング率は、フィラー含有率が低い場合はフィラー含有率の増加とともに緩やかに大きくなる。しかし、フィラー含有率が高くなると、フィラー含有率の増加とともに、ヤング率は急激に大きくなる。ヤング率の増加については、非特許文献１に示されるようないくつかの理論が知られており、理想的な仮定では、Ｒｅｕｓｓ則と言われる理論に従うことが知られている。そこで、本実施例においてフィラー含有率と封止材１１０のヤング率との関係について実測した。図４に結果を示す。ヤング率はフィラー含有率が６０％程度から非線形的に増加し、８０％を超えると急激に増加した。
【００２２】
次に、高含有率領域１２１のフィラー含有率が互いに異なる複数の液体吐出ヘッドを作成し、上述と同様にして、液体吐出ヘッド全体を−２５℃まで冷却させた。高含有率領域１２１のフィラー含有率が８０％を超えると基板１１７の割れが発生した。このため、フィラー１０９の体積含有率は８０％程度以下とするのが好ましい。この範囲では封止材１１０の線膨張率が低下する効果の方が大きいため、基板１１７の割れの発生を抑制する効果が得られる。上記実施例ではフィラー含有率３０％の封止材１１０を用い、高含有率領域１２１ではフィラー含有率は６０％程度、これと隣接する領域１２２ではフィラー含有率は１０％程度であった。これを踏まえると高含有率領域１２１で８０％程度のフィラー含有率を得るためにはフィラー含有率が４０％程度の封止材を用いればよいことになる。フィラー含有率が４０％程度以下であれば封止材１１０の粘度が低いため、封止材１１０の塗布性、充填性は損なわれない。従って、高含有率領域１２１のフィラー含有率が８０％程度であれば封止材１１０の塗布性、充填性は損なわれない。また、フィラー含有率が４０％以上あれば封止材１１０の線膨張率を十分に低下させることができる。以上より、高含有率領域１２１のフィラー含有率は４０％以上８０％以下であることが好ましい。
【００２３】
次に、高含有率領域１２１の位置を変更し、高含有率領域１２１の中心位置と、供給路１０５の端部１０５ａにおける最大主応力との関係を求めた。フィラー含有率は３０％とした。図５に結果を示す。破線は磁石Ｍ１による磁性体フィラー１０９ａの移動を省略したことを除き、実施例と同様に作成した比較例を示している。図３（ａ）に示すように、供給口１０５の端部１０５ａから供給口１０５の長軸１０５ｂと直角に引いた直線Ｌ１が第１の部分１１０ａと交わる位置を０（基準位置）とし、その外側をマイナス、内側をプラスとした。基準位置の近傍では最大主応力が小さいが、高含有率領域１２１を供給口１０５の端部１０５ａから外側または内側に移動していくと最大主応力は大きくなる。最大主応力は基準位置より外側に０．５ｍｍ程度離れた位置で最小となった。高含有率領域１２１が基準位置に対して−０．５ｍｍ〜２ｍｍ離れた領域で、最大主応力が比較例の７割程度まで低下し、割れの発生を抑制するために必要な耐性を示すことが確認された。これより、フィラー含有率が最も高い部位は、上記直線Ｌ１から基板１１７の中央側に２．０ｍｍ離れた位置と、上記直線Ｌ１からその反対側に０．５ｍｍ離れた位置との間にあることが好ましい。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。ここでは第１の実施形態との差異を中心に説明する。説明を省略した構成や工程については第１の実施形態と同様である。図６（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド１００の平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
封止材１１０は第１の実施形態と同様、支持部材１１１と基板１１７との間の溝１０９に充填され、電気接続部１２０は封止材１１０で被覆されている。フィラー１０９は上述の通り封止材１１０の線膨張率を低下させるが、封止材１１０の第２の部分１１０ｂの収縮は基板１１７の割れに実質的に影響を与えない。このため、封止材１１０の第２の部分１１０ｂでは高いフィラー含有率は不要である。一方、フィラー１０９と封止材１１０の樹脂との界面は水分を吸湿し易い構造となっている。そして、液体吐出ヘッド１００を駆動した際に、インナーリード１０２ｂや電極パッド１０７の近傍の水分が多いほど、デンドライトと言われる金属析出物がインナーリード１０２ｂや電極パッド１０７で成長しやすくなる。デンドライトによって、例えば電極パッド１０７の陽極陰極間で短絡が生じ、電気的な不良が生じる可能性がある。以上より、封止材１１０の第２の部分１１０ｂではフィラー含有率は小さい方が好ましい。
【００２５】
本実施形態では、磁石Ｍ２が支持面１１１ａの裏面１１１ｂの第１の部分１１０ａと対向する位置に、第１の部分１１０ａに沿って連続的に配置される。このため、未硬化の封止材１１０に含まれる磁性体フィラー１０９ａが第２の部分１１０ｂから第１の部分１１０ａに移動しやすくなる。これによってインナーリード１０２ｂや電極パッド１０７の近傍で金属析出物の成長が抑制されるため、電気接続部１２０の電気的な信頼性が向上する。本実施形態では第２の部分１１０ｂにおけるフィラー含有率は、第１の部分１１０ａにおけるフィラー含有率より低くなっている。また、第１の部分１１０ａではフィラー含有率は全体的に高くなり、高含有率領域１２３が第１の実施形態より広い範囲で形成される。本実施形態においても、供給口１０５の端部１０５ａと対向する領域は高含有率領域１２３に含まれるため、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２６】
（第２の実施例）
フィラー含有率３０％の封止材１１０を塗布した後、上述の磁石Ｍ２を配置し、磁石Ｍ２を保持した状態で、１００℃で１時間加熱し、封止材１１０を硬化させた。封止材１１０が硬化した後、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って封止材１１０を切断し、断面を観察した。図６（ｃ）に示すように、磁性体フィラー１０９ａは、磁石Ｍ２を配置した領域（高含有率領域１２３）に高い含有率で存在していた。高含有率領域１２３では、フィラー含有率は６０％程度であり、封止材１１０の線膨張率は１８ｐｐｍ、ヤング率は１０ＧＰａであった。また、図６（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って封止材１１０を切断し、断面を観察した。図６（ｄ）に示すように、第２の部分１１０ｂにおけるフィラー含有率は１０％程度であった。これによって、フィラー１０９に起因して電気的な不良が発生する確率は、磁石Ｍ２による磁性体フィラー１０９ａの移動を行わない場合（第２の部分１１０ｂのフィラー含有率が３０％）の１／３程度となった。
【００２７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。ここでは第１の実施形態との差異を中心に説明する。説明を省略した構成や工程については第１の実施形態と同様である。図７（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド１００の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本実施形態では、フィラー１０９は磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂとを含んでいる。磁性体フィラー１０９ａは第１の実施形態と同様、磁石Ｍ１によって移動するため、封止材１１０の特定の領域（高含有率領域１２１）のフィラー含有率を他の領域のフィラー含有率より高くすることができる。非磁性体フィラー１０９ｂは磁石Ｍ１によって移動しないため、封止材１１０の任意の場所でフィラー含有率を一定の値以上となるようにすることができる。磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂの比率は適宜選定することができる。高含有率領域１２１におけるフィラー含有率（磁性体フィラー１０９ａの体積含有率と非磁性体フィラー１０９ｂの体積含有率の合計）は４０％以上８０％以下であることが好ましい。
【００２８】
（第３の実施例）
封止材１１０を塗布した後、第１の実施形態と同様に、支持面１１１ａの裏面１１１ｂの、高含有率領域１２１が形成される位置と対向する位置に幅１ｍｍの磁石Ｍ１を配置し、磁石Ｍ１を保持した状態で、１００℃で１時間加熱し、封止材１１０を硬化させた。封止材１１０の樹脂と磁性体フィラー１０９ａには、第１の実施例と同じものを用いた。非磁性体フィラー１０９ｂとしては、線膨張率０.５ｐｐｍ、ヤング率７０ＧＰａのシリカを用いた。磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂのフィラー含有率はともに１５％とした。従って、磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂを合わせたフィラー含有率は３０％である。封止材１１０が硬化した後、図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って封止材１１０を切断し、断面を観察した。図７（ｃ）において黒丸は磁性体フィラー１０９ａを、白丸は非磁性体フィラー１０９ｂを示している。磁石Ｍ１と対向する領域（高含有率領域１２１）では、封止材１１０は磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂとを含んでおり、６０％程度のフィラー含有率を示した。磁石Ｍ１を配置していない領域１２２では、磁性体フィラー１０９ａが移動したため磁性体フィラー１０９ａの密度は低下したが、非磁性体フィラー１０９ｂによってある程度のフィラー含有率は維持された。領域１２２では、フィラー含有率は２０％程度であり、封止材１１０の線膨張率は４０ｐｐｍ、ヤング率は２.５ＧＰａであった。
第１の実施例と同様に、液体吐出ヘッド１００全体を−２５℃まで冷却させる評価を行った。基板１１７の割れの発生は抑制され、ラマン分光法によるラマンシフトによって測定した最大主応力は２０ＭＰａであった。
【００２９】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。ここでは第１の実施形態との差異を中心に説明する。説明を省略した構成や工程については第１の実施形態と同様である。図８（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッド１００の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図８（ｄ）はフィラーの拡大図である。本実施形態では、第３の実施形態と同様、フィラー１０９は磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂとを含んでおり、さらに磁性体フィラー１０９ａの平均サイズが、非磁性体フィラー１０９ｂの平均サイズより小さくされている。これによって、磁性体フィラー１０９ａが磁力によって移動しやすくなる。なお、平均サイズは例えば、磁性体フィラー１０９ａ及び非磁性体フィラー１０９ｂと容積が等価な球体の平均半径として算定することができる。
【００３０】
図８（ｄ）に示すように、半径ｒの３つの球状粒子が互いに隣接している場合、その隙間を通過可能な球状粒子の最大半径は（２／√３−１）ｒ以下（約０．１５４ｒ以下）である。つまり、磁性体フィラー１０９ａの平均サイズに対する非磁性体フィラー１０９ｂの平均サイズの比が１５％以下ないし（２／√３−１）以下であれば、磁性体フィラー１０９ａの移動は少なくとも非磁性体フィラー１０９ｂによっては妨げられない。また、磁性体フィラー１０９ａの半径がこれより大きくても、磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂの粒径が同等の場合と比べて、磁性体フィラー１０９ａが非磁性体フィラー１０９ｂの間を通過しやすくなる。このように、本実施形態では磁石Ｍ１によって磁性体フィラー１０９ａをよりスムーズに移動させることができるため、高含有率領域１２１におけるフィラー含有率を高めるのが容易である。
【００３１】
（第４の実施例）
封止材１１０を塗布した後、第１の実施形態と同様に、支持面１１１ａの裏面１１１ｂの、高含有率領域１２１が形成される位置と対向する位置に幅１ｍｍの磁石Ｍ１を配置し、磁石Ｍ１を保持した状態で、１００℃で１時間加熱し、封止材１１０を硬化させた。第３の実施例と同様に、磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂとを含む封止材１１０を用いた。磁性体フィラー１０９ａにはフェライトを用い、非磁性体フィラー１０９ｂにはシリカを用いた。磁性体フィラー１０９ａのサイズは非磁性体フィラー１０９ｂのサイズの１／１０程度とした。磁性体フィラー１０９ａの体積含有率は１５％、非磁性体フィラー１０９ｂの体積含有率は２５％、合計のフィラー含有率は４０％とした。封止材１１０が硬化した後、図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って封止材１１０を切断し、断面を観察した。図８（ｃ）において小さな黒丸は磁性体フィラー１０９ａを、白丸は非磁性体フィラー１０９ｂを示している。磁石Ｍ１と対向する領域（高含有率領域１２１）では、封止材１１０は磁性体フィラー１０９ａと非磁性体フィラー１０９ｂとを含んでおり、７０％程度のフィラー含有率を示した。磁石Ｍ１を配置していない領域１２２では、磁性体フィラー１０９ａが移動したため、磁性体フィラー１０９ａの密度は低下したが、非磁性体フィラー１０９ｂによってある程度のフィラー含有率は維持された。領域１２２では、フィラー含有率は１５％程度であり、封止材１１０の線膨張率は４７ｐｐｍ、ヤング率は２.２ＧＰａであった。
第１の実施例と同様に、液体吐出ヘッド１００全体を−２５℃まで冷却させる評価を行った。基板１１７の割れの発生は抑制され、ラマン分光法によるラマンシフトによって測定した最大主応力は、１０ＭＰａであった。
【００３２】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。ここでは第１の実施形態との差異を中心に説明する。説明を省略した構成や工程については第１の実施形態と同様である。図９（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド１００の平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９（ｃ），９（ｄ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。上述の各実施形態では、磁石Ｍ１は高含有率領域１２１に固定しているが、本実施形態では、磁石Ｍ１を移動させることで封止材１１０が受ける磁界強度を時間的及び場所的に変化させている。すなわち、本実施形態では支持面１１１ａの裏面１１１ｂの、高含有率領域１２１が形成される位置と対向する位置の両側に一対の磁石Ｍ１を配置し、各磁石Ｍ１を当該位置に向けて動かしている。磁力は、最大磁界強度の印加位置が、支持面１１１ａの裏面１１１ｂの供給口１０５の端部１０５ａと対向する位置に向けて時間とともに移動するように印加される。図９（ｃ）は、移動前の磁石Ｍ１の位置と磁石Ｍ１の移動方向を、図９（ｄ）は移動後の磁石Ｍ１の位置を示している。磁石Ｍ１を固定した場合、磁性体フィラー１０９ａが移動する間は磁力を保持する必要があるが、磁石Ｍ１を移動させることで保持する時間を低減できる場合がある。
【００３３】
磁力の発生手段として永久磁石Ｍ１の代わりに電磁石Ｍ３を用いてもよい。図１０（ａ）は本発明の第５の実施形態の変形例に係る液体吐出ヘッド１００の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。本変形例では、支持面１１１ａの裏面１１１ｂの、高含有率領域１２１が形成される位置と対向する位置の両側に各々複数の電磁石Ｍ３を配置する。そして、複数の電磁石Ｍ３を、高含有率領域１２１が形成される位置からみて遠い電磁石Ｍ３から近い電磁石Ｍ３の順に通電する。従って、本変形例でも、磁力は、最大磁界強度の印加位置が、封止材１１０の高含有率領域１２１が形成される位置に向けて時間とともに移動するように印加される。電磁石Ｍ３は電流が流れているときだけ磁石として機能するため、電流のＯＮとＯＦＦを切り替えることで、必要なタイミングで、磁力を発生させることができる。まず、高含有率領域１２１から最も遠い領域１４２に配置された電磁石Ｍ３をＯＮにし、磁性体フィラー１０９ａを集めた後ＯＦＦにする。続いて、領域１４２よりも高含有率領域１２１に近い領域１４１の電磁石Ｍ３を同様にＯＮにし、磁性体フィラー１０９ａを集めた後ＯＦＦにする。最後に領域１４０の磁石Ｍ１をＯＮにして、高含有率領域１２１に磁性体フィラー１０９ａを集める。
【００３４】
電磁石Ｍ３は液体吐出ヘッド１００に組み込んでもよい。具体的には、支持部材１１１の裏面１１１ｂの、高含有率領域１２１が形成される位置と対向する位置に電磁石Ｍ３を形成する。予め電磁石Ｍ３を液体吐出ヘッド１００に組み込むことで、製造時に磁石を用意する必要がない。電磁石Ｍ３は製造時のみ通電し、製造後には通電しないようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１１０  封止材
１１１  支持部材
１１７  基板
１２０  電気接続部
１１０ａ  第１の部分
１２１  高含有率領域
【図１】
2020116773.tif 000003
【図２】
2020116773.tif 000004
【図３】
2020116773.tif 000005
【図４】
2020116773.tif 000006
【図５】
2020116773.tif 000007
【図６】
2020116773.tif 000008
【図７】
2020116773.tif 000009
【図８】
2020116773.tif 000010
【図９】
2020116773.tif 000011
【図１０】
2020116773.tif 000012