(57)【要約】【課題】  インクによるILB部の腐食を引き起こすことなく、ILB封止材の耐久性が向上し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】  ILB封止材２０とチップ周囲封止材１９が同一の主材・硬化材で構成され、同一の反応形態をとる封止材で、ILB封止材２０は、チップ周囲封止材１９に１ミクロン未満のサイズのフィラーを80wt％以上95wt％未満添加したものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出圧発生素子と電気的に外部と接続するための電極端子とを有するチップと、リード配線を有する電気配線基板と、該電気配線基板を保持する、該チップを囲む開口部を有した支持体と、前記チップと前記支持体の開口部の隙間を埋めるチップ周囲封止材と、該チップ周囲封止材に接触して配置され、前記電極端子と前記リード配線との電気的接続部を覆うリード封止材とからなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記リード封止材と前記チップ周囲封止材が同一の主材および硬化材で構成され、同一の反応形態をとる封止材で、前記リード封止材は前記チップ周囲封止材に１ミクロン未満のサイズのフィラーを80wt％以上95wt％未満添加したものである事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記リード封止材は、前記チップ周囲封止材に粒径200nmの樹脂フィラーを90wt％添加した物である事を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記吐出圧発生素子として、発熱抵抗体が用いられている事を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録方式に用いるインク小滴を発生するためのインクジェット記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術となるインクジェット記録ヘッド（特許文献１参照）について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【０００３】
図２の分解斜視図に示すように、プリントヘッドＨ１００１は、ヘッド基板Ｈ１１００，ベース板Ｈ１２００，電気配線基板Ｈ１３００，支持板Ｈ１４００などから構成され、タンクホルダＨ１５００は、流路形成部材Ｈ１６００，フィルタＨ１７００，シールゴムＨ１８００などから構成されている。
【０００４】
ヘッド基板Ｈ１１００には、シリコン基板の片面にインクを吐出するための複数の電気熱変換体と、各電気熱変換体に電力を供給するアルミニウムなどの電気配線とが成膜技術により形成され、この電気熱変換体に対応した複数のインク路と複数の吐出口とがフォトリソグラフィ技術により形成されると共に、複数のインク路にインクを供給するためのインク通路が裏面に開口するように形成されている。ヘッド基板Ｈ１１００は、ベース板Ｈ１２００に接着固定されており、ここにはヘッド基板Ｈ１１００にインクを供給するためのインク供給路Ｈ１２０１が形成されている。さらに、ベース板Ｈ１２００には、開口部Ｈ１４０１を有する支持板Ｈ１４００が接着固定されており、この支持板Ｈ１４００には、ヘッド基板Ｈ１１００に対して電気配線基板Ｈ１３００が電気的に接続するように、電気配線基板Ｈ１３００が接合されている。電気配線基板Ｈ１３００は、ヘッド基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するためのものであり、ヘッド基板Ｈ１１００に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し、プリンタ本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有しており、外部信号入力端子Ｈ１３０１は、タンクホルダＨ１５００の背面側に位置決め固定されている。
【０００５】
プリントヘッドＨ１００１について、図１、図３〜図５を参照してさらに詳細に説明する。プリントヘッドＨ１００１の外観を図１に示し、そのヘッド基板Ｈ１１００と電気配線基板との接続部分（図１のＡ−Ａ断面の構造）を図３に示し、そのVII−VII矢視断面構造を図４に示し、ヘッド基板の破断構造を図５に示す。すなわち、ベース板Ｈ１２００は、厚さが例えば０.５〜１０mmのアルミナ（Ａl2Ｏ3）で形成されている。ベース板Ｈ１２００には、ヘッド基板Ｈ１１００に複数のインクを供給するための各々のインク供給路Ｈ１２０１が形成されており、ヘッド基板Ｈ１１００のインク通路１２がベース板Ｈ１２００のインク供給路Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつヘッド基板Ｈ１１００はベース板Ｈ１２００に対して所定位置に精度良く接着固定される。
【０００６】
支持板Ｈ１４００は、厚さが例えば０.５〜１mmのアルミナにて形成されている。この支持板Ｈ１４００は、ヘッド基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００とをほぼ同一平面で電気的に接続できるように、ベース板Ｈ１２００に接着されており、この支持板Ｈ１４００に電気配線基板Ｈ１３００の裏面が接着固定される。電気配線基板Ｈ１３００は、ヘッド基板Ｈ１１００に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、ヘッド基板Ｈ１１００を組み込むための開口部Ｈ１３０２と、ヘッド基板Ｈ１１００の接続端子（バンプ）１４に対応するリード端子（インナーリード）Ｈ１３０３と、その配線端部に位置してプリンタ本体Ｍ１０００からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有している。電気配線基板Ｈ１３００はTABを使用している。
【０００７】
ヘッド基板Ｈ１１００は、厚さが０.５〜１mmのシリコン基板１１の上に成膜技術を用いて吐出エネルギー発生部，インク室１５，吐出口１６などを形成したものである。
【０００８】
シリコン基板１１には、これを貫通する長孔状のインク通路１２が形成されている。このインク通路１２の両側には、インク通路１２の長手方向に沿って所定間隔で２列に並ぶ複数（たとえば片側１２８個）の電気熱変換体１３が相互に半ピッチずらした状態で形成され、吐出エネルギー発生部を構成している（図５）。
【０００９】
シリコン基板１１には、これら電気熱変換体１３および接続端子１４の他、電気熱変換体１３と接続端子１４とを導通する図示しない電気配線などが設けられており、これら接続端子１４を介して図示しない駆動ＩＣから電気熱変換体１３に対する駆動信号が駆動電力と共に与えられる。
【００１０】
インク通路１２から各インク室１５内に供給される液体は、対応するインク室１５内の電気熱変換体１３に駆動信号が与えられることにより、電気熱変換体１３の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する気泡の圧力によって吐出口１６から吐出される。
【００１１】
支持板Ｈ１４００には、ヘッド基板Ｈ１１００を囲む矩形の開口部Ｈ１４０１が形成され、この開口部とベース板Ｈ１２００及びヘッド基板Ｈ１１００の側面で形成される溝部（隙間）にはインクやゴミ等からヘッド基板側面を保護する為のチップ周囲封止材１９が充填されている。支持板Ｈ１４００の厚みｔは、TABである電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０３がヘッド基板Ｈ１１００の端縁と接触しないように、ベース板Ｈ１２００の表面からヘッド基板Ｈ１１００の接続端子１４の上端までの高さｈよりも厚く設定されている（図４）。
【００１２】
上述したプリントヘッドの製造手順を図６〜図９を参照して簡単に説明すると、まずベース板Ｈ１２００の表面の所定位置にヘッド基板Ｈ１１００を接着剤を用いて一体的に接合し、ベース板Ｈ１２００のインク供給路Ｈ１２０１とシリコン基板１１のインク通路１２とを連通させる。ここで用いられる接着剤は、低粘度で薄い接着層（例えば５０μｍ以下）を形成することができ、かつ硬化後に比較的高い硬度を持った耐インク性のあるものが好ましく、例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性接着剤を使用することができる。この接着剤はベース板Ｈ１２００に形成されたインク供給路Ｈ１２０１の周囲に塗布され、インク供給路Ｈ１２０１から外部にインクが漏洩しないようにする。同様に、ヘッド基板Ｈ１１００を囲むように支持板Ｈ１４００をベース板Ｈ１２００の表面に接着剤を用いて接合する（図７参照）。
【００１３】
しかる後、この支持板Ｈ１４００にTABである電気配線基板Ｈ１３００を接着固定するが、この時、ヘッド基板Ｈ１１００の接続端子１４に対して電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０３が接続可能な範囲で位置決めされ、ＴＡＢ実装技術により電気接続される（図８参照）。
【００１４】
次いで、ベース板Ｈ１２００上のヘッド基板Ｈ１１００と支持板Ｈ１４００の開口部Ｈ１４０１で形成される空間（隙間）にチップ周囲封止材１９を流し込む。このときリード端子Ｈ１３０３の下部にはヘッド基板側面の開口部より充填したチップ周囲封止材１９を流し込む事で行われる（図９参照）。このチップ周囲封止材１９により、少なくとも、ヘッド基板Ｈ１１００の側面と接続端子１４、及び、リード端子Ｈ１３０３の下部が封止される。
【００１５】
次いで、チップ周囲封止材硬化後に、リード端子Ｈ１３０３の上部について、ILB封止材（リード封止材）２０をリード端子１４を覆うように塗布した後、硬化し封止される（図３及び図４参照）。
【００１６】
なお、上記機能を満たすために、ILB封止材２０は硬度が高く、高チキソ性の形状保持しやすい材料が要求され、チップ周囲封止材１９は、低チキソ性で流れ性が良好、かつ種々の温度においても柔軟である材料が要求される。
【００１７】
そこで従来においては、ILB封止材２０には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂と硬化材が酸無水物、フィラーを含有した材料が使われており、チップ周囲封止材１９には、柔軟なポリブタジエン変性エポキシ樹脂とアミン硬化材の材料が使われていた。また、ILB封止材、チップ周囲封止材はこのような熱硬化一液型のエポキシ樹脂でも良いし、その他、常温硬化二液型のエポキシ樹脂、常温硬化型のシリコーン樹脂でも良い。
【特許文献１】特開２００２−１９９１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
現在、ILB封止材とチップ周囲封止材の界面では、硬化材種の違い、硬化スピードの違いなどにより硬化阻害による未硬化部分が存在する事があり、この未硬化部分の存在がインクによるILB部の腐食を引き起こす事が懸念されている。この事に鑑み、ILB封止材とチップ周囲封止材の主材・硬化材を同一にし、同一の反応形態をとる事で両封止材界面での硬化阻害をなくす検討がされてきた。この時、ILB封止材を、チップ周囲封止材にμmオーダーのフィラーを添加したものにして硬度向上を図り、ILB封止材の特性を求めた。しかし、μmオーダーのフィラーをチップ周囲封止材に添加した場合、充填量は70wt％、硬度はショアA 85が限界であった。充填量が70wt％超の場合、粘度上昇など経時での特性変化が大きく、実使用に耐えないためである。この系は、現行製品に対してはILB封止材として使用可能であるが、今後の高画質対応による本体インク拭きブレード力の向上・インク改良に対しては、硬度の点で耐久性に不安が残る。
【００１９】
そこで、本発明は上記の諸点に鑑み、先願の改良の為になされたものであって、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明は、複数の吐出圧発生素子と電気的に外部と接続するための電極端子とを有するチップと、リード配線を有する電気配線基板と、該電気配線基板を保持する、該チップを囲む開口部を有した支持体と、前記チップと前記支持体の開口部の隙間を埋めるチップ周囲封止材と、該チップ周囲封止材に接触して配置され、前記電極端子と前記リード配線との電気的接続部を覆うリード封止材とからなるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記リード封止材と前記チップ周囲封止材が同一の主材および硬化材で構成され、同一の反応形態をとる封止材で、前記リード封止材は前記チップ周囲封止材に１ミクロン未満のサイズのフィラーを80wt％以上95wt％未満添加したものである事を特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明した本発明によれば、インクによるILB部の腐食を引き起こすことなく、ILB封止材の耐久性が向上し、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について説明するが、本発明の前提とするヘッド構成は図１〜９を参照して述べたとおりであるので、その説明は背景技術の欄に委ねる。
【００２３】
本発明は、ILB封止材２０とチップ周囲封止材１９が同一の主材・硬化材で構成され、同一の反応形態をとるようになっている。さらに、ILB封止材２０は、チップ周囲封止材１９に１ミクロン未満のサイズのフィラーを80wt％以上95wt％未満添加したものとなっている。なお、95wt％以上添加した場合、粘度上昇など経時での特性変化が大きく、実使用に耐えない。
【００２４】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００２５】
［実施例１］
フィラーとして粒径200nmのポリイミド微粒子を用い、チップ周囲封止材１９に90wt％添加してILB封止材２０を作製したところ、硬度ショアA 90が達成された。なお、チップ周囲封止材１９にはサンユレック（株）製の熱硬化一液型エポキシ樹脂封止材NR200Cを使用した。このILB封止材２０を使用して実装を行ったインクジェット記録ヘッドについて、インク拭きブレード耐久試験、及びインク浸漬（PCT）後のブレード耐久試験を行った。インク拭きブレード耐久試験には、H-NBR製のブレードを使用し、オリフィスプレート部（上板部材１７）を拭き続ける試験で、封止材が剥れる際のブレード拭き回数を評価するものである。インク浸漬（PCT）は、ｐH11に調整されたインク中にインクジェット記録ヘッドを入れ、120℃・2気圧で10時間保存する事である。その結果、［表１］に示すように、本形態ではインク拭きブレード耐久試験の結果、本形態では従来（比較例３）の約1.4倍の耐久性が確認された。インク浸漬後のブレード耐久試験では、1.3倍の耐久性が確認された。このように、硬化阻害が無く、今後の高画質対応プリンタに対して信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得る事ができた。
【００２６】
［実施例２］
フィラーとして粒径200nmのポリアミド微粒子を用い、チップ周囲封止材１９に90wt％添加してILB封止材２０を作製したところ、硬度ショアA 90が達成された。なお、チップ周囲封止材１９にはサンユレック（株）製の熱硬化一液型エポキシ樹脂封止材NR200Cを使用した。効果確認試験は、上記実施例１と同様にして実施した。その結果、［表１］に示すように、本形態ではインク拭きブレード耐久試験で従来（比較例３）の約1.4倍の耐久性が確認された。インクPCT後のブレード耐久試験では、約1.3倍の耐久性が確認された。このように、硬化阻害が無く、今後の高画質対応プリンタに対して信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得る事ができた。
【００２７】
［比較例１］
フィラーとして粒径200nmのポリイミド微粒子を用い、チップ周囲封止材１９に75wt％添加してILB封止材２０を作製したところ、硬度ショアA 82であった。なお、チップ周囲封止材１９にはサンユレック（株）製の熱硬化一液型エポキシ樹脂封止材NR200Cを使用した。効果確認試験は、上記実施例１と同様にして実施した。その結果、［表１］に示すように、本形態ではインク拭きブレード耐久試験、インクPCT後のブレード耐久試験で、従来（比較例３）の耐久性が得られなかった。
【００２８】
［比較例２］
フィラーとして粒径200nmのポリアミド微粒子を用い、チップ周囲封止材１９に75wt％添加してILB封止材２０を作製したところ、硬度ショアA 82であった。なお、チップ周囲封止材１９にはサンユレック（株）製の熱硬化一液型エポキシ樹脂封止材NR200Cを使用した。効果確認試験は、上記実施例１と同様にして実施した。その結果、［表１］に示すように、本形態ではインク拭きブレード耐久試験、インクPCT後のブレード耐久試験で、従来（比較例３）の耐久性が得られなかった。
【００２９】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、以下のような効果を奏することができる。すなわち、１）ILB封止材とチップ周囲の硬化阻害が無くなり、インク浸入等による信頼性低下を防げるインクジェット記録ヘッドを提供する事が可能となる。２）今後の高画質対応プリンタで求められる、本体ブレード力の向上・インク改良に対して、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する事が可能となる。
【００３０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の背景技術となるプリントヘッドの部分の拡大斜視図である。
【図２】図１のプリントヘッドを有するヘッドカートリッジを斜め下方から見た分解斜視図である。
【図３】図２に示したプリントヘッドの概略構造を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３中のVII−VII矢視断面図である。
【図５】図２のヘッド基板の外観を示す破断斜視図である。
【図６】図１の支持板と電気配線基板（TAB）との接続前の状態を示す分解斜視図である。
【図７】図３の電気配線基板（TAB）を接合する前のベース板、ヘッド基板および支持板を破断状態で示す断面図である。
【図８】図３のチップ周囲封止材を塗布する前のプリントヘッドの概略構造を破断状態で示す断面図である。
【図９】図３のチップ周囲封止材を塗布した後のプリントヘッドの概略構造を破断状態で示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１３    電気熱変換体（吐出圧発生素子）
１４    接続端子
１６    吐出口
１９    チップ周囲封止材
２０    ILB封止材
Ｈ１００１    プリントヘッド
Ｈ１１００    ヘッド基板（チップ）
Ｈ１２００    ベース板
Ｈ１２０１    インク供給路
Ｈ１３００    ＴＡＢ（電気配線基板）
Ｈ１３０３    リード端子
Ｈ１４００    支持板
Ｈ１４０１    開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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