(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出可能な吐出口が設けられた吐出口面を備えた吐出素子基板と、
前記吐出素子基板に電気的に接続された電気配線基板と、
前記吐出素子基板を搭載する第１の搭載面と、前記電気配線基板を搭載し、前記第１の搭載面とは異なる第２の搭載面と、を備えた支持部材と、
を備えた液体吐出ヘッドにおいて、
前記支持部材の前記第１の搭載面上に、前記吐出素子基板に沿って設けられた段差部を備え、
前記段差部が有する段差面は、前記第２の搭載面および前記吐出口面よりも、前記第１の搭載面からの垂直方向の距離が短く、
前記段差部と前記吐出素子基板との間は封止剤によって封止された第１の封止領域であり、前記段差面と前記第２の搭載面とを接続する面と、前記第２の搭載面から前記吐出素子基板の側に突出する前記電気配線基板の部分と、の間は、封止剤によって封止された第２の封止領域であり、
前記第２の封止領域の封止剤は、前記突出する前記電気配線基板の部分の、前記段差面に対向する側の面を覆うように設けられており、
前記段差面は、前記第１の封止領域と前記第２の封止領域との間に、封止剤が設けられていない領域を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記支持部材は、前記第１の搭載面を備える第１の支持部材と、前記第２の搭載面を備える第２の支持部材とに分かれており、前記第２の支持部材は前記第１の支持部材に搭載されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２の支持部材と前記段差部とは、一体で形成されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記段差面と前記第２の搭載面とを接続する面は、テーパ面である請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記段差面と前記第２の搭載面とを接続する面は、湾曲面である請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２の支持部材は、前記吐出素子基板の周囲を囲んで設けられている請求項２または請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２の支持部材は、グリーンシートを切削加工して形成されている請求項２または請求項３または請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記段差部と前記吐出素子基板との間を封止する封止剤と、前記段差面と前記第２の搭載面とを接続する面と、前記突出する前記電気配線基板の部分と、の間を封止する封止剤とは、同じ材料である請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１の封止領域、前記第２の封止領域、および前記段差面の封止剤が設けられていない領域は、前記段差部の延在する方向に沿って延在している請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えている。液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の配列した吐出口を有する吐出素子基板と、吐出素子基板を支持固定する支持部材、吐出信号を吐出素子基板に伝達する電気配線基板を備えている。吐出素子基板の周囲は、封止剤で封止されており、吐出素子基板の周囲を封止することで、吐出素子基板の保護加工されていない端面や電気配線基板の腐食を抑制している。また、電気配線基板と吐出素子基板に設けられたバンプとを接続するリード端子も、封止剤によって封止されている。この封止によって、リード端子が液体によって腐食することを防止している。
【０００３】
このように用いられる封止剤は、複数の部材に対して密着性の高い材料を選定するために、硬化後の内部応力が大きいまたは線膨張係数が大きい物を選択せざるを得ない場合がある。これら硬化後の内部応力の大きい、もしくは線膨張係数の大きい封止剤は、製造工程における温度変化、製品使用環境における温度変化に基づく封止剤の伸縮、硬化収縮、インクによる膨潤によって吐出素子基板を破損してしまうことがある。
【０００４】
また、吐出素子基板の破損を防ぐために封止剤の量を減らすことが行われている。封止剤の量を減らした場合、液体吐出ヘッドの吐出口が設けられた面をワイパで払拭してクリーニングする際に、吐出素子基板のエッジ部でワイパが削れてしまい、削れた部分では十分なクリーニングを行うことができず吐出に影響がでる場合がある。
【０００５】
特許文献１には、吐出素子基板と第２の支持部材との間の空間にブロックを設ける、または第２の支持部材とブロックとを一体化させた構成を備えることが記載されている。これによって、封止剤の量を減らし、封止剤が膨張、収縮する量を小さくして、吐出素子基板が破損することを防止ししつつ、ワイパの削れが生じない構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、第２の支持部材と電気配線基板とで封止を行うことは記載されていない。また、第２の支持部材と電気配線基板とを封止しようとしても、ニードルでの封止剤の塗布は形状的に困難である。そこで毛細管現象を利用して封止剤を封止部に供給することが考えられるが、第２の支持部材と電気配線基板とが密着していて封止剤が入りづらい。また、隙間のサイズが検討されていないため、毛細管現象で両者の界面に封止剤を供給することも困難である。その結果、十分な封止ができず、電気配線基板の絶縁性の低下を招く虞がある。
【０００８】
よって本発明は、吐出素子基板の割れやワイパの削れを抑制しつつ、電気配線基板の絶縁性の低下を招くことを抑制する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置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】
【０００９】
本発明は、液体を吐出可能な吐出口が設けられた吐出口面を備えた吐出素子基板と、前記吐出素子基板に電気的に接続された電気配線基板と、前記吐出素子基板を搭載する第１の搭載面と、前記電気配線基板を搭載し、前記第１の搭載面とは異なる第２の搭載面と、を備えた支持部材と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記支持部材の前記第１の搭載面上に、前記吐出素子基板に沿って設けられた段差部を備え、前記段差部が有する段差面は、前記第２の搭載面および前記吐出口面よりも、前記第１の搭載面からの垂直方向の距離が短く、前記段差部と前記吐出素子基板との間は封止剤によって封止された第１の封止領域であり、前記段差面と前記第２の搭載面とを接続する面と、前記第２の搭載面から前記吐出素子基板の側に突出する前記電気配線基板の部分と、の間は、封止剤によって封止された第２の封止領域であり、前記第２の封止領域の封止剤は、前記突出する前記電気配線基板の部分の、前記段差面に対向する側の面を覆うように設けられており、前記段差面は、前記第１の封止領域と前記第２の封止領域との間に、封止剤が設けられていない領域を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吐出素子基板の割れやワイパの削れと、電気配線基板の絶縁性の低下とを抑制した液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体吐出装置を示した斜視図である。
【図２】キャリッジに搭載される液体吐出ヘッドを示した斜視図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】図３のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
【図５】図２のＡ部の拡大図である。
【図６】液体吐出ヘッドの一部を示した断面図である。
【図７】液体吐出ヘッドの一部を拡大して示した斜視図である。
【図８】液体吐出ヘッドの一部を示した断面図である。
【図９】液体吐出ヘッドの一部を拡大して示した斜視図である。
【図１０】第２の支持部材の製造工程の一部を示した図である。
【図１１】図１０の各工程を断面で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１３】
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態を適用可能な液体吐出装置６００を示した斜視図である。液体吐出ヘッド１００を搭載したキャリッジ１０２は、主走査方向に沿って延びたガイド１０３に沿って往復移動可能に支持されている。キャリッジ１０２の駆動は、キャリッジモータ１０７により、ベルト１０８を介して駆動される。用紙等のプリント媒体は、給紙機構の給紙モータ１１１によりギア列を介して駆動される給紙ローラ１０９によって給紙され、搬送ローラ１０４及びピンチローラ（不図示）によりプラテン１０６上へ送り出される。プラテン１０６の搬送下流側には排紙ローラ１０５が配され、排紙ローラ１０５には補助ローラ（不図示）が圧接されている。搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５は搬送モータ１１０により、ベルト及びギア列を介して駆動される。搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５によりプラテン１０６上を搬送されるプリント媒体に対し、液体吐出ヘッド１００に設けられた液体を吐出可能な吐出口から液体が吐出されてプリントが行われる。
【００１４】
プリント媒体へのプリントに際しては、キャリッジ１０２は停止状態から、加速された後にプリント動作の走査範囲を通して一定速度で移動する。このとき、液体吐出ヘッド１００の吐出口からプリント媒体へ液体を吐出して画像を形成する。１回又は複数回の走査によって１ライン分のプリントが終了した後、キャリッジ１０２は減速されて停止する。次いで、搬送ローラ１０４及び排紙ローラ１０５の回転によりプリント媒体を所定量だけ紙送りする。
【００１５】
図２は、キャリッジ１０２に搭載される液体吐出ヘッド１００を示した斜視図であり、図３は、図２のＡ部の拡大図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。液体吐出ヘッド１００は、第１の支持部材２０１上に第２の支持部材２０２と吐出素子基板２０５とが搭載されており、第２の支持部材２０２の基板搭載面には電気配線基板２０３が搭載されている。吐出素子基板２０５と第２の支持部材２０２との間および電気配線基板２０３と第２の支持部材２０２の間は、封止剤２０６によって封止されている。吐出素子基板２０５や電気配線基板２０３の周囲を封止剤２０６で封止することで、吐出素子基板２０５の保護加工されていない端面や電気配線基板２０３が液体と接触して腐食することを抑制している。また、電気配線基板２０３と吐出素子基板２０５に設けられたバンプとを接続するリード端子も、封止剤によって封止されている。この封止によって、リード端子が液体と接触することによって腐食することを抑制している。
【００１６】
図３に示すように、第２の支持部材２０２と吐出素子基板２０５との間の一部には、封止剤２０６を供給する部分である封止供給部２０４が設けられている。第２の支持部材２０２は、吐出素子基板２０５の周囲を囲んで設けられている。製造段階では、封止供給部２０４にニードルを用いて封止剤２０６を供給する。封止供給部２０４に供給された封止剤２０６は、吐出素子基板２０５と第２の支持部材２０２との間に流れ込み、更に、電気配線基板２０３と第２の支持部材２０２との間の境界部に流れ込む。このように流れ込んだ封止剤２０６が硬化することで、吐出素子基板２０５と第２の支持部材２０２との間、および電気配線基板２０３と第２の支持部材２０２との間の境界部が封止される。以下、封止剤２０６によって成される封止について詳しく説明する。
【００１７】
図４に示すように、第２の支持部材２０２は、一部に段差が設けられている。吐出素子基板２０５と封止される部分では、封止供給部２０４以外では他の部分よりも板厚（図４の上下方向の厚み）が薄い段差部２０７が設けられている。段差部２０７は、支持部材の表面上（ここでは第１の支持部材２０１の表面上）で、吐出素子基板２０５に沿って設けられている。段差部２０７が備える段差面２０９は、第２の支持部材２０２の基板搭載面および吐出素子基板２０５の吐出口が設けられた吐出口面から突出しない高さで設けられている。即ち、段差面２０９は、基板搭載面および吐出口面よりも、支持部材の表面からの垂直方向の距離が短い。封止供給部２０４に供給された封止剤２０６が吐出素子基板２０５と段差部２０７との間を流れて硬化することで、吐出素子基板２０５と段差部２０７との間が封止される。図４では、吐出素子基板２０５と段差部２０７の間の封止する領域の幅Ｗ１は、段差部２０７が設けられていない場合に封止する幅Ｗ２に対して、略１／４となっている。好ましくはＷ１／Ｗ２は、１／５以上１／３以下である。
【００１８】
吐出素子基板２０５と段差部２０７との間が封止される時、封止剤２０６は、図４に示すように吐出素子基板２０５の端面に沿うように吐出素子基板２０５の上面位置まで上がって端面を封止する。これによって、吐出素子基板２０５の保護加工されていない端面が腐食することを抑制することができる。吐出素子基板２０５と段差部２０７との間の封止剤２０６は、段差部２０７が設けられていない場合に封止する封止剤の量と比べると、その量は少なく、硬化後の残留応力も小さくなっている。従って、硬化後の封止剤２０６が吐出素子基板２０５に与える応力の影響は小さく、吐出素子基板２０５の破損を抑制することができる。
【００１９】
図５は、図２のＡ部の拡大図である。上述の通り、封止供給部２０４にニードル２０８によって供給した封止剤２０６が吐出素子基板２０５と第２の支持部材２０２との間に流れ込む。ここでは、封止供給部２０４に供給した封止剤２０６は、さらに図５の矢印で示したように、封止剤２０６は、第２の支持部材２０２の段差部２０７と電気配線基板２０３との隙間にメニスカスを張って境界部を流れる。
【００２０】
封止供給部２０４に供給された封止剤２０６は、毛細管現象によって、第２の支持部材２０２の段差で生じた面（段差面２０９と基板搭載面とを接続する面）３０１と、第２の支持部材２０２に搭載された電気配線基板２０３との境界部を流れて封止する。第２の支持部材２０２の段差で生じた面３０１とは、段差面２０９と基板搭載面とを接続する面である。即ち、封止剤２０６は、段差面２０９と基板搭載面とを接続する面と、支持部材に搭載された電気配線基板との間も封止する。図５では、段差部２０７は、第２の支持部材２０２の電気配線基板２０３を搭載する部分の厚さに対して、略１／２の厚さを備えている。好ましくは、１／３以上３／５以下である。この段差部２０７の厚さによって、第２の支持部材２０２の段差で生じた面３０１と、電気配線基板２０３との境界部を封止する際に、封止供給部２０４に供給された封止剤２０６が毛細管現象によって流れ込むのに適した空間が形成される。なお、この空間を形成するための段差部２０７の厚さは、使用する封止剤の粘度等に合わせて変更することが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、段差部２０７を設けることで、電気配線基板２０３と段差部２０７との間に封止剤２０６が流れる十分な空間が設けられ、封止剤２０６が電気配線基板２０３と第２の支持部材２０２と境界部を流れ易くなっている。このようにして流した封止剤２０６を硬化することで、電気配線基板２０３と第２の支持部材２０２と境界部を封止して電気配線基板２０３の絶縁保護を可能にしている。
【００２２】
また、第２の支持部材２０２に段差部２０７を設けることで、吐出素子基板２０５の吐出口が設けられた吐出口面をワイパで払拭してクリーニングする際に、ワイパは吐出口面に接触し、第２の支持部材２０２に接触しにくい。これによって、クリーニング時のワイパの削れを抑制することができ、ワイパの削れたカスなどが吐出口に詰まることも抑制できる。また、ワイピング性能が維持され、良好な状態でのクリーニングが継続的に可能となる。
【００２３】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００２４】
図６は、本実施形態の液体吐出ヘッド２００の一部を示した断面図であり、図７は、液体吐出ヘッド２００の一部を拡大して示した斜視図である。本実施形態の第２の支持部材３０２は、段差部３０３の接続部にテーパ面３０４を備えている。即ち、段差面２０９と基板搭載面とを接続する面がテーパ面となっている。このようにテーパ面３０４を備えることで、比較的粘度の低い封止剤を採用しても、図７の矢印で示したように、電気配線基板２０３と第２の支持部材３０２との境界面に毛細管現象によって封止剤２０６を流すことができる。これによって、電気配線基板２０３と第２の支持部材３０２との境界面を封止して電気配線基板２０３の絶縁保護を可能にしている。
【００２５】
また、付随的な効果ではあるが、テーパ面３０４を設けることで、接続部の肉厚が厚くなるため、第２の支持部材３０２の強度向上も期待でき、段差部３０３の割れや破損抑制の効果も期待することができる。
【００２６】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００２７】
図８は、本実施形態の液体吐出ヘッド３００の一部を示した断面図であり、図９は、液体吐出ヘッド３００の一部を拡大して示した斜視図である。本実施形態の第２の支持部材４０２は、段差部４０３の段差面２０９と基板搭載面とを接続する面が湾曲面４０４である。このように湾曲面４０４を備えることで、比較的粘度の低い封止剤を採用しても、図９の矢印で示したように、電気配線基板２０３と第２の支持部材４０２との境界面に毛細管現象によって封止剤２０６を流すことができる。これによって、電気配線基板２０３と第２の支持部材４０２との境界面を封止して電気配線基板２０３の絶縁保護を可能にしている。
【００２８】
また、付随的な効果ではあるが、湾曲面４０４を設けることで、接続部の肉厚が厚くなるため、第２の支持部材４０２の強度向上も期待でき、段差部４０３の割れや破損抑制の効果も期待することができる。
【００２９】
（第２の支持部材の製造方法）
図１０（ａ）、（ｂ）は、第２の支持部材の製造工程の一部を示した図であり、図１１（ａ）は、図１０（ａ）におけるＸＩＡ−ＸＩＡでの断面図、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）におけるＸＩＢ−ＸＩＢでの断面図である。上記第１から第３の実施形態では、段差部を設けた第２の支持部材の材料については特に限定はしていない。例えば第２の支持部材にセラミック等の焼成品を用いる場合の一例として、図１０（ａ）のように、グリーンシート状態の第２の支持部材に対し、エンドミル５０１で段差部となる溝を切削形成する。溝を形成した後、パンチ５０２で所定の形状に打ち抜き、デバイスホールを形成した後に焼成する事で、段差部を有した第２の支持部材が完成する。段差部の形成は他にも図示しないが、あらかじめ段差を金型で設けて、射出成型後に焼成を行う方法や、粉末プレス焼成による方法が挙げられる。
【００３０】
グリーンシートの状態で切削加工を行う場合、段差部は切削工具（例えばエンドミル）の先端形状によって決まり、例えばボールエンドミルを用いる場合は湾曲形状に、ドリルノーズを用いた場合はテーパ面形状とすることができる。この点から、支持部材（第２の支持部材）はグリーンシートを切削加工して形成されることが好ましい。
【００３１】
段差部の高さ方向の寸法については、吐出素子基板の高さよりも低くかつ、第２の支持部材と電気配線基板との境界に封止剤が毛細管力ないしメニスカス力を発する事が可能な高さ（隙間）であればよい。但し、極端に低く（段差を大きく）すると、材質によっては段差部の破損を招く可能性がある。
【００３２】
なお、上記各実施形態では第２の支持部材と段差部とは、一体で形成された構成を説明した。但し、これらは別体で形成されていてもよい。
【００３３】
また、上記各実施形態では、第１の支持部材と第２の支持部材とは、別体で形成された構成を説明したが、これに限定するものではなく一体で形成された構成でもよい。
【符号の説明】
【００３４】
２０１  第１の支持部材
２０２  第２の支持部材
２０３  電気配線基板
２０４  封止剤供給部
２０５  吐出素子基板
２０６  封止剤
【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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【図１０】
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【図１１】
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