(57)【要約】【課題】液体吐出基板に設けられる貫通電極を外部環境から保護しつつ、これに伴う弊害を解消する。【解決手段】基板本体２と、液体を吐出させるエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、液体が吐出される液体吐出口４を備えたノズル構造体３と、裏面電極９と、基板本体２を貫通し、裏面電極９とエネルギー発生手段と導通させる貫通電極１１とを有する。そして、貫通電極９のうち、基板本体２の表面側に露出している部分が、ノズル構造体３の一部である接着層７によって覆われている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号に応じて液体を吐出させる液体吐出基板であって、
基板本体と、
前記基板本体の表面側に設けられ、液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、
前記基板本体の表面側に設けられ、液体が吐出される液体吐出口を備えたノズル構造体と、
前記基板本体の裏面側に設けられた電極と、
前記基板本体を貫通し、前記電極と前記エネルギー発生手段との間を電気的に導通させる貫通電極と、を有し、
前記貫通電極のうち、前記基板本体の表面側に露出している部分が、前記ノズル構造体によって覆われていることを特徴とする、
液体吐出基板。
【請求項２】
請求項１記載の液体吐出基板において、
前記ノズル構造体が、前記液体吐出口が形成されたノズル部材と、該ノズル部材を前記基板本体に固定するための接着層とを有し、
前記貫通電極のうち、前記基板本体の表面側に露出している部分が、前記接着層又は前記接着剤層と前記ノズル部材とによって覆われていることを特徴とする、
液体吐出基板。
【請求項３】
請求項１記載の液体吐出基板において、
前記ノズル構造体が、前記液体吐出口が形成されたオリフィス部材と、該オリフィス部材と前記基板本体との間に流路を形成する隔壁部材とを有し、
前記貫通電極のうち、前記基板本体の表面側に露出している部分が、前記隔壁部材によって覆われていることを特徴とする、
液体吐出基板。
【請求項４】
請求項４記載の液体吐出基板において、
前記貫通電極のうち、前記基板本体の表面側に露出している部分が、前記隔壁部材又は前記隔壁部材と前記オリフィス部材とによって覆われていることを特徴とする液体吐出基板。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体吐出基板と、
前記液体吐出基板に対して電気制御信号と駆動電力とを供給する電気配線基板と、
前記液体吐出基板を支持する支持部材と、を有することを特徴とする、
記録ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の記録ヘッドを備えたことを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出して記録を行う記録装置、この記録装置に適用される記録ヘッド、この記録ヘッドに適用される液体吐出基板に関するものである。尚、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、ファクシミリ、プリント部を有する各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置などに適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドに適用される液体吐出基板と電気配線基板との接続に関しては、特許文献１や特許文献２に開示されている。すなわち、図６（ａ）（ｂ）に示されるように、基板本体１００の表面側には、ノズル構造体１０１と電極１０２とが設けられている。さらに、ノズル構造体１０１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１０３の電極１０４が電極１０２に電気的に接続されている。ここでの電気的接続には、ILB(Inner Lead Bonding)による金属間結合、または、異方性導電接着を用いた熱圧着が用いられている。
【０００３】
さらに、プリンタなどに代表される製品においては、インク、及びインク滴や紙紛等のゴミを除去するゴムブレードによる拭き取り動作から電極１０２と電極１０３との接続部を保護するために、該接続部が封止材１０５により覆われている。
【０００４】
また、基板本体１００を接着剤１０６を介して支持しつつ、インクを供給する支持部材１０７は、基板本体１００の温度上昇によりインクの吐出性能が低下しないように、アルミナなど基板本体１００と同等の熱伝導率を有する材料で形成されている。
【０００５】
一方、特許文献３には、スケーラブルなワイドアレイインクジェットプリントヘッド及びその製作方法が開示されている。特許文献３に開示されているインクジェットプリントヘッドの概略を図７に示す。このインクジェットプリントヘッドは、複数のプリントヘッドダイ２１８の裏面が支持基板２２０の第１の面に装着され、複数の駆動回路２３０と複数の論理回路が支持基板２２０の第２の表面に装着されている。
【０００６】
電気制御信号は、駆動回路２３０及び論理回路に支持基板２２０を介して供給され、支持基板２２０の貫通開口部２１０、濡れ金属２７６、はんだ２７８、濡れパッド２６８、プリントヘッドダイ２１８の相互接続２８０と伝達される。さらに、表面の導電性パターン２０７を通じて表面の印刷要素２２４に電気エネルギーが与えられ、プリントヘッドダイ２１８の表面のノズル開口部２３８からインクが吐出される。また、インクは、複数の駆動回路２３０と複数の論理回路を避けて開口された支持基板２２０のインク補充スロット２３２から供給され、プリントヘッドダイ２１８のインク補充流路２４２、供給流路２４４、ノズルチャンバ２３６へ供給される。
【特許文献１】特公平８−２５２７２号公報
【特許文献２】特開平１０−０４４４１８号公報
【特許文献３】特開平１１−１９２７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６（ａ）（ｂ）に示したインクジェット記録ヘッドには印字品位、信頼性等を低下させる以下のよう問題がある。
【０００８】
封止材１０５によって封止された電極１０２と電極１０４との接続部は、ノズル構造体１０１の表面より突出することになる。よって、この突出部の分だけ記録ヘッドと被記録媒体との間隔を取る必要が生じ、インクの被記録媒体への着弾精度が低下する。さらに、突出部は、ノズル構造体１０１の表面に付着したインク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（ワイピング）に支障を来たす場合があり、ひいては印字品位に悪影響を及ぼす。
【０００９】
一方、図７に示したスケーラブルなワイドアレイインクジェットプリントヘッドでは、プリントヘッドダイ２１８の表面側の導電性パターンの保護について考慮されていない。すなわち、プリントヘッドダイ２０８の表面側の導電性パターンを外部環境、特に、インクに代表される液体やワイピング動作の磨耗から保護するために、電極表面を封止する必要に迫られることが容易に推測できる。すると、前述の図６（ａ）（ｂ）に示したインクジェット記録ヘッドと同様に、封止材によって封止された部分が突出することになり、この突出部の分だけ記録ヘッドと被記録媒体との間隔を取る必要がある。よって、インクの被記録媒体への着弾精度が低下する。さらに、突出部は、ワイピング動作の障害となり、ひいては印字品位に悪影響を及ぼす。また、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックといった、複数のインク流路を有するヘッドにおいては、支持基板２２０の第２の面に配置された駆動回路や論理回路が、インク流路を高密度に配置する上で妨げとなり、多色ヘッドの小型化を阻害する。
【００１０】
本発明の目的は、上記各問題を解決し、印字品位の劣化のない、安価でコンパクトな液体吐出基板及びそれを備えた記録ヘッドを提供することにある。さらには、その記録ヘッドを用いた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液体吐出基板は、電気信号に応じて液体を吐出させる液体吐出基板である。具体的には、基板本体と、基板本体の表面側に設けられ、液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを有する。さらに、基板本体の表面側に設けられ、液体が吐出する液体吐出口を備えたノズル構造体と、基板本体の裏面側に設けられた電極と、基板本体を貫通し、電極とエネルギー発生手段との間を電気的に導通させる貫通電極とを有する。そして、貫通電極のうち、基板本体の表面側に露出している部分は、ノズル構造体によって覆われている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液体吐出基板に設けられた貫通電極が外部環境から保護され、印字品位の劣化が防止される。また、上記貫通電極がノズル構造体から突出しないので、記録ヘッドと被記録媒体との間隔を小さくし、液滴の被記録媒体への着弾精度を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の液体吐出基板では、基板本体の表面側に、駆動回路素子、論理回路素子及び発熱素子からなり、液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、液体が吐出する複数の液体吐出口を備えたノズル構造体とが設けられている。さらに、基板本体の裏面側には裏面電極が設けられ、基板本体の内部には、裏面電極に入力された電気信号などをエネルギー発生手段に伝えるための貫通電極が設けられている。そして、貫通電極のうち、基板本体の表面側に露出している部分は、ノズル構造体によって覆われている。
【００１４】
以上の構造を有する本発明の液体吐出基板では、貫通電極の表面側が外部環境、特に、導電性のあるインクや、ワイピング動作による磨耗から保護される。また、保護された貫通電極の表面側は、ノズル構造体から突出しないため、記録ヘッドと被記録媒体との間隔を小さくし、インクの被記録媒体への着弾精度を向上させることが可能である。さらに、ワイピング動作に支障を来たすことがなく、印字品位が向上する。加えて、駆動回路素子、論理回路素子及び発熱素子からなるエネルギー発生手段を備えているので、複数のインク流路を用いる多色ヘッドの実現に際しては、インク流路を高密度に配置して小型化を図ることが可能である。以下、本発明の液体吐出基板の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）（ｂ）は、本実施形態に係る液体吐出基板１の上面の一部と、その断面をそれぞれ示している。基板本体２の表面側には、不図示のエネルギー発生手段と、ノズル構造体３とが設けられている。ノズル構造体３は、インクが吐出される複数の液体吐出口４と、液体吐出口４の下方に形成され、液体吐出口４にインクを供給するためのインク流路５とを形成するノズル部材６と、ノズル部材６を基板本体２の表面に固定する接着層７とを主要な構成要素とする。
【００１５】
ここで、接着層１４の一例としては、ポリエーテルアミド樹脂層が挙げられる。また、ノズル部材６は、感光性エポキシ樹脂によって形成することができる。
【００１６】
ノズル部材６に設けられている複数の液体吐出口４の一部は、直線上に配列されて第１の液体吐出口列を形成し、他の一部は、前記直線と平行な別な直線上に配列されて第２の液体吐出口列を形成している。要するに、複数の液体吐出口４は、複数列（本例では２列）に開口しており、それら液体吐出口列は平行に並んでいる。尚、エネルギー発生手段を構成する発熱素子（本例では、ヒータ）は、各液体吐出口４の下方に配置されている。そして、各発熱素子が発熱すると、インク流路内のインクに熱エネルギーが与えられ、このときの相変化により生じるインクの発泡時（沸騰時）の気泡圧力によって、インクが対応する液体吐出口４から吐出される。
【００１７】
基板本体２には、インク流路５にインクを供給するためのインク供給口８が形成されている。このインク供給口８は、基板本体２の表裏面に貫通しており、表面側の開口部の上にノズル部材６が被せられている。換言すれば、２つの液体吐出口列の下方にインク供給口８が設けられている。インク供給口８は、液体吐出口列の長さとほぼ等しい長さを有し、その内側面は、基板本体２の表面側から裏面側に向けて次第に裾広がりになるテーパー状に形成されている。
【００１８】
一方、基板本体２の裏面には、裏面電極９が設けられている。この裏面電極９に入力された電気信号などは、絶縁層１０によって基板本体２と絶縁された貫通電極１１を介して基板本体２の表面側に伝達される。さらに、基板本体２の表面側に伝達された電気信号などは、直接、または不図示の回路パターンを介して駆動回路素子、論理回路素子又は熱変換素子に供給される。ここで、基板本体２には、シリコンなどの半導体基板を用いることが望ましい。
【００１９】
さらに、貫通電極１１のうち、基板本体２の表面側に露出している部分（以下「貫通電極の表面側１１a」）は、ノズル構造体３の一部（接着層７）によって覆われている。
【００２０】
以上の通り、貫通電極１１の表面側１１aは接着層７で覆われているので、外部環境、特に、導電性のあるインクや、ノズル部材６の表面に付着したインク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の磨耗から保護される。
【００２１】
また、接着層７はノズル構造体３（ノズル部材６）を基板本体２の表面に固定するために、該表面とノズル部材６との間に介在している。よって、接着層７及びこれに覆われている貫通電極１１の表面側１１aは、ノズル部材６（ノズル構造体３）から突出しない。従って、当該液体吐出基板１を用いた記録ヘッドでは、該ヘッドと被記録媒体との間隔を小さくし、インクの被記録媒体への着弾精度を向上させることが可能となる。さらに、ゴムブレードによる拭き取り動作に支障を来たさず、印字品位が向上する。
(実施形態２)
ところで、図１に示す構造の場合、インクの種類によっては、ノズル部材６と貫通電極１１の表面側１１aを保護している接着層７との間の段差（角部１２）に付着したインクが乾燥し、堆積、固着する可能性がある。さらに、固着したインクがノズル構造体３から突出する可能性がある。
【００２２】
よって、上記可能性があるインクを使用する場合には、何らかの方法によって図１（ｂ）に示す角部１２を解消することが望ましい。例えば、図２に示すように、ノズル部材６を拡大するか、図１に示す位置からオフセットさせるかして、接着層７の全面或いは略全面をノズル部材６で覆う。換言すれば、接着層７のうち、貫通電極１１の表面側１１aを覆っている領域をノズル部材６で覆う。これによって、同図に示すように、角部１２が解消される。この場合、貫通電極１１の表面側１１aは、接着層７及びノズル部材６で覆われることとなる。
【００２３】
図２に示す構造によっても、貫通電極１１の表面側１１aがノズル構造体３から突出していない点において実施形態１と共通であり、実施形態１と同様の作用効果が得られる。
(実施形態３)
図３に示すように、ノズル構造体３は、平坦なオリフィス部材２０と、該オリフィス部材２０と基板本体２との間にインク流路５を形成する隔壁部材２１とによって形成することもできる。かかる構造においては、貫通電極１１の表面側１１aを隔壁部材２１によって覆うことが望ましい。
【００２４】
すなわち、貫通電極１１の表面側１１aを隔壁部材２１で覆うことによって、貫通電極１１の表面側１１aを外部環境から保護することができる。特に、導電性のあるインクやオリフィス部材２０の表面に付着したインク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の磨耗から貫通電極１１の表面側１１aを保護することができる。
【００２５】
隔壁部材２１は、オリフィス部材２０と基板本体２の表面との間にインク流路５を形成するために、オリフィス部材２０と基板本体２との間に介在している。よって、隔壁部材２１及びこれに覆われている貫通電極１１の表面側１１aは、オリフィス部材２０（ノズル構造体３）から突出しない。従って、当該液体吐出基板１を用いた記録ヘッドでは、該ヘッドと被記録媒体との間隔を小さくし、インクの被記録媒体への着弾精度を向上させることが可能となる。さらに、ゴムブレードによる拭き取り動作に支障を来たさず、印字品位が向上する。
(実施形態４)
ところで、図３に示す構造の場合、インクの種類によっては、オリフィス部材２０と貫通電極１１の表面側１１aを保護している隔壁部材２１との間の段差（角部２２）に付着したインクが乾燥し、堆積、固着する可能性がある。さらに、固着したインクは、ノズル構造体３から突出する可能性がある。
【００２６】
よって、上記可能性があるインクを使用する場合には、何らかの方法によって角部２２を解消することが望ましい。例えば、図４に示すように、オリフィス部材２０を拡大するか、図３に示す位置からオフセットさせるかして、隔壁部材２１の全面或いは略全面をオリフィス部材２０で覆う。換言すれば、隔壁部材２１のうち、貫通電極１１の表面側１１aを覆っている領域をオリフィス部材２０で覆う。これによって、同図に示すように、角部２２が解消される。この場合、貫通電極１１の表面側１１aは、隔壁部材２１及びオリフィス部材２０によって覆われることとなる。
【００２７】
図４に示す構造によっても、貫通電極１１の表面側１１aがノズル構造体３から突出していない点において実施形態３と共通であり、実施形態３と同様の作用効果が得られる。
（実施形態５）
次に、本発明の記録ヘッドの実施形態の一例について図５を参照しながら説明する。本実施形態に係る記録ヘッド３０は、実施形態１の液体吐出基板１と、該液体吐出基板１に電気制御信号及び駆動電力を供給する電気配線基板３１と、液体吐出基板１を支持し液体を供給する支持部材３２とを有する。
【００２８】
支持部材３２には、液体吐出基板１に開口されているインク供給口８に、インクを供給するためのインク供給口３３が設けられている。そして、液体吐出基板１のインク供給口８の外周部と、支持部材３２のインク供給口３３の外周部とは、封止材３４によって密着されており、インクを液体吐出基板１の１つ以上の液体吐出口４（図１）へ供給可能となっている。
【００２９】
尚、封止材３４は、液体吐出基板１のインク供給口８の外周部と、支持部材３２のインク供給口９の外周部との双方或いは一方に設けることができる。
【００３０】
また、例えば、液体吐出基板１の裏面電極９に金メッキ処理を施し、支持部材３２上の電気配線基板３１の端子３５にスタッドバンブ工法により金バンプ３５ａを形成し、金属間結合又は接触によって、電気接続することは、好適である。
【００３１】
本実施形態の記録ヘッド３０では、貫通電極１１の表面側１１aが接着層７で覆われていることにより、外部環境、特に、導電性のあるインクやインク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の磨耗から該表面側１１aが保護される。
【００３２】
また、接着層７がノズル構造体３から突出していないので、記録ヘッド３０と被記録媒体との間隔を小さくし、インクの被記録媒体への着弾精度を向上させることが可能である。さらに、ゴムブレードによる拭き取り動作に支障を来たさず、印字品位が向上する。
【００３３】
また、記録ヘッド３０に実装されている液体吐出基板１は、基板本体２の表面側に電気信号に応じて液体吐出口４（図１）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ている。そして、そのエネルギー発生手段は、駆動回路素子、論理回路素子及び発熱素子を有している。よって、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックといった、複数のインク流路を有する記録ヘッドとした場合、インク流路を高密度に配置した多色ヘッドの小型化が可能である。
【００３４】
さらに、本実施形態の記録ヘッド３０を用いて記録装置を製造することによって、これまで説明した作用効果を有する記録装置が実現されることは容易に理解できる。
【００３５】
また、本実施形態では、実施形態１の液体吐出基板１を用いた例を説明したが、他の実施形態の液体吐出基板はそれ以外の本発明の液体吐出基板を用いても同様の作用効果が得られる記録ヘッド及び記録装置を実現可能であることも容易に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の液体吐出基板の実施形態の一例を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の液体吐出基板の実施形態の他例を示す断面図である。
【図３】本発明の液体吐出基板の実施形態の他例を示す断面図である。
【図４】本発明の液体吐出基板の実施形態の他例を示す断面図である。
【図５】本発明の記録ヘッドの実施形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  液体吐出基板
２  基板本体
３  ノズル構造体
４  液体吐出口
５  インク流路
６  ノズル部材
７  接着層
９  裏面電極
１１  貫通電極
２０  オリフィス部材
２１  隔壁部材
３０  記録ヘッド
３１  電気配線基板
３２  支持部材
【図１】
2007168365.tif 000003
【図２】
2007168365.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007168365.tif 000006
【図５】
2007168365.tif 000007