(57)【要約】【課題】簡易な構成で電気配線基板の発熱による温度上昇を抑制する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、電気信号に応じて、液体を吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生手段と、エネルギー発生手段に電気信号を伝達するリード線８を備えた電気配線基板２と、電気配線基板２を支持する支持部材９と、を有している。リード線８は、カバーフィルム５に覆われた第１の部位１６と、カバーフィルム５に覆われることなく支持部材９と直接接触している第２の部位１７とを有している。支持部材９はカバーフィルム５よりも熱伝導率が高い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号に応じて、液体を吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生手段と、前記エネルギー発生手段に前記電気信号を伝達するリード線を備えた電気配線基板と、前記電気配線基板を支持する支持部材と、を有し、
前記リード線は、カバーフィルムに覆われた第１の部位と、前記カバーフィルムに覆われることなく前記支持部材と直接接触している第２の部位とを有し、前記支持部材は前記カバーフィルムよりも熱伝導率が高い、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記電気配線基板は、前記カバーフィルムを前記リード線の前記第１の部位に接着する接着層を有し、前記支持部材は前記接着層よりも熱伝導率が高い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記リード線は、前記エネルギー発生手段のプラス電位を規定するプラス電位配線と、前記エネルギー発生手段のグランド電位を規定するグランド配線とを有し、前記プラス電位配線は前記第１の部位に含まれ、前記グランド配線は前記第２の部位に含まれる、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記支持部材は前記リード線よりも熱容量が大きい、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】
前記エネルギー発生手段を備える記録素子基板を有し、前記電気配線基板は前記記録素子基板を受け入れる開口を有し、前記電気配線基板の前記開口に沿って、前記電気配線基板と前記支持部材との間の空隙をシールするシール部材が設けられている、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】
前記リード線の前記第２の部位は、前記支持部材に向けて突き出す突出部を有している、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】
前記支持部材は、前記リード線の前記第２の部位に向けて突き出す突出部を有している、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８】
液体を吐出するエネルギーを発生させる記録素子基板と、前記記録素子基板に電力を供給するための電気配線基板と、前記電気配線基板を支持する支持部材と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記電気配線基板は、金属層と、前記金属層の一方の側を覆う第１のフィルムと、を有し、
前記金属層と前記支持部材とは当接している、液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記金属層は、前記記録素子基板に電力を供給するために用いられる、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記金属層は、前記記録素子基板の電気的な駆動には用いられない、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記電気配線基板は、前記金属層の前記一方とは反対の他方の側を覆う第２のフィルムを有する、請求項８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】
前記金属層は、一方の側が前記第１のフィルムに覆われ、他方の側が前記第２のフィルムに覆われる第１の部位と、一方の側が前記第１のフィルムに覆われ、他方の側が前記支持部材に当接する第２の部位と、を含む、請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記第２の部位に設けられる金属層は、グランド配線である、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記支持部材は前記第２のフィルムよりも熱伝導率が高い、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドに関し、特に電気配線基板の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、液体吐出装置の本体から供給される電気信号に応じて液体を吐出する。このため、液体吐出ヘッドは、液体吐出装置の本体から電気信号を受け取るための電気配線基板を有している（特許文献１，２）。電気配線基板を流れる電流は、液体吐出ヘッドのサイズや吐出口の数によって異なる。近年、液体吐出ヘッドのサイズが増大し、吐出口の数も増加する傾向にある。このため、液体吐出ヘッドに供給される電気エネルギー、すなわち電気配線基板のリード線を流れる電流が増加する傾向にある。リード線を流れる電流が増加すると、リード線の発熱が大きくなり温度が上昇する。この結果、例えばリード線を覆うカバーフィルムを接着するための接着剤がガラス転移温度を超えて加熱され、接着剤の変形やマイグレーションなどの弊害が生じるおそれがある。
特許文献２には、放熱体を備えた液体吐出ヘッドが開示されている。放熱体は電気配線基板の共通電位線の一部として機能する。電流の一部が放熱体を流れるため共通電位線のインピーダンスが低下し、共通電位線の発熱を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２０２２９号公報
【特許文献２】特開２００８−８０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２に記載された液体吐出ヘッドは共通電位線の一部として機能する放熱体を有している。このため、液体吐出ヘッドの構成が複雑となりコストが高くなる要因ともなる。
本発明は、より簡易な構成で、リード線の発熱による温度上昇を抑制することのできる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】
【０００５】
本発明の液体吐出ヘッドは、電気信号に応じて、液体を吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生手段と、エネルギー発生手段に電気信号を伝達するリード線を備えた電気配線基板と、電気配線基板を支持する支持部材と、を有している。リード線は、カバーフィルムに覆われた第１の部位と、カバーフィルムに覆われることなく支持部材と直接接触している第２の部位とを有している。支持部材はカバーフィルムよりも熱伝導率が高い。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、より簡易な構成で電気配線基板の発熱による温度上昇を抑制することのできる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】
【０００７】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの模式図である。
【図２】第１の実施形態の液体吐出ヘッドの電気配線基板の平面図である。
【図３】図２に示す液体吐出ヘッドの電気配線基板の模式的断面図である。
【図４】第２の実施形態の液体吐出ヘッドの電気配線基板の模式的断面図である。
【図５】第３の実施形態の液体吐出ヘッドの電気配線基板の平面図である。
【図６】図５に示す電気配線基板の模式的断面図である。
【図７】従来の液体吐出ヘッドの電気配線基板の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は本発明の液体吐出ヘッドの模式図である。図１（ａ）は液体吐出ヘッドの背面図、図１（ｂ）は電気配線基板と支持部材と記録素子基板を示す斜視図、図１（ｃ）は、電気配線基板と記録素子基板の裏面を示す斜視図であり、リード線を図示している。
【０００９】
液体吐出ヘッド１は筐体２０と、記録素子基板１１ａ，１１ｂと、電気配線基板２と、支持部材９とを有している。記録素子基板１１ａ，１１ｂは、電気信号に応じて、液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生手段（図示せず）と、液体を吐出する吐出口（図示せず）とを有している。本実施形態のエネルギー発生手段は発熱抵抗体を有する電気熱変換素子である。電気熱変換素子は液体を加熱し、液体に膜沸騰を生じさせて、液体滴を吐出させる。エネルギー発生手段はピエゾ素子であってもよく、レーザーなどの電磁波の発生手段であってもよい。電気配線基板２はエネルギー発生手段に電気信号を伝達するリード線８を備えており、詳細は後述する。支持部材９は筐体２０に支持されているとともに、電気配線基板２と記録素子基板１１ａ，１１ｂを支持している。筐体２０はさらに電気配線基板２を支持するとともに、インクタンク（図示せず）を収容している。すなわち、電気配線基板２は支持部材９に支持されている部分と、筐体２０に直接支持されている部分を有している。
【００１０】
図２は電気配線基板２の平面図である。図３は電気配線基板２の断面図であり、図３（ａ）は図１（ｃ）のＡ−Ａ線で切った断面図、図３（ｂ）は図１（ｃ）のＢ−Ｂ線で切った断面図を示している。電気配線基板２は、カバーフィルム５と、カバーフィルム接着層６と、複数のリード線８と、ベースフィルム接着層７と、ベースフィルム（第１のフィルム）１２とがこの順で積層された５層の構成を有している。カバーフィルム（第２のフィルム）５自体が粘着性ないし接着性を有する場合はカバーフィルム接着層６を省略することができる。同様に、ベースフィルム１２自体が粘着性ないし接着性を有する場合はベースフィルム接着層７を省略することができる。リード線８は銅からなっている。銅の腐食を防止するために、リード線８を金メッキでコーティングしてもよい。尚、本発明においてリード線８は銅に限らずアルミ等の各種金属配線（導電性部材）が適用可能である。カバーフィルム接着層６はエポキシ系の材料からなり、ガラス固化温度（ＴＧ）は６０℃〜７０℃程度である。各リード線８の一端は、第１の電気接続部１０で、記録素子基板１１ａ，１１ｂと電気的に接続されている。各リード線８の他端は、第２の電気接続部３で、液体吐出装置本体の基板（図示せず）と接続されている。電気配線基板２は長手方向Ｌの中央付近で折り曲げられ、折り曲げられた一方の部分が支持部材９に接着剤で接着されている。他方の部分は筐体２０に沿って延び、複数個所（本実施形態では４箇所）の加締め部４で筐体２０に固定されている。第２の電気接続部３は、液体吐出装置本体の基板との接続のため、ベースフィルム１２の表面に露出するように設けられている。電気配線基板２には記録素子基板１１ａ，１１ｂを受け入れる開口１９ａ，１９ｂが形成されている。
【００１１】
電気配線基板２を作成するには、まず、ベースフィルム１２の上にベースフィルム接着層７を塗布し、銅箔を貼り付ける。次に銅箔をパターニングし、所定の形状のリード線８を形成する。具体的には、所定のパターンを備えたマスクを銅箔の上方に設置し、銅箔を露光し、露光された銅箔を除去液に浸して除去する。あるいは、銅箔はレーザーを用いて物理的にパターニングしてもよく、ガスによるエッチングでパターニングしてもよい。次にカバーフィルム５にカバーフィルム接着層６を塗布する。ベースフィルム接着層７とリード線８が形成されたベースフィルム１２と、カバーフィルム接着層６が形成されたカバーフィルム５とを、リード線８が間に挟まれるようにして貼り合せる。以上によって電気配線基板２が作成される。
【００１２】
記録素子基板１１ａ，１１ｂは、シリコンから形成された基材（図示せず）と、複数の吐出口を備える吐出口形成部材（図示せず）とを有している。基材の中央を長穴の形状の液体供給路が貫通している。基材上の液体供給路の両側には、複数の発熱抵抗体がほぼ等間隔で配列されている。基材の表面に発熱抵抗体に電力を供給するためのアルミ等の配線が引き回されている。この配線は基材の長手方向両端に設置されている外部取り出し電極パッドに電気的に接続されている。電極パッド上には電極となるバンプが形成されている。バンプは第１の電気接続部１０でリード線８の一端と電気的に接続されている。電気配線基板２は基材の吐出口形成部材が接合される面とほぼ水平に延びている。吐出口形成部材を基材に貼り付けることで記録素子基板１１ａ，１１ｂが作成される。基材と吐出口形成部材によって、電気熱変換素子が面し、吐出口が形成された圧力室（図示せず）が形成される。
【００１３】
支持部材９は、インクタンクからインクを供給する液体供給路を有している。記録素子基板１１ａ，１１ｂの吐出口形成面の裏面の全域が、接着剤によって支持部材９に接着されている。支持部材９の液体供給路は記録素子基板１１ａ，１１ｂの液体供給路と連通している。この結果、インクタンクの液体が、支持部材９の液体供給路と記録素子基板１１ａ，１１ｂの液体供給路を通して、圧力室に供給される。支持部材９は熱伝導率が高い物質、例えばアルミナから形成されている。これによって、通常の記録動作時の記録素子基板１１ａ，１１ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００１４】
液体吐出ヘッド１を電気的に駆動する際に、電気配線基板２のリード線８に電流が流れ、それによってリード線８が発熱する。図７は従来の電気配線基板２の断面図であり、図３と同様、図７（ａ）が図１（ｃ）のＡ−Ａ線で切った断面図を、図７（ｂ）が図１（ｃ）のＢ−Ｂ線で切った断面図を示している。従来の電気配線基板２では、リード線８はカバーフィルム５とカバーフィルム接着層６によって全域が被覆されている。このため、リード線８で発生した熱はカバーフィルム５とカバーフィルム接着層６を介して支持部材９に伝わる。しかし、カバーフィルム５とカバーフィルム接着層６はいずれも樹脂から形成されており、熱伝導率が低い。このため、これらの部材は断熱材として機能する。リード線８で発生した熱が放散されにくく、リード線８の温度は上昇する傾向にある。
【００１５】
これに対し本実施形態の電気配線基板２のリード線８は、図２，３に示すように、カバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６に覆われた第１の部位１６と、カバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６に覆われていない第２の部位１７と、を有している。リード線８の第１の部位１６はカバーフィルム接着層６を介してカバーフィルム５に覆われている。第１の部位１６においては、カバーフィルム５は、後述する第１の接着剤１５ａ，１５ｂ及び第２の接着剤１５ｃを介して支持部材９に接合されている。リード線８の第２の部位１７は支持部材９と直接接触している。第２の部位１７を作成するためには、カバーフィルム接着層６が第２の部位１７に形成されないようにカバーフィルム接着層６の塗布範囲を調整し、第２の部位１７に相当する部位に穴の開いたカバーフィルム５を貼り付ければよい。
【００１６】
支持部材９は、リード線８の第２の部位１７に向けて突き出す突出部９ａを有している。突出部９ａはリード線８の第２の部位１７に接触している。リード線８の第２の部位１７で発生した熱は直接支持部材９の突出部９ａに伝達され、支持部材９から、または支持部材９を保持している筐体２０から放散される。支持部材９はカバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６よりも熱伝導率が高い。このため、リード線８がカバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６に覆われている場合と比べて（つまり第１の部位１６と比べて）熱が放散されやすい。これによってリード線８の温度上昇を抑えることができる。支持部材９はリード線８よりも熱容量が大きいため、液体吐出ヘッド１が連続駆動されリード線８が連続的に発熱しても、支持部材９によって温度上昇が抑制される。その結果、リード線８の温度上昇を一層抑えることができる。
支持部材９は、粉体をプレスし、焼結し、研磨することで作成することができる。具体的には、従来の支持部材９より厚い板材をプレス及び焼結で作成し、表面の研磨やレーザーによるエッチングによって突出部９ａを形成することができる。
【００１７】
図２を参照すると、電気配線基板２の開口１９ａ，１９ｂに沿って支持部材９と電気配線基板２を接着する第１の接着剤１５ａ，１５ｂが設けられている。第１の接着剤１５ａ，１５ｂはそれぞれ開口１９ａ，１９ｂの全周に沿って連続的に延び、開口１９ａ，１９ｂの周囲を周回している。同様に、第２の接着剤１５ｃが電気配線基板２の支持部材９に当接する領域の外周に沿って連続的に設けられている。電気配線基板２は第１の接着剤１５ａ，１５ｂと第２の接着剤１５ｃによって支持部材９に接着されている。万一、記録素子基板１１ａ，１１ｂと支持部材９の間の空隙から液体が漏えいした場合、液体が当該空隙を通って電気配線基板２に達する可能性がある。その場合、カバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６で覆われていないリード線８に液体が到達し、リード線８の短絡や腐食の原因となる可能性がある。第１の接着剤１５ａ，１５ｂは支持部材９と電気配線基板２との間の間隙をシールするシール部材として作用し、液体のリード線８との接触を抑制する。
【００１８】
（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態の電気配線基板２を示している。図５は電気配線基板２の断面図であり、図５（ａ）は図１（ｃ）のＡ−Ａ線で切った断面図、図５（ｂ）は図１（ｃ）のＢ−Ｂ線で切った断面図を示している。リード線８の第２の部位１７は、支持部材９に向けて突き出す突出部８ａを有している。第２の実施形態は支持部材９ではなくリード線８が突出部８ａを有している点で第１の実施形態と異なり、それ以外の点では第１の実施形態と同じである。突出部８ａは銅箔のエッチングレートを調整することで形成することができる。具体的には、ベースフィルム１２に形成された銅箔のエッチングレートを突出部８ａで小さく、その他の部位で大きくすることができる。突出部８ａは銅箔を２段階でエッチングすることで形成することもできる。具体的には、全てのリード線８が突出部８ａと同じ厚みとなるように銅箔をエッチングし、次に、突出部８ａをマスクで保護し、マスクで保護されていないリード線８の部分を所定の厚みまでエッチングする。
【００１９】
（第３の実施形態）
図６は第３の実施形態の電気配線基板２の平面図である。図６は第３の実施形態の電気配線基板２の断面図を示している。第１の実施形態でも述べたように、電気配線基板２と支持部材９の間の空隙から液体が漏えいすると、リード線８に液体が付着し、複数のリード線８間で短絡が生じる可能性がある。本実施形態では、リード線８のうち、エネルギー発生手段のプラス電位を規定するプラス電位配線１４がカバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６で覆われている。一方、エネルギー発生手段のグランド電位を規定するグランド配線１３はカバーフィルム５及びカバーフィルム接着層６で覆われておらず、直接支持部材９に接触している。つまり、プラス電位配線１４は第１の部位１６に含まれ、グランド配線１３は第２の部位１７に含まれている。リード線８は、プラス電位配線１４、グランド配線１３等の、エネルギー発生手段を駆動する高電位系の配線の他、ロジック電源に接続される配線などを含み、発熱量は高電位系の配線の方が多い。特にグランド配線１３は一般に共通配線となっており、電流も大きいため直接支持部材９に接触することによる放熱効果が高い。グランド配線１３は、通常クロストーク対策などの理由でプラス電位配線１４と隣り合っていることが多いので、パターン作成も比較的容易である。
以上、各実施形態において、プラス電位配線１４やグランド配線１３を含むリード線８を用いて放熱を促進させる構成について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば所謂ダミー配線といった導電性部材（金属層）を用いることも可能である。記録素子基板を駆動するための電気信号や電力の供給には用いない、つまり記録素子基板の電気的な駆動には直接寄与しない導電性部材（金属層）を支持部材９と当接させることでも本発明の放熱効果は得られる。
【符号の説明】
【００２０】
２  電気配線基板
５  カバーフィルム
８  リード線
９  支持部材
１６  第１の部位
１７  第２の部位
【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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