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JPH064325B2 - 液体噴射ヘッド - Google Patents

液体噴射ヘッド

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Publication number
JPH064325B2
JPH064325B2 JP59118333A JP11833384A JPH064325B2 JP H064325 B2 JPH064325 B2 JP H064325B2 JP 59118333 A JP59118333 A JP 59118333A JP 11833384 A JP11833384 A JP 11833384A JP H064325 B2 JPH064325 B2 JP H064325B2
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JP
Japan
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wiring
liquid
head
liquid jet
recording head
Prior art date
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JP59118333A
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Inventor
博和 小室
雅実 池田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to DE3520704A priority patent/DE3520704C2/de
Publication of JPS60262649A publication Critical patent/JPS60262649A/ja
Priority to US07/228,677 priority patent/US4881318A/en
Priority to US07/230,718 priority patent/US4873622A/en
Publication of JPH064325B2 publication Critical patent/JPH064325B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は液体を噴射し飛翔液滴を形成する液体噴射ヘッ
ドに関するものである。
［従来技術］ 液体噴射記録装置は記録ヘッドの吐出口からインクなど
の液体を吐出して記録を行なうもので、この装置は記録
時における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さい
という点、高速記録が可能でありしかも所詮普通紙に定
着という特別な処理を必要とせずに記録の行なえる点に
おいて、最近関心を集めている。
その中で、例えば、特開昭５４−５１８７５号公報、ド
イツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号公報に記載さ
れている液体噴射記録方法は、熱エネルギーを液体に作
用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において他
の液体噴射記録法とは異なる特徴を有している。
すなわち、上記の公報に開示された記録法は、熱エネル
ギーの作用を受けた液体が急俊な体積の増大を伴う状態
変化を起こし、該状態変化に基づく作用力によって、記
録ヘッド部先端のオリフィスより液体が吐出されて飛翔
的液滴が形成され、該液滴が被記録部材に付着し、記録
が行われる。
殊に、ＤＯＬＳ第２８４３０６４号公報に開示されてい
る液体噴射記録法は、所詮、drop-on demand記録法に極
めて有効に適用されるばかりでなく、記録ヘッド部をFu
ll lineタイプで高密度マルチオリフィス化された記録
ヘッドが容易に具現化できるので、高解像度，高品質の
画像を高速で得られるという特徴を有している。
上記の記録法に適用される装置の記録ヘッド部は、液体
を吐出するために設けられたオリフィスと該オリフィス
に連通し、液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に
作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路
とを有する液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段と
して、電気熱変換体を具備している。
従来、このような液体噴射記録ヘッドを用いる記録装置
においては、記録ヘッドの電気熱変換体を駆動するため
の電気信号を供給する駆動回路部分を接続するためのフ
レキシブルな配線ケーブル部分まで、前記記録ヘッドの
配線部が同一基板内に延長されて設けられていた。該記
録ヘッドに、電気信号を導くためのフレキシブルケーブ
ルは、記録ヘッドに設けられた配線パッド部とフレキシ
ブルケーブルの接続バッド部を圧着するか、又は、ワイ
ヤーボンディング，半田付け，熱圧着接合などの方法で
相互に接合した後、記録ヘッドに固定されていた。
更に、液体噴射記録ヘッドの基板はそれぞれの目的に応
じた製品毎に、例えば電卓用プリンタなら２．５本／ｍ
ｍで８本、ファクシミリ装置なら４本／ｍｍで１６本と
いうように、それぞれ配線、及び発熱抵抗体のパターン
を変えて製造されていた。
第１図には従来の液体噴射記録ヘッドの構造を示してあ
る。図において符号１で示すものは基板，２は電気信号
を導く電極，３は電気熱変換体を形成するところの発熱
抵抗体，４は液体から、電極発熱抵抗体を守るところの
保護膜，５は駆動回路と基板をつなぐところのフレキシ
ブルケーブルである。
このような従来型の液体噴射記録ヘッドにおいては、図
に符号６で示す領域のように配線の引き回し部分が多
く、それだけ、１ヘッドに対して必要な基板材料の量が
多くなってしまう。この基板材料はＳｉ等の高価な材料
を用いるため、この部分による記録ヘッドのコストアッ
プはばかにならない。
また、この不用な部分による基板の大型化はエッチン
グ，スパッタ，蒸着等の工程のスループットを低減さ
せ、量産化を阻害する問題がある。
さらには、各製品毎にマスクが異なるため、エッチング
工程，スパッタ，蒸着工程が煩雑となり、作業ミス等に
よる歩留りが著しく悪化する。
また、この不用な部分においても必要な部分と同じ確率
で配線ショート，ブリッジ等が発生し、不用な部分であ
るにもかかわらず、その製品としての歩留りを劣化させ
る原因にもなる。
［背景技術］ 以上のような観点から前記熱発生部が搭載される基板部
分が複数個設けられた１枚の連続した基板から分割して
１個の記録ヘッド部とし、記録ヘッド部を別個の基板部
材上に設け、別個の配線基板部材上の主たる電極（第２
の配線）と記録ヘッド部側の電極（第１の配線）とが電
気的に接続されている液体噴射ヘッドが提案されてい
る。
さらにこのようなヘッド部（以下吐出エレメントと呼
ぶ）と主たる電極部（以下外部配線部と呼ぶ）との電気
的接続方法が提案されているがその方法を第２図および
第３図に示す。
両図において、符号７で示すものは吐出エレメントで、
その側面に液室８を有しており、この液室８には液体の
吐出口９が複数個形成されている。吐出口９と対向して
いる吐出エレメントの基板１０側にはエネルギー発生体
としての発熱体１１が形成されている。符号１２で示す
ものは発熱体１１に電流を供給するためのリード電極
（第１の配線）である。
この吐出エレメント７は外部配線部１３側の基板１４上
に載置され、基板１４側の電極１５とリード電極１２と
の間がワイヤ１６によってボンディングされる。そし
て、ボンディング部は封止剤１７によって封止され、信
頼性の向上をはかっている。
このような構造を採用した場合、前述したような従来技
術の問題点を解決することができる。しかしながらさら
に検討を進めた結果、次のように更に解決すべき課題が
あることがわかった。
まず、第３図のように、記録ヘッド部の配線の接続部
と、外部配線部の接続部とを別に封止した場合、接続部
間の配線が外部に露出した状態となっており、本図のよ
うに吐出口が配された面に添う方向で電気的接続がなさ
れるタイプでは、この露出して配線にインクが飛散する
可能性が高く、配線に影響を与える心配があった。
又、記録ヘッド部と外部配線部とが配線のみで接続され
ているため、液体噴射ヘッドとしての強度も、必ずしも
充分ではなかった。
さらに、液体噴射記録ヘッドは印字品位向上のため吐出
口９と紙の間の距離を狭くする必要がある。しかし封止
剤１７が第３図のように記録ヘッド部と、外部配線部材
のそれぞれに設けられる場合、その封止を十分に行なう
ためには、封止部分の高さが高くなってしまう傾向があ
り、吐出面より極めて大きく盛り上がってしまうことが
あるため、吐出面と紙の間の距離を狭くすることができ
ないという解決すべき課題がある。
このように封止された状態で吐出面と紙の間の距離を狭
くすると封止剤１７が紙にあたり、紙に記録した面をこ
すって印字品位を落としたり、封止剤１７が紙によって
摩耗したりして封止剤１７の信頼性、さらには接続部の
信頼性を落す虞れもある。
［目的］ 本発明は、上記従来技術の問題点及び背景技術の解決す
べき課題を解決するためになされたもので、印字品位の
向上、吐出エレメントと外部配線部の電気的接続部の信
頼性の向上、コスト低減を実現することができるように
構成した液体噴射ヘッドを提供することを目的としてい
る。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基いて本発明の詳細を説明す
る。
第４図、第５図は本発明の一実施例を説明するもので、
先述した背景技術をさらに発展させたものである。図に
おいて符号１８で示すものは吐出エレメント（記録ヘッ
ド部）である。１９は第２の配線が配された外部配線部
材としての金属フレームであり、記録ヘッド部の第１の
配線と電気的に接続されている。２０は低圧トランスフ
ァーモールドによって成形され、記録ヘッド部の第１の
配線の一部と、外部配線部材に配された第２の配線の一
部と、これらの接続部を一体的に封止した樹脂である。
記録ヘッド部１８はガラス、セラミックス、シリコンな
どの基板２１の上にエネルギー発生体である発熱抵抗層
２２が形成され、そして第１の配線としてのリード電極
２３が形成されている。そしてこれらの上側には必要に
応じて保護層（図示省略）が設けられている。符号２４
で示すものは液室、２５が吐出口である。
発熱抵抗層２２を構成する材料は、通電されることによ
って、所望通りの熱が発生するものであれば大概のもの
が採用され得る。
その様な材料としては、具体的には例えば窒化タンタ
ル、ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコン半導体、
或いは、ハフニウム、ランタン、ジルコニウム、チタ
ン、タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、ク
ロム、バナジウム等の金属の硼化物等が好ましいものと
して挙げられる。
これ等の発熱抵抗層２２を構成する材料の中、殊に金属
硼化物が優れたものとして挙げることが出来、その中で
も最も特性の優れているのが硼化ハフニウムであり、次
いで硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタル、
硼化バナジウム、硼化ニオブの順となっている。
発熱抵抗層２２は、上記した材料を使用して、電子ビー
ム蒸着やスパッターリング等の手法を用いて形成するこ
とが出来る。
電極２３を構成する材料としては、その表面に稠密でピ
ンホールのない無機絶縁層を形成することが可能な導電
材料、例えば、Ａｌ，Ｔａ，Ｍｇ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｖ，
Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｓｉ等及びこれらの化合物が挙げら
れ、これらを使用して蒸着等の手法で所定位置に、所定
の大きさ、形状、厚さで設けられる。
保護層（図示省略）はＳｉＯ２等の無機酸化物、Ｓｉ３
Ｎａ等の無機窒化物、無機質材料の他に酸化チタン，酸
化バナジウム，酸化ニオブ，酸化モリブデン，酸化タン
タル，酸化タングステン，酸化クロム，酸化ジルコニウ
ム，酸化ハフニウム，酸化ランタン，酸化イツトリウ
ム，酸化マンガン等の遷移金属酸化物，更に酸化アルミ
ニウム，酸化カルシウム，酸化ストロンチウム，酸化バ
リウム，酸化シリコン等の金属酸化物及びそれらの複合
体，窒化シリコン，窒化アルミニウム，窒化ボロン，窒
化タンタル等高抵抗窒化物及びこれら酸化物，窒化物の
複合体，更にアモルファスシリコン，アモルファスセレ
ン等の半導体などバルクでは低抵抗であってもスパッタ
リング法，ＣＶＤ法，蒸着法，気相反応法，液体コーテ
ィング法等の製造過程で高抵抗化し得る薄膜材料を挙げ
ることが出来る。
さらに必要に応じて第２の保護層としてＡｌ，Ｔａ，Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｙ，Ｌａなどの金属及びそれら合金の酸化物，炭化物，
窒化物，硼化物等が使用される。そして液室２４に重な
らない部分２６には必要に応じて金などのパットをメッ
キまたはスクリーン印刷又は蒸着で形成する。そして最
後に液室２４をエポキシ系接着剤，シリコン系接着剤な
どで接着する。液室２４は金属のメッキによる電鋳法を
採用して形成される。材料としてはニッケル，鋼，クロ
ム，コバルトなどの貴金属類，さらにその化合物（たと
えば燐化物）などがあげられる。また、樹脂一体成形、
感光性フィルム上にメッキにより電鋳された液室２４を
貼り合わせた２重構造のものなどがある。このようにし
て吐出エレメント（ヘッド部）１８を作成する。
次に金属フレーム１９に吐出エレメント１８を接着す
る。接着剤は熱伝導率の良い銀ペースト，銀エポキシ，
エポキシなどが用いられる。
次に外部配線部材の第２の配線とヘッド部１８の第１の
配線であるリード電極２３をワイヤーボンディングす
る。ワイヤー２７は金線又はアルミニウム線を用いる。
金属フレーム１９の材質はＦｅ−Ｎｉ系合金（たとえば
４２アロイ）又は銅合金をエッチング又は打ち抜きした
ものを用いる。リードフレームの少なくともワイヤーボ
ンディングする部分には必要に応じて金又は銀のメッキ
をする。
このように吐出エレメントが接着された金属フレームに
ワイヤーボンディングをしたのち低圧トランスファー成
形用金型内に金属フレームをセットする。
本実施例における低圧トランスファー成形用金型は、さ
らに、封止がなされる部分を平坦にするために第４図に
示すような形に成形するように工夫されている。たとえ
ば吐出エレメント上にバリが出るのを極力さけるとか液
室をいためないようにするとかである。
低圧トランスファーモールド用樹脂は一般にエポキシ樹
脂，シリコーン樹脂などがある。本実施例ではコスト，
耐水性，耐薬品性などの点からエポキシ系樹脂を選定し
た。さらに吐出エレメントは発熱量が多いため熱伝導率
の大きい樹脂，たとえば日東電工のＭＰ３５００，ＭＰ
４０００，ＭＰ４３００，住友ベークライトＥＭＥ５５
００，ＥＭＥ６５００などがある。このようにして選定
した樹脂で低圧トランスファーモールドを行ない第４図
に示すように記録ヘッド部と外部配線部を含むように封
止しパッケージングしたものを得ることができた。
このように形成することによってインクジェットヘッド
の電気的接続部における強度を充分にすることができる
と共に、接続部近傍へのインクの漏れによる悪影響を防
止することができる。又、特に前述のような形状にモー
ルドすることによって、ワイヤーボンディング部の封止
を平坦かつ薄くすることができた。したがって吐出面と
紙間距離を短くすることが出来（約０．５ｍｍ）、又、
記録ヘッド部と外部配線部の接続部に十分な強度を持た
せることができるため記録時の記録ヘッド部の安定性が
よく、さらに印字品位が向上した。
さらに良いことにはこのような低圧トランスファーモー
ルドは大量生産を行なうことが出来、トータルなコスト
の低減をはかることができた。またこのようなモールド
品を一つの部品として扱うことができ歩留りなどの点で
トータルなコストの低減をはかることができた。
［効果］ 以上説明したように本発明の液体噴射ヘッドにおいて
は、ヘッド部の配線の一部と、外部配線部の配線の一部
と、これらの接続部分とが一体的に封止されていること
により、ヘッド部の液体を吐出するための吐出口が配さ
れた面に添う方向でヘッド部の配線と外部配線部の配線
とが電気的に接続されるという比較的に飛散した液体に
よる影響を受け易い構成であっても、この液体から接続
部や配線を保護することができるとともに、前記の一体
的な封止により接続部を補強することができ、強度が高
い構成にすることができる。
また、さらに封止をモールド等の方法によって平坦に薄
く行なった場合には、吐出面と紙との距離を狭くするこ
とができるため印字品位を向上させることができた。
また、上述の距離が狭い場合においても封止部の樹脂が
紙にあたらないことにより印字品位に影響を与える心配
がないと共に、接合部の信頼性を向上させることができ
た。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来構造の一例を示す平面図、第２図は背景技
術としての構造例を示す斜視図、第３図は第２図のIII
−III線断面図、第４図は本発明の一実施例を説明する
斜視図、第５図は第４図のV−V線断面図である。 １８…吐出エレメント、１９…金属フレーム ２０…樹脂、２１…基板 ２２…発熱抵抗層、２３…リード電極 ２４…液室、２５…吐出口 ２７…ワイヤ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エネルギー発生体と、該エネルギー発生体
    に電気的に接続された第１の配線とが配された基板を有
    し、前記エネルギー発生体が発生したエネルギーを液体
    に作用させることによって、液体を吐出口から吐出する
    ヘッド部と、 前記ヘッド部と別部材であって、前記ヘッド部へ電気信
    号を供給するための第２の配線を有する外部配線部材と
    を有し、 前記ヘッド部の第１の配線と、前記外部配線部材の第２
    の配線とが、前記吐出口が配された面に添う方向で電気
    的に接続されており、 前記ヘッド部の第１の配線の一部と、前記外部配線部材
    の第２の配線の一部と、これらの接続部分とが一体的に
    封止されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 【請求項２】前記ヘッド部は前記エネルギー発生体が配
    された基板と対向する側にインクを吐出するタイプのヘ
    ッド部である特許請求の範囲第１項に記載の液体噴射ヘ
    ッド。
  3. 【請求項３】前記エネルギー発生体は熱エネルギーを発
    生する発熱体である特許請求の範囲第１項若しくは第２
    項記載の液体噴射ヘッド。
  4. 【請求項４】前記封止は、樹脂を用いたモールド法で行
    われていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の液体噴射ヘッド。
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