JPH0848041A

JPH0848041A - インクジェット記録ヘッド、及び該ヘッドを搭載するインクジェット記録装置並びに該ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH0848041A
Application number: JP32809594A
Authority: JP
Inventors: Masami Kasamoto; 雅己笠本; Masahiko Hikuma; 昌彦日隈; Yoichi Tanetani; 陽一種谷; Shuji Koyama; 修司小山; Mitsuji Kitani; 充志木谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-02-20
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JP3376141B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ワイヤボンディング部の損傷を防止し、長期
信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する。【構成】インクを吐出するための複数のエネルギー発
生素子を有する基板と、前記基板に設けられる電気接続
パッドに電気的に接続され、前記エネルギー発生素子に
外部より電圧を印加するための配線基板と、前記基板と
接合してインク流路を形成する溝付天板と、を備え、前
記基板と配線基板との電気接続部及び前記基板と溝付天
板接合部とが封止剤により封止されるインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記基板は溝付天板接合部と前記電
気接続パッドの間に凸部を有することを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録用液体（インク
等）を飛翔的液滴として吐出口（オリフィス）から吐出
させて、記録媒体に付着させることによって記録を行う
インクジェット記録ヘッド、及び該ヘッドを搭載するイ
ンクジェット記録装置並びに該ヘッドの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】インクの小滴を発生させ、それを紙など
の被記録材に付着させ記録を行うインクジェット記録方
式は、記録時の騒音の発生が極めて小さく、かつ高速記
録が可能であり、しかも普通紙に記録を行うことができ
る記録方式である。その中でもインクを吐出するための
エネルギー発生体に発熱素子を用いたいわゆるバブルジ
ェット記録方式は、エネルギー発生体の高集積化が容易
なことから特に最近注目されている。

【０００３】図１３から図１５は上記バブルジェット記
録方式のインクジェット記録ヘッドの代表的な構成を示
すものである。

【０００４】図１３は上記バブルジェット記録方式のイ
ンクジェット記録ヘッドの吐出エレメントの構成を示す
模式図である。シリコン基板１０１上には、吐出エネル
ギーを発生するための発熱素子１０３と、該発熱素子に
電気信号を供給するための発熱素子用配線１０２が、半
導体分野における薄膜形成技術を用いて形成されてい
る。該発熱素子１０３は、インク通路中に形成されてお
り、装置より伝達される駆動信号に基づきインク通路中
のインクを加熱することによって、該インクに状態変化
を生起させ、気泡を形成する。この気泡形成時の体積変
化に基づいてインクが吐出口より吐出される。

【０００５】１０５はインク通路の溝壁及び共通インク
室壁１０４と吐出口プレートが一体的に形成された溝付
天板であり、この溝付天板１０５と前記シリコン基板１
０１が接合してインク通路及び共通インク室が形成され
ている。また、インクは溝付天板１０５に設けられた共
通インク入り口部１０７より吐出エレメントに供給さ
れ、前記共通インク入り口部１０７にはフィルター１０
６が設けられている。

【０００６】このように溝付天板と基板とを接合してイ
ンク流路を形成する場合、天板と基板との接合を接着剤
で行うとインク流路内に接着剤が入り込み流路形状が変
わってしまう虞があるため好ましくない。よって、少な
くともインク流路壁部分は機械的に押圧して接合を行っ
ている。しかしながら、機械的押圧によってはすべての
インク流路壁を確実に基板に接合できないこともあるた
め、ヘッドの液密性を高める目的でしばしば封止剤が用
いられる。この封止剤は、インクジェット記録ヘッドの
インクに接する部材の接合部分に設けられる。また、後
述する基板と配線基板とのワイヤボンディング部にも腐
食防止、断線防止の観点から封止剤が設けられる。

【０００７】図１４はバブルジェット記録方式のインク
ジェット記録ヘッドの構成を示す概略図であり、図１５
は、バブルジェット記録方式のインクジェット記録ヘッ
ドの吐出口近傍を示す概略図である。吐出エレメント２
０１とインクジェット装置からの駆動信号を吐出エレメ
ント２０１に伝達するためのフレキシブル配線基板（Ｐ
ＣＢ）２０２と、は吐出エレメントを支持する支持体と
してのベースプレート２０３上に接着固定され、両者は
ワイヤボンディング２０６によって電気的に接続されて
いる。これにインク取り入れ部材２０５、及び開口２０
７が取りつけられたフロントカバー２０４を接合させ、
前述のインクジェットヘッドのインクに接する部材の接
合部分及びワイヤボンディング部を封止するため、封止
剤であるシリコーン樹脂３０１が図１５のように充填さ
れている。

【０００８】このようなインクジェット記録ヘッドを製
造する方法としては、たとえば以下の工程からなる方法
が上げられる。すなわち、シリコン基板上に発熱素子、
発熱素子用配線をスパッタリング等の薄膜形成技術を用
いて形成してヒーターボードを作成する。次に、このヒ
ーターボードとＰＣＢとをベースプレート上に接着し、
両者をアルミ線のワイヤボンディングによって電気的に
接続する。この後ヒーターボード上にポリサルフォン等
の樹脂を用いて射出成形等により形成された溝付天板を
接合し、最後にベースプレートにフロントカバーを接合
した後、それぞれの接合部及びワイヤボンディング接続
部にシリコーン樹脂等の封止剤を充填することによりイ
ンクジェット記録ヘッドが完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、ワイヤボンディング部は封止剤
が充填されるまではむき出しになっているため、外的衝
撃に弱く、インクジェット記録ヘッドのすべての電気配
線を施した状態でベースプレートを取り扱うようなこと
があると、前記ワイヤボンディング部の断線が生じる場
合があり、歩留が低下することになる。更にワイヤボン
ディング部が大気や薬品等で酸化、汚染されることもあ
る。そこで、前述の断線、酸化、汚染等を防止するため
に、前記ワイヤボンディング部を溝付天板を接合する前
に封止することが考えられるが、ワイボンパッドとヒー
ターボード端部の距離が短い場合、たとえば該距離が１
mmより短い場合にはヒーターボードの溝付天板当接予定
部分にも封止剤が流れ込んでしまうため、溝付天板と基
板との間に透き間が生じる場合がある。このような溝付
天板と基板との間の透き間があると、インクジェット記
録ヘッドは隣接するインク通路間でクロストークを起こ
して吐出不良を起こす。近年インクジェット記録ヘッド
は小型化の要求からワイボンパッドとヒーターボード端
部の距離はより短くなる傾向があり、上述した封止剤の
流れ込みが生じる確率が高くなってきている。更にヘッ
ドが小型化されることにより場合によっては液室の容積
を稼ぐためにワイヤボンディング部上まで天板が及ぶ場
合もあり、溝付天板接合後にワイヤボンディング部を確
実に封止することが難しくなってきている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決するためになされた発明であって、ワイヤボンディ
ング部を溝付天板を接合する前に封止しても、封止剤が
ヒーターボードの溝付天板当接予定部分に流れ込むこと
ないインクジェット記録ヘッドを提供することを目的と
する。さらに本発明の別の目的は、ワイヤボンディング
部をあらかじめ封止できるようにすることによって、ワ
イヤボンディング部の断線、酸化、汚染等の問題を防止
し、歩留に優れ、信頼性の高いインクジェット記録ヘッ
ドを提供することである。

【００１１】上記目的を達成する本発明は、インクを吐
出するための複数のエネルギー発生素子を有する基板
と、前記基板に設けられる電気接続パッドに電気的に接
続され、前記エネルギー発生素子に外部より電圧を印加
するための配線基板と、前記基板と接合してインク流路
を形成する溝付天板と、を備え、前記基板と配線基板と
の電気接続部及び前記基板と溝付天板接合部とが封止剤
により封止されるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記基板は溝付天板接合部と前記電気接続パッドの間に
凸部を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ドであり、更に本発明の別の形態は、インクを吐出する
ための複数のエネルギー発生素子を有する基板と、前記
基板に設けられる電気接続パッドに電気的に接続され、
前記エネルギー発生素子に外部より電圧を印加するため
の配線基板と、前記基板と接合してインク流路を形成す
る溝付天板と、前記基板と配線基板との電気接続部を封
止する第１封止剤と、前記基板と溝付天板接合部とを封
止する第２封止剤と、を備え、前記基板の前記溝付天板
接合部と前記電気接続パッドの間に設けられた凸部によ
り第１封止剤と第２封止剤の境界が形成されていること
を特徴とするインクジェット記録ヘッドである。

【００１２】更に本発明の別の形態は、インクを吐出す
るための複数のエネルギー発生素子を有する基板と、前
記基板に設けられる電気接続パッドに電気的に接続さ
れ、前記エネルギー発生素子に外部より電圧を印加する
ための配線基板と、前記基板と接合してインク流路を形
成する溝付天板と、前記基板と配線基板との電気接続部
を封止する第１封止剤と、前記基板と溝付天板接合部と
を封止する第２封止剤と、前記基板の前記溝付天板接合
部と前記電気接続パッドの間に設けられた凸部とを有
し、前記溝付天板接合前に前記基板と配線基板との電気
接続と、前記電気接続部の封止が行われることを特徴と
するインクジェット記録ヘッドの製造方法である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施態様例に則して詳細に説
明する。

【００１４】（第１実施態様例）まず、本発明に係るイ
ンクジェット記録ヘッドを図面を用いて説明する。

【００１５】図１（ａ）は本発明の第１実施態様例に係
るインクジェット記録ヘッドの断面図であり、図１
（ｂ）はその平面図である。

【００１６】図１において、８０７はベースプレート、
８０６はヒーターボード、８０５は溝付天板、８１５は
配線基板（ＰＣＢ）であり、このヒーターボード８０６
及び溝付天板８０５が接合されて液室８１１及び液路８
１３が形成されている。ヒーターボード８０６の後端に
は配線基板（ＰＣＢ）８１５と電気的に接続するための
電極パッド８１６が設けられており、ヒーターボード８
０６とＰＣＢ８１５に設けられるそれぞれの電極パッド
がワイヤボンディング８０８によって接続されている。
８２０はヒーターボード上の溝付天板設置予定箇所とワ
イヤボンディングパッド８１６との間に形成される凸部
である。該凸部８２０はアルカリ現像可能な感光性樹脂
で形成されている。凸部８２０を感光性樹脂で形成する
ことによって、凸部８２０の形成をフォトリソグラフィ
ーで精密かつ容易に形成することが可能となるばかり
か、あらかじめヒーターボードの所望の位置に形成する
ことができるため、それほど工程を増やすことなく形成
できる。感光性樹脂としては液状、固体状のものいずれ
も使用可能であるが、凸部８２０の高さを稼げることか
らドライフィルムにて形成することが望ましい。すなわ
ち、封止剤を凸部８２０で確実に止めるためには凸部８
２０の高さを高くしたほうが好ましいため、凸部８２０
はドライフィルムをフォトリソグラフィー等でパターニ
ングすることにより形成することにより凸部８２０の厚
さを１０〜８０μｍと所望のものとすることが可能であ
る。本発明に使用可能なドライフィルムとしては、例え
ばα−５４０（商品名：東京応化社製）、フォッテク
（商品名：日立化成社製）、パクレル（商品名：デュポ
ン（株）製）を挙げることができる。

【００１７】８０１（ａ）は前記ワイヤボンディングを
封止する第１封止剤であり、ヒーターボード８０６に設
けられた凸部８２０によって溝付天板側へ第１封止剤が
流れこまないようになっている。８０１（ｂ）は、主に
溝付天板接合部に代表されるインク供給路構成部材接合
部を封止する第２封止剤である。

【００１８】ここで、インクジェット記録ヘッドに用い
られる封止剤としては、シリコーン系、シリコーン変性
系、ウレタン系、エポキシ系等が適用可能である。ま
た、前述の第１封止剤及び第２封止剤は、同じ種類の封
止剤であっても、異なる種類の封止剤であっても構わな
い。しかしながら、一般にインクジェット記録ヘッドに
用いられる封止剤は、要求されるすべての機能を満足す
るものはなかったため、異なる種類の封止剤を組み合わ
せて用いることが好ましい。すなわち、インクジェット
記録ヘッドに用いられる封止剤は以下のような機能が要
求される。・供給系部品同志が使用環境中、剥れることがない程度
の接着性を有すること。・温度変化に対して供給系部品、ノズルエレメントを破
壊する応力が働かないこと。・部位によって程度はさまざまだがインクと接触するの
で耐インク性があり、インクの性能に影響するような溶
出物を出さないこと。・インク供給系に気泡が入らない程度の空気バリアー性
があること。・電気接続部を同時に封止する場合は腐食性物質を含ま
ないこと。

【００１９】そして従来、これらすべての機能を満足す
る封止剤はなかったが、本発明によれば、これらの機能
のうち、第１封止剤においては、特に温度変化に対する
応力及び非腐食性、第２封止剤においては特に耐インク
性及び空気バリア性に優れた材料であれば良いため、封
止剤の機能分離を行えることができ、総合的に優れた性
能を有するものとすることができる。

【００２０】本実施態様例においては、第１封止剤はシ
リコーン系封止剤、第２封止剤はシリコーン変性ウレタ
ン系封止剤が用いられている。

【００２１】また、第２封止剤は、図２のようにインク
供給路構成部材接合部を封止すると共に第１封止剤上を
被覆するように設けられても構わない。

【００２２】更に、図３のようにシリコーン系封止剤で
第１封止剤、第２封止剤を形成した後、シリコーン変性
系ウレタン系封止剤を被覆しても図２とほぼ同様の気密
性を得ることができる。

【００２３】また、凸部の形成方法としては前述のフォ
トリソグラフィーの他にＵＶ硬化型の接着剤をディスペ
ンサーなどで塗布して形成する方法やスクリーン印刷に
て形成する方法も適用可能である。

【００２４】次に本実施態様例にかかるインクジェット
記録ヘッドの製造方法を説明する。

【００２５】まず、ヒーターボードとなるシリコンウエ
ハ上にフォトリソ技術や成膜技術を使用して、エネルギ
ー発生素子である発熱素子、発熱素子用配線、電気接続
部であるワイヤボンディングパットを形成する。このと
き必要に応じて保護層等の機能層を設けてもさしつかえ
ない。

【００２６】次に、該シリコンウエハ２にネガ型ドライ
フィルム（ＤＦ）３であるα−５４０（商品名：東京応
化製）をラミネーター１ＨＲＬ−２４（商品名：リス
トン社製）で図４（Ａ）のように膜厚４０μｍにてラミ
ネートする。その後、図４（Ｂ）に示すようにフォトマ
スク５を使い、平行光による露光装置４ＰＬＡ６００
（商品名：キヤノン社製）で露光する。次に図４（Ｃ）
に示すようにテトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド（ＴＭＡＨ）を０．５％含むアルカリ性水溶液８で
シャワー現像し、ポストベーク（ホットプレートで１２
０℃１分＋１８０℃１分）をすると基板上に図４（Ｄ）
のような封止剤流れ止め用の凸部９が形成できる。次に
シリコンウエハ２を各ヒーターボードごとに切断し、切
削粉を排除するために純水にて圧力：７０Ｋｇｆ／ｃｍ
² 、ウエハと洗浄ノズルの距離：１０ｍｍの条件でハ
イプレッシャー洗浄を行う。

【００２７】このように作成したヒーターボードをＰＣ
Ｂとともにベースプレート上に接着するとともにヒータ
ーボード及びＰＣＢそれぞれに設けられたワイヤボンデ
ィングパッドをワイヤボンディングによって電気的に接
続する。

【００２８】この後、該ワイヤボンディング部に第１封
止剤としてシリコーン系封止剤ＴＳＥ６０２０（商品
名：東芝シリコーン（株）製）をディスペンサーによっ
て注入することによりワイヤボンディング部の封止を行
う。このとき第１封止剤はヒーターボード上に形成され
た凸部によって止まるため溝付天板接合箇所まで第１封
止剤が流れ込むことはない。

【００２９】次に溝付天板をヒーターボード上に接合
し、更に溝付天板上にインクジェットヘッドにインクを
供給するためのインク供給ユニットを接合する。

【００３０】最後に溝付天板の接合部に代表されるイン
ク供給部材接合部に第２封止剤としてシリコーン変性ウ
レタン系封止剤タケネートＳ−１１００（商品名：武田
薬品工業（株）製）をディスペンサーで注入することに
よりインクジェット記録ヘッドが完成する。

【００３１】このように作成された本実施態様例のイン
クジェット記録ヘッドは第１封止剤が天板設置予定箇所
まで流れ込むものではなく、また封止剤の気密性におい
ても従来よりも向上していた。

【００３２】ところで、上述のように第１封止剤を注入
する場合はディスペンサーで行われるが、凸部の高さは
上述のように６０μｍ程度までしか高くすることができ
ないためディスペンサーと基板との位置精度によって
は、第一封止剤が凸部を乗り越えてしまうことがあっ
た。この封止剤の乗り越えに関し、封止剤の流動性との
関係を調べたところ、次のことがわかった。ここで本実
施態様例では封止剤の流動性の測定を以下の方法で行っ
た。すなわち、イソプロピルアルコールで洗浄を行った
ガラス基板上に封止剤を２ｇを塗布し３０分後の封止剤
の広がり量を図５に示すように広がり径を直角方向の２
方向で測定しその値の和によって流動性を測定した。

【００３３】本測定方法において、広がり量の値が７４
ｍｍ以内の材料を選択することによって封止剤の凸部乗
り越えをほぼなくすことができることがわかった。

【００３４】図６に示すそれぞれの封止剤を実施態様例
のインクジェット記録ヘッドの第１封止剤に用いて実験
を行った。また凸部の形状を図６に示すものに変えた場
合も同様に実験した。実験に用いた封止剤の広がり量及
び封止剤の凸部越えの有無を図６に示す。

【００３５】図６から明らかなように、凸部が単数の場
合は広がり量の値が７４ｍｍ以内の材料で封止剤の凸部
越えが発生することはなかった。また、凸部が複数ある
場合には広がり量にかかわらず封止剤の凸部越えが発生
することはなかった。

【００３６】ところで、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、第１封止剤の封止前に凸部が基板から剥
離しているものがあった。詳しく調べてみると上述のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造工程のうち、ハイプレッ
シャー洗浄工程において本発明の凸部が剥離しているこ
とがわかった。これは凸部の密着力不足に起因するもの
と考えられる。この観点で凸部の幅と剥離との関係を調
べたところ、膜厚４０μｍのとき、凸部幅が３０μｍ以
下であるときに基板より剥離が生じた。したがって、凸
部の幅は４０μｍ以上であれば十分な密着力を確保して
基板から剥離するおそれはなくなる。

【００３７】（第２実施態様例）前述したように凸部の
幅が４０μｍ以上で複数凸部の場合は、封止剤の凸部越
えの虞はないものの、このように４０μｍ以上の凸部を
複数有するためには凸部形成領域が広がってしまうた
め、小型の基板では該領域を確保できないものもある。
この時に特に問題となるのは凸部の密着力であり、第２
実施態様例ではこの密着力を確保するために凸部の上面
に凸部と平行な溝（エネルギー発生素子配列方向に延在
する溝）を設けることにより凸部が単数であっても凸部
が複数ある場合と同等の封止剤乗り越え防止効果を有す
るインクジェット記録ヘッドを提供できるものである。

【００３８】以下、図面を用いて説明する。

【００３９】図７（ａ）は本発明の第２実施態様例に係
るインクジェット記録ヘッドの断面図であり、図７
（ｂ）はその平面図である。

【００４０】図において、８０７はベースプレート、８
０６はヒーターボード、８０５は溝付天板、８１５は配
線基板（ＰＣＢ）であり、このヒーターボード８０６及
び溝付天板８０５が接合されて液室８１１及び液路８１
３が形成されている。ヒーターボード８０６の後端には
配線基板（ＰＣＢ）８１５と電気的に接続するための電
極パッド８１６が設けられており、ヒーターボード８０
６とＰＣＢ８１５に設けられるそれぞれの電極パッドが
ワイヤボンディング８０８によって接続されている。８
２１はヒーターボード上の溝付天板設置予定箇所とワイ
ヤボンディングパッド８１６との間に形成される凸部で
ある。該凸部８２１の上面には凸部と平行な溝（エネル
ギー発生素子配列方向に延在する溝）８２２が設けられ
ている。本構成によれば凸部上面では凸部が複数ある状
態と同様となるため、封止剤の凸部乗り越えを防止する
ことができ、また、凸部自身の幅は変わらないため凸部
が単数の時と同様の接着面積が得られ、基板と凸部の密
着性を十分確保できる。

【００４１】以下に図８を用いて該凸部の形成方法を示
す。

【００４２】まず、電気熱変換体を成膜したシリコンウ
エハ２にネガ型ドライフィルム（ＤＦ）３であるα−５
４０（商品名：東京応化製）をラミネーター１ＨＲＬ
−２４（商品名：リストン社製）で図８（Ａ）のように
膜厚４０μｍにてラミネートする。その後、図８（Ｂ）
に示すようにフォトマスク５を使い、平行光による露光
装置４ＰＬＡ６００（商品名：キヤノン社製）で露光
した。次に図８（Ｃ）に示すようにテトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）を０．５％含む
アルカリ性水溶液８でシャワー現像し、ポストベーク
（ホットプレートで１２０℃１分＋１８０℃１分）をす
ると基板上に図８（Ｄ）のような封止剤流れ止め用の凸
部９が形成できる。

【００４３】ここに示す図８（Ｄ）のような凸部の上面
に溝を設けた形状にする方法としては、凸部の材料とし
てネガ型フォトレジストを用いる場合にはマスクからの
光の回折を利用することで実現できる。平行光を利用し
た露光装置を使う場合、具体的にはＤＦ厚さとＤＦ間ス
ペースの寸法や露光量、そしてＤＦ面とマスク面との距
離を変えることにより実現できる。一例として、図９か
らも明らかなようにスペースが狭く、ＤＦ膜厚が厚いほ
どＤＦ間材料残り量（溝部下のＤＦ材料残り量）は多く
なっている。これは。スペースが狭くＤＦ膜厚が厚いほ
ど光の回り込み量が多くなるからである。

【００４４】そして露光量を多くした場合や、ＤＦ面と
マスク面の距離を広げた場合にも同様のことが起こり、
図８（Ｄ）の形状にすることができる。

【００４５】また、露光装置を反射投影法のものに変更
して図８（Ｄ）の形状を得るために実験した結果、フォ
ーカス位置をずらすことにより実現できた。

【００４６】次に、凸部上面に形成される溝の効果を確
認するためにハイプレッシャー洗浄の条件を、圧力＝７
０Ｋｇｆ／ｃｍ² 、ウエハと洗浄ノズル（円すいタイ
プ）の距離を１０ｍｍとした時、図１０に示す凸部パ
ターンの種類と形状について、密着性及び封止剤の凸部
越えについて調べた結果を図１０に示す。

【００４７】この図に示す通り凸部が一本で溝がないも
のの凸部幅を４０μｍにした場合でも、凸部が一本で溝
を有しているものの凸部幅を４０μｍにした場合でも、
基板と凸部の密着性は良好であった。しかしながら、凸
部が一本で溝がないものの場合は、ワイヤ封止を行う
際、封止剤流れ止めを封止剤が越えてしまうものが発生
してしまった。これは凸部が１本で溝がない場合ではベ
ースプレートにヒーターボードを接着する際のダイボン
ディング精度とワイヤ封止の使用する装置（ディスペン
サー）の精度で、封止剤が凸部を越えてしまうからであ
る。

【００４８】また、凸部上面に溝を有しているものと、
凸部を複数有しているものは封止剤が凸部を越えてしま
うことがなかった。しかしながら、凸部を２本にしても
各々の凸部幅が３０μｍ以下だと密着性が悪く凸部剥れ
が発生した。

【００４９】このように凸部の上面に溝を有しているも
のは封止剤が凸部を越えるものはなく、凸部幅を４０μ
ｍ以上とすることにより凸部はがれを起こすものではな
かった。

【００５０】また、図１０に示しているのは、凸部の厚
さが４０μｍであったが、同様に凸部の厚さを３０、５
０、７５μｍと変えても図１０と同様の結果が得られ
た。

【００５１】（第３実施態様例）前述した第１及び第２
実施例において、凸部の幅が４０μｍ以上で複数凸部の
場合は、封止剤の凸部越えの虞はないことがわかる。し
かしながら、このように４０μｍ以上の凸部を複数有す
るためには凸部形成領域が広がってしまうため、小型の
基板では該領域を確保できないものもある。この時に特
に問題となるのは凸部の密着力であり、第２実施態様例
ではこの密着力を改善するために凸部が形成される基板
の表面に凹凸をつけることにより凸部の幅が４０μｍ以
下であっても剥離の虞のないインクジェット記録ヘッド
を提供できるものである。

【００５２】以下、図面を用いて説明する。

【００５３】図１１（ａ）は本発明の第３実施態様例に
係るインクジェット記録ヘッドの断面図であり、図１１
（ｂ）はその平面図である。

【００５４】図において、８０７はベースプレート、８
０６はヒーターボード、８０５は溝付天板、８１５は配
線基板（ＰＣＢ）であり、このヒーターボード８０６及
び溝付天板８０５が接合されて液室８１１及び液路８１
３が形成されている。ヒーターボード８０６の後端には
配線基板（ＰＣＢ）８１５と電気的に接続するための電
極パッド８１６が設けられており、ヒーターボード８０
６とＰＣＢ８１５に設けられるそれぞれの電極パッドが
ワイヤボンディング８０８によって接続されている。８
２０はヒーターボード上の溝付天板設置予定箇所とワイ
ヤボンディングパッド８１６との間に形成される凸部で
ある。凸部８２０の下層には保護層の抜きパターンによ
る凹部１１０が凸部８２０と交差する方向に複数形成さ
れた凹凸パターンが形成されている。この凹凸にならっ
て凸部８２０が基板上の保護層に密着しているため、従
来に比べ凸部８２０の密着力が向上し、凸部幅が１０μ
ｍのものでも剥離の問題を防止できる。ここで凹凸パタ
ーンは保護層の抜きパターンによって形成されるため、
凹凸の段差はせいぜい３μｍ程度であり、凸部表面には
それほど段差が生じず、封止剤の乗り越え防止に関して
は凹凸パターンのないものとほとんど変わらない性能を
有する。なお、凹凸パターンが形成される保護層は金属
膜、有機膜、無機絶縁膜のいずれであっても同様の効果
を有する。

【００５５】次に、凹凸パターンの効果を確認するため
にハイプレッシャー洗浄の条件を、圧力＝７０Ｋｇｆ／
ｃｍ² 、ウエハと洗浄ノズル（円すいタイプ）の距離を
１０ｍｍとした時、図に示す凸部パターンの種類と形
状について、密着性及び封止剤の凸部越えについて調べ
た結果を図１２に示す。

【００５６】この図に示す通り凸部下層に凹凸パターン
を形成したものは凸部幅を１０μｍであっても基板より
凸部がはがれることはなかった。よって、凸部を複数凹
凸パターン上に形成することにより、凸部形成領域が幅
３０μｍの場合でも密着性は良好で封止剤の凸部越えも
ないものとすることができる。また、更に第２実施態様
例に記載されるような凸部上面に溝を有するものの下層
に凹凸パターンを形成した場合は、更に凸部形成領域を
狭くしても密着性は良好で封止剤の凸部越えもないもの
とすることが可能である。

【００５７】また、図１２では凸部下層の抜きパターン
を幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛歯形状としたが、抜き
パターンの幅を５、１５μｍにしても同様の結果が得ら
れた。また、下層のパターンを他のパターン（四角形や
円形）にしても同様の結果が得られた。

【００５８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００５９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれに
も適用可能である。

【００６０】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。この
様に液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出孔を介して液体（インク）を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
ので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成
でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国
特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を
採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。

【００６１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されている様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。

【００６２】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００６３】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００６４】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００６５】又、本発明の記録装置に、予備的な補助手
段等を付加することは、本発明の記録装置を一層安定に
することができるので好ましいものである。これらを具
体的に挙げれば、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素
子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録
とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう手段を付
加することも安定した記録を行なうために有効である。

【００６６】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カ
ラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００６７】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。

【００６８】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。このよ
うなインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは
特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多
孔質シートの凹部又は貫通孔に液状又は固形物として保
持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような
形態としても良い。

【００６９】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００７０】図１６は本発明により得られた記録ヘッド
をインクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として
装着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を
示す外観斜視図である。図において、２０はプラテン２
４上に送紙されてきた被記録媒体である記録紙の記録面
に対向してインク吐出を行なうノズル群を具えたインク
ジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）である。１６は
ＩＪＣ２０を保持するキャリッジＨＣであり、駆動モー
タ１７の駆動力を伝達する駆動ベルト１８の一部と連結
し、互いに平行に配設された２本のガイドシャフト１９
Ａおよび１９Ｂと摺動可能とすることにより、ＩＪＣ２
０の記録紙の全幅にわたる往復移動が可能となる。

【００７１】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ＩＪＣ２０のキャッピングを行なう。
また、記録終了時等にキャッピングを施すことによりＩ
ＪＣが保護される。

【００７２】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３１はブレード保持部材３１
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３１をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴なってＩＪＣ２０の吐出
面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもので
ある。

【００７３】

【発明の効果】以上のように基板（ヒーターボード）の
溝付天板接合部と電気接続パッド（ワイヤボンディング
パッド）の間に凸部を設ける事により、あらかじめワイ
ヤボンディング部への封止剤の充填して強度を上げるこ
とができ、製造工程中のワイヤボンディング部の断線や
酸化、汚染等を防止することができる。

【００７４】更にワイヤボンディング部と、インク供給
路構成部材接合部との封止剤を凸部によって分ける事に
より、それぞれの箇所に適した封止剤の材料を選択する
ことができ、インクジェット記録ヘッドの長期信頼性も
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様例のインクジェット記録
ヘッドを示す模式図。

【図２】図１の封止剤塗布領域の別の形態を示すインク
ジェット記録ヘッドを示す模式図。

【図３】図１の封止剤塗布領域の更に別の形態を示すイ
ンクジェット記録ヘッドを示す模式図。

【図４】封止剤の広がり量と封止剤の凸部越えとを表す
図。

【図５】封止剤の広がり量の測定方法を示す図。

【図６】第１実施態様例の凸部形成方法を説明する説明
図。

【図７】本発明の第２実施態様例のインクジェット記録
ヘッドを示す模式図。

【図８】第２実施態様例の凸部形成方法を説明する説明
図。

【図９】ＤＦ膜厚、ＤＦ間スペースに対するＤＦ間の溝
下残り量を表した図。

【図１０】第２実施態様例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの凸部幅、形状に対する密着性と封止剤の凸部越え
に関する図。

【図１１】本発明の第３実施態様例のインクジェット記
録ヘッドを示す模式図。

【図１２】第３実施態様例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの凸部幅、形状に対する密着性と封止剤の凸部越え
に関する図。

【図１３】インクジェット記録ヘッドの吐出エレメント
部の構成を示す概略図。

【図１４】インクジェット記録ヘッドの構成を示す概略
図。

【図１５】インクジェット記録ヘッドの吐出口周辺の構
成を示す部分拡大図。

【図１６】本発明に係るインクジェット記録ヘッドをイ
ンクジェットカートリッジとして装着したインクジェッ
ト記録装置の一例を示す外観斜視図。

【符号の説明】

１ラミネーターのローラー２ヒーターボード３ドライフィルム（ＤＦ）４光源５フォトマスク６感光部７シャワーノズル８現像液９封止剤流れ止め１０現像されるＤＦ１１ホットプレート１６キャリッジＨＣ１７駆動モーター１８駆動ベルト１９Ａガイドシャフト１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットヘッドカートリッジ２２モーター２３伝導機構２６ヘッド回復装置２６Ａヘッド回復キャップ３０ブレード３０Ａブレード保持部材１０１シリコン基板１０２発熱素子用配線１０３発熱素子１０４インク通路壁および共通インク室壁１０５溝付天板１０６フィルター１０７インク供給口１０８ワイヤボンディングパット２０１吐出エレメント２０２フレキシブル配線基板（ＰＣＢ）２０３ベースプレート２０４フロントカバー２０５インク取り入れ部材２０６ワイヤボンディング２０７開口３０１シリコーン樹脂８０１（ａ）ワイヤボンディング部を保護する封止剤８０１（ｂ）ワイヤボンディング部以外の場所を封止
する封止剤８０２インク供給部材８０３インクタンク８０４吸収体８０５溝付天板８０６ヒーターボード８０７ベースプレート８０８ワイヤ８０９フレキシブル配線基板（ＰＣＢ）８１０インク供給口８１１インク室８１２インク通路８１３インク流路８２０封止剤流れ止め用土手

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山修司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者木谷充志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するための複数のエネルギ
ー発生素子を有する基板と、前記基板に設けられる電気
接続パッドに電気的に接続され、前記エネルギー発生素
子に外部より電圧を印加するための配線基板と、前記基
板と接合してインク流路を形成する溝付天板と、を備
え、前記基板と配線基板との電気接続部及び前記基板と
溝付天板接合部とが封止剤により封止されるインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、前記基板は溝付天板接合部と前記電気接続パッドの間に
凸部を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。
【請求項２】前記凸部がアルカリ現像可能な感光性樹
脂により形成されている請求項１に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
【請求項３】前記感光性樹脂はドライフィルムである
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】前記凸部の幅が４０μｍ以上である請求
項１のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】前記凸部を複数有する請求項１のインク
ジェット記録ヘッド。
【請求項６】前記凸部の上面に前記複数のエネルギー
発生素子の配列方向と平行に延在する溝が設けられてい
る請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】前記溝が複数本設けられている請求項６
のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】前記凸部が前記基板に設けられた凹凸パ
ターン上に形成されている請求項１のインクジェット記
録ヘッド。
【請求項９】前記凹凸パターンが基板上に設けられた
保護層の抜きパターンによって形成されている請求項８
のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】前記保護層の抜きパターンは、前記凸
部と交差する方向に複数形成される凹部である請求項９
のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】インクを吐出するための複数のエネル
ギー発生素子を有する基板と、前記基板に設けられる電
気接続パッドに電気的に接続され、前記エネルギー発生
素子に外部より電圧を印加するための配線基板と、前記
基板と接合してインク流路を形成する溝付天板と、前記
基板と配線基板との電気接続部を封止する第１封止剤
と、前記基板と溝付天板接合部とを封止する第２封止剤
と、を備え、前記基板の前記溝付天板接合部と前記電気
接続パッドの間に設けられた凸部により第１封止剤と第
２封止剤の境界が形成されていることを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。
【請求項１２】前記凸部がアルカリ現像可能な感光性
樹脂により形成されている請求項１１に記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項１３】前記感光性樹脂はドライフィルムであ
る請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１４】前記凸部の幅が４０μｍ以上である請
求項１１のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１５】前記凸部を複数有する請求項１１のイ
ンクジェット記録ヘッド。
【請求項１６】前記凸部の上面に前記複数のエネルギ
ー発生素子の配列方向と平行に延在する溝が設けられて
いる請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１７】前記溝が複数本設けられている請求項
１６のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１８】前記凸部が前記基板に設けられた凹凸
パターン上に形成されている請求項１１のインクジェッ
ト記録ヘッド。
【請求項１９】前記凹凸パターンが基板上に設けられ
た保護層の抜きパターンによって形成されている請求項
１８のインクジェット記録ヘッド。
【請求項２０】前記保護層の抜きパターンは、前記凸
部と交差する方向に複数形成される凹部である請求項１
９のインクジェット記録ヘッド。
【請求項２１】前記第１封止剤がシリコーン系封止剤
である請求項１１のインクジェット記録ヘッド。
【請求項２２】前記第２封止剤がシリコーン変性ウレ
タン系封止剤である請求項２１のインクジェット記録ヘ
ッド。
【請求項２３】前記第２封止剤がインク供給路構成部
材接合部を封止すると共に第１封止剤を被覆する請求項
２１のインクジェット記録ヘッド。
【請求項２４】第１封止剤及び第２封止剤がシリコー
ン系封止剤で形成されると共に第２封止剤はシリコーン
変性系ウレタン系封止剤で被覆されている請求項１１の
インクジェット記録ヘッド。
【請求項２５】インクを吐出するための複数のエネル
ギー発生素子を有する基板と、前記基板に設けられる電
気接続パッドに電気的に接続され、前記エネルギー発生
素子に外部より電圧を印加するための配線基板と、前記
基板と接合してインク流路を形成する溝付天板と、前記
基板と配線基板との電気接続部を封止する第１封止剤
と、前記基板と溝付天板接合部とを封止する第２封止剤
と、前記基板の前記溝付天板接合部と前記電気接続パッ
ドの間に設けられた凸部とを有し、前記溝付天板接合前
に前記基板と配線基板との電気接続と、前記電気接続部
の封止が行われることを特徴とするインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
【請求項２６】前記凸部がアルカリ現像可能な感光性
樹脂により形成されている請求項２５に記載のインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２７】前記感光性樹脂はドライフィルムであ
る請求項２６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。
【請求項２８】前記凸部がフォトリソグラフィー法に
より形成される請求項２６のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。
【請求項２９】前記凸部の幅が４０μｍ以上である請
求項２５のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３０】前記凸部を複数有する請求項２５のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３１】前記凸部の上面に前記複数のエネルギ
ー発生素子の配列方向と平行に延在する溝が設けられて
いる請求項２５に記載のインクジェット記録ヘッドの製
造方法。
【請求項３２】前記溝が複数本設けられている請求項
３１のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３３】前記凸部がネガ型フォトレジストで形
成されている請求項３１に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項３４】前記凸部がフォトリソグラフィー法に
より形成される請求項３３のインクジェット記録ヘッド
の製造方法。
【請求項３５】前記凸部が前記基板に設けられた凹凸
パターン上に形成されている請求項２５のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法。
【請求項３６】前記凹凸パターンが基板上に設けられ
た保護層の抜きパターンによって形成されている請求項
３５のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３７】前記保護層の抜きパターンは、前記凸
部と交差する方向に複数形成される凹部である請求項３
６のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３８】前記第１封止剤がシリコーン系封止剤
である請求項２５のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
【請求項３９】前記第２封止剤がシリコーン変性ウレ
タン系封止剤である請求項３８のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項４０】前記第２封止剤がインク供給路構成部
材接合部を封止すると共に第１封止剤を被覆する請求項
３８のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４１】第１封止剤及び第２封止剤がシリコー
ン系封止剤で形成されると共に第２封止剤はシリコーン
変性系ウレタン系封止剤で被覆されている請求項２５の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。