JPS60262657A

JPS60262657A - 液体噴射記録ヘツド

Info

Publication number: JPS60262657A
Application number: JP59118332A
Authority: JP
Inventors: Masami Ikeda; 雅実池田; Hirokazu Komuro; 博和小室
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-06-11
Filing date: 1984-06-11
Publication date: 1985-12-26
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: US4922269A; DE3520703C2; JPH064324B2; DE3520703A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は吐出口から飛翔液滴を吐出して記録を行なう液
体噴射記録ヘッドに関する。

［従来技術］液体噴射記録装置は記録ヘット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１丁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２８４３０１３４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、該状態変化に基つく作用力によって、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４４着し、記
録が行われる。

殊に、Ｄ　ＯＬ　５４２ｅ４３ｏｓ４号公報に開示され
ている液体噴射記録法は、所詮、ｄｒｏｐ−ａｎ　ｄａ
ｍａｎｄ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Ｆｕｌｌ　１ｉｎｅタイプで高富度マ
ルチオリフィス化された記録へｙ　トが容易に具現化で
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。

一１＝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８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、前記記録ベント
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
の接続パ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、記録へン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木／　
ｍ　ｍで８本、ファクシミリ装置なら４木／　ｍ　ｍで
１６木というように、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ントの構造を示しであ
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へンドにおいては、図
に符号６で示す領域のように配線の引き回し部分か多く
、それだけ、１ヘンドに対して必要な基板材料の量か多
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ツチング
、スパッタ、法肩等の工程のスループッ［・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、蒸着上程が煩雑となり、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回し確率
で配線ショート、ブリング等が発生し、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
る要因にもなる。

［目　的］本発明は以上のような従来の欠点を除去するために成さ
れたもので、高価格の基板材料を必要最小限に抑え、安
価な液体噴射記録ヘッドを提供することを目的としてい
る。

また、本発明の他の目的は、製造上の歩留りを上げ、製
造加圧上に於る信頼性の高い液体噴射記録ヘッドを提供
することにある。

本発明の他の目的は自由に分割し、記録ヘッドを構成す
ることが可能で、マルチオリフィス化した場合の量産性
の優れた記録ヘッドを提供するにある。

本発明の更に他の目的は記録ヘッドからの配線の引き出
し方法に自由度をダえ、ヘッド形状も、基板形状によら
ず自由度の大きな設計を可能とする記録ヘッドを提供す
るにある。

本発明においては上記の目的を達成するために、熱発生
部が搭載される基板部分が、複数個設けられた一枚の基
板を分割して、１個の記録ヘンＦ部を構成するようにし
、記録ヘッド部の下たる電極リート線を、別の基板部材
に設け、この別の基板部材に記録ヘッド部を取り付け、
更に主たる電極リート部と、記録ヘント部の電極が、電
気的に接続される構造を採用した。

［実施例コ以下、図面に示す実施例に基ついて本発明の詳細な説明
する。

第２図以下は本発明の一実施例を説明するもので、第２
図（ａ）、（ｂ）にはヘッド基板が示されている。

第２図（ａ、　）は電極を折り返して形成した例を示し
、同図（ｂ）は電極を折り返さない場合の例を示す。

各図中符号２１で示すものは基板で、Ｃ１゜Ａ、ｆｆｌ
、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属あるいは半導体から形成されてい
る。

本実施例の場合発熱素子と電気的な分離を行なうため、
絶縁層としてＳ　ｉ　０２　、　ＡＪ２２０３等の醇化
物が基板上に層として形成されている。

尚、基板を構成する材料としては上述したものの他にＳ
　ｉＯ２１ガラス、　Ａ　Ｉ２２０３等の酸化物、ＡＩ
Ｉ　Ｎ　、　Ｓ　ｉ　３　Ｎ４．　ＢＮ等の窒化物ある
いはＳｉＣ，ＦｅＣ等の炭化物であってもよい。

このような基板２１上に発熱素子２３と、これに対応し
た電流供給用の電極２２が形成される。

発熱素子の材料としてはＨｆ　Ｂ　２　＋　Ｚ　ｒ　Ｂ
　２等の硼化物、ＴａＮ、ＡｆｆｌＮ、ＴｉＮ、Ｈ５Ｎ
。

ＺｒＮ等の窒化物、　Ｓ　ｉＣ、ＴａＣ、ＷＣ。

ＴｉＣ等の炭化物およびＴ　ａ　、　Ｗ　、　Ｍ　ｏ　
、　Ｔ　ｉ等の高融点金属類が選ばれる。

一方、電極２２及び発熱素子２３−Ｌにはこれらを液体
から守る保護層２４が被覆される。

保護層の材料としては、５ｉ０２．Ｔａ２０５゜Ａ、４
２０．等の酸化物、Ｓ　ｉ　３　Ｎ４　、　Ａ　Ｉ２　
Ｎ等（７）窒化物、及び、ＳｉＣ等の炭化物及び、ダイ
ヤモンド状カーボン等が選ばれる。

また、電極２２の材料としてはＡ、、＃　、Ａｕ　。

Ｃｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｆｅ等の電気導体が用い
られる。

２６は基板を分割するためのカットラインであり、ダイ
シングソー、タイヤモンドカッター、スクライビングマ
シン、レーザーヒーム等で形成する。

前記記録ヘッド基板上のパターンはすべて繰返しパター
ンであり、どの部分を取っても同じ形状である。従って
ノズル本数が異なり、ノズルピ、。

チが同じである製品に対して、その分割中を変えること
により１、同一工程の基板から自由に取り出すことが可
能である。

第３図（ａ）、（ｂ）は、前記液体噴射記録ヘッドの他
のパターンを用いて作成した基板に、ノズル及び液室を
装着させた際の具体例を示す模式的斜視図である。

第３図（ａ）は吐出面が、記録ヘッドのエッヂ部分に設
けられたエッチシュータ−型記録ヘッド第３図（ｂ）は
吐出面が、記録ヘッドのサイド部分に設けられたサイド
シュータ−記録ヘッドである。

図中符号３１は記録ヘッド部全体を示し、３２は前記の
記録ヘッドの基板である。３３は、液体を供給するだめ
の供給管３４を装着し、液体を記録ヘッドに供給する部
分であるところの液体供給口であり、供給管３４は、不
図示の液体タンクに連結されている。３５は、液体を記
録ヘッド内に一時的に蓄える所の液室３８と、液体をそ
れぞれの発熱素子へ供給する所のノズル３７と、液滴を
記録媒体（不図示）へ飛翔させる所の吐出口３６を形成
した記録液を封じこめるための天板である。

前記天板３５は記録液に浸されても長期に渡って変化し
ない材料でかっ、加工性の良い材料が良い。

たとえば、カラス、アルミナ等のセラミックスがあり、
これらをエツチング、切削加］ニすることにより天板が
形成される。さらに、Ａｕ、Ｃｕ。

ＳｕＳ、Ｎｉ等の耐食性金属であっても良く、これらは
エツチング、エレクトロフォーミング等により形成され
る。

さらに、天板３５は、有機樹脂であっても良く、この場
合はモールディング、エンチング等により形成される。

さらに、感光性のある樹脂、セラミックスを用いて、フ
ォトリソグラフィーにより形成しても良い。

これら、天板３５．基板３２．供給管３４はそれぞれ接
着剤により接合され、液体噴射記録ヘッド部となる。

この時天板３５は、記録ヘッドの外部と電気的接続を行
うための電極取出し部分３９が外部に露出する分だけ、
基板３２より小さい必要がある。

従って、基板を分割する際、基板の大きさは、天板３５
と電極取出し部分３９を合わせた以」二のサイズで切断
しなければならない。また、液室３８は、保護膜が電極
上に覆っている部分以内に設けなけらばならない。

第４図は、第３図（ｂ）に示された液体噴射記録ヘッド
部が別の配線を設けた別の基板に取り付けてなる記録ヘ
ッドユニットの斜視図を示す。

４１は、前記第３図（ｂ）に示した記録ヘッド４２を電
極４４を搭載した基板４３に接着し、電極接合部材４５
で電気的に接続された所の記録ヘッドユニットである。

４６はプリンタ一本体と臀れる外部電極である。

前記基板４３は、アルミナセラミック。

ＳｉＣ，ガラス等の無機絶縁基板もしくは、金属板上に
絶縁物をコーティングした物質、例えば電気化学工業酸
のデンカＨＩＴＴブレー１・、東京ＩＣ製のＩＭＳＴ基
板等でも良くさらに、樹脂等からなるいわゆるプリント
基板、フレキシブル（ポリエステル、ガラスエポキシ、
ポリイミド類）基板であっても良い。

さらに電極４４はＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｆｆｌ。

Ｆｅ等の導電性の良い金属であれば良く、その形成法は
スピンコ−１−、蒸着、クラッド、接着等の後、エツチ
ングにより所望のパターンに形成したり、スクリーン印
刷によりパターン化した後、焼成して形成しても良い。

記録ヘッド部と、別の基板４３を電気的に接続する部材
４５は、Ａ１及びＡｕ線からなり、いわゆるワイヤーボ
ンディング法によって接続した。

このようにして本発明の記録ヘッドを形成した。

どころで、本発明の記録ヘッドは、電気的接続部分の封
止を行った方が、耐久性、信頼性の向上のうえでさらに
優れた記録ヘッドとなる。第５図および第６図にその例
を示す。

第５図は前記のエッチシュータ−型記録ヘッドの実施例
、第６図は前記のサイドシュータ−型記録ヘッドの実施
例である。

そして、第５図（ａ）第６図（ａ）は記録ヘッドユニッ
ト５１の」二部に他の封上部材５２を接着剤５３により
接着することによって形成したものであり、この部側は
プラスチック、金属、セラミックス等からなる。

また、第５図（ｂ）第６図（ｂ）は記録ヘッドユニット
の配線先完全に覆うように封止剤５４で形成した記録ヘ
ッドである。この形態の記録ヘッドにおいては記録ヘッ
ド部側の電極を外部接続電極部材４６に直接ボンディン
グし、その後、全体を樹膨封止することによって形成し
ても良い。

このように、完全封止を行なう場合封止剤は流動性があ
り、硬化させることが可能な絶縁材料が良く、例えば、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂。

シリコ“−ン樹脂１等の有機材料が好ましい。

また、本発明はシリアルタイププリンターに用いる小型
液体噴射記録ヘッドだけでなく、第７図に示すようなラ
インタイプのプリンターに用いる、フルマルチ型液体噴
射記録ヘッドにおいても、その効果は充分に生〃）され
るものである。

第７図において符号７１は本発明による記録ヘンドア３
を並列に基板７２−］−に接着し、コモン電極７５と個
別電極７４とをボンディングワイヤ７６によって電気的
にも接続しである。

また、符号７７は個別電極側の駆動時の電流方向を一方
向に保つための整流素子アレイである。

本記録ヘッドユニットの個別電極はコンパクト化のため
重なり合うように設定されているが、それぞれが積重さ
れなくても良い。

さらに、コンパクト化のためには基板上に多層の配線で
設けても良い。また、この個別電極は、フレキシブルプ
リント板のようなさらなる別部材を用いても良い。

「効　果〕以」二の説明から明らかなように、本発明によれば、高
価な基板材料部分のコストか削減でき、さらに、多数の
基板が同時に一回の処理で形成が可能となったため、設
備費、材料費、人件費等の大幅なコストダウンが可能と
なり、安価な記録ヘッドを提供することが可能となった
。

さらには、同一の基板から多種の製品にまで応用が可能
となり、工程が均一化、簡易化され、さらなる量産効果
、製造歩留りの向上が得られた。

また、不用な配線引き回し部分がないため、記録ヘッド
の信頼性も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体噴射記録ヘッドを説明するための記
録ヘッドの平面図、第２図（ａ）。（ｂ）は本発明の記録ヘッドを説明するための記録ヘッ
ド基板部分のそれぞれ異なった例を示す平面図、第３図
（ａ）、（ｂ）は本発明の記録ヘッドを説明するだめの
記録ヘッド部のそれぞれ異なった例を示す斜視図、第４
図は本発明の記録ヘッドユニット部を説明するための斜
視図、第５図（ａ）、（ｂ）、第６図（ａ）、（ｂ）は
本発明の記録ヘッドの他の構造例を説明するための断面
図、第７図は本発明を適用した他の構造例を説２１・・
・基板　２２・・・電極２３・・・発熱素子　２４・・・保護層２６・・・カッ
トライン３１．４２．７３・・・記録ヘッド部３２・・・記録へ・ンド基板３３・・・供給口　３４・・・供給菅３５・・・天板　３６・・・吐出１コ３７・・・ノズル　３８・・・液室３９・・・電極取出し部４１　、５１　、７１・・・記録ヘッドユニット４３．
７２・・・基板　４４・・・電極４５．７６・・・電極
接続部材４６・・・外部取出し電極５２．５４・・・封止部材５３・・・接着剤　７４・・・個別電極７５・・・共通
電極　７７・・・ダイオードアレイ第１図３第３（Ｑ）（ｂ）第５図（Ｑ）５１第６図（Ｑ）第５図（ｂ）足第６図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板に設けられた熱発生部により熱エネルギーを
記録液に作用させることにより、該記録液をオリフィス
より飛翔的液滴として吐出させる液体噴射記録ヘッドに
おいて、前記熱発生部を連続した基板上に複数個形成し
、この基板を分割することにより所定個数の熱発生部を
有する記録ヘッド部とすることを特徴とする液体噴射記
録ヘッド。
（２）記録ヘッド部は熱発生部に対応した電極及びこれ
らを覆う保護層を具備していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の液体噴射記録ヘッド。
（３）記録ヘッド部の面積は記録ヘッド部の」二側に重
ねられる液室部分より広いことを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の液体噴射記録ヘッド。
（４）記録ヘッド部は配、線部を具備した他の部材に取
りつけられかつ、配線部と電気的に接続して記録ヘッド
ユニットとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
から第３項までのいずれか１項に記載の液体噴射記録ヘ
ッド。
（５）記録ヘッド部に設けられた液室側には液体を熱エ
ネルギー作用部に供給する液流路と、液体を吐出させる
だめの吐出口が設けられていることを特徴とする特許請
求の範囲第１から８４項までのいずれか１項に記載の液
体噴射記録ヘッド。
（６）記録ヘッドユニットの上側には封止部材を被着し
たことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の液体
噴射記録ヘッド。