JP2004042569A - 液体吐出ヘッドおよびカートリッジならびに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体吐出ヘッドの駆動に伴うヒートサイクルにより、基板の接続端子と駆動素子との間に介在する異方性導電部材に熱応力が負荷し、これらの間の接続状態が破壊されて断線状態となるおそれがあった。
【解決手段】吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドであって、液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して電気熱変換体を駆動する駆動素子と、一対の端子部の間に位置する絶縁層の表面に形成されて異方性導電部材が入り込む凹部とを具える。
【選択図】 図２
【解決手段】吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドであって、液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して電気熱変換体を駆動する駆動素子と、一対の端子部の間に位置する絶縁層の表面に形成されて異方性導電部材が入り込む凹部とを具える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッドと当該液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する液体タンクとを一体化したカートリッジならびに液体吐出ヘッドを用いてプリント媒体に画像を形成するための画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリント法は、プリントヘッドに設けられた吐出口から、紙などのプリント媒体に対するインクのプリント性を調整するための処理液や、インクなどの液滴を吐出させ、これをプリント媒体に付着させることによってプリントを行うものであり、プリントヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速でプリントすることができ、ランニングコストが安く、騒音が少ないなどの利点を有する。特に、プリント媒体におけるプリント領域の全幅に亙って吐出口を配列した、いわゆるフルラインタイプのプリントヘッドを搭載したものは、より一層の高速プリントが可能である。また、このインクジェットプリント法では、明度や色相の異なる複数種のインクを使用してカラー画像を形成することが容易であるなどの利点も有している。
【０００３】
このようなプリントヘッドは、液滴を吐出するための吐出口と、この吐出口に連通して液体が供給される液室とを具え、さらに液室に設けられて吐出口から液滴を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生部と、この吐出エネルギー発生部を駆動するための駆動手段とが組み込まれている。
【０００４】
従来のプリントヘッドにおける基板と駆動素子との接合部分の断面構造を図９に示し、駆動素子が接合される部分の基板の平面形状を図１０に示し、そのＸＩ−ＸＩ矢視断面構造を図１１に示す。すなわち、アルミニウムなどの基板１０１の表面に形成された絶縁層１０２の上に吐出エネルギー発生部となる電気熱変換体を形成するための電気熱変換体層１０３と、この電気熱変換体層１０３に電力を供給するための電気配線１０４とがパターン形成され、さらにこれら電気熱変換体層１０３および電気配線１０４を保護するための保護絶縁層１０５が積層状態で形成されている。また、保護絶縁層１０５を貫通して電気配線１０４に導通する接続端子１０６には、電気熱変換体に対する電力のオン／オフを制御するための駆動素子（ＩＣ）１０７の電極パッド１０８が異方性導電部材１０９を介して接続しており、さらにこの駆動素子１０７に対して外部から画像信号を取り入れるため、保護絶縁層１０５を貫通して電気配線１０４に連通する第２の接続端子１１０とボンディングパッド１１１とが設けられ、第２の接続端子１１０には駆動素子１０７の第２の電極パッド１１２が異方性導電部材１０９を介して接続している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットプリンタにおいては、形成される画像の高精細化および高速化に対する要求が常に存在しており、電気熱変換体や吐出口の高密度化およびこれらの数を増大化するための研究開発が進められている。これに伴って、駆動素子１０７に対する接続端子１０６，１１０の狭ピッチ化および多数化が不可欠となっており、このような高密度および多数電極化の方法としては、ペアチップのフェースダウンによる実装方法が一般化しており、異方性導電部材１０９を用いた実装技術もその１つである。
【０００６】
しかしながら、基板１０１としてアルミニウムなどの金属を主体とするものをを用い、シリコンを主体とする駆動素子１０７をフリップチップ法によって基板１０１に搭載する場合、基板１０１と駆動素子１０７との線膨張係数の差が大きいため、プリントヘッドの駆動に伴って発生するヒートサイクルにより、基板１０１に設けられた接続端子１０６，１１０と駆動素子１０７の電極パッド１０８，１１２との間に介在する異方性導電部材１０９に熱応力が負荷する。このため、経時的な使用によって接続端子１０６，１１０と電極パッド１０８，１１２との間の接続状態が破壊され、これらが断線状態となってプリントヘッドとしての信頼性を損なうおそれがあった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、基板に形成された接続端子と駆動素子との接続状態を経時的な熱応力の如何にかかわらず、確実に維持し得る信頼性の高い液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッドとこれに供給される液体タンクとを一体化したカートリッジならびにこのような液体吐出ヘッドの取り付け部を具えた画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドであって、液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の形態は、吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する液体タンクとを有するカートリッジであって、前記液体吐出ヘッドが液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部とを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の形態は、吐出口から液滴を吐出してプリント媒体に画像を形成するための液体吐出ヘッドの取り付け部を有する画像形成装置であって、前記液体吐出ヘッドが液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部とを具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によると、発熱抵抗体基板上の絶縁層のドライバー１Ｃが搭載される部位に、凹部を設けたことにより、ＡＣＦとの接着面積を増大させるとともに、くいこみによる接着力を強化し、温度サイクルによるストレスに対する耐性を増大させることができ、電気接続抵抗の上昇や、接続部の断線のないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による液体吐出ヘッドにおいて、凹部が一対の端子部の配列方向に沿って複数形成されているものであってもよく、この場合、凹部が円形であってもよい。あるいは、凹部が一対の端子部の配列方向に沿って延在しているものであってもよく、この場合、凹部が細長い矩形であってもよい。また、凹部の深さが絶縁層の厚さの１／２以下であってもよい。さらに、液体がインクおよび／またはプリント媒体に吐出されるこのインクのプリント性を調整する処理液であってもよい。
【００１３】
本発明の第２の形態によるカートリッジにおいて、液体タンクが液体吐出ヘッドに対して着脱可能に搭載されるものであってもよい。
【００１４】
本発明の第３の形態による画像形成装置において、液体吐出ヘッドの取り付け部が液体吐出ヘッドから液体が吐出されるプリント媒体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能なキャリッジを有するものであってもよく、この場合、液体吐出ヘッドがキャリッジに対して着脱自在に搭載されるものであってもよい。
【００１５】
【実施例】
本発明による液体吐出ヘッドをシリアルタイプのインクジェットプリンタに応用した実施例について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００１６】
本実施例におけるプリントヘッドの外観を破断状態で図１に示し、その基板と駆動素子との接合部分の断面構造を図２に示す。すなわち、アルミニウムを主体とする基板１１上には、絶縁層１２としてＳｉＯ２が例えば２μｍの厚さで形成されており、さらにその上に吐出エネルギー発生部を構成する電気熱変換体層１３としてのＨｆＢ２と、吐出エネルギー発生部に電力を供給するための電気配線１４としてのアルミニウムとがスパッタリングにより順次積層され、フォトリソグラフィ技術によって所定のパターンに形成されている。さらに、これらの上には電気熱変換体層１３および電気配線１４を保護するための保護絶縁層１５としてＳｉＯ２が例えば２μｍの厚さでスパッタリングにより積層されている。
【００１７】
なお、本実施例では絶縁層１２，１５としてＳｉＯ２を用いたが、これに限定されるものではなく、ＳｉＮや非導電性樹脂などの他の絶縁材料をしようすることも可能である。
【００１８】
前記保護絶縁層１５を貫通して電気配線１４の端部に導通する接続端子１６には、電気熱変換体に対する電力のオン／オフを制御するための駆動素子（ＩＣ）１７の電極パッド１８が異方性導電部材１９を介して接続しており、さらにこの駆動素子１７に対して外部から画像信号を取り入れるため、保護絶縁層１５を貫通して電気配線１４の端部に連通する第２の接続端子２０とボンディングパッド２１とが設けられ、第２の接続端子２０には駆動素子１７の第２の電極パッド２２が異方性導電部材１９を介して接続している。接続端子１６，２０およびボンディングパッド２１は、基板１１の表層を覆う保護絶縁層１５の所定個所をフォトリソグラフィ技術を利用してドライエッチングにより除去し、この部分に電解めっきによって例えばＮｉ−Ｃｕ−Ａｕの順に積層して形成される。
【００１９】
図２および駆動素子１７を接合する前の基板１１の表面を図３に示し、そのＩＶ−ＩＶ矢視断面構造を図４に示す。すなわち、一対の接続端子１６，２０の間に位置する本実施例における保護絶縁層１５の表面には、直径が３μｍで深が０．５〜１μｍ程度の大きさの凹部２３が隣接する接続端子１６の配列方向に沿って１０μｍの間隔で多数形成されており、ここに異方性導電部材１９が入り込んで両者の密着接合性を向上させている。フォトリソグラフィ技術を利用してドライエッチングにより形成されるこれらの凹部２３は、異方性導電部材１９との接着性の向上の観点から微細で高密度に形成することが好ましが、電気配線１４の真上や電気配線１４の厚みに伴って形成される保護絶縁層１５の段差部分に形成することは避けた方が好ましい。また、凹部２３の深さは、保護絶縁層１５に要求される絶縁特性を劣化させることのない範囲で設定することが可能であり、一般的には保護絶縁層１５の膜厚の１／２以下にすることが好ましい。
【００２０】
基板１１と駆動素子１７とを異方性導電部材１９を介して接合する場合、基板１１上にフィルム状の異方性導電部材１９を貼着し、基板１１の接続端子１６，２０と駆動素子１７の電極パッド１８，２２とを正確に位置合わせした状態で、このフィルム状の異方性導電部材１９を１９０℃まで加熱し、駆動素子１７側から１つの電極パッド当たり４０ｇ相当の圧力を印加して２０秒間熱圧着することにより、フィルム状の異方性導電部材１９を軟化させて保護絶縁層１５の凹部２３に入り込ませ、基板１１の接続端子１６，２０と駆動素子１７の電極パッド１８，２２との間に異方性導電部材１９中に含まれる金属粉などの導電粒子が介在した状態となって基板１１と駆動素子１７とが強固に接合される。このようにして、本実施例におけるプリントヘッド１０には１０個の駆動素子１７が搭載されている。
【００２１】
一方、電気熱変換体層１３による吐出エネルギー発生部が形成される基板１１の前端部には、基板１１との間に吐出口２４とこの吐出口２４にそれぞれ連通する液路２５およびこれら液路２５に続く共通液室２６を形成する吐出口板２７が設けられ、この吐出口板２７には、プリントヘッド１０に供給される液体を共通液室２６に導くための液体供給コネクタ２８が設けられている。基板１１を保持する支持板２９には、ボンディングワイヤ３０を介してボンディングパッド２１に電気的に接続するプリント回路板３１が取り付けられ、このプリント回路板３１に設けられたコネクタ３２に対して着脱可能に接続される接続ケーブル３３を介して外部から駆動電力および駆動信号が取り入れられるようになっている。
【００２２】
上述した実施例では、保護絶縁層１５の表面に形成される凹部２３を円形にしたが、基板１１の接続端子１６，２０の対向方向に沿って細長く形成することも可能である。
【００２３】
このような本発明による液体吐出ヘッドであるプリントヘッドにおける駆動素子を取り付ける前の基板の平面形状を図５に示し、そのＶＩ−ＶＩ矢視断面構造を図６に示すが、先の実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例における凹部２３は、基板１１の接続端子１６，２０の対向方向に延在する細長いスリット状をなし、幅が３μｍで深さが０．５〜１μｍであり、吐出口２４の配列方向に沿って１０μｍの間隔で形成しており、この場合においても異方性導電部材が凹部２３に入り込み、保護絶縁層１５との密着接合強度を高めるように作用する。
【００２４】
上述した２つの実施例によるプリントヘッド１０の効果を確認するため、これらのプリントヘッド１０をそれぞれ２０個ずつ作成する一方、凹部２３を形成する点以外は上述した実施例と同様のプリントヘッドを比較例として２０個作成し、雰囲気温度を−３０℃と１００℃とに３０分ずつ交互に繰り返す温度サイクル試験によってその断線発生率を試験し、その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
断線発生率は（断線発生ヘッドの数／２０）×１００で表されるが、表１から明らかなように、本実施例１，実施例２によるプリントヘッド１０は、共に長期に亙る接続信頼性を有することが理解できよう。
【００２７】
図１に示したようなインクジェットプリントヘッド１０を用いた本発明によるカートリッジの一実施例の外観を図７に示す。すなわち、本実施例におけるカートリッジ４０は、シリアルタイプのものであり、インクジェットヘッド１０と、液体供給管４１と、インクなどの液体を収容する液体タンク４２と、この液体タンク４２内を密閉する蓋部材４３とで主要部が構成されている。
【００２８】
液体を吐出するための多数の吐出口２４が形成されたインクジェットヘッド１０は、先の図１〜図６に示した実施例に対応したものであり、液体は、液体タンク４２から液体供給管４１を介して吐出口板２７と基板１１とで形成される図示しない共通液室２６へと導かれるようになっている。
【００２９】
本実施例におけるカートリッジ４０は、プリントヘッド１０と液体タンク４２とを一体的に形成したものであるが、このプリントヘッド１０に対し、液体タンク４２側を交換可能に連結した構造を採用するようにしても良い。
【００３０】
上述したカートリッジ４０が搭載される本発明によるインクジェット装置の一実施例の外観を図８に示す。すなわち、５１はキャリッジ５２を図中、矢印ａ， ｂ方向に案内する案内軸、５３は送りねじ軸５４に形成されている螺旋溝であり、キャリッジ５２は送りねじ軸５４の正逆回転に従って案内軸５１に沿い矢印ａ， ｂ方向に走査移動する。そして、移動しながらキャリッジ５２に搭載されたカートリッジ４０のプリントヘッド１０により、プリント媒体としてのプリント用紙Ｐのプリント領域にプリントが行われる。
【００３１】
５５はキャリッジ駆動モータ、５６，５７はキャリッジ駆動モータ５５の駆動力を送りねじ軸５４に伝達するためのギヤ、５８はプリント用紙Ｐをプラテン５９に向けて押付けているシート押え板である。また、本実施例では開口部６０を有すると共にプリントヘッド１０の吐出口２４が開口する吐出口面３４（図１，図７参照）を覆蓋するキャップ部材６１と、このキャップ部材６１に連結されると共に回復動作時にキャップ部材６１を介してプリントヘッド１０から液体を吸引する吸引手段６２と、さらに回復動作の前後などに使用されるクリーニングブレード６３と、キャップ部材６１を支持する支持部材６４とを具えており、クリーニングブレード６３はその支持部材６５を介して矢印方向に移動させられ、プリントヘッド１０の吐出口面３４を掃拭する。
【００３２】
６６は、ギヤ６７およびカム６８を介して吸引手段６２を駆動するためのレバーであり、吸引動作時にはキャリッジ駆動モータ５５により図示しないクラッチ切換手段およびレバー６６などを介してその駆動力が伝達される。また、６９，７０は、キャリッジ５２のホームポジションを検知するためのフォトカプラであり、キャリッジ５２に設けられた突出レバー７１の光路遮断により、ホームポジションが検知され、キャリッジ駆動モータ５５の正逆回転方向の切り換えなどが行われる。
【００３３】
なお、本実施例ではこれらのキャッピング，クリーニング，吸引回復は、キャリッジ５２がホームポジション側の領域に来た時に送りねじ軸５４の作用によって、それらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイミングで所望の作動を行うように構成されるものであれば、どのような構成であってもよい。
【００３４】
なお、本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば、電気熱変換体やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式の液体吐出ヘッドや、カートリッジ、あるいは画像形成装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
【００３５】
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号明細書や、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマンド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体が保持されているシートや流路に対応して配置される電気熱変換体に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することにより熱エネルギを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。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われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、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号明細書や、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、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、さらに優れたプリントを行うことができる。
【００３６】
また、液体吐出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口と液路と電気熱変換体との組合せ構成（電気熱変換体が液路に沿って配置された直線状液流路または電気熱変換体が液路を挟んで吐出口と正対する直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書や、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や、熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればプリントを確実に効率良く行うことができるようになるからである。
【００３７】
さらに、画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。
【００３８】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定された液体吐出ヘッド、あるいはキャリッジに対して交換可能に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップタイプの液体吐出ヘッド、あるいは液体吐出ヘッド自体に一体的に液体を貯えるタンクが設けられたカートリッジを用いた場合にも、本発明は有効である。
【００３９】
本発明の画像形成装置の構成として、液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキャッピング手段や、クリーニング手段， 加圧あるいは吸引手段， 電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、プリントとは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００４０】
また、搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、プリント色や濃度（明度）を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモード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。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。
【００４１】
さらに、以上説明した本発明の実施例においては、室温やそれ以下で固化し、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式では液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行って液体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、使用プリント信号付与時に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用させることで積極的に防止するため、または液体の蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するものを用いてもよい。何れにしても熱エネルギのプリント信号に応じた付与によって液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のものを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合の液体は、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また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よい。本発明においては、上述した各液体に対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。
【００４２】
なお、本発明にかかる画像形成装置の形態としては、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や石材， 樹脂， ガラス， 金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、一対の端子部と駆動素子との間に介装される異方性導電部材が入り込む凹部を一対の端子部の間に位置する絶縁層の表面に形成したので、異方性導電部材と絶縁層との接着面積が増大すると共にこれらが噛み合い状態となり、ヒートサイクルに伴って発生する熱応力に対する耐久性を増大させることができ、長期間に亙って一対の端子部と駆動素子との導通状態を確実に維持することが可能となり、信頼性の高い液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００４４】
凹部の深さを絶縁層の厚さの１／２以下にした場合には、異方性導電部材と絶縁層との接合状態を良好に保って一対の端子部と駆動素子との導通状態をさらに良好に維持することができる。
【００４５】
液体タンクを液体吐出ヘッドに対して着脱可能に搭載した場合には、液体吐出ヘッドに対して液体タンクの交換を容易に行うことができる。
【００４６】
液体吐出ヘッドをキャリッジに着脱自在に搭載した場合には、液体吐出ヘッドの交換やメンテナンスなどをユーザーサイドで容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体吐出ヘッドをプリントヘッドに応用した一実施例の外観を表す破断斜視図である。
【図２】図１に示した実施例における基板と駆動素子との接続部分の構造を表す断面図である。
【図３】図１に示した実施例における駆動素子との接続部分における基板の平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】本発明によると液体吐出ヘッドの他の実施例における駆動素子との接続部分における基板の平面図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図７】本発明によるカートリッジの一実施例の外観を表す斜視図である。
【図８】本発明による画像形成装置をシリアルタイプのインクジェットプリンタに応用した一実施例の外観を表す斜視図である。
【図９】従来のプリントヘッドにおける基板と駆動素子との接続部分の断面図である。
【図１０】図９に示した従来のプリントヘッドにおける駆動素子との接続部分における基板の平面図である。
【図１１】図１０中のＸＩ−ＸＩ矢視断面図である。
【符号の説明】
１０ プリントヘッド
１１ 基板
１２ 絶縁層
１３ 電気熱変換体層
１４ 電気配線
１５ 保護絶縁層
１６ 接続端子
１７ 駆動素子
１８ 電極パッド
１９ 異方性導電部材
２０ 第２の接続端子
２１ ボンディングパッド
２２ 第２の電極パッド
２３ 凹部
２４ 吐出口
２５ 液路
２６ 共通液室
２７ 吐出口板
２８ 液体供給コネクタ
２９ 支持板
３０ ボンディングワイヤ
３１ プリント回路板
３２ コネクタ
３３ 接続ケーブル
３４ 吐出口面
４０ カートリッジ
４１ 液体供給管
４２ 液体タンク
４３ 蓋部材
５１ 案内軸
５２ キャリッジ
５３ 螺旋溝
５４ 送りねじ軸
５５ キャリッジ駆動モータ
５６，５７ ギヤ
５８ シート押え板
５９ プラテン
６０ 開口部
６１ キャップ部材
６２ 吸引手段
６３ クリーニングブレード
６４ 支持部材
６５ 支持部材
６６ レバー
６７ ギヤ
６８ カム
６９，７０ フォトカプラ
７１ 突出レバー
Ｐ プリント用紙
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッドと当該液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する液体タンクとを一体化したカートリッジならびに液体吐出ヘッドを用いてプリント媒体に画像を形成するための画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリント法は、プリントヘッドに設けられた吐出口から、紙などのプリント媒体に対するインクのプリント性を調整するための処理液や、インクなどの液滴を吐出させ、これをプリント媒体に付着させることによってプリントを行うものであり、プリントヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速でプリントすることができ、ランニングコストが安く、騒音が少ないなどの利点を有する。特に、プリント媒体におけるプリント領域の全幅に亙って吐出口を配列した、いわゆるフルラインタイプのプリントヘッドを搭載したものは、より一層の高速プリントが可能である。また、このインクジェットプリント法では、明度や色相の異なる複数種のインクを使用してカラー画像を形成することが容易であるなどの利点も有している。
【０００３】
このようなプリントヘッドは、液滴を吐出するための吐出口と、この吐出口に連通して液体が供給される液室とを具え、さらに液室に設けられて吐出口から液滴を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生部と、この吐出エネルギー発生部を駆動するための駆動手段とが組み込まれている。
【０００４】
従来のプリントヘッドにおける基板と駆動素子との接合部分の断面構造を図９に示し、駆動素子が接合される部分の基板の平面形状を図１０に示し、そのＸＩ−ＸＩ矢視断面構造を図１１に示す。すなわち、アルミニウムなどの基板１０１の表面に形成された絶縁層１０２の上に吐出エネルギー発生部となる電気熱変換体を形成するための電気熱変換体層１０３と、この電気熱変換体層１０３に電力を供給するための電気配線１０４とがパターン形成され、さらにこれら電気熱変換体層１０３および電気配線１０４を保護するための保護絶縁層１０５が積層状態で形成されている。また、保護絶縁層１０５を貫通して電気配線１０４に導通する接続端子１０６には、電気熱変換体に対する電力のオン／オフを制御するための駆動素子（ＩＣ）１０７の電極パッド１０８が異方性導電部材１０９を介して接続しており、さらにこの駆動素子１０７に対して外部から画像信号を取り入れるため、保護絶縁層１０５を貫通して電気配線１０４に連通する第２の接続端子１１０とボンディングパッド１１１とが設けられ、第２の接続端子１１０には駆動素子１０７の第２の電極パッド１１２が異方性導電部材１０９を介して接続している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットプリンタにおいては、形成される画像の高精細化および高速化に対する要求が常に存在しており、電気熱変換体や吐出口の高密度化およびこれらの数を増大化するための研究開発が進められている。これに伴って、駆動素子１０７に対する接続端子１０６，１１０の狭ピッチ化および多数化が不可欠となっており、このような高密度および多数電極化の方法としては、ペアチップのフェースダウンによる実装方法が一般化しており、異方性導電部材１０９を用いた実装技術もその１つである。
【０００６】
しかしながら、基板１０１としてアルミニウムなどの金属を主体とするものをを用い、シリコンを主体とする駆動素子１０７をフリップチップ法によって基板１０１に搭載する場合、基板１０１と駆動素子１０７との線膨張係数の差が大きいため、プリントヘッドの駆動に伴って発生するヒートサイクルにより、基板１０１に設けられた接続端子１０６，１１０と駆動素子１０７の電極パッド１０８，１１２との間に介在する異方性導電部材１０９に熱応力が負荷する。このため、経時的な使用によって接続端子１０６，１１０と電極パッド１０８，１１２との間の接続状態が破壊され、これらが断線状態となってプリントヘッドとしての信頼性を損なうおそれがあった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、基板に形成された接続端子と駆動素子との接続状態を経時的な熱応力の如何にかかわらず、確実に維持し得る信頼性の高い液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッドとこれに供給される液体タンクとを一体化したカートリッジならびにこのような液体吐出ヘッドの取り付け部を具えた画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドであって、液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の形態は、吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する液体タンクとを有するカートリッジであって、前記液体吐出ヘッドが液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部とを具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の形態は、吐出口から液滴を吐出してプリント媒体に画像を形成するための液体吐出ヘッドの取り付け部を有する画像形成装置であって、前記液体吐出ヘッドが液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、この電気配線を覆う絶縁層と、この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部とを具えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によると、発熱抵抗体基板上の絶縁層のドライバー１Ｃが搭載される部位に、凹部を設けたことにより、ＡＣＦとの接着面積を増大させるとともに、くいこみによる接着力を強化し、温度サイクルによるストレスに対する耐性を増大させることができ、電気接続抵抗の上昇や、接続部の断線のないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による液体吐出ヘッドにおいて、凹部が一対の端子部の配列方向に沿って複数形成されているものであってもよく、この場合、凹部が円形であってもよい。あるいは、凹部が一対の端子部の配列方向に沿って延在しているものであってもよく、この場合、凹部が細長い矩形であってもよい。また、凹部の深さが絶縁層の厚さの１／２以下であってもよい。さらに、液体がインクおよび／またはプリント媒体に吐出されるこのインクのプリント性を調整する処理液であってもよい。
【００１３】
本発明の第２の形態によるカートリッジにおいて、液体タンクが液体吐出ヘッドに対して着脱可能に搭載されるものであってもよい。
【００１４】
本発明の第３の形態による画像形成装置において、液体吐出ヘッドの取り付け部が液体吐出ヘッドから液体が吐出されるプリント媒体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能なキャリッジを有するものであってもよく、この場合、液体吐出ヘッドがキャリッジに対して着脱自在に搭載されるものであってもよい。
【００１５】
【実施例】
本発明による液体吐出ヘッドをシリアルタイプのインクジェットプリンタに応用した実施例について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００１６】
本実施例におけるプリントヘッドの外観を破断状態で図１に示し、その基板と駆動素子との接合部分の断面構造を図２に示す。すなわち、アルミニウムを主体とする基板１１上には、絶縁層１２としてＳｉＯ２が例えば２μｍの厚さで形成されており、さらにその上に吐出エネルギー発生部を構成する電気熱変換体層１３としてのＨｆＢ２と、吐出エネルギー発生部に電力を供給するための電気配線１４としてのアルミニウムとがスパッタリングにより順次積層され、フォトリソグラフィ技術によって所定のパターンに形成されている。さらに、これらの上には電気熱変換体層１３および電気配線１４を保護するための保護絶縁層１５としてＳｉＯ２が例えば２μｍの厚さでスパッタリングにより積層されている。
【００１７】
なお、本実施例では絶縁層１２，１５としてＳｉＯ２を用いたが、これに限定されるものではなく、ＳｉＮや非導電性樹脂などの他の絶縁材料をしようすることも可能である。
【００１８】
前記保護絶縁層１５を貫通して電気配線１４の端部に導通する接続端子１６には、電気熱変換体に対する電力のオン／オフを制御するための駆動素子（ＩＣ）１７の電極パッド１８が異方性導電部材１９を介して接続しており、さらにこの駆動素子１７に対して外部から画像信号を取り入れるため、保護絶縁層１５を貫通して電気配線１４の端部に連通する第２の接続端子２０とボンディングパッド２１とが設けられ、第２の接続端子２０には駆動素子１７の第２の電極パッド２２が異方性導電部材１９を介して接続している。接続端子１６，２０およびボンディングパッド２１は、基板１１の表層を覆う保護絶縁層１５の所定個所をフォトリソグラフィ技術を利用してドライエッチングにより除去し、この部分に電解めっきによって例えばＮｉ−Ｃｕ−Ａｕの順に積層して形成される。
【００１９】
図２および駆動素子１７を接合する前の基板１１の表面を図３に示し、そのＩＶ−ＩＶ矢視断面構造を図４に示す。すなわち、一対の接続端子１６，２０の間に位置する本実施例における保護絶縁層１５の表面には、直径が３μｍで深が０．５〜１μｍ程度の大きさの凹部２３が隣接する接続端子１６の配列方向に沿って１０μｍの間隔で多数形成されており、ここに異方性導電部材１９が入り込んで両者の密着接合性を向上させている。フォトリソグラフィ技術を利用してドライエッチングにより形成されるこれらの凹部２３は、異方性導電部材１９との接着性の向上の観点から微細で高密度に形成することが好ましが、電気配線１４の真上や電気配線１４の厚みに伴って形成される保護絶縁層１５の段差部分に形成することは避けた方が好ましい。また、凹部２３の深さは、保護絶縁層１５に要求される絶縁特性を劣化させることのない範囲で設定することが可能であり、一般的には保護絶縁層１５の膜厚の１／２以下にすることが好ましい。
【００２０】
基板１１と駆動素子１７とを異方性導電部材１９を介して接合する場合、基板１１上にフィルム状の異方性導電部材１９を貼着し、基板１１の接続端子１６，２０と駆動素子１７の電極パッド１８，２２とを正確に位置合わせした状態で、このフィルム状の異方性導電部材１９を１９０℃まで加熱し、駆動素子１７側から１つの電極パッド当たり４０ｇ相当の圧力を印加して２０秒間熱圧着することにより、フィルム状の異方性導電部材１９を軟化させて保護絶縁層１５の凹部２３に入り込ませ、基板１１の接続端子１６，２０と駆動素子１７の電極パッド１８，２２との間に異方性導電部材１９中に含まれる金属粉などの導電粒子が介在した状態となって基板１１と駆動素子１７とが強固に接合される。このようにして、本実施例におけるプリントヘッド１０には１０個の駆動素子１７が搭載されている。
【００２１】
一方、電気熱変換体層１３による吐出エネルギー発生部が形成される基板１１の前端部には、基板１１との間に吐出口２４とこの吐出口２４にそれぞれ連通する液路２５およびこれら液路２５に続く共通液室２６を形成する吐出口板２７が設けられ、この吐出口板２７には、プリントヘッド１０に供給される液体を共通液室２６に導くための液体供給コネクタ２８が設けられている。基板１１を保持する支持板２９には、ボンディングワイヤ３０を介してボンディングパッド２１に電気的に接続するプリント回路板３１が取り付けられ、このプリント回路板３１に設けられたコネクタ３２に対して着脱可能に接続される接続ケーブル３３を介して外部から駆動電力および駆動信号が取り入れられるようになっている。
【００２２】
上述した実施例では、保護絶縁層１５の表面に形成される凹部２３を円形にしたが、基板１１の接続端子１６，２０の対向方向に沿って細長く形成することも可能である。
【００２３】
このような本発明による液体吐出ヘッドであるプリントヘッドにおける駆動素子を取り付ける前の基板の平面形状を図５に示し、そのＶＩ−ＶＩ矢視断面構造を図６に示すが、先の実施例と同一機能の部材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例における凹部２３は、基板１１の接続端子１６，２０の対向方向に延在する細長いスリット状をなし、幅が３μｍで深さが０．５〜１μｍであり、吐出口２４の配列方向に沿って１０μｍの間隔で形成しており、この場合においても異方性導電部材が凹部２３に入り込み、保護絶縁層１５との密着接合強度を高めるように作用する。
【００２４】
上述した２つの実施例によるプリントヘッド１０の効果を確認するため、これらのプリントヘッド１０をそれぞれ２０個ずつ作成する一方、凹部２３を形成する点以外は上述した実施例と同様のプリントヘッドを比較例として２０個作成し、雰囲気温度を−３０℃と１００℃とに３０分ずつ交互に繰り返す温度サイクル試験によってその断線発生率を試験し、その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
断線発生率は（断線発生ヘッドの数／２０）×１００で表されるが、表１から明らかなように、本実施例１，実施例２によるプリントヘッド１０は、共に長期に亙る接続信頼性を有することが理解できよう。
【００２７】
図１に示したようなインクジェットプリントヘッド１０を用いた本発明によるカートリッジの一実施例の外観を図７に示す。すなわち、本実施例におけるカートリッジ４０は、シリアルタイプのものであり、インクジェットヘッド１０と、液体供給管４１と、インクなどの液体を収容する液体タンク４２と、この液体タンク４２内を密閉する蓋部材４３とで主要部が構成されている。
【００２８】
液体を吐出するための多数の吐出口２４が形成されたインクジェットヘッド１０は、先の図１〜図６に示した実施例に対応したものであり、液体は、液体タンク４２から液体供給管４１を介して吐出口板２７と基板１１とで形成される図示しない共通液室２６へと導かれるようになっている。
【００２９】
本実施例におけるカートリッジ４０は、プリントヘッド１０と液体タンク４２とを一体的に形成したものであるが、このプリントヘッド１０に対し、液体タンク４２側を交換可能に連結した構造を採用するようにしても良い。
【００３０】
上述したカートリッジ４０が搭載される本発明によるインクジェット装置の一実施例の外観を図８に示す。すなわち、５１はキャリッジ５２を図中、矢印ａ， ｂ方向に案内する案内軸、５３は送りねじ軸５４に形成されている螺旋溝であり、キャリッジ５２は送りねじ軸５４の正逆回転に従って案内軸５１に沿い矢印ａ， ｂ方向に走査移動する。そして、移動しながらキャリッジ５２に搭載されたカートリッジ４０のプリントヘッド１０により、プリント媒体としてのプリント用紙Ｐのプリント領域にプリントが行われる。
【００３１】
５５はキャリッジ駆動モータ、５６，５７はキャリッジ駆動モータ５５の駆動力を送りねじ軸５４に伝達するためのギヤ、５８はプリント用紙Ｐをプラテン５９に向けて押付けているシート押え板である。また、本実施例では開口部６０を有すると共にプリントヘッド１０の吐出口２４が開口する吐出口面３４（図１，図７参照）を覆蓋するキャップ部材６１と、このキャップ部材６１に連結されると共に回復動作時にキャップ部材６１を介してプリントヘッド１０から液体を吸引する吸引手段６２と、さらに回復動作の前後などに使用されるクリーニングブレード６３と、キャップ部材６１を支持する支持部材６４とを具えており、クリーニングブレード６３はその支持部材６５を介して矢印方向に移動させられ、プリントヘッド１０の吐出口面３４を掃拭する。
【００３２】
６６は、ギヤ６７およびカム６８を介して吸引手段６２を駆動するためのレバーであり、吸引動作時にはキャリッジ駆動モータ５５により図示しないクラッチ切換手段およびレバー６６などを介してその駆動力が伝達される。また、６９，７０は、キャリッジ５２のホームポジションを検知するためのフォトカプラであり、キャリッジ５２に設けられた突出レバー７１の光路遮断により、ホームポジションが検知され、キャリッジ駆動モータ５５の正逆回転方向の切り換えなどが行われる。
【００３３】
なお、本実施例ではこれらのキャッピング，クリーニング，吸引回復は、キャリッジ５２がホームポジション側の領域に来た時に送りねじ軸５４の作用によって、それらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイミングで所望の作動を行うように構成されるものであれば、どのような構成であってもよい。
【００３４】
なお、本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば、電気熱変換体やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式の液体吐出ヘッドや、カートリッジ、あるいは画像形成装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
【００３５】
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号明細書や、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマンド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体が保持されているシートや流路に対応して配置される電気熱変換体に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することにより熱エネルギを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長および収縮により、吐出口を介して液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。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われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、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号明細書や、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、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、さらに優れたプリントを行うことができる。
【００３６】
また、液体吐出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口と液路と電気熱変換体との組合せ構成（電気熱変換体が液路に沿って配置された直線状液流路または電気熱変換体が液路を挟んで吐出口と正対する直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書や、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や、熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示した特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても、本発明の効果は有効である。すなわち、液体吐出ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればプリントを確実に効率良く行うことができるようになるからである。
【００３７】
さらに、画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。
【００３８】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定された液体吐出ヘッド、あるいはキャリッジに対して交換可能に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップタイプの液体吐出ヘッド、あるいは液体吐出ヘッド自体に一体的に液体を貯えるタンクが設けられたカートリッジを用いた場合にも、本発明は有効である。
【００３９】
本発明の画像形成装置の構成として、液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキャッピング手段や、クリーニング手段， 加圧あるいは吸引手段， 電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、プリントとは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００４０】
また、搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、プリント色や濃度（明度）を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモード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。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。
【００４１】
さらに、以上説明した本発明の実施例においては、室温やそれ以下で固化し、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式では液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行って液体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、使用プリント信号付与時に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用させることで積極的に防止するため、または液体の蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するものを用いてもよい。何れにしても熱エネルギのプリント信号に応じた付与によって液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のものを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合の液体は、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また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よい。本発明においては、上述した各液体に対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。
【００４２】
なお、本発明にかかる画像形成装置の形態としては、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や石材， 樹脂， ガラス， 金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、一対の端子部と駆動素子との間に介装される異方性導電部材が入り込む凹部を一対の端子部の間に位置する絶縁層の表面に形成したので、異方性導電部材と絶縁層との接着面積が増大すると共にこれらが噛み合い状態となり、ヒートサイクルに伴って発生する熱応力に対する耐久性を増大させることができ、長期間に亙って一対の端子部と駆動素子との導通状態を確実に維持することが可能となり、信頼性の高い液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００４４】
凹部の深さを絶縁層の厚さの１／２以下にした場合には、異方性導電部材と絶縁層との接合状態を良好に保って一対の端子部と駆動素子との導通状態をさらに良好に維持することができる。
【００４５】
液体タンクを液体吐出ヘッドに対して着脱可能に搭載した場合には、液体吐出ヘッドに対して液体タンクの交換を容易に行うことができる。
【００４６】
液体吐出ヘッドをキャリッジに着脱自在に搭載した場合には、液体吐出ヘッドの交換やメンテナンスなどをユーザーサイドで容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体吐出ヘッドをプリントヘッドに応用した一実施例の外観を表す破断斜視図である。
【図２】図１に示した実施例における基板と駆動素子との接続部分の構造を表す断面図である。
【図３】図１に示した実施例における駆動素子との接続部分における基板の平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】本発明によると液体吐出ヘッドの他の実施例における駆動素子との接続部分における基板の平面図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図７】本発明によるカートリッジの一実施例の外観を表す斜視図である。
【図８】本発明による画像形成装置をシリアルタイプのインクジェットプリンタに応用した一実施例の外観を表す斜視図である。
【図９】従来のプリントヘッドにおける基板と駆動素子との接続部分の断面図である。
【図１０】図９に示した従来のプリントヘッドにおける駆動素子との接続部分における基板の平面図である。
【図１１】図１０中のＸＩ−ＸＩ矢視断面図である。
【符号の説明】
１０ プリントヘッド
１１ 基板
１２ 絶縁層
１３ 電気熱変換体層
１４ 電気配線
１５ 保護絶縁層
１６ 接続端子
１７ 駆動素子
１８ 電極パッド
１９ 異方性導電部材
２０ 第２の接続端子
２１ ボンディングパッド
２２ 第２の電極パッド
２３ 凹部
２４ 吐出口
２５ 液路
２６ 共通液室
２７ 吐出口板
２８ 液体供給コネクタ
２９ 支持板
３０ ボンディングワイヤ
３１ プリント回路板
３２ コネクタ
３３ 接続ケーブル
３４ 吐出口面
４０ カートリッジ
４１ 液体供給管
４２ 液体タンク
４３ 蓋部材
５１ 案内軸
５２ キャリッジ
５３ 螺旋溝
５４ 送りねじ軸
５５ キャリッジ駆動モータ
５６，５７ ギヤ
５８ シート押え板
５９ プラテン
６０ 開口部
６１ キャップ部材
６２ 吸引手段
６３ クリーニングブレード
６４ 支持部材
６５ 支持部材
６６ レバー
６７ ギヤ
６８ カム
６９，７０ フォトカプラ
７１ 突出レバー
Ｐ プリント用紙
Claims (12)
- 吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドであって、
液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、
この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、
この電気配線を覆う絶縁層と、
この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、
異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、
前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部と
を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記凹部は、前記一対の端子部の配列方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記凹部が円形であることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記凹部は、前記一対の端子部の配列方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記凹部が細長い矩形であることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記凹部の深さは、前記絶縁層の厚さの１／２以下であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
- 液体は、インクおよび／またはプリント媒体に吐出されるこのインクのプリント性を調整する処理液であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
- 吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜する液体タンクとを有するカートリッジであって、前記液体吐出ヘッドが
液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、
この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、
この電気配線を覆う絶縁層と、
この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、
異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、
前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部と
を具えたことを特徴とするカートリッジ。 - 前記液体タンクは、前記液体吐出ヘッドに対して着脱可能に搭載されることを特徴とする請求項８に記載のカートリッジ。
- 吐出口から液滴を吐出してプリント媒体に画像を形成するための液体吐出ヘッドの取り付け部を有する画像形成装置であって、前記液体吐出ヘッドが
液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換体と、
この電気熱変換体に電力を供給するための電気配線と、
この電気配線を覆う絶縁層と、
この絶縁層を貫通して前記電気配線に接続する一対の端子部と、
異方性導電部材を介してこれら一対の端子部に接続して前記電気熱変換体を駆動する駆動素子と、
前記一対の端子部の間に位置する前記絶縁層の表面に形成されて前記異方性導電部材が入り込む凹部と
を具えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記液体吐出ヘッドの取り付け部は、前記液体吐出ヘッドから液体が吐出されるプリント媒体の搬送方向と交差する方向に走査移動可能なキャリッジを有することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
- 前記液体吐出ヘッドは、前記キャリッジに対して着脱自在に搭載されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002206220A JP2004042569A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 液体吐出ヘッドおよびカートリッジならびに画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002206220A JP2004042569A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 液体吐出ヘッドおよびカートリッジならびに画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004042569A true JP2004042569A (ja) | 2004-02-12 |
Family
ID=31711303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002206220A Pending JP2004042569A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 液体吐出ヘッドおよびカートリッジならびに画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004042569A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010228110A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置 |
| JP2021068863A (ja) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 株式会社リコー | デバイス、液体吐出ヘッド、吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
-
2002
- 2002-07-15 JP JP2002206220A patent/JP2004042569A/ja active Pending
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| JP2021068863A (ja) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 株式会社リコー | デバイス、液体吐出ヘッド、吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
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