JPH08150718A

JPH08150718A - インクジェット記録装置の記録ヘッド

Info

Publication number: JPH08150718A
Application number: JP32149694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuji Kitani; 充志木谷; Toshihiro Mori; 利浩森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、記録ヘッドを構成する発熱体基板と
電気的に接続されている配線基板がインクにより腐食さ
れることを防止したインクジェット記録装置の記録ヘッ
ド及び該記録ヘッドからなるインクジェットカートリッ
ジを備えたインクジェット記録装置を提供することを目
的としている。【構成】本発明は、インクジェット記録装置において、
その記録ヘッドを構成する発熱体基板と電気的に接続さ
れている配線基板を、導体または樹脂層で覆われた導体
を介して支持体上に固定するようにしたものである。そ
して、本発明においては前記導体をＣｕ箔で構成し、そ
れが一定の電位に保たれるように構成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に係り、特にインクにより腐食されることを防止した
配線基板を備えたインクジェット記録装置の記録ヘッド
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱エネルギーを利用して記録液を
加熱・沸騰させ液滴を吐出して記録を行うように構成さ
れたインクジェット記録装置の記録ヘッドは、例えば、
特開昭５５−１３２２５３号公報に記載されているよう
に、シリコン基板に熱変換体及び電極が配されてなる発
熱体基板上に、記録用インク吐出口及び前記電気熱変換
体による熱作用部を有するインク流路並びに該インク流
路にインクを供給する共通液室を構成するための凹部を
有した天板が接合され、前記発熱体基板と電気的に接続
された配線基板であるガラスエポキシ配線基板が、アル
ミニウム板材の放熱支持体上に前記発熱体基板と隣接し
て接着された構成となっている。そして、前記発熱体基
板とガラスエポキシ配線基板との電気的接続はボンディ
ングワイヤーで行われており、前記これらの基板上のボ
ンディングパッド、及び前記ボンディングワイヤーはシ
リコーン樹脂により樹脂封止され外力及びインクから保
護される構成になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものにおいては、インクジェット記録ヘッドに使用
されるインク中の成分に尿素があるため、その長期にわ
たる保存環境によってはインク中の成分における尿素が
分解して弱アルカリ性となり、インクが前記放熱支持体
であるアルミニウム板材とガラスエポキシ配線基板間に
入り込み、ガラスエポキシ配線基板の配線パターンを構
成するＣｕ箔あるいはＮｉメッキが腐食されることがあ
った。さらに詳しくは、上記した従来構成においてはガ
ラスエポキシ配線基板の前記放熱支持体に面する反対側
の片面であるパターン面はエポキシ系の樹脂であるソル
ダーレジストで覆われており、また、ＩＣ実装部及びボ
ンディングワイヤーは、シリコーン封止材で覆われてい
る。さらに、前記片面のソルダーレジストで覆われてい
ないその他パターン部分は、Ａｕメッキが施されている
ため、上記配線基板のパターン面側にインクが付着した
場合でも、配線パターンは腐食されることがない。これ
に対して、上記ガラスエポキシ配線基板のパターン面の
裏面すなわち前記放熱支持体に面する側は接着剤にて接
着されており、また精度上の制約から全面接着されてい
なかった。したがって、放熱支持体とガラスエポキシ配
線基板間にインクタンクから漏れたインクが入り込んだ
場合、その配線基板の裏面よりガラスエポキシ板中を浸
透したインクが配線パターン面まで到達し、インク中の
尿素が分解してできたアルカリ成分によって配線パター
ンを構成するＣｕ箔あるいはＮｉメッキが腐食され、最
悪の場合には断線するという問題があった。

【０００４】そこで、本発明は上記した問題を解決する
ため、記録ヘッドを構成する発熱体基板と電気的に接続
されている配線基板がインクにより腐食されることを防
止したインクジェット記録装置の記録ヘッドを提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、インクジェット記録装置において、その記
録ヘッドを構成する発熱体基板と電気的に接続されてい
る配線基板を、導体または樹脂層で覆われた導体を介し
て支持体上に固定するようにしたものである。また、本
発明においては前記導体をＣｕ箔で構成し、その電位が
一定に保たれるように構成してもよく、その場合には導
体と配線基板の配線パターン面との導通がとられ接地さ
れるように構成することができる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、インクジェット記録装置にお
いて、その記録ヘッドを構成する発熱体基板と電気的に
接続されている配線基板を、導体または樹脂層で覆われ
た導体を介して支持体上に固定するように構成されてい
るから、配線基板であるガラスエポキシ配線基板のパタ
ーン面の裏面側の全面が導体として例えばＣｕ箔、また
は樹脂層を介したＣｕ箔で覆われ、インクが放熱部材の
アルミ板と配線基板間に入り込んだ場合でも、Ｃｕ箔は
インク透過性がないことから配線パターンまでインクが
到達せすることがなく、ガラスエポキシ配線基板の配線
パターンを構成するＣｕ箔あるいはＮｉメッキの腐食が
防止され、さらには、配線の断線が防止されて、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が可能
となる。また、ガラスエポキシ配線基板のパターン面の
裏面側の全面に配された前記Ｃｕ箔を、その電位が一定
に保たれるように構成することによって、電気的ノイズ
を排してより一層信頼性の高い記録ヘッドを提供するこ
とが可能となる。

【０００７】

【実施例】

［実施例１］図１は本発明に係る実施例１の構成を示す
断面図である。１００はシリコン基板上に電気熱変換体
及び電気配線を備えてなる発熱体基板、１１０は前記発
熱体基板に作られた吐出口及び共通液室形成部材、１２
０は駆動用ドライバーＩＣ、１３０は発熱体基板と駆動
用ドライバーＩＣの電気的接続をとるボンディングワイ
ヤー、１４０は放熱支持体であり、アルミニウムで形成
されている。１５０は配線基板であるガラスエポキシの
プリント配線基板で、前記発熱体基板と分離してこの発
熱体基板と共に前記放熱支持体上に接着層１９０および
２００を介して固定されており、ボンディングワイヤー
により両者の電気的接続がとられている。但し、図１に
於てインク流路は省略されている。１６０は前記配線基
板の導体でそのワイヤーボンディングパッドにはワイヤ
ーボンディング仕様のＡｕメッキがなされている。ま
た、発熱体基板上及びプリント配線基板上のボンディン
グパッド、ボンディングワイヤー及び駆動用ドライバー
ＩＣはシリコーン樹脂（図中不指示）により樹脂封止さ
れている。１７０は前記配線基板１５０の裏面全面に配
された導体であり、ここではＣｕ箔が用いられている。
そして、このＣｕ箔はさらにその裏面全面がエポキシ系
樹脂であるソルダーレジスト１８０で覆われている。

【０００８】前記発熱体基板は、例えばつぎのように形
成されている。まずシリコンウエハー表面に熱酸化によ
りＳｉＯ₂膜を１〜３μｍ形成し、その上に発熱抵抗体
となるＨｆＢ₂膜を４００〜２０００オングストロー
ム、密着向上層であるＴｉを１０〜１００オングストロ
ーム、電極材料Ａｌを３０００〜１００００オングスト
ローム、スパッタリングによって成膜し、フォトリソグ
ラフ工程によって所望の発熱体形状及び電極形状が得ら
れるようにパターン形成する。次に、保護層としてＳｉ
Ｏ₂またはＳｉ₃Ｎ₄膜を１〜２μｍスパッタリングまた
はＣＶＤ法により形成して、発熱体基板を完成させる。
また、前記プリント配線基板の配線パターン面はボンデ
ィングパッドを除いてエポキシ系のソルダーレジストで
覆われている。

【０００９】本実施例におていは、前記配線基板１５０
であるプリント配線基板の配線パターン面はボンディン
グパットを除いてエポキシ系のソルダーレジストで覆わ
れており、またその配線基板の裏面は上記したようにそ
の全面がＣｕ箔乃至はソルダーレジストを介したＣｕ箔
で覆われているため配線基板裏面からのインク成分の侵
入が防止され、また配線基板端面より侵入した場合で
も、配線基板端面から配線パターンまでの距離がとれる
ため、ガラスエポキシ基板を透過して上面の配線パター
ンまでインクが到達しにくい構造となっている。また、
前記配線基板とインクジェット記録ヘッドを構成する発
熱体基板の電気配線部とが分離しているため、万が一前
記配線基板に腐食が発生した場合でもインクジェット記
録ヘッドにおける機能には何等支障を及ぼすことはな
い。なお、本実施例において、前記Ｃｕ箔裏面のソルダ
ーレジストは必ずしも必要ではなく、場合によってはそ
れを省略することもできる。

【００１０】［実施例２］図２は本発明に係る実施例２
の構成を示す断面図である。配線基板１５０の裏面全面
に配されたＣｕ箔が、一定の電位に保たれるよう構成さ
れている点を除きその基本的構成は実施例１と同じに構
成されている。配線基板の裏面の全面のＣｕ箔１７０
は、スルーホール２１０により配線パターン面と導通を
とり、ある一定の電位に保たれる構成になっており、本
実施例においてはそれが接地されるように構成されてい
る。本実施例ではこのようにガラスエポキシ配線基板の
パターン面の裏面側の全面に配されたＣｕ箔をある一定
の電位に保つことによって電気的ノイズを排し、より一
層信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供するこ
とが可能となる。

【００１１】つぎに、本発明の記録ヘッドで構成された
インクジェットカートリッジが適用されたインクジェッ
ト記録装置について説明する。図３は本発明のインクジ
ェットヘッドカートリッジが適用されるインクジェット
記録装置ＩＪＲＡの概観図である。ここでのインクジェ
ットヘッドカートリッジは、記録ヘッドとインクタンク
が一体になっているインクジェットヘッドカートリッジ
が用いられている。キャリッジＨＣは駆動モーター５０
１３の正転逆転に連動して駆動力伝達ギア５０１１、５
００９を介して回転する。リードスクリュー５００５の
螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン
（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
キャリッジＨＣには記録ヘッド部５０２５、インクタン
ク部５０２６が装着される。５００２は紙押さえ板であ
り、キャリッジの移動方向にわたって紙をプラテン５０
００に対して押圧する。５００７、５００８はフォトカ
プラーであり、キャリッジのレバー５００６のこの域で
の存在を確認してモーター５０１３の回転方向切り替え
等を行うためのホームポジション検知手段である。５０
１６は記録ヘッドの両面をキャップするキャップ部材５
０２２を支持する部材、５０１５はこのキャップ内を吸
引する吸引手段であり、キャップ内開口５０２３を介し
て記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニン
グブレード、５０１９はこのブレードを前後方向に移動
可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらは
支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のク
リーニングブレードが本発明に適用できることはいうま
でもない。また、５０１２は、吸引回復の吸引を開始す
るためのレバーであり、キャリッジと系合するカム５０
２０の移動に伴って移動し、駆動モーターからの駆動力
がクラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御され
る。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ＨＣがホームポジション側領域に位置ず
けられたときにリードスクリュー５００５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動作を行うよう
にすれば、本発明にはいずれでも適用できる。またイン
クジェットヘッドカートリッジは、上記したものに限ら
ず記録ヘッドとインクタンクが分離可能になっているイ
ンクジェットヘッドカートリッジも本発明には適用可能
である。

【００１２】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インク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
変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーにより
インクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録
装置に於て、優れた効果をもたらすものである。その代
表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７
２３１２９号明細書、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が、特に、オンデマンド
型の場合には、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
情報に対応している核沸騰を越える急速な温度上昇を与
える少なくとも一つの駆動信号を印加することによっ
て、電気熱変換体に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させて、結果的にこの駆動信号
に一対一対応し液体（インク）内の気泡を形成できるの
で有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口
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４
４６３３５９号明細書、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４３１３
１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更
に優れた記録を行うことができる。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
口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流
路又は直角液流路）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、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。また、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ー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する特開昭５９−１３８４６１
号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。さ
らに、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。また、本
発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに
対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加すること
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、記録ヘッドに対して
の、キャピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引
手段、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
出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行
うために有効である。さらに、記録装置の記録モードと
しては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、
記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせに
よってでもよいが、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。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、以上のように、インクジェッ
ト記録装置において、その記録ヘッドを構成する発熱体
基板と電気的に接続されている配線基板を、導体または
樹脂層で覆われた導体を介して支持体上に固定するよう
に構成されているから、配線基板であるガラスエポキシ
配線基板のパターン面の裏面側の全面がこれらの導体で
覆われ、インクが支持体と配線基板間に入り込んだ場合
でも、その配線パターンまでインクが到達することがな
く、配線基板の配線パターンを構成するＣｕ箔あるいは
Ｎｉメッキの腐食が防止され、さらには、配線の断線が
防止されて、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを
提供することができる。

【００１４】また、その導体をＣｕで構成し、その電位
を一定に保つように構成することによって電気的ノイズ
を排してより一層信頼性の高い記録ヘッドを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示す断面図

【図２】本発明の実施例２の構成を示す断面図

【図３】インクジェット記録装置の概観図［各部の説明］１００シリコン基板上に電気熱変換体及び電気配線を
備えた発熱体基板１１０吐出口及び共通液室形成部材１２０駆動用のドライバーＩＣ１３０電気的接続用のボンディングワイヤー１４０放熱支持体１５０プリント配線基板１６０プリント配線基板の導体１７０プリント配線基板の裏面の導体１８０プリント配線基板のソルダーレジスト１９０プリント配線基板の接着層２００シリコン基板の接着層２１０スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェット記録装置の記録ヘッドにお
いて、該記録ヘッドを構成する発熱体基板と電気的に接
続されている配線基板を、導体または樹脂層で覆われた
導体を介して支持体上に固定したことを特徴とするイン
クジェット記録装置の記録ヘッド。
【請求項２】前記導体が、Ｃｕ箔で構成されていること
を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置
の記録ヘッド。
【請求項３】前記導体は、その電位が一定に保たれる
ように構成されていることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載のインクジェット記録装置の記録ヘッ
ド。
【請求項４】前記導体の電位は、導体と配線基板の配線
パターン面との導通がとられ接地されることによって一
定に保たれていることを特徴とする請求項３に記載のイ
ンクジェット記録装置の記録ヘッド。