JPH0970971A

JPH0970971A - インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0970971A
Application number: JP23029295A
Authority: JP
Inventors: Mitsuji Kitani; 充志木谷; Shuji Koyama; 修司小山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数が少く部品コストの安い、組立公差
が小さく高精細記録が可能な、複数色の同時印字を行う
機械的強度と耐摩耗性に優れる撥水膜を形成し生産性よ
く安価に得られるインクジェット記録ヘッド、および該
ヘッドを具備するインクジェット記録装置、ならびにそ
の製造方法の提供。【解決手段】記録用インク吐出口、インク流路ノズ
ル、該ノズルにインクを供給する共通液室を一体化成形
した支持部材、該支持部材成型時に配線部材を作り込
み、吐出エネルギー発生体の配設されたシリコン基板を
備えるインクジェット記録ヘッドの、成型支持部材の材
料が液晶ポリマー（あるいはポリフェニレンサルファイ
ドとの２重成形）により形成され、且つ立体配線を作り
込んで成るインクジェット記録ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録用の液体（イ
ンク等）を飛翔液滴として吐出口（オリフィス）から吐
出させ、記録媒体に付着させることにより記録を行うイ
ンクジェット記録装置に具備されるインクジェット記録
ヘッド、および該ヘッドを具備するインクジェット記録
装置、ならびにその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドにおい
ては、特開昭５５−１３２２５３号公報に記載されてい
るように、シリコン基板上に形成された電気熱変換体と
該シリコン基板上に記録用インク吐出口と、前記電気熱
変換体による熱作用部を有するインク流路と、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
を有する天板とを接合することによって構成されてい
る。

【０００３】また、図５に示すように従来のインクジェ
ット記録ヘッドにおいては、前記シリコン基板上に配さ
れた電気熱変換体を駆動するための駆動回路が該シリコ
ン基板内に作り込まれている。前記シリコン基板の駆動
回路から配線を引き出す配線板を備え、前記駆動回路を
作り込んだシリコン基板および配線板は、アルミ支持体
上に隣接して配置されている。前記シリコン基板のパッ
ドと前記配線板とはワイヤーボンディングで電気的に接
続されている。

【０００４】また、前記シリコン基板上に、インク流路
へインクを供給する共通液室を構成するための凹部を有
する天板が接合されており、該天板のインク吐出口はレ
ーザー加工により形成されている。前記天板とシリコン
基板の接合方法としては、電気熱変換体の配列部位に対
応させてインク流路である溝を画像処理により位置合わ
せをし接合した後、バネで押えることにより荷重をかけ
て天板とシリコン基板を密着させる。また、シリコン基
板と天板の接合部には微少な隙間があるため、この隙間
に低粘度のシール剤を注入することによりインクの貯留
部分、および電気熱変換体による熱作用部を有するイン
ク流路を形成している。

【０００５】しかしながら上記の例では、アルミの支持
体あるいは、金属支持体をプレス加工で形成する場合、
支持体の形状が複雑になるとプレス加工が増えてコスト
上昇を招くことになる。アルミ、あるいは金属材料の場
合、ノズルのような複雑な形状のものを大量に生産する
ことには適しておらず、しかも中継配線板等を設ける場
合、他部品を貼り合わせることにより他の機能を持たせ
ることとなり、部品点数が多くなって組立加工費が高く
なる。

【０００６】さらに、部品点数が多いと組立精度の積み
重ねで公差ばらつきが大きくなる。公差が大きくなり記
録装置上に装着され記録媒体上に高精細な記録、特に複
数色の同時印字を行うカラーインクジェット記録ヘッド
の場合には、組立が複雑となる等の欠点があるため、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
凹部を有する天板および配線部材を支持体に一体で成形
することが提案なされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の場合、配線部材が挿入されて成形された支
持部材に、インク流路へインクを供給する共通液室を構
成するための凹部を有する天板を同時に形成し、さら
に、シリコン基板と前記インク流路、前記共通液室を接
合した後にワイヤーボンディングにてシリコン基板上の
パッドと配線部材の接合を行うので、ワイヤーボンディ
ングのための開口部を配線材料を一体で成形した支持部
材に設け、しかも開口部には配線部材の一方に接合面を
コンタクト面と反対側面に設ける構造になっており、支
持部材と配線板の組立が不要であるものの、配線部材が
別部品となって配線部品のコストをそのまま必要とする
ことになり、また配線面以外から電気的コンタクトを取
り難いという欠点がある。

【０００８】本発明の目的は、上記のような種々の問題
点を解消して、部品点数が少く、部品コストの安い、し
かも組立公差が小さく、高精細記録が可能で、特に複数
色の同時印字を行うための機械的強度と耐摩耗性の優れ
た撥水膜をコストアップすることなく形成され、生産性
よく安価に得ることのできるインクジェット記録ヘッ
ド、および該ヘッドを具備するインクジェット記録装
置、ならびにその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下に示す
本発明によって達成される。すなわち本発明は、記録用
インク吐出口と、インク流路であるノズルと、該ノズル
にインクを供給する共通液室とを一体化して成形した支
持部材と、該支持部材成型時に配線部材を作り込み、さ
らに吐出エネルギーを発生する複数のエネルギー発生体
の配設されたシリコン基板とを備えるインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記成型された支持部材の材料が液
晶ポリマーあるいは液晶ポリマーとポリフェニレンサル
ファイドとの２重成形により形成され、且つ立体配線を
作り込んで成ることを特徴とする、インクジェット記録
ヘッドを開示するものである。

【００１０】さらに本発明は、記録用インク吐出口と、
インク流路であるノズルと、該ノズルにインクを供給す
る共通液室とを一体化して成形した支持部材と、該支持
部材成型時に配線部材を作り込み、さらに吐出エネルギ
ーを発生する複数のエネルギー発生体の配設されたシリ
コン基板とを備えるインクジェット記録ヘッドを備えた
インクジェット記録装置において、該インクジェット記
録ヘッドが、前記本発明のものであることを特徴とす
る、インクジェット記録装置をも開示するものである。

【００１１】また本発明は、記録用インク吐出口と、イ
ンク流路であるノズルと、該ノズルにインクを供給する
共通液室とを一体化して成形した支持部材と、該支持部
材成型時に配線部材を作り込み、さらに吐出エネルギー
を発生する複数のエネルギー発生体の配設されたシリコ
ン基板とを備えるインクジェット記録ヘッドを製造する
方法において、前記成型された支持部材の材料を液晶ポ
リマーあるいは液晶ポリマーとポリフェニレンサルファ
イドとの２重成形により形成し、且つ立体配線を作り込
むことを特徴とする、インクジェット記録ヘッドの製造
方法を開示するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明によれば、支持部材にイン
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
部を有する天板を同時に一体で形成し、その後、ワイヤ
ーボンディングを行うための凹部内を含め配線部分を立
体回路配線としてメッキ等により形成するので、一体で
配線部材を形成する部品点数が減少し部品費を削減する
ことができ、アルミの支持体等部品点数の減少により組
立に係る累積公差を小さくすることが可能となり、高精
細な記録、特に複数色を同時に印字を行うためのヘッド
組立工程の生産性が向上し、さらに安価にすることが可
能となるものである。

【００１３】また、立体配線をメッキで形成するため、
前記支持体の配線面と異なる面に配線を設けることが容
易になり、記録装置側との電気的接続方法の設計自由度
が広がることとなり、さらには配線部材のメッキにより
同時にオリフィスプレートをもメッキすることによりよ
って機械的強度と耐摩耗性の優れた撥水膜をコストアッ
プすることなく形成することが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基き実施例により本発明をより
詳細に具体的に説明するが、本発明がこれらによって何
ら限定されるものではない。［実施例１］図１は本発明における第１の実施例を示す
もので１００は支持体、１１０は配線部材で成形により
配線部の下地形成した後メッキされている。１２０は配
線部材の接続のためのワイヤーボンディングパッド、１
２５はシリコン基板と配線部材の電気的接続を取るため
のボンディングワイヤー、１３０はボンディングワイヤ
ーを保護する樹脂封止、１４０は電気熱変換体を備えた
シリコン基板、１６０は前記支持体に一体で成形された
オリフィスプレート、１７０はインク吐出口で成形後レ
ーザーにて加工される。１８０（図２）は液室枠であ
る。

【００１５】図２は本発明における図１の配線部材を同
時成形の後メッキで形成した支持体１００におけるシリ
コン基板の接合側から見た斜視図で、１４０はシリコン
基板、２００は支持体に一体で成形された共通液室、２
１０は支持体に一体で成形されたノズルである。図３は
本発明における図１の配線部材を同時成形の後メッキで
形成した支持体１００を後方から見た斜視図で、立体配
線を用いた場合の記録装置側とのコンタクトパッド例を
示すもので、３００は支持体の吐出口と反対側の側面に
成形後メッキで形成されたコンタクトパッドで表面は、
金メッキで覆われている。

【００１６】本実施例において液晶ポリマーの材質とし
て具体的には、ポリプラスチック社のメッキグレードＣ
８１０が用いられる。あるいは他の材質と２重成形によ
り組み合わせて配線パターン部のみを前記メッキグレー
ドＣ８１０を使用する方法も可能である。他の部分の材
質としては従来のＰＳＦ（ポリフェニレンサルファイ
ド）を用い成形後配線パターン部の液晶ポリマーのみを
銅、ニッケル、金の順でメッキを行うことにより配線部
を形成することが可能となる。また上記グレードの液晶
ポリマー材質のみで成形し、電着レジスト等でパターン
形状を形成しその後メッキを行っても同様の効果が得ら
れる。

【００１７】さらには、液室、ノズル部をＰＦＳ（ポリ
フェニレンサルファイド）で成形する場合、前記シリコ
ン基板上に前記共通液室の材質と同じＰＦＳの膜をつけ
ヒーター部のみ抜いてあり、前記共通液室の枠と同じ材
質であることから、共通液室周囲を加熱溶着可能にして
いる。前記配線部材、インク吐出用ノズル、共通液室等
が一体で成形された支持体にインク吐出用ノズルとシリ
コン基板を画像処理あるいはシリコン基板に彫り込まれ
た溝にインク吐出用ノズル間の壁を合わせる、等の位置
合わせを行う。

【００１８】さらに位置合わせを行った状態でシリコン
基板の素子が形成されている面と反対側の面から加熱す
ることによりシリコン基板の素子が形成されている面に
設けられたＰＦＳの膜と共通液室の枠とが溶着されるこ
とが可能となる。また、本実施例ではシリコン基板を支
持体に接合した状態で使用するが、さらなるシリコン基
板からの放熱が必要な場合は、シリコン基板の裏面側に
放熱板を設けることも可能である。

【００１９】［実施例２］図４は本発明における第２の
実施例を示す図である。４１０は金メッキを施されたオ
リフィスプレートで配線部１１０のメッキを行うときに
同時に行われる。上記支持体を成形する場合、配線パタ
ーン部とオリフィスプレートを液晶ポリマーであるベク
トラのメッキグレードＣ８１０で成形し、その他の部分
をＰＦＳで成形する２重成形を行うことによりオリフィ
スプレート表面へのメッキを可能とするものである。

【００２０】従来のインクジェット記録ヘッドにおいて
は、オリフィスプレートは従来有機系の撥水処理剤で覆
われていたがクリーニングブレードによりこすられた
り、記録用紙の紙ずまりでオリフィスプレート表面が傷
付けられることがあり、機械的摩耗には若干弱かった。
金メッキにより撥水処理を行うことにより撥水性を余り
損なうことなく、しかも配線部のメッキと同時に行うこ
とにより、コストの上昇を招くことなく撥水膜の機械的
強度を増すことが可能となり耐久性が向上するものであ
る。

【００２１】（インクジェット記録装置）図６は本発明
のインクジェット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。本実施例に
おけるインクジェット記録ヘッドにインクタンクを接続
しインクジェットカートリッジとしている。ここでキャ
リッジ（ＨＣ）は駆動モータ５０１３の正転逆転に連動
して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転す
るリードスクリュー５００４の螺旋溝５００５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。

【００２２】キャリッジＨＣには記録ヘッド部５０２
５、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５０００に対して押圧する。５００７，５０
０８はフォトカプラーであり、キャリッジのレバー５０
０６のこの域での存在を確認してモーター５０１３の回
転方向切替等を行うためのホームポジション検知手段で
ある。５０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキャ
ップ部材５０２２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５０
２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。

【００２３】この場合キャップは１個で４色のノズルを
同時に吸引する。また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。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、キャリッジと係合するカム５０２
０の移動に伴って移動し、駆動モーターからの駆動力が
クラッチ切替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づけら
れたときにリードスクリュー５００４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、本例には何れも適用できる。

【００２４】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
変換体やレーザー光等）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
録装置において、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
４７２３１２９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。この方式はいわゆるオンデマンド型、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（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て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を生じさせて、結果的にこの
駆動信号に一対一に対応し液体（インク）内の気泡を形
成できるので有効である。

【００２５】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、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４４６
３３５９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４３１３１２
４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに
優れた記録を行うことができる。

【００２６】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（直線状液流路または直角液流路）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、同第４４５
９６００号明細書の開示に基づ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
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。

【００２７】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化でき
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ッピング手段、クリーニ
ング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるい
はこれとは別の加熱素子あるい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。

【００２８】

【発明の効果】本発明によって、支持部材に、インク流
路へインクを供給する共通液室を構成するための凹部を
有する天板を同時に一体で形成し、その後、ワイヤボン
ディングを行うための凹部内を含め配線部分を立体回路
配線としてメッキ等により形成するので、一体で配線部
材を形成する部品点数が減少し部品費が削減でき、アル
ミ支持体等部品点数の減少することにより組立に係る累
積公差を小さくすることが可能となり、高精細な記録、
特に複数色の同時印字を行うためのヘッド組立工程の生
産性が向上し、さらに安価にすることが可能となる。

【００２９】また、立体配線をメッキにより形成するの
で、前記支持体の配線面と異なる面に配線を配すること
が容易になり、記録装置側との電気的接続方法の設計自
由度が広がることになり、さらには配線部材のメッキで
同時にオリフィスプレートをメッキすることによって、
より機械的強度と耐摩耗性の優れた撥水膜をコストアッ
プすることなく形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】立体配線を用いた支持体の模式斜視図。

【図２】立体配線を用いた支持体のシリコン基板接合面
から見た支持体の模式斜視図。

【図３】立体配線によるコンタクトパッド配線例を示す
支持体の模式斜視図。

【図４】オリフィスプレート面をメッキした支持体の模
式斜視図。

【図５】従来のインクジェット記録ヘッドを示す説明
図。

【図６】本発明のインクジェットカートリッジが適用さ
れるインクジェット記録装置の概観斜視図。

【符号の説明】

１００支持体１１０配線部材１２０ワイヤーボンディングパッド１２５ボンディングワイヤー１３０保護樹脂封止１４０シリコン基板１６０オリフィスプレート１７０インク吐出口１８０液室枠２００共通液室２１０ノズル３００コンタクトパッド４１０金メッキを施されたオリフスプレート５０００プラテン５００２紙押え板５００４リードスクリュー５００５螺旋溝５００６キャリッジのレバー５００７，５００８フォオトカプラー５００９，５０１０，５０１１駆動力伝達ギア５０１２吸引レバー５０１３駆動モーター５０１５吸引手段５０１６支持部材５０１７クリーニングブレード５０１８本体支持板５０１９ブレード移動部材５０２０カム５０２２キャブ部材５０２３キャップ内開口５０２５記録ヘッド部５０２６インクタンク部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録用インク吐出口と、インク流路であ
るノズルと、該ノズルにインクを供給する共通液室とを
一体化して成形した支持部材と、該支持部材成型時に配
線部材を作り込み、さらに吐出エネルギーを発生する複
数のエネルギー発生体の配設されたシリコン基板とを備
えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記成型された支持部材の材料が液晶ポリマーあるいは
液晶ポリマーとポリフェニレンサルファイドとの２重成
形により形成され、且つ立体配線を作り込んで成ること
を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記液晶ポリマーが、ベクトラであるこ
とを特徴とする、請求項１記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
【請求項３】前記支持部材に形成された立体配線回路
のコンタクト面が、配線面と異なる面にあることを特徴
とする、請求項１または２記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
【請求項４】前記記録用インク吐出口周面のオリフィ
スプレートが、メッキ処理されて成ることを特徴とす
る、請求項１ないし３の何れかに記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項５】前記オリフィスプレートのメッキ処理
が、金メッキによるものであることを特徴とする、請求
項４記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】記録用インク吐出口と、インク流路であ
るノズルと、該ノズルにインクを供給する共通液室とを
一体化して成形した支持部材と、該支持部材成型時に配
線部材を作り込み、さらに吐出エネルギーを発生する複
数のエネルギー発生体の配設されたシリコン基板とを備
えるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット
記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドが、請求項１ないし５の
何れかに記載のものであることを特徴とする、インクジ
ェット記録装置。
【請求項７】記録用インク吐出口と、インク流路であ
るノズルと、該ノズルにインクを供給する共通液室とを
一体化して成形した支持部材と、該支持部材成型時に配
線部材を作り込み、さらに吐出エネルギーを発生する複
数のエネルギー発生体の配設されたシリコン基板とを備
えるインクジェット記録ヘッドを製造する方法におい
て、前記成型された支持部材の材料を液晶ポリマーあるいは
液晶ポリマーとポリフェニレンサルファイドとの２重成
形により形成し、且つ立体配線を作り込むことを特徴と
するインクジェット記録ヘッドの製造方法。