JPS60262649A - 液体噴射ヘッド - Google Patents

液体噴射ヘッド

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JPS60262649A
JPS60262649A JP59118333A JP11833384A JPS60262649A JP S60262649 A JPS60262649 A JP S60262649A JP 59118333 A JP59118333 A JP 59118333A JP 11833384 A JP11833384 A JP 11833384A JP S60262649 A JPS60262649 A JP S60262649A
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oxide
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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］ 本発明は液体を噴射し飛翔液滴を形成して記録を行なう
液体噴射記録ヘッドに関するものである。
「従来技術］ 液体噴射記録装置は記録ヘッド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、高速記録が可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２８４３０８４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、」二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、該状態変化に基づく作用力によって、
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付着し、記
録が行われる。
殊に、Ｄ　ＯＬ　５１２８４３０８４号公報に開示され
ている液体噴射記録法は、所詮、ｄｒｏｐ−ａｎ　ｄｅ
ｃａｎｄ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タイプで高密度マ
ルチオリフィス化された記録ヘッド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。
」二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、前記記録ヘッドの
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、熱圧着接合妄どの方法で
相互に接合した後、記録ヘッ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本というように、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ッドの構造を示しであ
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ヘッドにおいては、図
に符号６で示す領域のように配線の引き回し部分が多く
、それだけ、１ヘツドに対して必要な基板材料の量が多
くなってしまう。この基板材料はＳｔ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、蒸着等の工程のスループットを低減させ、
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、蒸着工程が煩雑となり、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同じ確率
で配線ショート、ブリッジ等が発生し、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。
このような観点から前記熱発生部が搭載される基板部分
が複数個設けられた１枚の連続した基板から分割して１
個の記録ヘッド部とし、記録ヘッド部を別個の基板部材
上に設け、別個の基板部材上の主たる電極部と記録ヘッ
ド部側の電極が電気的に接続されている液体噴射記録ヘ
ッドが提案されている。
さらにこのような記録ヘッド部（以下吐出エレメントと
呼ぶ）と主たる電極部（以下外部配線部と呼ぶ）との電
気的接続方法が提案されているがその方法を第２図およ
び第３図に示す。
両図において、符号７で示すものは吐出エレメントで、
その側面には液室８が固定されており、この液室８には
液体の吐出口９が複数個形成されている。吐出口９と対
向して吐出エレメントの基板１０側には発熱体１１が形
成されている。符号１２で示すものは発熱体１１に電流
を供給するためのリード電極である。
この吐出エレメント７は外部配線部１３側の基板１４上
に載置され、基板１４側の電極１５とリード電極１２と
の間がワイヤ１６によってボンディングされる。そして
、ボンディング部は封止剤１７によって封止され、信頼
性の向上をはかっている。
ところが、このような構造を採用すると次のような欠点
′がある。
即ち、液体噴射記録ヘッドは印字品位向上のため吐出口
９と紙の間の距離を狭くする必要がある。しかし封止剤
１７が吐出面より極めて大きく盛り上かっているため、
吐出面と紙の間の距離を狭くすることができないという
問題がある。
また吐出面と紙の間の距離を狭くすると封止剤１７が紙
にあたり、紙に記録した面をこすって印字品位を落とし
たり、封止剤１７が紙によって摩耗したりして封止剤１
７の信頼性、さらには接続部の信頼性を落とすことにな
る。またワイヤボッディングは生産効率が悪く大量生産
に不向きであった。
［目　的］ 本発明は上記の欠点を除去するために成されたもので、
印字品位の向上、吐出エレメントと外部配線部の電気的
接続部の信頼性の向上コスト低減を実現することができ
るように構成した液体噴射記録ヘッドを提供することを
目的としている。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基いて本発明の詳細な説明す
る。
第４図、第５図は本発明の一実施例を説明するもので、
図において符号１８で示すものは吐出エレメントであり
、１９は金属フレーム、２ｏは低圧トランスファーモー
ルドによって成形された樹脂である。
吐出エレメント１８はガラス、セラミックス、シリコン
などの基板２１の上に発熱抵抗層２２が形成され、そし
てリード電極２３が形成されている。そしてこれらの上
側には必要に応じて保護層（図示省略）が設けられてい
る。符号２４で示すものは液室、２５が吐出口である。
発熱抵抗層２２を構成する材料は、通電されることによ
って、所望通りの熱が発生するものであれば大概のもの
が採用され得る。
その様な材料としては、具体的には例えば窒化タンタル
、ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコン半導体、或
いは、ハフこラム、ランタン、シリコニウム、チタン、
タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム
、バナジウム等の金属の硼化物等が好ましいものとして
挙げられる。
これ等の発熱抵抗層２２を構成する材料の中、殊に金属
硼化物が優れたものとして挙げることが出来、その中で
も最も特性の優れているのが硼化ハフニウムであり、次
いで硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタル、
硼化バナジウム、硼化ニオブの順となっている。
発熱抵抗層２２は、上記した材料を使用して、電子ビー
ム蒸着やスパッターリング等の手法を用いて形成するこ
とが出来る。
電極２３を構成する材料としては、その表面に稠密でピ
ンホールのない無機絶縁層を形成することが可能な導電
材料、例えば、Ａｆｆｌ、Ｔａ。
Ｍｇ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉ　。
等及びこれらの化合物が挙げられ、これらを使用して蒸
着等の手法で所定位置に、所定の大きさ。
形状、厚さで設けられる。
保護層（図示省略）は５ｉ０２等の無Ｓｉ酸化物、Ｓ　
ｉ３　Ｎａ等の無機窒化物、無機質材料の他に酸化チタ
ン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸
化タンタル、酸化タングステン、酸化クロム、酸化ジル
コニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化イツト
リウム、酸化マンガン等の遷移金属酸化物、更に酸化ア
ルミニウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸
化バリウム、酸化シリコン等の金属酸化物及びそれらの
複合体、窒化シリコン、窒化アルミニウム。
窒化ボロン、窒化タンタル等高抵抗窒化物及びこれら酸
化物、窒化物の複合体、更にアモルファスシリコン、ア
モルファスセレン等の半導体などバルクでは低抵抗であ
ってもスパッタリング法ＣｖＤ法、蒸着法、気相反応法
、液体コーティング法等の製造過程で高抵抗化し得る薄
膜材料を挙げることが出来る材料があげられる。
さらに必要に応じて第２の保護層としてＡ１゜Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｇ。
Ｓ　ｉ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｗ　、　Ｙ　、　Ｌ　ａなど
の金属及びそれら合金の酸化物、炭化物、窒化物、硼化
物等が使用される。そして液室２４に重ならない部分２
６には必要に応じて金などのバットがメッキまたはスク
リーン印刷又は蒸着で形成する。そして最後に液室２４
をエポキシ系接着剤、シリコン系接着剤などで接着する
。液室２４は金属のメッキによる電鋳法を採用して形成
される。材料としてはニッケル、銅、クロム、コバルト
などの貴金属類、さらにその化合物（たとえば燐化物）
などがあげられる。また、樹脂一体成形、感光性フィル
ム上にメッキにより電鋳された液室２４を貼り合わせた
２重構造のものなどがある。このようにして吐出エレメ
ント１８を作成する。
次に金属フレーム１９に吐出エレメント１８を接着する
。接着剤は熱伝導率の良い銀ペースト。
銀エポキシ、エポキシなどが用いられる次にリードフレ
ームと吐出エレメント１８のリード電極２３をワイヤー
ボンディングをする。
ワイヤー２７は金線又はアルミニウム線を用いる。金属
フレーム１９の材質はＦｅ−Ｎｉ系合金（たとえば４２
７０イ）又は銅合金をエツチング又は打ち抜きしたもの
を用いる。リードフレームの少なくともワイヤーボンデ
ィングする部分には必要に応じて金又は銀のメッキをす
る。
このように吐出エレメントが接着した金属フレームにワ
イヤーボンディングをしたのち低圧トランスファー成形
用全室内に金属フレームをセットする。
低圧Ｉ・ランスファー成形用金型は第４図に示すような
形に成形するように工夫されている。たとえば吐出エレ
メント上にパリが出るのを極力さけるとか液室をいため
ないようにするとかである。
低圧トランスファーモールド用樹脂は一般にエポキシ樹
脂、シリコーン樹脂などがある。本実施例ではコスト、
耐水性、耐薬品性などの点からエポキシ系樹脂を選定し
た。さらに吐出エレメントは発熱料が多いため熱伝導率
の大きい樹脂、たとえば日東電工のＭＰ３５００　、Ｍ
Ｐ４０００　、ＭＰ４３００、住友ベークライトＥＭＥ
５５００゜ＥＭＥ　６５００などがある。このようにし
て選定した樹脂で低圧トランスファーモールドを行ない
第４図に示すようなパッケージングしたものを得ること
ができた。
このように形成することによってワイヤーボンディング
部の封止を平坦かつ薄くすることができた。したがって
吐出面と紙間距離を短くすることが出来（約０　、５　
ｍ　ｍ）’印字品位が向上した。
さらに良いことにはこのような低圧トランスファーモー
ルドは大量生産を行なうことが出来トータルなコストの
低減をはかることができた。
またこのようなモールド品を一つの部品として扱うこと
ができ歩留りなどの点でトータルなコス゛トの低減をは
かることができた。
［効果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、吐出エ
レメントと外部配線部との電気的接続部を平坦にかつ薄
く樹脂をモールドしたことにより、吐出面と紙との距離
を狭くすることにより、印字品位が向上した。また、接
合部の樹脂が紙にあたらないことにより接合部の信頼性
が向上した。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来構造の一例を示す平面図、第２図は従来の
他の構造例を示す斜視図、８３図は第２図のｍ−ｍ線断
面図、第４図は本発明の一実施例を説明する斜視図、第
５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図である。 １８・・・吐出エレメント　１９・・・金属フレーム２
０・・・樹脂　２１・・・基板 ２２・・・発熱抵抗層　２３・・・リード電極２４・・
・液室　２５・・・吐出口 ２７・・・ワイヤ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板に設けられたエネルギー発生体のエネルギー
    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記録ヘッド部を前記
    エネルギー発生部が搭載される基板部分が複数個設けら
    れた基板より分割し、前記記録ヘッド部を別個の配線部
    を具備した、別個の基板部材に取りつけ、電気的に接続
    させた液体噴射記録ヘッドにおいて、前記電気的接続部
    を平坦にかつ薄く樹脂封止したことを特徴とする液体噴
    射記録ヘッド。
  2. （２）電気的接続部をモールド法により樹脂封止したこ
    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。
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