JPS61125852A

JPS61125852A - インクジエツト記録ヘツド

Info

Publication number: JPS61125852A
Application number: JP24610184A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Masuda; 益田　和明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1986-06-13

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、記録用液体の小滴を形成するための手段を有
するインクジェットヘッドに関し、特に、インクの吐出
口（オリフィス）を設けたオリフィスプレートの構造に
関するのもである。

〔従来技術〕

ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音の発生が
無視できる程度に極めて小さいという点に於いて、最近
特に関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
りしかも普通紙に定着という特別な処理を必要とせずに
フルカラーの記録が行えるインクジェット記録法（液体
噴射記録法）は極めて有力な記録法であって、これまで
にも種々の方式が提案され、既に商品化されたものもあ
るし、現在もなお検討が線番すられているものもある。

このような液体噴射記録法は、所謂インクと称される記
録液の液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、被記録材に
付着させて記録を行うものであって、この記μ液の液滴
の形成方法及び形成された液滴の飛翔方向の制御方法に
よって、幾つかの方式に大別される。

その中で、例えば米国特許３，８８３．２１２号、同３
．７４７，１２０号、同３，９４８．３１３８号等に開
示されている液体噴射記録法は、記録信号に応じて吐出
オリフィスより液滴を吐出飛翔させ、この液滴を被記録
材の表面に付着させて記録を行う、所謂ドロップ−オン
デマンド記録法である。この記録法に於いては、記録に
必要な液滴だけを吐出させるので、記録に不要な吐出液
の回収や処理のための特別な手段を設置する必要がなく
、装置自体を簡略化、小型化することができ、吐出オリ
フィスから吐出される液滴の飛翔方向を制御する必要が
ないこと、更には、多色の記録が容易に行えること等の
ために、昨今、殊に注目を集めている。

また、上記の液体噴射記録法とは飛翔液滴の形　　　　
１成原理の全く異なる液体噴射記録法が、＃開開５４−
５１８３７号に開示されているが、この液体噴射記録法
は、上記のドロップ−オンデマンド記録法に極めて有効
に適用されるばかりでなく、高密度のマルチオリフィス
化した記録ヘッドを容易に具現化できるので、高解像度
、高品質の記録画像を高速度で得られるという特徴を有
している。

これらのドロップ−オンデマンド記録法に用いられる液
体噴射記録装置は、通常、液滴を吐出する吐出口（オリ
フィス）と、各オリフィスに連通し、飛翔液滴を形成す
るエネルギー発生素子を有する液流路と、各液流路に連
通し、これら流路に供給する液体を貯える液室とから構
成される記録ヘッドが、被記録材上を相対的に走査する
ことのできるキャリッジ上に固定される構造が一般的で
ある。

従来のインクジェットヘッドの作成法および構造を簡単
に述べる。

第５図ないし第８図（Ａ）および（Ｂ）は従来のインク
ジェット記録ヘッドの一例を作成する手順を示す、まず
第５図に示すように、ガラス、セラミックス、プラスチ
ックあるいは金属など、適当な材料からなる基板６上に
エネルギ発生体とじての吐出圧発生素子７が配設され、
インク供給口８が開口される０図には示していないが、
吐出圧発生素子７には記録信号入力用の電極が接続され
る。また必要であればインクの接触による電蝕から電極
及び吐出圧発生素子を守るために、保護膜が設けられる
。

次に、第６図に示すように、第５図のように得られた基
板６上にインク流路を形成するための流路ｌ！４および
外枠５が設けられる。

次いで、第７図（Ａ）およびそのＢ−Ｂ’線断面である
同図（Ｂ）に示すような吐出口２を設けたオリフィスプ
レートｌを、その周辺に接着剤９を塗布した後、＃１６
図で得られた基板上に貼合わされ、インクジェット記録
ヘッドが完成する。

第８図（Ａ）はこのような手順により完成した従来９イ
ンクジエツト記録ヘツドの外観を示す斜視図であり、同
図（Ｂ）は同図（Ａ）における吐出口２を含むＣ−Ｃ”
線断面図である。

従来、このようなインクジェット記録ヘッドを用いる記
録装置においては、基板６を延在させて、その延在部分
の所定部位に記録ヘッドの吐出圧発生素子を駆動するた
めの電気信号を供給する駆動回路部分に接続したフレキ
シブルケーブルを結合していた。しかして、そのフレキ
シブルケーブルが結合された部分まで、ヘッドの配線部
分を基板６上に延長して設けていた。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
続パッド部とを、圧着、またはワイヤーボンディング、
半田付け、熱圧着接合などにより相互に接合した後、基
板６に固定されていた。

＄９ｒＭはこのような構成の記録ヘッドの一例を示す、
符号２Ｂは吐出圧発生素子の設けられた基板で、その上
にオリフィスプレート１が積層されている。モして吐出
圧発生素子を駆動するための電気信号を導く配線部が基
板２Ｂ上の符号１０で示す部分に引きまわされ（配線パ
ターンは図示せず）、フレキシブルケーブル１１と、ワ
イヤーポンディングＩ２により接続されている。

しかしながら、このような従来のインクジェット記録ヘ
ッドにおいては１部分１０の上に配線部が引きまわされ
るので、それだけヘッドに対して必要な基板材料の量が
多くなってしまうことになる。この基板はたとえばシリ
コンなどの高価な材料を用いて形成されるので、この部
分によるヘッドのコストアップは無視できないものであ
る。また、この部分１０の存在による基板の大型化　　
　゛は、エツチング、スパッタリング、蒸着等の工程に
おける生産効率を低下させ、量産化を阻害する問題があ
る。また部分１０においても他の部分と同じ確率で配線
シ、−ト、ブリッジなどが発生し、本来この部分１０は
不用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っている。

このような観点から、共通の第２基板部材上に各ヘッド
部の部分となる第１の基板を複数個設　　　　本け、そ
れぞれの基板上の配線用電極と、第２基板部材に設けら
れた外部配線部に接続されている電極とを、電気的に接
続する構造のインクジェット記録ヘッドが提案されてい
る。さらにこのようなヘッドは電気的接続部の保護のた
めに、封止材料として、例えば樹脂がかぶせられている
のが一般的である。

第１０図（Ａ）および（Ｂ）はこのようなヘッドの一例
を示し、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）はそのローＤ
　′線断面図である。この例では、基板３６と第２の基
板１３とはワイヤーホンディング１２によって電気的に
接続され、その部分は樹脂１５によってコーティングさ
れている。

しかしながらこのような記録ヘッドには以下のような欠
点がある。すなわち樹脂１５の塗布量の制御は難しいの
で、樹脂量が多い場合には樹脂がオリフィスプレートｌ
の側へ流れてしまい、オリフィス２を覆゛ってしまうと
いう事態が発生し易く、また樹脂量が少ない場合には、
封止そのものが不完全になり、接続部の信頼性が低下し
てしまう。

そこで、この欠点を改善するために、樹脂封止をトラン
ファーモールド等の成形により行なうことが考えられる
。

第１１図（Ａ）および（８）はこのようなヘッドの一例
であり、同図（Ａ）は斜視図、同図ＣＢ）はそのＥ−Ｅ
　”線断面図である。この方法によれば型によって樹脂
１５を成形するため、樹脂量は一定に制御できるが、こ
の方法によっても以下のような欠点がある。すなわち、
第１２図に示したように、成形の際には型はオリフィス
プレート１のとから押えつけることになるが、オリフィ
スプレート１、およびオリフィスプレート１と基板６と
を接合している接着剤９は、強度的にモールド上型１Ｂ
および下型１７による強力な圧力には耐えられない。

そこで、モールド型の上型１６におけるオリフィスプレ
ートと邑接しうる部位１８がオリフィスプレート１と直
接々触しないように、　５〜１０ｈ程度のわずかなりリ
アランスを設けている。しかじながら、このわずかなり
リアランスのために成形時に樹脂がこのすき間からはみ
出し成形後に所謂ばりとなって残る。このぼりが大きい
場合にはそれがオリフィス２をも覆ってしまうことがあ
る。またこのぼりを除去する処理を行うことは、製造工
程上大きな負担となり、記録ヘッドの高価格化をもたら
すことになる。

このように、接続部に樹脂を塗布する方式においても、
また樹脂を成形して接続部を封止する方式においても、
樹脂のはみ出しゃばりによる不良が多いという欠点があ
り、歩留りの低下、コストアップの原因となる問題があ
った。

〔目的〕

本発明は、前記の欠点に鑑みてなされたもので、オリフ
ィスプレートに、簡単な処理により封止用樹脂のはみ出
しゃばりの発生を防ぐ部分を設けることにより、封止用
樹脂に起因する不良率を低減化し、以て低廉、かつ信頼
性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することを目
的とする。

かかる目的を達成するために、本発明では、記録液体を
吐出するために設けられた吐出口と、記録液体を吐出す
るためのエネルギを発生するエネルギ発生体とを有し、
外部配線部からエネルギ発生体に駆動信号を導くための
接続部が封１ヒ材料によって封止されるインクジェット
記録ヘッドにおいて、吐出口への封止材料の進行を阻１
トするための阻止部材を設けたことを特徴とする。　　
−〔実施例〕以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る
オリフィスプレートの一構成例を示す上面図およびその
Ａｌ−Ａｌ’線断面図である０図において、５１はオリ
フィスプレート、５２はオリフィス。

５４はインク通路壁、５３はオリフィスプレート上面に
設けた凸部である。

第２図（Ａ）〜（Ｅ）はかかるオリフィスプレートを作
成するための順次の手順の一例を示し、しずれも断面を
示すものである。まず、第２図（Ａ）に示すように、Ｓ
Ｏ５３０４等のステンレス板８０に、例　　　　本えば
エツチングによりオリフィスプレートの凸部５３形成用
の突出部Ｂ３を形成する。

次に第２図（Ｂ）に示すように、ステンレス板８０に、
同じくエツチングによりインク通路＠５４形成用の凹部
８４を形成する。これらエツチングによる凹凸形成は、
一般に行なわれているフォトリソグラフィ技術によって
行なうことができる。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、オリフィス５２形成
用のレジスト部Ｂ２のパターニングを行なう。

この工程も一般に行なわれているフォトリングラフィの
技術により行うことができる。このレジスト材としては
、例えば、デュポン社のドライフィルムタイプのレジス
ト「リストン１０３０Ｊを使用することができる。

次に、第２図（Ｄ）に示すように、第２図（Ｃ）の手順
によりオリフィス形成用レジストＢ２が設けられたステ
ンレス板８０の上に、ニッケルメッキに゛よってニッケ
ル皮膜５０を電着させる。

而して、ニッケル皮膜部５０をステンレス板６０より剥
離させることにより、第２図（Ｅ）に示したような、オ
リフィスプレート５１が完成する。

この作成手順によれば、ステンレス板６０は繰返し使用
ができるので、板６０のエツチング工程による工数は製
造費用上問題にならず、凸部５３を設けるためのコスト
アップはない。

第３図（Ａ）およびＣＢ）は、上述の手順で作成したオ
リフィスプレート５１を用いたインクジェット配電ヘッ
ドの一構成例を示す斜視図およびそのＡ２−Ａ２’線断
面図を示すもので、オリフィスプレート５１をエネルギ
発生体としての吐出圧発生素子の設置された基板５Ｂに
積層し、これを、リードフレーム７３の上へ接着し、さ
らに、基板５６とリードフレーム７３とを、ワイヤーボ
ンディング７２によって電気的に接続した後、その接続
部分をトランスファーモールドしたものである。

また、図において、７９はリードフレーム７３と基板５
Ｂとを固定するための接着剤、ならびにオリフィスプレ
ート５１と基板５Ｂとを固定するための接着剤である。

７５はトランスファーモールドにより成形された接続部
封止用の樹脂である。

このように樹脂７５を成形するにあたって、モールド上
型１８（第１２図参照）とオリフィスプレート５１のす
き間から樹脂の流出はわずかにあるものの、オリフィス
プレート５１の周辺部に設けられた凸部５３によってそ
のはみ出し７５Ａがさえぎられており、凸部５３より内
側、すなわちオリフィス５２のある方向への流出は防止
され、不良の要因となるようなはみ出しは、全くなくな
る。貨って、樹脂のはみ出しによるオリフィスの閉塞等
、封止用樹脂に起因する不良はなくなるので製造費用の
低減化も実現されることになる。

第４図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の他の実施例に係
るオリフィスプレートを示し、図中（Ａ）およ上、　び（Ｂ）は、それぞれ、状面図およびそのＡ３−Ａ
３’線断面図である。この例は、オリフィスプレート８
１を、樹脂を射出成形して作成したものである。

このオリフィスプレート８１の材料である樹脂は、後の
工程で封止用樹脂をモールド成形するための加熱工程が
あることを考慮して、耐熱性の良好なエポキシ系の樹脂
を用いるのが望ましい０図において８２はオリフィス、
８３はオリフィスプレート周辺に設けた凸部、８４はイ
ンク通路壁である。

オリフィスプレート８１の厚みについては、これを大と
したほうが、強度主杆ましいが、インクジェットヘッド
の吐出特性を考えた場合に、吐出圧発生素子とオリフィ
スとの距離を長くすること、すなわちオリフィスプレー
ト厚みを厚くとることは、吐出安定性の低下、着弾精度
の低下を招くという問題がある。そこで本実施例では、
オリフィスプレー）８１の厚みつまり樹脂の厚みを０．
１５ａｍで製作した。

このようにして得られたオリフィスプレート８１を、本
発明の第１の実施例で示したのと同様な手順で、基板と
貼合せ、その基板をリードフレーム上に固定し、基板と
リードフレームとをワイヤーボンディングで電気的接続
を行ない、その接続部をトランスファーモールドによっ
て封止したところ、封止用樹脂によるオリフィスプレー
ト上のオリフィス８２側へのはみ出しゃばりは、オリフ
ィスプレート８１の周囲に設けた凸部８３のためにさえ
ぎ　　　　虐られ、凸部より内側へは進行していないこ
とが確認された。

この樹脂成形によるオリフィスプレートも、型製作の際
に凸部形成用の溝を型に設けるだけで済むので、オリフ
ィスプレートの製造費用の増加は全く問題がなく、非常
に廉価で、かつ封止時の樹脂のはみ出しゃばりを防ぐこ
とのできるオリフィスプレートを製作できることになる
。

なお、両実施例は電気的接続部をトランスファーモール
ドにより成型した樹脂により封止したインクジェット記
録ヘッドについて述べたが。

本発明は第１０図示に示す如きインクジェット記録ヘッ
ドにも適用できることは勿論である。また、この場合樹
脂の流れからオリフィスを守る凸１部としては、両実施
例のようにオリフィスプレート周辺部にわたって設ける
ことなく、必要な部位に設けることができる。

さらに、両実施例においては、図面中オリフィスを３個
設けたオリフィスプレートを示しているが、本発明はこ
れに限定されることはなく、オリフィスの数は１個また
は２個であっても、またさらに多数個であってもよいこ
とは言うまでもない、また、オリフィス配列についても
インクジェット記録ヘッドの設計に関連させて任意所望
に決めることができることは勿論である１例えば両実施
例に示す如きに１列に配列させたものでも互い違いに千
鳥状配列させたものであってもよい。

〔効　果〕

以上説明したように、本発明では、基板に設けられたエ
ネルギ発生体から発生されるエネルギを記録液に作用さ
せることにより、記録液をオリフィスより吐出させるイ
ンクジェット記録ヘッドであって、基板にオリフィスを
形成しオリフィスプレートを積層する構造を有すインク
ジェット記録ヘッドにおいて、オリフィスプレートに封
止処理における樹脂の流れからオリフィスを守るように
凸部を設けたので、基板と外部配線の電気的接続部を樹
脂封止するに際して樹脂の流れ、はみ出し、あるいは樹
脂成形の際のぼりの発生に起因するのオリフィスの閉塞
を防止できることになる。

これによりインク滴の不吐出や樹脂によるオリフィスプ
レートの汚れを防止できるので、樹脂封止工程による不
良率を低減化でき、またばりの手直し工程を設ける必要
がないことから工数の低減化に効果がある。従って、低
廉にし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。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る
オリフィスプレートの構成の一例を示す上面図および断
面図、第２図（Ａ）〜（Ｅ）は、そのオリフィスプレートを作
成するための順次のプロセスの一例を示す断面図、＄３図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、そのオリフィ
スプレートを適用した本発明に係るインクジェット記録
ヘッドの一構成例を示す斜視図および断面図、第４図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係る
オリフィスブレイードの他の構成例を示す上面図および
断面図、第５図、第６図、１４７図（Ａ）および（Ｂ）、第８図
（Ａ）および（Ｂ）は、従来のインクジェット記録ヘッ
ドを作成する手順を説明するための説明図、第９図は、従来のインクジェット記録ヘッドとフレキケ
ーブルとの電気的接続の一例を説明するための斜視図、第１Ｏ図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、改良された
従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す斜視図お
よび断面図、第１１図（Ａ）およびＣＢ）は、それぞれ改良された従
来のインクジェット記録ヘッドの他の例を示す斜視図お
よび断面図、第１２図は、第１１図示のインクジェット記録ヘッドに
おけるトランスフォーモールドによる電気的接続部の封
止処理を説明するための断面図である。亀１．５１．８１−・・オリフィスプレート、２．５２．
８２・・・オリフィス、５３　、８４・・・オリフィスプレートの凸部、４．５
４．８４・・・インク通路壁、５・・・外枠、８．２８．３８・・・基板、７・・・吐出圧発生素子。８・・・インク供給ｐ、９．７８・・・接着剤。１０・・・配線部、１１・・・フレキシブルケーブル、１２．７２・・・ワイヤーポンディング部、１３・・・
第２の基板部材、１５．７５・・・封止樹脂、１６・・・モールド上型、１７・・・モールド下型、１８・・・モールド上型がオリフィスプレートと当る部
位、′　゛５０・・・Ｎｉ皮膜、６０・・・板、６２・・・オリフィス形成用レジスト、６３・・・凸部
形成用突出部、６４・・・インク通路壁形成用凹部、７ａ・・・リードフレーム。第１図第２図ら第４図（Ｂ）艷一一一一）ｒ−一一一第７図ＣＢ　＞ど／Ｄ第８図（Ａ）第８図ＣＢ　＞第９図第１Ｏ図ＣＢ）第１１図（１３）

Claims

【特許請求の範囲】１）記録液体を吐出するために設けられた吐出口と、前
記記録液体を吐出するためのエネルギを発生するエネル
ギ発生体とを有し、外部配線部から前記エネルギ発生体
に駆動信号を導くための接続部が封止材料によって封止
されるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記吐出口への前記封止材料の進行を阻止するための阻
止部材を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド。２）特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、前記阻止部材は前記吐出口を設けた部材
と同一材料で一体に形成された凸部であることを特徴す
るインクジェット記録ヘッド。３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記凸部は前記吐出口を囲
むように、前記吐出口を設けた部材の上面の周辺部に設
けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。