JPS61125854A - 液体噴射ヘッド - Google Patents

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し、特にその液吐…基板体と
配ｗｉ部との間の電気接続部に封止装置な設けるように
した液体噴射記録ヘッドに関する。

〔従来技術〕

インクシエンド記録法などの液体噴射記録法は、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くか
つ高速記録が可能でありしかも所謂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法は、、熱エネルギを液体に作用
させて、液滴吐出の原動力を得るという点によって他の
液体噴射記録法とは、異なる特徴を有している。

すなわち、上記の公報に開示された記録法では、熱エネ
ルギの作用を受けた液体が急激な体積の増大を伴う状態
変化を起し、その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から液体を吐出させ飛翔的
液滴を形成して、その液滴を被記録部材に付着させるこ
とにより記録が行なわれる。

殊に、口ＯＬ５２８４３０８４号公報に開示されている
液体噴射記録法は、所謂、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、記録ヘッド
部をフルラインタイプで高密度のマルチオリフィス化し
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がある。

しかして、このような記録法に適用される装置の記録ヘ
ッド部には、液体を吐出するために設けられたオリフィ
スと、これらのオリフィスに連通し液滴吐出のための熱
エネルギー発生素子を有する液流路とを具えた液吐出部
と、熱エネルギーを発生する手段としての、電気熱変換
体とが設けられている− 更にまた、この種系列の液体噴射記録ヘッドとして、圧
力発生素子に圧電素子を用いたものもめるが、かかる記
録ヘッド部では、液体を吐出するために設けられたオリ
フィスと、これらのオリフィスに連通し液滴を吐出する
ための圧力を発生する圧電素子を具えた液流路とが具備
されている。

しかして、従来の上述した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
や圧電素子を駆動する電気信号を供給する駆動回路部分
の接続のためにフレキシブルな配線ケーブル部分まで、
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。

また、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に
まで導かれた上このフレキシブル　　　４ケーブルの接
続パッド部を配線パッド部に圧着するか、または、ワイ
ヤーボンディング、半田付け、熱圧着接合などの方法で
相互に接合された後、記録ヘッドに固定されていた。

更にまた、液体噴射記録ヘッドの基板は、それぞれの目
的に応じた製品ごとに、例えば電卓用プＩＪ　７　ター
　ナラ、２．５木ＺＩＩ層テ８木、　ＦＡＸ　ナラ４木
／ａｍで１６本というように、それぞれ配線および発熱
抵抗体や圧電素子のパターンを変えて製造されていた。

第５図に従来のこのような液体噴射記録ヘッド基板の一
例を示す、ここで１は液体噴射記録ヘッドの基板、２は
電気信号を導く電極、３は電気熱変換体または圧電素子
が形成される発熱抵抗体または圧電体、４は液体から発
熱抵抗体や圧電体３を保護するために形成された保ｍ１
ｌ１１．　５は駆動回路と基板１の電極２に接続するた
め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
に示す領域６のように配線の引きまわし部分が多く、そ
れだけ、１ヘツドに対して必要な一基板の使用材料が多
くなってしまう、しかも基板材料にはＳ等の高価な材料
が用いられるため、記録ヘッドのコストアップを招く。

また、このような無用の部分による基板の大型化は工→
チッングやスパッタ蒸着等の工程におけるスループット
を低減させ量産化を粗害する。

さらには、各製品ごとにマスクが異なるためエツチング
工程や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、こめ不用な部分においても必要な部分と同じ確率
で配線ショートや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下させ
る要因にもなる。

そこで、このような観点からエネルギ発生部の形成され
た基板体を複数偏設けた基板集合体から分割して個々の
ヘッド部材を得、この記録ヘッド部材の主たる電極を第
２の電極基板部材（外部配線部）に設けて、この第２の
電極基板部材に上記の記録ヘッド部材を取りつけて、更
に配線部の電極と記録ヘッド部材の電極とを電気的に接
続させるようにした液体噴射記録ヘッドが提案されてい
る。

第６図および第７図はこのような記録ヘッド部材（吐出
エレメントと呼ぶ）と外゛部配線部とを電気的に接続さ
せて構成された記録ヘッドの一例を示す。

ここで、１１は上述したようにして得られた吐出エレメ
ントであり、吐出エレメント１１の第６図に示した発熱
体１３へのリード電極１２と、外部配線部１４に配設さ
れている信号電極１５との間の電気的接続を行うために
、本例ではボンディングワイヤＩＢが装架され、更にそ
のボンディングの実施された部分を保護し、信頼度を高
めるためにその周囲部は封止剤１７によって被包されて
いる。なお、１８は吐出口１８を具えたオリフィスプレ
ートである。

しかしながら、このような電気的接続方法を用いて接続
され構成された液体噴射記録ヘッドにあっては、封止剤
１７がオリフィスプレート１８の前面より液の吐出側に
向けて盛上がり凸出してしまうために、吐出オリフィス
１８と図示しない記録体との間の距離を広く設定しない
と封止剤１７の盛上がり部分が記録体に接触して紙面を
こすり記録品位を低下させるのみならずときに用紙を破
損させる。

また記録体との間の距離を広くすることは、印字品位を
低下させることになる。更にはまた、ポツティング用の
封止剤がオリフィスプレート１８上に拡散すると、吐出
オリフィス１８をふさいだすして不吐出の原因となり、
ヘッドとしての信頼性低下を招く。

〔目　的〕

本発明の目的は、上述したような問題点に鑑みて、吐出
エレメントと外部配線部との電気的接続部における技術
的信頼度を高め、印字品位の向上をもたらすことのでき
る液体噴射記録ヘッドを提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明は、液体を吐出するための吐出吋・吐
出０から液体を吐出させるための”ネ　　　　　ｌルギ
を発生するエネルギ発生体とエネルギ発生体に電気的に
接続される電極とを有し、エネルギ発生体に電気信号を
入力するために設けられた配線部材と電極とを電気的に
接続して成る液体噴射記録ヘッドにおいて、電極と配線
部材との接続部分が吐出口が設けられている面に平行な
面を上面に有する封止部材によって被覆されていること
を特徴とするものである。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す、本例では吐出エレメ
ント２１を構成するにあたって、まず、ガラス、セラミ
ックスまたはシリコンなどで形成した基板２１Ａ上に発
熱抵抗層または圧電素子２３とリード電極２２とを形成
し、要すればその上面に図示しない保護層を形成する。

なお、リード電極２２を形成するにあたっては、例えば
、アルミニウム、タンタル、チタン、マグネシウム、ハ
フニウム、ジルコン、バナジウム、タングステン、モリ
ブデン、ニオブ、シリコン等の金属材料があげられるが
、これらを蒸着等の方法によって所定の位置に付着させ
て形成する。

また、オリフィスプレート２８と重ならない部分のリー
ド電極２２両端に形成されるパッド部２２Ａには電極２
２上に必要に応じて金、銀−白金あるいは銀−パラジウ
ム合金を鍍金、スクリーン印刷若しくは１１着等の方法
によって形成する。一方、オリフィスプレート２Ｂの方
には、ニッケル、銅、クロムまたはコバルトなどの貴金
属類、さらにはこれらの例えばりん化合物で電鋳による
鍍金を施し、これをエポキシ接着剤またはシリコン系接
着剤などにより基板２１Ａ上に接着固定する。

なお、吐出エレメントの構成としては、これに限らず例
えば樹脂による一体成形のものや、感光性フィルム上に
電鋳の鍍金を施したオリフィスプレートを貼合せ二重構
造としたものとなしてもよい。

一方、リードフレーム形態の金属板２５上に配線２５−
１を形成したものをエレメント支持台２４上に配設し、
この支持台２４上に吐出エレメント２１を接着するが、
この接着剤には、熱伝導率のよい銀ペースト、銀エポキ
シあるいはシリカやアルミナを混入させたエポキシ樹脂
系のものを使用するのが好適である。

一方、支持台２４には例えばアルミナ、窒化アルミニウ
ム、炭化シリコン、酸化ベリリウムなどの焼結体が好適
であり、この上にリードフレーム形態の金属板２５を例
えば鉄−ニッケル合金の４２７０イや銅で形成して貼設
し、更にこの金属板２５上に銀−パラジウム合金、銀−
パラジウム−プラチナ合金、金−プラチナ合金、金パラ
ジウム合金。

金、銀、＃ｉミープラチナ金などの導体用厚膜印刷材料
を用いてスクリーン印刷等により配線２５−１を形成す
る。なお、金属板２５をあとから配線２５−１に取付け
るようにすることもできる。

以上のようにして、吐出エレメント２１を支持台２５上
に取付けたあと、吐出ニレメン）２１の電極パッド部２
２Ａと支持台２４上の配線２５−１との間をボンディン
グワイヤ２Ｂによって電気的に接続する。ここで、ワイ
ヤ２Ｂには金線、アルミニウム線またはアルミニウムー
シリコン線等を用いるのが好適である。

このようにして支持台２５上に吐出エレメント２１を取
付け、更に電気的接続のなされた状態を第２図に示すが
、更にこのような°状態の吐出エレメント２１上のパッ
ド２２Ａを配設した部分からエレメント支持台２４の外
周部によって限界される範囲にかけて１例えば第３図に
示すような栓蓋形状の封止部材３０を被装し、これを気
密となるよう接着させる。

なお、封止部材３０はアルミナ、窒化アルミニウム、炭
化シリコン、酸化ベリリウムなどを用いて成形し、焼結
体とするセラミックスで形成するが、その形状について
は上面にオリフィスプレートと平行な面を有するもので
あればよい、更に接着剤にはエポキシ系またはシリコン
系の接着剤を使用するのが好適である。

かくして封止部材３０の封正によって得られた空間３５
には乾燥した不活性の例えば窒素、ヘリウ　　　木ム、
アルゴン等のガスを封入することにより、この空間３５
内に収容したリード電極２２のパッド部２２Ａや、配線
２５−１およびボンディングワイヤ２Ｂを腐食から防止
すると共に、これらの部分を外部から離隔して保護する
ことができる。

なお、封止部材３Ｇの記録体と接する上面側は記録時に
記録用紙と仮に接触しても支障のないように平坦に形成
する。また、記録品位の向上を目指す上からも支持台２
４上の部材３０の高さＬはできるだけ低いことが望まし
く、ボンディングワイヤ２８装着にも関係するが、高さ
Ｌを好ましくは２層層以下とする。

第４図はこのようにして得られた液体噴射記録ヘッド構
成部材の完成品を示し、本図からも明らかな゛ように電
気的接続部がコンパクトにしかも完全に保護されて信頼
性が高く、また封止部材の記録用紙に対向する面が平滑
で吐出オリフィスと用紙との間の距離を近接させること
ができることから記録品位を向上させることができる。

なお、以上の説明では好適例として封止部材３０の中に
不活性気体を封入するようにしたが１本発明の構成はこ
れに限るものではなく１例えば第１図に示した封止範囲
の部分全体を同様な形状のモールド樹脂成形によってす
ることもでき、要は、電気的接続部に施す保護が記録用
紙と対向する面を平滑に形成することのできる封止部材
によって達成されるものであればよい。

〔効　果〕

複数の液滴吐出口を有するオリフィスプレートと記録液
をこれらの吐出口から飛翔的液滴となして吐出させるエ
ネルギの発生部とを具えた吐出基板体と、この吐出基板
体のエネルギ発生部に印加する電圧を供給する配線を具
えた配線部材とを接合し、吐出基板体と配線部材との間
を電気的に接続するようにした液体噴射記録ヘッドにお
いて、その電気的接続部を、上記のオリフィスプレート
に平行な平坦面が得られるように形成した封止部材によ
って被覆するようにしたので、オリフィスプレートと記
録用紙との間の液滴飛翔距離を短く設定することができ
て印字品位を向上させることができ、しかも封止部材が
記録用紙に接触しないようにすることができるので、電
気接続部に対する信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明液体噴射記録ヘッドの構成の一例を示す
断面図、 第２図はその電気接続部封止前の状態を示す斜視図、 第３図はその電気接続部に適用する封止部材の一例を示
す斜視図、 第４図は本発明液体噴射記録ヘッドの斜視図、第５図は
従来の液体噴射記録ヘッドのヘッド基板の一例を模型的
に示す平面図、 第６図は従来の液体噴射記録ヘッドの吐出ニレメトと配
線基板との接続形態の一例を示す斜視図、第７図はその
電気的接続部に施された封止の形態の一例として示す断
面図である。 ｌ・・・基板、 ２・・・電極。 ３．２３・・・発熱抵抗体または圧電素子、４・・・保
ｉｌ！膜、 ５・・・フレキシブルケーブル。 ６・・・領域、 １１．２１・・・吐出エレメント、 １２　、２２・・・リード電極、 １３・・・発熱体、 １４・・・外部配線部、 １５・・・信号電極、 １８．２８・・・ポンディングワイヤ、１７・・・封止
剤、 １８．２８・・・オリフィスプレート。 １８・・・吐出口。 ２１Ａ・・・基板、 ２２Ａ・・・パッド部、 ２４・・・支持台、 ２５・・・金属板、 ２５−１・・・配線、 ３０・・・封止部材、 ３５°°°空間・　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１２４支持ら

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液体を吐出するための吐出口と、該吐出口から液体
   を吐出させるためのエネルギを発生するエネルギ発生体
   と該エネルギ発生体に電気的に接続される電極とを有し
   、前記エネルギ発生体に電気信号を入力するために設け
   られた配線部材と前記電極とを電気的に接続して成る液
   体噴射記録ヘッドにおいて、前記電極と前記配線部材と
   の接続部分が前記吐出口が設けられている面に平行な面
   を上面に有する封止部材によって被覆されていることを
   特徴とする液体噴射記録ヘッド。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の液体噴射記録ヘッド
   において、前記封止部材内に気体を封入したことを特徴
   とする液体噴射記録ヘッド。