JP2000263781A - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
十分でない。 【解決手段】 基板3の圧電素子7を裏面に接続するス
ルーホール電極23、25を設け、このスルーホール電
極23、25以外の領域でFPC37との接続部を有す
る裏面個別電極パターン33及び裏面共通電極パターン
35を設けた。
Description
に関し、特にインクジェットヘッドとプリント基板との
接続構造に関する。
動、騒音が殆どなく、特にカラー化が容易なことから、
コンピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力する
プリンタの他、ファクシミリやコピー機等にも用いられ
るようになっている。このようなインクジェット記録装
置に用いられるインクジェットヘッドは、圧電素子(ピ
エゾ型)、発熱抵抗体(バブル型)、振動板と対向電極
(静電型)等のアクチュエータ手段(圧力発生手段)を
記録信号に応じて駆動して、ノズルからインク滴を吐出
飛翔させて記録媒体上に画像記録を行なうものである。
ヘッドとしては、特開平8−142324号公報などに
記載されているように、ヘッド基板上に複数の積層型圧
電素子を複数列列状に接合して配設すると共に、圧電素
子の周囲に位置するフレーム部材を接合し、これらの圧
電素子及びフレーム部材上に、ダイアフラム部を有する
振動板を積層し、この振動板上に積層型圧電素子でダイ
アフラム部を介して加圧される加圧液室及びこの液室に
インクを供給するインク供給路を形成する液室隔壁部材
を積層し、更にこの液室隔壁部材上にノズルを形成した
ノズルプレートを積層して、積層型圧電素子のd33方
向の変位でノズルからインク滴を吐出させるようにした
ものなどがある。
トヘッドにおいては、圧電素子と圧電素子に所要の駆動
波形を印加するためのドライバ(駆動IC)を実装した
プリント基板との間を電気的に接続する必要があり、従
来、ワイヤボンディング法が用いられている(特開平6
−320721号公報)。
合、ヘッド側基板及びプリント基板側電極の電極材料
を、例えば金メッキを使用しなければならないなど、選
択する必要がある。また、1本1本順次接続するため
に、高集積ノズル(例えば100ノズル以上)の場合に
は、ワイヤボンディング数も多くなり、作業時間が長
く、コストも高くなる。さらに、ワイヤボンディング部
はワイヤ同士の接触や、衝撃、異物の混入などによる断
線から保護するために封止する必要があるなど、問題が
多い。
開示されているように、圧電素子の電極とフレキシブル
プリントケーブル(FPC)とを、直接ハンダ、異方導
電テープで接続する方法がある。
ては、実開平5−28673号公報に開示されているよ
うに、周りに電極を配した板状圧電体を下基板と上基板
とで挟み、一方の基板及び板状圧電体のそれぞれの周辺
に複数個のスルーホール電極を穿設し、駆動電極とフレ
キシブル基板とをスルーホールを通して接続する方法が
知られている。
電素子とFPCとを直接接続する構造にあっては、FP
Cとの接続部(接触部、接触領域とも称する。)が基板
面のノズルと同じ方向にあるため、インクが付着して電
極間がリークするのを防止するための万全の保護をしな
ければならない。また、FPCとの接触部は流路板、共
通液室板、ノズルプレートがなく、表面が露出している
必要があるため、少なくとも接触部の長さ以上に圧電素
子を余分に出す必要があって、圧電体の大きさが大きく
なる。
は、圧電体と反対の基板面でフレキシブル基板と接続す
ることができるため、インクによる汚染等を防止するた
めの万全の保護や圧電体を大きくする必要がなくなるも
のの、基板にはスルーホールを形成するめにかなり凹凸
が大きくなり、そのため、フレキシブル基板と、信頼性
良く、歩留まり良く接続することが上記公報に開示され
ている限りでは不明である。
あり、搭載するインクジェットヘッドの高密度化、小型
化、低コスト化、高信頼性を実現できるインクジェット
記録装置を提供することを目的とする。
め、請求項1のインクジェット記録装置は、インク滴を
吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この
液室内容積を変化させる圧力を発生する圧力発生手段
と、この圧力発生手段を基板に設けたインクジェットヘ
ッドを搭載し、このインクジェットヘッドの前記圧力発
生手段に駆動波形を印加するためのパターンが形成され
たプリント基板を有するインクジェット記録装置におい
て、前記基板には前記圧力発生手段を設けた面以外の面
と前記圧力発生手段とを接続する接続手段を設け、更に
この接続手段を形成した領域以外の領域で前記プリント
基板と接続する接続パターンを設けた構成とした。な
お、「プリント基板」にはプリント基板(PCB)、フ
レキシブルプリントケーブル(FPC)、導電性フィル
ムなどを含む意味で用いる。
記請求項1のインクジェット記録装置において、前記接
続手段は前記基板に形成した貫通孔を介して前記圧力発
生手段を設けた面以外の面と前記圧力発生手段とを接続
し、前記基板の裏面に前記接続パターンを設けた構成と
した。
記請求項1又は2のインクジェット記録装置において、
前記プリント基板のパターンを接続する領域を除く領域
の少なくとも一部を絶縁性を有する材料で被覆した構成
とした。
記請求項1乃至3のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記接続パターンの最大配列ピッチが前記接
続手段の配列ピッチ以上である構成とした。
記請求項1乃至4のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記接続手段が複数列配置されている構成と
した。
記請求項1乃至5のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記接続パターンの前記プリント基板との接
続部が複数列配置されている構成とした。
記請求項1のインクジェット記録装置のおいて、前記圧
力発生手段を2列以上配置し、それぞれに対応する2列
以上の接続手段を設け、前記プリント基板との接続部を
前記接続手段の内側に設けた構成とした。
記請求項1乃至7のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記接続パターンのプリント基板との接続部
が前記接続手段の両側に配置されている構成とした。
記請求項1乃至8のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記接続パターンとプリント基板とを異方導
電材料で接続した構成とした。
上記請求項1乃至9のいずれかのインクジェット記録装
置において、複数のインクジェットヘッドを搭載し、そ
のうちの少なくとも2以上のインクジェットヘッドが1
つのプリント基板上に設けられている構成とした。
て添付図面を参照して説明する。以下、本発明の実施の
形態を添付図面を参照して説明する。図1は本発明の第
1実施形態に係るインクジェット記録装置のインクジェ
ットヘッド部の一例を示す外観斜視図、図2は同インク
ジェットヘッドの分解斜視図、図3は図1のA−A線に
沿う要部拡大断面図、図4は図1のB−B線に沿う要部
拡大断面図、図5は図3の要部拡大図、図6は基板の裏
面図である。
ータユニット1と、このアクチュエータユニット1上に
接合した液室ユニット2とからなる。アクチュエータユ
ニット1は、絶縁性の基板3上に複数の積層型圧電素子
を列状に配置(列設)してなる2列の圧電素子列4,4
及びこれら2列の圧電素子列4の周囲を取り囲むフレー
ム部材5を接着剤6によって接合している。圧電素子列
4は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルス
が与えられる複数の圧電素子7で構成している。
形成した振動板12上に加圧液室、共通インク流路等を
形成する感光性樹脂フィルム(ドライフィルムレジス
ト)或いはSUSなどの金属プレートからなる流路隔壁
部材13をドライフィルムレジストの熱圧着、或いは接
着剤で接着し、この流路隔壁部材13上に複数のノズル
14を形成したノズルプレート15を接着してなる。
びノズルプレート15によって各圧電素子列4の圧電素
子7に対向するダイアフラム部11を有するそれぞれ略
独立した複数の加圧液室16、各加圧液室16の両側に
配置した共通液室17及び共通液室17から加圧液室1
6にインクを供給するインク供給路となる流体抵抗部1
8を形成し、かつ加圧液室16に連通するノズル14を
各圧電素子7に対向して配置している。そして、この液
室ユニット2はその振動板12が接着剤によってアクチ
ュエータユニット1に高い剛性で接合している。
3は、厚さ0.5〜5mm程度で、しかも圧電素子に似た
材質のものからなり、圧電素子と共に例えばダイヤモン
ド砥石による切削が可能なものであることが好ましく、
また、圧電素子7に対応して高密度でスルーホールを形
成できることが好ましい。
する方向の両端部には各圧電素子列4の個々の圧電素子
7の対向しない端面側を接続するスリット溝21で分割
された各圧電素子7に選択信号を与えるための個別引出
電極22を形成し、それぞれの個別引出電極22は接続
手段であるスルーホール電極23を介して基板3の裏面
側に接続している。また、各圧電素子列4、4間には各
圧電素子に駆動波形を与えるための共通電極24を形成
し、共通電極24は接続手段であるスルーホール電極2
5を介して基板3の裏面側に接続している。
び共通電極24との位置関係は、図5に示すように、僅
かに隙間を空けている。これは、圧電素子7が各電極2
2,24上に載ると、電極22,24の厚みや誤差が圧
電素子7の接合品質、すなわち接合の均一性や接合後の
面平行精度に影響を与えることになって好ましくないか
らである。ただし、圧電素子7と個別引出電極22及び
共通電極24とが僅かにオーバラップする程度であれば
悪影響は少ない。
ように10層以上の積層型圧電素子からなり、厚さ20
〜50μm/1層のPZT(=Pb(Zr・Ti)O3)2
6と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)
からなる内部電極27とを交互に積層したものである。
そして、圧電素子7の最上層26aの上面には内部電極
26に相当する電極を形成しないで不活性層としてい
る。なお、圧電素子として用いる材料は上記に限られる
ものでなく、一般に圧電素子材料として用いられるBa
TiO3、PbTiO3、(NaK)NbO3等の強誘電体など
を用いることもできる。
数の内部電極27を1層おきに交互に両端面に取り出し
て、両端面に形成した例えばAgPdからなる個別端面電
極28,29に接続し、各圧電素子列4の各圧電素子7
の対向する端面側の個別端面電極28を基板3上の共通
電極24にヤング率200kgf/mm2以上の導通処理
材料30を介して接続し、各圧電素子列4の各圧電素子
7の対向しない端面側の個別端面電極29を基板3上の
個別引出電極22に導通処理材料31を介して接続して
いる。
図6に示すように、それぞれスルーホール電極23,2
5を介して接続パターンである裏面個別電極パターン3
3及び裏面共通電極パターン35に導通させ、それぞれ
のFPC37との接続領域(接続部、接触部)で、プリ
ント基板であるFPC37を接続されて(図1参照)、
駆動電圧を与えられることによって積層方向に電界が発
生して、圧電素子7には積層方向の伸びの変位(電界と
同方向のd33方向の変位)が生起される。
-6/℃以下のエポキシ樹脂系の熱硬化性成形材料からな
る板状部材であって、圧電素子列4に対応する透孔部3
8、39を穿設して、各圧電素子7の列設方向と直交す
る方向の一方側に固定部 40、41を形成すると共
に、2つの圧電素子列4の他方側である中央部にも固定
部42を形成し、これらの固定部40〜42の各圧電素
子7の列設方向の両端部に架橋部43を形成したもので
ある。なお、フレーム部材5の一方の架橋部43には基
板3のインク供給孔3aに対応するインク供給孔5aが
形成されている。
下面には、図3に示すように導電性ペースト(導電性接
合剤)44を全面に塗布して、スリット溝21で個々の
圧電素子7(各チャンネル)毎に分割された共通電極2
4を相互に接続して、一体の共通電極24を形成してい
る。
3に示すように加圧液室16側は平坦面とし、圧電素子
列4側はそれぞれ厚みの異なるダイアフラム領域12
a、接合領域12bを形成して、圧電素子列4の圧電素
子7に対応してダイアフラム部11を形成したものであ
る。この振動板12はNi(ニッケル)の金属プレート
からなり、エレクトロフォーミング法によって製造して
いる。なお、振動板12にもインク供給孔12dを形成
している。
ズルプレート15との間に位置して加圧液室16の流路
等を形成するものであり、その製造工程から下側流路隔
壁部材51及び上側流路隔壁部材52で構成している。
に接着された感光性樹脂フィルムまたはSUS基板から
なり、図3に示すように上側流路隔壁部材52と相挨つ
て圧電素子列4の各圧電素子7に対応して各々独立した
加圧液室16等の流路を形成すると共に、各加圧液室1
6へのインク供給路を兼ねた流体抵抗部18を形成する
多数の内側隔壁部53と、加圧液室16の周囲に共通液
室17を形成する外周隔壁部54とからなる。上側流路
隔壁部材52は、下側流路隔壁部材51と略同様の構成
であるが、下側流路隔壁部材51の流体抵抗部18に相
当する部分がない点で異なる。
せるための微細孔である多数のノズル14が形成されて
おり、このノズル14の径はインク滴出口側の直径で5
0μm以下に形成し、かつノズル14は加圧液室16の
中心近傍に対応する位置に設けている。このノズルプレ
ート15も振動板12と同様にNiの金属プレートから
なり、エレクトロフォーミング法によって製造してい
る。
側に共通液室17を設け、両側からインク供給を行なう
例を示したが、共通液室、流体抵抗部を一方だけに設
け、片側からインク供給する構成でもよい。また、ノズ
ルの位置は特に中央に限ったものではなく、加圧液室の
端部近傍に設けても良い。
程について説明する。このインクジェットヘッドは、予
めアクチュエータユニツト1と液室ユニット2とを別々
に組み付けた後、両ユニット1、2を接着接合して製造
している。このような製造工程を採用することによっ
て、両ユニット1、2の良品同士を選んで組み付けるこ
とができて歩留りが向上すると共に、加工組付け工程で
塵等が発生しやすいアクチュエータユニット1と、塵等
の付着を完全に避けたい液室ユニット2とを別々の工程
で組付けることができるので、完成したインクジェット
ヘッドの品質自体が向上する。
エータユニツト1の加工及び組付け工程は、次のとおり
である。すなわち、図7に示すように、セラミックス、
高剛性の樹脂等の電気絶縁性材料から形成した基板3に
予めインク供給孔3aを形成する。さらに、個別引出電
極となる位置及び共通電極を形成する位置の一部に、ス
ルーホール23a、25aを形成する。
電極22を形成するための導電性材料からなる個別引出
電極用パターン61を形成すると共に、基板3中央及び
個別引出電極用パターン61を迂回して基板3の両端部
に臨むように導電性材料からなる共通電極用パターン6
2を形成し、個別引出電極用パターン61と共通電極用
パターン62との間を圧電素子接合領域63とする。さ
らに、個別引出電極用パターン61と共通電極用パター
ン62の形成と同時に、又は、それらを形成した後に、
スルーホール23a、25a内部壁にも導電性材料から
なる層を形成しておいても良い。
ように、個別引出電極22のスルーホール電極23から
FPC37との接続部まで裏面個別電極パターン33
を、共通電極25のスルーホール電極25からFPC3
7との接続部まで裏面共通電極パターン35を形成す
る。その後、スルーホール23a、25aにAgなどの
通電性の良い材料を充填し、スルーホール電極23、2
5を形成する。充填方法は、Agをペースト状にして、
スルーホール23a、25a内部に注入し、乾燥、固化
させることで容易に行なえる。
別電極パターン33と裏面共通電極パターン35のFP
C37との接続部を除く部分を、感光性樹脂などの絶縁
性で、パターン形成が容易な材料で被覆することが好ま
しい。これは、FPC37の接続時に、半田のはみ出し
や飛び散りで電極間同士が接触するのを防止し、より信
頼性のあるFPC実装を行うためである。
ンとしては、図8に示すようにFPC37との接続領域
33a、35aを除く部分以外を全面覆ってもよいし、
図9に示すように各列のFPCとの接続領域33a、3
5a以外の部分を覆っても良く、或いは、図10に示す
ように隣接するFPC接続領域33a、35a間のみを
覆っても良い。
極パターン33及び裏面共通電極パターン35のFPC
接続領域33a、35aは、図6に示すようにスルーホ
ール23a、25aの位置より、基板3の内側に形成す
る。これにより、FPC37との接続部を形成するため
に基板3が大きくなることがなく、ヘッドの小型化を図
れる。
4、33、35は、例えばNi、Au、Cu等の金属蒸
着、又は同種金属の電解、無電界メッキ、あるいはAg
Pd、AgPt、Auペースト等の厚膜導体ペーストの印刷
等の方法によって形成して基板3面に密着させている。
記圧電素子接合領域63に積層型圧電素子をプレート状
(又はシート状)に形成してなる圧電素子プレート64
を接着剤(図3参照)を用いて接着接合する。この圧電
素子プレート64の基板3への接合に用いる接着剤とし
てはヤング率200kgf/mm2以上のものがよく、こ
こでは加熱硬化型のエポキシ系接着剤を使用している。
接着剤の形態としては、1液タイプ、2液混合タイプ、
フィルムタイプ等のいずれでも使用可能である。
短辺部端面には予め個別端面電極(個別外部電極)2
8、29を形成するための端面電極を形成しておき、基
板3上への接着接合後、これらの2枚の圧電素子プレー
ト64の対向する側の端面電極を基板3上の共通電極用
パターン62に導通処理材料30にて電気的に接続する
と共に、2枚の圧電素子プレート64の対向しない端面
電極を基板3上の各個別引出電極用パターン61に導通
処理材料31にて電気的に接続する。この導通処理材料
30、31としてはヤング率200kgf/mm2以上の
ものを用いている。また、導通処理材料としては、例え
ば導電性接着剤、Au等のスパッタリング、Au等の蒸
着、AgPd等のデイッピングなどを用いることができ
る。
イサー等によって、2枚の圧電素子プレート64及び基
板3の表面部を、その端面電極と直交する方向に所定の
ピッチ、例えば1ピッチ当たり100μm程度の幅の圧
電素子7が形成されるピッチで切断するスリット加工を
施して、複数の積層型圧電素子7を分割形成する同時
に、端面電極を個々の圧電素子7に対応する個別端面電
極28、29に分割する。
定の深さまで切込んでスリット溝21を入れて切断する
ことによって、個々の圧電素子7を完全に独立させると
共に、個別引出電極用パターン61を個々の圧電素子7
にそれぞれ個別的に対応する個別引出電極22に分割す
る。この場合、基板3上の共通電極用パターン62もそ
の一部が個々の圧電素子7に対応して分割されることに
なる。
は、個々の圧電素子7の対向しない端面側の個別端面電
極29と導電処理材料31を介して接続されたままであ
る。また、共通電極用パターン62も各圧電素子列4の
圧電素子7の対向する端面側の個別端面電極28と導電
処理材料30を介して接続されたままである。
用パターン61を形成すると共に、予め内部電極27を
交互に両端面に取り出して各端面に形成した端面電極に
導通接続した積層型圧電素子64を接合し、引出電極用
パターン61と積層型圧電素子64の端面電極とを導通
処理して接続した後、積層型圧電素子64及び基板3の
表面部に同時にスリット加工を施して、複数の圧電素子
7を形成すると共に、引出電極用パターン61及び端面
電極を複数の圧電素子7にそれぞれ個別的に対応する個
別引出電極28及び個別端面電極29に分割することに
よって、複数の圧電素子の高密度集積化が図れ、内部電
極27からの電極の取出しが容易になる上、圧電素子と
基板が接合されて接合強度が高くなっているため、スリ
ット加工時の圧電素子の破損が低減して、歩留りが向上
し、コストの削減を図ることができる。
上の引出電極とを導通させる導通処理材料30、31と
してヤング率200kgf/mm2以上のものを用いるこ
とによって、圧電素子と基板との振動を低減することが
できて、スリット加工時の積層型圧電素子の破損が一層
少なくなる。また、基板3と圧電素子7との接着剤とし
てヤング率200kgf/mm2以上のものを用いること
によって、積層型圧電素子と基板との振動を低減するこ
とができ、スリット加工時の圧電素子の破損を少なくす
ることができると共に、圧電素子7の駆動時の変位効率
の低下を防止してヘッドの特性を向上できる。
のスリット加工が終了した基板3上にフレーム部材5を
ヤング率200kgf/mm2以上の加熱硬化型エポキシ
系接着剤からなる接着剤を用いて接着接合する。このと
き、このフレーム部材5の固定部42の裏面に導電性ペ
ースト44を塗布することによってスリット加工で分割
された共通電極形成用パターン62を相互に接続して、
共通電極24を形成する。
レーム部材5上面と圧電素子7上面とは、精度良く同一
平面となっている必要がある。これは、後述するように
この部分に液室ユニット2の振動板12を接合するた
め、面精度が悪いと接着されないダイアフラム部11が
発生するからである。
に電極を形成しないで不活性層として表面加工を可能に
し、圧電素子7の高さよりも僅かに高いフレーム部材5
を接着接合した後、表面の研削加工を行い、圧電素子7
の上面が僅かに削れて同一平面になるまで研削を行うよ
うにして、両部品の寸法精度及び接着工法の困難性を解
消している。
エータユニット1上に、別途加工組付けを行った液室ユ
ニット2をその振動板12側(接合面)を下方にして、
位置合わせしながら接着接合する。
の裏面個別電極パターン33及び裏面共通電極パターン
35のスルーホール部を除く一部を接続領域33a、3
5aとして、FPC37の電極パターン37aを熱と加
圧で接合する。なお、FPC37は圧電素子列4の圧電
素子7を選択的に駆動できるパターンを有し、その接合
部には予め半田メッキを施している。この場合、FPC
37を熱圧着する時の温度は、半田の溶融温度以上が必
要で、通常200℃以上である。
例えば、金属線などの電気伝導性の良い材料を予めセラ
ミックスの中に配列し、焼成することで作ることができ
るが、この方法は、加工が難しく、かつ、所望の配列を
精度良く実現することが難しい。
る方法を用いる。これは、基板3に貫通孔(スルーホー
ル)23a、25aをドリルで作製し、それに金属など
の電気伝導性の良い材料を貫通孔内壁に形成したり、あ
るいはその材料を充填することで作製する。この方法
は、比較的精度良く所望の位置に、所望の大きさの貫通
孔を形成でき、しかも低コストであるという点で、優れ
ている。
囲にバリが多く発生するため、スルーホール部は基板の
凹凸が激しくなり、この部分でハンダを熱圧着した場合
には、接触不良が生じ易くなる。そこで、本発明では、
スルーホールから電極パターンを形成して、スルーホー
ルを避けて、比較的フラットな基板部分で熱圧着するこ
とで信頼性の良いFPC実装が可能になる。
裏面共通電極パターンとの電気的接続方法としては、半
田以外に、異方導電性フィルムを用いることもできる。
異方導電性フィルムは、熱硬化性、あるいは熱可塑性樹
脂フィルムの中に、フィラーと呼ばれる導電性粒子(金
属粒子やカーボン粒子)を分散させたもので、裏面個別
電極パターン及び個別共通電極パターンとFPCの間
に、異方導電性フィルムを挟んで、加熱、加圧すること
により、フィラーを通じて裏面個別電極パターン及び裏
面共通電極パターンとFPCの電極が導通する。異方導
電性フィルムの場合でも、同様にスルーホール以外のフ
ラットな部分で熱圧着することで、信頼性が向上する。
で基板3とFPCとが固定されるのに対して、異方導電
性フィルムの場合、電極部はもちろんであるが、電極が
形成されていない部分でも、異方導電性フィルムの樹脂
が接着剤となって、基板とFPCを固定するので、接着
強度を得る上ではより好ましい。また、150℃以下で
熱圧着が可能であるため、FPCを加熱、加圧すること
によりFPCの樹脂基板が熱膨張〜収縮して生じる応力
の発生が、低減されて、電極の剥がれなどがなく、好ま
しい。
後に、基板3のインク供給孔3aにインク供給パイプ4
8を挿入して接着剤を塗布硬化して固定する。
ーム部材5を線膨張係数が2×100-6/℃以下のエポ
キシ樹脂系の熱硬化性成形材料から形成しているので、
液室ユニット2の振動板12とフレーム部材5とを接着
接合するときに、加熱接着をしても振動板12の変形を
来さない。このようにフレーム部材5と液室ユニット2
とを加熱接着することができるので、組立性が向上し、
コストも低減する。
部材5、アクチュエータュニット1と液室ユニット2、
圧電素子7と基板3とを接合する接着剤として、ヤング
率が200kgf/mm2以上で、同一のエポキシ系加
熱硬化型接着剤を用いることによって、コストが低減す
る。
トヘツドの作用について説明すると、記録信号に応じて
選択的に圧電素子7に20〜50Vの駆動パルス電圧を
印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素
子7が変位して振動板12の対応するダイアフラム部1
1をノズル14方向に変形させ、加圧液室16の容積
(体積)変化によって加圧液室16内のインクを加圧
し、インクがノズルプレート15のノズル14から液滴
となって噴射され、記録を行うことができる。
16内のインク圧力が低下し、このときのインク流れの
慣性によって加圧液室16内には若干の負圧が発生す
る。この状態の下において、圧電素子7への電圧の印加
をオフ状態にすることによって、振動板12のダイアフ
ラム部11が元の位置に戻って加圧液室16が元の形状
になるため、さらに負圧が発生する。このとき、図示し
ないインクタンクに通じるインク供給パイプ48から入
ったインクは、共通液室27を通って流体抵抗部28か
ら加圧液室16内に充填される。そこで、ノズル14の
インクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の
インク滴吐出のために圧電素子7にパルス電圧を印加す
る。
7の両端面の個別端面電極28、29と共通電極24、
個別引出電極22とを導通処理する導通処理材料30、
31は個別端面電極28、29の外面の一部に付着させ
ているが、導通処理材料30、31を個別端面電極2
8、29の全面に付着させて導通処理を行うことによっ
て、圧電素子7となる前の圧電素子プレート64に対す
るスリット加工前の圧電素子プレート64と基板3との
接合強度を飛躍的に向上させることができ、スリット加
工時の積層型圧電素子の破損を一層低減することができ
る。
開口方向を圧電素子の変位方向と同軸上にしたサイドシ
ュータ方式のインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、ノズルの開口方向を圧電素子の変位方向と直交
する方向にしたエッジシュータ方式のインクジェットヘ
ッドにも適用することができる。さらに、本実施形態に
おいては、プリント基板としてFPCを用いたが、可撓
性のないリジッドな基板(いわゆるPCB基板)を用い
ても同様の効果があるが、リジッド基板の場合圧電素子
側で接続すると、基板の厚さが厚いため、ノズル面より
基板が高くなってしまうという不具合が生じるので、さ
らに本発明が有効になる。
3を参照して説明する。なお、同図は基板裏面側の説明
図である。上述した第1実施形態のヘッドで、100dp
i以上の高密度化を行なった場合、例えば半田を用いて
熱圧着すると、電極の縁にハンダのはみ出しが生じ、隣
接電極と接触して導通してしまうことがある。
dpi以上の場合、ノズルの配列密ピッチは254μmと
なり、スルーホールもそれと対応しているため、スルー
ホールの配列ピッチも同じく254μmになる。これに
例えば、ライン/スペース=127μm/127μmで
裏面個別電極パターン33を形成した場合、電極間の間
隔は127μmしかなく、それに対して、ハンダのは見
出し量は最大で80μm程度、両側電極で160μm程
度まで生じることがあり、そのために、隣接電極同士が
接触してしまうことがある。
電極パターン33は、個別電極用スルーホール23aを
最狭部として広がりを持たせ、先端部にFPC37との
接触領域33aを設けている。
個別電極パターンのピッチd1は、個別電極用スルーホ
ール23aのピッチd2より大きくなる(d1>d
2)。これにより、ハンダのはみ出しがあっても、隣接
電極同士が接触することがなくなり、信頼性のよいFP
C実装が可能となる。
ついて図14及び図15を参照して説明する。なお、両
図も基板裏面側の説明図である。上述した第1実施形態
のヘッドで、100dpi以上の高密度化を行なった場
合、スルーホールを1列で形成すると、スルーホールの
径を小さくすることに限界があり、スルーホール間の壁
が少ないと、スルーホール形成時に、壁部分でクラック
が入ったり、最悪の場合には壁がなくなりスルーホール
同士がつながったりすることがある。
電極パターン用のスルーホール23aを千鳥状に配列し
て形成されている。これによって、スルーホール同士は
十分距離を確保することが可能となるので、壁の厚さを
大きく確保することができ、クラックの発生や、スルー
ホール同士の連通などを防止することができ、信頼性が
向上する。
は、図14に示すように1列に形成してもよく、或い
は、図15に示すようにスルーホールと同様に千鳥状に
配列してよい。
領域を一括してFPCと熱圧着することができ、FPC
を加熱、押圧するための圧着装置の加熱押圧ヘッドの幅
が狭くてよくなり、加熱押圧ヘッドの温度ムラが少なく
なるので、すべての接触領域で、ばらつきの少ない信頼
性の高い接続を行うことができる。また、押圧面積が小
さくなるので、熱圧着に必要な圧力を得るための圧着装
置の加圧力が小さくてよくなり、熱圧着装置自体の小
型、低価格化を図ることができる。
鳥状配列とした場合には、スルーホールと接触領域との
間の裏面個別電極パターンの長さをほぼ同じに揃えるこ
とができるので、裏面個別電極パターンの配線抵抗をほ
ぼ同じにすることができ、圧電素子の駆動電圧波形が配
線抵抗によってばらつくことがなくなり、ばらつきのな
いインク滴噴射が可能になり、画質が向上する。
6を参照して説明する。なお、同図も基板裏面側の説明
図である。上述した第1実施形態のヘッドで、100dp
i以上の高密度化を行なった場合、例えば半田を用いて
熱圧着すると、電極の縁にハンダのはみ出しが生じ、隣
接電極と接触して導通してしまうことがある。
dpi以上の場合、ノズルの配列密ピッチは254μmと
なり、スルーホールもそれと対応しているため、スルー
ホールの配列ピッチも同じく254μmになる。これに
例えば、ライン/スペース=127μm/127μmで
裏面個別電極パターン33を形成した場合、電極間の間
隔は127μmしかなく、それに対して、ハンダのは見
出し量は最大で80μm程度、両側電極で160μm程
度まで生じることがあり、そのために、隣接電極同士が
接触してしまうことがある。
電極パターン33は、交互に長さを異ならせて、FPC
37との接触領域33aを千鳥状に配列している。した
がって、接触領域33a同士は十分距離を確保すること
が可能となる。これにより、ハングのはみ出しがあって
も、隣接電極と接触する事がなく、信頼性のよいFPC
実装が可能になる。
領域33aと近接する裏面個別電極パターン33は絶縁
性のレジスト69で被覆することによって、ハングのは
み出し量以下のスペースしかないような高密度(300
dpi以上)の場合でも、電極同士の接触が生じることが
なくなる。
7を参照して説明する。なお、同図も基板裏面側の説明
図である。上述したように、前記第1実施形態のヘッド
で、100dpi以上の高密度化を行なった場合、例えば
半田を用いて熱圧着すると、電極の縁にハンダのはみ出
しが生じ、隣接電極と接触して導通してしまうことがあ
る。
dpi以上の場合、ノズルの配列密ピッチは254μmと
なり、スルーホールもそれと対応しているため、スルー
ホールの配列ピッチも同じく254μmになる。これに
例えば、ライン/スペース=127μm/127μmで
裏面個別電極パターン33を形成した場合、電極間の間
隔は127μmしかなく、それに対して、ハンダのは見
出し量は最大で80μm程度、両側電極で160μm程
度まで生じることがあり、そのために、隣接電極同士が
接触してしまうことがある。
層の厚さが薄い)と、十分な接続が行われず、接触不良
が生じ易くなる。また、半田の量が多すぎると(半田層
の厚さが厚い)と、熱圧着時の加圧によって半田が電極
部から大きくはみ出してしまうことになる。したがっ
て、半田の厚さには最適値があるが、信頼性良く接続し
ようと場合には、上述したように、ハンダのはみ出し量
は、最大80μm程度、両側電極で160μm程度まで
生じて、隣接電極同士が接触してしまうことが生じる。
電極パターン33は、スルーホール1つおきに取出し方
向を異ならせている。したがって、接触領域33a同士
は十分距離を確保することが可能となる。これにより、
ハングのはみ出しがあっても、隣接電極と接触する事が
なく、信頼性のよいFPC実装が可能になる。
3a、35a以外の部分を絶縁性のレジスト69で被覆
することによって、ハンダのはみ出し量以下のスペース
しかないような高密度(300dpi以上)の場合でも、
電極同士の接触が生じることがなくなる。
9を参照して説明する。プリンタ等のインクジェット記
録装置(画像形成装置を含む)の高速化、あるいはカラ
ー化を行なった場合、例えば黒インクの複数のヘッドで
印字したり、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)、ブラック(K)の4色、あるいは薄いマゼン
タ、シアンを加えた6色、レッド(R)、グリーン
(G)、ブルー(B)を加えた7色といったマルチヘッ
ドで印写を行なうことになる。
を1枚のFPC82に実装している。各ヘッド81は、
前述したようにスルーホールが形成され、裏面において
FPC82と接続する構成である。このように裏面でF
PCと接続することにより、FPC接続が容易になり、
また、ヘッドの幅が必要最低限に小さくて良いので、マ
ルチヘッドの場合の小型化を実現できる。もちろん、2
つのヘッドだけでなく、さらに3個以上のヘッドを同一
FPC上に形成することもできる。
子をアクチュエータ手段に用いるピエゾ型インクジェッ
トヘッドに本発明を適用した例で説明しているが、発熱
抵抗体を用いるバブル型インクジェットヘッドにも適用
することもでき、また振動板とこれに対向する電極との
間の静電力を利用する静電型インクジェットヘッドにも
適用することができる。
ジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドの圧
力発生手段を設けた基板には圧力発生手段を設けた面以
外の面と圧力発生手段とを接続する接続手段を設け、更
にこの接続手段を形成した領域以外の領域でプリント基
板と接続する接続パターンを設けた構成としたので、信
頼性が向上し、引出電極部分が短くなって小型化、低コ
スト化を図れる。
ば、上記請求項1のインクジェット記録装置において、
接続手段は基板に形成した貫通孔を介して圧力発生手段
を設けた面以外の面と圧力発生手段とを接続し、基板の
裏面に接続パターンを設けた構成としたので、信頼性が
向上し、引出電極部分が短くなって小型化、低コスト化
を図れる。
ば、上記請求項1又は2のインクジェット記録装置にお
いて、プリント基板のパターンを接続する領域を除く領
域の少なくとも一部を絶縁性を有する材料で被覆した構
成としたので、プリント基板実装時の電極間ショートを
防止できて信頼性が向上するとともに、歩留まりが向上
し低コスト化を図れる。
ば、上記請求項1乃至3のいずれかのインクジェット記
録装置において、接続パターンの最大配列ピッチが接続
手段の配列ピッチ以上である構成としたので、プリント
基板実装時の電極間ショートを防止できて信頼性が向上
するとともに、小型化を図れる。
ば、上記請求項1乃至4のいずれかのインクジェット記
録装置において、接続手段が複数列配置されている構成
としたので、信頼性ある実装を行うことができて、高密
度化を図れる。
ば、上記請求項1乃至5のいずれかのインクジェット記
録装置において、接続パターンのプリント基板の接続部
が複数列配置されている構成としたので、信頼性ある実
装を行うことができて、高密度化を図れる。
ば、上記請求項1のインクジェット記録装置のおいて、
圧力発生手段を2列以上配置し、それぞれに対応する2
列以上の接続手段を設け、プリント基板との接続部を接
続手段の内側に設けた構成としたので、ヘッドの小型化
を図れる。
ば、上記請求項1乃至7のいずれかのインクジェット記
録装置において、接続パターンのプリント基板との接続
部が接続手段の両側に配置されている構成としたので、
信頼性ある実装を行うことができて、高密度化を図れ
る。
ば、上記請求項1乃至8のいずれかのインクジェット記
録装置において、接続パターンとプリント基板とを異方
導電材料で接続した構成としたので、高密度化を図れ
る。
れば、上記請求項1乃至9のいずれかのインクジェット
記録装置において、複数のインクジェットヘッドを搭載
し、そのうちの少なくとも2以上のインクジェットヘッ
ドが1つのプリント基板上に設けられている構成とした
ので、マルチヘッドの小型化を図れる。
録装置のインクジェットヘッド部の一例を示す外観斜視
図
の説明に供する斜視説明図
図
程の説明に供する斜視説明図
程の説明に供する斜視説明図
裏面説明図
裏面説明図
面説明図
裏面説明図
裏面説明図
面説明図
明図
基板、4…圧電素子列、5…フレーム部材、7…圧電素
子、12…振動板、13…流路隔壁部材、14…ノズ
ル、15…ノズルプレート、22…個別引出電極、23
…スルーホール電極、24…共通電極、25…スルーホ
ール電極、33…裏面個別電極パターン、35…裏面共
通電極パターン、37…FPC。
Claims (10)
- 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通する液室と、この液室内容積を変化させる圧力
を発生する圧力発生手段と、この圧力発生手段を基板に
設けたインクジェットヘッドを搭載し、このインクジェ
ットヘッドの前記圧力発生手段に駆動波形を印加するた
めのパターンが形成されたプリント基板を有するインク
ジェット記録装置において、前記基板には前記圧力発生
手段を設けた面以外の面と前記圧力発生手段とを接続す
る接続手段を設け、更にこの接続手段を形成した領域以
外の領域で前記プリント基板と接続する接続パターンを
設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載にインクジェット記録装
置において、前記接続手段は前記基板に形成した貫通孔
を介して前記圧力発生手段を設けた面以外の面と前記圧
力発生手段とを接続し、前記基板の裏面に前記接続パタ
ーンを設けたことを特徴とするインクジェット記録装
置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のインクジェット
記録装置において、前記プリント基板のパターンを接続
する領域を除く領域の少なくとも一部を絶縁性を有する
材料で被覆したことを特徴とするインクジェット記録装
置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記接続パターンの最大
配列ピッチが前記接続手段の配列ピッチ以上であること
を特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記接続手段が複数列配
置されていることを特徴とするインクジェット記録装
置。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記接続パターンの前記
プリント基板との接続部が複数列配置されていることを
特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載のインクジェット記録装
置のおいて、前記圧力発生手段を2列以上配置し、それ
ぞれに対応する2列以上の接続手段を設け、前記プリン
ト基板との接続部を前記接続手段の内側に設けたことを
特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録装置において、前記接続パターンのプ
リント基板との接続部が前記接続手段の両側に配置され
ていることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項9】 請求項1ないし8のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録装置において、前記接続パターンとプ
リント基板とを異方導電材料で接続したことを特徴とす
るインクジェット記録装置。 - 【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録装置において、複数のインクジェット
ヘッドを搭載し、そのうちの少なくとも2以上のインク
ジェットヘッドが1つのプリント基板上に設けられてい
ることを特徴とするインクジェット記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073772A JP2000263781A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | インクジェット記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073772A JP2000263781A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | インクジェット記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000263781A true JP2000263781A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13527850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11073772A Pending JP2000263781A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | インクジェット記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000263781A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010201781A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッド及びその製造方法ならびに液滴吐出装置、画像形成装置 |
| JP2011167964A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド |
| KR101350624B1 (ko) | 2011-12-29 | 2014-01-16 | 삼성전기주식회사 | 잉크젯 프린트 헤드 |
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| JP2021178479A (ja) * | 2020-05-15 | 2021-11-18 | 株式会社リコー | 回路基板及び液体吐出ヘッド |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP11073772A patent/JP2000263781A/ja active Pending
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