JP2000351217A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高い小型のヘッドを正確に配置し
て、インクジェットヘッドの高集積化を図る。 【解決手段】 インクジェットヘッドの基板に凹部を形
成し、この凹部に外部電極を設けると共に、外部電極と
ピエゾ素子の個別電極と導通させるための配線用バンプ
をその高さが前記凹部よりも高くなるように形成し、基
板とノズルを圧着するようにした。また、前記構成の小
型のヘッドを複数つなぎ合わせて、長尺ヘッドを形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オンディマンド型
インクジェットプリンタ用のプリントヘッド、特に印刷
速度を飛躍的に速くする高速プリントヘッドの構成及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オンデマンド型インクジェットプリンタ
においては、プリントヘッドのノズル数を増やし、より
高速に印刷できるような大型のプリントヘッドを作成す
ることが望まれている。そこで、従来のプリントヘッド
においては、水平方向（用紙の幅方向）に多数のノズル
を並べる方法を採用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
横長のプリントヘッドは高集積化されていなかったた
め、全幅にわたって印刷物を覆ってしまうぐらい非常に
大きなプリントヘッドとなっていた。

【０００４】そこで、本発明で解決しようとする課題
は、コンパクトに多くのノズルを集積することにある。
つまり、小さい面積に多くのノズルを集積させること
で、プリントヘッド、ひいてはプリンタ自体を小型に、
しかも高速印刷することができるようにすることにあ
る。

【０００５】更に、高集積化されたプリントヘッドの複
数を組み合わせて、高精細な大型のプリントヘッドを提
供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、インク滴が吐出するオリフィス
と、該オリフィスに直線的に連通されたインク室と、該
インク室の一部に構成された振動板と、該振動板上に配
されたピエゾ素子と、該ピエゾ素子に電気信号を印加す
るために設けられた共通電極及び個別電極等によって構
成されたノズルと、該ノズルの複数個が装着されたノズ
ル保持用の基板と、前記インク室にインクを供給する供
給用インクタンクを有するインクジェットヘッドにおい
て、前記基板に凹部を形成し、該凹部に外部電極を設け
ると共に、該外部電極と前記個別電極と導通させるため
の配線用バンプをその高さが前記凹部よりも高くなるよ
うに形成し、前記基板とノズルを圧着するようにした。

【０００７】なお、前記基板には前記ノズルを駆動する
ための複数のドライバ回路ＩＣが予め搭載されている方
が望ましい。

【０００８】前記複数のノズルを前記基板の両面に配し
た方が、インクジェットヘッドの更なる高集積化を図る
ことが可能となる。

【０００９】また、前記基板の一方の面に配する複数の
ノズルをが他方の面に配するノズルの列のピッチに対し
て半ピッチずれるよう構成することにより、解像度を上
げることができる。

【００１０】更に、前記ヘッドを１単位とし、該１単位
のヘッドを複数つなぎ合わせて長尺ヘッドを構成するよ
うにし、前記１単位のヘッド同士の接合部分は、前記隣
接するノズルの壁の厚さに対しておよそ半分となるよう
に切断した後、両者を接合してノズルピッチを一定に保
つようすることで、ヘッドの大型化が図れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明のプリントヘッドの
構造を示す断面図である。

【００１２】図において、１は基板であり、プリントヘ
ッドのドライブ回路ＩＣチップ２などの回路を搭載して
いる。また、基板１は彫り込み１ａ、１ｂが形成されて
いる。

【００１３】インク滴が吐出するオリフィス３は吐出イ
ンク室４に連通しており、更にこの吐出インク室４は排
圧インク室６と連通している。

【００１４】５はプリントヘッドのアクチュエータとな
るピエゾ素子で、図示しない電極が左右に配されてお
り、これらの電極に通電することで歪みを生じてインク
を吐出させる。

【００１５】７はインク室を形成する部材、１１は振動
板、８はインク供給用部材であって、インク供給路８ａ
からインクを供給する。

【００１６】１４はインク供給用タンクで、負圧発生源
となる吸蔵体が収納されており、インクをを安定保持す
る働きをしている。つまり、インク供給用タンク１４か
らインクを供給し、排圧インク室６を経て吐出インク室
４にインクを供給し、しかもオリフィス３からインクが
漏れないように、かつメニスカスが正しくできるように
適正な負圧を作って外気圧とバランスさせるよう作用す
る。

【００１７】図２は図１のプリントヘッドをオリフィス
側から見た図であり、２本のノズル列がピッチＰで、か
つ隣のノズル列と千鳥状になるように１／２ピッチずら
して縦方向に直線的に並んでいる。

【００１８】図３は図１のプリントヘッド構造の側面図
であって、横方向に多数のノズルが配置されている状態
を示す。

【００１９】上記構成のプリントヘッドを樹脂成形金
型、プレス型、エッチングなどで一体成形するには大き
すぎるため、プリントヘッドの１単位７ａを適当な大き
さで形成し、この１ヘッド単位７ａを複数個並べて大型
プリントヘッドとする。ここで重要なのは、ヘッド単位
７ａ同士のつなぎ目の部分である。

【００２０】ここで、このつなぎ目の部分について、図
４を用いて説明する。

【００２１】インク室を構成する壁の部分７ｂにダイサ
ーまたは研磨加工などによって正確にカットを入れ、更
に接着剤７ｃを２つの合わせ目に入れて、隣のノズルの
ピッチに正確に合うように加工・接合する。こうするこ
とで接着面に隣接するヘッドのピッチも他と同様にピッ
チＰとなり、つなぎ目を連続したものとすることができ
る。

【００２２】図５は図１のプリントヘッドの一部分を取
り出した断面図とその側面図である。

【００２３】図において、ピエゾ素子５は電極を厚み方
向に上下に電圧を印加できるように設けられている。ま
た、ピエゾ素子５には共通電極９、個別電極１０を設け
る。個別電極１０は振動膜１１の上に形成する。なお、
共通電極９、個別電極１０は印刷、スパッタあるいは鍍
金などで作成する。

【００２４】更に、図６に示すように、各電極９、１０
とピエゾ素子５との間に図示しない導電性接着剤（例え
ばエポキシ樹脂接着剤など）を塗布して導通をとる。あ
るいは、導電性接着剤のエポキシ樹脂は非導電性接着剤
で薄く付けた後で、共通電極９、個別電極１０に導電性
接着剤もしくは半田で１５のように導通をとることでピ
エゾ素子５をアクチュエータとして働くようにする。

【００２５】次に、個別電極１０及び共通電極９とドラ
イバ回路ＩＣチップ２とを電気的に繋ぐ方法について説
明する。

【００２６】図７に示すように、個別電極１０に対応す
るＩＣからの電極１６の上にバンプ１３を形成する。次
に、振動膜１１の上にある共通電極１０を電極１６に対
応する位置におき、加熱圧着して溶融接合させて導通を
とる。

【００２７】圧着すると図７の左図から右図のようにな
る。この時に接着剤１２を基板１に塗っておいて同時に
接着・固定する。このようにすると簡単に接着と電気接
合が同時に完了できる。ここでバンプの高さＨは彫り込
み１ａよりも高くする。すなわち、Ｈ＞ｈ１の関係とし
て電極１６と個別電極１０との導通接着が確実に行われ
るようにする。また、かつピエゾ素子５の高さｈ２との
関係は、ｈ１＞ｈ２として、ピエゾ素子５の領域の個別
電極１０が基板１と接触しないようにする。

【００２８】

【発明の効果】オンディマンドインクジェットヘッドの
プリントヘッドを構成する単位ヘッドをいくつも並べる
ことで大型のヘッドに加工することが容易にできる。し
かも、基板の両側にヘッドを配することで倍の高精細ヘ
ッドをつくることが可能になる。

【００２９】このヘッドは構造も簡単で、ピエゾの加工
なども簡単に行われるので、安価に作ることが可能であ
る。

【００３０】また、高集積化された本発明のプリントヘ
ッドは印刷速度が速くかつ高精細プリントが可能であ
り、その工業的価値は大なるものがある。

【００３１】しかもこのプリントヘッドはノズル側から
見た投影面積が小さくなるので、プリンタの小型化が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェットヘッドの断面図。

【図２】 本発明のインクジェットヘッドのオリフィス
側の正面図

【図３】 複数のヘッドが接合された状態を示す図１の
側面図。

【図４】 ヘッド同士の接合状態を示す図３の拡大図。

【図５】 インクジェットヘッドのピエゾ素子の電極配
線図。

【図６】 図５の局部拡大図。

【図７】 本発明のピエゾ素子と電極の導通方法を示す
図。

【符号の説明】

１は基板、２はドライブ回路ＩＣチップ、３はオリフィ
ス、４は吐出インク室、５はピエゾ素子、６は排圧イン
ク室、７はインク室部材、８はインク供給用部材、９は
共通電極、１０は個別電極、１１は振動膜、１２は接着
剤、１３はバンプ、１４はインク供給用タンク、１５は
半田または導電ペースト、１６は電極である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 純 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AF35 AG15 AG44 AG89 AG90 AN05 AP22 AP27 AP77 AP79 BA05 BA14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク滴が吐出するオリフィスと、該オリ
   フィスに直線的に連通されたインク室と、該インク室の
   一部に構成された振動板と、該振動板上に配されたピエ
   ゾ素子と、該ピエゾ素子に電気信号を印加するために設
   けられた共通電極及び個別電極等によって構成されたノ
   ズルと、該ノズルの複数個が装着されたノズル保持用の
   基板と、前記インク室にインクを供給する供給用インク
   タンクを有するインクジェットヘッドにおいて、 前記基板に凹部を形成し、該凹部に外部電極を設けると
   共に、該外部電極と前記個別電極と導通させるための配
   線用バンプをその高さが前記凹部よりも高くなるように
   形成し、前記基板とノズルを圧着するようにしたことを
   特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のインクジェットヘッドの製
   造方法において、 前記基板には前記ノズルを駆動するための複数のドライ
   バ回路ＩＣが予め搭載されていること特徴とするインク
   ジェットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のインクジェットヘ
   ッドの製造方法において、 前記複数のノズルを前記基板の両面に配することを特徴
   とするインクジェットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】請求項３記載のインクジェットヘッドの製
   造方法において、 前記基板の一方の面に配する複数のノズルをが他方の面
   に配するノズルの列のピッチに対して半ピッチずれるよ
   う構成することを特徴とするインクジェットヘッドの製
   造方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし４記載のインクジェットヘ
   ッドの製造方法において、 前記ヘッドを１単位とし、該１単位のヘッドを複数つな
   ぎ合わせて長尺ヘッドを構成することを特徴とするイン
   クジェットヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】請求項５記載のインクジェットヘッドの製
   造方法において、 前記１単位のヘッド同士の接合部分は、前記隣接するノ
   ズルの壁の厚さに対しておよそ半分となるように切断し
   た後、両者を接合してノズルピッチを一定に保つように
   構成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造
   方法。