JP2001071490A

JP2001071490A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2001071490A
Application number: JP24828199A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆木村; Mitsuru Shingyouchi; 充新行内; Sukeaki Aoki; 右顕青木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストでキャリッジの小型化を図れない。【解決手段】ヘッドＨの基板３の面に対してドライバ
ＩＣ７１を実装したドライバＩＣ基板７２を所定の角度
で配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
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。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリンタ、複写機、ファクシミ
リ、プロッタ等の画像記録装置や画像形成装置として使
用するインクジェット記録装置は、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
信号に応じて駆動することでノズルからインク滴を吐出
飛翔させるインクジェットヘッドを搭載している。

【０００３】例えば、圧電素子を用いるインクジェット
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。

【０００４】このような圧電素子を用いるインクジェッ
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）。

【０００５】しかしながら、ワイヤボンディング法の場
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り、チップの実
装領域が大きくなり、ヘッドの長さが長くなるなど問題
が多い。

【０００６】そこで、例えば、特開平１０−６５０８号
公報には、ＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）に
ドライバＩＣを設け、これを記録ヘッドに直接接続する
と共に、ＦＰＣを斜めに固定することが記載されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにＦＰＣにドライバＩＣを設けるインクジェット
記録装置にあっては、ＦＰＣにドライバＩＣを設けるた
めのコストが高くなり、かつＦＰＣ自体も大きくなるた
めに、ＦＰＣコストも高くなる。

【０００８】また、ドライバＩＣの実装の仕方によっ
て、ＦＰＣの大きさ、斜めに取り付けたときのキャリッ
ジの高さが異なり、上記公報に記載されているように、
ドライバＩＣを２列に設けた場合には、キヤリツジの高
さが高くなってしまい、キャリッジの小型化を図ること
ができないという課題がある。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、低コストでキャリッジの小型化を実現できるイン
クジェット記録装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴
を吐出するノズルが連通する液室の内容積を変化させる
圧力を発生する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圧力
発生手段に駆動波形を印加するため手段を設けたプリン
ト基板が圧力発生手段を設けた基板面に平行な面と所定
角度で固定されている構成としたものである。

【００１１】また、本発明に係るインクジェット記録装
置は、インク滴を吐出するノズルが連通する液室の内容
積を変化させる圧力を発生する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
トヘッドの圧力発生手段に駆動波形を印加するため手段
を設けたプリント基板が圧力発生手段を設けた基板面に
平行な面と所定角度で固定され、プリント基板面を圧力
発生手段を設けた基板面に投影した面の少なくとも一辺
の長さが圧力発生手段を設けた基板面の長さ以下である
構成としたものである。

【００１２】ここで、インクジェットヘッドが圧力発生
手段を設けた基板面と直交する方向にインク滴を吐出す
るものに適用することが好ましい。また、プリント基板
が圧力発生手段を設けた基板に平行な面と直角に配置す
ることができる。さらに、プリント基板と圧力発生手段
を設けた基板とを同一の部材に固定することができる。
さらにまた、複数のインクジェットヘッドと各インクジ
ェットヘッドに対応する複数のプリント基板とを有し、
これらの複数のインクジェットヘッドと複数のプリント
基板とを同一の部材に固定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】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。

【００１４】このインクジェットヘッドは、アクチュエ
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。

【００１５】液室ユニット２は、ダイアフラム部１１を
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。

【００１６】これらの振動板１２、流路隔壁部材１３及
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。

【００１７】ここで、アクチュエータユニット１の基板
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。

【００１８】この基板３の圧電素子７の列設方向と直交
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。

【００１９】ここで、圧電素子７と個別引出電極２２及
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。

【００２０】また、圧電素子４は、図５に示すように１
０層以上の積層型圧電素子からなり、厚さ２０〜５０μ
ｍ／１層のＰＺＴ（＝Ｐb（Ｚr・Ｔi）Ｏ₃）２６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ＢaＴiＯ₃、
ＰbＴiＯ₃、（ＮaＫ）ＮbＯ₃等の強誘電体などを用いる
こともできる。

【００２１】そして、各圧電素子列４の圧電素子７の多
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。

【００２２】各個別引出電極２２及び共通電極２４は、
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。

【００２３】フレーム部材５は、緑膨張係数が２×１０
^-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。

【００２４】ここで、アクチュエータユニット１のフレ
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。

【００２５】そして、このフレーム部材５の固定部４２
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。

【００２６】次に、液室ユニット２の振動板１２は、図
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。

【００２７】流路隔壁部材１３は、振動板１２上面とノ
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。

【００２８】下側流路隔壁部材５１は、振動板１２上面
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。

【００２９】ノズルプレート１５にはインク滴を飛翔さ
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。

【００３０】なお、本実施形態では、加圧液室１６の両
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。

【００３１】次に、このインクジェットヘッドの製造工
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。

【００３２】以下、具体的に説明する。先ず、アクチュ
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。

【００３３】そして、この基板３の両側部分に個別引出
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。

【００３４】また、この基板３の裏面には、図６に示す
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。

【００３５】さらに、少なくとも基板３の裏面の裏面個
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。

【００３６】例えば、感光性樹脂６９による被覆パター
ンとしては、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、または、各列のＦ
ＰＣとの接続領域３３ａ、３５ａ以外の部分を覆っても
良く、或いは、隣接するＦＰＣ接続領域３３ａ、３５ａ
間のみを覆っても良い。

【００３７】また、接続パターンである裏面個別引出電
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。

【００３８】これらの各電極（電極パターン）２２、２
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。

【００３９】そして、図８に示すように基板３上の前記
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。

【００４０】そして、これらの圧電素子プレート６４の
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。

【００４１】次いで、ダイヤモンド砥石をセットしたダ
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。

【００４２】このとき、図５にも示すように基板３に所
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。

【００４３】なお、分割形成された個別引出電極２２
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。

【００４４】このように、絶縁性基板３上に、引出電極
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。

【００４５】そして、積層型圧電素子の端面電極と基板
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。

【００４６】このようにして、圧電素子プレート６４等
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。

【００４７】ここで、フレーム部材５を接合した後のフ
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。

【００４８】そこで、圧電素子７の最上層２６ａの上面
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。

【００４９】そして、このようにして完成したアクチュ
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。

【００５０】なお、上述したように、基板３とフレーム
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。

【００５１】その後、図９に示すように、基板３裏面の
裏面個別電極パターン３３及び裏面共通電極パターン３
５のスルーホール部を除く一部を接続領域３３ａ、３５
ａ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、ＦＰＣ３
７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。

【００５２】ここで、スルーホール電極２３、２５は、
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。

【００５３】そこで、基板３にドリルなどで穿孔して作
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。

【００５４】ただし、この方法では、スルーホールの周
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、ここでは、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。

【００５５】また、ＦＰＣと裏面個別電極パターン及び
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。

【００５６】さらに、半田接続方法が電極部の半田のみ
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。

【００５７】このようにしてＦＰＣを実装した後に、最
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。

【００５８】一方、図１０に示すように、インクジェッ
トヘッドの圧電素子７に駆動波形を印加するための手段
であるドライバーＩＣ７１は、プリント基板であるドラ
イバＩＣ基板（ＰＣＢ基板）７２に実装している。

【００５９】このドライバＩＣ７１は、チャンネル数
（駆動可能なノズル数）が多くなりすぎると歩留まりが
悪くなり、コストが高くなることから、一般的には６８
チャンネル、１２８チャンネルまでが好ましく用いられ
ている。また、ヘッドのノズル数は多いほど一度に印写
できるドット数が多くなり、印字スピードの高速化を図
れる。そこで、例えば１２８チャンネルを越えるような
ノズル集積度の場合には、複数個のドライバＩＣを用い
ることになる。例えば３８４ノズルのヘッドの場合には
１２８チャンネルのドライバＩＣを３個用いることにな
る。

【００６０】ドライバＩＣ７１のＰＣＢ基板であるドラ
イバＩＣ基板７２への実装方法としては、ベアチップの
ドライバＩＣ７１をワイヤボンディングやバンプなどで
ＰＣＢ基板の電極パッドと電気的に接続する方法が実装
スペースが小さく、ＰＣＢ基板の小型化を図れて好まし
い。この場合、ドライバＩＣや接続部を保護する目的
で、これらの部分を封止し、この封止部や、更にはＰＣ
Ｂ基板のスルーホール形成などの領域が必要となること
から、ヘッドの大きさより、ドライバＩＣ基板７２の大
きさの方が大きくなる。

【００６１】そこで、ここでは、図１０に示すように、
インクジェットヘッドＨの圧電素子７を設けた基板３の
面Ｄに平行な面Ｃと所定角度θで傾斜した状態で固定し
ている。これにより、ドライバＩＣ基板７２の方がヘッ
ドＨよりも大きい場合でも、ドライバＩＣ基板７２の設
置面積が小さくなり、キャリッジの小型化を図ることが
できる。

【００６２】次に、以上のように構成したインクジェツ
トヘツドの作用について説明すると、ドライバＩＣ７１
から記録信号に応じて選択的に圧電素子７に２０〜５０
Ｖ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１１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。

【００６３】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
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。

【００６４】なお、上記実施形態においては、圧電素子
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。

【００６５】次に、本発明の第２実施形態について図１
１を参照して説明する。この実施形態では、上述したよ
うにドライバＩＣ７１を実装したプリント基板であるド
ライバＩＣ基板７２は、ヘッドＨの基板３の面に対して
斜めに傾いて固定するが、このとき、ドライバＩＣ基板
７２をヘッドＨの基板３面に投影した状態で、ドライバ
ＩＣ基板７２の少なくとも一辺の長さＥがヘッドＨの長
さＬ以下で、かつドライバＩＣ基板７２の投影面がヘッ
ド基板３の領域の内側に位置するように固定している。

【００６６】これにより、複数のヘッドとそれに対応し
た複数のドライバＩＣ基板を搭載する場合、ドライバＩ
Ｃ基板がヘッド基板より大きくても、その配設領域がヘ
ッドの配設領域よりも小さくてすむので、キャリッジの
大きさがドライバＩＣ基板によって大きくなることがな
い。

【００６７】次に、本発明の第３実施形態について図１
２を参照して説明する。プリント基板であるドライバＩ
Ｃ基板７２は、ヘッド基板３の面に対して所定の角度で
ある直角（垂直）に固定している。

【００６８】これにより、ヘッドの裏面に空間ができ、
この部分を有効に活用できる。例えば、図１３に示すよ
うに、ヘッドＨにインクを供給するインクカートリッジ
（インクタンクとも称する。）７３を、ヘッドＨの裏面
側に配置することあできる。また、図１４に示すよう
に、ヘッドＨにインクをチューブ７４で供給する場合に
も、チューブ７４の取出しのためにドライバＩＣ基板７
２に逃げを設けるなどする必要がなくなる。

【００６９】また、前記各実施形態に比べて、ＦＰＣ３
７の曲げ曲率が小さくて良くなるので、曲げによるＦＰ
Ｃ３７の劣化（断線、ＦＰＣの剥がれ）がなく、信頼性
も向上する。

【００７０】次に、本発明の第４実施形態について図１
５を参照して説明する。この実施形態では、ヘッドＨと
ドライバＩＣ基板７２とは同じ取り付け部材７５に取り
付けて一体化している。

【００７１】取り付け部材７５は、ヘッドＨの取り付け
部となる面７５ａに対向する面７５ｂが斜めに形成され
ており、この面７５ｂにドライバＩＣ基板７２を固定す
ることにより、ドライバＩＣ基板７２がヘッドＨより大
きくても、実装面積は小さくて済むので、キャリツジサ
イズが小さくなる。取付け部材７５は、樹脂の成形加工
やＡｌ、ＳＵＳなどの金属を切削、曲げ等の周知の方法
で作製することができる。

【００７２】このようにヘッドＨとドライバＩＣ基板７
２とを一体化することで、取り扱い時にＦＰＣ３７がね
じれたり、引っ張られたりして、ＦＰＣ３７が破損した
り、ハンダ接続部が剥がれたりすることがなく、信頼性
が向上する。また、取り扱いも容易となり、組立性が向
上する。

【００７３】次に、本発明の第５実施形態について図１
６を参照して説明する。この実施形態は、カラーインク
ジェットプリンタなどのように各色毎に複数のヘッドＨ
ｙ、Ｈｍ、Ｈｃ、Ｈｋを用いる場合に、複数のヘッドＨ
（図面ではそれぞれ符号Ｈｙ、Ｈｍ、Ｈｃ、Ｈｋで表記
している。）と各ヘッド用の複数のドライバＩＣ基板７
２とを１つの取り付け部材７６に固定して一体化したも
のである。

【００７４】取り付け部材７６は、上記第４実施形態の
取り付け部材７５と同様な複数（ヘッド数と同じ）の取
り付け部７７と各取り付け部７７を連結する架橋部７８
とを有している。各取り付け部７７には取り付け部材７
５と同様にヘッドＨの取り付け面に対向する面が斜めに
形成されており、この面にドライバＩＣ基板７２を固定
することにより、ドライバＩＣ基板７２がヘッドＨより
大きくても、実装面積は小さくて済むので、キャリツジ
サイズが小さくなる。また、架橋部７８にはＦＰＣ３７
を通すための貫通穴７９を形成している。この取付け部
材７６は、樹脂の成形加工やＡｌ、ＳＵＳなどの金属を
切削、曲げ等の周知の方法で作製することができる。

【００７５】このように複数のヘッドＨと複数のドライ
バＩＣ基板７２とを一体化することで、取り扱い時に各
ＦＰＣ３７がねじれたり、引っ張られたりして、ＦＰＣ
３７が破損したり、ハンダ接続部が剥がれたりすること
がなく、信頼性が向上し、また、取り扱いも容易となっ
て組立性が向上する。

【００７６】なお、上記各実施形態においては、圧電素
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。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドの
圧力発生手段に駆動波形を印加するため手段を設けたプ
リント基板が圧力発生手段を設けた基板面に平行な面と
所定角度で固定されている構成としたので、低コスト
で、プリント基板の設置面積が小さくなりキャリッジの
小型化を図れる。

【００７８】また、本発明に係るインクジェット記録装
置によれば、インクジェットヘッドの圧力発生手段に駆
動波形を印加するため手段を設けたプリント基板が圧力
発生手段を設けた基板面に平行な面と所定角度で固定さ
れ、プリント基板面を圧力発生手段を設けた基板面に投
影した面の少なくとも一辺の長さが圧力発生手段を設け
た基板面の長さ以下である構成としたので、低コスト
で、プリント基板の設置面積が小さくなりキャリッジの
小型化を図れる。

【００７９】ここで、インクジェットヘッドが圧力発生
手段を設けた基板面と直交する方向にインク滴を吐出す
るものに適用することで、ノズル面からのインク滴が電
気的接続部に侵入し易いヘッドを搭載した場合でも低コ
ストでキャリッジの小型化を図れる。

【００８０】また、プリント基板を圧力発生手段を設け
た基板に平行な面と直角に配置することで、ヘッド基板
の裏面側の空間を確保することができ、またＦＰＣなど
の接続手段の曲げ曲率を小さくすることができて信頼性
が向上する。

【００８１】さらに、プリント基板と圧力発生手段を設
けた基板とを同一の部材に固定することにより、取り扱
い性が向上し、ヘッドの信頼性が向上する。さらにま
た、複数のインクジェットヘッドと各インクジェットヘ
ッドに対応する複数のプリント基板とを有し、これらの
複数のインクジェットヘッドと複数のプリント基板とを
同一の部材に固定することで、カラーインクジェット記
録装置におけるヘッドの信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】同インクジェットヘッドの分解斜視図

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う要部拡大断面図

【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う要部拡大断面図

【図５】図３の要部拡大図

【図６】同ヘッドの基板の裏面説明図

【図７】同ヘッドのアクチュエータユニットの製造工程
の説明に供する斜視説明図

【図８】同ヘッドのアクチュエータユニットの製造工程
の説明に供する斜視説明図

【図９】同ヘッドのアクチュエータユニットの製造工程
の説明に供する説明図

【図１０】同インクジェット記録装置におけるプリント
基板の配置を説明する説明図

【図１１】本発明の第２実施形態に係るプリント基板の
配置を説明する説明図

【図１２】本発明の第３実施形態に係るプリント基板の
配置を説明する説明図

【図１３】同実施形態の作用説明に供する説明図

【図１４】同じく同実施形態の作用説明に供する説明図

【図１５】本発明の第４実施形態に係るプリント基板の
配置を説明する説明図

【図１６】本発明の第５実施形態に係るプリント基板の
配置を説明する説明図

【符号の説明】

１…アクチュエータユニット、２…液室ユニット、３…
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、７１…ドライバＩＣ、
７２…ドライバＩＣ基板、７５、７６…取り付け部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木右顕東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AG15 AG44 AK07 BA04 BA14 2C061 AQ05 BB02 CF11

Claims

【特許請求の範囲】

【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を有し、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
するための手段を設け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、前記プリント基板が前記圧力
発生手段を設けた基板面に平行な面と所定角度で固定さ
れたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】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を有し、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
するための手段を設け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、前記プリント基板が前記圧力
発生手段を設けた基板面に平行な面と所定角度で固定さ
れ、前記プリント基板面を前記圧力発生手段を設けた基
板面に投影した面の少なくとも一辺の長さが前記圧力発
生手段を設けた基板面の長さ以下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、前記インクジェットヘッドが前記圧
力発生手段を設けた基板面と直交する方向にインク滴を
吐出する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、前記プリント基板が前記
圧力発生手段を設けた基板に平行な面と直角に配置され
た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、前記プリント基板と前記
圧力発生手段を設けた基板とが同一の部材に固定された
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、複数の前記インクジェッ
トヘッドと各インクジェットヘッドに対応する複数の前
記プリント基板とを有し、これらの複数のインクジェッ
トヘッドと複数のプリント基板とが同一の部材に固定さ
れたことを特徴とするインクジェット記録装置。