JP2001096740A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インク滴を記録紙に対して正確に着弾させるこ
とが可能で、かつ少ない部品点数でも天板を安定的に支
持することのできる小型のインクジェットヘッドを提供
する。 【解決手段】基板1 の上面に、略平行に配列され、間に
インク流路が形成される多数の圧電隔壁2 と、一端が前
記圧電隔壁2 に電気的に接続される多数の電極4と、下
面に前記電極4 に導電性接着剤7 を介して接続される複
数の端子6 を有し、上面の高さが圧電隔壁2 の頂部の高
さと略等しく位置設定されたドライバーＩＣ5 と、を取
着させるとともに、前記多数の圧電隔壁2 の頂部及びド
ライバーＩＣ5 の上面に、前記インク流路に連通するイ
ンク吐出孔9 を有した天板8 を載置・固定してインクジ
ェットヘッドを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録紙にインク滴
を所定パターンに付着させて文字や画像を形成する圧電
方式のインクジェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電方式を採用した従来のインクジェッ
トヘッドは、図３に示す如く、基板11の上面に、分極処
理された多数の圧電隔壁12を略平行に配列し、これら圧
電隔壁間12-12 にインク流路を形成するとともに、前記
圧電隔壁12の頂部に、各インク流路を塞ぎ、且つインク
流路に連通するインク吐出孔14を有した天板15を載置・
固定し、更に前記基板11に並設される外部回路基板16上
に前記圧電隔壁12の屈曲・変形を制御するためのドライ
バーＩＣ17を搭載した構造を有している。

【０００３】かかる従来のインクジェットヘッドは、記
録紙ｍを天板15のインク吐出孔14上に順次搬送しなが
ら、多数の圧電隔壁12をドライバーＩＣ17の駆動に伴っ
て個々に選択的に屈曲・変形させて、インク流路内のイ
ンクを加圧するとともに、該加圧したインクの一部をイ
ンク吐出孔14より外部に吐出させ、該吐出したインク滴
ｉを記録紙ｍに所定パターンに付着させることにより所
定の画像を形成する。

【０００４】尚、前記天板15は、エポキシ樹脂等の接着
剤により多数の圧電隔壁12の頂部に接着・固定され、ま
た前記ドライバーＩＣ17の端子はボンディングワイヤ18
を介して外部回路基板16の配線や基板11の電極19に電気
的に接続された上、シリコーン樹脂等の封止材20でもっ
て被覆されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のインクジェットヘッドにおいては、外部回路基板16
上に搭載されているドライバーＩＣ17や該ＩＣ17にボン
ディングされているワイヤ18を被覆する封止材20の高さ
が天板15の上面よりも高くなっている。そのため、記録
紙ｍをインク吐出孔14上に搬送して画像を形成する際、
記録紙ｍが封止材20と接触しないように、記録紙ｍを天
板15の上面から所定の距離だけ遠ざけた状態で走行させ
る必要があり、この場合、記録紙ｍと天板15との間に形
成される間隙が広くなることに起因してこの領域の空気
の流れが強くなり、インク吐出孔14より吐出されたイン
ク滴ｉが強い風によって流される。その結果、記録紙に
対するインク滴ｉの着弾位置が目標位置よりずれてしま
い、印画品質が劣化するという欠点を有している。

【０００６】また一方、記録紙ｍの走行位置を天板15に
近づけようとすると、記録紙ｍが封止材20と接触してし
まい、このような接触が繰り返し行なわれると、封止材
20の内部に大きな応力が蓄積されて封止材20に割れ等を
生じることがある。この場合、大気中の水分や記録紙に
含まれている各種イオン等が封止材20の割れを介してド
ライバーＩＣ17と接触し、ドライバーＩＣ17の電子回路
を腐食するといった欠点が誘発される。

【０００７】更に上述した従来のインクジェットヘッド
においては、圧電隔壁12のみで天板15を支持するのは極
めて不安定であることから、基板11と天板15との間にス
ペーサ21等を介在させている。ところが、基板11と天板
15との間にスペーサ21を介在させる場合、インクジェッ
トヘッドの部品点数が増加する上に、製造プロセスの複
雑化を招き、インクジェットヘッドの生産性が低下する
という欠点を有していた。

【０００８】また更に上述した従来のインクジェットヘ
ッドにおいては、ドライバーＩＣ17が基板11に並設され
た外部回路基板16上に搭載されているため、インクジェ
ットヘッドの全体構造が図３の横方向に大型化するとい
う欠点も有していた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明のインクジェットヘッドは、
基板の上面に、略平行に配列され、間にインク流路が形
成される多数の圧電隔壁と、一端が前記圧電隔壁に電気
的に接続される多数の電極と、下面に前記電極に導電性
接着剤を介して接続される複数の端子を有し、上面の高
さが前記圧電隔壁の頂部の高さと略等しく位置設定され
たドライバーＩＣと、を取着させるとともに、前記多数
の圧電隔壁の頂部及びドライバーＩＣの上面に、前記イ
ンク流路に連通するインク吐出孔を有した天板を載置・
固定して成ることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一形態に係るインク
ジェットヘッドの縦断面図、図２（ａ）（ｂ）は図１の
インクジェットヘッドのＸ−Ｘ線で見た横断面図であ
り、1 は基板、2 は圧電隔壁、3 はインク流路、4 は電
極、5 はドライバーＩＣ、6 はドライバーＩＣの端子、
7 は導電性接着剤、8 は天板、9 はインク吐出孔であ
る。

【００１１】前記基板1 は、アルミナセラミックス等の
電気絶縁性材料から成り、その上面で圧電隔壁2 やドラ
イバーＩＣ5 等を支持するための支持母材として機能す
る。

【００１２】前記基板1 は、例えばアルミナセラミック
スから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセ
ラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加・混
合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法等を採用することに
よってセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記
セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜いた上、
高温で焼成することによって製作される。

【００１３】また前記基板1 の上面には、高さ０．５ｍ
ｍ程度の多数の圧電隔壁2 が例えば７個／ｍｍのピッチ
で略平行（±１度以内）に取着されており、隣り合う圧
電隔壁間2-2 にインク流路3 を形成している。

【００１４】前記圧電隔壁2 は、例えばチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電セラミックスから
成り、その上部領域及び下部領域はそれぞれ図２（ａ）
の矢印方向に分極処理されていることから、その両側面
に被着されている電極4 を介して圧電隔壁2 に所定の電
力が印加されると、圧電隔壁2 は図２（ｂ）に示す如
く、剪断モードで“く”の字状に屈曲・変形し、インク
流路3 内のインクを加圧する作用を為す。尚、このと
き、加圧されたインクの一部は後述する天板8 のインク
吐出孔9 より外部に吐出され、天板8 上を走行する記録
紙ｍに付着されることとなる。

【００１５】かかる圧電隔壁2 は、まずチタン酸ジルコ
ン酸鉛を主成分とする焼結体を分極処理することによっ
て圧電セラミックスを形成し、これをエポキシ樹脂等の
接着剤でもって基板1 の上面に接着・固定した上、ダイ
シングソー等を用いて各々が所定厚みの隔壁状をなすよ
うに研削加工することにより形成される。

【００１６】尚、前記インク流路3 内のインクは、基板
1 の下面側に取着される図示しないインクタンクより基
板1 の貫通孔（インク供給孔）1aを介してインク流路3
内に供給される。このようなインクとしては、例えば顔
料タイプの油性インクや水性染料インク等が使用され
る。

【００１７】また、前記基板1 の上面には、多数の電極
3 が所定パターンに被着されている。

【００１８】前記多数の電極3 は、その一端が圧電隔壁
2 の側面まで導出されて、対応する圧電隔壁2 に電気的
に接続されており、前記圧電隔壁2 を屈曲・変形させる
ための所定の電力を印加する作用を為す。

【００１９】尚、前記多数の電極3 は、アルミニウムや
銅等の金属を従来周知の薄膜手法、具体的には真空蒸着
法やスパッタリング法等を採用することにより圧電隔壁
2 の表面及び基板1 の上面に所定厚みに被着させ、これ
をレーザー等で切断して、所定パターンに加工すること
により形成される。

【００２０】更に前記基板1 の上面には、上面の高さが
圧電隔壁3 の頂部の高さと略等しく位置設定（±０．１
ｍｍ以内）された複数個のドライバーＩＣ5 が搭載され
ている。

【００２１】前記ドライバーＩＣ5 は、その下面にシフ
トレジスタやラッチ，スイッチングトランジスタ等の論
理回路と多数の端子6 とを有しており、圧電隔壁2 の屈
曲・変形を制御する作用、具体的には外部より供給され
る画像データに基づいて圧電隔壁2 に電力を印加し、圧
電隔壁2 を個々に選択的に屈曲・変形させる作用を為
す。

【００２２】前記ドライバーＩＣ5 は、従来周知のフェ
ースダウンボンディング法、具体的には、その下面に設
けられている多数の端子6 を対応する電極3 の他端に対
面・配置させ、両者を半田や異方性導電膜等の導電性接
着剤7 を用いて接合することにより電気的・機械的に接
続される。

【００２３】そして前記ドライバーＩＣ5 の上面及び多
数の圧電隔壁3 の頂部には天板8 が載置・固定されてお
り、該天板8 によってインク流路3 を塞いでいる。

【００２４】また前記天板8 は、隣り合う圧電隔壁間2-
2 の領域にインク流路2 に連通するインク吐出孔9 を有
しており、前述した圧電隔壁2 の屈曲・変形によりイン
ク流路2 が加圧されると、このインク吐出孔9 より所定
量のインクが吐出され、記録紙ｍに付着される。

【００２５】ここで前記ドライバーＩＣ5 は天板8 及び
基板1 間に介在されており、天板8がドライバーＩＣ5
を完全に被覆する形となっていることから、印画の際、
ドライバーＩＣ5 やその封止材等が記録紙ｍと接触する
ことはなく、記録紙ｍを天板8 の上面に沿って良好に搬
送することができる。これにより、記録紙ｍと天板8と
の間の距離を短くして、この両者間を流れる空気の影響
を極小となすことができ、インク滴ｉを記録紙ｍに対し
て正確に着弾させて良好な印画を形成することが可能と
なる。

【００２６】また前記ドライバーＩＣ5 は、前述した如
く、天板8 によって完全に被覆されて、記録紙ｍと非接
触の状態に保たれていることから、大気中の水分や記録
紙ｍに含まれている各種イオン等がドライバーＩＣ5 と
接触してドライバーＩＣ5 の電子回路を腐食するのが有
効に防止され、ドライバーＩＣ5 を長期にわたって良好
に機能させることができる。

【００２７】更に前記天板8 は、高さを略等しく揃えた
圧電隔壁2 とドライバーＩＣ5 の上に載置されているた
め、基板1 と天板8 との間に別途、スペーサ等を介在さ
せなくても、天板8 を圧電隔壁2 及びドライバーＩＣ5
の双方でもって安定的に支持することができる。従っ
て、インクジェットヘッドの部品点数を少なくして、そ
の製造プロセスを簡略化することができ、これによって
インクジェットヘッドの生産性が向上されるようにな
る。

【００２８】またこの場合、前記ドライバーＩＣ5 は、
多数の圧電隔壁2 と共に単一の基板1 上に取着されてい
るため、ドライバーＩＣ5 を搭載するための外部回路基
板等を基板1 と並設させて設ける必要はなく、インクジ
ェットヘッドの全体構造を横方向に小型化することがで
きる。

【００２９】かかる天板8 は、アルミナセラミックス等
の電気絶縁性材料から成り、先に述べた基板1 と同様の
製法によって所定の板体を形成した後、得られた板体に
レーザー加工によって径５０μｍ〜１１０μｍのインク
吐出孔9 を多数、穿設することにより製作される。

【００３０】また、製作された天板8 は、多数の圧電隔
壁2 及びドライバーＩＣ5 の上面にエポキシ樹脂等の接
着剤によって接着・固定される。このとき、ドライバー
ＩＣ5 の端子6 と電極4 とを接続する導電性接着剤7 と
して異方性導電膜を使用するようにすれば、異方性導電
膜の弾力性でもって圧電隔壁2 とドライバーＩＣ5 の高
さ合わせが容易になる利点がある。

【００３１】尚、基板1 と天板8 との間には、その端部
（図１の右端）を閉じるためにエポキシ樹脂等の封止材
10が充填されており、またドライバーＩＣ5 と圧電隔壁
2 の間にも、ドライバーＩＣ5 とインクとの接触を防ぐ
ために同様の封止材10が充填される。

【００３２】かくして上述したインクジェットヘッド
は、記録紙ｍをインク吐出孔9 の穿設方向と直交する方
向に天板8 の上面に沿って順次搬送しながら、多数の圧
電隔壁2 をドライバーＩＣ5 の駆動に伴って個々に選択
的に屈曲・変形させて、インク流路3 内のインクを加圧
するとともに、該加圧したインクの一部を天板8 のイン
ク吐出孔9 より外部に吐出させ、該吐出したインク滴ｉ
を記録紙ｍに所定パターンに付着させることにより記録
紙ｍに所定の画像を形成する。

【００３３】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、ドライバーＩＣが圧電隔壁と共に天板と基板との間
に介在されており、印画の際、ドライバーＩＣやその封
止材等が記録紙と接触することはないことから、記録紙
と天板との間の距離を短くして、この両者間を流れる空
気の影響を極小となすことができる。従って、記録紙を
天板の上面に沿って良好に搬送し、インク滴を記録紙に
対して正確に着弾させることが可能となる。

【００３５】また本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、ドライバーＩＣやその封止材等が天板によって記録
紙と非接触の状態に保たれていることから、大気中の水
分や記録紙に含まれている各種イオン等がドライバーＩ
Ｃと接触してドライバーＩＣの電子回路を腐食すること
はなく、ドライバーＩＣを長期にわたって良好に機能さ
せることができる。

【００３６】更に本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、前記天板は、高さを略等しく揃えた圧電隔壁とドラ
イバーＩＣの上に載置されているため、基板と天板との
間に別途、スペーサ等を介在させなくても、天板を圧電
隔壁及びドライバーＩＣの双方でもって安定的に支持す
ることができる。これにより、インクジェットヘッドの
部品点数を少なくして、その製造プロセスを簡略化する
ことが可能となる。

【００３７】また更に本発明のインクジェットヘッドに
よれば、ドライバーＩＣが多数の圧電隔壁と共に単一の
基板上に取着されているため、ドライバーＩＣを搭載す
るための外部回路基板等を基板と並設させて設ける必要
はなく、インクジェットヘッドの全体構造を横方向に小
型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係るインクジェットヘッドの
縦断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は図１のインクジェットヘッドを
Ｘ−Ｘ線で見た横断面図である。

【図３】従来のインクジェットヘッドの縦断面図であ
る。

【符号の説明】

1 ・・・基板、2 ・・・圧電隔壁、3 ・・・インク流
路、4 ・・・電極、5 ・・・ドライバーＩＣ、6 ・・・
ドライバーＩＣの端子、7 ・・・導電性接着剤、8 ・・
・天板、9 ・・・インク吐出孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の上面に、 略平行に配列され、間にインク流路が形成される多数の
   圧電隔壁と、 一端が前記圧電隔壁に電気的に接続される多数の電極
   と、 下面に前記電極に導電性接着剤を介して接続される複数
   の端子を有し、上面の高さが前記圧電隔壁の頂部の高さ
   と略等しく位置設定されたドライバーＩＣと、を取着さ
   せるとともに、 前記多数の圧電隔壁の頂部及びドライバーＩＣの上面
   に、前記インク流路に連通するインク吐出孔を有した天
   板を載置・固定して成るインクジェットヘッド。