JP2002086741A

JP2002086741A - インクジェットヘッド

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Publication number: JP2002086741A
Application number: JP2000283551A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Koshiro; 良章小城; Koichi Fujita; 浩一藤田; Yasuhiro Sakamoto; 泰宏坂本; Koji Matoba; 宏次的場
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-26
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: JP3611782B2

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動回路を実装した基板をインク室を形成した
アクチュエータ部に接着し、アクチュエータの電極と駆
動回路との電気的な接続を容易かつ安価に行うことがで
き、高集積化への対応を容易にする。【解決手段】インクジェットヘッド１を、基板２、アク
チュエータ部３及びカバープレート４を互いに接合して
構成した。基板２とアクチュエータ部３との接合は、基
板２の表面に突出した接続端子５とアクチュエータ部３
の裏面に露出した電極の接続部とを電気的に接続した
後、基板２とアクチュエータ部３との間の間隙にエポキ
シ系の接着剤８を介在させ、接続端子５と電極の接続部
との電気的接続を補強するとともに、貫通孔（共通イン
ク室）２ｃ及びインク室６からのインクの漏出を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のインク室
から記録媒体上にインクを吐出することにより画像形成
を行なうインクジェットプリンタにおけるインクジェッ
トヘッドに関し、特に、各インク室に形成された電極に
対して基板に実装された駆動回路を直接接続して構成し
たインクジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタに用いられるイ
ンクジェットヘッドとして、圧電材料のアクチュエータ
に形成した溝状のインク室において互いに対向する一対
の内側面に電極を設け、この電極に画像データに基づく
駆動パルスを駆動回路から印加することにより、インク
室の側面を剪断変形させてインク室内に収納されたイン
クを加圧して吐出するようにしたものがある。

【０００３】このようなインクジェットヘッドにおい
て、従来は、導線を用いたワイヤボンディングによる
か、又は、フレキシブル基板を介してアクチュエータの
電極と駆動回路の接続端子とを電気的に接続するように
していた。例えば、フレキシブル基板を介してアクチュ
エータの電極と駆動回路の接続端子とを接続する場合、
アクチュエータにおいてインク室内の電極を接続性の良
い平坦面まで引出し、この部分にフレキシブル基板の電
極パターンとを半田等を用いて接続する。

【０００４】ところが、ワイヤボンディング法及びフレ
キシブル基板を用いる方法では、画像の高解像度化の要
請に基づいて、インク室の形成数の多数化、並びに、イ
ンク室及びその形成間隔の狭小化を伴うアクチュエータ
の高集積化を実現する際に、製造コストの著しい高騰を
招く問題がある。

【０００５】そこで、特開平８−３００６５０号公報に
は、駆動回路の接続端子の引出しパターンを形成した基
板をアクチュエータプレートに接着し、接合体を構成す
る基板及びアクチュエータプレートにインク室となる多
数の溝部を形成した後、溝の側面の一部において基板及
びアクチュエータプレートにわたって斜め蒸着法及び電
界メッキ法により駆動電極となる導電膜を引出しパター
ンに電気的に接続して形成するようにした構成が開示さ
れている。この構成により、高集積化したインクジェッ
トヘッドの製造コストを低廉化できるとされている。

【０００６】また、特開平１１−３０９８６２号公報に
は、印字ヘッドの前端で各アクチュエータの各々に接続
された駆動側導電体を印字ヘッドの側面に沿って後端に
延長するとともに、印字ヘッドの後端で各アクチュエー
タに共通に接続された共通側導電体を後端面の周囲に延
長し、それぞれを後端面の周囲近傍に並んで形成された
複数の接続電極に接続する一方、基板において印字ヘッ
ドの後端面に臨む開口を形成するとともに、この開口の
周囲に複数の接続端子及び共通端子を配置し、印字ヘッ
ド側の接続電極が基板の接続端子及び共通端子に当接し
た状態で、印字ヘッドの後端面の周囲近傍を基板に固着
し、後端面に開口を通じてマニホールド部材を接続した
構成が開示されている。この構成により、印字ヘッドを
基板に取り付ける際に、印字ヘッドの基板への取付作業
と同時にこれらの電気的接続をフレキシブル基板を用い
ることなく簡単に行うことができるとされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−３００６５０号公報に開示された構成では、インク
を吐出するアクチュエータと駆動回路への引出しパター
ンを備えた基板との２つの部材を接着した接合体に対し
てインク室となる溝部の形成、及び、駆動電極となる導
電膜の形成を行うため、これらの工程における接合体の
取り扱いが困難で製造作業が煩雑化する問題がある。

【０００８】また、特開平１１−３０９８６２号公報に
開示された構成では、アクチュエータに対して駆動回路
との配線パターンを形成した基板を低温ろう付け又は導
電接着剤によって接続するようにしているため、基板と
駆動回路との接続が別途必要になるとともに、低温ろう
付けでは煩雑な温度管理が必要となり、導電接着剤を用
いる場合には配線の短絡を発生し易い問題がある。

【０００９】さらに、いずれの構成においても、インク
の吐出状態に大きな影響を与えるインクジェットヘッド
の温度を正確に検出するための構成に関して考慮されて
いない。

【００１０】この発明の目的は、駆動回路を実装した基
板をインク室を形成したアクチュエータ部に接着するこ
とにより、アクチュエータの電極と駆動回路との電気的
な接続を容易かつ安価に行うことができ、高集積化への
対応が容易なインクジェットヘッドを提供することにあ
る。

【００１１】また、この発明の別の目的は、アクチュエ
ータ部に接着される基板上に温度検出回路を実装するこ
とにより、アクチュエータ部の温度を正確に検出するこ
とができるインクジェットヘッドを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。

【００１３】(1) 圧電材料に複数の溝状のインク室を形
成するとともに、各インク室の互いに対向する一対の内
側面のそれぞれに電極を形成したアクチュエータ部と、
各電極に電気的に接続された駆動回路と、を備え、駆動
回路からアクチュエータ部の電極に駆動パルスを印加
し、互いに隣接するインク室間の隔壁を変形させること
により各インク室内のインクを加圧して一方向に吐出す
るインクジェットヘッドにおいて、アクチュエータ部に
おけるインク吐出方向の上流側の端面に、接続端子を含
む駆動回路が実装された基板を、その接続端子とアクチ
ュエータ部の電極とを電気的に接続して接合したことを
特徴とする。

【００１４】この構成においては、アクチュエータ部の
電極に対して駆動パルスを印加する駆動回路を実装した
基板が、アクチュエータ部のインク吐出方向の上流側の
端面に接合される。したがって、アクチュエータ部の端
面に基板を接合する作業によって、インク室におけるイ
ンク吐出方向の上流側の閉塞と、アクチュエータ部の電
極と駆動回路との電気的接続と、が同時に行われ、アク
チュエータ部の電極と駆動回路とをワイヤボンディング
法又はフレキシブル基板により接続する構成に比較し
て、部品点数及び作業工程数が削減される。

【００１５】また、複数のインクジェットヘッドに対応
する複数の基板を形成したウエハに、電極を備えたイン
ク室を形成した後の複数のアクチュエータ部を接合する
ことにより、ダイシング等によって分離するまでの間に
おいて複数のインクジェットヘッドが単一のウエハ上で
同時に取り扱われ、製造工程がさらに簡略化される。

【００１６】(2) 前記基板の接続端子は、圧電材料のキ
ュリー温度未満の温度でアクチュエータ部の電極に電気
的に接続されることを特徴とする。

【００１７】この構成においては、アクチュエータ部の
素材となる圧電材料のキュリー温度未満の環境下でアク
チュエータ部の電極と基板の接続端子とが電気的に接続
される。したがって、電極と接続端子とを電気的に接続
する際に、アクチュエータ部において脱分極や過大な残
留応力を生じることがなく、駆動回路からの駆動パルス
の印加によってアクチュエータ部が正確に動作するよう
にして製品の性能が安定化して信頼性が向上する。

【００１８】(3) 前記基板は、特定色のインクを収納す
る複数のインク室に対向するとともに、アクチュエータ
部側の開口幅がインク室の開口幅に比較して接続端子に
よって形成されるアクチュエータ部の端面と基板との間
の間隙寸法の２倍以上大きい貫通孔を備えていることを
特徴とする。

【００１９】この構成においては、アクチュエータ部の
端面に接合される基板に、特定色のインクを収納する複
数のインク室に対向するとともに、アクチュエータ部側
の開口幅がインク室の開口幅に比較して接続端子によっ
て形成されるアクチュエータ部の端面と基板との間の間
隙寸法の２倍以上大きい貫通孔が形成されている。した
がって、アクチュエータ部に基板を接合すると、アクチ
ュエータ部の特定色に割り当てられた複数のインク室が
共通の貫通孔に連通し、貫通孔によって共通インク室が
形成される。

【００２０】また、貫通孔のアクチュエータ部側の開口
幅がインク室の開口幅に比較して接続端子によって形成
されるアクチュエータ部の端面と基板との間の間隙寸法
の２倍以上大きくされているため、アクチュエータ部の
端面と基板との間に充填される接着剤がインク室内に流
入することがなく、各インク室からのインクの吐出状態
に誤差を生じることがない。

【００２１】(4) 前記インク室は、開口部の深さ及び幅
を接続端子によって形成されるアクチュエータ部の端面
と基板との間の間隙寸法より大きいことを特徴とする。

【００２２】この構成においては、アクチュエータ部に
形成されるインク室の深さ及び幅が、アクチュエータ部
の端面と基板との間の間隙寸法より大きくされる。した
がって、アクチュエータ部の端面と基板との間に毛細管
現象によって充填される接着剤がインク室内に流入する
ことがなく、各インク室からのインクの吐出状態に誤差
を生じることがない。

【００２３】(5) 前記基板は、アクチュエータ部の温度
を検出する温度検出回路を実装したことを特徴とする。

【００２４】この構成においては、アクチュエータ部の
端面に接合される基板にアクチュエータ部の温度を検出
する温度検出回路が実装される。したがって、アクチュ
エータ部の温度が、これに接合した基板に実装されてい
る温度検出回路によって正確に検出される。

【００２５】(6) 前記温度検出回路は、基板においてア
クチュエータ部に対向する面に実装されていることを特
徴とする。

【００２６】この構成により、アクチュエータ部の端面
に接合される基板にはアクチュエータ部に対向する状態
で温度検出回路が実装される。したがって、アクチュエ
ータ部に最も近接する状態で温度検出回路が配置され、
アクチュエータ部の温度がより正確に検出される。

【００２７】(7) 前記アクチュエータ部は、複数のイン
ク室を複数列に配列して形成したことを特徴とする。

【００２８】この構成においては、基板に接合される単
一のアクチュエータ部に、複数のインク室が複数列に配
列されて形成される。したがって、単一のアクチュエー
タにより多数のインク室が形成され、インク室の高集積
化が図られる。

【００２９】(8) (7) の構成において、より好ましく
は、２列のインク室について、一方の列に含まれるイン
ク室を他方の列に含まれるインク室間に配置することが
できる。

【００３０】この構成により、形成される画像の解像度
を２倍にすることができる。

【００３１】(9) 前記アクチュエータ部が接合された前
記基板を複数個組み合わせて別の接合基板に接合したこ
とを特徴とする。

【００３２】この構成においては、単一の接合基板（別
のプリント基板）に対してアクチュエータを実装した基
板が複数接合される。したがって、画像の解像度やイン
クの色数の変化に対応した種々の仕様が容易に実現され
る。

【００３３】(10)前記接合基板は、アクチュエータにお
ける複数のインク室の形成方向について、それぞれに接
合された各アクチュエータのインク室が互いに重複する
ことなく連続する複数の位置に配置されていることを特
徴とする。

【００３４】この構成においては、複数の接合基板が、
アクチュエータにおける複数のインク室の形成方向につ
いて、それぞれに接合された基板上の各アクチュエータ
のインク室を互いに重複することなく連続して配置され
る。したがって、それぞれに単一又は複数の基板が接合
された複数の接合基板により、画像形成範囲における記
録媒体の搬送方向に直交する方向の全範囲にインク室が
対向するライン型のインクジェットヘッドが容易に形成
される。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施形
態に係るインクジェットヘッドの構成を示す組立図であ
る。この実施形態に係るインクジェットヘッド１は、基
板２上にアクチュエータ部３及びノズルプレート４をこ
の順に配置して互いに接合することによって構成されて
いる。基板２は、駆動回路２ａ及び温度検出回路２ｂを
実装しており、略中央部に矩形の貫通孔２ｃが形成され
ている。また、基板２のアクチュエータ部３に対向する
表面には、駆動回路２ａと貫通孔２ｃとの間に駆動回路
２ａの出力パッドである接続端子５が貫通孔２ｃの長手
方向に沿って所定数並設されている。さらに、基板２の
表面において長手方向の両端部におけるアクチュエータ
部３に対向しない範囲には駆動回路２ａの入力パッド２
ｄ、及び、温度検出回路２ｂの入出力パッド２ｅが複数
個ずつ設けられている。基板２に実装された駆動回路２
ａは、入力パッド２ｄを介して入力された画像データに
基づいて、接続端子５を介して後述するアクチュエータ
部３の電極に駆動パルスを印加する。また、温度検出回
路２ｂは、アクチュエータ部３の温度を検出し、検出信
号を入出力パッド２ｅを介して外部に出力する。

【００３６】なお、駆動回路２ａ、入力パッド２ｄ及び
入出力パッド２ｅは、基板２の裏面に配置することもで
きる。但し、接続端子５は基板２の表面に対向するアク
チュエータ部３の電極に接続するものであるために基板
２の表面に露出して配置する必要があり、温度検出回路
２ｂはアクチュエータ部３の温度を検出するものである
ために基板２の表面に配置することが好ましい。

【００３７】また、基板２において貫通孔２ｃは、サン
ドブラスト又はＳｉによる異方性エッチング等の方法に
よって形成することができる。

【００３８】アクチュエータ部３は、メインプレート３
ａ及びカバープレート３ｂを含み、略中央部において長
手方向に所定数のインク室６が形成されている。メイン
プレート３ａは、一例として強誘電性のチタン酸ジルコ
ン酸鉛等の圧電材料の平板を素材とし、長手方向の一方
の側面における複数の位置に溝部を形成した後、各溝部
に互いに独立した電極を形成したものである。カバープ
レート３ｂは、メインプレート３ａにおいて溝部を形成
した側面に密着して接合される。これによって、メイン
プレート３ａの各溝部は、一方の開放面が閉塞され、ア
クチュエータ部３の表裏面を貫通する形状のインク室６
が形成される。基板２の表面にアクチュエータ部３の裏
面を接合した状態で、アクチュエータ部３に形成された
複数のインク室６の全ては基板２の貫通孔２ｃの開口範
囲内に位置し、各接続端子５は各インク室６に形成され
た電極においてメインプレート３ａ及びカバープレート
３ｂの裏面に露出した接続部に当接する。カバープレー
ト３ｂは、一般に、メインプレート３ａとの間で熱変形
状態が同一となるようにメインプレート３ａと同一材料
を素材として形成されるが、セラミック系材料又は樹脂
系材料が用いられる場合もある。

【００３９】ノズルプレート４は、一般に樹脂系材料を
素材とし、略中央部において長手方向に所定数のノズル
孔７が形成されている。アクチュエータ部３の表面にノ
ズルプレート４の裏面を接合した状態で、各ノズル孔７
は各インク室６の開口部に対向する。

【００４０】以上の構成において、基板２に形成された
貫通孔２ｃは、アクチュエータ部３に形成された所定数
のインク室６の全てが対向することから、インク室６の
全てに対してインクを供給する共通インク室として機能
する。

【００４１】図２は、上記第１の実施形態に係るインク
ジェットヘッドの要部の構成を示す側面断面図である。
上述のとおり、インクジェットヘッド１は、基板２、ア
クチュエータ部３及びノズルプレート４を互いに接合し
て構成されている。ここで、基板２とアクチュエータ部
３との接合は、基板２の表面に突出した接続端子５とア
クチュエータ部３の裏面に露出した電極の接続部とを電
気的に接続することを目的としている。但し、接続端子
５及び電極の接続部により、基板２とアクチュエータ部
３との間には幅Ｄの間隙が形成される。そこで、基板２
とアクチュエータ部３とを接合する場合には、両者の間
隙の間に例えばエポキシ系の接着剤８を介在させ、接続
端子５と電極の接続部との電気的接続を補強するととも
に、貫通孔（共通インク室）２ｃ及びインク室６からの
インクの漏出を防止するようにしている。このとき、基
板２の接続端子５をアクチュエータ３の電極の接続部に
当接された状態で、基板２とアクチュエータ部３との間
隙における毛細管現象を用いて接着剤８を充填する。

【００４２】基板２に形成された貫通孔２ｃは、アクチ
ュエータ部３に対向する基板２の表面における開口幅が
基板２の裏面における開口幅より大きくされており、基
板２の側面断面において台形形状を呈している。この貫
通孔２ｃの基板２の表面における開口幅Ｌ２は、アクチ
ュエータ部３のインク室６の開口幅Ｌ１に比較して、基
板２とアクチュエータ部３との間隙の幅Ｄの２倍以上大
きくされている。また、インク室６の開口幅Ｌ１及びア
クチュエータ部３の長手方向の幅（図３の紙面に垂直な
方向）は、基板２とアクチュエータ部３との間隙の幅Ｄ
よりも大きくされている。したがって、基板２とアクチ
ュエータ部３との間隙の間隔は、上下両端部から中央部
に向かう間に、貫通孔２ｃによって基板２側に拡大した
後、インク室６によってアクチュエータ部３側に拡大す
る。このため、基板２とアクチュエータ部３との間隙に
毛細管現象によって接着剤８を充填する際に、上下両端
部から中央部に向かう接着剤８は貫通孔２ｃとインク室
６との間において略４５度の傾斜面を形成し、接着剤８
がインク室６内に流入することがない。

【００４３】図３（Ａ）及び（Ｂ）は、上記第１の実施
形態に係るインクジェットヘッドのアクチュエータ部の
要部の構成を示す側面断面図及び背面図である。メイン
プレート３ａに形成された溝部は、上面の開口部をカバ
ープレート３ｂによって閉塞されるとともに、前面の開
口部をノズルプレート４によって閉塞され、さらに、互
いに対向する一対の内側面のそれぞれにおける上側の１
／２の範囲に電極９を形成してインク室６とされる。電
極９は、メインプレート３ａの裏面及びカバープレート
３ｂの裏面に形成された接続部９ａに電気的に接続され
る。この接続部９ａに背面側から基板２の接続端子５が
接合される。これによって、インク室６内の電極９が接
続部９ａを介して接続端子５に電気的に接続され、基板
２の駆動回路２ａが接続端子５から出力した駆動パルス
が電極９に印加される。

【００４４】基板２の接続端子５とアクチュエータ部３
の接続部９ａとを電気的に接続する具体的な方法として
は、以下の方法がある。

【００４５】(1) 常温接合接合部を真空中でＡｒクリーニングし、さらに真空中で
接合面同士を圧接することにより、接合部の金属を互い
に融合させる方法である。

【００４６】(2) 超音波接合接合部を圧接し、超音波振動させることによって接合す
る。接合部は表面酸化膜が殆どないか、又は、塑性変形
によって容易に酸化膜を破壊できるＡｕ−Ａｕ接合又は
Ａｕ−Ａｌ接合が好ましい。

【００４７】(3) 圧接及び接着剤による接合接合部を圧接している状態で、周囲を接着剤によって固
定する。接着剤には画像形成時の温度範囲で常に接合部
を引き合わせる方向の応力が作用している。この場合
に、接着剤の熱膨張による接続不良を生じる可能性があ
るときは、接合部分に弾性導電樹脂によるバンプ（接続
端子）を形成してもよい。

【００４８】この実施形態に係るインクジェットヘッド
１では、上記のいずれかの方法により、１５０°Ｃ以下
の温度、より好ましくは常温で、基板２の接続端子５と
アクチュエータ部３の接続部９ａとの電気的接合が行わ
れる。これは、以下の理由による。

【００４９】即ち、アクチュエータ部３を構成する圧電
材料は、キュリー温度（約２００°Ｃ）以上の高温に晒
されると、一旦分極された双極子が完全に方向性を失っ
て脱分極を起こすため、圧電特性を示さなくなる。ま
た、キュリー温度以下であっても高温中は部分的に脱分
極を生じる場合があり、高温状態が長時間継続すると圧
電特性の劣化を生じる。さらに、高温下で接合を行うと
接合部分に熱応力による残留応力が発生し、接合強度の
低下を招く。そこで、基板２の接続端子５とアクチュエ
ータ部３の接続部９ａとの電気的接合を低温度状態で実
行することにより、圧電材料の脱分極の発生を防止して
所望の圧電特性を得ることができるとともに、接合部分
に十分な強度を確保することができるようにしている。

【００５０】したがって、基板２の接続端子５とアクチ
ュエータ部３の接続部９ａとの電気的接合は、アクチュ
エータ部３を構成する圧電材料に脱分極を生じないとと
もに、接合部分に熱応力による残留応力を発生しない温
度環境下で実行されることを条件として、上記の方法以
外の方法を用いて行うことができる。

【００５１】メインプレート３ａにおいて、インク室６
は一定間隔を設けて複数形成されており、各インク室６
の間にはメインプレート３ａの素材である圧電材料によ
って構成された隔壁１０が存在する。この圧電材料は、
図３（Ｂ）における上下方向に分極されており、駆動回
路２ａから接続端子５及び接続部９ａを介して電極９に
駆動パルスを印加すると、隔壁１０に剪断変形を生じ、
インク室６の容積が変化する。

【００５２】図４は、同アクチュエータ部の動作を示す
背面図である。図４（Ａ）に示す連続した３個のインク
室６−１〜６−３において、インク室６−２内に形成さ
れた電極８−２に駆動パルスを印加すると、同図（Ｂ）
に示すようにインク室６−２を挟む隔壁１０−２及び１
０−３が互いに離間する方向に剪断変形し、インク室６
−２の容積が拡大する。これによって共通インク室であ
る基板２の貫通孔２ｃからインク室６−２内にインクが
流入する。次いで、インク室６−１及び６−３内に形成
された電極９−１及び９−３に駆動パルスを印加する
と、同図（Ｃ）に示すように隔壁１０−２及び１０−３
が互いに接近する方向に剪断変形し、インク室６−２の
容積が縮小する。

【００５３】このように、各インク室６に形成された電
極８に対して駆動パルスを選択的に印加することによ
り、特定のインク室６を挟む隔壁１０に生じる剪断変形
によってそのインク室６の容積を変化させることによ
り、インク室６内のインクを加圧してノズル孔７から記
録媒体に対して吐出させることができる。

【００５４】図５は、この発明の第２の実施形態に係る
インクジェットヘッドの構成を示す組立図である。この
実施形態に係るインクジェットヘッド１１は、基板１２
の略中央部に複数の貫通孔１２ｃ−１〜１２ｃ−３を形
成するとともに、複数の貫通孔１２ｃのそれぞれに対向
する位置に接続端子１５を形成したものである。その他
の構成は、図１に示した第１の実施形態に係るインクジ
ェットヘッド１と同様である。

【００５５】この構成により、複数の貫通孔１２ｃのそ
れぞれを互いに異なる色のインクを収納する共通インク
室とし、各貫通孔１２ｃに対向するインク室６から互い
に異なる色のインクを吐出させてカラー画像を形成する
ことができる。

【００５６】なお、基板１２における貫通孔１２ｃの形
成数は、３個に限るものではなく、使用するインクの色
数に応じて増減できる。

【００５７】図６は、この発明の第３の実施形態に係る
インクジェットヘッドの構成を示す組立図である。ま
た、図７は、同第３の実施形態に係るインクジェットヘ
ッドのアクチュエータ部の要部の構成を示す部分正面図
である。この実施形態に係るインクジェットヘッド２１
は、アクチュエータ部２３の略中央部に、インク室２６
を互いに平行な２列に配列して形成し、これにともなっ
て、基板２２に２個の駆動回路２２ａ−１及び２２ａ−
２を実装し、２個の貫通孔２２ｃ−１及び２２ｃ−２を
平行に形成し、貫通孔２２ｃ−１及び２２ｃ−２のそれ
ぞれに対向する位置に所定数の接続端子２５を形成し、
さらに、ノズルプレート２４に互いに平行な２列に配列
して所定数のノズル孔２７を形成したものである。その
他の構成は、図１に示した第１の実施形態に係るインク
ジェットヘッド１と同様である。

【００５８】なお、アクチュエータ２３におけるインク
室２６の２列の配列方法として、図７（Ａ）及び（Ｂ）
に示す２種類がある。図７（Ａ）に示す配列方法は、各
列に含まれるインク室２６をアクチュエータ２３の長手
方向について互いに同じ位置に配置したものであり、各
列毎に異なる色のインクをインク室２６から吐出させる
場合に用いられる。一方、図７（Ｂ）に示す配列方法
は、各列に含まれるインク室２６をアクチュエータ２３
の長手方向について互いに異なる位置に配置したもので
あり、各列に同一色のインクをインク室２６から吐出さ
せることによって画像の解像度を２倍にすることができ
る。

【００５９】この場合に、メインプレート２３ａの長手
方向の２側面のそれぞれに所定数の溝を形成するととも
に、この２側面のそれぞれにカバープレート２３ｂ−１
及び２３ｂ−２を接合することにより、使用するメイン
プレート２３ａを１枚のみにして部品点数の削減及び装
置の小型化を実現することができる。また、基板２２に
は、アクチュエータ部２３におけるインク室２６の各列
の間に対向する単一の温度検出回路２２ｂが実装されて
いる。アクチュエータ部２３の温度を検出する機能上、
インク室２６の配列数に対応して複数設ける必要がない
からである。

【００６０】図８は、上記第３の実施形態に係るインク
ジェットヘッドの使用状態を説明する図である。同図に
示す例では、各２列のインク室２６、貫通孔２２ｃ及び
接続端子２５を形成した４個のインクジェットヘッド２
１（各インクジェットヘッド２１は、プリント基板にア
クチュエータ部を接合して構成されている。）を、表面
にコネクタ３２及び接続パッド３３を含む電子部品を実
装した別のプリント基板３１（この発明の接合基板に相
当する。）に実装する。プリント基板３１には、開口部
３４が形成されており、この開口部３４から各インクジ
ェットヘッド２１のアクチュエータ部２３を記録媒体の
搬送面に露出させた状態で、図示しない入力パッド２２
ｄ及び入出力パッド２２ｅを接続パッド３３に接合す
る。

【００６１】この構成により、画像のカラー化及び高解
像度化に対応してインク室２６を高集積化したインクジ
ェットプリンタを容易に構成することができる。また、
プリント基板３１を複数のインクジェットヘッド２１を
保持するためのシャシーとして用いることができる。な
お、プリント基板３１におけるインクジェットヘッド２
１の実装数は４個に限るものではなく、使用するインク
色数及び要求される解像度に応じて増減することができ
る。

【００６２】図９（Ａ）〜（Ｄ）は、上記プリント基板
に実装されるインクジェットヘッドの組合せ状態を示す
図である。カラー画像について高い色調再現性が要求さ
れるカラープリンタでは、図９（Ａ）に示すように、２
列のインク室２６を図７（Ａ）に示した状態に配置した
３個のインクジェットヘッド２１をプリント基板３１に
実装して６列のインク室２６を構成し、各列のインク室
２６にＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＬＣ（薄いＣ）及びＬＭ（薄
いＬ）の各色のインクを供給する。テキスト画像につい
ての画像形成枚数が多いカラープリンタでは、図９
（Ｂ）に示すように、２列のインク室２６を図７（Ａ）
に示した状態に配置した３個のインクジェットヘッド２
１をプリント基板３１に実装して６列のインク室２６を
構成し、各列のインク室２６にＢｋ、Ｂｋ、Ｂｋ、Ｙ、
Ｃ及びＭの各色のインクを供給する。

【００６３】また、低コストのカラープリンタでは、図
９（Ｃ）に示すように、２列のインク室２６を図７
（Ａ）に示した状態に配置した２個のインクジェットヘ
ッド２１をプリント基板３１に実装して４列のインク室
２６を構成し、各列のインク室２６にＢｋ、Ｙ、Ｃ及び
Ｍの各色のインクを供給する。画像形成速度の高速化が
要求されるカラープリンタでは、図９（Ｄ）に示すよう
に、２列のインク室２６を図７（Ａ）に示した状態に配
置した４個のインクジェットヘッド２１をプリント基板
３１に実装して８列のインク室２６を構成し、各列のイ
ンク室２６にＢｋ、Ｂｋ、Ｙ、Ｙ、Ｃ、Ｃ、Ｍ及びＭの
各色のインクを供給する。

【００６４】このように、プリント基板３１におけるイ
ンクジェットヘッド２１の実装数、及び、各列のインク
室２６に供給するインクの色を適宜選択することによ
り、種々の仕様に適した構成を容易に実現することがで
きる。なお、２列のインク室２６の両方に同色のインク
が供給されるインクジェットヘッド２１として図７
（Ｂ）に示した構成のものを用いることにより、画像の
解像度を向上することができる。

【００６５】図１０は、上記インクジェットヘッドを実
装したプリント基板を用いたシリアルプリンタの要部を
示す斜視図である。複数のインクジェットヘッド２１を
実装したプリント基板３１は、カシメ４２等によってキ
ャリッジ４１に固定して搭載されるとともに、コネクタ
３２に一端をプリンタ本体の制御部に接続したフレキシ
ブルフラットケーブル４３の他端が接続される。これに
よって、キャリッジ４１が、記録媒体の搬送方向（副走
査方向）に直交する主走査方向に往復移動する間に、プ
リンタ本体の制御部からケーブル４３を介して供給され
る画像データに基づいてインクジェットヘッド２１の各
インク室２６に形成された電極に駆動パルスが選択的に
印加され、記録媒体に対してノズルからインクが吐出さ
れる。

【００６６】図１１は、上記インクジェットヘッドを実
装したプリント基板を用いたラインプリンタの要部を示
す図である。このラインプリンタ５１では、各々が複数
のインクジェットヘッド２１を実装した複数のプリント
基板３１（この発明の接合基板に相当する。）を、記録
媒体Ｐの搬送方向（副走査方向）に直交する主走査方向
において、それぞれが実装するインクジェットヘッド２
１のインク室が互いに重複することなく主走査方向にお
ける画像形成範囲の全域にわたって連続するように、副
走査方向に交互に並べて配置している。

【００６７】このように、シリアルプリンタのプリンタ
ヘッドを構成するインクジェットヘッドを用いてライン
プリンタを構成することができ、シリアルプリンタとラ
インプリンタとの間で部品を共用化することにより、コ
ストの低廉化を実現することができる。

【００６８】

【発明の効果】この発明によれば、以下の効果を奏する
ことができる。

【００６９】(1) アクチュエータ部の電極に対して駆動
パルスを印加する駆動回路を実装した基板を、アクチュ
エータ部のインク吐出方向の上流側の端面に接合するこ
とにより、アクチュエータ部の端面に基板を接合する作
業によって、インク室におけるインク吐出方向の上流側
の閉塞と、アクチュエータ部の電極と駆動回路との電気
的接続と、を同時に行うことができ、アクチュエータ部
の電極と駆動回路とをワイヤボンディング法又はフレキ
シブル基板により接続する構成に比較して、部品点数及
び作業工程数を削減することができ、製造工程の簡略化
によるコストダウンを実現できる。

【００７０】また、複数のインクジェットヘッドに対応
する複数の基板を形成したウエハに、電極を備えたイン
ク室を形成した後の複数のアクチュエータ部を接合する
ことにより、ダイシング等によって分離するまでの間に
おいて複数のインクジェットヘッドが単一のウエハ上で
同時に取り扱うことができ、製造工程をさらに簡略化す
ることができる。

【００７１】(2) アクチュエータ部の素材となる圧電材
料のキュリー温度未満の環境下でアクチュエータ部の電
極と基板の接続端子とを電気的に接続することにより、
電極と接続端子とを電気的に接続する際に、アクチュエ
ータ部において脱分極や過大な残留応力を生じることが
なく、駆動回路からの駆動パルスの印加によってアクチ
ュエータ部が正確に動作するようにして製品の性能の安
定化及び信頼性の向上を実現することができる。

【００７２】(3) アクチュエータ部の端面に接合される
基板に、特定色のインクを収納する複数のインク室に対
向するとともに、アクチュエータ部側の開口幅がインク
室の開口幅に比較して接続端子によって形成されるアク
チュエータ部の端面と基板との間の間隙寸法の２倍以上
大きい貫通孔を形成することにより、アクチュエータ部
に基板を接合してアクチュエータ部の特定色に割り当て
られた複数のインク室を共通の貫通孔に連通させること
ができ、貫通孔によって共通インク室を形成することが
できる。

【００７３】また、貫通孔のアクチュエータ部側の開口
幅をインク室の開口幅に比較して接続端子によって形成
されるアクチュエータ部の端面と基板との間の間隙寸法
の２倍以上大きくすることにより、アクチュエータ部の
端面と基板との間に充填される接着剤がインク室内に流
入することがなく、各インク室からのインクの吐出状態
に誤差を生じることを防止して、画像を正確に形成する
ことができる。

【００７４】(4) アクチュエータ部に形成されるインク
室の深さ及び幅を、アクチュエータ部の端面と基板との
間の間隙寸法より大きくすることにより、アクチュエー
タ部の端面と基板との間に毛細管現象によって充填され
る接着剤がインク室内に流入することがなく、各インク
室からのインクの吐出状態に誤差を生じることを防止し
て、画像を正確に形成することができる。

【００７５】(5) アクチュエータ部の端面に接合される
基板にアクチュエータ部の温度を検出する温度検出回路
を実装することにより、アクチュエータ部の温度を、こ
れに接合した基板に実装されている温度検出回路によっ
て正確に検出することができる。

【００７６】(6) アクチュエータ部の端面に接合される
基板にアクチュエータ部に対向する状態で温度検出回路
を実装することにより、アクチュエータ部に最も近接す
る状態で温度検出回路を配置することができ、アクチュ
エータ部の温度をより正確に検出できる。

【００７７】(7) 基板に接合される単一のアクチュエー
タ部に、複数のインク室を複数列に配列して形成するこ
とにより、単一のアクチュエータによって多数のインク
室を形成することができ、インク室の高集積化を容易に
実現することができる。

【００７８】(8) ２列のインク室について、一方の列に
含まれるインク室を他方の列に含まれるインク室間に配
置することで、解像度を２倍にすることができる。

【００７９】(9) 単一の接合基板に対してアクチュエー
タが実装された基板を複数接合することにより、画像の
解像度やインクの色数の変化に対応した種々の仕様を容
易に実現できる。

【００８０】(10)複数の接合基板を、アクチュエータに
おける複数のインク室の形成方向について、それぞれに
接合された基板上の各アクチュエータのインク室が互い
に重複することがないように連続して配置することによ
り、それぞれに単一又は複数の基板が接合された複数の
接合基板を用いて、画像形成範囲における記録媒体の搬
送方向に直交する方向の全範囲にインク室が対向するラ
イン型のインクジェットヘッドを容易に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの構成を示す組立図である。

【図２】上記第１の実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの要部の構成を示す側面断面図である。

【図３】上記第１の実施形態に係るインクジェットヘッ
ドのアクチュエータ部の要部の構成を示す側面断面図及
び背面図である。

【図４】同アクチュエータ部の動作を示す背面図であ
る。

【図５】この発明の第２の実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの構成を示す組立図である。

【図６】この発明の第３の実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの構成を示す組立図である。

【図７】同第３の実施形態に係るインクジェットヘッド
のアクチュエータ部の要部の構成を示す部分正面図であ
る。

【図８】上記第３の実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの使用状態を説明する図である。

【図９】上記プリント基板に実装されるインクジェット
ヘッドの組合せ状態を示す図である。

【図１０】上記インクジェットヘッドを実装したプリン
ト基板を用いたシリアルプリンタの要部を示す斜視図で
ある。

【図１１】上記インクジェットヘッドを実装したプリン
ト基板を用いたラインプリンタの要部を示す図である。

【符号の説明】

１−インクジェットヘッド２−基板２ａ−駆動回路２ｂ−温度検出回路２ｃ−貫通孔３−アクチュエータ部５−接続端子６−インク室７−ノズル孔８−接着剤９−電極９ａ−接続部

フロントページの続き (72)発明者坂本泰宏大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者的場宏次大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2C057 AF91 AF93 AG14 AG15 AG45 AG68 AG87 AG90 AL25 AN01 AN05 AP02 AP22 AP25 AP34 AQ02 AQ03 BA03 BA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電材料に複数の溝状のインク室を形成す
るとともに、各インク室の互いに対向する一対の内側面
のそれぞれに電極を形成したアクチュエータ部と、各電
極に電気的に接続された駆動回路と、を備え、駆動回路
からアクチュエータ部の電極に駆動パルスを印加し、互
いに隣接するインク室間の隔壁を変形させることにより
各インク室内のインクを加圧して一方向に吐出するイン
クジェットヘッドにおいて、アクチュエータ部におけるインク吐出方向の上流側の端
面に、接続端子を含む駆動回路が実装された基板を、そ
の接続端子とアクチュエータ部の電極とを電気的に接続
して接合したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記基板の接続端子は、圧電材料のキュリ
ー温度未満の温度でアクチュエータ部の電極に電気的に
接続されることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
ェットヘッド。
【請求項３】前記基板は、特定色のインクを収納する複
数のインク室に対向するとともに、アクチュエータ部側
の開口幅がインク室の開口幅に比較して接続端子によっ
て形成されるアクチュエータ部の端面と基板との間の間
隙寸法の２倍以上大きい貫通孔を備えていることを特徴
とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記インク室は、開口部の深さ及び幅を接
続端子によって形成されるアクチュエータ部の端面と基
板との間の間隙寸法より大きいことを特徴とする請求項
１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】前記基板は、アクチュエータ部の温度を検
出する温度検出回路を実装したことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記温度検出回路は、基板においてアクチ
ュエータ部に対向する面に実装されていることを特徴と
する請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】前記アクチュエータ部は、複数のインク室
を複数列に配列して形成したことを特徴とする請求項１
乃至６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】前記複数列に配列された複数のインク室
は、各列のインク室か互いに重複しない位置に配置され
ていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェッ
トヘッド。
【請求項９】前記アクチュエータ部が接合された前記基
板を複数個組み合わせて別の接合基板に接合したことを
特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジ
ェットヘッド。
【請求項１０】前記接合基板は、アクチュエータにおけ
る複数のインク室の形成方向について、それぞれに接合
された各アクチュエータのインク室が互いに重複しない
複数の位置に配置されていることを特徴とする請求項９
に記載のインクジェットヘッド。