JP2003019806A

JP2003019806A - 液滴吐出ヘッドの加工方法及び液滴吐出ヘッド

Info

Publication number: JP2003019806A
Application number: JP2002191165A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Hirota; 哲郎廣田; Michio Umezawa; 道夫梅沢; Osamu Naruse; 修成瀬; Shuzo Matsumoto; 修三松本; Taeko Murai; 妙子村井; Tsutomu Sasaki; 勉佐々木; Hideyuki Makita; 秀行牧田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2003-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】積層電歪素子とドライバとを最短距離に配置
して、小型化、低雑音化、低コスト化を図る。【解決手段】絶縁材の基板３１には、グランド側電極
パターン４２、ホット側電極パターン４４、ワンチップ
ＩＣへの配線４５が形成されており、グランド側電極パ
ターン４２、ホット側電極パターン４４の各端部上に集
合固体のままの積層電歪素子を導電性接着剤４６によっ
て接続する。次に、ホット側電極パターン４４の他端側
からダイシングソーを用いて、グランド側電極パターン
４２の方向へ向かって溝部４７を加工し、ホット側電極
パターン４４、積層電歪素子４３を分離し、グランド側
電極パターン４２を全部通過する前にダイシングソーを
停止する。ホット側は全チャンネルとも独立となり、グ
ランド側は全チャンネル共通となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液滴吐出ヘッドの加工
方法及び液滴吐出ヘッドに関し、より詳細には、積層電
歪素子を用いたオンデマンド型インクジェット記録ヘッ
ドに関する。例えば、プリンタやファクシミリ（ＦＡ
Ｘ）、複写機、その他カラー機器に適用されるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のオンデマンド型インクジェット記
録ヘッドについて記載した公知文献としては、例えば、
特開平３−１７５０４号公報がある。この公報のもの
は、ヘッドのピッチと駆動回路素子の端子ピッチとを一
致させることにより、ヘッドから出たリード電極を、直
線的に駆動回路素子の端子部まで引き出して接続するこ
とで、余分な電極引き回しをなくすようにしたものであ
る。

【０００３】また、特開平３−７３３４７号公報のもの
は、流路に対応するように圧電素子を独立分割するため
のスリットを設け、該圧電素子を接合保持する基板上に
設けられた、電極パターンを、前記圧電素子のスリット
加工と同時に、パターン分離することにより、圧電素子
から外部への独立した電気的接続を可能としたものであ
る。

【０００４】図７は、従来のインクジェット記録装置の
構成図で、図中、５１はコントローラ、５２はフレキシ
ブルケーブル（１０芯未満）、５３はプリンタキャリッ
ジ上のプリント基板、５４はシリアル・パラレル変換Ｉ
Ｃ、５５はドライバＩＣ、５６はフレキシブルケーブル
（６４芯）、５７はヘッド（積層電歪素子群，６４チャ
ンネル）、５８はインク滴である。

【０００５】コントローラ５１からの印字情報データを
シリアルデータに変換し、フレキシブルケーブル５２を
介して、キャリッジ上のプリント基板５３へ送信する。
該プリント基板５３上のシリパラ変換ＩＣ５４は、受信
したデータをパラレルデータに変換し（この例では６４
チャンネル）、６４本の信号をドライバＩＣ５５に渡
す。該ドライバＩＣ５５は＋２０Ｖ〜＋５０Ｖくらいま
でを制御可能なＩＣで６４個のドライブ回路を有する。
この回路の出力を６４芯のフレキシブルケーブル５６を
通してヘッド５７の積層電歪素子群と接続されている。
このように、個別に各機能毎に部品が存在しているた
め、部品数および寸法等がかさむ結果となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
オンデマンド型インクジェット記録ヘッドにおいては、
積層電歪素子をダイシングソーでカットしたのち、フレ
キシブルケーブルを熱圧着し、ヘッドの外側のドライバ
基板を接続している。このため、フレキシブルケーブル
やドライバ基板が外部に出て寸法が大きくなる。信号線
も電歪素子のチャンネル数分だけ必要となり、６４本あ
るいは１２８本と非常に芯数の多いフレキシブルケーブ
ルを用いることとなりコストがかさむ。工程上も、フレ
キシブルケーブルを熱圧接する必要が生じ、生産性から
も難しい工程を強いられる。また、フレキシブルケーブ
ルが長いと電界雑音が発生し、周囲のＯＡ機器に悪影響
を及ぼす。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、コストと外形寸法を拡大しているフレキシブ
ルケーブルを省き、かつ、積層電歪素子とドライバとを
最短距離に配置することにより、小型化や低雑音化、低
コスト化を図り、また、コントローラ側との信号の授受
をシリアルＩ／Ｆ化することで、単純なインターフェイ
スとするようにしたオンデマンド型インクジェット記録
ヘッドを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）液滴を吐出させる圧電素子と、該
圧電素子を固定し、該圧電素子の両端部に接続する電極
を有する絶縁基板からなる液滴吐出ヘッドの加工方法に
おいて、前記圧電素子及び前記圧電素子の一方の端部に
接続する電極が、複数の互いに分離した構成となるよう
に、前記圧電素子及び前記圧電素子の一方の端部に接続
する電極をカットすること、更には、（２）液滴を吐出
させる圧電素子と、該圧電素子を固定し、該圧電素子の
両端部に接続する電極を有する絶縁基板からなる液滴吐
出ヘッドにおいて、前記圧電素子及び前記圧電素子の一
方の端部に接続する電極が、複数の互いに分離した構成
であることを特徴としたものである。

【０００９】（作用）コントローラからの印字情報デー
タをシリアルデータに変換し、フレキシブルケーブルを
介してヘッド基板へ送信する。該ヘッド基板上のシリア
ル・パラレル変換部は受信したデータをパラレルデータ
に変換し（６４チャンネル）、ドライバ部からの信号は
内部パターンを通って電歪素子に入力される。該電歪素
子の接着面と同一面上に集積回路等の電子部品とをヘッ
ド基板上に接着固定する。

【００１０】（実施例）実施例について、図面を参照し
て以下に説明する。図１は、本発明によるオンデマンド
型インクジェット記録ヘッドの一例を説明するための構
成図で、図中、１はコントローラ、２はフレキシブルケ
ーブル（１０芯未満）、３はヘッド基板、４はＩＣ、４
ａはシリアル・パラレル変換部、４ｂはドライバ部、５
は内部パターン（６４芯）、６は電歪素子（圧電素
子）、７はインク滴である。

【００１１】コントローラ１からの印字情報データをシ
リアルデータに変換し、フレキシブルケーブル２を介し
て、ヘッド基板３へ送信する。該ヘッド基板３上のシリ
アル・パラレル変換部４ａは受信したデータをパラレル
データに変換し（６４チャンネル）、ドライバ部４ｂか
らの信号は内部パターン５を通って電歪素子６に入力さ
れる。

【００１２】図７に示した従来のインクジェット記録ヘ
ッドにおけるプリント基板の機能をヘッド基板の中に移
動し、部品数を簡素にしてある。すなわち、電歪素子６
とドライバ部４ｂなどのＩＣを同一平面上に配置するこ
とにより、回路接続を可能とし、実装上あるいは寸法上
の有益性が生ずる。

【００１３】図２は、図１におけるヘッド基板のパター
ン（未加工時）を示す図で、図中、１１は絶縁材の基
板、１２はグランド側の電極パターン、１３は電歪素子
接着部、１４はホット側電極パターン、１５は配線、１
６はＩＣボンディング用座、１７はワンチップＩＣ接着
部、１８はコネクタ部である。

【００１４】電歪素子は電歪素子接着部１３に装着され
ると、該電歪素子の一方の電極はグランド側電極パター
ン１２と接続され、他方の電極はホット側電極パターン
１４と接続される構成となっている。該ホット側電極パ
ターンは櫛電状の複数の凸部を有しており、各凸部は配
線１５を介して、複数のＩＣボンディング用座１６と各
々接続されている。該ＩＣボンディング用座１６と接続
されるべき位置にワンチップＩＣが設けられる接続部１
７があり、該ワンチップＩＣは他のボンディング用座を
介して、コネクタ部１８を接続させるようになってい
る。また、前記グランド側電極パターン１２はコネクタ
部１８と接続されている。なお、絶縁材の基板１１を、
シリコン材等で実施することも可能である。この場合、
ワンチップＩＣそのものをマスク化し、シリコン材その
ものの上にＩＣを形成することも可能である。

【００１５】図３は、本発明における電歪素子とワンチ
ップＩＣとを実装して加工を施した後の回路構成図で、
２１はワンチップＩＣ、２２はシフトレジスタ、２３は
ラッチ回路、２４ａ〜２４ｆはドライバ、２５は電歪素
子である。ワンチップＩＣ２１は、シフトレジスタ２２
とラッチ回路２３とドライバ２４ａ〜２４ｆより構成さ
れ、前記シフトレジスタ２２は、クロック端子、シリア
ルデータ端子、リセット端子と接続されている。該シフ
トレジスタ２２の出力はラッチ回路２３に入力される。
該ラッチ回路２３はストローブ端子と接続されている。
該ラッチ回路２３の出力は、ドライバ２４ａ〜２４ｆを
介して各々電歪素子２５に入力され、該電歪素子２５を
駆動する。

【００１６】図４は、本発明における積層電歪素子と電
極パターンとの接続図で、図中、３１は絶縁材の基板、
３２はグランド側電極パターン、３３は積層電歪素子、
３４はホット側電極パターン、３５は配線、３６は導電
性接着剤である。電歪素子３３を基板３１の上に接着止
めし、該電歪素子３３の両サイドのホット電極とグラン
ド電極を導電性接着剤（または銀ペースト）３６にて導
通を図ったものである。この時点では、電歪素子は１つ
の集合個体のままで作用しない。

【００１７】図５（ａ），（ｂ）は本発明におけるｎチ
ャンネル電歪素子と電極パターンとの接続図で、図５
（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。図中、４
１は絶縁材の基板、４２はグランド側電極パターン、４
３はｎチャンネルの電歪素子、４４はホット側電極パタ
ーン、４５は配線、４６は導電性接着剤、４７は溝部で
ある。

【００１８】溝部４７はホット側電極パターン３４の凹
部の所にダイシングソーの歯が来るよう位置調整を行
う。そして、グランド側電極パターン４２の方向へ向か
って溝部４７をつけるが、この時、ダイシングソーの最
深部は基板４１へ５μ〜１０μ程度喰い込むように溝を
付ける。そして、グランド側電極パターン４２を全部通
過する前にダイシングソーを停止する。つまり、グラン
ド側は全チャンネル共通である。このようにしてホット
側は全チャンネルとも独立となる。

【００１９】図６は、本発明におけるワンチップＩＣの
実装図で、図中の参照番号は図２と同様である。最終工
程で、ワンチップＩＣを基板１１の接続部１７に貼り付
け、ワイヤーボンディングを完成させる。更には、ワン
チップＩＣの上に保護用の充填材や、電歪素子上にイン
クジェットのヘッドに必要な部品のアッセンブリを必要
とする。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。（１）請求項１に対応する効果：圧電素子とドライバ等
ＩＣ類を同一平面上に配置することにより、パターンマ
スキング処理と溝加工だけで、回路を接続することが可
能となる。平面でない場合、例えば裏側に部品がある場
合は、基板にスルホールの処理や、或いはフレキシブル
ケーブルによるジャンパーの必要が生じ、コストがかさ
む。このように、必要最低限の処理ですべてを施すこと
ができ、コスト上、又は実装上、寸法上非常なる有益性
を生ずることができるようになる。特に、積層圧電素子
が複数の互いに分離した構成となるように、圧電素子及
び該圧電素子の一方の端部に接続する電極をカットする
ので、圧電素子を分離する加工と、圧電素子の一方の端
部に接続する電極を分離する加工とを同一工程で行うこ
とができ、液滴吐出ヘッドの製造時間を短縮することが
できる。（２）請求項２に対応する効果：請求項１に記載の液滴
吐出ヘッドの加工方法により製造された液滴吐出ヘッド
において、前記圧電素子及び前記圧電素子の一方の端部
に接続する電極が複数の互いに分離した構成であるの
で、圧電素子が駆動されインク等の液滴を吐出する時
に、隣接する圧電素子へ振動が伝わらないため、液滴吐
出に影響を与えず、安定した液滴吐出を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオンデマンド型インクジェット
記録ヘッドの一実施例を説明するための構成図である。

【図２】図１におけるヘッド基板のパターンを示す図
である。

【図３】本発明における電歪素子とワンチップＩＣと
を実装して加工を施した後の回路構成図である。

【図４】本発明における積層電歪素子を電極パターン
との接続図である。

【図５】本発明におけるｎチャンネル電歪素子と電極
パターンとの接続図である。

【図６】本発明のおけるワンチップＩＣの実装図であ
る。

【図７】従来のオンデマンド型インクジェット記録ヘ
ッドの構成図である。

【符号の説明】

１…コントローラ、２…フレキシブルケーブル（１０芯
未満）、３…ヘッド基板、４…ＩＣ、４ａ…シリアル・
パラレル変換部、４ｂ…ドライバ部、５…内部パターン
（６４芯）、６…電歪素子（圧電素子）、７…インク
滴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者成瀬修東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者松本修三東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者村井妙子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者佐々木勉東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者牧田秀行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 AF40 AF93 AG47 AG89 AG91

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出させる圧電素子と、該圧電素
子を固定し、該圧電素子の両端部に接続する電極を有す
る絶縁基板からなる液滴吐出ヘッドの加工方法におい
て、前記圧電素子及び前記圧電素子の一方の端部に接続
する電極が、複数の互いに分離した構成となるように、
前記圧電素子及び前記圧電素子の一方の端部に接続する
電極をカットすることを特徴とする液滴吐出ヘッドの加
工方法。
【請求項２】液滴を吐出させる圧電素子と、該圧電素
子を固定し、該圧電素子の両端部に接続する電極を有す
る絶縁基板からなる液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電
素子及び前記圧電素子の一方の端部に接続する電極が、
複数の互いに分離した構成であることを特徴とする液滴
吐出ヘッド。