JP2003145758A - インクジェットヘッド及びその構成部材の接合方法 - Google Patents

インクジェットヘッド及びその構成部材の接合方法

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JP2003145758A JP2001352636A JP2001352636A JP2003145758A JP 2003145758 A JP2003145758 A JP 2003145758A JP 2001352636 A JP2001352636 A JP 2001352636A JP 2001352636 A JP2001352636 A JP 2001352636A JP 2003145758 A JP2003145758 A JP 2003145758A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライバIC2が発する熱を拡散し、アクチ
ュエータプレート7に生ずる温度ムラを軽減させ、安定
した印字を行うことのできるインクジェットヘッドを提
供する。 【解決手段】 セラミック系の基板であるアルミナ基板
1の熱伝導率は、アクチュエータプレート7及びキャビ
ティプレート10の合成熱伝導率と比べ高く、ドライバ
IC2で発生した熱はアルミナ基板1にて拡散及び放熱
がされ易い。また、ドライバIC2の発熱量が増えアク
チュエータプレート7に熱が伝導される場合、アルミナ
基板1にて拡散された熱が接合面全体を通じて伝導され
るので、アクチュエータプレート7の局所的な温度上昇
はない。従って、すべての噴射エネルギ発生素子の、温
度による影響は均一となり、サーミスタ4の検出値に基
づく温度変化に応じた印字制御を行うことで、安定した
印字出力を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド及びその構成部材である配線基板とアクチュエータ
プレートとの接合方法に関するものである。

【0002】

【従来の技術】図7乃至図9を参照して、従来のインク
ジェットプリンタの印字ヘッドの一例である、インクジ
ェットヘッドの構造について説明する。図7は、発明者
が先に考えたインクジェットヘッドの構造を示す分解斜
視図である。図8は、ポリイミドフィルム上に銅箔を形
成しドライバIC102を設けた、Tape−Auto
mated Bondingと呼ばれる配線部材(以
下、「TAB」と言う。)119の平面図である。図9
は、従来のインクジェットヘッドの正面図である。

【0003】図8に示すように、平面視、略矩形のTA
B119の上面には、ドライバIC102、出力電極1
06a,106b及びインターフェース電極103が設
けられており、ドライバIC102の各端子は、出力電
極106a,106b及びインターフェース電極103
に各々接続されている。TAB119は、図8に示す、
二点鎖線Aで非電極面同士を重ねるように折り曲げられ
て、図9に示すような形状となる。

【0004】また、図7に示すように、複数の噴射エネ
ルギ発生素子(図示外)を備えた略矩形のアクチュエー
タプレート107の下面と、インク流路を形成する略矩
形のキャビティプレート110の上面とが接合されてい
る。そして、アクチュエータプレート107上には入力
電極109a,109bが設けられ、当該入力電極10
9a,109bは、アクチュエータプレート107の上
面の長手方向に沿った両端部に列設されている。TAB
119の平面形状は略矩形を成しており、TAB119
の下面の長手方向に沿った両端部に列設された出力電極
106a,106bは、入力電極109a,109bに
各々接合されている。

【0005】さらに、図9に示すように、TAB119
の出力電極106a,106bの各電極には、導電性金
属凸部(以下、「BAMP」と言う。)120が各々設
けられている。また、TAB119上の出力電極106
a,106bは、BUMP120を介し、アクチュエー
タプレート107上の入力電極109a,109bに各
々接触されている。アクチュエータプレート107とT
AB119との間には樹脂105が充填され、樹脂10
5の硬化時の収縮力によって各BAMP120と入力電
極109a,109bとが接触状態を保持されている。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構造のインクジェットヘッドでは、インクジェットヘッ
ドの小型化を図る場合、主な発熱源であるドライバIC
102は、アクチュエータプレート107に対し隣接し
てしまう。すると、ドライバIC102はその発する熱
で、アクチュエータプレート107に対し、ドライバI
C102とアクチュエータプレート107との間の距離
に伴う温度ムラを生じさせる。さらに、ドライバIC1
02の熱でアクチュエータプレート107の局所的に温
まった部位の噴射エネルギ発生素子(図示外)の物性値
が変わると、噴射エネルギ発生素子の発生する噴射エネ
ルギ量は平温時と比べ変化する。その結果、アクチュエ
ータプレート107の局所的に温まった部位の噴射エネ
ルギ発生素子がキャビティプレート110の圧力室(図
示外)に与える圧力と、アクチュエータプレート107
の温まっていない部位の噴射エネルギ発生素子がキャビ
ティプレート110の圧力室に与える圧力は異なる。従
って、キャビティプレート110の各々の圧力室に与え
られる圧力が一定しないので、噴射されるインク量が一
定しなくなり、印字特性に悪影響を与えてしまう問題が
あった。また、ドライバIC102から出力電極106
aへの配線パターンは、出力電極106b付近にて密集
している為、出力電極106bと入力電極109bとの
接続にハンダ等の流動性のある材料を用いた場合短絡の
危険性があり、出力電極106bにBUMP120を設
ける必要があった。

【0007】本発明は上記課題を解決する為になされた
ものであり、ドライバIC102が発する熱を拡散し、
アクチュエータプレート107に生ずる温度ムラを軽減
させ、インクジェットヘッドに安定した印字を行わせる
ことを目的とする。

【0008】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、請求項1に係る発明のインクジェットヘッドは、複
数の噴射エネルギ発生素子を具備したアクチュエータプ
レートと、当該アクチュエータプレートと接合され、前
記噴射エネルギ発生素子の動作に基づいてインクを噴射
する為のインク流路を形成するキャビティプレートと、
前記アクチュエータプレートと接合され、前記噴射エネ
ルギ発生素子に制御信号を伝達する配線基板と、当該配
線基板上に設けられ、前記噴射エネルギ発生素子の動作
を制御するドライバ回路とを備え、前記配線基板の熱伝
導率が、前記アクチュエータプレート及び前記キャビテ
ィプレートとの合成熱伝導率より大きいことを特徴とす
る構成となっている。

【0009】この構成のインクジェットヘッドでは、ド
ライバ回路を備えた配線基板の熱伝導率がアクチュエー
タプレート及びキャビティプレートとの合成熱伝導率よ
り大きいので、ドライバ回路の発する熱を、配線基板に
広く拡散し、アクチュエータプレートに生ずる温度ムラ
を軽減することができる。

【0010】また、請求項2に係る発明のインクジェッ
トヘッドは、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記
配線基板上にはサーミスタが設けられ、前記ドライバ回
路は前記サーミスタの検出値に基づいて前記噴射エネル
ギ発生素子の制御を行うことを特徴とする構成となって
いる。

【0011】この構成のインクジェットヘッドでは、請
求項1に記載の発明の作用に加え、配線基板上にサーミ
スタを設けることで、ドライバ回路はインクジェットヘ
ッドの温度変化に応じた噴射エネルギ発生素子の制御を
行うことができる。

【0012】また、請求項3に係る発明のインクジェッ
トヘッドは、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記
配線基板と前記アクチュエータプレートとは平行に近接
配置され、その間に樹脂が充填されていることを特徴と
する構成となっている。

【0013】この構成のインクジェットヘッドでは、請
求項1又は請求項2に記載の発明の作用に加え、配線基
板とアクチュエータプレートとは平行に近接配置され、
その間に樹脂が充填されているので、配線基板とアクチ
ュエータプレートとの接合を樹脂によって補強すること
ができる。

【0014】また、請求項4に係る発明のインクジェッ
トヘッドは、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の発
明の構成に加え、前記配線基板はセラミック系素材で形
成され、前記ドライバ回路の発する熱が拡散されること
を特徴とする構成となっている。

【0015】この構成のインクジェットヘッドでは、請
求項1乃至請求項3の何れかに記載の発明の作用に加
え、配線基板はセラミック系素材で形成されており、ド
ライバ回路の発する熱は配線基板で拡散される。

【0016】また、請求項5に係る発明のインクジェッ
トヘッドは、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の発
明の構成に加え、前記配線基板はメタルコア系素材で形
成され、前記ドライバ回路の発する熱が拡散されること
を特徴とする構成なっている。

【0017】この構成のインクジェットヘッドでは、請
求項1乃至請求項3の何れかに記載の発明の作用に加
え、配線基板はメタルコア系素材で形成されており、ド
ライバ回路の発する熱は配線基板で拡散される。

【0018】また、請求項6に係る発明のインクジェッ
トヘッドは、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の発
明の構成に加え、前記配線基板はグラファイト系素材で
形成され、前記ドライバ回路の発する熱が拡散されるこ
とを特徴とする構成となっている。

【0019】この構成のインクジェットヘッドでは、請
求項1乃至請求項3の何れかに記載の発明の作用に加
え、配線基板はグラファイト系素材で形成されており、
ドライバ回路の発する熱は配線基板で拡散される。

【0020】また、請求項7に係る発明のインクジェッ
トヘッドの構成部材の接合方法は、複数の噴射エネルギ
発生素子を具備したアクチュエータプレートと、当該ア
クチュエータプレートと接合され、前記噴射エネルギ発
生素子の動作に基づいてインクを噴射する為のインク流
路を形成するキャビティプレートと、前記アクチュエー
タプレートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子に制
御信号を伝達する配線基板と、当該配線基板上に設けら
れ、前記噴射エネルギ発生素子の動作を制御するドライ
バ回路とを備えたインクジェットヘッドにおける、前記
配線基板と前記アクチュエータプレートとの接合方法で
あって、前記配線基板上の各電極及び前記アクチュエー
タプレート上の各電極の一方に金、他方にスズによる被
覆を施す被覆工程と、前記配線基板の電極面と前記アク
チュエータプレートの電極面とを接合する電極面接合工
程と、前記電極面接合工程時、またはそれ以後に、硬化
時に体積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程
とを備え、前記電極面接合工程では前記配線基板と前記
アクチュエータプレートとの接合が前記金とスズとの共
晶結合であることを特徴とする。

【0021】この構成のインクジェットヘッドの構成部
材の接合方法では、配線基板上の各電極及びアクチュエ
ータプレート上の各電極の一方に金、他方にスズによる
被覆が施され、前記各電極同士は金とスズとの共晶結合
によって接合され、さらに、配線基板とアクチュエータ
プレートとの間に充填された樹脂の収縮力で、前記接合
は補強される。

【0022】また、請求項8に係る発明のインクジェッ
トヘッドの構成部材の接合方法は、複数の噴射エネルギ
発生素子を具備したアクチュエータプレートと、当該ア
クチュエータプレートと接合され、前記噴射エネルギ発
生素子の動作に基づいてインクを噴射する為のインク流
路を形成するキャビティプレートと、前記アクチュエー
タプレートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子に制
御信号を伝達する配線基板と、当該配線基板上に設けら
れ、前記噴射エネルギ発生素子の動作を制御するドライ
バ回路とを備えたインクジェットヘッドにおける、前記
配線基板と前記アクチュエータプレートとの接合方法で
あって、前記配線基板上の各電極及び前記アクチュエー
タプレート上の各電極に金による被覆を施す被覆工程
と、前記配線基板の電極面と前記アクチュエータプレー
トの電極面とを接合する電極面接合工程と、前記電極面
接合工程時、またはそれ以後に、硬化時に体積が収縮す
る硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程とを備え、前記電
極面接合工程では前記配線基板と前記アクチュエータプ
レートとの接合が前記金同士の拡散結合であることを特
徴とする。

【0023】この構成のインクジェットヘッドの構成部
材の接合方法では、配線基板上の各電極及びアクチュエ
ータプレート上の各電極は金による被覆が施され、前記
各電極同士は金同士の拡散結合によって接合され、さら
に、配線基板とアクチュエータプレートとの間に充填さ
れた樹脂の収縮力で、前記接合は補強される。

【0024】また、請求項9に係る発明のインクジェッ
トヘッドの構成部材の接合方法は、複数の噴射エネルギ
発生素子を具備したアクチュエータプレートと、当該ア
クチュエータプレートと接合され、前記噴射エネルギ発
生素子の動作に基づいてインクを噴射する為のインク流
路を形成するキャビティプレートと、前記アクチュエー
タプレートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子に制
御信号を伝達する配線基板と、当該配線基板上に設けら
れ、前記噴射エネルギ発生素子の動作を制御するドライ
バ回路とを備えたインクジェットヘッドにおける、前記
配線基板と前記アクチュエータプレートとの接合方法で
あって、前記配線基板上の各電極又は前記アクチュエー
タプレート上の各電極に導電体製のボールを載置する載
置工程と、前記配線基板の電極面と前記アクチュエータ
プレートの電極面とを前記ボールを介して接触させる電
極面接触工程と、前記電極面接触工程時、またはそれ以
後に、硬化時に体積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹
脂充填工程とを備え、前記配線基板と前記アクチュエー
タプレートとは前記硬化性樹脂の収縮力によって接合さ
れることを特徴とする。

【0025】この構成のインクジェットヘッドの構成部
材の接合方法では、配線基板上の各電極又はアクチュエ
ータプレート上の各電極に導電体製のボールを載置し、
前記各電極同士は導電体製のボールによって接触され、
さらに、配線基板とアクチュエータプレートとの間に充
填された樹脂の収縮力で、配線基板とアクチュエータプ
レートとは接合され、電極同士の接触が保持される。

【0026】また、請求項10に係る発明のインクジェ
ットヘッドの構成部材の接合方法は、複数の噴射エネル
ギ発生素子を具備したアクチュエータプレートと、当該
アクチュエータプレートと接合され、前記噴射エネルギ
発生素子の動作に基づいてインクを噴射する為のインク
流路を形成するキャビティプレートと、前記アクチュエ
ータプレートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子に
制御信号を伝達する配線基板と、当該配線基板上に設け
られ、前記噴射エネルギ発生素子の動作を制御するドラ
イバ回路とを備えたインクジェットヘッドにおける、前
記配線基板と前記アクチュエータプレートとの接合方法
であって、前記配線基板の電極面と前記アクチュエータ
プレートの電極面とを異方性導電膜を介して接触させる
電極面接触工程を備え、前記電極面接触工程では前記配
線基板上の各電極と前記アクチュエータプレート上の各
電極とが圧力を加えられ前記異方性導電膜の特性によっ
て各々導通されることを特徴とする。

【0027】この構成のインクジェットヘッドの構成部
材の接合方法では、配線基板上の各電極及びアクチュエ
ータプレート上の各電極は、異方性導電膜が含有する導
電性粒子によって接触され、配線基板とアクチュエータ
プレートとは、異方性導電膜の接着力によって接合され
る。

【0028】また、請求項11に係る発明のインクジェ
ットヘッドの構成部材の接合方法は、複数の噴射エネル
ギ発生素子を具備したアクチュエータプレートと、当該
アクチュエータプレートと接合され、前記噴射エネルギ
発生素子の動作に基づいてインクを噴射する為のインク
流路を形成するキャビティプレートと、前記アクチュエ
ータプレートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子に
制御信号を伝達する配線基板と、当該配線基板上に設け
られ、前記噴射エネルギ発生素子の動作を制御するドラ
イバ回路とを備えたインクジェットヘッドにおける、前
記配線基板と前記アクチュエータプレートとの接合方法
であって、前記配線基板上の各電極と前記アクチュエー
タプレート上の各電極との一方に、他方よりも硬質の導
電体を形成し、前記他方に前記一方よりも軟質の導電体
を形成する形成工程と、前記配線基板の電極面と前記ア
クチュエータプレートの電極面とを、前記硬質の導電体
及び軟質の導電体を対向させて接触させる電極面接触工
程と、前記電極面接触工程時、またはそれ以後に、硬化
時に体積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程
とを備え、前記配線基板と前記アクチュエータプレート
とは前記硬化性樹脂の収縮力によって接合されることを
特徴とする。

【0029】この構成のインクジェットヘッドの構成部
材の接合方法では、配線基板とアクチュエータプレート
との間に充填された樹脂の収縮力で、配線基板の各電極
とアクチュエータプレートの各電極とが、硬質の導電体
が軟質の導電体にくい込むようにして、接続される。

【0030】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るインクジェッ
トヘッドの一実施の形態について、図面を参照して説明
する。まず、本発明が用いられるインクジェットプリン
タのインクジェットヘッド50の構造について、図1及
び図2を参照して説明する。図1は、インクジェットヘ
ッド50の分解斜視図である。図2は、インクジェット
ヘッド50と制御手段(図示外)とを接続するアルミナ
基板1の平面図である。

【0031】図1に示すように、インクジェットヘッド
50では、略矩形のキャビティプレート10の上面に、
インク噴射口(図示外)から噴射するインクを収容する
圧力室11と、インクタンク(図示外)から圧力室11
にインクを供給するインク供給穴8とが設けられてい
る。圧力室11は、キャビティプレート10の短手方向
に沿って溝状に2筋凹設され、長手方向に沿って複数列
設され、それぞれインク流路を形成している。さらに、
キャビティプレート10の上面は、複数の噴射エネルギ
発生素子(図示外)を備えた略矩形のアクチュエータプ
レート7の下面と接合されている。アクチュエータプレ
ート7の各噴射エネルギ発生素子はピエゾ素子から構成
され、キャビティプレート10の各圧力室11に対置し
て設けられており、キャビティプレート10の各圧力室
11をアクチュエータプレート7で塞いでいる。

【0032】アクチュエータプレート7の上面の長手方
向に沿った両端部には、各噴射エネルギ発生素子と後述
のドライバIC2とを接続する為の入力電極9が各々列
設されている。また、噴射エネルギ発生素子に制御手段
からの制御信号を伝達する配線基板、すなわち略矩形の
アルミナ基板1の下面には、アルミナ基板1の長手方向
に沿った両端部に出力電極6が列設されている。アクチ
ュエータプレート7の上面とアルミナ基板1の下面と
は、各々出力電極6と入力電極9とで接続され、間隙に
は接着剤が充填されている。

【0033】また、図1及び図2に示すアルミナ基板1
の上面には、噴射エネルギ発生素子の動作を制御するド
ライバ回路を内蔵するドライバIC2と、温度を検出す
るサーミスタ4と、制御手段(図示外)からの信号線と
接続する為のインターフェース電極3とが設けられてい
る。インターフェース電極3はアルミナ基板1の上面の
短手方向の一端に沿って列設され、他端部付近にはサー
ミスタ4が配置されている。さらに、アルミナ基板1の
略中央部にはドライバIC2が配置されている。インタ
ーフェース電極3と、サーミスタ4とは接続され、ま
た、インターフェース電極3と、出力電極6とは各々ド
ライバIC2と接続されている。

【0034】次に、上記の構造のインクジェットヘッド
50の構成部材であるアルミナ基板1とアクチュエータ
プレート7との接合方法の実施の形態について、図4乃
至図6を参照して説明する。図4は、第1の実施の形態
によるアルミナ基板1とアクチュエータプレート7との
接合方法を示すインクジェットヘッド50の正面図であ
る。図5は、第2の実施の形態によるアルミナ基板1と
アクチュエータプレート7との接合方法を示すインクジ
ェットヘッド50の正面図である。図6は、第3の実施
の形態によるアルミナ基板1とアクチュエータプレート
7との接合方法を示すインクジェットヘッド50の正面
図である。

【0035】まず、図4を参照して、第1の実施の形態
によるアルミナ基板1とアクチュエータプレート7との
接合方法について説明する。図4に示すように、アクチ
ュエータプレート7の上面には入力電極9が設けられ、
アルミナ基板1の下面に設けられた出力電極6と接合さ
れている。また、アルミナ基板1とアクチュエータプレ
ート7との間には、エポキシ系またはアクリル系の樹脂
5が充填され、アルミナ基板1とアクチュエータプレー
ト7とが接合されている。また、アルミナ基板1の上面
にはプリント配線13が設けられ、プリント配線13
は、アルミナ基板1の下面の出力電極6とビアホール1
4を介して接続されている。さらに、アルミナ基板1の
上面のプリント配線13には、噴射エネルギ発生素子の
動作を制御するドライバIC2が、BUMP12を介し
て接続されている。ドライバIC2はアルミナ基板1上
に、樹脂5で固定されている。

【0036】次に、この接続方法の工程の詳細を説明す
る。まず、アルミナ基板1上に設けられた出力電極6
に、金による被覆がメッキまたは蒸着によって施され
る。また、アクチュエータプレート上に設けられた入力
電極9に、スズによる被覆がメッキまたは蒸着によって
施される(被覆工程)。次に、アルミナ基板1及びアク
チュエータプレート7の出力電極6及び入力電極9は各
々対向し重ね合わされる。出力電極6及び入力電極9の
着接部に約380度(温度の単位は摂氏とする。以下、
同様。)の熱が加えられるとスズが溶融し、金とスズと
の間で共晶結合が起こり、出力電極6及び入力電極9は
接合される(電極面接合工程)。また、アルミナ基板1
とアクチュエータプレート7を着接させた時又は接合後
に、アルミナ基板1とアクチュエータプレート7との隙
間に、硬化時に体積が縮小する樹脂5を充填する(樹脂
充填工程)。すると、アルミナ基板1及びアクチュエー
タプレート7は、出力電極6及び入力電極9における金
スズ共晶結合による接合と、樹脂5の硬化に伴う収縮接
着力で、接合が維持されるようになる。

【0037】また、上記被覆工程に於いて、入力電極9
に行う被覆材料をスズではなく金を用いることもでき
る。まず、出力電極6及び入力電極9に各々金による被
覆がメッキまたは蒸着により施される。次に、アルミナ
基板1及びアクチュエータプレート7の出力電極6及び
入力電極9は各々対向し重ね合わされる。出力電極6及
び入力電極9の着接部に約400度の熱が加えられる
と、出力電極6に形成された金と入力電極9に形成され
た金との間で拡散結合がおこなわれる(電極面接合工
程)。また、アルミナ基板1とアクチュエータプレート
7を着接させた時又は接合後に、アルミナ基板1とアク
チュエータプレート7との隙間に、硬化時に体積が縮小
する樹脂5を充填する(樹脂充填工程)。すると、アル
ミナ基板1及びアクチュエータプレート7は、出力電極
6及び入力電極9における金金拡散接合と、樹脂5の硬
化に伴う収縮接着力で、接合が維持されるようになる。

【0038】次に、図5を参照して、第2の実施の形態
によるアルミナ基板1とアクチュエータプレート7との
接合方法について説明する。図5に示すように、この実
施の形態では、アクチュエータプレート7の上面に設け
られた入力電極9と、アルミナ基板1の下面に設けられ
た出力電極6とが、導電体制のボール、例えば無鉛ハン
ダボール15を介して接合され、その他の構成は前述の
実施の形態と同じである。

【0039】次に、この接続方法の工程の詳細を説明す
る。まず、アルミナ基板1上に設けられた出力電極6
に、ハンダボールを実装するハンダボールマウンタ等に
より、無鉛ハンダボール15が載置される(載置工
程)。次に、アルミナ基板1及びアクチュエータプレー
ト7の出力電極6及び入力電極9は各々対向し重ね合わ
される(電極面接触工程)。出力電極6及び入力電極9
の着接部に約240度以上の熱が加えられるとハンダが
溶融し、出力電極6と入力電極9とが接合される。ま
た、アルミナ基板1とアクチュエータプレート7を対向
させた時又は接合後に、アルミナ基板1とアクチュエー
タプレート7との隙間に、硬化時に体積が縮小する樹脂
5を充填する(樹脂充填工程)。すると、アルミナ基板
1及びアクチュエータプレート7は、出力電極6及び入
力電極9におけるハンダによる接合と、樹脂5の硬化に
伴う収縮接着力で、接合を維持できるようになる。

【0040】次に、図6を参照して、第3の実施の形態
によるアルミナ基板1とアクチュエータプレート7との
接合方法について説明する。図6に示すように、この実
施の形態では、アクチュエータプレート7の上面に設け
られた入力電極9と、アルミナ基板1の下面に設けられ
た出力電極6とが、異方性導電膜16の導電性粒子18
を介して接触される。また、アルミナ基板1とアクチュ
エータプレート7とは異方性導電膜16の絶縁及び接着
成分であるバインダ17の接着力により接合される。そ
の他の構成は、図4の実施の形態と同様である。

【0041】次に、この接続方法の工程の詳細を説明す
る。まず、アルミナ基板1の下面全体を、異方性導電膜
16で覆う。次に、アルミナ基板1及びアクチュエータ
プレート7の出力電極6及び入力電極9は各々対向し重
ね合わされ、着接部に圧力が加えられる。すると、異方
性導電膜16のバインダ17が押しつぶされ、出力電極
6と入力電極9とが露呈した導電性粒子18を介して各
々接続し、出力電極6と入力電極9とが導通される。ま
た、他の位置での異方性導電膜16が多数含有する導電
性粒子18同士の導通はバインダ17によって遮られる
ので、出力電極6及び入力電極9の各電極間の絶縁は保
たれる。さらに、バインダ17は接着効果も有するの
で、アルミナ基板1及びアクチュエータプレート7は接
着され、接合は維持される(電極面接触工程)。

【0042】次に、第4の実施の形態によるアルミナ基
板1とアクチュエータプレート7との接合方法について
説明する。この実施の形態では、図4で説明したものと
同様に、アルミナ基板1上に設けられた出力電極6に硬
質の導電体が、メッキまたは蒸着によって形成される。
また、アクチュエータプレート上に設けられた入力電極
9に軟質の導電体が、メッキまたは蒸着によって形成さ
れる(形成工程)。次に、アルミナ基板1及びアクチュ
エータプレート7の出力電極6及び入力電極9は、各々
硬質の導電体及び軟質の導電体を対向し重ね合わされる
(電極面接触工程)。また、アルミナ基板1とアクチュ
エータプレート7を着接させた時または接合後に、アル
ミナ基板1とアクチュエータプレート7との隙間に、硬
化時に体積が縮小する樹脂5を充填する(樹脂充填工
程)。すると、アルミナ基板1及びアクチュエータプレ
ート7が樹脂5の硬化に伴う収縮接着力で接合されると
同時に、その収縮力で、硬質の導電体が軟質の導電体を
変形させながらくい込むようにして、その電気的な接触
を確保する。

【0043】硬質の導電体と軟質の導電体としては金と
スズが利用できるが、その他、一方が他方に対して硬質
または軟質であれば、公知の各種の導電材料が利用でき
る。また、図5の実施の形態において、ボール15とそ
れに対向する電極6,9を硬質と軟質な材料の組み合わ
せによってつくり、上記と同様に樹脂5の収縮力で電気
的に接続することもできる。

【0044】次に、図3を参照して、本発明が用いられ
るインクジェットプリンタのインクジェットヘッド50
が印字を行う際の、インクジェットヘッド50の各構成
部の動作について説明する。図3は、インクジェットヘ
ッド50の分解斜視図である。

【0045】制御手段(図示外)より伝達される印字デ
ータは、インターフェース電極3を介し、ドライバIC
2に伝達される。ドライバIC2は、印字データを噴射
エネルギ発生素子(図示外)のための駆動波形に変換
し、出力電極6及び入力電極9を介し、アクチュエータ
プレート7の各々の噴射エネルギ発生素子へ伝達する。
噴射エネルギ発生素子は伝達された駆動波形に基づいて
駆動され、キャビティプレート10内のインクを圧出
し、キャビティプレート10よりインク液滴が噴射さ
れ、印字が行われる。

【0046】アルミナ基板1上のドライバIC2は、稼
働時間が増えるに従って徐々に発熱する。また、アクチ
ュエータプレート7の噴射エネルギ発生素子(図示外)
も、ドライバIC2の発熱量と比べるとわずかではある
が、駆動される毎に発熱する。ドライバIC2や噴射エ
ネルギ発生素子の発した熱で噴射エネルギ発生素子の温
度が上昇し、噴射エネルギ発生素子の物性値が変化する
ことによって、噴射エネルギ発生素子の変位量は、平温
時と比べ大きくなる。

【0047】アルミナ基板1、アクチュエータプレート
7及びキャビティプレート10は、吸収した熱を各々の
プレート全体に拡散し、各々の表面から放熱することに
よって冷却される。ところで、アルミナ基板1はセラミ
ック系の基板であり、アルミナ基板1の熱伝導率は、ア
クチュエータプレート7及びキャビティプレート10の
合成熱伝導率と比べ高い。従って、アルミナ基板1は、
アクチュエータプレート7及びキャビティプレート10
と比べ熱の拡散及び放熱がされ易いので、アルミナ基板
1は、アクチュエータプレート7及びキャビティプレー
ト10と比べ、低い温度に保たれ易くなる。その結果、
局部的な動作の集中により噴射エネルギ発生素子の発し
た熱もアルミナ基板で効果的に拡散されるので、局所的
なアクチュエータプレート7の温度上昇は回避される。

【0048】また、主な発熱源であるドライバIC2の
発する熱も、アルミナ基板1へと伝導される。アルミナ
基板1に伝導された熱は、アルミナ基板1全体に拡散さ
れる。ドライバIC2の発する熱によって温められたア
ルミナ基板1の温度がアクチュエータプレート7より高
い場合、熱はアルミナ基板1からアクチュエータプレー
ト7へと伝導される。しかし、熱がアルミナ基板1から
アクチュエータプレート7へ、アルミナ基板1とアクチ
ュエータプレート7との接合面全体を通じて伝導される
ことで、アクチュエータプレート7全体の温度は均一に
上昇するので、局所的なアクチュエータプレート7の温
度上昇は回避される。その結果、ある特定の噴射エネル
ギ発生素子が熱の影響を受けることで、噴射されるイン
ク液滴の大きさがドット毎に一定しないといった状況は
回避される。

【0049】また、制御手段(図示外)は、インターフ
ェース電極3を介し、サーミスタ4によってインクジェ
ットヘッド50の温度変化を検知する。次に、制御手段
はサーミスタ4の検出値に基づいて、ドライバIC2の
制御を行う。即ち、制御手段はインクジェットヘッド5
0の温度が上昇すると判断すると、ドライバIC2に対
し平温時と異なる印字データを伝達する。制御手段から
伝達される平温時と異なる印字データとは、温度と、噴
射エネルギ発生素子(図示外)の変位量との関係に基づ
いて、インク液滴噴射圧力が温度変化に関わらず常に一
定となるように計算された印字データである。この印字
データに基づき、ドライバIC2で生成される噴射エネ
ルギ発生素子を駆動する駆動波形によって、噴射エネル
ギ発生素子は、常に安定したインク液滴噴射圧力を、図
1に示す、圧力室11に与える。

【0050】以上説明したように、インクジェットヘッ
ド50のアルミナ基板1とアクチュエータプレート7の
接合方法には、第1の実施の形態の金属同士の結合によ
る接合と、第2の実施の形態の無鉛ハンダボールによる
接合方法と、第3の実施の形態の異方性導電膜による接
合方法とがある。第1の実施の形態による接合方法で
は、アルミナ基板1の出力電極6とアクチュエータプレ
ート7の入力電極9とは、金属同士の結合によって各々
接合される。さらに、アルミナ基板1とアクチュエータ
プレート7とが樹脂5の収縮力によって接合され出力電
極6と入力電極9との接合が補強されるので、アルミナ
基板1とアクチュエータプレート7とを近接して配置さ
せることができる。また、第2の実施の形態による接合
方法では、アルミナ基板1の出力電極6とアクチュエー
タプレート7の入力電極9とは、無鉛ハンダボール15
の融着によって各々接合される。さらに、アルミナ基板
1とアクチュエータプレート7とが樹脂5の収縮力によ
って接合され出力電極6と入力電極9との接合が補強さ
れるので、アルミナ基板1とアクチュエータプレート7
とを近接して配置させることができる。また、第3の実
施の形態による接合方法では、アルミナ基板1の出力電
極6とアクチュエータプレート7の入力電極9とは、異
方性導電膜16の含有する導電性粒子18によって各々
接続される。さらに、アルミナ基板1とアクチュエータ
プレート7とが異方性導電膜16の成分であるバインダ
17によって接着され接合されるので、アルミナ基板1
とアクチュエータプレート7とを近接して配置させるこ
とができる。

【0051】また、インクジェットヘッド50では、制
御手段(図示外)は、サーミスタ4の検出値に基づくイ
ンクジェットヘッド50の温度変化に応じて異なる印字
データを出力する。ドライバIC2は、制御手段から伝
達された印字データに基づいて、噴射エネルギ発生素子
(図示外)を駆動する駆動波形を生成し、噴射エネルギ
発生素子を駆動させる。

【0052】さらに、ドライバIC2の温度上昇に伴い
アルミナ基板1の温度が上昇し、アルミナ基板1からア
クチュエータプレート7に熱が伝導される場合でも、ア
ルミナ基板1は熱を効率よく拡散する。その結果、アク
チュエータプレート7の温度上昇は特定部位のみに発生
することはなく、アクチュエータプレート7のどの部位
の噴射エネルギ発生素子も、同じインク液滴噴射圧力を
発生することができる。よって、インクジェットヘッド
50は、インクジェットヘッド50の温度変化に関わら
ず、常に安定したインク液滴の噴射を行うことができ
る。

【0053】尚、本発明は各種の変形が可能なことは言
うまでもない。例えば、金属同士の結合は金スズ、金金
に限られず、その他の貴金属を用いても良い。また、導
電体製のボールは無鉛でなくともよく、ハンダボールを
実装する電極はアクチュエータプレートの上面の電極で
も良い。また、異方性導電膜で覆う面は、アクチュエー
タプレートの上面であってもよい。

【0054】さらに、噴射エネルギ発生素子は前記ピエ
ゾ素子の他、静電アクチュエータなどを用いることがで
きる。また、配線基板には、アルミナ以外のセラミック
系基板や、メタルコア系基板や、グラファイト系基板な
ど、熱伝導率がアクチュエータプレート及びキャビティ
プレートの合成熱伝導率より高い材料でできた基板を用
いることができる。

【0055】

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明のインクジェットヘッドでは、ドライバ回路を備えた
配線基板の熱伝導率がアクチュエータプレート及びキャ
ビティプレートとの合成熱伝導率より大きいので、ドラ
イバ回路の発する熱は配線基板で拡散され、アクチュエ
ータプレート全体に均一に伝導され、全ての噴射エネル
ギ発生素子はほぼ同じ温度条件下で駆動され、インクジ
ェットヘッドは安定したインク液滴の噴射を行うことが
できる。従って、主な発熱源であるドライバ回路を、配
線基板を介してアクチュエータプレートに近接して配置
させることができ、インクジェットヘッドの小型化を図
ることができる。

【0056】また、請求項2に係る発明のインクジェッ
トヘッドでは、配線基板上にサーミスタを設けること
で、制御手段は、インクジェットヘッドの温度変化を検
知することができる。さらに、制御手段は、検知した温
度変化に基づいた噴射エネルギ発生素子の制御をドライ
バ回路を介して行うことができる。従って、インクジェ
ットヘッドは、インクジェットヘッドの温度が変化して
も、安定したインク液滴噴射を行うことができる。

【0057】また、請求項3に係る発明のインクジェッ
トヘッドでは、配線基板とアクチュエータプレートとは
平行に近接配置され、その間に樹脂が充填されているの
で、配線基板とアクチュエータプレートとの間の距離を
保つことができ、ドライバ回路の発熱による噴射エネル
ギ発生素子への熱影響を緩和することができる。また、
硬化時に体積が収縮する樹脂によって、配線基板とアク
チュエータプレートとの接合を補強することができる。

【0058】また、請求項4に係る発明のインクジェッ
トヘッドでは、配線基板はセラミック系素材で形成され
ているので、ドライバ回路の発する熱を吸収し、拡散
し、空気中へ放熱することが可能である。

【0059】また、請求項5に係る発明のインクジェッ
トヘッドでは、配線基板はメタルコア系素材で形成され
ているので、ドライバ回路の発する熱を吸収し、拡散
し、空気中へ放熱することが可能である。

【0060】また、請求項6に係る発明のインクジェッ
トヘッドでは、配線基板はグラファイト系素材で形成さ
れているので、ドライバ回路の発する熱を吸収し、拡散
し、空気中へ放熱することが可能である。

【0061】また、請求項7に係る発明のインクジェッ
トヘッドの構成部材の接合方法では、配線基板上の各電
極及びアクチュエータプレート上の各電極の一方に金、
他方にスズによる被覆が施され、前記各電極同士は金と
スズとの共晶結合によって接合され、さらに、配線基板
とアクチュエータプレートとの間に充填された樹脂の収
縮力で前記接合が補強されるので、配線基板とアクチュ
エータプレートとを近接して配置させることができ、イ
ンクジェットヘッドの小型化を図ることができる。

【0062】また、請求項8に係る発明のインクジェッ
トヘッドの構成部材の接合方法では、配線基板上の各電
極及びアクチュエータプレート上の各電極は金による被
覆が施され、前記各電極同士は金同士の拡散結合によっ
て接合され、さらに、配線基板とアクチュエータプレー
トとの間に充填された樹脂の収縮力で前記接合が補強さ
れるので、配線基板とアクチュエータプレートとを近接
して配置させることができ、インクジェットヘッドの小
型化を図ることができる。

【0063】また、請求項9に係る発明のインクジェッ
トヘッドの構成部材の接合方法では、配線基板上の各電
極又はアクチュエータプレート上の各電極に導電体製の
ボールを載置し、前記各電極同士は導電体製のボールに
よって接続され、配線基板とアクチュエータプレートと
の間に充填された樹脂の収縮力で、配線基板とアクチュ
エータプレートとが接合されるので、配線基板とアクチ
ュエータプレートとを近接して配置させることができ、
インクジェットヘッドの小型化を図ることができる。

【0064】また、請求項10に係る発明のインクジェ
ットヘッドの構成部材の接合方法では、配線基板上の各
電極及びアクチュエータプレート上の各電極は、異方性
導電膜が含有する導電性粒子によって接続され、配線基
板とアクチュエータプレートとが異方性導電膜の接着力
によって接合されるので、配線基板とアクチュエータプ
レートとを近接して配置させることができ、インクジェ
ットヘッドの小型化を図ることができる。

【0065】また、請求項11に係る発明のインクジェ
ットヘッドの構成部材の接合方法では、配線基板とアク
チュエータプレートは、その間に充填された樹脂の収縮
力で接合されると同時に、硬質の導電体が軟質の導電体
にくい込むようにして配線基板の各電極とアクチュエー
タプレートの各電極とが接続されるので、配線基板とア
クチュエータプレートとを近接して配置させることがで
き、インクジェットヘッドの小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図1】インクジェットヘッド50の分解斜視図であ
る。

【図2】インクジェットヘッド50と制御手段(図示
外)とを接続する、アルミナ基板1の平面図である。

【図3】インクジェットヘッド50の分解斜視図であ
る。

【図4】第1の実施の形態によるアルミナ基板1とアク
チュエータプレート7との接合方法を示すインクジェッ
トヘッド50の正面図である。

【図5】第2の実施の形態によるアルミナ基板1とアク
チュエータプレート7との接合方法を示すインクジェッ
トヘッド50の正面図である。

【図6】第3の実施の形態によるアルミナ基板1とアク
チュエータプレート7との接合方法を示すインクジェッ
トヘッド50の正面図である。

【図7】従来のインクジェットヘッドの構造を示す分解
斜視図である。

【図8】ポリイミドフィルム上に銅箔を形成しドライバ
IC102を設けた、TAB119の平面図である。

【図9】従来のインクジェットヘッドの正面図である。

【符号の説明】

1 アルミナ基板 2 ドライバIC 4 サーミスタ 5 樹脂 7 アクチュエータプレート 10 キャビティプレート 15 ボール 16 異方性導電膜 50 インクジェットヘッド

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の噴射エネルギ発生素子を具備した
    アクチュエータプレートと、 当該アクチュエータプレートと接合され、前記噴射エネ
    ルギ発生素子の動作に基づいてインクを噴射する為のイ
    ンク流路を形成するキャビティプレートと、 前記アクチュエータプレートと接合され、前記噴射エネ
    ルギ発生素子に制御信号を伝達する配線基板と、 当該配線基板上に設けられ、前記噴射エネルギ発生素子
    の動作を制御するドライバ回路とを備え、 前記配線基板の熱伝導率が、前記アクチュエータプレー
    ト及び前記キャビティプレートとの合成熱伝導率より大
    きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 前記配線基板上にはサーミスタが設けら
    れ、前記ドライバ回路は前記サーミスタの検出値に基づ
    いて前記噴射エネルギ発生素子の制御を行うことを特徴
    とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
  3. 【請求項3】 前記配線基板と前記アクチュエータプレ
    ートとは平行に近接配置され、その間に樹脂が充填され
    ていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
    インクジェットヘッド。
  4. 【請求項4】 前記配線基板はセラミック系素材で形成
    され、前記ドライバ回路の発する熱が拡散されることを
    特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のイン
    クジェットヘッド。
  5. 【請求項5】 前記配線基板はメタルコア系素材で形成
    され、前記ドライバ回路の発する熱が拡散されることを
    特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のイン
    クジェットヘッド。
  6. 【請求項6】 前記配線基板はグラファイト系素材で形
    成され、前記ドライバ回路の発する熱が拡散されること
    を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のイ
    ンクジェットヘッド。
  7. 【請求項7】 複数の噴射エネルギ発生素子を具備した
    アクチュエータプレートと、当該アクチュエータプレー
    トと接合され、前記噴射エネルギ発生素子の動作に基づ
    いてインクを噴射する為のインク流路を形成するキャビ
    ティプレートと、前記アクチュエータプレートと接合さ
    れ、前記噴射エネルギ発生素子に制御信号を伝達する配
    線基板と、当該配線基板上に設けられ、前記噴射エネル
    ギ発生素子の動作を制御するドライバ回路とを備えたイ
    ンクジェットヘッドにおける、前記配線基板と前記アク
    チュエータプレートとの接合方法であって、 前記配線基板上の各電極及び前記アクチュエータプレー
    ト上の各電極の一方に金、他方にスズによる被覆を施す
    被覆工程と、 前記配線基板の電極面と前記アクチュエータプレートの
    電極面とを接合する電極面接合工程と、 前記電極面接合工程時、またはそれ以後に、硬化時に体
    積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程とを備
    え、 前記電極面接合工程では前記配線基板と前記アクチュエ
    ータプレートとの接合が前記金とスズとの共晶結合であ
    ることを特徴とするインクジェットヘッドの構成部材の
    接合方法。
  8. 【請求項8】 複数の噴射エネルギ発生素子を具備した
    アクチュエータプレートと、当該アクチュエータプレー
    トと接合され、前記噴射エネルギ発生素子の動作に基づ
    いてインクを噴射する為のインク流路を形成するキャビ
    ティプレートと、前記アクチュエータプレートと接合さ
    れ、前記噴射エネルギ発生素子に制御信号を伝達する配
    線基板と、当該配線基板上に設けられ、前記噴射エネル
    ギ発生素子の動作を制御するドライバ回路とを備えたイ
    ンクジェットヘッドにおける、前記配線基板と前記アク
    チュエータプレートとの接合方法であって、 前記配線基板上の各電極及び前記アクチュエータプレー
    ト上の各電極に金による被覆を施す被覆工程と、 前記配線基板の電極面と前記アクチュエータプレートの
    電極面とを接合する電極面接合工程と、 前記電極面接合工程時、またはそれ以後に、硬化時に体
    積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程とを備
    え、 前記電極面接合工程では前記配線基板と前記アクチュエ
    ータプレートとの接合が前記金同士の拡散結合であるこ
    とを特徴とするインクジェットヘッドの構成部材の接合
    方法。
  9. 【請求項9】 複数の噴射エネルギ発生素子を具備した
    アクチュエータプレートと、当該アクチュエータプレー
    トと接合され、前記噴射エネルギ発生素子の動作に基づ
    いてインクを噴射する為のインク流路を形成するキャビ
    ティプレートと、前記アクチュエータプレートと接合さ
    れ、前記噴射エネルギ発生素子に制御信号を伝達する配
    線基板と、当該配線基板上に設けられ、前記噴射エネル
    ギ発生素子の動作を制御するドライバ回路とを備えたイ
    ンクジェットヘッドにおける、前記配線基板と前記アク
    チュエータプレートとの接合方法であって、 前記配線基板上の各電極又は前記アクチュエータプレー
    ト上の各電極に導電体製のボールを載置する載置工程
    と、 前記配線基板の電極面と前記アクチュエータプレートの
    電極面とを前記ボールを介して接触させる電極面接触工
    程と、 前記電極面接触工程時、またはそれ以後に、硬化時に体
    積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程とを備
    え、 前記配線基板と前記アクチュエータプレートとは前記硬
    化性樹脂の収縮力によって接合されることを特徴とする
    インクジェットヘッドの構成部材の接合方法。
  10. 【請求項10】 複数の噴射エネルギ発生素子を具備し
    たアクチュエータプレートと、当該アクチュエータプレ
    ートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子の動作に基
    づいてインクを噴射する為のインク流路を形成するキャ
    ビティプレートと、前記アクチュエータプレートと接合
    され、前記噴射エネルギ発生素子に制御信号を伝達する
    配線基板と、当該配線基板上に設けられ、前記噴射エネ
    ルギ発生素子の動作を制御するドライバ回路とを備えた
    インクジェットヘッドにおける、前記配線基板と前記ア
    クチュエータプレートとの接合方法であって、 前記配線基板の電極面と前記アクチュエータプレートの
    電極面とを異方性導電膜を介して接合する電極面接触工
    程を備え、 前記電極面接触工程では前記配線基板上の各電極と前記
    アクチュエータプレート上の各電極とが圧力を加えられ
    前記異方性導電膜の特性によって各々導通されることを
    特徴とするインクジェットヘッドの構成部材の接合方
    法。
  11. 【請求項11】 複数の噴射エネルギ発生素子を具備し
    たアクチュエータプレートと、当該アクチュエータプレ
    ートと接合され、前記噴射エネルギ発生素子の動作に基
    づいてインクを噴射する為のインク流路を形成するキャ
    ビティプレートと、前記アクチュエータプレートと接合
    され、前記噴射エネルギ発生素子に制御信号を伝達する
    配線基板と、当該配線基板上に設けられ、前記噴射エネ
    ルギ発生素子の動作を制御するドライバ回路とを備えた
    インクジェットヘッドにおける、前記配線基板と前記ア
    クチュエータプレートとの接合方法であって、 前記配線基板上の各電極と前記アクチュエータプレート
    上の各電極との一方に、他方よりも硬質の導電体を形成
    し、前記他方に前記一方よりも軟質の導電体を形成する
    形成工程と、 前記配線基板の電極面と前記アクチュエータプレートの
    電極面とを、前記硬質の導電体及び軟質の導電体を対向
    させて接触させる電極面接触工程と、 前記電極面接触工程時、またはそれ以後に、硬化時に体
    積が収縮する硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程とを備
    え、 前記配線基板と前記アクチュエータプレートとは前記硬
    化性樹脂の収縮力によって接合されることを特徴とする
    インクジェットヘッドの構成部材の接合方法。
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