JP3178490B2 - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head

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JP3178490B2 JP15220093A JP15220093A JP3178490B2 JP 3178490 B2 JP3178490 B2 JP 3178490B2 JP 15220093 A JP15220093 A JP 15220093A JP 15220093 A JP15220093 A JP 15220093A JP 3178490 B2 JP3178490 B2 JP 3178490B2
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Japan
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ink
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head substrate
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宣裕 近藤
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭63−252750号公報にせん
断モード型のインクジェットヘッドおよびその製造方法
が開示されている。このせん断モード型のインクジェッ
トヘッドは、PZT等の圧電セラミックス基板に切削加
工等により、互いに圧力隔壁によって分離されたインク
流路を形成し、このインク流路の一部にインクを吐出す
るためのノズルを形成し、そのインク流路の壁面に電極
を形成し、この電極に電圧を印加することによって隔壁
をせん断モードで変形させてノズルからインクを吐出さ
せるものである。そのインクジェットヘッドにおいて
は、インク流路が形成されている流路基板上に、インク
の吐出を制御する駆動回路であるLSIチップが搭載さ
れている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-252750 discloses a shear mode type ink jet head and a method of manufacturing the same. This shear mode type ink jet head forms an ink flow path separated from each other by a pressure partition by cutting or the like on a piezoelectric ceramic substrate such as PZT, and a nozzle for discharging ink to a part of the ink flow path. Is formed, an electrode is formed on the wall surface of the ink flow path, and a voltage is applied to the electrode to deform the partition wall in a shearing mode to discharge ink from the nozzle. In the inkjet head, an LSI chip, which is a drive circuit for controlling ink ejection, is mounted on a flow path substrate on which an ink flow path is formed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインクジェ
ットヘッドは、駆動回路の配置に問題があった。
The above-mentioned conventional ink jet head has a problem in the arrangement of the driving circuits.

【0004】圧電材料からなる流路基板に駆動回路を搭
載し、流路隔壁に形成されている電極とを接続するため
には配線パターンが必要となる。流路基板に配線パター
ンを形成する方法は2つあるが、1つはPZT等の圧電
材料基板に配線パターンを形成した後にインク流路を機
械加工で形成する方法、もう1つは基板にインク流路を
形成した後に配線パターンを形成する方法である。しか
し、両者とも問題があった。
A wiring pattern is required to mount a drive circuit on a flow path substrate made of a piezoelectric material and to connect the electrodes formed on the flow path partition walls. There are two methods of forming a wiring pattern on a flow path substrate. One is a method of forming a wiring pattern on a piezoelectric material substrate such as PZT and then forming an ink flow path by machining, and the other is a method of forming an ink flow path on a substrate. This is a method of forming a wiring pattern after forming a flow path. However, both had problems.

【0005】前者の配線パターンを形成した基板にイン
ク流路を形成する方法は、配線に合せてインク流路をダ
イシングソー等で切削する際に位置を精度良く合わせる
ことが困難である。また、インク流路切削の際に配線パ
ターンを傷付ける可能性が高く、断線等の欠陥の原因と
なっていた。
In the former method of forming an ink flow path on a substrate on which a wiring pattern is formed, it is difficult to accurately adjust the position when the ink flow path is cut with a dicing saw or the like in accordance with the wiring. In addition, there is a high possibility that the wiring pattern will be damaged when the ink flow path is cut, causing a defect such as disconnection.

【0006】後者の流路の形成された凹凸のある基板に
配線パターンを形成する方法は、フォトレジストを均一
な厚さで塗布するのが困難である。
In the latter method of forming a wiring pattern on an uneven substrate having a flow path, it is difficult to apply a photoresist with a uniform thickness.

【0007】さらに、PZT等の圧電材料は高価であ
り、基板面積を小さくしないとコストが安くならない
が、上記従来のように圧電基板に駆動回路とその配線パ
ターンを搭載すると、基板面積がかなり大きくなり、コ
ストが高くなってしまうという問題がある。
Further, a piezoelectric material such as PZT is expensive, and the cost cannot be reduced unless the substrate area is reduced. However, when a driving circuit and its wiring pattern are mounted on a piezoelectric substrate as in the above-described conventional case, the substrate area becomes considerably large. The problem is that the cost increases.

【0008】本発明は、小型、低コストで製造が容易な
せん断モード型のインクジェットヘッドを提供すること
を目的としている。
An object of the present invention is to provide a shear mode ink jet head which is small in size, low in cost and easy to manufacture.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、圧電材料からなる圧力隔壁
により分離され、各圧力隔壁から表面に延出され外部に
露出する電極を備えた複数の溝が形成されたヘッド基板
と、前記ヘッド基板の溝を封止してインク流路を形成
し、かつ前記ヘッド基板の表面の電極を露出させるよう
に配置されたカバープレートとからなるインクジェット
ヘッドにおいて、前記ヘッドカバーが、その表面に前記
電極に駆動信号を供給する制御回路、及び前記制御回路
前記ヘッド基板の表面に露出した前記電極とを接続す
る接続手段を備えている。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To solve such a problem.
In the present invention , in order to be separated by a pressure partition made of a piezoelectric material , and extended to the surface from each pressure partition to the outside
A head substrate in which a plurality of grooves having exposed electrodes are formed, and an ink flow path formed by sealing the grooves in the head substrate
And expose the electrodes on the surface of the head substrate.
Consisting of arranged cover plate to the ink jet head, said head cover, said on its surface
Control circuit for supplying a drive signal to the electrodes, and a connecting means for connecting the electrode and exposed beauty the control circuit on the surface of the head substrate.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1に本発明によるインクジェットヘッド
の構成を示す。同図において、11はPZT等の圧電材
料からなる厚さ0.5 〜2 mm程度のヘッド基板であり、
インク流路12およびノズル13が形成されている。イ
ンク流路12の壁面には電極14が設けてあり、この電
極14はリード線15によってインク流路12の外部と
電気的に接続可能となっている。16はインク流路12
を覆うようにヘッド基板11に重ね合わせられるカバー
プレートで、セラミックやガラスやプラスチックやプリ
ント基板として用いられる材料等からなり、厚さは0.5
〜2 mm程度である。カバープレート16上にはノズル
13からのインクの吐出を制御するための制御回路(L
SIチップ)17が搭載してあるとともに、制御回路1
7からのリード線18〜18が設けてある。また、カバ
ープレート16のヘッド基板11側にはインク流路12
にインクを供給するための流路19と、流路19とイン
ク供給手段(図示せず。)とをつなげるための貫通孔2
0が形成してある。リード線15とリード線18はワイ
ヤボンディング等の電気的接続手段21によって接続し
てある。
FIG. 1 shows the structure of an ink jet head according to the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a head substrate made of a piezoelectric material such as PZT and having a thickness of about 0.5 to 2 mm.
An ink channel 12 and a nozzle 13 are formed. An electrode 14 is provided on a wall surface of the ink flow path 12, and the electrode 14 can be electrically connected to the outside of the ink flow path 12 by a lead wire 15. 16 is an ink channel 12
The cover plate is overlaid on the head substrate 11 so as to cover the head substrate 11 and is made of ceramic, glass, plastic, a material used as a printed circuit board, or the like, and has a thickness of 0.5
About 2 mm. A control circuit (L) for controlling the ejection of ink from the nozzles 13 is provided on the cover plate 16.
SI chip) 17 and the control circuit 1
7 are provided. The ink flow path 12 is provided on the cover plate 16 side of the head substrate 11.
And a through hole 2 for connecting the flow path 19 to an ink supply means (not shown).
0 is formed. The lead wire 15 and the lead wire 18 are connected by electrical connection means 21 such as wire bonding.

【0013】図2にカバープレート16をはずした状態
のヘッド基板11を示す。ヘッド基板11には複数のイ
ンク流路12〜12が形成してあり、各インク流路12
の底面にはノズル13が形成されている。互いに隣接す
るインク流路12からのリード線15は互いに逆方向に
引き出してある。
FIG. 2 shows the head substrate 11 with the cover plate 16 removed. A plurality of ink channels 12 to 12 are formed in the head substrate 11.
Nozzle 13 is formed on the bottom surface of. Lead wires 15 from the ink flow paths 12 adjacent to each other are drawn in opposite directions.

【0014】図3に制御回路17の内部構成を示す。同
図において、31はプリンタ本体(図示せず。)から送
られてくる印刷情報を一時的に記憶する一時記憶手段、
32は一時記憶手段31に記憶された印刷情報に基づい
て電極14に選択的に電圧を印加する駆動回路であり、
上記印刷情報に基づいてリード線18、電気的接続手段
21、リード線15を介して電極14に選択的に電圧を
印加し、インク流路12の壁面を変形させてノズル13
からインクを吐出させる。
FIG. 3 shows the internal configuration of the control circuit 17. In the figure, reference numeral 31 denotes a temporary storage unit for temporarily storing print information sent from a printer main body (not shown);
32 is a drive circuit for selectively applying a voltage to the electrode 14 based on the print information stored in the temporary storage means 31,
Based on the print information, a voltage is selectively applied to the electrode 14 via the lead wire 18, the electrical connection means 21, and the lead wire 15 to deform the wall surface of the ink flow path 12,
Eject ink from the.

【0015】つぎに、図1に示したインクジェットヘッ
ドの製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the ink jet head shown in FIG. 1 will be described.

【0016】まず、ヘッド基板11の製造方法を説明す
る。
First, a method for manufacturing the head substrate 11 will be described.

【0017】まず、ヘッド基板11にダイシングソー等
により、インク流路12となる深い溝と、リード線15
を形成するための浅い溝を複数本形成する。例えば、深
い溝は深さ400 μm、幅90μm、長さ15mm程度、浅い
溝は深さ10μm、幅90μm、長さ2 mm程度である。
First, a deep groove serving as the ink flow path 12 and a lead wire 15 are formed on the head substrate 11 by a dicing saw or the like.
A plurality of shallow trenches for forming a trench are formed. For example, a deep groove has a depth of about 400 μm, a width of about 90 μm, and a length of about 15 mm, and a shallow groove has a depth of about 10 μm, a width of about 90 μm, and a length of about 2 mm.

【0018】つぎにノズル13を形成する。これはYA
GレーザやF2 ,ArF,KrF,XeCl,XeF等
のエキシマレーザ等の照射によりインク流路12の底面
に形成できる。
Next, the nozzle 13 is formed. This is YA
It can be formed on the bottom surface of the ink flow path 12 by irradiation with a G laser or an excimer laser such as F2, ArF, KrF, XeCl, XeF or the like.

【0019】つぎに、インク流路12の壁面に電極14
となる導電材料を設ける。これは斜め方向からの真空蒸
着法等でAl,Ni,Cr等を厚さ1μm程度に成膜す
る。また、必要に応じて保護絶縁層を形成する。その
後、ヘッド基板11の表面を研磨して電極と配線の分離
を行なう。
Next, the electrode 14 is provided on the wall of the ink flow path 12.
Is provided. In this method, Al, Ni, Cr or the like is formed to a thickness of about 1 μm by a vacuum evaporation method or the like from an oblique direction. Further, a protective insulating layer is formed as necessary. Thereafter, the surface of the head substrate 11 is polished to separate the electrodes and the wires.

【0020】このようして、図2に示したヘッド基板1
1が完成する。
Thus, the head substrate 1 shown in FIG.
1 is completed.

【0021】つぎに、カバープレート16の製造方法を
説明する。
Next, a method of manufacturing the cover plate 16 will be described.

【0022】まず、機械的な切削やエッチング等により
流路19を形成する。
First, the flow path 19 is formed by mechanical cutting, etching or the like.

【0023】つぎに、リード線18を形成する。これは
Al,Ni,Cr,Cu等の金属をフォトリソグラフィ
により厚さ0.1 〜1 μm程度でパターニングする。その
際、カバープレート16の表面は平坦であり、容易にフ
ォトレジストを均一な厚さに塗布できるので精度良く形
成できる。
Next, the lead wires 18 are formed. In this method, a metal such as Al, Ni, Cr, and Cu is patterned by photolithography to a thickness of about 0.1 to 1 μm. At this time, the surface of the cover plate 16 is flat and the photoresist can be easily applied to a uniform thickness, so that the cover plate 16 can be formed accurately.

【0024】つぎに、上記インク供給手段とつなげるた
めの貫通孔20をドリル等を用いて形成する。
Next, a through hole 20 for connecting to the ink supply means is formed by using a drill or the like.

【0025】つぎに、制御回路17をダイボンディング
し、ワイヤーボンディング等でリード線18と接続す
る。
Next, the control circuit 17 is die-bonded and connected to the lead wire 18 by wire bonding or the like.

【0026】なお、必要に応じて上記インク供給手段と
貫通孔20を連絡するパイプ等を接着する。
If necessary, a pipe or the like connecting the ink supply means to the through hole 20 is bonded.

【0027】このようにしてカバープレート16が完成
する。
Thus, the cover plate 16 is completed.

【0028】つぎに、ヘッド基板11とカバープレート
16とを接着し、ワイヤボンィング等の電気的接続手
段21によりリード線15とリード線18とを接続す
る。このようにして、図1に示したインクジェットヘッ
ドが完成する。
Next, to bond the head substrate 11 and the cover plate 16, to connect the lead wire 15 and the lead wire 18 by electrical connection means 21, such as Waiyabon de Ingu. Thus, the ink jet head shown in FIG. 1 is completed.

【0029】なお、上記実施例ではノズル13をインク
流路12の底面に設けたが、これに限らず、例えばカバ
ープレート16に設けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the nozzle 13 is provided on the bottom surface of the ink flow path 12, but the present invention is not limited to this. For example, the nozzle 13 may be provided on the cover plate 16.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、インク流路を覆うよう
にヘッド基板に重ね合わされるカバー部にインクの吐出
を制御する制御回路を搭載したので、ヘッドを小型化で
きるとともに駆動回路とインク流路内の電極との接続部
の構成を簡素化でき、低コストで小型で高信頼性のイン
クジェットヘッドを提供することができる。
According to the present invention, since the control circuit for controlling the ejection of ink is mounted on the cover portion superposed on the head substrate so as to cover the ink flow path, the head can be miniaturized and the drive circuit and the ink The configuration of the connection portion with the electrode in the flow path can be simplified, and a low-cost, compact, and highly reliable inkjet head can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるインクジェットヘッドの構成を示
した説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an inkjet head according to the present invention.

【図2】本発明によるインクジェットヘッドの要部の構
成を示した説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of an inkjet head according to the present invention.

【図3】本発明によるインクジェットヘッドの要部の構
成を示した説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of an inkjet head according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ヘッド基板 12 インク流路 13 ノズル 14 電極 15 リード線 16 カバープレート 17 制御回路 18 リード線 21 電気的接続手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Head board 12 Ink flow path 13 Nozzle 14 Electrode 15 Lead wire 16 Cover plate 17 Control circuit 18 Lead wire 21 Electrical connection means

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電材料からなる圧力隔壁により分離さ
れ、各圧力隔壁から表面に延出され外部に露出する電極
を備えた複数の溝が形成されたヘッド基板と、前記ヘッ
ド基板の溝を封止してインク流路を形成し、かつ前記ヘ
ッド基板の表面の電極を露出させるように配置されたカ
バープレートとからなるインクジェットヘッドにおい
て、 前記カバープレートが、その表面に前記電極に駆動信号
を供給する制御回路、及び前記制御回路と前記ヘッド基
板の表面に露出した前記電極とを接続する接続手段を備
えているインクジェットヘッド。
1. A head substrate having a plurality of grooves formed with a plurality of grooves which are separated by pressure partitions made of a piezoelectric material and have electrodes extending to the surface from each pressure partition and exposed to the outside, and sealing the grooves of the head substrate. A cover plate arranged to stop and form an ink flow path, and to expose an electrode on the surface of the head substrate, wherein the cover plate supplies a drive signal to the electrode on the surface thereof. An ink jet head comprising: a control circuit for connecting the control circuit; and connection means for connecting the control circuit and the electrode exposed on the surface of the head substrate.
【請求項2】 前記ヘッド基板の前記溝の底面にノズル
が形成されている請求項1に記載のインクジェットヘッ
ド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein a nozzle is formed on a bottom surface of the groove of the head substrate.
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