JP3189704B2 - プリントヘッドおよびその製造方法、記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録装置に内蔵さ
れるプリントヘッドと、そのプリントヘッドを有する記
録装置、および、そのプリントヘッドの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】記録装置の一つとして、インクの流路に
発熱体や圧電体などの駆動素子を設けておき、その駆動
素子に電気信号を印加してインク中に圧力を発生させ、
その圧力によってインクを吐出して記録を行なう、いわ
ゆるインクジェットプリンタがある。例えば、インクの
流路に発熱体を設けたサーマル型のインクジェットプリ
ンタのプリントチップ部は、例えば特開平４−３６６６
４４号公報や特開平３−１０１９６６号公報に記載され
ているように、発熱体が形成されたヒータ基板上にイン
ク供給口やインクを吐出するためのノズルが設けられた
天板を接合して形成されている。さらに、インクタンク
からのインクをインク供給口からプリントチップ部に供
給するため、流路部材が装着される。また、プリントチ
ップ部の発熱体などの駆動素子を駆動するための電気信
号が、配線基板等を介して記録装置本体から供給されて
いる。

【０００３】従来のインクジェットプリンタでは、プリ
ントチップ部に電気信号を供給する方式としては、プリ
ントチップ部の配線の一部であるボンディングパッドと
配線基板の間を、ワイヤボンディングと呼ばれる、極細
の金線にて配線する方式が採用されている。プリントチ
ップ部は、通常、半導体プロセスによって作成されてお
り、プリントチップ部と電気信号を供給する配線基板と
の接続は、このワイヤボンディングによる接続が一般的
であった。例えば、特開平４−１２９７４８号公報に記
載されている液体飛翔記録ヘッドユニットにおいても、
ウェハプロセスを利用して形成したプリントチップ部と
プリント基板との間をボンディングワイヤによって接続
する旨が記載されている。ワイヤボンディングでは、配
線間隔を比較的小さくすることができるので、プリント
チップ部を小型化でき、コストダウンを図ることができ
る。

【０００４】しかし、通常、ワイヤボンディングを行な
う場合、各ボンディングパッドごとに１本づつ順に配線
を行なっていくため、接続配線数が増加した場合には配
線作業に時間がかかり、製造コストがアップするという
問題がある。また、ワイヤボンディングの性格上、対応
する配線基板のパッド部に軟質厚塗り金メッキが必要と
され、接続配線数が増加すると金メッキの量も増え、こ
れもコストアップの要因となっていた。したがって、単
にプリントチップ部を小型化してコストダウンするだけ
でなく、電気基板との接続工程をも含めた総合的なコス
トダウンを図る必要がある。

【０００５】また、別の問題として、組み立て後のプリ
ントヘッドが不良の場合、ボンディングワイヤによって
永久接続されているため、プリントチップ部、電気基
板、配線等をすべて廃却することになる。これら複数の
パーツを廃却することは最終的な製造コストを上昇させ
ることにつながり、問題となっている。

【０００６】一方、本発明とは全く異なる分野である液
晶パネルの分野では、航空電子技報，Ｎｏ．１８，１９
９５−３，鈴木他，「小型液晶パネル用コネクタの開
発」，ｐ．１５−２０に記載されているように、液晶パ
ネルと電気回路との接続を、ワイヤボンディングに代え
て液晶パネル用コネクタによって行なうことが考えられ
ている。この液晶パネル用コネクタは、液晶パネル側の
接触部とケーブル側の接触部を有するコンタクトを複数
並べたものであり、液晶パネル側の接触部を液晶パネル
の配線と接触させて導通を図り、またケーブル側の接触
部に例えばフラットケーブルの導線を接触させることに
よって、電気回路と液晶パネルを電気的に接続するもの
である。この液晶パネル用コネクタを用いることによっ
て、ワイヤボンディングを不要とするとともに、液晶パ
ネルが不良であった場合には、液晶パネルのみを交換す
ることができ、コスト削減に寄与することができる。

【０００７】液晶パネルの分野では、このようにワイヤ
ボンディングに代えてこのようなコネクタを用いること
が考えられているが、記録装置の分野ではこのような技
術の適用は考えられていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、プリントヘッドの構成部
品、組み立て工程数をの削減するとともに、プリントヘ
ッドが不良品であった場合に廃却する部品を最小限にと
どめ、生産コストを低減したプリントヘッドおよびその
製造方法、並びに記録装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、プリントヘッドにおいて、電気配線およびインク液
の供給口を有するプリントチップ部と、該プリントチッ
プ部に前記インク液を供給するための流路とともに前記
プリントチップ部の前記電気配線に当接し前記インク液
を吐出させる電気信号を前記プリントチップ部に供給す
る端子が一体に形成された流路部材を有し、前記プリン
トチップ部に前記流路部材を装着されて前記流路が前記
プリントチップ部の前記供給口に接続されているととも
に、前記端子が前記プリントチップ部の前記電気配線に
当接されて電気的に接続されていることを特徴とするも
のである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のプリントヘッドにおいて、前記端子は弾性を有した導
電材料で構成されていることを特徴とするものである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のプリントヘッドにおいて、前記端子には信号ケーブル
と接触するための接触部が設けられてなり、該接触部も
弾性を有していることを特徴とするものである。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のプリントヘッドにおいて、前記流路部材には、前記信
号ケーブルを保持するための固定ガイドが設けられてい
ることを特徴とするものである。

【００１３】請求項５に記載の発明は、記録装置におい
て、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプリント
ヘッドを有していることを特徴とするものである。

【００１４】請求項６に記載の発明は、プリントヘッド
の製造方法において、電気配線およびインク液の供給口
を有するプリントチップ部を作製し、流路部材として前
記プリントチップ部に前記インク液を供給するための流
路とともに前記プリントチップ部の前記電気配線に当接
し前記インク液を吐出させる電気信号を前記プリントチ
ップ部に供給する端子を一体に形成し、前記プリントチ
ップ部に前記流路部材を装着して前記流路を前記プリン
トチップ部の前記供給口に接続するとともに、前記端子
を前記プリントチップ部の前記電気配線に当接させて電
気的に接続することを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のプリントヘッド
の実施の一形態を示す断面図、図２は、同じく斜視図で
ある。図中、１はヒータ基板、２はノズル天板、３はコ
ネクタハウジング、４はインク流路管、５はガスケッ
ト、６はフィルタ、７はコネクタピン、８はベース、９
は接続部、１０はスロット、１１は固定ガイドである。
ヒータ基板１上にはインクを吐出させるための駆動素子
である発熱体が形成されており、発熱体に電気信号を与
えるための配線も施されている。ヒータ基板１上に設け
られたコネクタピン７との接続部９は、発熱体に接続さ
れるか、あるいは、ヒータ基板１上に駆動回路などが設
けられている場合には、その駆動回路に接続されてい
る。

【００１６】ヒータ基板１は、ベース８上に固定されて
いる。ベース８は熱導電性のよい金属などで構成され、
ヒータ基板１で発生する熱を放熱する。

【００１７】ノズル天板２には、ヒータ基板１上の発熱
体に対応してインクの流路が形成されるとともに、その
流路内のインクを吐出するためのノズルが設けられてい
る。また、各インクの流路に連通するインク供給口が開
口している。ヒータ基板１とノズル天板２を接合してプ
リントチップ部が構成される。

【００１８】コネクタハウジング３には、インク流路管
４が内部に設けられており、一端がノズル天板２のイン
ク供給口に接続されている。また、他端にはフィルタ６
が装着され、図示しないインクタンクと接続される。こ
のインクタンクとの接続部には、接続部の密閉性を向上
させるため、ガスケット５が設けられている。

【００１９】このコネクタハウジング３には、図２に示
すように、記録装置本体と電気的に接続するためのケー
ブルを挿入するためのスロット１０が設けられており、
スロット１０の内部に複数のコネクタピン７がコネクタ
ハウジング３と一体的に形成されている。さらに、ケー
ブルを保持するための固定ガイド１１を設けてもよい。

【００２０】コネクタピン７は、弾性を有する導電性材
料、例えば金属などによって形成されており、一端がヒ
ータ基板１の接続部９に接触するとともに、他端は図示
しないケーブルの端子と接触し、記録装置本体とプリン
トチップ部との電気的な接続を行なう。図３は、コネク
タピン７の一例の拡大図である。図中、２１はプリント
チップ部側接触部、２２はプリントチップ部側アーム
部、２３はＦＰＣ側下部アーム部、２４はＦＰＣ側上部
アーム部、２５はＦＰＣ側接触部、３１はＦＰＣ（フレ
キシブルプリントケーブル）、３２はＦＰＣ接続部であ
る。コネクタピン７のプリントチップ部側は、プリント
チップ側アーム部２２の先端が凸状のプリントチップ部
側接触部２１となっており、ヒータ基板１に形成されて
いる接続部９と接触して電気的な導通を図る。プリント
チップ側アーム部２２は、コネクタハウジング３をベー
ス８に取り付けたときに、プリントチップ側接触部２１
がヒータ基板１上の接続部９に適切な圧接力で接触する
ように、弾性変形可能な屈曲した形状を有している。こ
のプリントチップ側アーム部２２の弾性力によって、プ
リントチップ側接触部２１を接続部９に圧接し、良好な
接触状態を得ている。具体例として、ヒータ基板１に形
成されている接続部９のサイズが約０．４ｍｍ×０．３
ｍｍの長方形としたとき、コネクタピン７は約０．３ｍ
ｍ厚の金属板を採用することができる。

【００２１】一方、コネクタピン７のＦＰＣ側は記録装
置本体から電気信号を供給するためのケーブルの端子に
合わせた形状にすることができる。図３に示した例で
は、ＦＰＣ側下部アーム部２３およびＦＰＣ側上部アー
ム部２４に分かれており、その間にＦＰＣ３１がスロッ
ト１０から挿入される。ＦＰＣ側下部アーム部２３およ
びＦＰＣ側上部アーム部２４の先端部には、凸状のＦＰ
Ｃ側接触部２５が形成されており、このＦＰＣ側接触部
２５によってＦＰＣ３１は挟持される。ＦＰＣ３１の端
部は、薄いフィルム上にＦＰＣ接続部３２が形成されて
いる。ＦＰＣ３１がＦＰＣ側下部アーム部２３およびＦ
ＰＣ側上部アーム部２４の間に挿入された状態で、ＦＰ
Ｃ接続部３２にＦＰＣ側接触部２５が接触し、電気的に
接続される。ＦＰＣ側上部アーム部２４は、コネクタハ
ウジング３に固定されているが、ＦＰＣ側下部アーム部
２３は弾性変形可能であり、その弾性力によってＦＰＣ
３１を挟持し固定するとともに、ＦＰＣ側接触部２５を
ＦＰＣ接続部３２に圧接して電気的な接続を確実に行な
っている。

【００２２】なお、ここではＦＰＣ３１を用いた例を示
したが、このほかにもＦＦＣ（フレキシブルフラットケ
ーブル）を用いるなど、種々の配線材料を用いることが
できる。また、この例ではＦＰＣ側上部アーム部２４を
固定し、ＦＰＣ側下部アーム部２３を弾性変形可能とし
たが、逆に、ＦＰＣ側下部アーム部２３を固定し、ＦＰ
Ｃ側上部アーム部２４を弾性変形可能に構成することも
できる。また、ＦＰＣ側下部アーム部２３またはＦＰＣ
側上部アーム部２４のいずれかのみとし、プリントチッ
プ側アーム部２２と同様の形状によってＦＰＣ接続部３
２に圧接する構成としてもよい。

【００２３】また、ここではコネクタピン７のＦＰＣ側
は、ＦＰＣ３１を挿入するための溝状の部分を設け、こ
の部分にＦＰＣ３１を挿入する構成とし、コネクタピン
７をメス、ＦＰＣ３１をオスとして構成したが、逆にコ
ネクタピン７のＦＰＣ側を突起状に形成してオス側と
し、ＦＰＣ３１の端部にコネクタピン７の突起部を挟持
するコネクタ部を設けてこれをメス側とし、両者を結合
させるように構成してもよい。

【００２４】コネクタピン７は、ヒータ基板１に設けら
れた接続部９に対応するように配置され、接続部９の数
だけ必要に応じてコネクタハウジング３に設けられる。
上述のようにコネクタピン７はコネクタハウジング３と
一体的に形成されるが、その方法としては、コネクタピ
ン７を予め配置しておいてコネクタハウジング３を成型
するインサート成型方法でもよいし、コネクタハウジン
グ３を成型した後にコネクタピン７を圧入する圧入方法
を採用してもよい。

【００２５】このようなコネクタピン７の集合体によっ
て、金属ワイヤによるワイヤボンディングを行なわずに
電気的接続を行なうことができるとともに、複数の接続
部９に対する電気的接続をコネクタハウジング３を装着
するだけで行なうことができる。また、従来は配線基板
を介してケーブル側のコネクタと接続していたが、従来
よりインクの流路を接続するために用いられていたコネ
クタハウジング３にコネクタピン７を一体に形成したの
で、従来必要であった配線基板も不要にすることがで
き、部品点数および製造工数を削減することができ、大
幅なコスト削減を実現することができる。特に、従来用
いていた放熱板となるベース８上にＰＷＢを形成した金
属基板等に比較すると、本発明の構成は部品費、組み立
て費の大幅なコスト低減となる。上述の文献に記載され
ている液晶パネル用コネクタのように、コネクタピン７
によるコネクタ部品を別部材で構成することも考えられ
るが、部品点数の増加および製造工数の増加となり、本
発明のようにコストを削減することはできない。

【００２６】さらに、このような構成では、プリントチ
ップ部が不良の場合に、プリントヘッド全体を廃棄する
必要はなく、コネクタハウジング３を取り外してヒータ
基板１またはノズル天板２のいずれか、あるいはその両
方を廃棄するだけでよく、他の部材を再利用することが
可能である。そのため、廃棄による製造コストの上昇を
抑えることが可能となる。

【００２７】図４は、本発明のプリントヘッドの実施の
一形態における製造方法の一例を示す工程図である。図
中、１２は嵌合穴である。図４（Ａ）において、ベース
８にヒータ基板１が位置決めされ、銀エポキシ等の熱伝
導の良好な接着剤で接合される。

【００２８】また、別にノズル天板２が例えば樹脂成型
によって作製され、図４（Ｂ）において、ヒータ基板１
にノズル天板２を接合する。例えば、ヒータ基板１上に
接着剤層を例えば転写法等によって形成し、その後、ノ
ズル天板２を位置決めして載せる。接着剤としては、熱
可塑性のエポキシ接着剤などを用いることができる。

【００２９】図４（Ｃ）において、コネクタピン７が一
体的に形成されたコネクタハウジング３を装着する。コ
ネクタハウジング３の図示しない嵌合ピンが、ベース８
に設けられた嵌合穴１２に挿入されて嵌合し、ノズル天
板２のインク供給口に対して位置決めされる。コネクタ
ハウジング３の嵌合ピンは、ベース９の裏面より熱かし
めや接着剤により固定してもよい。

【００３０】コネクタハウジング３の位置決めによっ
て、コネクタハウジング３内のインク流路管４とノズル
天板２のインク供給口とが接続される。コネクタハウジ
ング３の装着前にインク供給口付近に封止材を塗布して
おき、コネクタハウジング３の装着によってインク供給
口とインク流路管４との接続部を封止する。

【００３１】また、コネクタハウジング３の位置決めに
よって、ヒータ基板１上の接続部９とコネクタピン７も
位置決めされる。コネクタハウジング３の装着によって
コネクタピン７のプリントチップ側接触部２１がヒータ
基板１上の対応する接続部９に圧接されて、電気的な接
続が行なわれる。この後、コネクタピン７のプリントチ
ップ側接触部２１とヒータ基板１上の接続部９との接続
部を封止材によって封止してもよい。このようにして、
プリントヘッドが完成される。

【００３２】プリントヘッドは、例えば記録装置のキャ
リッジに装着される。プリントヘッドと記録装置本体と
の間は、例えばＦＰＣ３１等によって電気的な接続が行
なわれる。プリントヘッドのキャリッジへの装着前、あ
るいは装着後に、ＦＰＣ３１の一端をスロット１０から
挿入し、コネクタハウジング３内に設けられている複数
のコネクタピン７によって挟持させて電気的な接続を行
なう。

【００３３】このようにして記録装置が完成後、印字テ
ストを行なう。もし印字テストで不良の場合でも、高価
な電気基板やボンディング用の金属ワイヤを廃却する必
要がなくなったため、損傷費を削減することができる。

【００３４】これに対して従来の製造方法では、図４
（Ａ）の工程の前に、ベース８に配線基板を接着してお
き、図４（Ａ）におけるヒータ基板１の取付後の工程と
してワイヤボンディング等によってヒータ基板１と配線
基板との間を電気的に接続していた。したがって最終的
に印字テストの段階でプリントチップが不良品であった
場合、プリントヘッドの組み立て品をそのまま廃棄せざ
るを得なかった。特にベース８および配線基板は、構成
部品のなかで高価な部品であるので損傷費が大きくなり
問題であった。しかし本発明では、上述のようにベース
８は再利用可能であるし、配線基板は用いていないの
で、損傷費を削減できる。また、従来の工程ではワイヤ
ーボンディング装置が必要であったが、本発明ではコネ
クタハウジング３を位置決めして装着するのみで電気的
な接続も行なえるため、ボンディング装置が不要とな
り、比較的簡易な位置決め装置のみでプリントヘッドを
製造することが可能となった。

【００３５】上述の説明では、ヒータ基板１に発熱体を
形成したサーマル型の記録装置について説明したが、駆
動素子として圧電素子を用いた圧電型の記録装置など、
インクの流路管を有し、プリントヘッドに電気信号を与
える種々のインクジェット記録装置について本発明を適
用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、プリントヘッドの構成部品、組み立て工程数
の削減が実現でき、プリントチップ部の配線作業にかか
る作業時間を短縮することもでき、また、プリントチッ
プ部との配線が失敗した場合またはプリントチップ部が
不良品であった場合に、廃却する部品を最小限にとどめ
ることも可能となり、プリントヘッド、ひいては記録装
置の生産コストを低減することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプリントヘッドの実施の一形態を示
す断面図である。

【図２】 本発明のプリントヘッドの実施の一形態を示
す斜視図である。

【図３】 コネクタピン７の一例の拡大図である。

【図４】 本発明のプリントヘッドの実施の一形態にお
ける製造方法の一例を示す工程図である。

【符号の説明】

１…ヒータ基板、２…ノズル天板、３…コネクタハウジ
ング、４…インク流路管、５…ガスケット、６…フィル
タ、７…コネクタピン、８…ベース、９…接続部、１０
…スロット、１１…固定ガイド、１２…嵌合穴、２１…
プリントチップ部側接触部、２２…プリントチップ部側
アーム部、２３…ＦＰＣ側下部アーム部、２４…ＦＰＣ
側上部アーム部、２５…ＦＰＣ側接触部、３１…ＦＰ
Ｃ、３２…ＦＰＣ接続部。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気配線およびインク液の供給口を有す
   るプリントチップ部と、該プリントチップ部に前記イン
   ク液を供給するための流路とともに前記プリントチップ
   部の前記電気配線に当接し前記インク液を吐出させる電
   気信号を前記プリントチップ部に供給する端子が一体に
   形成された流路部材を有し、前記プリントチップ部に前
   記流路部材を装着されて前記流路が前記プリントチップ
   部の前記供給口に接続されているとともに、前記端子が
   前記プリントチップ部の前記電気配線に当接されて電気
   的に接続されていることを特徴とするプリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記端子は弾性を有した導電材料で構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント
   ヘッド。
3. 【請求項３】 前記端子には信号ケーブルと接触するた
   めの接触部が設けられてなり、該接触部も弾性を有して
   いることを特徴とする請求項２に記載のプリントヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 前記流路部材には、前記信号ケーブルを
   保持するための固定ガイドが設けられていることを特徴
   とする請求項３に記載のプリントヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項に記載
   のプリントヘッドを有していることを特徴とする記録装
   置。
6. 【請求項６】 電気配線およびインク液の供給口を有す
   るプリントチップ部を作製し、流路部材として前記プリ
   ントチップ部に前記インク液を供給するための流路とと
   もに前記プリントチップ部の前記電気配線に当接し前記
   インク液を吐出させる電気信号を前記プリントチップ部
   に供給する端子を一体に形成し、前記プリントチップ部
   に前記流路部材を装着して前記流路を前記プリントチッ
   プ部の前記供給口に接続するとともに、前記端子を前記
   プリントチップ部の前記電気配線に当接させて電気的に
   接続することを特徴とするプリントヘッドの製造方法。