JP3345488B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッド

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修三 松本
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド型インク
ジェット記録ヘッドに関し、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(FAX)、
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ケ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)グランド側電極パターンとホット
側電極パターンとが間隔をおいて一枚の基板上にベタ電
極として施され、前記グランド側電極パターン上に一方
の電極側が、前記ホット側電極パターン上に他方の電極
側がくるように積層圧電素子が配設され、前記二つの電
極パターンと前記積層圧電素子と前記基板に溝加工が施
されて該基板上に前記積層圧電素子が多チャンネル化さ
れて有し、かつ、前記基板上に前記多チャンネル化され
た積層圧電素子を駆動する集積回路を含む電子部品を有
したインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前
記ホット側電極パターンの前記グランド側電極パターン
の反対側には櫛状の複数の凹部・凸部が設けられてお
り、前記溝加工は前記ホット側電極パターンの凹部に合
わせて、前記ホット側電極パターン及び前記積層圧電素
子を独立的に分離させて多チャンネル化し、前記グラン
ド側電極パターンは分離させないこと、更には、(2)
前記(1)に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法により製造されたインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記基板の端部にコネクタ部を基板パターンとして
有し、該コネクタ部にコントローラからのケーブルを接
続して前記電子部品にデータを入力するようにしたこと
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(6
4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(1
0芯未満)、3はヘッド基板、4はIC、4a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はグランド例の電極パターン、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、ICを基板に貼り付け、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。平面でない場合は、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、ホット側電
極パターンと積層圧電素子及びグランド側電極パターン
の一部だけ必要最小の溝加工をすればよく、インクジェ
ット記録ヘッドの製造時間を短縮することができ、溝加
工開始時のダイシングソーの位置合わせもホット側電極
パターンの凹部に合わせればよく簡単に行うことができ
る。 (2)請求項2に対応する効果:請求項1に記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたイン
クジェット記録ヘッドにおいて、コントローラからのケ
ーブルを接続し前記電子部品にデータを入力するための
コネクタ部を基板パターンとして前記基板の端部に設け
たので、一般的な機器側の受け側コネクタに直接差込
み、嵌合させることができる。
【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 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 (56)参考文献 特開 平3−73347(JP,A) 特開 平4−45951(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グランド側電極パターンとホット側電極
    パターンとが間隔をおいて一枚の基板上にベタ電極とし
    て施され、前記グランド側電極パターン上に一方の電極
    側が、前記ホット側電極パターン上に他方の電極側がく
    るように積層圧電素子が配設され、前記二つの電極パタ
    ーンと前記積層圧電素子と前記基板に溝加工が施されて
    該基板上に前記積層圧電素子が多チャンネル化されて有
    し、かつ、前記基板上に前記多チャンネル化された積層
    圧電素子を駆動する集積回路を含む電子部品を有したイ
    ンクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記ホッ
    ト側電極パターンの前記グランド側電極パターンの反対
    側には櫛状の複数の凹部・凸部が設けられており、前記
    溝加工は前記ホット側電極パターンの凹部に合わせて、
    前記ホット側電極パターン及び前記積層圧電素子を独立
    的に分離させて多チャンネル化し、前記グランド側電極
    パターンは分離させないことを特徴とするインクジェッ
    ト記録ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のインクジェット記録ヘ
    ッドの製造方法により製造されたインクジェット記録ヘ
    ッドにおいて、前記基板の端部にコネクタ部を基板パタ
    ーンとして有し、該コネクタ部にコントローラからのケ
    ーブルを接続して前記電子部品にデータを入力するよう
    にしたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
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