JP3656800B2

JP3656800B2 - Ink jet recording apparatus and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3656800B2
Application number: JP26909198A
Authority: JP
Inventors: 隆木村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: JP2000094673A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置に関し、特にインクジェットヘッドとプリント基板との接続部を保護するようにしたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置として用いるインクジェット記録装置において使用するインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室（圧力室、加圧液室、液室、インク流路等とも称される。）と、この吐出室内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを備えて、エネルギー発生手段を駆動することで吐出室内インクを加圧してノズル孔からインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。そして、インク滴（記録液体）の発生方法及び飛翔方向を制御するための制御方法により、幾つかの方式に大別される。
【０００３】
第1の方式は、例えば米国特許第３０６０４２９号明細書に開示されているものである。これは、Ｔele type方式と称され、インク滴の発生を静電吸引的に行い、発生したインク滴を記録信号に応じて電界制御し、被記録体上にこのインク滴を選択的に付着させて記録を行うものである。
【０００４】
より詳細には、ノズルと加速電極間に電界をかけて、一様に帯電したインク滴をノズルより吐出させ、吐出したインク滴を記録信号に応じて電気制御可能なように構成されたＸＹ偏向電極間を飛翔させ、電界の強度変化によって選択的にインク滴を被記録体上に付着させるものである。
【０００５】
第２の方式は、例えば米国特許第３５９６２７５号明細書、米国特許第３２９８０３０号明細書等に開示されているものである。これは、Ｓweet方式と称され、連続振動発生法により帯電量の制御されたインク滴を発生させ、この帯電量の制御されたインク滴を、一様電界がかけられている偏向電極間を飛翔させて、被記録体上に記録を行わせるものである。
【０００６】
具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッドを構成する一部であるノズルのオリフイス(吐出口)の前に記録信号が印加されるようにした帯電電極を所定距離離間させて配置し、前記ピエゾ振動素子に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を機械的に振動させ、オリフィスよりインク滴を吐出させる。この時、吐出するインク滴には帯電電極により電荷が静電誘導され、インク滴は記録信号に応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御されたインク滴は、一定電界が一様にかけられている偏向電極間を飛翔する時に、付加された帯電量に応じて偏向を受け、記録信号を担うインク滴のみが被記録体上に付着することになる。
【０００７】
第３の方式は、例えば米国特許第３４１６１５３号明細書に開示されているものである。これは、Ｈertz方式と称され、ノズルとりング状の帯電電極間に電界をかけ、連続振動発生法によって、インク滴を発生霧化させて記録する方式である。すなわち、ノズルと帯電電極間にかける電界強度を記録信号に応じて変調することによりインク滴の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録させるものである。
【０００８】
第4の方式は、例えば米国特許第３７４７１２０号明細書に開示されているものである。これは、Ｓtemme方式と称され、上記第１〜３の方式とは根本的に原理が異なるものである。すなわち、第１〜３の方式が、いずれもノズルより吐出されたインク滴を、飛翔している途中で電気的に制御し、記録信号を担ったインク滴を選択的に被記録体上に付着させて記録を行わせるのに対し、このＳtemme方式では、記録信号に応じて吐出口よりインク滴を吐出飛翔させて記録するものである。
【０００９】
つまり、Ｓtemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、電気的な記録信号を印加してピエゾ振動素子の機械的振動に変え、この機械的振動に従い吐出口よりインク滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させるものである。
【００１０】
これらの４方式は、各々に特長を有するが、同時に、不利な点もある。先ず、第１〜第３の方式は、インク滴を発生させるための直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、かつ、インク滴の偏向制御も電界制御による。したがって、第1の方式は、構成上はシンプルであるが、小滴の発生に高電圧を要し、かつ、記録ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には不向きである。
【００１１】
また、第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高速記録に向くが、構成上複雑であり、かつ、インク滴の電気的制御が高度で困難であり、被記録体上にサテライトドットが生じやすい。第３の方式は、インク滴を霧化することにより階調性に優れた記録が可能ではあるが、他方、霧化状態の制御が困難である。また、記録画像にカブリが生じたり、記録ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には不向きであるといった不利な点がある。
【００１２】
一方、第４の方式は、比較的多くの利点を持っている。つまり、まず、構成が簡単であり、また、オンデマンドでインク滴をノズルより吐出させて記録を行うために、第１〜第３の方式のように吐出飛翔するインク滴の、画像記録に要しなかったインク滴を回収する必要がない。さらに、第１、２の方式のように、導電性のインクを使用する必要はなく、インクの物質上の選択自由度が大きい。
【００１３】
しかしながら、所望の共振周波数を有するピエゾ振動素子の小型化が極めて困難である等の理由から、記録ヘッドのマルチノズル化が難しい。また、ピエゾ振動素子の機械的振動という機械的エネルギーによってインク滴の吐出飛翔を行わせるために、上記のマルチノズル化の困難さと相俟って、高速記録には不向きのものとなっている。
【００１４】
そこで、例えば特開昭５６−９４２９号公報に開示されているように、液室内のインクを加熱して気泡を発生させて、インクに圧力上昇を生じさせ、微細な毛細管ノズルからインクを吐出させる方式や特公昭６１−５９９１４号公報に開示されているように、液体を所定の方向に吐出させるための吐出口に連通する液路中の液体の一部を熱して膜沸騰を生起させることにより、吐出口より吐出される液体の飛翔的液滴を形成し、この液滴を被記録体に付着させて記録させるものなどがある。
【００１５】
この方式の記録ヘッドは、特公昭６２−５９６７２号公報に記載されているように、基板上の所定位置にインクに液摘発生のためのエネルギーを与えるエネルギー発生手段としての発熱素子、圧電素子等の能動素子を複数個固定的に設置した後(電極は適宜形成される)、基板表面に所定厚さで感光性組成物層を塗布法等により形成し、通常のフオトリソグラフイー法により、オリフィス部、作用部、インク供給路部、インク吐出路部等のインク流路を形成するためのインク流路溝を形成し、この後、上蓋を接合させて記録ヘッドを製造するようにしている。
【００１６】
このようにフオトリソ技術を用いることにより、高密度化が可能となるが、インクの中で発熱体を高温に発熱させること、さらには気泡を瞬間的に膨張・消滅させるため、その熱ストレスや、衝撃で発熱体が劣化しやすく、また、発熱体が直接インクに接触するために、使用できるインクの自由度が少ないという欠点がある。
【００１７】
これらの問題点を解決し、しかもフオトリソ技術の使用による高密度化を実現するものとして、特開平４−５２２１４号公報、特開平３−２９３１４１号公報などに記載されているように、シリコン基板からなる第１の基板（振動板基板）にエッチングによって液室とこの液室の一壁面を形成する振動板とを形成し、この第１の基板の下側に電極を形成した第２の基板（電極基板）を配置して、振動板に所定ギャップを置いて電極を対向させ、振動板と電極間に電圧を印加することで、静電力によって振動板を撓ませて液室の内容積を変化させて液室に連通するノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドが知られている。
【００１８】
この静電型インクジェットヘッドの電極（個別電極）に駆動波形を印加するための構成としては、例えば特開平７−２４６７０６号公報に記載されているように、インクジェットヘッドの個別電極とプリント板とを異方導電性膜で接続するものが知られている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような電極基板上に振動板基板を設けた静電型インクジェットヘッドにあっては、電極の取り出しのために電極基板を振動板基板より大きく形成し、電極基板上の電極を振動板基板より外側に延設して電極取り出し部とし、この電極取り出し部とプリント基板とを上述した異方性導電膜或いはハンダなどの導電性材料を介して接続することになる。
【００２０】
この場合、異方導電性膜やハンダなどの導電性材料がプリント基板と電極とを接続するときにはみ出して、振動板や隣接電極間に接触したり、極めて近接することになる。ところが、特に、振動板の変位方向がインク滴吐出方向に一致するいわゆるサイドシュータ方式の静電型インクジェットヘッドの場合にあっては、電極基板の個別電極を形成する電極形成面はノズル面と同方向の面になり、しかも、ヘッドの小型化に従って電極形成面とノズル面とが近接するので、電極とプリント基板との接続部がノズル面に極めて近接した状態にある。
【００２１】
一方、インクジェット記録装置においては、インク滴吐出やノズル面のワイピング、ノズル内のインクの吸引排出などの信頼性維持動作を行うために、この信頼性回復動作によってノズル面に残留したインクが、振動板や電極とこれに極めて近接している導電性材料との間に侵入してリークが発生し、吐出不能になったり、誤動作をするチャンネルが発生することがあり、長期安定性及び信頼性に欠けることがある。
【００２２】
なお、上述したような各問題は、アクチュエータ手段として振動板に対向配置した電極を有する静電型インクジェットヘッドに限らず、例えば基板上に積層型圧電素子を配置したインクジェットヘッドにあっても、基板上に電気機械変換素子に駆動波形を与えるための電極取り出し部（電極パターン）を設けて、この電極取り出し部とプリント基板とを接続するような場合には同様に発生するものである。ただし、積層型圧電素子を用いる場合にはノズル面と電極パターンとが静電型インクジェットヘッドに比べて離れているので、前者の問題は静電型インクジェットヘッドの場合ほど顕著ではない。
【００２３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで信頼性を向上したインクジェットヘッド記録装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１のインクジェット記録装置の製造方法は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室内のインクを加圧して前記ノズルからインク滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段と、この圧力発生手段を動作させるための電圧を印加する電極を形成した基板とを備えたインクジェットヘッドを有し、このインクジェットヘッドの前記基板上に形成した電極に導電性材料を介して前記電圧を印加するためのプリント基板を接続したインクジェット記録装置の製造方法において、前記電極上に端部を位置させて接続する前記プリント基板に、前記端部よりも内側に前記導電性材料を設けた状態で、前記プリント基板を前記導電性材料を介して前記電極に接続する構成とした。
【００２５】
請求項２のインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室内のインクを加圧して前記ノズルからインク滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段と、この圧力発生手段を動作させるための電圧を印加する電極を形成した基板とを備えたインクジェットヘッドを有し、このインクジェットヘッドの前記基板上に形成した電極に導電性材料を介して前記電圧を印加するためのプリント基板を接続したインクジェット記録装置において、前記プリント基板の端部は前記電極上に位置して接続され、前記導電性材料は前記プリント基板の端部より内側に位置する構成とした。
【００２６】
請求項３のインクジェット記録装置は、上記請求項２のインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドの圧力発生手段が前記の少なくとも一つの壁面を形成する振動板と、この振動板に対向配置した電極とを有し、前記振動板と電極との間に電圧を印加することで前記振動板が静電力によって変形して前記液室のインクを加圧する手段であり、前記振動板を形成する部材が導体又は半導体からなる構成とした。
【００２７】
請求項４のインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室の少なくとも一つの壁面を形成する振動板と、この振動板に対向配置した電極とを有し、前記振動板と電極との間に電圧を印加することで前記振動板を静電力によって変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを有し、このインクジェットヘッドの基板上に形成した電極に導電性材料を介してプリント基板を接続したインクジェット記録装置において、前記振動板を形成する基板と前記プリント基板の端部との間に、前記プリント基板の端部から前記導電性材料がはみ出したときこれを阻止する絶縁性を有する隔壁部材を設けた構成とした。
【００２８】
請求項５のインクジェット記録装置は、上記請求項４のインクジェット記録装置において、前記隔壁部材が前記電極を形成する基板と一体的に形成した凸部である構成とした。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の斜視図、図２は同ヘッド部のインクジェットヘッドの斜視図、図３は図１のＡ−Ａに沿う要部拡大断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う要部拡大断面図である。
【００３０】
インクジェットヘッド１は、図２乃至図４に示すように、振動板基板１０と、この振動板基板１０の上側に設けた液室基板１１と、振動板基板１０の下側に設けた電極基板１２と、液室基板１１の上側に設けたノズルプレート１３とを備え、複数のノズル１５、各ノズル１５が連通する液室１６などを形成している。
【００３１】
振動板基板１０には、液室１６及びこの液室１６の底部をなし、第1の電極で共通電極となる振動板１８を形成する凹部１７と、各液室１６にインクを供給する図示しない共通インク室、共通インク室と液室１６とを連通する図示しない流体抵抗部などを形成する凹部、溝等を形成している。この振動板基板１０は、ＳＵＳ基板などの金属基板、シリコン基板等をエッチングすることで所望の微細な液室パターンを形成したものである。この振動板基板１０上に液室１６に対応する貫通穴１９等を形成した液室基板１１を接合している。
【００３２】
電極基板１２には凹部２０を形成して、この凹部２０の底面に振動板１８に所定（ここでは、１μｍとしている。）のギャップを置いて対向する第２の電極となる個別電極２１を形成し、この個別電極２１と振動板１８によって、振動板１８を変位させて液室１６の内容積を変化させるアクチュエータ部を構成している。この電極基板１２の個別電極２１上には短絡、放電によって個別電極２１が破損するのを防止するためのＳiＯ₂などの絶縁層２２を成膜し、また、個別電極２１は振動板基板１０より外側に延設してプリント基板と接続するための電極パッド２３を設けている。
【００３３】
この電極基板１２は、ＳＵＳなどの金属や、ガラス、Ｓi等をエッチングして凹部２０を形成し、この凹部２０にＮi、Ａ1、Ｔi／Ｐt、Ｃuなどの電極材料を、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成膜し、その後、フォトレジストを形成してエッチングすることにより、凹部２０にのみ個別電極２１を形成したものである。
【００３４】
ノズルプレート１３は、ＮｉやＳＵＳなどの金属板、ガラス、或いは樹脂などで形成し、エッチングやニッケルのエレクトロフォーミング法などの周知の方法で作製することができる。このノズルプレート１３にはノズル１５を２列千鳥状に配列してノズル密度を高くしたものであり、これに対応して前述した振動板基板１０、液室基板１１には液室１６、振動板１８を、電極基板１３には個別電極２１を、それぞれ２列配列して設けている。さらに、ノズルプレート１３のノズル面（吐出方向の表面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
【００３５】
これらの振動板基板１０、液室基板１１、電極基板１２及びノズルプレート１３は、接着剤や陽極接合などの直接接合法、共晶接合法等によって接合している。
【００３６】
このインクジェットヘッド１は、振動板１８と個別電極２１との間に駆動電圧を印加することによって静電力によって振動板１８が変形して、液室１６の内容積（体積）が変化することによって、ノズル１５からインク滴が吐出される。
【００３７】
そこで、このインクジェットヘッド１の個別電極２１の電極パッド２３には、図３に示すように個別電極２１に駆動波形を与えるために外部回路（駆動ＩＣ等）に接続したフレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）からなるプリント基板２５を導電性材料である異方導電性膜（或いはハンダなどでもよい。）２６を介して接続している。
【００３８】
このプリント基板２５は、ガラスエポキシ樹脂やフェノール樹脂等からなる板状のプリント基板ベースや、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ樹脂等からなるフィルム状のプリント基板ベースを用いることができ、このプリント基板ベース２７上に個別電極２１に電圧を印加するための電極リード２８を形成したものである。
【００３９】
プリント基板２５上の電極リード２８と個別電極２１の電極パッド２３を電気的に接続する方法としては、例えば、半田を熱圧着する方法、異方導電性接着剤で熱圧着する方法、電極間同士を圧接する方法、ワイヤボンディングで接続する方法、バンプで接続する方法などがある。これらの中でも、半田や異方導電性接着剤、圧接などの方法を用いることで、複数の電極間同士の接続を一度に行うことができ、接続作業が効率的で、低コスト化を図れる。
【００４０】
ここで、このインクジェットヘッドにおいては異方導電性膜２６を介して個別電極２１とプリント基板２５とを電気的に接続している。異方導電性膜（異方導電フィルム）２６は、既知のように、熱可塑性、或いは熱硬化性の樹脂の中に、フィラと呼ばれる導電性の粒子を分散させたもので、電極の間に挟んで加熱、加圧することによって、異方導電膜が潰れて、フィラーが両電極に接触して、電極間の導通がとれるものである。
【００４１】
ここで、この異方導電性膜２６による接続について図５を参照して説明する。先ず、同図（ａ）に示すように、圧着ヘッド２９を用いてプリント基板２５の電極リード２８に異方導電性膜２６を仮圧着する。なお、異方導電性膜２６には保護フィルム２６ａが貼着されている。この異方導電性膜２６は、プリント基板２５の端面より内側に位置合せして仮圧着している。このとき、異方導電膜２６のプリント基板２５からの後退量ａは、異方導電性膜２６の膜厚にもよるが、圧着実験に基づくと、好ましくは膜厚以上、より好ましくは膜厚の２倍以上にする。
【００４２】
そして、同図（ｂ）に示すように、異方導電性膜２６の保護フィルム２６ａを除去し、電極基板１２の電極パッド部とプリント基板２５の電極リード２８との位置合せを行なって、加熱した圧着ヘッド２９を電極幅以上の領域に押し当てて熱圧着する。これにより、同図（ｃ）に示すように、プリント基板２５は異方導電性膜２６を介して個別電極２１の電極パッド２３に接続される。
【００４３】
このとき、異方導電性膜２６はプリント基板２５の端部方向に広がるが、予め広がる量を見越して、異方導電性膜２６をプリント基板２５の端部より後退量ａだけ後退させているので、同図（ｃ）に示すように異方導電性膜２６がプリント基板２５の端部からはみ出すことがなくなる。なお、異方導電性膜２６を電極２１側に仮圧着する場合には、プリント基板２５の位置合せで、プリント基板２５の端部より内側に異方導電性膜２６が位置するように位置合せして熱圧着すればよい。
【００４４】
このように、導電性材料は接続前の状態でプリント基板の端部より内側に位置する構成とすることによって、プリント基板を導電性材料で接続したときにプリント基板の先端から導電性材料がはみ出すことを防止でき、導電性材料が振動板や隣接電極間に接触することがなくなり、信頼性が向上する。
【００４５】
特に、このインクジェットヘッド１のように、インク滴の噴射方向が振動板面と垂直方向である、いわゆるサイドシュータ型インクジェツトヘッドの場合、この電極面はノズル面と同方向になり、しかもヘッドの小型化のために、電極面とノズル面が近接した状態となる。そのため、インク滴吐出や、ノズル面のワイピング、ノズル１５内インクの吸引排出などの信頼性を維持するための動作により、インクが個別電極２１とプリント基板２５との接続部に入り込み、水性インクの場合、導電性を有しているため、入り込んだインクによって隣接する個別電極２１がリークしたり、プリント基板２５の電極リード２８が電気的に誤った個別電極２１に接続されて、吐出不良や誤吐出が生じる。本発明は、このようなサイドシュータ型のインクジェットヘッドの対して特に効果的である。
【００４６】
また、プリント基板の先端から導電性材料がはみ出すことがないので、プリント基板を振動板基板、ノズル基板の近傍まで配置することができ、電極パッドとの接触面積を大きくとることができるようになる。これによって、接触抵抗が小さくなると共に、接着力が大きくなり、電気的、機械的な信頼性が向上する。
【００４７】
なお、導電性材料としては異方導電性膜に限られるものではなく、ハンダなども使用することができる。この場合には、プリント基板の電極リード面へのハンダめっき位置を、プリント基板の端部より内側の位置にとどめるようにすればよい。
【００４８】
ここで、インクジェットヘッド１の具体的な構成について説明する。ここで採用したインクジェットヘッドは、インク液室６の幅は０．２ｍｍ、奥行き２．０ｍｍ、ピッチを０．２８ｍｍとした。Ｓi基板をエッチングして厚さ１０μｍの振動板１８を形成した板厚０．２ｍｍの振動板基板１０と、パイレックスガラス基板に０．５μｍの溝(凹部２０、ギャップとなる）の底部に、Ｎiの個別電極２１を幅０．２ｍｍ、ピッチ０．２８ｍｍで形成し、更に個別電極２１上に１０００ÅのＳiＯ2の絶縁層２２を形成した電極基板１２とを接着剤で接合し、振動板基板１０の上に、板厚１５０μｍの液室基板１１、板厚３０μｍのノズルプレート１３とを順次接着剤で接合して、静電型インクジェットヘッドを作製した。このヘッドのノズルピッチは０．２８ｍｍ、ノズル数は６４チャンネルである。
【００４９】
そして、ＦＰＣ（プリント基板）２５の電極リード２８には異方導電性フィルム（株式会社スリーボンド製３３７０Ｃ：商品名）を仮圧着した。この仮圧着は、圧着機の圧着ヘッド温度を１５０℃、圧着圧力を３０ｋｇ／ｃｍ²、圧着時間を１秒で行なった。さらに、このＦＰＣ（プリント基板）２５の電極リード２８をインクジェットヘッドの電極パッド２３に位置合せした状態で、本圧着した。この本圧着は、圧着機の圧着ヘッド温度を１５０℃、加圧力を３０ｋｇ／ｃｍ²、圧着時間を２０秒で行なった。
【００５０】
これにより、ＦＰＣ２５を異方導電性膜フィルムを介して個別電極２１に接続して駆動電圧を供給できるようにした。また、このインクジェットヘッドのインク液室１６に連通したインク供給口を通して、インクタンクからインクが供給できるようにした。
【００５１】
このヘッドは、
振動板サイズ：２００μｍ×２ｍｍ
振動板の配列密度：９０dpi（＝ノズルの配列密度）
振動板の数：３２個×２列＝６４個（ノズルの数）
構成である。
【００５２】
次に、このようにして形成された記録ヘッドチップは、例えば次のような方法でインク飛翔記録ヘッドユニットとして完成する。このインク飛翔記録ヘッドユニットは、インク供給管（インク供給手段）に接続された中空のインク供給室を有して形成されたマニホールドをベース材として構成し、マニホールドの頂部には記録ヘッドチップを固定し、インク供給管から供給されたインクをインク供給室を通して、マニホールドの頂部に導き、記録ヘッドチップの端に設けたインク供給口から記録ヘッドチップの共通インク室に供給し、その後は、各インク供給チャンネルの毛管現象により、各エネルギー作用部まで運ばれる。さらに、記録ヘッドチップは周囲を覆い、枠状の保持部材により押え固定される。
【００５３】
そして、このインクジェットヘッドにおいては、インク供給管よりインク供給口に供給されたインクが共通インク室を通ってインク供給チャンネル全域に満たされている状態で、画像情報に応じて各個別電極に対して個別に駆動電圧を与えることで、個別電極と振動板との間で静電気力が発生し、振動板が個別電極側に変位する。この状態から、通電をオフすると、振動板は元の状態に戻ろうとし、この時の急激な容積変化により、インクがノズルより液滴となって飛翔する。
【００５４】
そこで、このインクジェットヘッドの振動板基板１０をグランドにして、個別電極２１に、
駆動電圧：１２０Ｖ
パルス幅：３０μsec
連続駆動周波数：２ｋＨｚ（ベタ印写時）
の駆動波形を印可し、その駆動波形をオシロスコープで観察したところ、グランドとのリーク、隣接電極とのリークの発生は認められなかった。
【００５５】
これに対して、本発明のように、導電性材料は接続前の状態でプリント基板の端部より内側に位置する構成としないときには、図６に示すように、プリント基板２５の端部で間に介した異方導電性膜２６（或いはハンダなどの導電性材料）が熱圧着時の圧力によってはみ出して、振動板基板１０に接触してグランドとリークしたり、隣接する個別電極２１間でのリークが発生する。
【００５６】
次に、本発明の第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面図、図８は同実施形態における異方導電膜による接続工程を説明する説明図である。なお、第１実施形態と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
この実施形態は、プリント基板２５と個別電極２１とを接続した後の異方導電性膜２６がプリント基板２５の端部より内側に位置するようにした例である。すなわち、図８（ａ）に示すように、圧着ヘッド２９を用いてプリント基板２５の電極リード２８に異方導電性膜２６を仮圧着する。なお、異方導電性膜２６には保護フィルム２６ａが貼着されている。
【００５８】
ここで、異方導電性膜２６は、上記第１実施形態のようにプリント基板２５の端面より内側に位置合せして仮圧着する必要はない。したがって、異方導電性膜２６は、位置合せの容易なプリント基板２５の端部に合せても良い（図示の例）し、端部から多少はみ出していても、端部より若干内側入り込んでいてもよい。これにより、仮接着時に高精度の位置合せが必要でなくなり、作業時間の短縮、歩留まりの向上を図れる。
【００５９】
そして、同図（ｂ）に示すように、異方導電性膜２６の保護フィルム２６ａを除去し、電極基板１２の電極パッド部とプリント基板２５の電極リード２８との位置合せを行なって、加熱した圧着ヘッド２９を電極幅以上の領域に押し当てて熱圧着する。
【００６０】
このとき、異方導電性膜２６はプリント基板２５の端部方向に広がり、場合によっては、同図（ｃ）に示すように異方導電性膜２６がプリント基板２５の端部よりはみ出すので、圧着後にはみ出した部分２６ｂを除去して、図７に示すように異方導電性膜２６をプリント基板２５の端部に揃える。
【００６１】
このように、導電性材料は接続後の状態でプリント基板の端部より内側に位置する構成とすることによって、プリント基板を導電性材料で接続したときに、振動板などの部材に接触することがなくなり、信頼性が向上する。
【００６２】
特に、このインクジェットヘッド１のように、インク滴の噴射方向が振動板面と垂直方向である、いわゆるサイドシュータ型インクジェツトヘッドの場合、この電極面はノズル面と同方向になり、しかもヘッドの小型化のために、電極面とノズル面が近接した状態となる。そのため、インク滴吐出や、ノズル面のワイピング、ノズル１５内インクの吸引排出などの信頼性を維持するための動作により、インクが個別電極２１とプリント基板２５との接続部に入り込み、水性インクの場合、導電性を有しているため、入り込んだインクによって隣接する個別電極２１がリークしたり、プリント基板２５の電極リード２８が電気的に誤った個別電極２１に接続されて、吐出不良や誤吐出が生じる。本発明は、このようなサイドシュータ型のインクジェットヘッドの対して特に効果的である。
【００６３】
また、プリント基板の先端から導電性材料がはみ出していないので、プリント基板を振動板基板、ノズル基板の近傍まで配置することができ、電極パッドとの接触面積を大きくとることができるようになる。これによって、接触抵抗が小さくなると共に、接着力が大きくなり、電気的、機械的な信頼性が向上する。
【００６４】
なお、導電性材料としては異方導電性膜２６に限られるものではなく、ハンダなども使用することができる。
【００６５】
また、振動板基板１０として絶縁性の材料にボロン等の金属などの導電性材料を性膜して共通電極（振動板）とした場合にも、振動板基板の端部において、露出した共通電極とはみ出した異方導電性膜とが接触してリークが生じるという不都合がなくなるが、さらに、共通電極形成工程の必要のない、振動板自体が金属や半導体で形成された場合には、振動板基板の端部で大きく共通電極が露出することになるが、この場合でもリークが発生せず、より効果的である。
【００６６】
ここで、インクジェットヘッド１の具体的な構成について説明する。ここで採用したインクジェットヘッドは、インク液室６の幅は０．２ｍｍ、奥行き２．０ｍｍ、ピッチを０．２８ｍｍとした。Ｓi基板をエッチングして厚さ１０μｍの振動板１８を形成した板厚０．２ｍｍの振動板基板１０と、パイレックスガラス基板に０．５μｍの溝(凹部２０、ギャップとなる）の底部に、Ｎiの個別電極２１を幅０．２ｍｍ、ピッチ０．２８ｍｍで形成し、更に個別電極２１上に１０００ÅのＳiＯ₂の絶縁層２２を形成した電極基板１２とを接着剤で接合し、振動板基板１０の上に、板厚１５０μｍの液室基板１１、板厚３０μｍのノズルプレート１３とを順次接着剤で接合して、静電型インクジェットヘッドを作製した。このヘッドのノズルピッチは０．２８ｍｍ、ノズル数は６４チャンネルである。
【００６７】
そして、ＦＰＣ（プリント基板）２５の電極リード２８には異方導電性フィルム（株式会社スリーボンド製３３７０Ｃ：商品名）を仮圧着した。１０枚のプリント基板を仮圧着したところ、端部からのばらつきは±２０μｍであった。この仮圧着は、圧着機の圧着ヘッド温度を１５０℃、圧着圧力を３０ｋｇ／ｃｍ²、圧着時間を１秒で行なった。さらに、このＦＰＣ（プリント基板）２５の先端が振動板基板１０の端面から５０μｍの位置で、電極リード２８と電極パッド２３とを位置合せした状態で、本圧着した。この本圧着は、圧着機の圧着ヘッド温度を１５０℃、加圧力を３０ｋｇ／ｃｍ²、圧着時間を２０秒で行なった。
【００６８】
このとき、異方導電性膜２６のＦＰＣ２５の端部からのはみ出し量を測定すると、５μｍから５０μｍ（振動板基板１０に接触）の範囲であった。その後、異方導電性膜２６のプリント基板２５の端部からのはみ出し部分を除去した。このはみ出し部分の除去は、例えば、鋭利なカッターなどで機械的に除去する方法を用いて行なった。これにより、製作したＦＰＣ２５はすべて振動板基板１０と接触することがなく、すべて使用可能となった。
【００６９】
これにより、ＦＰＣ２５を異方導電性膜フィルムを介して個別電極２１に接続して駆動電圧を供給できるようにした。また、このインクジェットヘッドのインク液室１６に連通したインク供給口を通して、インクタンクからインクが供給できるようにした。
【００７０】
このヘッドは、
振動板サイズ：２００μｍ×２ｍｍ
振動板の配列密度：９０dpi（＝ノズルの配列密度）
振動板の数：３２個×２列＝６４個（ノズルの数）
構成である。
【００７１】
次に、このようにして形成された記録ヘッドチップは、例えば次のような方法でインク飛翔記録ヘッドユニットとして完成する。このインク飛翔記録ヘッドユニットは、インク供給管（インク供給手段）に接続された中空のインク供給室を有して形成されたマニホールドをベース材として構成し、マニホールドの頂部には記録ヘッドチップを固定し、インク供給管から供給されたインクをインク供給室を通して、マニホールドの頂部に導き、記録ヘッドチップの端に設けたインク供給口から記録ヘッドチップの共通インク室に供給し、その後は、各インク供給チャンネルの毛管現象により、各エネルギー作用部まで運ばれる。さらに、記録ヘッドチップは周囲を覆い、枠状の保持部材により押え固定される。
【００７２】
そして、このインクジェットヘッドにおいては、インク供給管よりインク供給口に供給されたインクが共通インク室を通ってインク供給チャンネル全域に満たされている状態で、画像情報に応じて各個別電極に対して個別に駆動電圧を与えることで、個別電極と振動板との間で静電気力が発生し、振動板が個別電極側に変位する。この状態から、通電をオフすると、振動板は元の状態に戻ろうとし、この時の急激な容積変化により、インクがノズルより液滴となって飛翔する。
【００７３】
そこで、図７に示すように、このインクジェットヘッドの振動板基板１０をグランドにして、個別電極２１に、
駆動電圧：１２０Ｖ
パルス幅：３０μsec
連続駆動周波数：２ｋＨｚ（ベタ印写時）
の駆動波形を印可し、その駆動波形をオシロスコープで観察したところ、グランドとのリーク、隣接電極とのリークの発生は認められなかった。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。なお、同図は、同実施形態のインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面図である。
この実施形態は、振動板基板１０とプリント基板２５との間に異方導電性膜２６のはみ出しを阻止する絶縁性を有する隔壁部材３０を設けたものである。
【００７５】
この隔壁部材３０としては、セラミックスや成形が容易な樹脂材料を用いることが好ましい。また、隔壁部材３０の大きさは、振動板基板１０とプリント基板２５との絶縁を行なえば良いので、加工作業中に壊れない程度に小さくて良い。また、あまり大きすぎると、高さがノズル面より高くなったり、幅方向では、プリント基板２５と電極との接続面積を確保する必要があるため、電極基板が大きくなったりすることからも、できるだけ小さい方が好ましい。したがって、隔壁部材３０の幅は１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、高さもノズル面以下となるようにする。
【００７６】
この実施形態におけるプリント基板２５の接続方法は、先ず、上記第２実施形態と同様に、プリント基板２５の電極リード２８に異方導電性膜２６を仮圧着し、他方、電極基板１２上にヘッドの振動板基板１０の端面に接して隔壁部材３０を接着剤などで固定して設ける。
【００７７】
そして、ヘッドの個別電極２１と異方導電性膜２６を仮接着したプリント基板２５の電極リード２８とを位置合せした後、圧着ヘッドで本圧着する。このとき、異方導電性膜２６は潰されてプリント基板２５の端部からはみ出してくるが、隔壁部材３０によって阻止されて、異方導電性膜２６が振動板基板１０に接触することがなく、プリント基板２５を介して駆動波形を印加したときに、グランドに接続した振動板基板２５とリークすることがなくなる。
【００７８】
なお、隔壁部材３０は、例えば図１０に示すように、ノズル面１３ａの周縁部を覆うノズルカバー３１を設けるときには、このノズルカバー３１と一体に形成することもできる。
【００７９】
次に、本発明の第４実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１は、同実施形態のインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面図、図１２は同実施形態の隔壁部材の形成工程を説明する説明図である。
この実施形態は、振動板基板１０とプリント基板２５との間に、電極基板１２と一体に形成した、異方導電性膜２６のはみ出しを阻止する絶縁性を有する隔壁部材３２を設けたものである。
【００８０】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、電極基板１２上に電極２１のパターンを形成した後、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）３３をラミネートし、露光、現像することで、隔壁部材３２となる部分を残してＤＦＲ３３を除去する。たとえば、ネガ型ＤＦＲ３３を用いた場合には、同図（ｂ）に示すように、隔壁部材となる部分に対応する開口部３４ａを形成したマスク３４を用いて露光して、ＤＦＲ３３の隔壁部材となる部分を硬化させ、現像液でスプレー現像、或いは、ディップ現像することで、同図（ｃ）に示すように、隔壁部材３２となる部分（硬化部分）を残してＤＦＲ３３を除去することができる。
【００８１】
なお、電極基板１２と一体の隔壁部材３２は、ＳiＯ₂層の成膜、エッチングなどによっても形成することができる。
【００８２】
なお、上記各実施形態においては本発明を静電型インクジェットヘッドを搭載するインクジェット記録装置に適用した例で説明したが、特に、アクチュエータ部（例えば、積層型圧電素子などの電気機械変換素子、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いるもの）よりもこのアクチュエータ部に駆動波形を与えるための電極の取り出し部を形成した基板が大きく、電極を外部に露出させてプリント基板と接続するインクジェットヘッドを搭載するいかなるインクジェット記録装置にも適用することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のインクジェット記録装置の製造方法によれば、インクジェットヘッドの基板上に形成した電極に導電性材料を介して圧力発生手段に電圧を印加するためのプリント基板を接続したインクジェット記録装置の製造方法において、電極上に端部を位置させて接続するプリント基板に、端部よりも内側に導電性材料を設けた状態で、プリント基板を導電性材料を介して電極に接続する構成としたので、加圧、加熱による接着時に導電性材料がプリント基板の端部からはみ出て振動板などの導電性の部材に接触することがなくなり、吐出不良や誤吐出が防止されて信頼性が向上する。
【００８４】
請求項２のインクジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドの基板上に形成した電極に導電性材料を介して圧力発生手段に電圧を印加するためのプリント基板を接続したインクジェット記録装置において、プリント基板の端部は電極上に位置して接続され、導電性材料はプリント基板の端部より内側に位置する構成としたので、導電性材料が振動板などの導電性の部材に接触することがなくなり、吐出不良や誤吐出が防止されて信頼性が向上する。
【００８５】
請求項３のインクジェット記録装置によれば、上記請求項２のインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドの圧力発生手段がの少なくとも一つの壁面を形成する振動板と、この振動板に対向配置した電極とを有し、振動板と電極との間に電圧を印加することで振動板が静電力によって変形して液室のインクを加圧する手段であり、振動板を形成する部材が導体又は半導体からなる構成としたので、振動板を形成する振動板基板を導電性の材料で形成しなければならない静電型インクジェットヘッドの信頼性を向上することができる。
【００８６】
請求項４のインクジェット記録装置によれば、静電型インクジェットヘッドの基板上に形成した電極に導電性材料を介してプリント基板を接続したインクジェット記録装置において、振動板を形成する基板とプリント基板の端部との間に、プリント基板の端部から導電性材料がはみ出したときこれを阻止する絶縁性を有する隔壁部材を設けた構成としたので、プリント基板の端部からはみ出す導電性材料が隔壁部材で阻止されて振動板に接触することがなくなり、吐出不良や誤吐出が防止されて信頼性が向上する。
【００８７】
請求項５のインクジェット記録装置によれば、上記請求項４のインクジェット記録装置において、隔壁部材が電極を形成する基板と一体的に形成した凸部である構成としたので、隔壁部材の形成を容易に行なうことができ、低コスト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の斜視図
【図２】同ヘッド部のインクジェットヘッドの斜視図
【図３】図１のＡ−Ａに沿う要部拡大断面図
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う要部拡大断面図
【図５】同実施形態のプリント基板と電極の接続工程を説明する説明図
【図６】同実施形態の作用説明に供する従前のインクジェットヘッドの要部断面図
【図７】本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面図
【図８】同実施形態のプリント基板と電極の接続工程を説明する説明図
【図９】本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面図
【図１０】同実施形態の他の例を示すヘッド部の要部断面図
【図１１】本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッド部の要部断面図
【図１２】同実施形態における隔壁部材の形成工程を説明する説明図
【符号の説明】
１…インクジェットヘッド、１０…振動板基板、１１…液室基板、１２…電極基板、１３…ノズルプレート、１３ａ…ノズル面、１５…ノズル、２１…個別電極、２３…電極パッド、２５…プリント基板、２６…異方導電性膜、３０、３２…隔壁部材、３１…ノズルカバー。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet recording apparatus that protects a connection portion between an ink jet head and a printed board.
[0002]
[Prior art]
An ink jet head used in an ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying apparatus has a nozzle hole for ejecting ink droplets and a discharge chamber (pressure chamber, pressurized liquid chamber, liquid chamber) communicating with the nozzle hole. And an energy generating means for generating energy for pressurizing the ink in the discharge chamber, and driving the energy generating means to pressurize the ink in the discharge chamber to form a nozzle. Ink-on-demand systems, which eject ink droplets from holes and eject ink droplets only when recording is required, are the mainstream. The ink droplet (recording liquid) generation method and the control method for controlling the flight direction are roughly classified into several methods.
[0003]
The first method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,060,429. This is referred to as the “tele type method”, in which ink droplets are generated electrostatically, the generated ink droplets are subjected to electric field control according to the recording signal, and the ink droplets are selectively attached to the recording medium. Recording.
[0004]
More specifically, an XY deflection is configured such that an electric field is applied between the nozzle and the acceleration electrode, uniformly charged ink droplets are ejected from the nozzle, and the ejected ink droplets can be electrically controlled according to a recording signal. The ink droplets are caused to fly between the electrodes, and ink droplets are selectively deposited on the recording medium by changing the strength of the electric field.
[0005]
The second method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,596,275 and US Pat. No. 3,298,030. This is called the “Sweet method”, and an ink droplet whose charge amount is controlled is generated by a continuous vibration generation method, and the ink droplet whose charge amount is controlled flies between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied. Thus, recording is performed on the recording medium.
[0006]
Specifically, a charging electrode is arranged at a predetermined distance so that a recording signal is applied in front of a nozzle orifice (ejection port) which is a part of a recording head to which a piezoelectric vibration element is attached. The piezoelectric vibration element is mechanically vibrated by applying an electric signal having a constant frequency to the piezoelectric vibration element, and ink droplets are ejected from the orifice. At this time, electric charges are electrostatically induced in the ejected ink droplets by the charging electrode, and the ink droplets are charged with a charge amount corresponding to the recording signal. Ink droplets with a controlled charge amount are deflected in accordance with the added charge amount when flying between deflection electrodes to which a constant electric field is applied uniformly, and only the ink droplets that carry recording signals are recorded. Will adhere to the top.
[0007]
The third method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,416,153. This is called the Hertz method, in which an electric field is applied between nozzle-shaped charging electrodes, and ink droplets are generated and atomized by a continuous vibration generating method for recording. That is, the electric field strength applied between the nozzle and the charging electrode is modulated in accordance with the recording signal to control the atomization state of the ink droplets, and to record with the gradation of the recorded image.
[0008]
The fourth method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,747,120. This is referred to as a Stemme system and is fundamentally different from the first to third systems. That is, each of the first to third methods electrically controls the ink droplets ejected from the nozzles while flying, and selectively attaches the ink droplets carrying the recording signal onto the recording medium. In contrast, in the Stemme system, ink droplets are ejected and ejected from the ejection port in accordance with a recording signal.
[0009]
In other words, in the Stemme method, an electrical recording signal is applied to a piezoelectric vibration element attached to a recording head having a discharge port for discharging a recording liquid to change the mechanical vibration of the piezoelectric vibration element. Accordingly, ink droplets are ejected and ejected from the ejection port to adhere to the recording medium.
[0010]
Each of these four systems has its own features, but at the same time has disadvantages. First, in the first to third methods, direct energy for generating ink droplets is electrical energy, and deflection control of ink droplets is also based on electric field control. Therefore, the first method is simple in structure, but requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to make a multi-nozzle of the recording head, so that it is not suitable for high-speed recording.
[0011]
The second method is suitable for high-speed recording because the recording head can be multi-nozzle, but it is complicated in construction and highly difficult to electrically control the ink droplets, and has no satellite on the recording medium. Dots are likely to occur. The third method enables recording with excellent gradation by atomizing ink droplets, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state. In addition, there are disadvantages such as fogging in the recorded image and difficulty in making the recording head multi-nozzle, which is not suitable for high-speed recording.
[0012]
On the other hand, the fourth method has relatively many advantages. That is, first, the configuration is simple, and in order to perform recording by ejecting ink droplets from the nozzles on demand, it is necessary for image recording of ink droplets ejected and ejected as in the first to third methods. There is no need to collect the ink drops that were not. Furthermore, unlike the first and second methods, there is no need to use conductive ink, and the degree of freedom in selecting the ink material is great.
[0013]
However, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because it is extremely difficult to reduce the size of the piezoelectric vibration element having a desired resonance frequency. In addition, since ink droplets are ejected and ejected by mechanical energy called mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is unsuitable for high-speed recording in combination with the difficulty of the multi-nozzle.
[0014]
Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-9429, the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles, causing a pressure increase in the ink and ejecting the ink from a fine capillary nozzle. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-59914, a part of the liquid in the liquid passage communicating with the discharge port for discharging the liquid in a predetermined direction is heated to cause film boiling. In some cases, flying droplets of the liquid discharged from the discharge port are formed, and the droplets are attached to a recording medium for recording.
[0015]
As described in Japanese Examined Patent Publication No. 62-59672, this type of recording head includes a heating element, a piezoelectric element, and the like as energy generating means for applying energy to the ink at a predetermined position on the substrate. After a plurality of active elements are fixedly installed (electrodes are appropriately formed), a photosensitive composition layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the substrate by a coating method or the like, and an orifice is formed by a normal photolithographic method. An ink flow path groove for forming an ink flow path, such as a head part, an action part, an ink supply path part, and an ink discharge path part, is formed, and then a top cover is joined to manufacture a recording head.
[0016]
By using photolitho technology in this way, it is possible to increase the density, but in order to heat the heating element in the ink to a high temperature, and to expand and disappear the bubbles instantaneously, the thermal stress, There is a drawback in that the heat generating element is easily deteriorated by impact, and the heat generating element is in direct contact with ink, so that the degree of freedom of usable ink is small.
[0017]
As described in JP-A-4-52214, JP-A-3-293141, and the like as a means for solving these problems and realizing high density by using photolitho technology, a silicon substrate is used. A liquid substrate and a vibration plate forming one wall surface of the liquid chamber are formed by etching on the first substrate (vibration plate substrate), and a second substrate (electrodes are formed on the lower side of the first substrate) Electrode substrate) is placed, the electrode is opposed to the diaphragm with a predetermined gap, and the voltage is applied between the diaphragm and the electrode, so that the diaphragm is deflected by electrostatic force and the internal volume of the liquid chamber is changed. An electrostatic ink jet head that discharges ink droplets from a nozzle that communicates with a liquid chamber is known.
[0018]
As a configuration for applying a drive waveform to an electrode (individual electrode) of this electrostatic type ink jet head, for example, as described in JP-A-7-246706, an individual electrode of the ink jet head and a printed board are used. What connects by an anisotropic conductive film is known.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
In the electrostatic ink jet head in which the diaphragm substrate is provided on the electrode substrate as described above, the electrode substrate is formed larger than the diaphragm substrate for taking out the electrode, and the electrode on the electrode substrate is formed as the diaphragm substrate. The electrode lead-out part is extended to the outer side, and the electrode lead-out part and the printed circuit board are connected via the conductive material such as the anisotropic conductive film or solder described above.
[0020]
In this case, a conductive material such as an anisotropic conductive film or solder protrudes when connecting the printed circuit board and the electrode, and comes into contact with or very close to the diaphragm and adjacent electrodes. However, particularly in the case of a so-called side shooter type electrostatic ink jet head in which the displacement direction of the diaphragm coincides with the ink droplet ejection direction, the electrode forming surface for forming the individual electrodes of the electrode substrate is the same as the nozzle surface. In addition, since the electrode forming surface and the nozzle surface are close to each other as the head is miniaturized, the connection portion between the electrode and the printed circuit board is very close to the nozzle surface.
[0021]
On the other hand, in an ink jet recording apparatus, in order to perform reliability maintenance operations such as ink droplet ejection, nozzle surface wiping, and suction and discharge of ink in the nozzle, the ink remaining on the nozzle surface due to this reliability recovery operation vibrates. Leakage may occur by intruding between the plate or electrode and the conductive material that is in close proximity to it, resulting in inability to discharge or malfunctioning channels, resulting in long-term stability and reliability. It may be missing.
[0022]
Each problem as described above is not limited to an electrostatic ink jet head having an electrode disposed opposite to a diaphragm as an actuator means. For example, even in an ink jet head having a laminated piezoelectric element disposed on a substrate, the substrate The same occurs when an electrode extraction portion (electrode pattern) for applying a drive waveform to the electromechanical conversion element is provided on the upper side and the electrode extraction portion is connected to the printed board. However, when the multilayer piezoelectric element is used, since the nozzle surface and the electrode pattern are separated from each other as compared with the electrostatic ink jet head, the former problem is not as remarkable as in the case of the electrostatic ink jet head.
[0023]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an inkjet head recording apparatus with improved reliability at low cost. And its manufacturing method The purpose is to provide.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a manufacturing method of an ink jet recording apparatus according to claim 1 is a method of ejecting ink droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, and pressurizing ink in the liquid chamber to inject ink droplets from the nozzle. Pressure generating means for generating pressure to discharge A substrate on which an electrode for applying a voltage for operating the pressure generating means is formed; Having an inkjet head with For applying the voltage to the electrode formed on the substrate of the inkjet head via a conductive material Inkjet recording device with printed circuit board connected Manufacturing method In The printed circuit board is connected to the electrode through the conductive material in a state where the conductive material is provided on the inner side of the end part on the printed circuit board to be connected by positioning the end on the electrode. The configuration.
[0025]
3. The ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein a nozzle for ejecting ink droplets, a liquid chamber communicating with the nozzle, and pressure generating means for generating pressure to pressurize ink in the liquid chamber and eject ink droplets from the nozzle. When A substrate on which an electrode for applying a voltage for operating the pressure generating means is formed; Having an inkjet head with For applying the voltage to the electrode formed on the substrate of the inkjet head via a conductive material In an inkjet recording apparatus connected to a printed circuit board, An end of the printed circuit board is located on the electrode and connected; The conductive material is configured to be located inside the end portion of the printed circuit board.
[0026]
An ink jet recording apparatus according to a third aspect of the present invention is the ink jet recording apparatus according to the second aspect, wherein a pressure generating unit of the ink jet head forms the at least one wall surface and an electrode disposed opposite to the vibration plate. The diaphragm is deformed by an electrostatic force by applying a voltage between the diaphragm and the electrode, and pressurizes the ink in the liquid chamber, and the member forming the diaphragm is a conductor or The configuration is made of a semiconductor.
[0027]
An ink jet recording apparatus according to claim 4 includes a nozzle that ejects ink droplets, a liquid chamber that communicates with the nozzle, a diaphragm that forms at least one wall surface of the liquid chamber, and an electrode that is disposed to face the diaphragm. An inkjet head that deforms the diaphragm by electrostatic force by applying a voltage between the diaphragm and the electrode, and ejects ink droplets from the nozzle. In an inkjet recording apparatus in which a printed circuit board is connected to a formed electrode through a conductive material, between the substrate on which the diaphragm is formed and the end of the printed circuit board When the conductive material protrudes from the edge of the printed circuit board, this is prevented. It was set as the structure which provided the partition member which has insulation.
[0028]
An ink jet recording apparatus according to claim 5 is the ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein Bulkhead member Is a convex portion formed integrally with the substrate on which the electrodes are formed.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view of a head portion of the ink jet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the ink jet head of the head portion, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main portion along AA in FIG. FIG. 4 and FIG. 4 are enlarged cross-sectional views of main parts along the line BB in FIG.
[0030]
As shown in FIGS. 2 to 4, the inkjet head 1 includes a diaphragm substrate 10, a liquid chamber substrate 11 provided on the upper side of the diaphragm substrate 10, and an electrode substrate 12 provided on the lower side of the diaphragm substrate 10. And a nozzle plate 13 provided on the upper side of the liquid chamber substrate 11 to form a plurality of nozzles 15, a liquid chamber 16 in which each nozzle 15 communicates, and the like.
[0031]
The diaphragm substrate 10 forms a liquid chamber 16 and a bottom portion of the liquid chamber 16, and includes a recess 17 that forms a diaphragm 18 that serves as a common electrode by the first electrode, and supplies ink to each liquid chamber 16 (not shown). A common ink chamber, a concave portion, a groove, and the like that form a fluid resistance portion (not shown) that connects the common ink chamber and the liquid chamber 16 are formed. The diaphragm substrate 10 is formed by etching a metal substrate such as a SUS substrate, a silicon substrate or the like to form a desired fine liquid chamber pattern. A liquid chamber substrate 11 in which a through hole 19 corresponding to the liquid chamber 16 is formed on the diaphragm substrate 10 is bonded.
[0032]
A recess 20 is formed in the electrode substrate 12, and an individual electrode 21 serving as a second electrode facing the diaphragm 18 with a predetermined gap (here, 1 μm) is formed on the bottom surface of the recess 20. The individual electrode 21 and the diaphragm 18 constitute an actuator unit that displaces the diaphragm 18 and changes the internal volume of the liquid chamber 16. On the individual electrode 21 of the electrode substrate 12, SiO for preventing the individual electrode 21 from being damaged by a short circuit or discharge. ₂ In addition, an insulating layer 22 is formed, and the individual electrodes 21 are provided with electrode pads 23 that extend outward from the diaphragm substrate 10 and are connected to the printed circuit board.
[0033]
The electrode substrate 12 is formed by etching a metal such as SUS, glass, Si or the like to form a recess 20, and electrode materials such as Ni, A1, Ti / Pt, or Cu are sputtered, CVD, or vapor deposited in the recess 20. The individual electrodes 21 are formed only in the recesses 20 by forming a film with a desired thickness using a film forming technique, and then forming a photoresist and etching.
[0034]
The nozzle plate 13 is formed of a metal plate such as Ni or SUS, glass, or resin, and can be manufactured by a known method such as etching or nickel electroforming. In this nozzle plate 13, nozzles 15 are arranged in a zigzag pattern in two rows to increase the nozzle density. Correspondingly, the above-described diaphragm substrate 10 and liquid chamber substrate 11 include the liquid chamber 16 and the diaphragm. 18 and the electrode substrate 13 are provided with individual electrodes 21 arranged in two rows. Further, a water repellent film is formed on the nozzle surface (surface in the ejection direction) of the nozzle plate 13 by a known method such as a plating film or a water repellent coating in order to ensure water repellency with ink.
[0035]
These diaphragm substrate 10, liquid chamber substrate 11, electrode substrate 12, and nozzle plate 13 are bonded by a direct bonding method such as an adhesive or anodic bonding, a eutectic bonding method, or the like.
[0036]
In the inkjet head 1, the diaphragm 18 is deformed by an electrostatic force by applying a driving voltage between the diaphragm 18 and the individual electrode 21, and the internal volume (volume) of the liquid chamber 16 is changed. Ink droplets are ejected from the nozzle 15.
[0037]
Therefore, the electrode pad 23 of the individual electrode 21 of the inkjet head 1 is supplied from a flexible printed cable (FPC) connected to an external circuit (driving IC or the like) to give a driving waveform to the individual electrode 21 as shown in FIG. The printed circuit board 25 is connected via an anisotropic conductive film (or solder or the like) 26 which is a conductive material.
[0038]
The printed circuit board 25 can be a plate-shaped printed circuit board base made of glass epoxy resin, phenol resin, or the like, or a film-shaped printed circuit board base made of polyimide resin, PET resin, or the like. An electrode lead 28 for applying a voltage to the individual electrode 21 is formed.
[0039]
Examples of a method of electrically connecting the electrode lead 28 on the printed circuit board 25 and the electrode pad 23 of the individual electrode 21 include a method of thermocompression-bonding solder, a method of thermocompression bonding with an anisotropic conductive adhesive, and between electrodes There are a method of press-contacting, a method of connecting by wire bonding, a method of connecting by bumps, and the like. Among these, by using a method such as solder, anisotropic conductive adhesive, and pressure welding, a plurality of electrodes can be connected to each other at a time, so that the connection work is efficient and the cost can be reduced.
[0040]
Here, in this ink jet head, the individual electrode 21 and the printed board 25 are electrically connected via the anisotropic conductive film 26. As is known, the anisotropic conductive film (anisotropic conductive film) 26 is obtained by dispersing conductive particles called fillers in a thermoplastic or thermosetting resin. By heating and pressing between the electrodes, the anisotropic conductive film is crushed, the filler comes into contact with both electrodes, and conduction between the electrodes can be obtained.
[0041]
Here, the connection by the anisotropic conductive film 26 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, the anisotropic conductive film 26 is temporarily pressure-bonded to the electrode lead 28 of the printed circuit board 25 using the pressure-bonding head 29. A protective film 26 a is attached to the anisotropic conductive film 26. The anisotropic conductive film 26 is positioned and bonded to the inner side of the end face of the printed circuit board 25 by temporary pressure bonding. At this time, the retraction amount “a” of the anisotropic conductive film 26 from the printed circuit board 25 depends on the film thickness of the anisotropic conductive film 26, but is preferably equal to or more than the film thickness, more preferably the film thickness, based on the pressure bonding experiment. More than twice.
[0042]
Then, as shown in FIG. 4B, the protective film 26a of the anisotropic conductive film 26 is removed, the electrode pad portion of the electrode substrate 12 and the electrode lead 28 of the printed circuit board 25 are aligned, and heating is performed. The crimping head 29 thus pressed is pressed against a region having a width equal to or greater than the electrode width to perform thermocompression bonding. As a result, the printed circuit board 25 is connected to the electrode pads 23 of the individual electrodes 21 via the anisotropic conductive film 26 as shown in FIG.
[0043]
At this time, the anisotropic conductive film 26 spreads in the direction of the edge of the printed circuit board 25, but the anisotropic conductive film 26 is retreated from the edge of the printed circuit board 25 by the retraction amount a in anticipation of the amount of expansion. Therefore, the anisotropic conductive film 26 does not protrude from the end of the printed board 25 as shown in FIG. When the anisotropic conductive film 26 is temporarily pressure-bonded to the electrode 21 side, the printed circuit board 25 is aligned so that the anisotropic conductive film 26 is positioned inside the end of the printed circuit board 25. And thermocompression bonding.
[0044]
In this way, the conductive material is positioned inside the end portion of the printed circuit board before connection, so that the conductive material protrudes from the front end of the printed circuit board when the printed circuit board is connected with the conductive material. This prevents the conductive material from coming into contact between the diaphragm and adjacent electrodes, improving the reliability.
[0045]
In particular, in the case of a so-called side shooter type ink jet head in which the ink droplet ejection direction is perpendicular to the diaphragm surface as in the ink jet head 1, this electrode surface is in the same direction as the nozzle surface, For miniaturization, the electrode surface and the nozzle surface are in close proximity. Therefore, the ink enters the connecting portion between the individual electrode 21 and the printed circuit board 25 by operations for maintaining reliability such as ink droplet discharge, wiping of the nozzle surface, and suction and discharge of the ink in the nozzle 15, and the aqueous ink In this case, since it has conductivity, the adjacent individual electrode 21 leaks due to the ink that has entered, or the electrode lead 28 of the printed circuit board 25 is electrically connected to the individual electrode 21 that is electrically incorrect, resulting in an ejection failure or error. Discharge occurs. The present invention is particularly effective for such a side shooter type ink jet head.
[0046]
In addition, since the conductive material does not protrude from the tip of the printed circuit board, the printed circuit board can be disposed up to the vicinity of the vibration plate substrate and the nozzle substrate, and the contact area with the electrode pad can be increased. . As a result, the contact resistance is reduced, the adhesive force is increased, and the electrical and mechanical reliability is improved.
[0047]
Note that the conductive material is not limited to the anisotropic conductive film, and solder or the like can also be used. In this case, the solder plating position on the electrode lead surface of the printed board may be limited to a position inside the end of the printed board.
[0048]
Here, a specific configuration of the inkjet head 1 will be described. In the ink jet head employed here, the width of the ink liquid chamber 6 was 0.2 mm, the depth was 2.0 mm, and the pitch was 0.28 mm. An Si substrate is etched to form a diaphragm 18 having a thickness of 10 μm, and a diaphragm substrate 10 having a thickness of 0.2 mm, and a Pyrex glass substrate with Ni at the bottom of a 0.5 μm groove (which becomes a recess 20 and a gap) Are formed with a width of 0.2 mm and a pitch of 0.28 mm, and an electrode substrate 12 having an insulating layer 22 of 1000 Å of SiO2 formed on the individual electrodes 21 is bonded with an adhesive. On the top, a liquid chamber substrate 11 having a plate thickness of 150 μm and a nozzle plate 13 having a plate thickness of 30 μm were sequentially joined with an adhesive to produce an electrostatic inkjet head. The nozzle pitch of this head is 0.28 mm, and the number of nozzles is 64 channels.
[0049]
Then, an anisotropic conductive film (3370C manufactured by Three Bond Co., Ltd .: trade name) was temporarily bonded to the electrode lead 28 of the FPC (printed circuit board) 25. In this temporary crimping, the crimping head temperature of the crimping machine is 150 ° C., and the crimping pressure is 30 kg / cm. ² The crimping time was 1 second. Further, this pressure bonding was performed in a state where the electrode lead 28 of the FPC (printed circuit board) 25 was aligned with the electrode pad 23 of the ink jet head. In this main pressure bonding, the pressure of the pressure bonding head of the pressure bonding machine is 150 ° C., and the pressure is 30 kg / cm. ² The crimping time was 20 seconds.
[0050]
As a result, the FPC 25 can be connected to the individual electrode 21 via the anisotropic conductive film to supply a driving voltage. Further, the ink can be supplied from the ink tank through the ink supply port communicating with the ink liquid chamber 16 of the ink jet head.
[0051]
This head
Diaphragm size: 200 μm x 2 mm
Diaphragm array density: 90 dpi (= nozzle array density)
Number of diaphragms: 32 × 2 rows = 64 (number of nozzles)
It is a configuration.
[0052]
Next, the recording head chip thus formed is completed as an ink flying recording head unit by the following method, for example. This ink flying recording head unit is composed of a manifold formed with a hollow ink supply chamber connected to an ink supply pipe (ink supply means) as a base material, and a recording head chip is fixed to the top of the manifold. Then, the ink supplied from the ink supply pipe is guided to the top of the manifold through the ink supply chamber, and supplied from the ink supply port provided at the end of the recording head chip to the common ink chamber of the recording head chip. Due to the capillary action of the supply channel, it is transported to each energy application. Further, the recording head chip covers the periphery and is pressed and fixed by a frame-shaped holding member.
[0053]
In this ink jet head, the ink supplied from the ink supply pipe to the ink supply port passes through the common ink chamber and fills the entire area of the ink supply channel. By applying the drive voltage individually, an electrostatic force is generated between the individual electrode and the diaphragm, and the diaphragm is displaced toward the individual electrode. When the energization is turned off from this state, the vibration plate tries to return to the original state, and the ink flies as a droplet from the nozzle due to a sudden volume change at this time.
[0054]
Therefore, with the diaphragm substrate 10 of the inkjet head as a ground, the individual electrode 21
Drive voltage: 120V
Pulse width: 30 μsec
Continuous drive frequency: 2 kHz (when solid printing)
When the drive waveform was applied and the drive waveform was observed with an oscilloscope, leakage with the ground and leakage with the adjacent electrode were not observed.
[0055]
On the other hand, when the conductive material is not located on the inner side of the end of the printed circuit board in the state before connection as in the present invention, as shown in FIG. The anisotropic conductive film 26 (or a conductive material such as solder) through the surface protrudes due to the pressure at the time of thermocompression bonding, contacts the diaphragm substrate 10 and leaks to the ground, or between the adjacent individual electrodes 21. A leak occurs.
[0056]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the head portion of the ink jet recording apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory view for explaining a connecting step using an anisotropic conductive film in the same embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part corresponding to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
[0057]
This embodiment is an example in which the anisotropic conductive film 26 after connecting the printed circuit board 25 and the individual electrode 21 is positioned inside the end portion of the printed circuit board 25. That is, as shown in FIG. 8A, the anisotropic conductive film 26 is temporarily pressure-bonded to the electrode lead 28 of the printed board 25 using the pressure-bonding head 29. A protective film 26 a is attached to the anisotropic conductive film 26.
[0058]
Here, the anisotropic conductive film 26 does not need to be temporarily pressure-bonded in alignment with the end face of the printed circuit board 25 as in the first embodiment. Therefore, the anisotropic conductive film 26 may be aligned with the end portion of the printed circuit board 25 that is easy to align (example shown in the figure), and may slightly protrude from the end portion but enter slightly inside the end portion. Also good. This eliminates the need for highly accurate alignment during temporary bonding, thereby shortening the working time and improving the yield.
[0059]
Then, as shown in FIG. 4B, the protective film 26a of the anisotropic conductive film 26 is removed, the electrode pad portion of the electrode substrate 12 and the electrode lead 28 of the printed circuit board 25 are aligned, and heating is performed. The crimping head 29 thus pressed is pressed against a region having a width equal to or greater than the electrode width to perform thermocompression bonding.
[0060]
At this time, the anisotropic conductive film 26 spreads in the direction of the end of the printed circuit board 25. In some cases, the anisotropic conductive film 26 protrudes from the end of the printed circuit board 25 as shown in FIG. The protruding portion 26b after the pressure bonding is removed, and the anisotropic conductive film 26 is aligned with the end portion of the printed circuit board 25 as shown in FIG.
[0061]
In this way, the conductive material is configured to be located inside the end of the printed circuit board in the state after connection, so that when the printed circuit board is connected with the conductive material, the conductive material comes into contact with a member such as a diaphragm. And the reliability is improved.
[0062]
In particular, in the case of a so-called side shooter type ink jet head in which the ink droplet ejection direction is perpendicular to the diaphragm surface as in the ink jet head 1, this electrode surface is in the same direction as the nozzle surface, For miniaturization, the electrode surface and the nozzle surface are in close proximity. Therefore, the ink enters the connecting portion between the individual electrode 21 and the printed circuit board 25 by operations for maintaining reliability such as ink droplet discharge, wiping of the nozzle surface, and suction and discharge of the ink in the nozzle 15, and the aqueous ink In this case, since it has conductivity, the adjacent individual electrode 21 leaks due to the ink that has entered, or the electrode lead 28 of the printed circuit board 25 is electrically connected to the individual electrode 21 that is electrically incorrect, resulting in an ejection failure or error. Discharge occurs. The present invention is particularly effective for such a side shooter type ink jet head.
[0063]
In addition, since the conductive material does not protrude from the tip of the printed board, the printed board can be disposed up to the vicinity of the vibration plate board and the nozzle board, and the contact area with the electrode pad can be increased. As a result, the contact resistance is reduced, the adhesive force is increased, and the electrical and mechanical reliability is improved.
[0064]
The conductive material is not limited to the anisotropic conductive film 26, and solder or the like can be used.
[0065]
In addition, when the diaphragm substrate 10 is formed of a conductive material such as boron or the like as an insulating material to form a common electrode (diaphragm), the common electrode exposed at the end of the diaphragm substrate is also used. However, there is no inconvenience that leakage occurs due to contact with the protruding anisotropic conductive film, but there is no need for a common electrode forming process, and the diaphragm itself is made of metal or semiconductor. The common electrode is largely exposed at the edge of the substrate, but even in this case, no leakage occurs and the method is more effective.
[0066]
Here, a specific configuration of the inkjet head 1 will be described. In the ink jet head employed here, the width of the ink liquid chamber 6 was 0.2 mm, the depth was 2.0 mm, and the pitch was 0.28 mm. An Si substrate is etched to form a diaphragm 18 having a thickness of 10 μm, and a diaphragm substrate 10 having a thickness of 0.2 mm, and a Pyrex glass substrate with Ni at the bottom of a 0.5 μm groove (which becomes a recess 20 and a gap) The individual electrodes 21 are formed with a width of 0.2 mm and a pitch of 0.28 mm. ₂ The electrode substrate 12 on which the insulating layer 22 is formed is bonded with an adhesive, and the liquid chamber substrate 11 with a plate thickness of 150 μm and the nozzle plate 13 with a plate thickness of 30 μm are sequentially bonded with the adhesive on the vibration plate substrate 10. Thus, an electrostatic inkjet head was produced. The nozzle pitch of this head is 0.28 mm, and the number of nozzles is 64 channels.
[0067]
Then, an anisotropic conductive film (3370C manufactured by Three Bond Co., Ltd .: trade name) was temporarily bonded to the electrode lead 28 of the FPC (printed circuit board) 25. When ten printed boards were temporarily pressure-bonded, the variation from the end was ± 20 μm. In this temporary crimping, the crimping head temperature of the crimping machine is 150 ° C., and the crimping pressure is 30 kg / cm. ² The crimping time was 1 second. Further, the FPC (printed circuit board) 25 was subjected to main pressure bonding in a state where the electrode lead 28 and the electrode pad 23 were aligned with the tip of the FPC (printed circuit board) 25 positioned at 50 μm from the end surface of the diaphragm substrate 10. In this main pressure bonding, the pressure of the pressure bonding head of the pressure bonding machine is 150 ° C., and the pressure is 30 kg / cm. ² The crimping time was 20 seconds.
[0068]
At this time, when the amount of protrusion of the anisotropic conductive film 26 from the end of the FPC 25 was measured, it was in the range of 5 μm to 50 μm (in contact with the diaphragm substrate 10). Thereafter, the protruding portion of the anisotropic conductive film 26 from the end portion of the printed circuit board 25 was removed. The removal of the protruding portion was performed using a method of mechanically removing with a sharp cutter, for example. As a result, all the manufactured FPCs 25 are not in contact with the diaphragm substrate 10 and can be used.
[0069]
As a result, the FPC 25 can be connected to the individual electrode 21 via the anisotropic conductive film to supply a driving voltage. Further, the ink can be supplied from the ink tank through the ink supply port communicating with the ink liquid chamber 16 of the ink jet head.
[0070]
This head
Diaphragm size: 200 μm x 2 mm
Diaphragm array density: 90 dpi (= nozzle array density)
Number of diaphragms: 32 × 2 rows = 64 (number of nozzles)
It is a configuration.
[0071]
Next, the recording head chip thus formed is completed as an ink flying recording head unit by the following method, for example. This ink flying recording head unit is composed of a manifold formed with a hollow ink supply chamber connected to an ink supply pipe (ink supply means) as a base material, and a recording head chip is fixed to the top of the manifold. Then, the ink supplied from the ink supply pipe is guided to the top of the manifold through the ink supply chamber, and supplied from the ink supply port provided at the end of the recording head chip to the common ink chamber of the recording head chip. Due to the capillary action of the supply channel, it is transported to each energy application. Further, the recording head chip covers the periphery and is pressed and fixed by a frame-shaped holding member.
[0072]
In this ink jet head, the ink supplied from the ink supply pipe to the ink supply port passes through the common ink chamber and fills the entire area of the ink supply channel. By applying the drive voltage individually, an electrostatic force is generated between the individual electrode and the diaphragm, and the diaphragm is displaced toward the individual electrode. When the energization is turned off from this state, the vibration plate tries to return to the original state, and the ink flies as a droplet from the nozzle due to a sudden volume change at this time.
[0073]
Therefore, as shown in FIG. 7, the diaphragm substrate 10 of the inkjet head is grounded, and the individual electrode 21 is
Drive voltage: 120V
Pulse width: 30 μsec
Continuous drive frequency: 2 kHz (when solid printing)
When the drive waveform was applied and the drive waveform was observed with an oscilloscope, leakage with the ground and leakage with the adjacent electrode were not observed.
[0074]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the head portion of the ink jet recording apparatus according to the embodiment.
In this embodiment, a partition wall member 30 having an insulating property to prevent the anisotropic conductive film 26 from protruding is provided between the diaphragm substrate 10 and the printed board 25.
[0075]
As the partition member 30, it is preferable to use ceramics or a resin material that can be easily molded. Further, the size of the partition member 30 may be small enough not to be broken during the processing operation because the diaphragm substrate 10 and the printed circuit board 25 may be insulated. In addition, if it is too large, the height becomes higher than the nozzle surface, or in the width direction, it is necessary to secure a connection area between the printed circuit board 25 and the electrode, and therefore the electrode substrate becomes large, so Smaller is preferable. Therefore, the width of the partition member 30 is 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less, and the height is set to be equal to or less than the nozzle surface.
[0076]
The connection method of the printed circuit board 25 in this embodiment is as follows. First, as in the second embodiment, the anisotropic conductive film 26 is temporarily pressure-bonded to the electrode lead 28 of the printed circuit board 25, while the head is placed on the electrode substrate 12. The partition wall member 30 is fixed by an adhesive or the like in contact with the end face of the diaphragm substrate 10.
[0077]
Then, the individual electrodes 21 of the head and the electrode leads 28 of the printed circuit board 25 to which the anisotropic conductive film 26 is temporarily bonded are aligned, and then subjected to main pressure bonding with a pressure bonding head. At this time, the anisotropic conductive film 26 is crushed and protrudes from the end portion of the printed circuit board 25, but is blocked by the partition member 30, so that the anisotropic conductive film 26 does not contact the diaphragm substrate 10. When the drive waveform is applied via the printed circuit board 25, the diaphragm board 25 connected to the ground does not leak.
[0078]
For example, as shown in FIG. 10, the partition member 30 may be formed integrally with the nozzle cover 31 when a nozzle cover 31 is provided to cover the peripheral portion of the nozzle surface 13 a.
[0079]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a cross-sectional view of the main part of the head portion of the ink jet recording apparatus according to the embodiment, and FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a process of forming the partition wall member according to the embodiment.
In this embodiment, a partition wall member 32 that is formed integrally with the electrode substrate 12 and has an insulating property that prevents the anisotropic conductive film 26 from protruding is provided between the diaphragm substrate 10 and the printed circuit board 25. is there.
[0080]
That is, as shown in FIG. 12A, after the pattern of the electrode 21 is formed on the electrode substrate 12, a dry film resist (DFR) 33 is laminated, exposed and developed, thereby forming the partition wall member 32. And DFR33 is removed. For example, when a negative DFR 33 is used, exposure is performed using a mask 34 in which an opening 34a corresponding to a portion to be a partition member is formed as shown in FIG. Then, the DFR 33 can be removed by leaving the portion (cured portion) to be the partition wall member 32 as shown in FIG. .
[0081]
The partition member 32 integral with the electrode substrate 12 is made of SiO. ₂ It can also be formed by layer deposition, etching, or the like.
[0082]
In each of the above embodiments, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to an ink jet recording apparatus equipped with an electrostatic ink jet head. In particular, an actuator unit (for example, an electromechanical conversion element such as a laminated piezoelectric element, heat generation) A substrate having an electrode extraction portion for applying a drive waveform to the actuator portion is larger than an electrode using an electrothermal conversion element such as a resistor. It can be applied to any ink jet recording apparatus to be mounted.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the manufacturing method of the ink jet recording apparatus of claim 1, For applying a voltage to the pressure generating means via a conductive material to the electrode formed on the substrate of the inkjet head Inkjet recording device with printed circuit board connected Manufacturing method In Connect the printed circuit board to the electrode via the conductive material in a state where the conductive material is provided on the inner side of the edge of the printed circuit board to which the end is positioned on the electrode. Because it is configured, the conductive material does not protrude from the edge of the printed circuit board when it is bonded by pressure or heating, and it does not come into contact with conductive members such as a diaphragm. Will improve.
[0084]
According to the ink jet recording apparatus of claim 2, For applying a voltage to the pressure generating means via a conductive material to the electrode formed on the substrate of the inkjet head In an inkjet recording apparatus connected to a printed circuit board, The end of the printed circuit board is located on the electrode and connected, Since the conductive material is positioned on the inner side of the edge of the printed circuit board, the conductive material does not come into contact with conductive members such as a vibration plate, thereby preventing ejection failure and erroneous ejection and improving reliability. improves.
[0085]
According to the ink jet recording apparatus of claim 3, in the ink jet recording apparatus of claim 2, the pressure generating means of the ink jet head forms at least one wall surface of the vibration plate, and the electrode disposed opposite to the vibration plate. The diaphragm is deformed by electrostatic force by applying a voltage between the diaphragm and the electrode to pressurize the ink in the liquid chamber, and the member forming the diaphragm is made of a conductor or a semiconductor Therefore, it is possible to improve the reliability of the electrostatic inkjet head in which the diaphragm substrate for forming the diaphragm must be formed of a conductive material.
[0086]
According to the ink jet recording apparatus of the fourth aspect, in the ink jet recording apparatus in which the printed circuit board is connected to the electrode formed on the substrate of the electrostatic ink jet head through the conductive material, the substrate on which the vibration plate is formed and the printed circuit board Between the ends Prevents conductive material from protruding from the edge of the printed circuit board Since the insulating partition member is provided, the conductive material that protrudes from the end of the printed circuit board is the partition member. so It is prevented from coming into contact with the diaphragm, thereby preventing ejection failure and erroneous ejection and improving reliability.
[0087]
According to the ink jet recording apparatus of claim 5, in the ink jet recording apparatus of claim 4, Bulkhead member Since it is the structure which is a convex part integrally formed with the board | substrate which forms an electrode, formation of a partition member can be performed easily and cost reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a head portion of an ink jet recording apparatus according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a perspective view of an ink jet head of the head portion.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part along AA in FIG.
4 is an enlarged cross-sectional view of a main part taken along line BB in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a connection process between the printed circuit board and the electrode according to the embodiment;
FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part of a conventional inkjet head for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a head portion of an ink jet recording apparatus according to a second embodiment of the invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a connection process between the printed circuit board and the electrode according to the embodiment;
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a head portion of an ink jet recording apparatus according to a third embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the head portion showing another example of the same embodiment;
FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of a head portion of an ink jet recording apparatus according to a third embodiment of the invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a partition member forming step according to the embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head, 10 ... Diaphragm substrate, 11 ... Liquid chamber substrate, 12 ... Electrode substrate, 13 ... Nozzle plate, 13a ... Nozzle surface, 15 ... Nozzle, 21 ... Individual electrode, 23 ... Electrode pad, 25 ... Printed circuit board , 26: anisotropic conductive film, 30, 32: partition member, 31: nozzle cover.

Claims

A nozzle that ejects ink droplets, a liquid chamber that communicates with the nozzle, pressure generating means that generates pressure to pressurize ink in the liquid chamber and eject ink droplets from the nozzle, and operate the pressure generating means And a substrate on which an electrode for applying a voltage is formed, and a printed circuit board for applying the voltage is connected to the electrode formed on the substrate of the inkjet head via a conductive material In the method for manufacturing an ink jet recording apparatus, the printed circuit board is connected to the printed circuit board that is connected to the electrode by positioning the conductive material on the inside of the printed circuit board. A method for manufacturing an ink jet recording apparatus, comprising: connecting to the electrode via a material .

A nozzle that ejects ink droplets, a liquid chamber that communicates with the nozzle, pressure generating means that generates pressure to pressurize ink in the liquid chamber and eject ink droplets from the nozzle, and operate the pressure generating means And a substrate on which an electrode for applying a voltage is formed, and a printed circuit board for applying the voltage is connected to the electrode formed on the substrate of the inkjet head via a conductive material In the inkjet recording apparatus, an end portion of the printed circuit board is positioned on and connected to the electrode, and the conductive material is positioned on an inner side of the end section of the printed circuit board.

3. The ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein the pressure generating means of the ink jet head includes a diaphragm that forms the at least one wall surface, and an electrode disposed opposite to the diaphragm, and the diaphragm and the electrode The diaphragm is deformed by an electrostatic force by applying a voltage between and the pressure in the liquid chamber, and the member forming the diaphragm is made of a conductor or a semiconductor. Inkjet recording device.

A nozzle that ejects ink droplets; a liquid chamber that communicates with the nozzle; a diaphragm that forms at least one wall surface of the liquid chamber; and an electrode that is disposed opposite to the diaphragm; And an ink jet head that deforms the diaphragm by an electrostatic force by applying a voltage between the nozzle and ejects ink droplets from the nozzle, and an electrode formed on the substrate of the ink jet head has a conductive material interposed therebetween. In the ink jet recording apparatus to which the printed circuit board is connected, insulation that prevents the conductive material from protruding from the end of the printed circuit board between the substrate forming the diaphragm and the end of the printed circuit board. An ink jet recording apparatus comprising a partition member having a property.

5. The ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein the partition member is a convex portion formed integrally with a substrate on which the electrode is formed.