JP4827439B2 - Inkjet recording head substrate and inkjet recording head using the substrate - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット記録ヘッド用基板および該基板を用いるインクジェット記録ヘッドに関するものである。 The present invention relates to an ink jet recording head substrate and an ink jet recording head using the substrate.
前記インクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドは、種々の方式により吐出インク滴を形成吐出するものが知られている。なかでも、インクを吐出するために利用される滴形成のためのエネルギとして、熱を利用するインクジェット記録ヘッドは、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現でき、高解像度、高画質で、また高速な記録を可能とするものである。 As the ink jet recording head used in the ink jet recording apparatus, one that forms and discharges ink droplets by various methods is known. Among them, as an energy for forming droplets used for ejecting ink, an ink jet recording head that uses heat can easily realize high-density multi-nozzles with high resolution and high image quality. In addition, high-speed recording is possible.
この方式は、インクジェット記録ヘッドにおける個々のインク吐出口近傍の、インク路それぞれに記録素子を設け、これらに記録信号に応じた電気エネルギもしくは電力を選択的に印加することによって生ずる熱エネルギを利用して、熱作用面上のインクを急激に加熱し、膜沸騰を生じさせ、その際に発生する気泡の圧力によってインク吐出口からインクを吐出することができる。 This method uses thermal energy generated by providing a recording element in each ink path in the vicinity of each ink discharge port in the ink jet recording head and selectively applying electric energy or power corresponding to the recording signal to these. Thus, the ink on the heat acting surface is rapidly heated to cause film boiling, and the ink can be discharged from the ink discharge port by the pressure of bubbles generated at that time.
この熱エネルギを利用したインクを吐出する方式の一つとして、熱エネルギを発生する発熱抵抗体(以下、単にヒータともいう)が配列された基板の面に対し、垂直上方にインク滴を吐出する、所謂サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドが知られている。 As one of the methods for ejecting ink using this thermal energy, ink droplets are ejected vertically upward with respect to the surface of the substrate on which heating resistors that generate thermal energy (hereinafter also simply referred to as heaters) are arranged. A so-called side shooter type ink jet recording head is known.
ところで、インク吐出のためヒータに投入される電気エネルギもしくは電力は、インクの吐出状態を左右する重要なファクタの一つである。すなわち、投入される電気エネルギが変化すると、それに応じて発泡現象も変化し、良好な吐出を行えないことがある。 Incidentally, the electrical energy or power input to the heater for ink ejection is one of the important factors that influence the ink ejection state. That is, if the electric energy input changes, the foaming phenomenon changes accordingly, and good ejection may not be performed.
例えば、投入された駆動エネルギが小さい場合には、エネルギ不足によりインクの膜沸謄現象が不安定になり易く、好ましい膜沸騰が生じなくなることでインク滴の吐出速度や吐出方向、さらには吐出量の変動を招き、これらに起因して記録画像の画質劣化を招く場合がある。 For example, when the drive energy input is small, the ink film boiling phenomenon tends to become unstable due to insufficient energy, and preferable film boiling does not occur, so that the ink droplet discharge speed, discharge direction, and discharge amount In some cases, the image quality of the recorded image is deteriorated.
また逆に、投入された駆動エネルギが高い場合には、過剰な熱エネルギにより発熱抵抗体に機械的なストレスを与えたり膜質に変化を生じさせてしまい、これらによっても上述のような吐出不良を起こしたり、ひどい場合には記録ヘッドを破損させてしまうこともある。 On the other hand, when the driving energy input is high, excessive heat energy causes mechanical stress to the heating resistor or changes in the film quality, which also cause the above-mentioned ejection failure. If it happens, it may damage the recording head.
このため、各ヒータに対して投入されるエネルギは、常に実質的に均一であることが望ましい。 For this reason, it is desirable that the energy input to each heater is always substantially uniform.
一方で、各ヒータに投入されるエネルギの変動要因として、一つの記録ヘッドで同時に駆動されるヒータの数が変わることによるものが知られている。すなわち、記録データ等に応じて同時駆動されるヒータの数が変化すると、それによって生じる電圧降下が異なり、結果として各ヒータの駆動エネルギが変化するためである。 On the other hand, it is known that the number of heaters that are simultaneously driven by one recording head is a variation factor of energy input to each heater. That is, if the number of heaters that are driven simultaneously changes according to the recording data or the like, the resulting voltage drop differs, and as a result, the drive energy of each heater changes.
上記問題点を解決すべく提案されたのが、特許文献1である。 Patent Document 1 has been proposed to solve the above problems.
図12および図13にその例を示す。この構成は、Si等の基板上に配置されるヒータ802と電極パッドとの間、および駆動素子と電極パッドとの間の配線を複数に分割し、かつ、各共通電極配線902a、902b、904a、904bについて配線抵抗値をほぼ等しくする構成となっている。
Examples thereof are shown in FIGS. In this configuration, the wiring between the
この構成によれば、それぞれの単位ごとの共通配線について全てのヒータを駆動する時と、一つのヒータを駆動する時との電圧降下の差を小さくすることができる。さらに、それぞれの共通配線に接続されるヒータについて、同時に駆動する数を一つのヒータにすることによって、全部のヒータを駆動する場合と一つのヒータを駆動する場合との電圧降下の差をなくすことができ、各ヒータに対して常に一定の駆動エネルギを投入することができる。 According to this configuration, it is possible to reduce the difference in voltage drop between when all the heaters are driven and the one heater is driven with respect to the common wiring for each unit. Furthermore, the heaters connected to each common wiring are simultaneously driven to one heater, thereby eliminating the voltage drop difference between driving all heaters and driving one heater. Thus, a constant driving energy can be always supplied to each heater.
しかし、この構成はヒータを駆動する際に生ずる電圧降下のうち、特にすべてのヒータについて一括した共通配線を施す場合における、ヒータ毎の共通配線の長さがヒータの位置によって異なってしまうことによる電圧降下を小さくすることを前提とするものである。このため、特許文献1の構成では共通配線の幅をできるだけ大きくしてその配線抵抗を小さくし、その上で、図13に示す共通配線の幅A、Bのように各単位への配線の長さに応じて配線の幅を異ならせることにより、各電極配線間の配線抵抗を等しくするようにしていた。 However, in this configuration, among the voltage drops that occur when the heaters are driven, the voltage due to the difference in the length of the common wiring for each heater varies depending on the position of the heater, particularly when all the heaters are collectively connected. It is premised on reducing the descent. For this reason, in the configuration of Patent Document 1, the width of the common wiring is increased as much as possible to reduce the wiring resistance, and then the length of the wiring to each unit as in the width A and B of the common wiring shown in FIG. By varying the width of the wiring according to the thickness, the wiring resistance between the electrode wirings is made equal.
また、最近は一つの液体噴射記録ヘッドにおける多色化が進み、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ等の6色の記録液を吐出するものなどが製品化されている。 Recently, the number of colors in one liquid jet recording head has been increasing, and products that eject recording liquids of six colors such as yellow, magenta, cyan, black, light cyan, and light magenta have been commercialized.
このような、記録ヘッドの多色化に伴い、液体噴射記録ヘッドに使用するヒータの数量が増えると、ヒータに電気エネルギもしくは電力を供給するために使用する配線の数量も増えてくることから、各ヒータに対して常に一定の駆動エネルギを投入するためには、ヒータと電極パッドとの間、および駆動素子と電極パッドとの間の配線以外の配線、つまりフレキシブル配線基板上の配線抵抗についても均一化することが望ましい。 As the number of heaters used in the liquid jet recording head increases as the number of recording heads increases, the number of wires used to supply electrical energy or power to the heater also increases. In order to always supply constant driving energy to each heater, wiring other than the wiring between the heater and the electrode pad and between the driving element and the electrode pad, that is, the wiring resistance on the flexible wiring board is also used. It is desirable to make it uniform.
特許文献2および特許文献3には、一つの配線基板にそれぞれ実装した複数の記録素子基板により複数色の記録液をそれぞれ吐出する形式に関連した提案がなされている。 In Patent Document 2 and Patent Document 3, proposals relating to a type in which recording liquids of a plurality of colors are respectively ejected by a plurality of recording element substrates respectively mounted on one wiring substrate are made.
図14は特許文献3における提案を示しており、フレキシブル配線基板の外周部ほど配線が長くなるので、配線パターン幅を広く取ることで配線抵抗を等しくしている。 FIG. 14 shows a proposal in Patent Document 3. Since the wiring becomes longer toward the outer periphery of the flexible wiring board, the wiring resistance is made equal by widening the wiring pattern width.
解決しようとする問題点は、インクジェット記録ヘッドが小型化、多色化するに従い、フレキシブル配線基板上の配線数が増え、限られた平面内で配線の引き回しを行なった場合、配線抵抗の増大が伴う点である。加えて、フレキシブル配線基板上における配線のパターン幅を変える従来の方法では限界があり、小スペースにおける配線数の増加には対応できず、その結果、記録素子間で供給される電力が大きく異なる点である。 The problem to be solved is that the number of wires on the flexible wiring board increases as the inkjet recording head becomes smaller and multi-colored, and the wiring resistance increases when the wiring is routed in a limited plane. It is a point to accompany. In addition, there is a limit in the conventional method of changing the pattern width of the wiring on the flexible wiring board, and it cannot cope with the increase in the number of wirings in a small space, and as a result, the power supplied between the recording elements is greatly different. It is.
例えば、図14に示すようなフレキシブル配線において、さらに高密度な配線を行う場合は、各配線幅を小さくしなければならず、その結果、配線抵抗が増加する。特にデバイスホール1401の図中上辺からの配線群(A群)が通る配線領域においてその影響は大きく、デバイスホール1401の図中下辺からの配線群(B群)の配線抵抗より大きくなる。
For example, in the case of flexible wiring as shown in FIG. 14, when wiring with higher density is performed, the width of each wiring must be reduced, resulting in an increase in wiring resistance. In particular, the influence is large in the wiring region through which the wiring group (group A) from the upper side of the
その結果、A群の配線より電源の供給を受ける記録素子(図13中、上半分の記録素子802)と、B群の配線より電源の供給を受ける記録素子(図13中、下半分の記録素子802)の間で、実際に印加される電圧が異なり、結果的に各記録素子に供給される電力が異なってくる。
As a result, the recording element (upper
また、耐マイグレーションの観点からは、高電位になるVH配線と、グラウンド配線および、電位がグラウンド配線相当になりうる他の配線との間隔は可能な限り広く、例えば100μm程度は取ることが好ましいため、更に配線における制約が加わり、各配線間の配線抵抗の均一化が困難となる。 Further, from the viewpoint of migration resistance, the distance between the VH wiring having a high potential, the ground wiring, and other wiring whose potential can be equivalent to the ground wiring is as wide as possible. For example, about 100 μm is preferable. Further, restrictions on the wiring are added, and it is difficult to make the wiring resistance uniform between the wirings.
上記問題点につき図14によって具体的な例を挙げて説明する。ここで、記録素子基板1100は、幅14mm×長さ15mmで、図中上下にそれぞれ60個の計120個の電極パッドを有しており、そのうち共通電極配線に接続し電力を供給するものはそれぞれ24個の計48個、更にVH電源を供給するものはそれぞれ12個の計24個であるものとする。また、フレキシブル配線基板1400は厚さ0.035mmの銅箔で配線がパターニングされており、幅17mm×長さ16mmのデバイスホール1401を有し、外形は幅が図中上部で27mm、図中下部で40mm、長さが42mm、また、図中下部には外部入力信号端子1403を有する。
The above problem will be described with a specific example with reference to FIG. Here, the
デバイスホール1401の図中の上辺からは計60本の配線が左右それぞれ30本に振り分けて引き回されており、それぞれデバイスホール1401の左右における配線領域の幅は約3.3mm、デバイスホール1401の図中下辺部の位置までの配線長さは外周部で約36mm、内周部で約18mmである。
From the upper side of the
左右それぞれにおいて、各配線幅は、共通電極配線への12本の電源供給用配線(VH配線もしくはGND配線)の幅は、最内周部に位置するものは、その配線上ほとんどの部分において0.035mm、最外周部に位置するものは、配線上ほとんどの部分において0.07mm、その間に位置するものは0.035mmから0.07mmの範囲で外周に位置するものほど大きな値となっている。それ以外の18本の配線では、配線上ほとんどの部分において製法上最小幅の0.035mmに抑えている。また、配線間隔は、電源供給用配線のうち6本のVH配線の両側の間隔は0.1mm、それ以外の各配線間の間隔は製法上最小の0.05mmである。 In each of the left and right sides, each wiring width is 12 power supply wirings (VH wiring or GND wiring) to the common electrode wiring. .035 mm, the one located at the outermost periphery is 0.07 mm in most parts on the wiring, and the one located between them is a larger value as the one located on the outer periphery in the range of 0.035 mm to 0.07 mm. . In the other 18 wires, the most width on the wire is suppressed to 0.035 mm, which is the minimum width in the manufacturing method. Further, the wiring interval is 0.1 mm on both sides of the six VH wirings among the power supply wirings, and the spacing between the other wirings is 0.05 mm which is the minimum in the manufacturing method.
デバイスホール1401の図中の下辺部の位置から外部入力信号端子1403までにおいては、電源供給用配線はどれもほぼ同じ幅で約0.07mm、同じ長さで約17mmである。その結果、デバイスホール1401の図中の上辺部からの電源供給用配線の配線抵抗はどれもほぼ同じで約0.37Ωである。記録素子基板1100上の記録素子の電源供給には上記電源供給用配線のうちVH配線用およびグラウンド配線用の2本を使用するので、電源供給回路上のフレキシブル配線基板部の配線抵抗は、上記電源供給用配線の持つ配線抵抗値の2倍の値となり約0.74Ωとなる。
From the position of the lower side of the
一方、デバイスホール1401の図中下辺部からの電源供給用配線は、デバイスホール1401上辺部からの電源供給用配線との配線抵抗差を少なくするため、配線上そのほとんどの部分において幅は製法上最小幅である0.035mmとしている。このように最小幅にすることで、デバイスホール1401の図中下辺部からの電源供給用配線における配線抵抗は、約0.24Ωとなり、電源供給回路上のフレキシブル配線基板部の配線抵抗は、その倍の値である約0.48Ωとなるが、それでもデバイスホール1401上辺部からの電源供給用配線の配線抵抗値の約2/3にしかならないことになる。
On the other hand, the power supply wiring from the lower side of the
このように、デバイスホール1401上辺部からの電源供給回路上の配線抵抗値と、下辺部からの電源供給回路上の配線抵抗値に差があることによって、記録素子に供給される電力が異なり、その結果、全ての吐出口において良好なインクの吐出が得られなくなることになる。
As described above, the power supplied to the recording element is different due to the difference between the wiring resistance value on the power supply circuit from the upper side of the
よって本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、全ての吐出口において良好なインクの吐出が可能となるインクジェット記録ヘッドの提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of discharging good ink at all the discharge ports.
記録素子の配列の複数と、前記記録素子を駆動するために前記配列毎に設けられた電源配線の複数と、該電源配線を外部と接続するために配された電源配線用接続部の複数と、前記記録素子を駆動するために前記配列毎に設けられたグラウンド配線の複数と、該グラウンド配線を外部と接続するために配されたグラウンド配線接続部の複数とを具え、前記電源配線および前記グラウンド配線は、前記電源用接続部から前記記録素子までの配線長と、前記記録素子から前記グラウンド用接続部までの配線長との合計の長さが、各記録素子で等しくなるように配線されてなり、前記複数の電源配線用接続部と、前記複数のグラウンド配線用接続部は、それぞれ基板における異なる辺に沿って配置されていることを特徴とする。 A plurality of arrays of recording elements, a plurality of power supply wirings provided for each of the arrays for driving the recording elements, and a plurality of power supply wiring connection portions arranged to connect the power supply wirings to the outside, A plurality of ground wirings provided for each of the arrays for driving the recording elements, and a plurality of ground wiring connection portions arranged to connect the ground wirings to the outside, The ground wiring is wired so that the total length of the wiring length from the power supply connection portion to the recording element and the wiring length from the recording element to the ground connection portion is equal for each recording element. Thus, the plurality of power supply wiring connection portions and the plurality of ground wiring connection portions are arranged along different sides of the substrate, respectively.
また、本発明のインクジェット記録ヘッドは上記インクジェット記録ヘッド用基板と、該基板と外部との電気接続を行うための配線基板と、を用いてなることを特徴とする。 The ink jet recording head of the present invention is characterized by using the ink jet recording head substrate and a wiring substrate for electrical connection between the substrate and the outside.
さらに本発明は、上記インクジェット記録ヘッド用基板と外部との電気的接続を行なうための配線基板に存する。
また、本発明のインクジェット記録素子基板は、第一の辺と該第一の辺と対向する第二の辺とを備えた基板と、前記基板上に設けられ、複数の記録素子を前記第一の辺の側から前記第二の辺の側に向かって配列してなる記録素子列と、電源電位を供給するために用いられ、前記基板の前記第一の辺の側に設けられた電源用電極端子と、接地電位を供給するために用いられ、前記基板の前記第二の辺の側に設けられたグラウンド用電極端子と、前記記録素子列に沿って前記電源用電極端子から延伸して設けられ、前記複数の記録素子のそれぞれに、前記複数の記録素子を駆動するための電源電位を供給するための電源配線と、前記記録素子列に沿って前記グラウンド用電極端子から延伸して設けられ、前記複数の記録素子のそれぞれに前記複数の記録素子を駆動するための接地電位を供給するためのグラウンド配線と、を備えたことを特徴とする。
Furthermore, the present invention resides in a wiring board for making an electrical connection between the ink jet recording head substrate and the outside.
According to another aspect of the invention, there is provided an ink jet recording element substrate including a substrate having a first side and a second side facing the first side, the plurality of recording elements being provided on the substrate. A recording element array arranged from the side of the substrate toward the side of the second side, and a power source provided on the first side of the substrate, which is used to supply a power supply potential. An electrode terminal, used to supply a ground potential, and extended from the power electrode terminal along the recording element array, and a ground electrode terminal provided on the second side of the substrate. A power supply line for supplying a power supply potential for driving the plurality of recording elements, and extending from the ground electrode terminal along the recording element array. Each of the plurality of recording elements includes the plurality of recording elements. Characterized in that and a ground line for supplying a ground potential for driving the recording element.
本発明のインクジェット記録ヘッドは、小型化、多色化しフレキシブル配線基板に接続される配線数が増えても、仮に単層の配線層よりなるフレキシブル配線基板の場合においても、限られた平面内での配線の引き回しにおいて、配線抵抗の増大を最小限に押さえることが可能であり、さらに隣接する配線をまとめることでより配線抵抗の増大を抑えることが可能であり、また、複数の吐出口列(記録素子列)間の配線抵抗差を小さくすることも出来るので、全ての吐出口において良好なインクの吐出が可能となる。 The inkjet recording head of the present invention can be reduced in size and number of colors, and even if the number of wirings connected to the flexible wiring board is increased, even in the case of a flexible wiring board composed of a single wiring layer, in a limited plane. In the routing of the wiring, it is possible to minimize the increase in the wiring resistance, and it is possible to further suppress the increase in the wiring resistance by collecting adjacent wirings. Since the wiring resistance difference between the recording element arrays can be reduced, good ink can be discharged from all the discharge ports.
以下、図面を参照して本発明に係るインクジェット記録ヘッドの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an ink jet recording head according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明によるインクジェット記録ヘッドのインクタンク装着状態を示す斜視図であり、図2は図1のインクタンクを取り外した状態を示す斜視図である。図3は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図であり、図2の背面下面より見た図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an ink tank mounting state of the ink jet recording head according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a state where the ink tank of FIG. 1 is removed. FIG. 3 is an exploded perspective view of the ink jet recording head of this embodiment, and is a view as seen from the lower back surface of FIG.
図1および図2に示す形態の記録ヘッド1001は、記録ヘッドカートリッジ1000を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジ1000は、記録ヘッド1001と、記録ヘッド1001に着脱自在に設けられたインクタンク1900(1901,1902,1903,1904,1905,1906)とで構成されている。
A
この記録ヘッドカートリッジ1000は、インクジェット記録装置本体に設けられているキャリッジ(不図示)の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジに対して着脱可能となっている。また、前記キャリッジは、記録ヘッド1001のインク吐出部に対向する紙などの記録媒体の供給搬送方向に対して交差する方向に移動可能となっている。
The
インクタンク1901はブラックのインク用、インクタンク1902はライトシアンのインク用、インクタンク1903はライトマゼンタのインク用、インクタンク1904はシアンのインク用、インクタンク1905はマゼンタのインク用、インクタンク1906はイエローのインク用である。この様にインクタンク1901,1902,1903,1904,1905,1906のそれぞれが記録ヘッド1001に対して着脱自在となり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。
記録ヘッド1001のインク吐出手段は、インクジェット記録装置本体からの電気信号に応じて、インクに対し膜沸騰を生じせしめるための熱エネルギを生成する記録素子を用いて記録を行う方式の一つであり、熱エネルギを発生する発熱抵抗体が配列された基板の面に対し垂直上方にインク滴を吐出する、いわゆるサイドシュータ型とされる液体吐出手段である。
The ink ejection means of the
以下に図を参照してインクジェット記録ヘッドの構成を示す。
図3に示すインクジェット記録ヘッドでは、記録素子基板1100が実装されたフレキシブル配線基板1400がインク供給保持部材4に接着固定されている。
The configuration of the ink jet recording head will be described below with reference to the drawings.
In the ink jet recording head shown in FIG. 3, a
また、フレキシブル配線基板1400の入力端子には、記録装置本体側からインクジェット記録ヘッド(記録素子基板1100)に記録情報などの電気信号を与える複数の外部入力パッド7を持つ、配線基板5の出力端子が電気的に接続されている。
In addition, the input terminal of the
また、記録ヘッドの主要部を構成する部品である第1のプレート1200には、記録素子基板1100に6色のインクを供給するための6つのインク供給口1102(図3では隠れて見えない)が形成されており、記録素子基板1100の6つのインク供給口1102が第1のプレート1200の6つのインク供給口1102にそれぞれ対応し、かつ、記録素子基板1100は第1のプレート1200に対して位置精度良く接着固定される。
In addition, six
上記接着に用いられる第1の接着剤(不図示)は、第1のプレート1200上に記録素子基板とほぼ同形状で、しかも、隣り合うインク供給口間にエアーパスが発生しないように塗布される。その第1の接着剤は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、硬化後には比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性接着剤であり、接着層の厚みは50μm程である。
A first adhesive (not shown) used for the bonding is applied on the
第1のプレート1200は、例えば、アルミナ(Al2O3)材料で形成されている。なお、プレートの素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板1100と同等の線膨張率を有し、かつ、それらの熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。
The
そして、記録素子基板1100と平面的に電気接続されたフレキシブルフィルム配線基板1400は、第1のプレート1200に第2の接着剤(不図示)により接着されていると同時に、第1のプレート1200の側面に沿って曲げ部Aで折り曲げられ、第1のプレート1200の側面に第3の接着剤で接着される。
The flexible
図4は、記録素子基板1100の構成を説明するために、一部分を省略して示す斜視図である。記録素子基板1100は、幅14mm×長さ15mm×厚さ0.625mmのSi基板1101上に吐出口列を形成してなる薄膜のオリフィスプレートを配置することで構成される。
FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of the
また、6色のインク流路として、長溝状の貫通口からなるインク供給口1102が6列形成され、各々のインク供給口1102の両側に記録素子1103が、それぞれ千鳥状に配列されており、記録素子1103と、記録素子1103に電力を供給するAl等の電気配線は成膜技術により形成されている。
In addition, six rows of
また、前記電気配線に電力やその他電気信号を供給するための複数の電極パッド1105が記録素子1103と直交する方向の基板側端部に配設される第1および第2の電極パッド列に、それぞれ各48個合計96個が配列しており、各電極パッド1105にはAu等のバンプが設けられている。
In addition, a plurality of
次に、インク供給口1102の成形は、Si基板1101の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。ウエハ面内に<100>、厚さ方向に<111>の結晶方位を持つ場合、アルカリ系(KOH、TMAH、ヒトラジン等)の異方性エッチングにより、約54.7度の角度でエッチングが進行する。この方法を用いて、所望の深さにエッチングする。
Next, the
また、Si基板1101上には、記録素子1103に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁1109および吐出口1108がフォトリソグラフィ技術により形成されてなるオリフィスプレート1110が配置されている。ここで、吐出口1108に対向するように記録素子1103が設けられており、インク流路1102から供給されたインクに、記録素子1103の熱により気泡を発生させることで、吐出口1108からインクが吐出される。
On the
図5は記録素子1103に電力を供給するAl等の電気配線を示す。
記録素子1103は、各インク供給口1102の長辺に沿って配列されており(図5では記録素子の配列の範囲が模式的に示されている)、この記録素子1103の外側に電源共通配線1106が、さらにその外側にグラウンド共通配線1107が記録素子の配列方向と平行に延在している。本実施形態では、合計12列の記録素子列が存在しており、記録素子1103は一端が電源共通配線1106に、他端が駆動素子(不図示)を介してグラウンド共通配線1107に接続されている。
FIG. 5 shows electrical wiring such as Al for supplying power to the
The
電源共通配線1106は第1の電極パッド列上の電源用電極パッド1105Pに、グラウンド共通配線1107は第1の電極パッド列と対向する基板側部に沿って配列される第2の電極パッド列上のグラウンド用電極パッド1105Gに接続されている。なお、簡略化のために第1および第2の電極パッド列にはそれぞれ24個の電極パッドしか図示していないが、実際には駆動素子への駆動信号供給用のものも含めて、それぞれ48個の電極パッドが存在するものとする。
The power
本実施形態の記録素子基板1100においては、電源共通配線1106が実質長くなる位置(第2のパッド列に近い)に配設される記録素子1103においてはグラウンド共通配線1107が実質的に短くなり、また、電源共通配線1106が実質短くなる位置(第1のパッド列に近い)に配設される記録素子1103においてはグラウンド共通配線1107が実質的に長くなるため、列上の各記録素子間において配線抵抗差は殆どない。
In the
他の列においても同様に、どの記録素子においても基板上では配線抵抗はほぼ等しい。また、ひとつの記録素子列に対してひとつのVH共通配線とひとつのグラウンド共通配線で電源の供給を行っているため、従来例の記録素子基板に比べ、ひとつの記録素子列に対し2個、合計24個の電極パッドが少なくなり、従来あった電極パッドの分だけ基板サイズを小さくすることも可能である。 Similarly in the other columns, the wiring resistance is almost equal on the substrate in any recording element. Further, since power is supplied to one printing element array by one VH common wiring and one ground common wiring, compared to the recording element substrate of the conventional example, two pieces are provided for one printing element series. The total of 24 electrode pads is reduced, and the substrate size can be reduced by the amount of the conventional electrode pads.
図6はフレキシブル配線基板1400を表した図である。フレキシブル配線基板1400は、ポリイミドフィルムを基材とし、該基材上に、記録素子基板1100に対して、インクを吐出するための電気信号を伝える厚さ0.035mmの銅箔配線パターンが形成されている。また同時に、記録素子基板1100を組み込むための幅17mm×長さ16mmの開口部(デバイスホール)1401と、記録素子基板1100の各電極パッド1105に対応する電極端子1402を一端とし本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子1403を他端とする96本の配線とを有している。なお、図中では簡略化のために48本の配線を描くにとどめている。
FIG. 6 is a view showing the
フレキシブル配線基板1400と記録素子基板1100とにおいて、例えば、記録素子基板1100の電極パッド1105と、フレキシブル配線基板1400の電極端子1402とは超音波併用熱圧着法等によって電気的に接続される。なお、この接続方法は超音波併用熱圧着法に限定されるものでなく、他の方法を用いてもよい。
In the
以上のように接続された記録素子基板1100とフレキシブル配線基板1400の電気接続部分は、第1の封止剤(不図示)および第2の封止剤1308により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。
The electrical connection portion between the
図6において配線1405は、図5の記録素子基板1100の第1の電極パッド列と接続し、配線1406および1406’は記録素子基板1100の第2の電極パッド列と接続する。
In FIG. 6, the
配線1405はどれもほぼ同じ長さの約17mmで、電源用電極パッド1105Pと接続する電源供給用配線であるVH配線1405Pは、どれも配線のほとんどの部分においてほぼ同じ幅の約0.25mmで引き回されており、配線抵抗はどれも約0.03Ωである。また、各配線間の間隔は、VH配線1405Pの両側で0.1mm以上となっており、その他のところでは0.05mm以上となっている。
Each of the
配線1406および1406’は、フレキシブル配線基板1400の周縁に近い位置に配設されるものほど長く、デバイスホール1401の図中上辺部から各配線が左右それぞれに振り分けて引き回されており、デバイスホール1401の図中下辺部の位置までの配線長さはフレキシブル配線基板の周縁部(以後、最外周部と称す)に配線されるもので約36mm、デバイスホール周縁部(以後、最内周部と称す)に配線されるもので約18mmである。
The
配線1406および1406’のうち記録素子基板1100のグラウンド用電極パッド1105Gと接続する電源供給用配線であるグラウンド配線1406Gおよび1406’Gは、デバイスホール1401の図中上辺からデバイスホール1401の図中下辺部の位置までは、最外周部に配線されるものほど配線幅を大きく取るようにしている。具体的な配線幅は、最内周部に位置するものはその配線のほとんどの部分で0.17mm、最外周部に位置するものはその配線のほとんどの部分で0.34mm、その間に位置するものはその配線のほとんどの部分で0.17mmから0.34mmの間の値で周縁に近づくほど配線幅を大きくしている。
Among the
また、同じくグラウンド配線1406Gおよび1406’Gにおいて、デバイスホール1401の図中下辺部の位置から外部信号入力端子1403までにおいては、その配線のほとんどの部分において同じ長さで約17mmであり、その幅は、約0.23mm〜0.34mmで構成されている。
Similarly, in the
その結果、1406Gおよび1406’Gはどの配線もほぼ同じ配線抵抗で約0.09Ωとなっている。 As a result, the wirings of 1406G and 1406'G are approximately 0.09Ω with almost the same wiring resistance.
従って、記録素子基板1100上の記録素子1103への電源供給には、VH配線およびグラウンド配線の2本を使用することから、電源供給回路上のフレキシブル配線基板部の配線抵抗は、どの記録素子列においてもほぼ同じ配線抵抗で、その値は約0.12Ωとなる。
Accordingly, since the VH wiring and the ground wiring are used for power supply to the
これは従来例と比較すると、電源供給用配線の数については、従来例では各記録素子列に対し2本だったものが1本となり半分に減っているため、電源供給回路上の負荷は2倍になっているが、配線抵抗としては半分以下となっている。 Compared with the conventional example, the number of power supply wirings is reduced from one to two for each recording element array in the conventional example, and is halved. Therefore, the load on the power supply circuit is 2 Although it is doubled, the wiring resistance is less than half.
このように、本実施例のインクジェット記録ヘッドにおいては、どの記録素子列においても電源供給回路上のフレキシブル配線基板の配線抵抗値は記録素子の配設場所による差がほとんどなく、しかも従来の技術と比較し、同じ部品寸法において配線抵抗値を小さくすることができる。 As described above, in the ink jet recording head of the present embodiment, the wiring resistance value of the flexible wiring board on the power supply circuit is almost the same depending on the location of the recording element in any recording element array, and is different from the conventional technique. In comparison, the wiring resistance value can be reduced in the same component size.
(第2の実施形態)
第1の実施形態と構成は殆ど同じであるが、記録素子基板1100上のAl等の電気配線方法とフレキシブル配線基板1400の配線方法が異なる。
(Second Embodiment)
Although the configuration is almost the same as that of the first embodiment, the electrical wiring method such as Al on the
図7に、記録素子基板1100上の記録素子1103に電力を供給するAl等の電気配線を示す。第1の電極パッド列上の12個の電源用電極パッド1105Pおよび、第2の電極パッド列上の12個のグラウンド用電極パッド1105Gは、それぞれの列において中央部で隣接して配置している。なお図5と同様に、簡略化のために図中には第1および第2の電極パッド列にはそれぞれ24個の電極パッドしか描いていないが、実際にはそれぞれ48個の電極パッドが存在する。この場合、各電源共通配線1106および各グラウンド共通配線1107において、中央部に位置するものと端部に位置するものでは長さが異なるため、配線幅を調整することによってそれぞれの配線抵抗値が同じ値になるようにしている。
FIG. 7 shows electrical wiring such as Al for supplying power to the
さらに、図8にフレキシブル配線基板1400の配線を示す。ほとんどにおいては実施例1と同じであるが、VH配線1405Pが隣接している点が異なる。
Further, FIG. 8 shows wiring of the
本実施例のインクジェット記録ヘッドにおいても、どの記録素子列に対しても電源供給回路上のフレキシブル配線基板部の配線抵抗値に差はない。本実施例のようにVH配線1405Pを隣接させて配線することでVH配線間ではマイグレーションの心配がなく、間隔を0.1mmよりも小さくとることができるので、その分配線幅を広くとることができ配線抵抗を小さくすることができる。
Also in the ink jet recording head of this embodiment, there is no difference in the wiring resistance value of the flexible wiring board portion on the power supply circuit for any recording element array. By wiring the
(第3の実施形態)
第2の実施形態と構成は殆ど同じで、記録素子基板1100上のAl等の電気配線とフレキシブル配線基板1400の配線方法が異なる。
(Third embodiment)
The configuration is almost the same as that of the second embodiment, and the wiring method of the electric wiring such as Al on the
図9に記録素子基板1100上の記録素子1103に電力を供給するAl等の電気配線を示す。第1の電極パッド列上の12個の電源用電極パッド1105Pが中央部に隣接して配置しているのは第2の実施形態と同じであるが、第2の電極パッド列上の12個のグラウンド用電極パッド1105Gが左右に6個ずつに二分され、それぞれが基板側端部の左右で隣接して配置している点が異なる。この場合も、各電源共通配線1106および各グラウンド共通配線1107の長さの違いにおいて、配線幅を調整することでそれぞれの配線抵抗を均一となるようにそろえている。
FIG. 9 shows electrical wiring such as Al for supplying power to the
図10にフレキシブル配線基板1400の配線を示す。第2の実施形態と異なる点は、グラウンド配線1406Gおよび1406’Gはデバイスホール1401の周縁近傍で配線を引き回している。
FIG. 10 shows wiring of the
本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいても、どの記録素子1103にたいしても電源供給回路上のフレキシブル配線基板部の配線抵抗値に差はない。
In the ink jet recording head of this embodiment, there is no difference in the wiring resistance value of the flexible wiring board portion on the power supply circuit for any
また、グラウンド配線1406Gおよび1406’Gはデバイスホール1401の周縁近傍で配線を引き回しているため、外周部で引き回しを行うよりも配線長さが短くなり、その結果、更に全体の配線抵抗を小さくすることができる。
In addition, since the
なお、本実施形態において、電源用電極パッド1105Pについても左右に6個ずつに二分されていてもよいし、電源用電極パッド1105Pを二分する一方、グラウンド用電極パッド1105Gの全体を隣接して配置するようにされていてもよい。また、パッドを分ける数も適宜定め得ることは勿論である。
In the present embodiment, the
(第4の実施形態)
図11は、第3の実施形態において、フレキシブル配線基板1400における隣接するVH配線およびグラウンド配線の間隔を埋めて共通配線としたものを示す。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 shows a third embodiment in which a common wiring is formed by filling a space between adjacent VH wiring and ground wiring in the
本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいても、どの記録素子列に対しても電源供給回路上のフレキシブル配線基板部の配線抵抗値に差はなく、配線幅を広くとることができることから、配線抵抗を小さくすることができる。 In the ink jet recording head of this embodiment, there is no difference in the wiring resistance value of the flexible wiring board portion on the power supply circuit for any recording element array, and the wiring width can be widened. can do.
(その他)
なお、以上の各実施形態において、記録素子基板やその他の記録素子ユニット構成部品は、6色の色に対応した構成になっているが、この色数に限定するものではない。
(Other)
In each of the above embodiments, the recording element substrate and other recording element unit components have a configuration corresponding to six colors, but the number of colors is not limited thereto.
また、上記各実施形態において、記録素子に電力を供給する電気配線としてAlを用いて行ったが、他の材質を使用してもよい。 In each of the above embodiments, Al is used as the electric wiring for supplying power to the recording element. However, other materials may be used.
さらに、上記各実施形態では、基板平面に対して直交する方向にインクを吐出する所謂サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドおよび、該ヘッド用基板に本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、基板に平行な方向にインク吐出を行う所謂エッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドおよび、該ヘッド用基板への適用を排除するものではなく、これに対しても有効に適用できるものである。
そして、このような各実施形態のインクジェット記録ヘッドによると、小型化、多色化しフレキシブル配線基板に接続される配線数が増えても、仮に単層の配線層よりなるフレキシブル配線基板の場合においても、限られた平面内での配線の引き回しにおいて、配線抵抗の増大を最小限に押さえることが可能であり、さらに隣接する配線をまとめることでより配線抵抗の増大を抑えることが可能であり、また、複数の吐出口列(記録素子列)間の配線抵抗差を小さくすることも出来るので、全ての吐出口において良好なインクの吐出が可能である。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, a case where the present invention is applied to a so-called side shooter type ink jet recording head that discharges ink in a direction orthogonal to the substrate plane and the head substrate has been described. However, the present invention does not exclude application to a so-called edge shooter type ink jet recording head that discharges ink in a direction parallel to the substrate and the head substrate, and can be effectively applied to this. is there.
According to the ink jet recording head of each of the embodiments, even if the number of wirings connected to the flexible wiring board is increased in size and number of colors, even in the case of a flexible wiring board made of a single wiring layer. In the routing of wiring in a limited plane, it is possible to suppress the increase in wiring resistance to a minimum, and furthermore, it is possible to further suppress the increase in wiring resistance by combining adjacent wirings. Since the wiring resistance difference between the plurality of ejection port arrays (recording element arrays) can also be reduced, good ink ejection can be performed at all the ejection ports.
1000 記録ヘッドカートリッジ
1001 記録ヘッド
1100 記録素子基板
1101 Si基板
1102 インク供給口
1103 記録素子
1105 電極パッド
1106 電気共通配線
1107 グラウンド共通配線
1108 吐出口
1109 インク流路壁
1200 プレート
1400 フレキシブル配線基板
1401 デバイスホール
1402 電極端子
1403 外部信号入力装置
1405 配線
1405P VH配線
1406 配線
1406G グラウンド配線
1900 インクタンク
1000
Claims (4)
前記基板上に設けられ、複数の記録素子を前記第一の辺の側と前記第二の辺の側とを結ぶ方向に配列してなる記録素子列を複数と、
複数の前記記録素子列のそれぞれに対応し、電源電位を供給するために用いられ、前記基板の前記第一の辺の側に設けられた電源用電極端子を複数と、
複数の前記記録素子列のそれぞれに対応し、接地電位を供給するために用いられ、前記基板の前記第二の辺の側に設けられたグラウンド用電極端子を複数と、
複数の前記記録素子列のそれぞれに対応し、対応する前記記録素子列に沿って前記電源用電極端子から延伸して設けられ、対応する前記記録素子列の前記複数の記録素子のそれぞれに、前記複数の記録素子を駆動するための電源電位を供給するための電源配線を複数と、
複数の前記記録素子列のそれぞれに対応し、対応する前記記録素子列に沿って前記グラウンド用電極端子から延伸して設けられ、対応する前記記録素子列の前記複数の記録素子のそれぞれに、前記複数の記録素子を駆動するための接地電位を供給するためのグラウンド配線を複数と、
を備えた記録素子基板と、
複数の前記電源用電極端子のそれぞれに対応し、対応する前記電源用接続端子と接続する第一の配線を複数と、複数の前記グラウンド用電極端子のそれぞれに対応し、対応する前記グラウンド用電極端子と接続する第二の配線を複数と、を備えたフレキシブル配線基板と、
を有することを特徴とする記録ヘッド。 A substrate comprising a first side and a second side opposite the first side;
Provided on the substrate, a plurality of recording element arrays formed by arranging a plurality of recording elements in the direction connecting the side of the side and said second side of said first side,
Corresponding to each of the plurality of said recording element arrays, used for supplying a power supply potential, and a plurality of power supply electrode terminal provided on the side of the first side of the substrate,
Corresponding to each of the plurality of said recording element arrays, used for supplying the ground potential, a plurality of electrode terminals for a ground that is provided on a side of the second side of the substrate,
Corresponding to each of the plurality of said recording element row, provided along a corresponding said recording element array extends from the power supply electrode terminals, to each of the plurality of recording elements of the corresponding recording element array, wherein a plurality of power supply lines for supplying a power supply potential for driving a plurality of recording elements,
Corresponding to each of the plurality of said recording element row, provided along a corresponding said recording element array extends from the ground electrode terminals, to each of the plurality of recording elements of the corresponding recording element array, wherein a plurality of ground wires for supplying a ground potential for driving a plurality of recording elements,
A recording element substrate comprising:
Corresponding to each of the plurality of power supply electrode terminals, corresponding to each of the plurality of first wirings connected to the corresponding power supply connection terminal, and corresponding to each of the plurality of ground electrode terminals, the corresponding ground electrode A plurality of second wirings connected to the terminals, a flexible wiring board comprising:
A recording head comprising:
複数の前記第一の配線のそれぞれは、前記端子部と前記電源用電極端子とを接続するために用いられ、複数の前記第一の配線は、隣接する前記第一の配線の間に前記第二の配線が位置しないような1つの群として設けられ、
複数の前記第二の配線のそれぞれは、前記端子部と前記グラウンド用電極端子とを接続するために用いられ、複数の前記第二の配線は、隣接する前記第二の配線の間に前記第一の配線が位置しない群を2つ構成するように振り分けて設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の記録ヘッド。 The flexible wiring board is further provided with a terminal part used for electrical connection with the outside so as to be located on one side ,
Each of the plurality of first wirings is used to connect the terminal portion and the power supply electrode terminal, and the plurality of first wirings are arranged between the adjacent first wirings. Provided as one group where the second wiring is not located,
Each of the plurality of second wirings is used to connect the terminal portion and the ground electrode terminal, and the plurality of second wirings are arranged between the adjacent second wirings. The recording head according to claim 1, wherein the recording heads are arranged so as to form two groups in which one wiring is not located .
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