JPH0699580A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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Publication number
JPH0699580A
JPH0699580A JP4252332A JP25233292A JPH0699580A JP H0699580 A JPH0699580 A JP H0699580A JP 4252332 A JP4252332 A JP 4252332A JP 25233292 A JP25233292 A JP 25233292A JP H0699580 A JPH0699580 A JP H0699580A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
ink chamber
ink jet
piezoelectric element
jet head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4252332A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Sakamoto
義明 坂本
Noboru Takada
高田  昇
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0699580A publication Critical patent/JPH0699580A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、圧電素子等の駆動素子を用いたイ
ンクジェットヘッドに関し、駆動素子の高集積化が可能
なインクジェットヘッドを提供する。 【構成】 基板11内に、ノズル12と、該ノズル12
に連絡するインク室13と、該インク室13にインクを
供給するインク供給路14とを設けるとともに、基板1
1のインク室13に対向する部分である振動板上に駆動
素子15を張り付けて成り、駆動素子15が、印字信号
発生器22とフレキシブルプリント板21,16A,1
6B,16C,16Dを介し接続されるインクジェット
ヘッドにおいて、フレキシブルプリント板16A〜16
Dの端子と圧電素子15の電極とをワイヤボンディング
により接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に対して直接
インク粒子を噴射,付着させることにより記録を行うイ
ンクジェットプリンタに使用されるドロップオンデマン
ド型インクジェットヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェットプリンタの印字機構は、
インク噴射機構を有するインクジェットヘッドによって
インクを噴射し、そのインクを記録媒体上に付着させて
記録ドットを構成する。ここで、インクを噴射するに
は、インクジェットヘッド上でインク室またはノズル部
に対応する位置に配置される圧電素子等の駆動素子に対
して電気信号を入力しなければならない。
【0003】ところで、従来のインクジェットヘッドで
は、ヘッドサイズが大きくかつ記録密度が小さかったた
め、駆動素子電極の面積は大きく、その隣接する電極の
間隔は広いものであった。従って、印字信号発生器とヘ
ッドとを結ぶフレキシブルプリント板の端子と駆動素子
電極の接続は、半田付けや端子圧着によって行われてい
た。
【0004】図8はこの従来の接続構造を示す。図8
(A)は半田付けの場合を、図8(B)は端子圧着の場
合をそれぞれ示し、図中、1A,1Bはインクジェット
ヘッド、2はフレキシブルプリント板、3はヘッドの基
板、4は圧電素子(駆動素子)、5は半田付け部、6は
端子圧着部である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ヘッドの小型
化や記録密度の向上によって、駆動素子電極の面積が小
さくなるとともに、駆動素子の間隔が狭くなるという駆
動素子の高集積化が進んでいる。これに対して上記従来
方式で接続を行うと、半田付けの場合は、半田が流れ広
がることによって隣接する電極や駆動素子の下地電極に
つながる恐れがあり、かつ振動体である駆動素子上に余
分な質量が負荷されるという問題かある。
【0006】また、端子圧着の場合は、集積化によって
格子状に配列された電極に対して、確実に端子を圧着で
きる保証がない。このように、従来の接続方式では接続
部の高集積化に対応することが困難であった。
【0007】本発明は、駆動素子の高集積化が可能なイ
ンクジェットヘッドを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、基板内に、ノズルと、該ノズルに連絡
するインク室と、該インク室にインクを供給するインク
供給路とを設けるとともに、前記基板の前記インク室に
対向する部分である振動板上に駆動素子を張り付けて成
り、前記駆動素子が、印字信号発生器とフレキシブルプ
リント板を介し接続されるインクジェットヘッドにおい
て、前記フレキシブルプリント板の端子と前記駆動素子
とをワイヤボンディングにより接続することを特徴とす
る構成(第1の構成)とする。
【0009】また、上記第1の構成のインクジェットヘ
ッドにおいて、振動板直下の基板内に、中空部分が存在
しない領域を設け、該領域上の駆動素子電極をボンディ
ングポイントとすることを特徴とする構成(第2の構
成)とする。
【0010】また、上記第2の構成のインクジェットヘ
ッドにおいて、インク室上の振動板の縦,横二方向に関
する断面二次モーメントの内、大きな値をとる断面二次
モーメントの軸線の方向に駆動素子を拡げることによっ
てボンディングポイントを設けることを特徴とする構成
(第3の構成)とする。
【0011】
【作用】本発明によれば、極細線のワイヤを用いること
によって、駆動素子の一層の微細化,高集積化に対応し
た電極−端子間の接続が可能になる。また、第2の構成
の場合は、中空部分が存在しない領域でボンディングを
行うため、ボンディングの際のエネルギをボンディング
ポイントに十分集中することができ、超音波ワイヤボン
ディングが可能になる。
【0012】さらに、第3の構成の場合は、駆動素子と
振動板から成る駆動部におけるたわみの可動度をあまり
制限することなくボンディングポイントを構成すること
ができ、駆動素子や駆動板におけるき裂等のヘッド損傷
を防ぐことが可能になる。
【0013】
【実施例】以下、図1乃至図7に関連して本発明の実施
例を説明する。
【0014】図5は本例のインクジェットヘッドの要部
詳細を示す一部破断斜視図で、図中、11は感光性ガラ
スセラミックを用いた基板、12はノズル、13はイン
ク室、14はインク供給路、15は圧電素子(駆動素
子)である。インク室13と圧電素子15に挟まれる基
板部分(以下振動板と称する)の厚さは100μmで、
圧電素子15の厚さも100μmである。なお図5にお
いては、圧電素子1個分のみを示している。
【0015】図6は圧電素子面の上方から見た圧電素子
15,インク室13,及びインク供給路14の位置関係
説明図である。ここで、インク室13及びインク供給路
14は点線で示している。図6(A)はインク室13が
六角形のものを示し、図6(B)はインク室13が四角
形のものを示している。
【0016】本発明では、圧電素子15と印字信号発生
器(後述)を接続するフレキシブルプリント板の端子
と、圧電素子電極とを、ワイヤボンディングにより接続
する。このワイヤボンディングは、超音波ワイヤボンダ
(UBB−8−1A,超音波工業K.K.)により行う
のがエネルギー集中の点で望ましい。この場合、ボンデ
ィングポイントにおいて高剛性が要求される。
【0017】しかし、図6のように圧電素子15の下部
が全てインク室であると、ボンディングポイント部分の
厚さは振動板と圧電素子の厚さを合わせたもので、20
0μmである。この構造の場合、圧電素子電極上のどこ
においても、その下部が厚さ200μmをおいて中空
(インク室)であるために、ボンディングの際に超音波
エネルギをボンディングポイントに十分集中することが
できず、場合によっては圧電素子や振動板にき裂が生じ
ることから、超音波ワイヤボンディングは不可能であ
る。
【0018】そこで、図7(A)〜(D)に示すよう
に、ヘッドの構造を、圧電素子の下部の一部分において
中空部分が存在しないものとし、その位置に対応する圧
電素子電極部をボンディングポイントとする。これによ
り、超音波エネルギをボンディングポイントに集中する
ことができ、超音波ワイヤボンディングを行うことが可
能になる。図中斜線記入部分がボンディングポイントで
ある。
【0019】ここで、圧電素子と振動板から成る駆動部
におけるたわみの可動度をあまり制限することなくボン
ディングポイントを構成する上での条件として、駆動部
のたわみに関する断面二次モーメントI1 ,I2 の内の
値の大きい方の軸方向に圧電素子を拡げることとする。
図6の場合、断面幅の広いI2 の方が大きい値となるの
で、断面二次モーメントI2 を持つ軸の方向に圧電素子
を拡げる。それに従い、図7(A)〜(D)のようなボ
ンディングポイントを設けたインク噴射機構を作製し
た。
【0020】このボンディングポイントは、ボールボン
ディングをするのに十分なスペース(ボンディングに使
用するワイヤ線径の5〜6倍)を持たせてあり、本実施
例では0.05mm2 とした。また、ヘッドの基本サイ
ズとしては、インク室において1mm×0.5mmのも
のを用いた。その結果、図7(A)〜(D)に示した各
ボンディングポイントにおいて、圧電素子や振動板のき
裂等のヘッド損傷を伴うことなく確実に超音波ワイヤボ
ンディングをすることができた。また、圧電素子を拡げ
たことによるヘッド特性の低下は確認されなかった。
【0021】上記のような基本構成を有する64ノズル
インクジェットヘッド10を図1及び図2に示す。図1
はインクジェットヘッドの4グループの圧電素子15
(各グループにはそれぞれ16個の圧電素子15が配置
されている)とフレキシブルプリント板16A,16
B,16C,16Dの接続状態説明図、図2はインクジ
ェットヘッドの本体部分の分解斜視図で、圧電素子15
の電極とフレキシブルプリント板16A,16B,16
C,16Dの端子の接続は、外径25μmのAu線のワ
イヤ17により接続されている。
【0022】また、図2において、各インク供給路14
にはインク供給口18からインクが供給され、インク供
給口18は、図示しないサブタンクからインクの供給を
受ける。ノズル12は、各インク室13に対応して64
個設けられて図示のように配列されている。基板11の
サイズは10mm×15mmで、各圧電素子15は、図
7(D)のタイプの1mm×0.5mmのものである。
【0023】このインクジェットヘッド10が搭載され
るインクジェットプリンタを図3及び図4に示す。図3
はインクジェットプリンタの概要を示す斜視図で、図
中、21はフレキシブルプリント板、22は印字信号発
生器、23はプラテンである。
【0024】インクジェットヘッド10は、プラテン2
3に沿って移動するキャリッジ24上に搭載されてい
る。25はキャリッジ24の移動をガイドするガイドレ
ールである。インクジェットヘッド10は、キャリッジ
24上のサブタンク26と連絡され、上記のようにサブ
タンク26からインクの供給を受ける。サブタンク26
は、チューブ27を介し図示しないインクタンクに接続
し、該インクタンクからインクの補給を受ける。
【0025】各グループの圧電素子にワイヤを介し接続
するフレキシブルプリント板16A,16B,16C,
16Dは、図4に示すようにサブタンク26を巻回して
コネクタ28に接続される。一方、フレキシブルプリン
ト板21は、一端が印字信号発生器に接続するととも
に、他端が、コネクタ28Aに接続するコネクタ28B
に接続しており、これによって、印字信号発生器22か
ら各圧電素子に印字信号が伝達されて印字(インク室内
の圧力発生によりノズルからインクが噴出)が行われ
る。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、フ
レキシブルプリント板の端子と駆動素子電極とを極細線
のワイヤボンディングにより接続するようになっている
ため、駆動素子の一層の微小化,高集積化に対応するこ
とが可能になる。また、振動板の直下の基板内に中空部
分が存在しない領域を設け、該領域上の圧電素子電極を
ボンディングポイントとすることによって超音波ワイヤ
ボンディングが可能になり、圧電素子や振動板のき裂を
なくすことができる。この効果は、インク室上の振動板
の縦,横二方向のたわみに関する断面二次モーメントの
内大きな値をとる断面二次モーメントの軸線の方向に圧
電素子を拡げることによってボンディングポイントを設
けるようにするとより顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の64ノズルのインクジェット
ヘッドの圧電素子とフレキシブルプリント板の接続状態
説明図である。
【図2】図1のインクジェットヘッドの本体部分の分解
斜視図である。
【図3】図1,2のインクジェットヘッドが搭載される
インクジェットプリンタの概要を示す斜視図である。
【図4】図1,2のインクジェットヘッドが搭載される
インクジェットプリンタの要部詳細を示す斜視図であ
る。
【図5】本発明の実施例のインクジェットヘッドの要部
詳細を示す斜視図である。
【図6】本発明の実施例の圧電素子とインク室の位置関
係説明図で、図6(A)はインク室が六角形の場合を示
し、図6(B)はインク室が四角形の場合を示してい
る。
【図7】本発明の実施例のボンディングポイント構成説
明図で、図7(A),(B),(C),(D)はボンデ
ィングポイントの各種構成例を示している。
【図8】従来のインクジェットヘッドの印字信号発生器
との接続構造説明図で、図8(A)は半田付けの場合を
示し、図8(B)は端子圧着の場合を示している。
【符号の説明】
10 インクジェットヘッド 11 基板 12 ノズル 13 インク室 14 インク供給路 15 圧電素子(駆動素子) 16A〜16D,21 フレキシブルプリント板 22 印字信号発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01R 9/09 Z 6901−5E

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(11)内に、ノズル(12)と、
    該ノズル(12)に連絡するインク室(13)と、該イ
    ンク室(13)にインクを供給するインク供給路(1
    4)とを設けるとともに、 前記基板(11)の前記インク室(13)に対向する部
    分である振動板上に駆動素子(15)を張り付けて成
    り、 前記駆動素子(15)が、印字信号発生器とフレキシブ
    ルプリント板を介し接続されるインクジェットヘッドに
    おいて、 前記フレキシブルプリント板の端子と前記駆動素子(1
    5)とをワイヤボンディングにより接続することを特徴
    とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のインクジェットヘッドに
    おいて、 振動板直下の基板内に、中空部分が存在しない領域を設
    け、該領域上の駆動素子電極をボンディングポイントと
    することを特徴とするインクジェットヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のインクジェットヘッドに
    おいて、インク室上の振動板の縦,横二方向のたわみに
    関する断面二次モーメントの内、大きな値をとる断面二
    次モーメントの軸線の方向に駆動素子を拡げることによ
    ってボンディングポイントを設けることを特徴とするイ
    ンクジェットヘッド。
JP4252332A 1992-09-22 1992-09-22 インクジェットヘッド Withdrawn JPH0699580A (ja)

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JP4252332A JPH0699580A (ja) 1992-09-22 1992-09-22 インクジェットヘッド

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JPH0699580A true JPH0699580A (ja) 1994-04-12

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ID=17235800

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JP4252332A Withdrawn JPH0699580A (ja) 1992-09-22 1992-09-22 インクジェットヘッド

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001042017A1 (fr) 1999-12-10 2001-06-14 Fujitsu Limited Tete a jet d'encre et imprimante
JP2011073267A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Brother Industries Ltd 液滴吐出装置

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US6682180B2 (en) 1999-12-10 2004-01-27 Fujitsu Limited Ink jet head and printing apparatus
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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991130