JPH07156375A - オンデマンド型インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層電歪素子ドライバとを最短距離に配置し
て、小型化、低雑音化、低コスト化を図る。 【構成】 コントローラ１からの印字情報データをシリ
アルデータに変換し、フレキシブルケーブル２を介し
て、ヘッド基板３へ送信する。該ヘッド基板３上のシリ
アル・パラレル変換部４ａは受信したデータをパラレル
データに変換し（６４チャンネル）、ドライバ部４ｂか
らの信号は内部パターン５を通って、電歪素子６に入力
される。該電歪素子６の接着面と同一面上に集積回路等
の電子部品とをヘッド基板３上に接着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド型インク
ジェット記録ヘッドに関し、より詳細には、積層電歪素
子を用いたオンデマンド型インクジェット記録ヘッドに
関する。例えば、プリンタやファクシミリ（ＦＡＸ）、
複写機、その他カラー機器に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のオンデマンド型インクジェット記
録ヘッドについて記載した公知文献としては、例えば、
特開平３−１７５０４号公報がある。この公報のもの
は、ヘッドのピッチと駆動回路素子の端子ピッチとを一
致させることにより、ヘッドから出たリード電極を、直
線的に駆動回路素子の端子部まで引き出して接続するこ
とで、余分な電極引き回しをなくすようにしたものであ
る。

【０００３】また、特開平３−７３３４７号公報のもの
は、流路に対応するように圧電素子を独立分割するため
のスリットを設け、該圧電素子を接合保持する基板上に
設けられた、電極パターンを、前記圧電素子のスリット
加工と同時に、パターン分離することにより、圧電素子
から外部への独立した電気的接続を可能としたものであ
る。

【０００４】図７は、従来のインクジェット記録装置の
構成図で、図中、５１はコントローラ、５２はフレキシ
ブルケーブル（１０芯未満）、５３はプリンタキャリッ
ジ上のプリント基板、５４はシリアル・パラレル変換Ｉ
Ｃ、５５はドライバＩＣ、５６はフレキシブルケーブル
（６４芯）、５７はヘッド（積層電歪素子群，６４チャ
ンネル）、５８はインク滴である。

【０００５】コントローラ５１からの印字情報データを
シリアルデータに変換し、フレキシブルケーブル５２を
介して、キャリッジ上のプリント基板５３へ送信する。
該プリント基板５３上のシリパラ変換ＩＣ５４は、受信
したデータをパラレルデータに変換し（この例では６４
チャンネル）、６４本の信号をドライバＩＣ５５に渡
す。該ドライバＩＣ５５は＋２０Ｖ〜＋５０Ｖくらいま
でを制御可能なＩＣで６４ケのドライブ回路を有する。
この回路の出力を６４芯のフレキシブルケーブル５６を
通してヘッド５７の積層電歪素子群と接続されている。
このように、個別に各機能毎に部品が存在しているた
め、部品数および寸法等がかさむ結果となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
オンデマンド型インクジェット記録ヘッドにおいては、
積層電歪素子をダイシングソーでカットしたのち、フレ
キシブルケーブルを熱圧着し、ヘッドの外側のドライバ
基板を接続している。このため、フレキシブルケーブル
やドライバ基板が外部に出て寸法が大きくなる。信号線
も電歪素子のチャンネル数分だけ必要となり、６４本あ
るいは１２８本と非常に芯数の多いフレキシブルケーブ
ルを用いることとなりコストがかさむ。工程上も、フレ
キシブルケーブルを熱圧接する必要が生じ、生産性から
も難しい工程を強いられる。また、フレキシブルケーブ
ルが長いと電界雑音が発生し、周囲のＯＡ機器に悪影響
を及ぼす。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、コストと外形寸法を拡大しているフレキシブ
ルケーブルを省き、かつ、積層電歪素子とドライバとを
最短距離に配置することにより、小型化や低雑音化、低
コスト化を図り、また、コントローラ側との信号の授受
をシリアルＩ／Ｆ化することで、単純なインターフェイ
スとするようにしたオンデマンド型インクジェット記録
ヘッドを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）インク滴を吐出させるための圧電
素子と、該圧電素子を接着固定する絶縁基板と、前記圧
電素子の接着面と同一面上に接着固定された集積回路を
含む電子部品とを具備したこと、更には、（２）前記圧
電素子のホット側電極は、予めベタ電極となっており、
圧電素子を個別チャンネル化するための溝加工と同時に
単独電極化すること、更には、（３）前記圧電素子のホ
ット側電極は、あらかじめベタ電極となっており、前記
電子部品との接続のためのパターンが形成されているこ
とを特徴としたものである。

【０００９】

【作用】コントローラからの印字情報データをシリアル
データに変換し、フレキシブルケーブルを介してヘッド
基板へ送信する。該ヘッド基板上のシリアル・パラレル
変換部は受信したデータをパラレルデータに変換し（６
４チャンネル）、ドライバ部からの信号は内部パターン
を通って電歪素子に入力される。該電歪素子の接着面と
同一面上に集積回路等の電子部品とをヘッド基板上に接
着固定する。

【００１０】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１は、本発明によるオンデマンド型インクジェ
ット記録ヘッドの一例を説明するための構成図で、図
中、１はコントローラ、２はフレキシブルケーブル（１
０芯未満）、３はヘッド基板、４はＩＣ、４ａはシリア
ル・パラレル変換部、４ｂはドライバ部、５は内部パタ
ーン（６４芯）、６は電歪素子（圧電素子）、７はイン
ク滴である。

【００１１】コントローラ１からの印字情報データをシ
リアルデータに変換し、フレキシブルケーブルを介し
て、ヘッド基板３へ送信する。該ヘッド基板３上のシリ
アル・パラレル変換部４ａは受信したデータをパラレル
データに変換し（６４チャンネル）、ドライバ部４ｂか
らの信号は内部パターン５を通って電歪素子６に入力さ
れる。

【００１２】図７に示した従来のインクジェット記録ヘ
ッドにおけるプリント基板の機能をヘッド基板の中に移
動し、部品数を簡素にしてある。すなわち、電歪素子６
とドライバ部４ｂなどのＩＣとを同一平面上に配置する
ことにより、回路接続を可能とし、実装上あるいは寸法
上の有益性が生ずる。

【００１３】図２は、図１におけるヘッド基板のパター
ン（未加工時）を示す図で、図中、１１は絶縁材の基
板、１２はグランド例の電極パターン、１３は電歪素子
接着部、１４はホット側電極パターン、１５は配線、１
６はＩＣボンディング用座、１７はワンチップＩＣ接着
部、１８はコネクタ部である。

【００１４】電歪素子は電歪素子接着部１３に装着され
ると、該電歪素子の一方の電極はグランド側電極パター
ン１２と接続され、他方の電極はホット側電極パターン
１４と接続される構成となっている。該ホット側電極パ
ターンは櫛電状の複数の凸部を有しており、各凸部は配
線１５を介して、複数のＩＣボンディング用座１６と各
々接続されている。該ＩＣボンディング用座１６と接続
されるべき位置にワンチップＩＣが設けられる接続部１
７があり、該ワンチップＩＣは他のボンディング用座を
介して、コネクタ部１８を接続させるようになってい
る。また、前記グランド側電極パターン１２はコネクタ
部１８と接続されている。なお、絶縁材の基板１１を、
シリコン材等で実施することも可能である。この場合、
ワンチップＩＣそのものをマスク化し、シリコン材その
ものの上にＩＣを形成することも可能である。

【００１５】図３は、本発明における電歪素子とワンチ
ップＩＣとを実装して加工を施した後の回路構成図で、
２１はワンチップＩＣ、２２はシフトレジスタ、２３は
ラッチ回路、２４ａ〜２４ｆはドライバ、２５は電歪素
子である。ワンチップＩＣ２１は、シフトレジスタ２２
とラッチ回路２３とドライバ２４ａ〜２４ｆより構成さ
れ、前記シフトレジスタ２２は、クロック端子、シリア
ルデータ端子、リセット端子と接続されている。該シフ
トレジスタ２２の出力はラッチ回路２３に入力される。
該ラッチ回路２３はストローブ端子と接続されている。
該ラッチ回路２３の出力は、ドライバ２４ａ〜２４ｆを
介して各々電歪素子２５に入力され、該電歪素子２５を
駆動する。

【００１６】図４は、本発明における積層電歪素子と電
極パターンとの接続図で、図中、３１は絶縁材の基板、
３２はグランド側電極パターン、３３は積層電歪素子、
３４はホット側電極パターン、３５は配線、３６は導電
性接着剤である。電歪素子３３を基板３１の上に接着止
めし、該電歪素子３３の両サイドのホット電極とグラン
ド電極（図示せず）を導電性接着剤（または銀ペース
ト）３６にて導通を図ったものである。この時点では、
電歪素子は１つの集合個体のままで作用しない。

【００１７】図５（ａ），（ｂ）は本発明におけるｎチ
ャンネル電歪素子と電極パターンとの接続図で、図５
（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。図中、４
１は絶縁材の基板、４２はグランド側電極パターン、４
３はｎチャンネルの電歪素子、４４はホット側電極パタ
ーン、４５は配線、４６は導電性接着剤、４７は溝部で
ある。

【００１８】溝部４７はホット側電極パターン４２の凹
部の所にダイシングソーの歯が来るよう位置調整を行
う。そして、グランド側電極パターン４２の方向へ向か
って溝部４７をつけるが、この時、ダイシングソーの最
深部は基板４１へ５μ〜１０μ程度喰い込むように溝を
付ける。そして、グランド側電極パターン４２を全部通
過する前にダイシングソーを停止する。つまり、グラン
ド側は全チャンネル共通である。このようにしてホット
側は全チャンネルとも独立となる。

【００１９】図６は、本発明におけるワンチップＩＣの
実装図で、図中の参照番号は図２と同様である。最終工
程で、ＩＣを基板に貼り付け、ワイヤーボンディングを
完成させる。更には、ワンチップの上に保護用の充填材
や、電歪素子上にインクジェットのヘッドに必要な部品
のアッセンブリを必要とする。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：電歪素子とドライバ等
ＩＣ類を同一平面上に配置することにより、パターンマ
スキング処理と溝加工だけで、回路を接続することが可
能となる。平面でない場合は、例えば裏側に部品がある
場合は、基板にスルホールの処理や、或いはフレキシブ
ルケーブルによるジャンパーの必要が生じ、コストがか
さむ。このように、必要最低限の処理ですべてを施すこ
とができ、コスト上、又は実装上、寸法上非常なる有益
性を生ずることができるようになる。 （２）請求項２に対応する効果：予めベタ電極になって
いることにより、後工程で電歪素子の独立化のためのダ
イシングソーカット時にベタ電極部も同時にカットする
際、位置合わせをする必要が不要となる。もし、電極に
既に個別の１チャンネル毎のパターンが形成されている
とすると、電歪素子のカットの時、パターンの無い所に
合わせて、ダイシングソーの位置を決めなければならな
い。 （３）請求項３に対応する効果：ホット側の電極パター
ンの一部がＩＣのボンディング部分までパターン化され
ていることにより、この後のＩＣと電歪素子の接続が容
易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオンデマンド型インクジェット記
録ヘッドの一実施例を説明するための構成図である。

【図２】図１におけるヘッド基板のパターンを示す図で
ある。

【図３】本発明における電歪素子とワンチップＩＣとを
実装して加工を施した後の回路構成図である。

【図４】本発明における積層電歪素子を電極パターンと
の接続図である。

【図５】本発明におけるｎチャンネル電歪素子と電極パ
ターンとの接続図である。

【図６】本発明のおけるワンチップＩＣの実装図であ
る。

【図７】従来のオンデマンド型インクジェット記録ヘッ
ドの構成図である。

【符号の説明】

１…コントローラ、２…フレキシブルケーブル（１０芯
未満）、３…ヘッド基板、４…ＩＣ、４ａ…シリアル・
パラレル変換部、４ｂ…ドライバ部、５…内部パターン
（６４芯）、６…電歪素子（圧電素子）、７…インク
滴。

フロントページの続き (72)発明者 松本 修三 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 村井 妙子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐々木 勉 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 牧田 秀行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴を吐出させるための圧電素子
   と、該圧電素子を接着固定する絶縁基板と、前記圧電素
   子の接着面と同一面上に接着固定された集積回路を含む
   電子部品とを具備したことを特徴とするオンデマンド型
   インクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記圧電素子のホット側電極は、あらか
   じめベタ電極となっており、圧電素子を個別チャンネル
   化するための溝加工と同時に単独電極化することを特徴
   とした請求項１記載のオンデマンド型インクジェット記
   録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記圧電素子のホット側電極は、あらか
   じめベタ電極となっており、前記電子部品との接続のた
   めのパターンが形成されていることを特徴とした請求項
   １記載のオンデマンド型インクジェット記録ヘッド。