JPH07323537A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力端子と駆動素子との間に設けられる配線
のパターンを合理的に配設すると共に、個々の配線にお
いて長さの相異から生じる電圧降下にむらが生じること
のないようにして、駆動素子の誤動作を防止することの
できるインクジェット記録ヘッドを提供する。 【構成】 吐出エネルギー発生素子（３）を駆動する駆
動素子（駆動ＩＣ７）と駆動素子に駆動信号を発生させ
るための配線のパターン（９）と、個々の配線端部に形
成された入力端子（１０Ａ）とを基板（１）上に有し、
上記配線パターンの一部（９Ａ〜９Ｄ）を入力端子（１
０Ａ）が形成される配線層の下部に絶縁層（１１）を介
して形成し、これらの配線端部を絶縁層（１１）に設け
たスルーホール（１２）を介して接続すると共に、個々
の配線（９Ａ〜９Ｄ）での電気抵抗が等しくなるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドに関し、詳しくは、インクをインク吐出口から吐出
させるためのエネルギー発生素子およびその駆動用ＩＣ
が配線パターンと共にヘッド基板上に配設される形態の
インクジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置に設けられるイ
ンクジェット記録ヘッドは、高密度に配設されたインク
吐出口および個々のインク吐出口にインクを導くための
液路とを具え、各液路ごとに設けられている吐出エネル
ギー発生素子の選択的駆動によりインクを吐出口から吐
出させて記録を行うものであり、高速・高密度の記録が
可能であるなど記録手段として優れた各利点を有してい
る。

【０００３】図４の（Ａ），（Ｂ）はこのような従来の
インクジェット記録ヘッドにおける回路の構成例を示
す。図４において、１はヘッド基板、２はヘッド基板１
の補強を兼ねているベースプレート、３はヘッド基板１
上の各液路（不図示）形成位置に配設された吐出エネル
ギー発生素子である電気熱変換体（以下では記録素子と
呼ぶ）、４は各記録素子に記録信号を送給するための信
号線および電源線からなる配線パターン（以下では電極
パターンと呼ぶ）である。なお、個々の記録素子３に接
続される一方の配線はそれぞれパッド５を介して共通電
源６に接続される。また、他方の配線はそれぞれ駆動Ｉ
Ｃ７に接続されている。

【０００４】８は駆動素子（駆動ＩＣ）７上の端子とヘ
ッド基板１上の対応する各配線用パッドとを電気的に接
続するためのボンディングワイヤ、９は駆動ＩＣと入力
端子１０Ａとを電気的に接続している配線パターン、１
０Ｂは共通電極６用の入力端子である。なおここで、配
線パターン９および入力端子１０Ａ，１０Ｂは共通電極
６と共に第１の配線層として形成されるもので、これら
に対し駆動ＩＣの端子とこれに対応する記録素子とを電
気的に接続している電極パターン４の方は上記第１の配
線層とは別の第２の配線層として形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような配線になるインクジェット記録ヘッドで
は、限られたヘッド幅に対して入力端子１０Ａの数を増
やそうとすると、入力端子１０Ａ自体の幅自体を小さく
するしかなく、一方、これらの入力端子１０Ａや１０Ｂ
に圧接するフレキシブルケーブル（不図示）との関係か
ら入力端子として要求される幅を極端に小さくする訳に
はいかない。また、入力端子１０Ａと駆動ＩＣとを接続
するための配線パターン９を上述の第２配線層に形成す
ることが考えられるが、かかる場合、配線パターン９の
うちで駆動ＩＣとの間の配線が長くなるものでは配線抵
抗が大きくなってしまう。そのために、かかる配線を介
して接続される記録素子３では電圧降下が大きくなり、
ノイズの影響を受け易く、駆動ＩＣの誤動作により正常
に記録素子３が駆動されなくなるので記録品位が損われ
る虞がある。また、駆動ＩＣ７と入力端子１０Ａとを接
続するための配線パターン９を同一の配線層として形成
するのでは、ヘッド基板１として大きいものになってし
まい、コストの上昇を招く虞があった。

【０００６】本発明の目的は、上述したような従来の問
題点に着目し、その解決を図るべく、特に入力端子と駆
動ＩＣとの間に設けられる配線パターンを合理的に配設
すると共に個々の配線で電圧降下が長さに応じて生じる
のを抑制することができ、ノイズの影響による駆動ＩＣ
の誤動作を防止できる信頼性の高いインクジェット記録
ヘッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、インク吐出口からインクを吐出させる
ためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子
と、該吐出エネルギー発生素子を記録信号に応じて選択
的に駆動する駆動素子と、該駆動素子に駆動信号を発生
させるための配線のパターンと該配線の個々の端部に形
成された入力端子とを基板上に有するインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記配線のパターンの一部を前記基
板上の前記入力端子が形成される配線層の下部に絶縁層
を介して形成し、該パターンの一部の個々の配線端部を
前記絶縁層に設けたスルーホールを介して対応する入力
端子に電気的に接続すると共に、該対応する入力端子に
接続される配線の形状を電気抵抗が等しくなるようにし
たことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、駆動ＩＣに駆動信号を供給す
る配線のパターンの一部を入力端子が形成される配線層
の下部に形成して、絶縁層に設けたスルーホールを介し
て入力端子に接続させるようにしたことで、配線パター
ンおよび入力端子を基板上の限られた領域に効率良く形
成することが可能となり、しかも上記配線パターンの一
部における配線の形状を電気抵抗が等しくなるように形
成したことで、パターンとしての配線長さの違いによる
抵抗損失を均一化して、駆動ＩＣに供給する駆動信号の
電圧降下によってノイズを拾い誤作動するのを防止する
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例を示す。なお以下
で、図４に示した部材と同等の機能を有する部材には同
一符号を付してその説明は省略する。さてここで、１０
Ｃは本発明にかかり、第１配線層（図２の（Ｂ）参照）
に形成した入力端子であり、９Ａ，９Ｂ，９Ｃおよび９
Ｄはヘッド基板１上に第２配線層として電極パターン４
と共に形成した配線パターンである。一方、入力端子１
０Ａおよび１０Ｂは従来例と同様、その配線パターン９
と共に第１配線層として形成されている。

【００１１】ついで、図２に従い本発明にかかる入力端
子（以下で、これまでのように第１配線層として形成さ
れる入力端子１０Ａと説明上区別するために、追加入力
端子と呼ぶ）１０Ｃとこれらの追加入力端子１０Ｃに接
続される第２配線層の配線（パターン）９Ａ〜９Ｄとの
関係について説明する。図２の（Ｂ）において、１１は
第１配線層と第２配線層との間を電気的に絶縁している
絶縁層であり、１２は絶縁層１１に形成したスルーホー
ルである。なお、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）における
Ａ−Ａ線断面を示す。

【００１２】本例の場合、駆動ＩＣ７に一端が接続され
る上述の４本の配線９Ａ〜９Ｄからなる配線パターンに
おいて、配線９Ａ〜９Ｄの他端がスルーホール１１を介
して追加入力端子１０Ｃに順次接続されるように構成さ
れている。しかして、個々の配線９Ａ〜９Ｄは図２の
（Ａ）に示すように、離れた追加入力端子１０Ｃに接続
されるものほどその配線形成幅が順次段階的に広くなる
ようにしてある。なお、これらの配線９Ａ〜９Ｄは先に
も述べたように第２配線層としてヘッド基板１上に形成
されるものであるが、このように形成することで、パタ
ーンとしての配線が長くなっても電圧降下を抑制するこ
とができる。

【００１３】かくして、本実施例によれば、絶縁層１１
を介して入力端子１０Ｂとその配線パターン９および追
加入力端子１０Ｃと配線パターン９Ａ〜９Ｄをそれぞれ
重ね合わせた状態に配置することができる。そして、こ
のような構成により、例えば６個の入力端子１０Ａが形
成されていた第１配線層に４個の追加入力端子１０Ｃを
介装することができ、以下同様にして、ヘッド基板１の
記録素子３の配列に従って設定される幅に対し、その幅
を拡幅することなく、合理的に入力端子の追加を図るこ
とが可能となり、しかも駆動ＩＣ７に供給する電圧の降
下を斉すようなこともない。

【００１４】以上に述べた実施例では第２配線層に形成
する配線パターンが１つの駆動ＩＣ７に接続される４本
の配線からなる場合についてであったが、かかる配線の
数は４本に限られるものでないことはいうまでもない。

【００１５】ついで、図３に従い、本発明を適用したイ
ンクジェット記録ヘッドの他の構成例を示す。本例は、
図１に示したようにヘッド基板１上に複数の記録素子３
が形成された記録素子ユニット１００とこれらの記録素
子３を選択的に駆動するための駆動ＩＣ７およびその入
力端子１０Ａ，１０Ｃ等が配設された駆動素子ユニット
２００とからなる記録ヘッドの回路構成体をその駆動の
ためのケーブル配線が形成されたフレキシブルケーブル
２０およびその端部支持板２１と共に、ベースプレート
２上に固定するようにしたものである。２２はその固定
のための圧接板、２３はフレキシブルケーブル２０の不
図示の接続部を入力端子１０Ａ〜１０Ｃに向けて圧接す
るために圧接板２２の内側に設けられている圧接用弾性
体、２４は記録素子ユニット１００側と駆動素子ユニッ
ト２００側とを接続するための電気的接続部材、２５は
コネクタである。

【００１６】すなわち、本例は、圧接板２２により記録
素子ユニット１００と駆動素子ユニット２００との間の
電気的接続および、駆動素子ユニット２００とフレキシ
ブルケーブル２０との間の電気的接続を同時に行わせる
ようにしたインクジェット記録ヘッドの例であって、か
かる構成のものに本発明を適用したものである。

【００１７】以上に述べた実施例では第２配線層として
形成される配線パターンについて、その配線の幅を入力
端子が遠くなるものほど幅を広くするようにしたが、更
には配線抵抗がこれら複数の配線において等しくなるよ
うにそれぞれの幅を設定することが望ましく、また、可
能である。

【００１８】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００１９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００２０】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００２１】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００２２】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００２３】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００２４】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００２５】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００２６】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、インク吐出口からインクを吐出させるためのエネル
ギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネ
ルギー発生素子を記録信号に応じて選択的に駆動する駆
動素子と、該駆動素子に駆動信号を発生させるための配
線のパターンと該配線の個々の端部に形成された入力端
子とを基板上に有するインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記配線のパターンの一部を前記基板上の前記入力
端子が形成される配線層の下部に絶縁層を介して形成
し、該パターンの一部の個々の配線端部を前記絶縁層に
設けたスルーホールを介して対応する入力端子に電気的
に接続すると共に、該対応する入力端子に接続される配
線の形状を電気抵抗が等しくなるようにしたので、駆動
素子に供給する電圧が端子との間に形成される配線パタ
ーンの長さによって降下し、ノイズの影響を受けて誤動
作するのを防止することができると共に、記録ヘッドが
必要以上に大型化するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの回路構成
の一例を平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）によって示す
説明図である。

【図２】本発明にかかる配線パターンの構成例を模式的
拡大図（Ａ）および（Ａ）のＡ−Ａ線断面図（Ｂ）によ
って示す説明図である。

【図３】本発明の他の構成例を平面図（Ａ）および
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図（Ｂ）によって示す説明図であ
る。

【図４】従来例の構成を平面図（Ａ）および（Ａ）のＣ
−Ｃ線断面図（Ｂ）によって示す説明図である。

【符号の説明】

１ ヘッド基板 ３ 吐出エネルギー発生素子（電気熱変換体）（記録素
子） ４ 配線パターン（電極パターン） ７ 駆動素子（駆動ＩＣ） ９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ 配線パターン（配線） １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 入力端子 ２０ フレキシブルケーブル ２２ 圧接板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口からインクを吐出させるた
   めのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、 該吐出エネルギー発生素子を記録信号に応じて選択的に
   駆動する駆動素子と、 該駆動素子に駆動信号を発生させるための配線のパター
   ンと該配線の個々の端部に形成された入力端子とを基板
   上に有するインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記配線のパターンの一部を前記基板上の前記入力端子
   が形成される配線層の下部に絶縁層を介して形成し、該
   パターンの一部の個々の配線端部を前記絶縁層に設けた
   スルーホールを介して対応する入力端子に電気的に接続
   すると共に、該対応する入力端子に接続される配線の形
   状を電気抵抗が等しくなるようにしたことを特徴とする
   インクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記配線のパターンのうち、前記一部を
   除く、他の配線パターンは前記入力端子が形成される配
   線層に形成されることを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記吐出エネルギー発生素子は、前記イ
   ンクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気
   熱変換体であることを特徴とする請求項１または２に記
   載のインクジェット記録ヘッド。