JPH09327907A

JPH09327907A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH09327907A
Application number: JP14877996A
Authority: JP
Inventors: Osamu Naruse; 修成瀬; Michio Umezawa; 道夫梅沢; Masayuki Iwase; 政之岩瀬; Nobuyasu Nakane; 信保中根; Seiji Nagaba; 誠治長場; Hideyuki Makita; 秀行牧田; Tsutomu Sasaki; 勉佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数が多くなり、コストが高い。【解決手段】ヘッド基板１１上には、位置合わせ用基
準マークである基準スリット溝４２を形成し、ＦＰＣ３
４のヘッド基板１１との接続側端部にも、位置合わせ用
の基準マーク４３を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドに関し、特に圧電素子を設けたヘッド基板と印字信号
を各圧電素子に分配するドライバ回路を有するプリント
基板とをフレキシブル基板を介して接続したインクジェ
ットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の振
動、騒音が殆どなく、特にカラー化が容易なことから、
コンピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力する
プリンタの他、ファクシミリやコピー機等にも用いられ
るようになっている。このようなインクジェット記録装
置に用いられるインクジェットヘッドは、例えば圧電素
子等のアクチュエータ素子を記録信号に応じて駆動して
液室内のインクを加圧し、この液室に連通するノズルか
らインク滴を吐出飛翔させて、記録媒体上に画像記録を
行なうものである。

【０００３】このようなインクジェットヘッドは、ヘッ
ドを構成する各部品を高精度に製作すると共に、各部品
を高精度に組立てなければならず、特に電気的接続部に
は各アクチュエータ素子を印字信号に応じて正確かつ確
実に駆動するために高い組立て精度が要求される。

【０００４】そこで、従来のインクジェットヘッドにお
いては、例えば特公平６−４３３２号公報に記載されて
いるように、圧電素子と、選択的に電圧信号を発生する
制御回路との接続用のフレキシブルプリント基板と、こ
のフレキシブルプリント基板と圧電素子との間に配設さ
れた圧電素子への押え付けを緩和する導電性を有するフ
レキシブルプリント基板に積層された第２の弾性部材
と、これらの部材を圧電素子方向へ押圧し固定する固定
部材とを有するようにしている。また、特開平６−２１
０８５２号公報に記載されているように、アクチュエー
タ素子を配した基板とフレキシブル配線基板とをワイヤ
ボンディングで接続するようにしたものも知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェットヘッドのうち、フレキシブルプリント基板と圧
電素子を導電性を有する弾性部材を介して接続するもの
にあっては、圧電素子とフレキシブルプリント基板との
ピッチ合わせを気にすることなく適当な箇所で両者を押
し当てることで電気的な接続が得られ、位置合わせが不
要になるが、押し当て部材が必要になって構成部材が多
くなり、コストの低減や小型化を図ることができない。
その上、電極材と弾性部材内の導電部材が機械的に押し
付けられているだけであるので接続抵抗が大きくなる。

【０００６】また、アクチュエータ素子を配した基板と
フレキシブル配線基板とをワイヤボンディングで接続す
るものにあっては、接続の信頼性は向上するものの、部
品が多くなる。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インクジェットヘッドにおける電気的接続部の位
置合わせ精度を向上して、部品点数を削減し、低コスト
で、電気的信頼性を確保することができる接続方法を採
用できるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項のインクジェットヘッドは、複数の圧電素子
を設けたヘッド基板と、前記複数の圧電素子を選択的に
駆動するための回路を設けたプリント基板とを、フレキ
シブル基板を介して接続したインクジェットヘッドにお
いて、前記ヘッド基板及びフレキシブル基板には両基板
の位置合わせ用の基準マークを設けた構成とした。

【０００９】請求項２のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板に設けた基準マークがスリット溝からなる構成とし
た。

【００１０】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド
基板に設けた基準マークが前記電極パターンと共に形成
されている構成とした。

【００１１】請求項４のインクジェットヘッドは、複数
の圧電素子を設けたヘッド基板と、前記複数の圧電素子
を選択的に駆動するための回路を設けたプリント基板と
を、フレキシブル基板を介して接続したインクジェット
ヘッドにおいて、前記プリント基板及びフレキシブル基
板には両基板の位置合わせ用の基準マークを設けた構成
とした。

【００１２】請求項５のインクジェットヘッドは、複数
の圧電素子を設けたヘッド基板と、前記複数の圧電素子
を選択的に駆動するための回路を設けたプリント基板と
を、フレキシブル基板を介して接続したインクジェット
ヘッドにおいて、前記プリント基板及びフレキシブル基
板には両基板の位置合わせ用の透孔を形成し、両基板を
保持するスペーサ部材に前記位置合わせ用の透孔に係合
可能なピン部材又はピン部材を挿入可能な孔を設けた構
成とした。

【００１３】請求項６のインクジェットヘッドは、複数
の圧電素子を設けたヘッド基板と、前記複数の圧電素子
を選択的に駆動するための回路を設けたプリント基板と
を、フレキシブル基板を介して接続したインクジェット
ヘッドにおいて、前記フレキシブル基板にはこの基板か
らはみ出す大きさで着脱可能な離型紙を備える構成とし
た。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図２は同イ
ンクジェットヘッドの要部断面図である。

【００１５】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト１、液室ユニット２、ヘッドケース３及びノズルカバ
ー４から構成している。駆動ユニット１は、セラミッ
ク、ガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁性のヘッド基板
１１上に、複数の圧電素子１２を２列接合して配置し、
これらの各列の圧電素子１２の周囲を取り囲んで液室ユ
ニット２を支えるフレーム１３を接合している。また、
ヘッド基板１１上には複数の圧電素子１２の一端面側に
接続した駆動波形を与えるための共通電極パターン１４
と、複数の圧電素子１２の他端面側に接続した選択信号
を与えるための個別電極パターン１５を設けている。な
お、共通電極パターン１４は、フレーム１３に設けた穴
１６内に導電性接着剤を充填することで各パターン部の
導通を取っている。

【００１６】液室ユニット２は、振動板１７、流路形成
部材１８及びノズル形成部材であるノズルプレート１９
を積層して熱融着して形成している。振動板１７は、圧
電素子２で変位されるダイアフラム２０及びフレーム３
に接合するベース２１から形成し、またダイヤフラム２
０は圧電素子２に接合する凸部２２及び薄膜部分２３か
ら形成している。

【００１７】流路形成部材１８は２層構造の感光性樹脂
フィルム等からなり、振動板１７及びノズルプレート１
９と共に、各圧電素子１２に対向する加圧液室２５、加
圧液室２５の両側等に位置する共通液室２６、加圧液室
２５と共通液室２６を連通する流体抵抗部を兼ねたイン
ク供給路２７を形成している。ノズルプレート１９には
多数のノズル２８を形成し、そのノズル表面にはワイピ
ングが可能なようにテフロン等の撥水膜を成膜してい
る。

【００１８】ヘッドケース３は、これらの駆動ユニット
１及び液室ユニット２を保持するスペーサ３１及び複数
の圧電素子２を選択的に駆動するための信号を出力する
ヘッド駆動用ＩＣ３３等を有するプリント基板（以下、
「ＰＣＢ」という。）３２とからなり、ＰＣＢ３２と駆
動ユニット１のヘッド基板１１に形成した複数の圧電素
子１２と接続した電極パターン１４，１５とをフレキシ
ブル基板（以下、「ＦＰＣ」という。）３４を介して接
続している。

【００１９】そして、これらの駆動ユニット１の側壁部
及び液室ユニット２を覆うようにノズルカバー４を設け
ている。このノズルカバー４は、図２に詳細を示すよう
に接合剤３５によって流路形成部材１８と接合してい
る。この接合は、ノズルカバー４の内面にディスペンサ
ーによってノズルプレート１９の外周部に相当する領域
に接合剤３５を塗布して行なう。接合剤３５をノズルカ
バー４内面に０．２〜０．３ｍｍの高さに塗布すると、
一部はノズルプレート１９とノズルカバー４の界面に浸
透してノズルカバー４の開口部周囲に均一な膜を形成す
ると共に、他の大部分の接合剤３５は液室ユニット２の
厚さ方向に浸透して流路形成部材１８とノズルカバー４
とを接合する。

【００２０】このように、ノズルカバー４と流路形成部
材１８とを接合することによって、ノズル表面から滲入
するインクが完全に遮断されてＦＰＣ３４とヘッド基板
１１の電極パターン１５との間の電気的短絡を防止する
ことができる。そして、振動板１７やノズルプレート１
９をＮｉで形成した場合にはシール剤との接合強度が十
分でなく、感光性樹脂（主成分：アクリル樹脂）で形成
された流路形成部材１８と接合することによって十分な
接合強度が得られる。

【００２１】また、ノズルカバー４の側部には内方への
切り曲げ部３６を設ける一方、ヘッドケース３のスペー
サ３１の側壁部にはノズルカバー４の切り曲げ部３６が
係合する凹部３７を設けて、ノズルカバー４をヘッド本
体に被せることによって、ノズルカバー４の切り曲げ部
３６がヘッドケース３のスペーサ３１の凹部３７に係合
して、ノズルプレート１９とノズルカバー４とが密着す
る方向に力が加わって接合剤３５を加熱硬化させるとき
にも加圧治具等を用いることなく接合することができ
る。そして、ノズルカバー４に外力が加わったときに、
接合剤３５のみの強度では不十分でも切り曲げ部３６と
凹部３７の機械的結合によってノズルカバー４が浮くこ
ともなく、信頼性が向上するようにしている。

【００２２】このインクジェットヘッドによるインク滴
吐出の原理は、記録装置本体の制御部から送られる印字
信号をＰＣＢ３２に搭載した駆動用ＩＣ３３から１ドッ
ト毎に対応するようにＰＣＢ３２、ＦＰＣ３４更にヘッ
ド基板１１の電極パターン１４，１５を通じて圧電素子
１２に印加する。圧電素子１２は印字信号が印加される
と厚み方向に変位し、振動板１７のダイアフラム２０を
介して液室２５が加圧されて、ノズル２８からインク滴
が吐出される。

【００２３】この場合、駆動用ＩＣ３３からの電気信号
が圧電素子１２に正確に伝達されることが重要であり、
そのためには、ＰＣＢ３２とヘッド基板１１の電極パタ
ーン１４，１５を接続しているＦＰＣ３４が各電極に精
度良く接合されることが必要になってくる。

【００２４】そこで、本発明を適用したこのインクジェ
ットヘッドの電気的接続部について図３及び図４を参照
して説明する。図３は本発明の第１実施例の係る駆動ユ
ニット１のヘッド基板１１上にＦＰＣ３４を接合した状
態の平面図、図４は図３の要部拡大図である。

【００２５】ＦＰＣ３４の先端露出部に半田メッキを施
して被着体の電極パターン１４，１５と位置合わせをし
た後、ＦＰＣ３４の上面より圧着チップ押し付け領域４
０に圧着チップを押し付けることで、半田を溶融して、
ＦＰＣ３４とヘッド基板１１上の電極パターン１４，１
５とを接続して導通を得る。なお、電極パターン１４，
１５は、ＡｕやＡｇ−Ｐｔをメッキして、或いは厚膜印
刷して形成している。

【００２６】ここで、ヘッド基板１１上には、図４に示
すように、圧電素子１２を複数に分割するためのスリッ
ト溝４１と共に位置合わせ用基準マークである基準スリ
ット溝４２を形成している。すなわち、ヘッド基板１１
上に複数の圧電素子１２を配置するために、ヘッド基板
１１上に共通電極及び個別電極用の各電極パターンを形
成してプレート状に形成した圧電素子を接合した後、ダ
イシングソーなどによってヘッド基板１１に達するスリ
ット加工を施し、スリット溝４１によってプレート状圧
電素子及び各電極パターンを分割するが、このときに基
準マークとしての基準スリット溝４２も同時に加工形成
する。この基準スリット溝４２はピッチ誤差±５μｍの
範囲内の精度で形成することができる。なお、基準スリ
ット溝４２は、電極パターン１４，１５のバリの発生に
よる接合時の画像認識誤差を防止するために、電極パタ
ーン１４，１５のない位置に形成する。

【００２７】一方、ＦＰＣ３４のヘッド基板１１との接
続側端部にも、図４に示すようにヘッド基板１１の各電
極パターン１４，１５と接合する際の位置合わせ用の基
準マーク４３を形成している。この基準マーク４３はフ
ォトリソ工法を用いることで約±５μｍの精度で形成す
ることができる。なお、ＦＰＣ３４には共通電極パター
ン１４に接続する共通信号ライン（ＧＮＤライン）３４
ａと個別電極パターン１５に接続する選択信号ライン
（信号ライン）３４ｂとが形成される。

【００２８】したがって、ＦＰＣ３４をヘッド基板１１
に接合するときには、図４に示すようにＦＰＣ３４の基
準マーク４３とヘッド基板１１の基準スリット溝４２と
を位置合わせした後、前述したように圧着チップを押し
付けることで、ＦＰＣ３４の共通電極ライン３４ａと信
号ライン３４ｂをヘッド基板１１上の電極パターン１
４，１５と正確にかつ確実に接合することができる。

【００２９】このようにヘッド基板及びフレキシブル基
板には、ヘッド基板に形成した電極パターンとフレキシ
ブル基板との位置合わせ用の基準マークを設けたので、
ヘッド基板とＦＰＣとを高精度に位置合わせして接合す
ることができ、ワイヤボンディングや導電性を有する弾
性部材を介して接合する場合に比べて部品点数が少な
く、コストが廉価で、しかも電気的接続の信頼性や接続
抵抗の小さな接続方法を採用することができ、インクジ
ェットヘッドの小型化、低コストを図ることができる。

【００３０】また、ここではヘッド基板１１とＦＰＣ３
４との接合に基準マークを用いているが、ＰＣＢ３２及
びＦＰＣ３４に、両基板の位置合わせ用の基準マークを
設けることによって、ＰＣＢ３２とＦＰＣ３４を高精度
に位置合わせして接合することもできる。

【００３１】次に、図５は本発明の第２実施例の説明に
供するヘッド基板の要部拡大平面図である。この第２実
施例においては、ヘッド基板１１には上記第１実施例の
基準スリット溝４２に代えて基準マーク４４を形成して
いる。この基準マーク４４は、例えば電極パターンをヘ
ッド基板１１上に印刷して形成する際に同時に印刷して
設けることができる。このようにしても上記第１実施例
と同様の作用効果を得ることができる。

【００３２】次に、図６は本発明の第３実施例を示すＰ
ＣＢとＦＰＣの接続部分の要部斜視図である。この第３
実施例においては、ＰＣＢ３２及びＦＰＣ３４の端部に
両基板の位置合わせ用の透孔４５，４６をそれぞれ形成
し、ＰＣＢ３２，ＦＰＣ３４を保持するスペーサ３１に
はこれらの位置合わせ用の透孔４５，４６に挿通して係
合可能なピン部材４７を形成している。

【００３３】このように構成したので、スペーサ３１の
ピン部材４７をＰＣＢ３２の透孔４５及びＦＰＣ３４の
透孔４６に挿入することによって一括した状態で高精度
に位置合わせをすることができる。また、ＦＰＣ３４の
透孔４６から突き出たピン部材４７の先端部を熱加締す
るなどして、接着剤を用いることなく容易にＰＣＢ３２
を固定することもできる。

【００３４】なお、この実施例において、スペーサ３１
にはピン部材４７を設ける代わりに、ピン部材を挿入可
能な孔を設けて、ＰＣＢ３２とＦＰＣ３４を接合する際
に位置決め用治具として図示しないピン部材を挿入して
位置決めし、ＦＰＣ３４とＰＣＢ３２を半田圧接後にピ
ン部材を抜き取るようにすることもできる。このように
すれば、ＦＰＣ３４上に突起がない状態で接合すること
ができる。

【００３５】このように、プリント基板及びフレキシブ
ル基板には両基板の位置合わせ用の透孔を形成し、両基
板を保持するスペーサ部材に位置合わせ用の透孔に係合
可能なピン部材又はピン部材を挿入可能な孔を設けるこ
とによって、容易な作業で精度良く相互の部品を位置合
わせすることができる。

【００３６】次に、図７は本発明の第３実施例の説明に
供するＦＰＣの要部平面図である。この第３実施例にお
いては、ＦＰＣ３４にＦＰＣ３４からはみ出す大きさで
脱着可能な離型紙４８を備えたものであり、この離型紙
４８には孔４９を設けている。

【００３７】このように構成したので、ヘッド基板１１
とＦＰＣ３４を接合する際の位置合わせ時に離型紙４８
を持って微調整したり、或いは、孔４９にピンを挿入し
て微調整することができ、高精度に位置合わせすること
ができるようになる。また、離型紙４８を用いないでＦ
ＰＣ３４を把持する領域や孔４９を設ける領域をＦＰＣ
３４それ自体に設けると、ＦＰＣ３４の無駄な面積が増
してコストが高くなる。なお、この離型紙４８はＰＥＴ
フィルムなどのコストの安価な材質のものを製作するこ
とができ、また、一方の電極接合が済めば取り除くこと
もできる。

【００３８】なお、上記実施例においては、本発明をア
クチュエータ素子として圧電素子を用いるインクジェッ
トヘッドに適用した例で説明したが、その他の例えば発
熱抵抗体等をアクチュエータ素子に用いるインクジェッ
トヘッドにも同様に適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドによれば、ヘッド基板及びフレキシブル
基板には、両基板の位置合わせ用の基準マークを設けた
構成としたので、ヘッド基板とフレキシブルとを高精度
に位置合わせして接合することができ、ヘッド基板とフ
レキシブル基板とを高精度に位置合わせすることができ
る。

【００４０】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１のインクジェットヘッドにおいて、ヘ
ッド基板に設けた基準マークがスリット溝からなる構成
としたので、ヘッド基板に容易に基準マークを設けるこ
とができる。

【００４１】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１のインクジェットヘッドにおいて、ヘ
ッド基板に設けた基準マークが電極パターンと共に形成
されている構成としたので、ヘッド基板に容易に基準マ
ークを設けることができる。

【００４２】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、プリント基板及びフレキシブル基板には両基板の位
置合わせ用の基準マークを設けた構成としたので、高精
度に位置合わせすることができる。

【００４３】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、プリント基板及びフレキシブル基板には両基板の位
置合わせ用の透孔を形成し、両基板を保持するスペーサ
部材に前記位置合わせ用の透孔に係合可能なピン部材又
はピン部材を挿入可能な孔を設けた構成としたので、容
易な工程で高精度に位置合わせして接合することができ
る。

【００４４】請求項６のインクジェットヘッドは、フレ
キシブル基板にはこの基板からはみ出す大きさで着脱可
能な離型紙を設けた構成としたので、ＦＰＣの微調整が
容易になって高精度に位置合わせすることができると共
に、ＦＰＣの小型化、低コスト化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットヘッドの一例
を示す分解斜視図

【図２】同インクジェットヘッドの要部拡大断面図

【図３】本発明の第１実施例の説明に供する平面図

【図４】図３の要部拡大図

【図５】本発明の第２実施例の説明に供するヘッド基板
の要部拡大平面図

【図６】本発明の第３実施例の説明に供するＰＣＢとＦ
ＰＣの接続部分の斜視図

【図７】本発明の第４実施例の説明に供するＦＰＣの要
部拡大説明図

【符号の説明】

１…駆動ユニット、２…液室ユニット、３…ヘッドケー
ス、４…ノズルカバー、１１…基板、１２…圧電素子、
１３…フレーム、１７…振動板、１８…流路形成部材、
１９…ノズルプレート、３１…スペーサ、３２…ＰＣＢ
（プリント基板）、３３…ヘッド駆動用ＩＣ、３４…Ｆ
ＰＣ（フレキシブル基板）、４１…スリット溝、４２…
基準スリット溝、４３…基準マーク、４４…基準マー
ク、４５，４６…透孔、４７…ピン部材、４８…離型
紙、４９…孔。

フロントページの続き (72)発明者中根信保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)発明者長場誠治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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の圧電素子を設けたヘッド基板と、
前記複数の圧電素子を選択的に駆動するための回路を設
けたプリント基板とを、フレキシブル基板を介して接続
したインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド基板及
びフレキシブル基板には両基板の位置合わせ用の基準マ
ークを設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記ヘッド基板に設けた基準マークがスリッ
ト溝からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記ヘッド基板に設けた基準マークが前記圧
電素子に接続する電極パターンと共に形成されているこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】複数の圧電素子を設けたヘッド基板と、
前記複数の圧電素子を選択的に駆動するための回路を設
けたプリント基板とを、フレキシブル基板を介して接続
したインクジェットヘッドにおいて、前記プリント基板
及びフレキシブル基板には両基板の位置合わせ用の基準
マークを設けたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
【請求項５】複数の圧電素子を設けたヘッド基板と、
前記複数の圧電素子を選択的に駆動するための回路を設
けたプリント基板とを、フレキシブル基板を介して接続
したインクジェットヘッドにおいて、前記プリント基板
及びフレキシブル基板には両基板の位置合わせ用の透孔
を形成し、両基板を保持するスペーサ部材に前記位置合
わせ用の透孔に係合可能なピン部材又はピン部材を挿入
可能な孔を設けたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
【請求項６】複数の圧電素子を設けたヘッド基板と、
前記複数の圧電素子を選択的に駆動するための回路を設
けたプリント基板とを、フレキシブル基板を介して接続
したインクジェットヘッドにおいて、前記フレキシブル
基板にはこの基板からはみ出す大きさで着脱可能な離型
紙を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。