JPH11286112A - 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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JPH11286112A
JPH11286112A JP8966598A JP8966598A JPH11286112A JP H11286112 A JPH11286112 A JP H11286112A JP 8966598 A JP8966598 A JP 8966598A JP 8966598 A JP8966598 A JP 8966598A JP H11286112 A JPH11286112 A JP H11286112A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
ink jet
jet head
silicon substrate
heating element
Prior art date
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Pending
Application number
JP8966598A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Hisatomi
真一 久富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】平滑なインク吐出面を有し樹脂部材に悪影響を
与える高温を用いることのなく発熱素子と外部信号線を
接続したインクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】インクジェットヘッド10はシリコン基板
11の裏面にインクカートリッジ12を装着し、表面に
駆動回路、端子、電極と共に発熱素子をアレー状に形成
され、隔壁部材13を積層されてインク室とインク通路
が形成され、更にオリフィス板とフレキシブルケーブル
を兼ねる可撓性のポリイミド基材14が積層される。オ
リフィス板部分14−1には発熱素子との対応箇所にオ
リフィス15が形成され、右方に延設されたフレキシブ
ルケーブル部分14−2には装置本体の駆動制御回路に
接続されるリード16とパット16−1が配線され、上
記積層処理と同時にリード16がパット16−1、異方
導電性コネクタ18、パット16−1を介してシリコン
基板11の発熱素子駆動回路の端子に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤーボンディ
ングも高熱も用いずに発熱体とプリンタ装置本体間の電
気的接続を実現したインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、サーマルインクジェット方式を用
いたプリンタが主流を占めてきている。このサーマルイ
ンクジェット方式は、基板上にアレー状に配列された複
数の発熱素子を有する印字ヘッド(インクジェットヘッ
ド)を備え、この印字ヘッドの発熱素子を印字情報に応
じて選択的に発熱させ、この発熱素子上に供給されるイ
ンクを加熱し、インクと発熱素子の界面に瞬時に気泡を
発生させる膜沸騰現象を利用することにより各発熱素子
に対応して配置されているオリフィス(一般には導波管
等の側壁や終端に設けられエネルギーの伝送口となる開
口や窓のことをいい、この場合はインク吐出口のことを
いう)より微細なインク滴を吐出して記録用紙に印字を
行う。
【0003】図4は、そのようなインクジェットプリン
タの印字ヘッドの構造を模式的に示す側断面図である。
一般に、印字ヘッドはシリコンLSI技術と薄膜技術と
を利用して製造される。同図に示す印字ヘッド1は、シ
リコン基板2の上(同図では下面)に複数の発熱素子
(不図示)をアレー状に形成され、インク通路を形成す
る隔壁部材3を積層され、更にオリフィス板4を積層さ
れて、このオリフィス板4には上記発熱素子に対応する
位置にインク吐出口(オリフィス)5が形成されてい
る。
【0004】上記の発熱体の配置密度は、例えば解像度
が360dpi(ドット/インチ)とすれば、1mm
(ミリメータ)当り約14個である。これらの発熱素子
を発熱駆動する上記シリコン基板2上に形成されている
発熱駆動回路の配線は、プリンタ装置本体側の駆動制御
回路と接続する外部配線6に、細線7を用いてワイヤー
ボンディングされている。その細線7の保護と接続の補
強を兼ねて、封止剤8が細線7を包み込むようにして覆
っている。封止剤8は、一般的にはエポキシ系の接着剤
やシリコン系の接着剤が使用される。
【0005】この印字ヘッド1にはインクカートリッジ
9が取り付けられ、その内部に収納されているインクが
印字ヘッド1の発熱体へ供給される。この印字ヘッド1
が記録用紙の送り方向(副走査方向)に対して直交する
方向(主走査方向)に走査して印字するシリアル方式の
プリンタでは、印字ヘッド1の移動に追随できるよう
に、一般に外部配線6にはFPCなどの可撓性のあるフ
ラットケーブルが用いられている。
【0006】上記のインクをインク吐出口5から吐出す
る際のインク加熱速度は108 ℃/s以上にも達する。
そして、図4に示す印字ヘッド1は、インク滴が吐出さ
れる方向が、シリコン基板表面上に形成された発熱素子
の面に対して垂直方向になるので、一般にトップシュー
タ型インクジェットへツドと呼ばれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のワイ
ヤーボンディングによる電気接続方法を用いると、図4
に示すように、ボンディングされた細線7がシリコン基
板2の面に対して0.5mm〜1mm程度の山なりに盛
り上がって配線される。そして、これを更に庇護し補強
するために設けられる封止剤8がシリコン基板2の面に
更なる盛り上がりを形成する。
【0008】一方、一般にはインクジェットヘッドのイ
ンクは数mm程度の距離まで吐出が可能であるが、実用
的な画質が要求される場合には記録用紙とインク吐出口
5との距離は1mm程度の近距離に設定されなければな
らない。
【0009】ところが、上記のようにトップシュータ型
のインクジェットヘッドでは、インク吐出口5を、この
インク吐出口5に対向して配置される記録用紙との適切
な距離である1mmの距離に配置しようとすると、盛り
上がった封止剤8が記録用紙に接触して擦れ、やがては
細線7が切断されるという危険性が生じてくる。
【0010】もっとも、この危険を避けるため、TAB
実装技術(特公平7−73915)を用いた配線方法が
提案されてはいる。しかしながら、このTAB方式は、
配線接続時に350℃程度の高い温度を必要とするか
ら、このためにシリコン基板2の表面にインク室やイン
ク流路を形成している樹脂部材(隔壁部材3)が熱破壊
される危険性を伴っており、製品歩留まりが低下する虞
がある。
【0011】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
インク吐出口と記録用紙との適切な距離に障害となる盛
り上がりをシリコン基板上に形成すること無く且つ樹脂
部材を熱破壊する虞のある高温を用いること無く発熱素
子と外部信号線とを接続したインクジェットヘッドを提
供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】以下に、本発明のインク
ジェットヘッドの構成を述べる。本発明のインクジェッ
トヘッドは、基板上に複数の発熱素子をアレー状に配列
した発熱ヘッドを設け、上記発熱素子上に供給されるイ
ンクを発熱素子にて加熱し、該インクと上記発熱素子の
界面に気泡を発生させることによりオリフィスよりイン
ク滴を吐出するインクジェットヘッドであって、上記オ
リフィスを形成する可撓性の樹脂基板を上記基板から延
設して設け、該樹脂基板に上記発熱素子に信号を供給す
る信号供給線を設けて構成される。そして、上記信号供
給線は、例えば請求項2記載のように、異方導電性コネ
クタを介して上記発熱ヘッドに上記信号を供給するよう
に構成される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1(a) は、一実施の形態に
おけるインクジェットヘッドを模式的に示す側面図であ
り、同図(b) は、その底面(ヘッドの表面)図である。
同図(a),(b) に示すように、インクジェットヘッド10
は、シリコン基板11の背面(同図(a) では上面)に、
そのシリコン基板11よりも幅、長さ共に大きなインク
カートリッジ12を着脱自在に装着される。
【0014】シリコン基板11の表面(同図(a) では下
面)には、同図では隠れて見えないが、LSI形成処理
により駆動回路とその端子が形成されており、また、こ
れらに接続して、薄膜技術によりNiなどによる電極、
Ta−Si−SiOなどの複数の微細抵抗(発熱素子)
がアレー状に配列されて4列形成されている。
【0015】そして、ウェットエッチングまたはサンド
ブラスト法などにより上記シリコン基板11にインク供
給路とインク供給孔が形成されており、その上に、感光
性ポリイミドなどの有機材料からなり上記発熱素子を取
り囲むようにインク室及びインク通路をエッチングなど
により櫛の歯状に切り欠かれて形成された隔壁部材13
が積層されている。これにより、隔壁部材の櫛の歯状の
歯の谷部分のインク室に発熱素子が配置され、櫛の歯部
分は隣接する発熱素子間の仕切りとなり、その谷から歯
先までの間がインク通路となって上記シリコン基板面に
穿設されているインク供給路に連通して配置される。
【0016】更にその上に、オリフィス板とフレキシブ
ルケーブルの両方を兼備える可撓性のポリイミド基材1
4が、予め設けられている例えばエポキシ樹脂接着剤な
どの適宜な接着剤層によって接着して積層され、これに
より上記隔壁部材11によって形成されているインク室
及びインク通路が蓋をされ、各発熱素子ごとの個別の微
細インク案内路が形成されている。
【0017】このポリイミド基材14は、およそ50μ
mの厚さのフィルムであり、上記の隔壁部材13上に積
層された部分(オリフィス板部分14−1)には、積層
処理に先立って、上記隔壁によって囲まれた発熱素子の
インク室に対応する箇所に、例えばドライエッチングあ
るいはYAGレーザ又はエキシマレーザなどによって直
径20μmφ〜30μmφの孔からなるオリフィス15
が形成されている。
【0018】また、ポリイミド基材14の上記オリフィ
ス板部分14−1から図の右方に延設されたフレキシブ
ルケーブル部分14−2には、その片面(同図(a) では
上面、同図(b) では図の向こう側)に所定の本数の例え
ば銅などのリード16が予めプリント配線されており、
このリード16の先端(図の左端)にはパット16−1
が形成されている。
【0019】一方、シリコン基板11の上述した駆動回
路の端子にはバンプ17が形成されており、このバンプ
17と上記のリード16先端のパット16−1が異方導
電性コネクタ18を介して接続される。この接続は、ポ
リイミド基材14をシリコン基板11上に積層する際に
同時に行われる。
【0020】このように構成することにより、同図(a)
に示すように、インクジェットヘッド10のオリフィス
15が形成されている面は平滑であって何等の盛り上が
り部材も配置されていない。したがって、これと対向し
て配置される記録用紙との間には何等の距離的制約を設
けることなく、間隔の充分に狭い適切な距離を設定でき
る。
【0021】図2は、上記インクジェットヘッド10の
動作状態を示す図である。同図は図1に示した構成をや
や省略して示している。図2に示すように、インクジェ
ットヘッド10は、記録用紙19との間に充分に狭い適
切な距離Aを設定されて不図示のプリンタ装置本体に配
設され、ポリイミド基材14の上記オリフィス板部分1
4−1から延設されU字型に反転して図外左方に延びる
フレキシブルケーブル部分14−2の他端がプリンタ装
置本体の駆動制御回路に接続されている。
【0022】このインクジェットヘッド10は、図の両
方向矢印B及び破線10′で示すように、記録用紙19
の幅方向に走査して印字を行う。この印字走査するイン
クジェットヘッド10の移動に追従して、ポリイミド基
材14の延長部分であるフレキシブルケーブル部分14
−2が移動する。
【0023】また、このように、プリンタ装置本体から
の駆動制御信号線を、直接、インクジェットヘッドの発
熱駆動回路へ配線できるので、リード抵抗及び接合抵抗
を低く抑えることができ、その分、使用電力の効率が向
上する。
【0024】図3(a) は、他の実施の形態におけるイン
クジェットヘッドを模式的に示す側面図であり、同図
(b) は、その底面(ヘッドの表面)図である。この例で
は、発熱体を形成するシリコン基板20(20a、20
b、20c、20d)が、カラーインク毎に分かれてい
る場合の例を示している。このように、シリコン基板を
複数の基板に分割していても、1枚のポリイミド基材2
1上に形成されているオリフィス列22(22a、22
b、22c、22d)のオリフィス板部分の上記複数基
板への接合と、同じくポリイミド基材21上に形成され
ている配線ケーブル23の上記複数のインクジェットヘ
ッドの発熱素子配線端子への接続とを、1回の工程で行
うことができて便利である。
【0025】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インクジェットヘッドのインク吐出口を形成する
オリフィス板と装置本体への配線用の可撓性ケーブルと
を一体化して可撓性ケーブルの配線とヘッド側の発熱駆
動回路とを異方導電コネクタで接続するので、インク吐
出口と記録用紙との適切な距離に障害となる盛り上がり
をシリコン基板から除去でき、したがって、印字性向の
良いインクジェットヘッドを提供することが可能とな
る。また、同様に可撓性ケーブルの配線とヘッド側の発
熱駆動回路とを異方導電コネクタで接続するので、電気
接続に高温を用いる必要がなく、したがって、樹脂部材
の熱破壊が防止されて製品歩留まりが向上する。また、
オリフィス板と可撓性ケーブルとを一体化するので、一
体化した分だけ部品点数を削減でき、したがって、製造
コスト削減に貢献する。また、同様にオリフィス板と可
撓性ケーブルとが一体であるので、インクジェットヘッ
ドへの電気配線工程とオリフィス板の接着工程とを一回
の加工工程で行うことができ、したがって、工程が簡略
され作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) は一実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドを模式的に示す側面図、(b) はその底面(ヘッドの
表面)図である。
【図2】一実施の形態におけるインクジェットヘッドの
動作状態を示す図である。
【図3】(a) は他の実施の形態におけるインクジェット
ヘッドを模式的に示す側面図、(b) はその底面(ヘッド
の表面)図である。
【図4】従来のインクジェットプリンタの印字ヘッドの
構造を模式的に示す側断面図である。
【符号の説明】
1 印字ヘッド 2 シリコン基板 3 隔壁部材 4 オリフィス板 5 インク吐出口(オリフィス) 6 外部配線 7 細線 8 封止剤 9 インクカートリッジ 10 インクジェットヘッド 11 シリコン基板 12 インクカートリッジ 13 隔壁部材 14 ポリイミド基材 14−1 オリフィス板部分 14−2 フレキシブルケーブル部分 15 インク吐出口(オリフィス) 16 リード 16−1 パット 17 バンプ 18 異方導電性コネクタ 19 記録用紙 20(20a、20b、20c、20d) シリコン基
板 21 ポリイミド基材 22(22a、22b、22c、22d) オリフィス
列 23 配線ケーブル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に複数の発熱素子をアレー状に配
    列した発熱ヘッドを設け、前記発熱素子上に供給される
    インクを発熱素子にて加熱し、該インクと前記発熱素子
    の界面に気泡を発生させることによりオリフィスよりイ
    ンク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、 前記オリフィスを形成する可撓性の樹脂基板を前記基板
    から延設して設け、該樹脂基板に前記発熱素子に信号を
    供給する信号供給線を設けたことを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
  2. 【請求項2】 前記信号供給線は、異方導電性コネクタ
    を介して前記発熱ヘッドに前記信号を供給することを特
    徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
JP8966598A 1998-04-02 1998-04-02 インクジェットヘッド Pending JPH11286112A (ja)

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JP8966598A JPH11286112A (ja) 1998-04-02 1998-04-02 インクジェットヘッド

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009000904A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009000904A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法

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