(57)【要約】【課題】素子チップをマトリックス配列して実装したマトリックス配列基板の外部配線回路に対する接続構造を立体化することで、装置サイズを縮小する。【解決手段】各素子チップのプリント幅の方向である行方向とこれに直交する列方向にマトリックス配列された複数の素子チップ２を支持体１に実装し、フレーム状の第１の配線基板１１によってまず各列の末端と各行の末端に位置する素子チップ２の電極部を外部配線回路に取出す。次いで第２の配線基板１２を第１の配線基板１１に重ねて、その内側に位置する素子チップ２の電極部を外部へ取出す。第３の配線基板１３およびそれ以後の配線基板も同様に重ねて実装する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ液滴を吐出するための吐出素子列を有する複数の素子チップをマトリックス配列にて配設したマトリックス配列基板と、各素子チップの端部の電極部を前記マトリックス配列基板の外周部を経て外部配線回路に取出すための接続配線手段を有し、前記接続配線手段が、前記マトリックス配列の行方向の末端と列方向の末端に位置する各素子チップの前記電極部を前記外周部に取出す第１の配線基板と、前記第１の配線基板の上に実装され、前記第１の配線基板の少なくとも前記列方向の内側に隣接する各素子チップの前記電極部を前記外周部に取出す第２の配線基板とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
接続配線手段が、下に実装された配線基板の内側に隣接する各素子チップの電極部をマトリックス配列基板の外周部に取出すように構成された第３以後の配線基板を有することを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
各配線基板が、金属支持体に接続されたフレキシブルプリント基板を有し、前記フレキシブルプリント基板の電極接合部の一部を前記金属支持体に接合して取出すように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等の液体吐出記録装置において、Ｓｉウエハー等からの取り個数や良品率を考慮して最適サイズに切り出された複数の素子チップを、千鳥状にマトリックス配列した液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等の液体吐出記録装置においては、近年、カラー化やプリント高速化が進んでおり、図１２に示すように、アルミナ等からなる支持体１０１上に、それぞれ少なくとも１個の吐出素子列を有する素子チップ１０２を千鳥状にｍ行ｎ列のマトリックス配列に実装したものが知られている。素子チップ１０２は、Ｓｉウエハー等の基板から取り個数や良品率を考慮して最適サイズに切り出されたもので、長さ方向のプリント幅Ｌを持ち、このような素子チップ１０２をｍ行ｎ列のマトリックス配列することで、行方向に連続プリント幅を拡大（長尺化）して高速印字を可能とし、列方向に複数配置して多色化・高精細化するとともに、フルラインヘッドにおいては多パスプリントを可能とする。
【０００３】
マトリックス配列された液体吐出ヘッドでは各素子チップ１０２間の電極取出し部において、特に液体吐出ヘッドの外周に面した電極取出し部を除いた、四方を素子チップ１０２で囲まれた空間に存在する電極取出し部１０３の取出しには多層配線基板を使用し、各列の千鳥配置のピッチＰ1 と、列間のピッチＰ2 によって形成される空所、すなわち、列方向の素子チップ１０２の隙間に配線することで、すべての素子チップ１０２の電極部を同時に液体吐出ヘッドの外周へ取出す方法が採られている。
【特許文献１】特開２０００−２８９２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の技術によれば、液体吐出ヘッドの外周に面した電極取出し部と、その内側の、四方を素子チップで囲まれた内側の電極取出し部とを同時に取出すものであるため、多層配線基板はコストが大幅にアップし、さらに各列の千鳥配置のピッチＰ1 と列間のピッチＰ2 を拡大して配線する構成であるために素子チップの実装基板が大型化するという未解決の課題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、複数の素子チップをマトリックス配列した液体吐出ヘッドにおいて、素子チップ間の列方向の間隔を縮小し、基板サイズの小型化と製造コストの低減に大きく貢献できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、それぞれ液滴を吐出するための吐出素子列を有する複数の素子チップをマトリックス配列にて配設したマトリックス配列基板と、各素子チップの端部の電極部を前記マトリックス配列基板の外周部を経て外部配線回路に取出すための接続配線手段を有し、前記接続配線手段が、前記マトリックス配列の行方向の末端と列方向の末端に位置する各素子チップの前記電極部を前記外周部に取出す第１の配線基板と、前記第１の配線基板の上に実装され、前記第１の配線基板の少なくとも前記列方向の内側に隣接する各素子チップの前記電極部を前記外周部に取出す第２の配線基板とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
Ｓｉウエハー等の基板から取り個数や良品率を考慮して最適サイズに切り出された素子チップの複数をマトリックス配列することで、高速プリントや多色化・高精細化を促進し、フルラインヘッドにおいては多パスプリント化を可能とするインクジェット記録装置等の液体吐出ヘッドにおいて、各素子チップの電極部を外部配線回路に取出す接続配線構造を立体化することで、素子チップ間の特に列方向の間隔を縮小する。これによって、液体吐出ヘッドのマトリックス配列基板を大幅に小型化するとともに、接続配線手段の部品コストの削減や実装作業の簡略化等にも貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１および図２は一実施の形態による液体吐出ヘッドのマトリックス配列基板の構造を示すもので、図１の（ａ）に示すように、マトリックス配列基板の支持部であるアルミナ等からなる支持体１上に、それぞれ少なくとも１個の吐出素子列を有する複数の素子チップ２を各列の行方向には千鳥状にｍ行ｎ列のマトリックス配列で実装する。素子チップ２は、Ｓｉウエハー等の大判の基板から取り個数や良品率を考慮して最適サイズに切り出されたもので、このような素子チップ２をｍ行ｎ列のマトリックス配列することで、行方向に連続印字幅を拡大（長尺化）して高速プリントを可能とし、列方向に複数配置して多色化・高精細化するとともに、フルラインヘッドにおいては多パスプリントを可能とする。
【０００９】
まず、図１の（ｂ）に示すように、各素子チップ２の電極部を外部配線回路に取出すための電極取出し部のうちで、マトリックス配列の外周すなわち支持体１の外周部に面した電極取出し部と、支持体１の外周部にフレーム状の第１の配線基板１１を実装する。第１の配線基板１１による電極の接合・封止を行ったのち、図２の（ａ）に示すように、前記外周部に面していない、四方を素子チップ２で囲まれた電極取出し部のうちで最も外側の電極取出し部における電極の取出しを行う。すなわち、第１の配線基板１１の列方向の内側に隣接する素子チップ２の電極部を、第１の配線基板１１に重ねて実装される第２の配線基板１２によって前記外周部へ取出す。
【００１０】
さらに、図２の（ｂ）に示すように、第２の配線基板１２に重ねて第３の配線基板１３を実装し、第２の配線基板１２の内側に隣接する素子チップ２の電極部を前記外周部へ取出す。
【００１１】
必要であれば、第４の配線基板以後も第３の配線基板と同様にして、すべての電極取出し部をマトリックス配列基板の外周部へ取出す。
【００１２】
このようにして各電極取出し部に実装される配線基板として、図１０に示すように、金属支持体３上に支持されたフレキシブルプリント基板５０を用いて、前記フレキシブルプリント基板５０の一部の電極接合部５１を金属支持体３に接合して取出すように構成してもよい。
【００１３】
さらに、フレキシブルプリント基板の一部の配線を相互に接合して取出す構成にすることも可能である。
【実施例１】
【００１４】
図１の（ａ）に示すように、アルミナ等からなる支持体１上に、素子チップ２（Ｔ11〜Ｔmn）をマトリックス配列し、各素子チップ２の両端の電極取出し部のうちで、同図の（ｂ）に示すように、支持体１の外周部に面した最外周の電極取出し部にフレーム状の第１の配線基板１１を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。次に図２の（ａ）に示すように、前記最外周の電極取出し部の列方向の内側に隣接する電極取出し部に第２の配線基板１２を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止し、第１の配線基板１１に重ねて支持体１の外周部に取出す。さらに、同図の（ｂ）に示すように、より内側の電極取出し部に第３の配線基板１３を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。このようにして、配線基板を必要なだけ重ねて、すべての電極取出し部を支持体１の外周部へ取出す。
【００１５】
第１の配線基板１１と第２の配線基板１２以後を順次重ねて実装するものであるため、片面または両面のフレキシブルプリント基板等を配線基板として使用することが可能であり、多層配線基板を用いる場合に比べて低コストで作業効率もよい。また、素子チップ間の列方向の隙間を拡大せずに配線することが可能であるため、液体吐出ヘッドの高密度化や小型化を大幅に促進できる。
【実施例２】
【００１６】
図３の（ａ）に示すように、支持体１上に素子チップ２（Ｔ11〜Ｔmn）をマトリックス配列して、同図の（ｂ）に示すように、支持体１の外周部に面した電極取出し部に、行方向に分割した第１の配線基板２１ａ、２１ｂを位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。次に、図４の（ａ）に示すように、四方を素子チップ２で囲まれた内側の電極取出し部に、それぞれ独立した第２の配線基板２２を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止し、同図の（ｂ）に示すように、さらに内側の電極取出し部ごとに独立した第３の配線基板２３を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。この作業をすべての素子チップ２の電極部を取出すまで繰り返す。
【００１７】
本実施例においては、第１の配線基板が行方向に分割されており、第２以後の配線基板は各電極取出し部ごとに独立した構成であるため、各配線基板の形状と配線を単純化できるという利点がある。
【実施例３】
【００１８】
図５の（ａ）に示すように、支持体１上に素子チップ２（Ｔ11〜Ｔmn）をマトリックス配列し、同図の（ｂ）に示すように、最外周の電極取出し部を取出すフレーム状の第１の配線基板３１を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。次いで、図６の（ａ）に示すように、第１の配線基板３１の列方向内側に隣接する素子チップ間の電極取出し部に第２の配線基板３２を位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止し、同図の（ｂ）に示すように、さらに列方向内側の電極取出し部を、行方向に素子チップ２間に挿入された第３の配線基板３３によって支持体１の外周部へ取出す。
【００１９】
本実施例においては、第２と第３の配線基板の取出し方向を変えることで、配線基板同士が重なる箇所を減少できる利点がある。
【実施例４】
【００２０】
図７の（ａ）に示すように、各素子チップ２の列方向の隙間に貫通孔１ａを有する支持体１を用いる。この支持体１上に、素子チップ２をマトリックス配列し、同図の（ｂ）に示すように、最外周の電極取出し部に行方向に分割した第１の配線基板４１ａ、４１ｂを位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。次いで、図８の（ａ）に示すように、最外周の内側に隣接する電極取出し部に、第１の配線基板４１ｂに重ねた第２の配線基板４２の先端の折曲げ部４２ａを位置合わせして搭載し、電気接合して接合部を封止する。第２の配線基板４２は、図９の（ｂ）に示すように平板から打抜かれた配線基板４２の中間部４２ｂを０−０線に沿って９０°折曲げて、同図の（ａ）に示すように紙面に垂直になった中間部４２ｂを素子チップ２の間に設けられた貫通孔１ａに挿入し、中間部４２ｂからさらに９０°折曲げた先端の折曲げ部４２ａを電極取出し部に搭載したものである。
【００２１】
次いで、図８の（ｂ）に示すように、さらに内側の電極取出し部に、同様に繰返し折曲げた第３の配線基板４３の先端の折曲げ部４３ａを搭載し、電気接合して接合部を封止する。
【００２２】
本実施例によれば、第２以後の配線基板の実装においては、素子チップの隙間に設けた貫通孔に配線基板の一部を折り曲げて挿入しているので、素子チップの行方向の隙間寸法をさらに減少できる利点がある。
【実施例５】
【００２３】
図１０に示すように、例えば第１の配線基板として、金属支持体３の支持部３ａにフレキシブルプリント基板５０を積層したものを用いて、フレキシブルプリント基板５０の一部の電極接合部５１を金属支持体３の支持部３ａに接合して取出すものである。フレキシブルプリント基板５０の金属支持体３への接合は半田付け、導電性接着剤、溶接等の方法により行う。金属支持体３は、図１０の（ｂ）に示すように、最外周の電極取出し部の支持部３ａと外周部３ｂとが一体で形成された板状部材であり、同図の（ａ）に示すように、接続部材２ａに接続されたフレキシブルプリント基板５０の一部の電極接合部５１を金属支持体３の支持部３ａに接合して外周部３ｂで取出すことにより、低抵抗の配線が可能となる。
【００２４】
インクジェット記録装置等の液体吐出ヘッドでは、素子チップに形成された発熱部（図示しない）への電流供給が必要であり、その際に生じる電源供給部電位やＧＮＤ電位を安定させるうえで、本実施例の金属支持体を使用することはきわめて有効である。
【００２５】
第２以後の配線基板にも同様の支持部を有する金属支持体とフレキシブルプリント基板を用いることができる。
【００２６】
また、第１のフレキシブルプリント基板の一部の電極接合部を金属支持体に接合して取出すと同時に、順次積層されたフレキシブルプリント基板の配線同士を接合して取出してもよい。
【００２７】
さらに、図１１に示すように、金属支持体３の支持部３ａ上の電極取出し部を封止樹脂４によって封止することで、電極取出し部と素子チップ２の表面の間の凹凸を平坦化してもよい。
【００２８】
本実施例によれば、素子チップ表面のブレードでの回復動作によるインク等液体の残渣を除去しやすくなり、また、フレキシブルプリント基板積層部を機械的ストレスや環境変化によるストレスから保護して信頼性が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の下層構造を説明する図である。
【図２】実施例１による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の上層構造を説明する図である。
【図３】実施例２による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の下層構造を説明する図である。
【図４】実施例２による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の上層構造を説明する図である。
【図５】実施例３による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の下層構造を説明する図である。
【図６】実施例３による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の上層構造を説明する図である。
【図７】実施例４による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の下層構造を説明する図である。
【図８】実施例４による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造の上層構造を説明する図である。
【図９】第２の配線基板の製造工程を説明する図である。
【図１０】実施例５による液体吐出ヘッドのマトリックス実装構造を示すもので、（ａ）はその部分断面図、（ｂ）は金属支持体を示す平面図である。
【図１１】実施例５の一変形例を示す部分断面図である。
【図１２】一従来例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    支持体
１ａ    貫通孔
２    素子チップ
３    金属支持体
１１、１３、２１ａ、２１ｂ、３１、４１ａ、４１ｂ    第１の配線基板
１２、２２、３２、４２    第２の配線基板
１３、２３、３３、４３    第３の配線基板
４２ａ、４３ａ    折曲げ部
５０    フレキシブルプリント基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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