(57)【要約】【課題】一つの基板に一対の圧電素子を配置する場合であっても、基板の両側面部に対する電気回路の接合を容易に行なうことができるようにする。【解決手段】一面側に所定間隔を存して配置され、印字信号に基づいてインクを加圧する一対の圧電素子列１０を有する基板１と、この基板１の両側面部にそれぞれ形成され、一対の圧電素子列１０に接続される第１の配線群１５と、基板１の両側面部にそれぞれ接合され、第１の配線群１５に接続される第２の配線群２１、及び印字信号に基づいて圧電素子列１０に第１及び第２の電線群１５，２１を介して選択的に電力を供給するためのＩＣチップ２０を有する電気回路２と、基板１の他面側に形成され、その対向する内壁面１７ａ，１７ｂが基板１の両側面部に対し平行状態に形成される凹陥部１７とを具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側に所定間隔を存して配置され、印字信号に基づいてインクを加圧する一対の圧電素子列を有する基板と、
この基板の両側面部にそれぞれ形成され、前記一対の圧電素子列に接続される第１の配線群と、
前記基板の両側面部にそれぞれ接合され、前記第１の配線群に接続される第２の配線群、及び印字信号に基づいて前記圧電素子列に前記第１及び第２の電線群を介して選択的に電力を供給するためのＩＣチップを有する電気回路と、
前記基板の他面側に形成され、その対向する内壁面が前記基板の両側面部に対し平行状態に形成される凹陥部と
を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記電気回路は、異方導電フィルムを介して前記基板の両側面部にそれぞれ熱圧着され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。
【請求項３】
前記電気回路は、可撓性フィルム上の配線パッドにドライバＩＣを半田接合などによりフリップチップ接続して構成され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。
【請求項４】
前記電気回路は、可撓性フィルム基板に設けられたフライングリードに熱、超音波圧着接合によりＩＣチップを接続して構成され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。
【請求項５】
前記可撓性フィルムは、ポリイミド製であることを特徴とする請求項３または４記載の
インクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印字信号に基づいてインクを吐出するための圧電素子列を配置する基板構造を改良したインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、その基板の一面側に印字信号に基づいてインクを加圧する圧電素子列を設け、側面部には圧電素子列に接続される第１の配線群を形成している。また、ＩＣチップとこのＩＣチップに接続される第２の配線群を有する電気回路を基板の側面部に接合してその第２の配線群と基板の第１の配線群とを接続している。そして、圧電素子列に対しＩＣチップにより印字信号に基づいて選択的に電力を供給することによりインクを吐出させるようになっている。
【０００３】
ところで、近時においては、いわゆるサイドシュータ型のインクジェットヘッドにおいて、２つの圧電素子列を１つのモジュールに組み込むものが開示されているが、その組み込み方法としては、大きく分けると２つの方法が示されている。
【０００４】
第１の方法は、１つの圧電素子列を有する基板の側面部、即ち、インク吐出方向と平行かつノズルの並び方向と平行な側面部に電気回路を熱圧着で取り付たのち、基板を２個貼合わせるものである。
【０００５】
また、第２の方法は、１つの基板に２つの圧電素子列を配置した後、基板の両側面部、即ち、インク吐出方向と平行かつノズルの並び方向と平行な両側面部に電気回路板を前述の第１の方法と同様にそれぞれ取り付けるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００３−５１９０２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１の方法では、基板同士の正確な位置合わせ工程、及び貼付工程が必要となり、製造工程が複雑化するという問題がある。
【０００７】
また、第２の方法では、基板同士の正確な位置合わせ工程、及び貼付工程は不要となるが、基板の一側面側に電気回路を熱圧着で接合したのちは、基板の向きを変更し、即ち、接合した電気回路が下方に位置するように上下に変更するため、基板の他側面側に電気回路を接合する際に、下部側に位置する電気回路が邪魔になり、基板を安定した状態で保持することができず、電気回路の接合が困難になる。
【０００８】
従って、この場合には、ワイヤボンディング法を用いて配線を接続することが考えられるが、ワイヤボンディング法では、配線を一本ずつをワイヤボンディングするため、多くの時間を要し、製造効率が低下する。
【０００９】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、一つの基板に一対の圧電素子を配置する場合であっても、基板の両側面部に対する電気回路の接合を容易に行なうことができるようにしたインクジェットヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、一面側に所定間隔を存して配置され、印字信号に基づいてインクを加圧する一対の圧電素子列を有する基板と、この基板の両側面部にそれぞれ形成され、前記一対の圧電素子列に接続される第１の配線群と、前記基板の両側面部にそれぞれ接合され、前記第１の配線群に接続される第２の配線群、及び印字信号に基づいて前記圧電素子列に前記第１及び第２の電線群を介して選択的に電力を供給するためのＩＣチップを有する電気回路と、前記基板の他面側に形成され、その対向する内壁面が前記基板の両側面部に対し平行状態に形成される凹陥部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の両側面部に対し電気回路をそれぞれ熱圧着法で容易、確実に接合することが可能となり、配線接続の信頼性を維持できるとともに、コンパクトなインクジェットヘッドをより短時間で製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。  
図１は本発明の一実施の形態であるインクジェットヘッドＨを示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその背面図である。
【００１３】
インクジェットヘッドＨは、基板１と、この基板１の前面側に取り付けられる流路枠３と、基板１の両側面部に取り付けられる電気回路２と、流路枠３及び後述する圧電素子列１０の前面側に接着されるノズルプレート４とで構成される。ノズルプレート４には、インクを吐出するノズル４ａが複数穿設されている。また、基板１の両側面部には、圧電素子列１０に電力供給するための第１の配線群１５が形成され、背面部には凹陥部１７が形成されている。
【００１４】
図２は、インクジェットヘッドＨからノズルプレート４を取り外した状態を示し、図３は図２中Ａ―Ａ線に沿って示す断面図、図４は図２中Ｂ―Ｂ線に沿って示す断面図である。
【００１５】
基板１は、その前面側に複数の圧電素子を有する圧電素子列１０と、インク収容部（不図示）に連通するインク供給穴１６を有している。
【００１６】
電気回路２は、印字信号に基いて圧電素子列１０に選択的に電力供給するためのＩＣチップ２０と、このＩＣチップ２０と基板１上の第１の配線群１５とを電気的に接続する第２の配線群２１とを有している。
【００１７】
電気回路２の具体例としては、例えば、ＣＯＰ（Chip on Film）や、ＴＰＣ（Tape Carrier Package）が挙げられる。ＣＯＰ（Chip on Film）は、ポリイミド等の可撓性フィルム上の配線パッドにドライバＩＣを半田接合などによりフリップチップ接続する回路で、ＴＰＣ（Tape Carrier Package）は、ポリイミドフィルム基板に設けられたフライングリードに熱、超音波圧着接合によりＩＣチップを接続する回路である。
【００１８】
また、流路枠３は、圧電素子列１０の周囲を囲むよう基板１に接着され、流路枠３にはインク収容部（不図示）と連通するインク排出穴３０が形成されている。
【００１９】
上記したインクジェットヘッドＨについて、さらに詳しく説明する。
【００２０】
図５は、基板１の全体像を示す斜視図で、基板１はベース１１と、このベース１１の前面両側部に所定間隔を存して配置される一対の圧電素子列１０から構成される。圧電素子列１０は接着剤によりベース１１に固定されている。ベース１１の材質としては、後述する圧電板１２、１３と同じ材料、例えば、アルミナなど圧電板と線膨張係数が近いものが用いられ、そり等の少ない高品質な基板１を構成するようになっている。但し、ヘッドのコストを優先する場合には、ベース１１の材質としては樹脂を用いるようにしてもよい。
【００２１】
圧電素子列１０は互いに接着された上下２枚の圧電板１２、１３に、スライサー等の切削機によって溝を複数形成することにより構成される。さらに、２列に並べた圧電素子列１０のインク供給穴１６側の面は傾斜面１０ａとなっており、ベース平面に対し略４５°の角度で傾斜されている。
【００２２】
ベース１１は上記したように２つの圧電素子列１０の間に位置するインク供給穴１６を複数有し、背面側には図６に示すように第１の配線群１５の基板長手方向の長さと同程度の長さをもつ凹陥部１７が形成されている。凹陥部１７はベース１１の成型加工時に同時成形するか、成形後、フライス加工等により形成される。また、凹陥部１７の対向する内壁面１７ａ，１７ｂには研磨加工が施され、第１の配線群１５が形成されるベース１１の両側面部に対し平行に形成されている。
【００２３】
図７は、基板１の側面部を示すもので、上下２枚の圧電板１２、１３にスライサー等の切削機によって形成された溝群１４の各溝１４ａの内面には金属膜が形成され、これが圧電素子の各電極１８となっている。さらに、ベース１１の側面部には電極１８に電気接続するための配線１５ａが形成されている。これら電極１８及び、配線１５ａは周知の技術で形成が可能である。例えば、無電解メッキによりベース１１全体に金属膜を形成し、その後、不要な金属膜部にレーザーを照射して除去することで電極１８、及び配線１５ａが形成される。尚、金属膜の不要な部分とは各配線１５ａ間、圧電素子列の各上部溝１４ａ間、傾斜面１０ａ上の溝間である。
【００２４】
図８は基板１と電気回路２とを接合するための接合装置２５を示すものである。
【００２５】
接合装置２５は、固定的に設けられる支持具２６と、この支持具２６の前方に設けられる押さえ具２７と、支持具２６の上方に設けられる圧着ヘッド２８とを備えている。支持具２６の前面部には支持用の凸部２９が突設されている。尚、支持具２６は、一般鋼材でもよいが、凹陥部１７の内壁面面１７ａ、１７ｂの寸法が小さい場合には、ヤング率の高い超硬合金を用いるとよい。押さえ具２７は図示しない駆動機構により、支持具２６に対し接離する方向に移動され、圧着ヘッド２８は昇降されるようになっている。
【００２６】
基板１と電気回路２とを接合する場合には、まず、押さえ具２７及び圧着ヘッド２８を支持具２６から離れる方向に移動させ、支持具２６の凸部２９に基板１の凹陥部１７を嵌め込み、その内壁面１７ａを支持具２６の凸部２９の上面部２９ａに接触させて係止させる。こののち、押さえ具２７を支持具２６の方向に移動させて基板１の前面に押し付けて基板１を保持する。このように基板１を保持したのち、異方導電フィルム（ＡＣＦ）６を基板１の側面部に仮固定し、第１の配線群１５と電気回路２の第２の配線群２１とを位置合わせした後、百数十度に加熱した圧着ヘッド２８を電気回路２上に３ＭＰａの圧力で押し当てる。これにより基板１の各配線と電気回路２上の各配線が電気的に接続される。
【００２７】
このようにして電気回路２を接合したのち、押さえ具２７、及び圧着ヘッド２８を支持具２６から離れる方向に退避させて基板１を支持具２６の凸部２９から取り外す。ついで、基板１の向きをその電気回路２が下方に位置するように上下を逆転させたのち、図９に示すようにて再度、上記したと同様に支持具２６の凸部２９に基板１の凹部１７を嵌め込み、その内壁面１７ｂを支持具２６の凸部２９の上面部２９ａに接触させて係止させる。こののち、押さえ具２７を支持具２６の方向に移動させて基板１の前面に押し付けて基板１を保持する。このように基板１を保持したのち、異方導電フィルム（ＡＣＦ）６を基板１の側面に仮固定し、第１の配線群１５と電気回路２の第２の配線群２１とを位置合わせした後、百数十度に加熱した圧着ヘッド２８を電気回路２上に３ＭＰａの圧力で押し当てる。これにより基板１の各配線と電気回路２上の各配線が電気的に接続される。
【００２８】
このようにして基板１の両側面部に電気回路２をそれぞれ接合したのちは、基板１を接合装置２５から取り出し、その前面側に図１０に示す流路枠３を取り付ける。
【００２９】
流路枠３には基板挿入口３１が設けられ、基板１はこの基板挿入口３１から挿入されてその上面と流路枠３の上面とが同一面上に位置するように接着剤で固定される。この際、後述するが流路枠３内にインクの流路ができるため、基板１と流路枠３の接合部からインク漏れがないよう接合用の接着剤で接合部を封止する。さらに、基板１の上面、及び流路枠３の上面にノズルプレート４を接着してインクジェットヘッドの製造を終了する。
【００３０】
図１１は、インクの吐出原理を示すものである。
【００３１】
基板１の各上部溝１４ａ間にノズルプレートが接着され、圧力室３３が形成されている。圧電素子列１０は図の矢印方向に分極されており、電極１８間に電位差を与えることにより、圧力室３３の容積を変えることができる。この圧力室３３の変形を利用して、圧力室３３内のインクを加圧して、ノズル４ａよりインクを吐出させる。
【００３２】
このインクジェットヘッドは圧力室３３内に溜まった気泡やノズル４ａより大きなごみを圧力室３３から取り除くことが可能なようなインク流路を設けている。
【００３３】
このときのインクの流れについて、図３及び図４を用いて説明する。
【００３４】
図３及び図４にインクの流れを矢印にして示すが、インク供給穴１６から圧力室３３、さらに基板と流路枠の間を通り、流路枠に設けられたインク排出穴３０よりヘッド外部に排出される。尚、インクを流す機構は図示しないが、インク供給穴１６に連通するインク収容部に圧力を与えインクを流動させる等、周知の機構でインクを流すことが可能である。
【００３５】
上記したように、この実施の形態によれば、基板１の背面側に凹陥部１７を設けるため、凹陥部１７内に支持具２６の凸部２９を嵌め込むことにより、基板１を浮いた状態で保持することができ、基板１の一側面側に電気回路２を圧着ヘッド２８により圧着する場合は勿論のこと、基板１の向きを上下逆にして基板１の他側面側に電気回路２を圧着ヘッド２８により圧着する場合でも、下部側に位置する電気回路２の影響を受けることなく、容易に圧着接合することでき、製造効率を向上できる。
【００３６】
また、凹陥部１７の対向する内壁面１７ａ，１７ｂを基板１の両側面部に対し平行に形成するため、基板１の側面部の第１の電極群１５に対して電気回路２の第２の電極群２１を正確に位置決めして接続することが可能となる。
【００３７】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態であるインクジェットヘッドを示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその背面図。
【図２】図１（ａ）のノズルプレートを取り外した状態を示す図。
【図３】図２中Ａ−Ａ線に沿って示す断面図。
【図４】図２中Ｂ−Ｂ線に沿って示す断面図。
【図５】図１のインクジェットヘッドの基板を示す斜視図。
【図６】図５の基板をその背面側から示す斜視図。
【図７】図５の基板の圧電素子列の構成を拡大して示す図。
【図８】図５の基板の一側面部に対する電気回路の接合方法を示す図。
【図９】図５の基板の他側面部に対する電気回路の接合方法を示す図。
【図１０】図１のインクジェットヘッドを構成する基板と流路枠とノズルプレートを分解して示す図。
【図１１】図１のインクジェットヘッドのインクの吐出原理を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１…基板、２…電気回路、６…異方導電フィルム（ＡＣＦ）、１０…圧電素子列、１５…第１の配線群、１７…凹陥部、１７ａ、１７ｂ…内壁面、２０…ＩＣチップ、２１…第２の配線群。
【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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