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JPH1120161A - Printer head and manufacture thereof - Google Patents

Printer head and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH1120161A
JPH1120161A JP17992097A JP17992097A JPH1120161A JP H1120161 A JPH1120161 A JP H1120161A JP 17992097 A JP17992097 A JP 17992097A JP 17992097 A JP17992097 A JP 17992097A JP H1120161 A JPH1120161 A JP H1120161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
ink
head
drive circuit
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17992097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Segawa
雅雄 瀬川
Satoru Hara
悟 原
Motojiro Shibata
元二郎 芝田
Mitsuharu Yamabe
光治 山部
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17992097A priority Critical patent/JPH1120161A/en
Publication of JPH1120161A publication Critical patent/JPH1120161A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the overall size of a head by forming a jetting part driving circuit integrally with a head board provided with ink jet through holes. SOLUTION: The printer head comprises an ink containing part 42, a head board 41 provided with orifice holes 41b for jetting ink and disposed contiguously to the ink containing part 42, and counter electrodes 41e, 41f for urging ink to be jetted from the orifice holes 41b wherein a circuit 41g for driving the counter electrodes 41e, 41f is formed integrally with the head board 41.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小形化が可能なプ
リンタヘッド及びプリンタヘッド製造方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a printer head that can be miniaturized and a method for manufacturing a printer head.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報機器の進展に伴い、画像データや文
書を高精細かつ高速に出画するプリンタが要求されてい
る。インクを吐出することで印刷を行うインクジェット
方式のプリンタの駆動方式としては、静電方式や発熱素
子を用いたもの等が実用化されている。
2. Description of the Related Art Along with the development of information equipment, there is a demand for a printer capable of outputting image data and documents with high definition and high speed. As a driving method of an ink-jet printer that performs printing by discharging ink, an electrostatic method, a method using a heating element, and the like have been put to practical use.

【0003】静電方式のプリンタヘッド10は、図13
及び図14に示すように、ヘッド基板11と、インク収
容室12と、配線基板13と、駆動IC14とを備えて
いる。
An electrostatic printer head 10 is shown in FIG.
As shown in FIG. 14, a head substrate 11, an ink storage chamber 12, a wiring substrate 13, and a drive IC 14 are provided.

【0004】ヘッド基板11は、薄板状の基板本体11
aを備えている。基板本体11aには、微細なオリフィ
ス孔(貫通孔)11bが形成されるとともに、一方の面
11cと他方の面11dには、それぞれ対向電極11
e,11fが形成されている。
[0004] The head substrate 11 comprises a thin plate-shaped substrate main body 11.
a. A fine orifice hole (through hole) 11b is formed in the substrate body 11a, and a counter electrode 11 is formed on one surface 11c and the other surface 11d, respectively.
e, 11f are formed.

【0005】このようなプリンタヘッド10では、駆動
回路14により配線基板13を介して対向電極11e,
11fに電圧を印加することで、微細穴に電位差を発生
させ、インク収容室4からインクKを静電力でオリフィ
ス孔11bの表面に吐出することができる。なお、オリ
フィス孔11bの表面に吐出されたインクKは、ヘッド
基板11に対向配置される転写用の紙(不図示)に付着
することにより、画像イメージを形成することができ
る。
In such a printer head 10, the opposing electrodes 11 e,
By applying a voltage to 11f, a potential difference is generated in the fine holes, and the ink K can be discharged from the ink storage chamber 4 to the surface of the orifice hole 11b by electrostatic force. The ink K discharged to the surface of the orifice hole 11b can form an image image by adhering to a transfer paper (not shown) disposed to face the head substrate 11.

【0006】圧電方式のプリンタヘッド20は、図15
に示すように、ヘッド基板21と、圧電基板22と、配
線基板23と、駆動IC24とを備えている。なお、図
15中25は天板を示している。
The piezoelectric printer head 20 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a head substrate 21, a piezoelectric substrate 22, a wiring substrate 23, and a driving IC 24 are provided. In addition, 25 in FIG. 15 has shown the top plate.

【0007】ヘッド基板21は、薄板状の基板本体21
aを備えている。基板本体21aには、微細なオリフィ
ス孔21bが形成されている。また、圧電基板22に
は、インク収容室22aと、配線22bと、天板22c
とが設けられている。
The head substrate 21 has a thin plate-shaped substrate body 21.
a. A fine orifice hole 21b is formed in the substrate body 21a. The piezoelectric substrate 22 includes an ink storage chamber 22a, a wiring 22b, and a top plate 22c.
Are provided.

【0008】このようなプリンタヘッド20では、駆動
回路24により配線基板23及び配線22bを介して圧
電基板22に電圧を印加する。圧電基板22は電圧が印
加されることにより歪むため、インク収容室22a内の
インクKが押し出され、吐出される。
In such a printer head 20, a voltage is applied to the piezoelectric substrate 22 by the drive circuit 24 via the wiring substrate 23 and the wiring 22b. Since the piezoelectric substrate 22 is distorted when a voltage is applied, the ink K in the ink storage chamber 22a is extruded and discharged.

【0009】発熱方式のプリンタヘッド30は、図16
に示すように、ヘッド部31と、駆動回路32と、駆動
回路32と後述する発熱素子31dとを接続する配線3
3とを備えている。
The printer head 30 of the heating type is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a wiring 3 for connecting the head unit 31, the driving circuit 32, and the heating element 31d to be described later.
3 is provided.

【0010】ヘッド部31は、ヘッド本体31aと、こ
のヘッド本体31aに設けられたオリフィス孔31b
と、このオリフィス孔31bに連通するインク収容室3
1cと、オリフィス孔31bに設けられた発熱素子31
dと、天板31eとを備えている。
The head portion 31 has a head body 31a and an orifice hole 31b provided in the head body 31a.
And the ink storage chamber 3 communicating with the orifice hole 31b.
1c and a heating element 31 provided in the orifice hole 31b.
d and a top plate 31e.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した構造を有する
プリンタヘッドを小型化しようとすると、次のような問
題があった。すなわち、インクの貫通孔が形成されたヘ
ッド基板と駆動回路が分離していたため、それぞれ個別
に実装する必要があるとともに、配線が長くなるという
問題があった。
The following problems have been encountered when attempting to reduce the size of the printer head having the above-described structure. That is, since the drive circuit is separated from the head substrate in which the ink through-hole is formed, there is a problem in that it is necessary to mount each of them separately and the wiring becomes long.

【0012】また、ヘッド基板には、数100個のオリ
フィス孔と吐出部とが形成されているため、吐出部と駆
動回路とを接続するためには、多ピン・狭ピンの実装を
行わなければならず、接続部分が大きくなるという問題
があった。したがって、プリンタヘッド全体の小型化に
対して限度があった。
Further, since hundreds of orifice holes and discharge portions are formed in the head substrate, it is necessary to mount many pins and narrow pins in order to connect the discharge portion and the drive circuit. Therefore, there is a problem that the connection part becomes large. Therefore, there is a limit to the size reduction of the entire printer head.

【0013】一方、ヘッド基板に貫通孔を設けるととも
に、駆動回路を半導体プロセスで形成することにより一
体化し、小型化及び製造工程の簡易化を図ろうとする
と、次のような問題があった。すなわち、貫通孔を形成
するSi材製のヘッド基板の厚みは0.5〜0.6mm
と比較的厚いため、KOHやNaOHの溶液での湿式エ
ッチング、プラズマエッチング・RIE等のドライエッ
チング、またはX線等を用いた加工方法では、加工時間
が著しく長くかかる。
On the other hand, when a through hole is provided in the head substrate and a drive circuit is formed by a semiconductor process to integrate the drive circuit to reduce the size and simplify the manufacturing process, the following problems arise. That is, the thickness of the head substrate made of the Si material forming the through hole is 0.5 to 0.6 mm.
Therefore, in the case of wet etching with a solution of KOH or NaOH, dry etching such as plasma etching or RIE, or a processing method using X-rays or the like, processing time is extremely long.

【0014】また、予めヘッド基板に貫通孔を形成した
後、半導体プロセスにて駆動回路を形成しようとする
と、貫通孔の影響でヘッド基板に反りを生じたり、機械
的強度が低下するという問題が生じる。また、後工程で
例えばフォトリソグラフ法等で素子・配線を形成する際
に、上記貫通穴にレジスト材等が入り込み、ヘッド基板
の裏面を汚すなどの製造上の不都合が生じる。
Further, if a drive circuit is formed in a semiconductor process after a through hole is formed in the head substrate in advance, the head substrate may be warped or the mechanical strength may be reduced due to the influence of the through hole. Occurs. Further, when elements and wirings are formed in a later step by, for example, a photolithographic method or the like, a resist material or the like enters the above-mentioned through-holes and causes a manufacturing inconvenience such as soiling the back surface of the head substrate.

【0015】逆に、素子形成後に貫通穴を形成しようと
すると、エッチングやX線によって先に形成した駆動回
路を構成する素子にダメージを及ぼす虞があった。一
方、圧電方式のようにインクに押圧力を加える形式のも
のでは、機械加工精度が直接インクの吐出精度に影響す
るため、精度を高めるには一定の限界があった。
Conversely, if an attempt is made to form a through hole after the formation of the element, there is a risk that etching or X-rays may damage the element constituting the drive circuit formed earlier. On the other hand, in a type in which a pressing force is applied to ink, such as a piezoelectric method, there is a certain limit in improving the accuracy because the machining accuracy directly affects the ink ejection accuracy.

【0016】そこで本発明は、小形化を図ることができ
るプリンタヘッド及びプリンタヘッド製造方法を提供す
ることを目的としている。また、本発明は、インクを安
定に、かつ、高精度で吐出することができるプリンタヘ
ッドを提供することを目的としている。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a printer head and a printer head manufacturing method that can be downsized. Another object of the present invention is to provide a printer head capable of stably ejecting ink with high accuracy.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項1に記載された発明は、インク
を収容するインク収容部と、このインク収容部に隣接し
て設けられ上記インクを吐出させるための貫通孔が形成
されたヘッド基板と、上記インクを付勢して上記貫通孔
から上記インクを吐出させる吐出部とを備え、上記ヘッ
ド基板には上記吐出部を駆動する駆動回路が一体形成さ
れていることとした。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object, the invention according to claim 1 is provided with an ink storing section for storing ink, and an ink storing section provided adjacent to the ink storing section. A head substrate provided with a through hole for discharging the ink, and a discharge unit for urging the ink to discharge the ink from the through hole, wherein the head substrate drives the discharge unit The drive circuit is formed integrally.

【0018】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、上記吐出部は、上記ヘッド基
板の表裏面で、かつ、上記貫通孔の周囲に形成された対
抗電極と、上記対向電極及び上記電極に電圧を印加する
駆動回路とを備えている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the discharge unit includes a counter electrode formed on the front and back surfaces of the head substrate and around the through hole. And a drive circuit for applying a voltage to the counter electrode and the electrode.

【0019】請求項3に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、上記インクは磁性を有し、上
記吐出部は、上記貫通孔の周囲に配置されたコイルを備
え、上記駆動回路は、上記コイルに電流を流して上記貫
通孔内に磁界を発生させるものであることとした。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the ink has magnetism, and the ejection portion includes a coil disposed around the through hole. The drive circuit is configured to supply a current to the coil to generate a magnetic field in the through hole.

【0020】請求項4に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、上記インク収容部の少なくと
も一部は圧電基板からなり、上記駆動回路は、上記圧電
基板に電圧を印加して上記インク収容部を狭めることと
した。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, at least a part of the ink containing portion is formed of a piezoelectric substrate, and the driving circuit applies a voltage to the piezoelectric substrate. Thus, the above-mentioned ink storage portion is narrowed.

【0021】請求項5に記載された発明は、請求項1に
記載された発明において、上記吐出部は、上記貫通孔に
設けられた発熱素子を備え、上記駆動回路は、上記発熱
素子に電流を流して上記インクを沸騰させるものである
こととした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the discharge unit includes a heating element provided in the through hole, and the driving circuit supplies a current to the heating element. To cause the ink to boil.

【0022】請求項6に記載された発明は、インクを吐
出する貫通孔と駆動回路とを有するヘッド基板を備えた
プリンタヘッドを製造するプリンタヘッド製造方法にお
いて、上記インク貫通孔を上記ヘッド基板の一方の面側
から板厚の途中まで形成する孔形成工程と、上記ヘッド
基板の上記一方の面側上に駆動回路を一体形成する駆動
回路形成工程と、上記ヘッド基板をその他方の面側から
薄板化することにより上記貫通孔を露出する薄板化工程
とを具備することとした。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a printer head manufacturing method for manufacturing a printer head having a head substrate having a through hole for ejecting ink and a driving circuit, wherein the ink through hole is formed in the head substrate. A hole forming step of forming a part of the plate thickness from one surface side, a drive circuit forming step of integrally forming a drive circuit on the one surface side of the head substrate, and the head substrate from the other surface side A thinning step of exposing the through hole by thinning.

【0023】請求項7に記載された発明は、インクを吐
出する貫通孔と駆動回路とを有するヘッド基板を備えた
プリンタヘッドを製造するプリンタヘッド製造方法にお
いて、上記貫通孔を上記ヘッド基板の一方の面側から板
厚の途中まで形成する孔形成工程と、上記ヘッド基板の
上記一方の面側に駆動回路を一体形成する駆動回路形成
工程と、上記貫通孔と上記駆動回路とを電気的に接続配
線を形成する配線形成工程と、上記貫通孔を導電材料で
充填する充填工程と、上記ヘッド基板をその他方の面側
から薄板化することにより上記導電材料を露出させ上記
駆動回路を上記接続配線及び上記導電材料を介して上記
ヘッド基板の他方の面側に導通させる薄板化工程とを具
備することとした。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a printer head manufacturing method for manufacturing a printer head having a head substrate having a through-hole for discharging ink and a drive circuit, wherein the through-hole is formed on one side of the head substrate. Forming a drive circuit on the one side of the head substrate, forming a drive circuit integrally with the one side of the head substrate, and electrically connecting the through hole and the drive circuit to each other. A wiring forming step of forming connection wiring, a filling step of filling the through hole with a conductive material, and thinning the head substrate from the other surface side to expose the conductive material and connect the drive circuit to the drive circuit. A thinning step of conducting to the other surface side of the head substrate via the wiring and the conductive material.

【0024】請求項8に記載された発明は、磁性を有す
るインクを収容するするインク収容部と、このインク収
容部に隣接して設けられ上記インクを吐出させるための
貫通孔が形成されたヘッド基板と、この貫通孔の周囲に
配置されたコイルと、このコイルに電流を流し上記貫通
孔に磁界を発生させることにより上記インクを上記貫通
孔から吐出させる駆動回路とを備えていることとした。
According to another aspect of the present invention, there is provided a head having an ink storage portion for storing magnetic ink, and a through hole provided adjacent to the ink storage portion for discharging the ink. A substrate, a coil disposed around the through hole, and a drive circuit for discharging the ink from the through hole by applying a current to the coil and generating a magnetic field in the through hole. .

【0025】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、請求項1に記載された発明では、イ
ンクを吐出する貫通孔が設けられたヘッド基板に吐出部
を駆動する駆動回路を一体形成するようにしたので、駆
動回路を別部品として設けた場合に比べてヘッド全体を
小型化できる。また、配線等の工程を簡易化することが
でき、生産性が向上する。さらに、吐出部と駆動回路と
の距離が短くなるため、インダクタンスを低くでき、電
気特性が向上する。また、信号の高速化及びノイズの低
減化を図ることができる。
[0025] As a result of taking the above measures, the following effects occur. That is, in the first aspect of the present invention, since the drive circuit for driving the discharge unit is integrally formed on the head substrate provided with the through hole for discharging the ink, the drive circuit is provided as a separate component. The size of the entire head can be reduced as compared with the case of FIG. In addition, wiring and other steps can be simplified, and productivity is improved. Further, since the distance between the ejection unit and the drive circuit is shortened, the inductance can be reduced, and the electrical characteristics are improved. Further, it is possible to increase the speed of a signal and reduce noise.

【0026】請求項2に記載された発明では、吐出部
は、ヘッド基板の表裏面で、かつ、貫通孔の周囲に形成
された対抗電極と、インク収容部に形成された電極とを
備え、駆動回路は、対向電極及び電極に電圧を印加する
ものであることとしたので、電荷を帯びたインクを対向
電極に発生する電位差によって吐出させることができ
る。
According to the second aspect of the present invention, the discharge section includes a counter electrode formed on the front and back surfaces of the head substrate and around the through hole, and an electrode formed on the ink storage section. Since the drive circuit applies a voltage to the counter electrode and the electrode, the charged ink can be ejected by a potential difference generated in the counter electrode.

【0027】請求項3に記載された発明では、インクは
磁性を有し、吐出部は、貫通孔の周囲に配置されたコイ
ルを備え、駆動回路は、コイルに電流を流して貫通孔内
に磁界を発生させるものであることとしたので、磁性を
帯びたインクをコイルにより発生した磁界によって吐出
させることができる。
According to the third aspect of the present invention, the ink has magnetism, the ejection unit includes a coil disposed around the through hole, and the drive circuit supplies a current to the coil to cause the coil to enter the through hole. Since the magnetic field is generated, the magnetic ink can be ejected by the magnetic field generated by the coil.

【0028】請求項4に記載された発明では、インク収
容室の少なくとも一部は圧電基板からなり、駆動回路
は、圧電基板に電圧を印加してインク収容部を狭めるこ
ととしたので、インクを押し出して吐出することができ
る。
According to the fourth aspect of the invention, at least a part of the ink storage chamber is formed of a piezoelectric substrate, and the drive circuit applies a voltage to the piezoelectric substrate to narrow the ink storage section. It can be extruded and ejected.

【0029】請求項5に記載された発明では、吐出部
は、貫通孔に設けられた発熱素子を備え、駆動回路は、
発熱素子に電流を流してインクを沸騰させるものである
こととしたので、インクを押し出して吐出することがで
きる。
According to the fifth aspect of the present invention, the discharge section includes a heating element provided in the through hole, and the driving circuit includes:
Since the ink is boiled by applying a current to the heating element, the ink can be pushed out and ejected.

【0030】請求項6に記載された発明では、孔形成工
程によりインク貫通孔をヘッド基板の一方の面側から板
厚の途中まで形成するようにし、駆動回路形成工程によ
りヘッド基板の一方の面側に駆動回路を一体形成し、薄
板化工程によりヘッド基板をその他方の面側から薄板化
することにより貫通孔を露出するようにしているので、
駆動回路形成前に貫通孔を形成しないので、強度低下を
防止することができるとともに、駆動回路形成工程にお
いてヘッド基板の他方の面側を汚すことを防止すること
ができる。
In the invention described in claim 6, the ink through hole is formed from one side of the head substrate to the middle of the plate thickness in the hole forming step, and the one side of the head substrate is formed in the driving circuit forming step. The drive circuit is integrally formed on the side, and the through hole is exposed by thinning the head substrate from the other surface side in the thinning process,
Since the through-hole is not formed before the formation of the drive circuit, it is possible to prevent a decrease in strength and to prevent the other surface of the head substrate from being soiled in the drive circuit formation step.

【0031】請求項7に記載された発明では、孔形成工
程によりインク貫通孔をヘッド基板の一方の面側から板
厚の途中まで形成し、駆動回路形成工程によりヘッド基
板の一方の面側に駆動回路を一体形成し、配線形成工程
により貫通孔と駆動回路とを電気的に接続する配線を形
成し、充填工程により貫通孔を導電材料で充填し、薄板
化工程によりヘッド基板をその他方の面側から薄板化す
ることにより導電材料を露出させ駆動回路を接続配線及
び導電材料を介してヘッド基板の他方の面側に導通させ
るようにしているので、駆動回路形成前に貫通孔を形成
しないので、強度低下を防止することができるととも
に、駆動回路形成工程においてヘッド基板の他方の面側
を汚すことを防止することができる。
In the invention described in claim 7, the ink through hole is formed from one surface side of the head substrate to the middle of the plate thickness in the hole forming step, and is formed on the one surface side of the head substrate in the driving circuit forming step. A drive circuit is formed integrally, a wiring for electrically connecting the through hole and the drive circuit is formed in a wiring forming step, the through hole is filled with a conductive material in a filling step, and a head substrate is formed in the other side in a thinning step. Since the conductive material is exposed by thinning from the surface side and the drive circuit is conducted to the other surface side of the head substrate via the connection wiring and the conductive material, a through hole is not formed before forming the drive circuit. Therefore, it is possible to prevent the strength from being reduced and to prevent the other surface of the head substrate from being stained in the driving circuit forming step.

【0032】請求項8に記載された発明では、駆動回路
によって貫通孔の周囲に配置されたコイルに電流を流
し、このとき発生する磁界に対して磁性を有するインク
が反発し、貫通孔から吐出させることができる。一方、
吐出精度は駆動回路による電流値の制御精度に依存し、
貫通孔等の機械加工精度と無関係なので、安定かつ高精
度の吐出を行うことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, a current is caused to flow through the coil disposed around the through hole by the drive circuit, and the magnetic ink generated at this time repels magnetic ink, and is ejected from the through hole. Can be done. on the other hand,
The discharge accuracy depends on the control accuracy of the current value by the drive circuit,
Since it is irrelevant to the machining accuracy of the through holes and the like, stable and highly accurate ejection can be performed.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る静電吐出型のプリンタヘッドを示す斜視図、図
2は、同プリンタヘッドを示す縦断面図、図3は、同プ
リンタヘッドに組込まれたヘッド基板を示す斜視図、図
4及び図5は、同ヘッド基板の製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing an electrostatic discharge type printer head according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the printer head, and FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a head substrate incorporated in the printer head, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the head substrate.

【0034】静電方式のプリンタヘッド40は、図1及
び図2に示すように、ヘッド基板41と、インク収容室
42と、後述する駆動回路41gに電源・入出力信号等
を供給する配線基板43とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrostatic printer head 40 includes a head substrate 41, an ink storage chamber 42, and a wiring substrate for supplying power and input / output signals to a drive circuit 41g described later. 43.

【0035】なお、ヘッド基板41のサイズは、例えば
厚さ0.2〜0.6mm、高さ10〜30mm程度、幅
10〜30cm程度である。ヘッド基板41は、シリコ
ン材製の薄板状の基板本体41aを備えている。基板本
体41aには、例えば直径が数10〜100μm程度
で、かつ、ピッチ100μm程度のオリフィス孔(貫通
孔)41bが形成されるとともに、一方の面41cと他
方の面41dには、それぞれ対向電極41e,41fが
形成されている。また、図3に示すように、一方の面4
1c側には駆動回路41g及び駆動回路41gと対向電
極41e,41fとを各別に接続する配線41h,41
i(41iは図5参照)が形成されている。なお、対向
電極41fは、全オリフィス孔41bに共通電位を印加
するためのベタ層として形成されている。
The size of the head substrate 41 is, for example, about 0.2 to 0.6 mm in thickness, about 10 to 30 mm in height, and about 10 to 30 cm in width. The head substrate 41 includes a thin plate-shaped substrate main body 41a made of a silicon material. For example, an orifice hole (through hole) 41b having a diameter of about several tens to 100 μm and a pitch of about 100 μm is formed in the substrate main body 41a, and a counter electrode is formed on one surface 41c and the other surface 41d, respectively. 41e and 41f are formed. In addition, as shown in FIG.
On the 1c side, the driving circuit 41g and the wirings 41h and 41 for separately connecting the driving circuit 41g and the counter electrodes 41e and 41f, respectively.
i (see FIG. 5 for 41i). The counter electrode 41f is formed as a solid layer for applying a common potential to all the orifice holes 41b.

【0036】なお、図1及び図2中42aは天板を示し
ている。ヘッド基板41は、図4及び図5に示すような
工程で製造される。なお、図4はオリフィス孔41bの
部分、図5は基板本体41aの両面の電気的導通をとる
部分を示している。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 42a indicates a top plate. The head substrate 41 is manufactured by processes shown in FIGS. FIG. 4 shows a portion of the orifice hole 41b, and FIG. 5 shows a portion of both sides of the substrate main body 41a that establishes electrical conduction.

【0037】図4の(a)に示すように、基板本体41
aに一方の面41c側から板厚の半分まで孔加工を施
す。加工方法としては、KOHやNaOHの溶液での湿
式エッチング、プラズマエッチング・RIE等のドライ
エッチング、またはX線等が可能である。この基板加工
は、加工の深さ方向の加工尺度である、縦・横比(アス
ペクト比)が1〜10程度の範囲内で加工できる。
As shown in FIG. 4A, the substrate body 41
The hole a is formed from one surface 41c side to half of the plate thickness. As a processing method, wet etching with a solution of KOH or NaOH, dry etching such as plasma etching / RIE, or X-ray can be used. This substrate processing can be performed within an aspect ratio of about 1 to 10, which is a processing scale in the processing depth direction.

【0038】次に、図4の(b)に示すように、MOS
プロセス等の半導体形成プロセスで、対向電極41e,
駆動回路41g及び配線41h,41i(41iは不図
示)を形成する。この際に、従来のフォトリソグラフ法
等の半導体加工プロセスはそのまま流用することが出来
る。
Next, as shown in FIG.
In a semiconductor forming process such as a process, the counter electrode 41e,
A drive circuit 41g and wirings 41h and 41i (41i is not shown) are formed. At this time, a conventional semiconductor processing process such as a photolithography method can be used as it is.

【0039】次に、図4の(c)に示すように、基板本
体41aの他方の面41d側を機械加工やエッチング等
で研磨し、オリフィス孔41bを貫通させる。次に、図
4の(d)に示すように、他方の面41d側に対向電極
41fを形成する。なお、素子形成や配線層を形成する
ために基板本体41aの絶縁処理が必要だが、その際の
手段としては、熱酸化膜処理やポリイミド絶縁膜等を形
成することにより比較的容易に実現出来る。
Next, as shown in FIG. 4C, the other surface 41d side of the substrate main body 41a is polished by machining, etching, or the like, and is passed through the orifice hole 41b. Next, as shown in FIG. 4D, a counter electrode 41f is formed on the other surface 41d side. Insulation treatment of the substrate main body 41a is necessary to form an element and a wiring layer, but as a means for this, it can be relatively easily realized by forming a thermal oxide film or forming a polyimide insulation film.

【0040】そして、最後にインク転写用紙の摩擦によ
り対向電極41fが摩耗するのを防ぐために、また、駆
動回路41gと配線41h,41iがインクにより絶縁
や腐食されるのを防ぐためにともに保護膜を形成する。
Finally, in order to prevent the opposing electrode 41f from being worn out due to friction of the ink transfer paper, and to prevent the drive circuit 41g and the wirings 41h and 41i from being insulated or corroded by the ink, a protective film is formed together. Form.

【0041】一方、駆動回路41gを配線41iを介し
て反対側の面の対向電極41fに電気的に接続するため
に、図5の(a)に示すように、上述した図4の(a)
と同様にして基板本体41aに一方の面41c側から板
厚の半分まで孔加工を施す。
On the other hand, in order to electrically connect the driving circuit 41g to the opposing electrode 41f on the opposite surface via the wiring 41i, as shown in FIG.
In the same manner as described above, a hole is formed in the substrate main body 41a from one surface 41c side to half of the plate thickness.

【0042】次に、図5の(b)に示すように、MOS
プロセス等の半導体形成プロセスで、駆動回路41g及
び配線41iを形成する(このとき、配線41hも同時
形成されている。)。
Next, as shown in FIG.
The drive circuit 41g and the wiring 41i are formed by a semiconductor forming process such as a process (the wiring 41h is also formed at this time).

【0043】次に、図5の(c)に示すように、加工孔
にアルミ材等の導電材料44を充填する。次に、図5の
(d)に示すように、基板本体41aの他方の面41d
側を機械加工やエッチング等で研磨し、導電材料44を
露出する。
Next, as shown in FIG. 5C, the processing hole is filled with a conductive material 44 such as an aluminum material. Next, as shown in FIG. 5D, the other surface 41d of the substrate main body 41a
The side is polished by machining or etching to expose the conductive material 44.

【0044】次に、図5の(e)に示すように、他方の
面41d側に対向電極41fを形成し、導電材料44と
接続する。これにより駆動回路41gと対向電極41f
とが導電材料44を介して導通する。
Next, as shown in FIG. 5E, a counter electrode 41f is formed on the other surface 41d side and connected to the conductive material 44. Thereby, the driving circuit 41g and the counter electrode 41f
Are conducted through the conductive material 44.

【0045】このようなプリンタヘッド40では、駆動
回路41gにより配線41h,41iを介して対向電極
41e,41fに電圧を印加する(図3(b)参照)こ
とで、オリフィス孔41bに電位差を発生させ、インク
収容室42からインクKを静電力でオリフィス孔41b
の表面に吐出することができる。なお、オリフィス孔4
1bの表面に吐出されたインクKは、ヘッド基板41に
対向配置される転写用の紙(不図示)に付着することに
より、画像イメージを形成することができる。
In such a printer head 40, a potential difference is generated in the orifice hole 41b by applying a voltage to the opposing electrodes 41e and 41f via the wirings 41h and 41i by the driving circuit 41g (see FIG. 3B). Then, the ink K is supplied from the ink storage chamber 42 by electrostatic force to the orifice hole 41b.
Can be discharged onto the surface of the substrate. The orifice hole 4
The ink K discharged on the surface of 1b adheres to a transfer paper (not shown) arranged to face the head substrate 41, so that an image can be formed.

【0046】上述したように本第1の実施の形態に係る
プリンタヘッド40では、インクKを吐出するオリフィ
ス孔41bが設けられたヘッド基板41に対向電極41
e,41fに電位差を発生させる駆動回路41gを形成
するようにしたので、駆動回路41gを別部品として設
けた場合に比べてヘッド全体を小型化できる。また、配
線41h,41iを形成する工程を簡易化することがで
き、生産性が向上する。さらに、対向電極41e,41
fと駆動回路41gとの距離が短くなるため、インダク
タンスを低くでき、電気特性が向上する。また、信号の
高速化及びノイズの低減化を図ることができる。
As described above, in the printer head 40 according to the first embodiment, the counter electrode 41 is provided on the head substrate 41 provided with the orifice hole 41b for discharging the ink K.
Since the drive circuit 41g for generating a potential difference is formed between e and 41f, the size of the entire head can be reduced as compared with the case where the drive circuit 41g is provided as a separate component. Further, the process of forming the wirings 41h and 41i can be simplified, and the productivity is improved. Further, the counter electrodes 41e, 41
Since the distance between f and the drive circuit 41g is reduced, the inductance can be reduced, and the electrical characteristics are improved. Further, it is possible to increase the speed of a signal and reduce noise.

【0047】図6は、上述した第1のプリンタヘッド4
0のヘッド基板41の変形例を示す図である。上述した
ヘッド基板41では、オリフィス孔41bの内部には、
対向電極41eは形成されていない。これは、オリフィ
ス孔41bの周囲に対向電極41eを形成するのは簡便
だからである。
FIG. 6 shows the first printer head 4 described above.
FIG. 9 is a view showing a modification of the head substrate 41 of No. 0; In the head substrate 41 described above, inside the orifice hole 41b,
The counter electrode 41e is not formed. This is because it is simple to form the counter electrode 41e around the orifice hole 41b.

【0048】図6に示すように、本変形例に係るヘッド
基板41Aでは、オリフィス孔41bの内壁面に薄膜や
メッキプロセスで電極45を形成することで、対向電極
間のギャップを狭くすることができる。このため、高い
静電力が得られるとともに、電圧の制御が容易となる。
As shown in FIG. 6, in the head substrate 41A according to this modification, the gap between the opposed electrodes can be narrowed by forming the electrode 45 on the inner wall surface of the orifice hole 41b by a thin film or a plating process. it can. For this reason, a high electrostatic force can be obtained, and voltage control becomes easy.

【0049】図7は、本発明の第2の実施の形態に係る
磁性吐出方式のプリンタヘッドを示す縦断面図、図8及
び図9は、同プリンタヘッドに組込まれたヘッド基板の
製造工程を示す図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a magnetic discharge type printer head according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 8 and 9 show a manufacturing process of a head substrate incorporated in the printer head. FIG.

【0050】プリンタヘッド50は、図7に示すよう
に、ヘッド基板51と、インク収容室52とを備えてい
る。また、図7中K′は磁性を有するインクを示してい
る。ヘッド基板51は、シリコン材製の薄板状の基板本
体51aを備えている。基板本体51aには、例えば直
径が数10〜100μm程度で、かつ、ピッチ100μ
m程度のオリフィス孔(貫通孔)51bが形成されると
ともに、一方の面51cと他方の面51dには、それぞ
れコイル51e,51fが形成されている。また、一方
の面51c側には駆動回路51g及び駆動回路51gと
コイル51e,51fとを接続する配線51h,51i
(51iは不図示だが図5が参考となる。)が形成され
ている。なお、対向電極51fは、全オリフィス孔51
bに共通電位を印加するためのベタ層として形成されて
いる。
The printer head 50 includes a head substrate 51 and an ink chamber 52 as shown in FIG. In FIG. 7, K 'indicates magnetic ink. The head substrate 51 includes a thin plate-shaped substrate main body 51a made of a silicon material. The substrate body 51a has, for example, a diameter of about several tens to 100 μm and a pitch of 100 μm.
An orifice hole (through hole) 51b of about m is formed, and coils 51e and 51f are formed on one surface 51c and the other surface 51d, respectively. Also, on one side 51c side, a driving circuit 51g and wirings 51h, 51i connecting the driving circuit 51g and the coils 51e, 51f.
(51i is not shown, but FIG. 5 is a reference.). In addition, the counter electrode 51f is provided with all the orifice holes 51.
b is formed as a solid layer for applying a common potential.

【0051】ヘッド基板51も上述したヘッド基板41
と同様の工程により形成されている。なお、オリフィス
孔51b及びコイル51e,51fは、図8及び図9に
示すような工程により形成されている。すなわち、図8
の(a)に示すようにして、マスク53を用いて基板本
体51a上に銅、アルミニウム等の導電体54を蒸着法
又はスパッタ法により形成する。ここで、図8の(b)
は、図8の(a)の平面図であり、マスク53の孔53
aの形状に照応している。このように導電体54は、並
置された円形部54aと、これら円形部54aを電気的
に接続する結合部54bとからなっている。
The head substrate 51 is also the same as the head substrate 41 described above.
It is formed by the same process as described above. The orifice hole 51b and the coils 51e and 51f are formed by steps as shown in FIGS. That is, FIG.
As shown in (a), a conductor 54 such as copper or aluminum is formed on the substrate main body 51a by using a mask 53 by an evaporation method or a sputtering method. Here, FIG.
FIG. 9A is a plan view of FIG.
It corresponds to the shape of a. As described above, the conductor 54 includes the circular portions 54a juxtaposed and the coupling portions 54b for electrically connecting these circular portions 54a.

【0052】次に、図9の(a)に示すように導電体5
4の円形部54aの中心部にオリフィス孔51bをドリ
ルにより形成する。これによりオリフィス孔51bの回
りにコイルが形成される。このようにすることで、図9
の(b)に示すように電流Iが流れることによりオリフ
ィス孔51bに磁界が発生することとなる。なお、導電
体54は蒸着法・スパッタ法に限ることなくレジストを
用いるリソグラフィー法により形成してもよい。
Next, as shown in FIG.
An orifice hole 51b is formed in the center of the fourth circular portion 54a by a drill. Thereby, a coil is formed around the orifice hole 51b. By doing so, FIG.
As shown in (b), when the current I flows, a magnetic field is generated in the orifice hole 51b. Note that the conductor 54 may be formed by a lithography method using a resist without being limited to the vapor deposition method and the sputtering method.

【0053】このようなプリンタヘッド50では、駆動
回路51gにより配線51h,51iを介してコイル5
1e,51fに電流を流すことで、オリフィス孔51b
に磁界を発生させ、インク収容室52からオリフィス孔
51b内に供給されたインクK′を磁気による反発力で
オリフィス孔51bの表面に吐出することができる。
In such a printer head 50, the driving circuit 51g drives the coil 5 via the wirings 51h and 51i.
1e, 51f, the orifice hole 51b
A magnetic field is generated, and the ink K 'supplied from the ink storage chamber 52 into the orifice hole 51b can be ejected to the surface of the orifice hole 51b by the repulsive force of magnetism.

【0054】上述したように本第2の実施の形態に係る
プリンタヘッド50では、インクKを吐出するオリフィ
ス孔51bが設けられたヘッド基板51にコイル51
e,51fに電流を流す駆動回路51gを形成するよう
にしたので、駆動回路51gを別部品として設けた場合
に比べてヘッド全体を小型化できる。また、配線51
h,51iを形成する工程を簡易化することができ、生
産性が向上する。さらに、対向電極51e,51fと駆
動回路51gとの距離が短くなるため、インダクタンス
を低くでき、電気特性が向上する。また、信号の高速化
及びノイズの低減化を図ることができる。
As described above, in the printer head 50 according to the second embodiment, the coil 51 is provided on the head substrate 51 provided with the orifice hole 51b for discharging the ink K.
Since the drive circuit 51g for supplying a current to the elements e and 51f is formed, the entire head can be made smaller than when the drive circuit 51g is provided as a separate component. Also, the wiring 51
h, 51i can be simplified, and productivity is improved. Further, since the distance between the opposing electrodes 51e and 51f and the driving circuit 51g is shortened, the inductance can be reduced, and the electric characteristics are improved. Further, it is possible to increase the speed of a signal and reduce noise.

【0055】一方、プリンタヘッド50の吐出精度は駆
動回路51gによる電流値の制御精度に依存し、オリフ
ィス孔51b等の機械加工精度と無関係なので、安定か
つ高精度の吐出を行うことができる。
On the other hand, the discharge accuracy of the printer head 50 depends on the control accuracy of the current value by the drive circuit 51g and is not related to the machining accuracy of the orifice hole 51b and the like, so that stable and high-precision discharge can be performed.

【0056】図10は、上述した第2の実施の形態に係
るプリンタヘッドに組込まれたヘッド基板の変形例を示
す図である。本変形例では、一重のコイル51e,51
fの代わりに複数回捲回したコイル55を用いている。
なお、図10中55aはジャンパ線、55bはレジスト
を示している。このようにすることにより、インクK′
に対する磁気的駆動力を格段に増大させることができ
る。
FIG. 10 is a view showing a modification of the head substrate incorporated in the printer head according to the second embodiment described above. In this modified example, the single coils 51e, 51
A coil 55 wound a plurality of times is used instead of f.
In FIG. 10, 55a indicates a jumper line, and 55b indicates a resist. By doing so, the ink K '
Can be greatly increased.

【0057】図11は、本発明の第3の実施の形態に係
る圧電方式のプリンタヘッドを示す縦断面図である。プ
リンタヘッド60は、図11に示すように、シリコン
(Si)基板からなるヘッド基板61と、圧電基板62
と、配線基板63とを備えている。なお、図11中64
は後述する駆動回路61cに電源・入出力信号等を与え
る制御ICを示している。これらの制御IC64は、制
御用基板64aに実装されている。また、この制御用基
板64aは、配線基板63に例えば、半田付けにより接
続されている。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a piezoelectric printer head according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the printer head 60 includes a head substrate 61 made of a silicon (Si) substrate and a piezoelectric substrate 62.
And a wiring board 63. Note that 64 in FIG.
Denotes a control IC for supplying a power supply / input / output signal and the like to a drive circuit 61c described later. These control ICs 64 are mounted on a control board 64a. The control board 64a is connected to the wiring board 63 by, for example, soldering.

【0058】配線基板63には接続用のパッド(不図
示)が設けられており、ヘッド基板61の接続用パッド
(不図示)に例えば半田付けなどにより接続されてい
る。ヘッド基板61は、薄板状の基板本体61aを備え
ている。基板本体61aには、微細なオリフィス孔(貫
通孔)61b,駆動回路61c及び圧電基板及び制御I
C64に電気的に接続する配線61dが形成されてい
る。また、圧電基板62は、上述したオリフィス61b
に対応する溝状のインク吐出室62aと、このインク吐
出室62aの壁面を構成する圧電部62bと、天板62
cとを備えている。
The wiring board 63 is provided with connection pads (not shown), and is connected to the connection pads (not shown) of the head substrate 61 by, for example, soldering. The head substrate 61 includes a thin plate-shaped substrate main body 61a. The substrate main body 61a has fine orifice holes (through holes) 61b, a driving circuit 61c, a piezoelectric substrate, and a control IC.
A wiring 61d electrically connected to C64 is formed. Further, the piezoelectric substrate 62 is provided with the above-described orifice 61b.
, A piezoelectric portion 62b forming a wall surface of the ink discharge chamber 62a, and a top plate 62.
c.

【0059】圧電基板62とヘッド基板61とは、各オ
リフィス孔61bと各インク吐出室62aとの個々に対
応する接着箇所ごとに各別に設けられた接続パッドて接
続されている。なお、このときの接続には、導電性接着
剤、異方性導電膜、異方性導電接着剤等が使用されてい
る。
The piezoelectric substrate 62 and the head substrate 61 are connected to connection pads provided separately for each of the bonding locations of the orifice holes 61b and the ink discharge chambers 62a. Note that a conductive adhesive, an anisotropic conductive film, an anisotropic conductive adhesive, or the like is used for the connection at this time.

【0060】ヘッド基板61は上述したヘッド基板41
と同様の工程で形成されている。つまり、駆動回路61
cもシリコン製のヘッド基板61に一体成形されてい
る。このようなプリンタヘッド60では、制御IC64
による制御信号に基づき駆動回路61cにより配線61
dを介して圧電部62bに電圧を印加する。圧電部62
bは電圧が印加されることによりインク吐出室62aを
歪ませ、インク吐出室62a内のインクKがオリフィス
孔61bを介して押し出され、吐出される。
The head substrate 61 is the same as the head substrate 41 described above.
It is formed by the same process as that described above. That is, the driving circuit 61
c is also integrally formed with the head substrate 61 made of silicon. In such a printer head 60, the control IC 64
Wiring 61 by the drive circuit 61c based on the control signal
A voltage is applied to the piezoelectric section 62b via the line d. Piezoelectric section 62
When the voltage b is applied, the ink discharge chamber 62a is distorted by applying a voltage, and the ink K in the ink discharge chamber 62a is pushed out and discharged through the orifice hole 61b.

【0061】上述したように本第3の実施の形態に係る
プリンタヘッド60では、インクKを吐出するオリフィ
ス孔61bが設けられたヘッド基板61に圧電部62b
を駆動する駆動回路61cを形成するようにしたので、
駆動回路61cを別部品として設けた場合に比べてヘッ
ド全体を小型化できる。また、配線61dを形成する工
程を簡易化することができ、生産性が向上する。さら
に、圧電部62bと駆動回路61cとの距離が短くなる
ため、インダクタンスを低くでき、電気特性が向上す
る。また、信号の高速化及びノイズの低減化を図ること
ができる。
As described above, in the printer head 60 according to the third embodiment, the piezoelectric portion 62b is provided on the head substrate 61 provided with the orifice hole 61b for discharging the ink K.
Drive circuit 61c for driving the
The entire head can be reduced in size as compared with the case where the drive circuit 61c is provided as a separate component. Further, the step of forming the wiring 61d can be simplified, and the productivity is improved. Further, since the distance between the piezoelectric portion 62b and the drive circuit 61c is shortened, the inductance can be reduced, and the electrical characteristics are improved. Further, it is possible to increase the speed of a signal and reduce noise.

【0062】図12の(a),(b)は、本発明の第4
の実施の形態に係るバブルジェット方式のプリンタヘッ
ドを示す図である。プリンタヘッド70は、図12に示
すように、ヘッド基板71と、インク収容室72とを備
えている。
FIGS. 12A and 12B show the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a bubble jet type printer head according to the embodiment. The printer head 70 includes a head substrate 71 and an ink storage chamber 72 as shown in FIG.

【0063】ヘッド基板71は、シリコン(Si)製の
基板本体71aと、この基板本体71aに設けられたオ
リフィス孔71bと、このオリフィス孔71b内壁に設
けられた発熱素子71dと、基板本体71aに一体形成
された駆動回路71eと、発熱素子71dと駆動回路7
1eとを接続する配線71fとを備えている。
The head substrate 71 includes a substrate body 71a made of silicon (Si), an orifice hole 71b provided in the substrate body 71a, a heating element 71d provided in the inner wall of the orifice hole 71b, and a substrate body 71a. An integrated drive circuit 71e, a heating element 71d and a drive circuit 7
1e.

【0064】ヘッド基板71は上述したヘッド基板41
と同様のプロセスにより形成される。このとき、発熱素
子71dがオリフィス孔71b内壁面に形成される。こ
のように構成されたプリンタヘッド70では、駆動回路
71eにより発熱素子71dに電流を流し、加熱する。
これにより、オリフィス孔71b内のインクKを沸騰さ
せ、気泡Lを発生させる。この気泡Lにより、インクK
が押し出される。
The head substrate 71 is the same as the head substrate 41 described above.
It is formed by the same process as described above. At this time, the heating element 71d is formed on the inner wall surface of the orifice hole 71b. In the printer head 70 configured as described above, a current is applied to the heating element 71d by the driving circuit 71e to heat the heating element 71d.
As a result, the ink K in the orifice hole 71b is boiled, and bubbles L are generated. This bubble L causes the ink K
Is extruded.

【0065】上述したように本第1の実施の形態に係る
プリンタヘッド70では、インクKを吐出するオリフィ
ス孔71bが設けられたヘッド基板71に発熱素子71
dに電流を流す駆動回路71eを一体形成するようにし
たので、駆動回路71eを別部品として設けた場合に比
べてヘッド全体を小型化できる。また、配線71fを形
成する工程を簡易化することができ、生産性が向上す
る。さらに、発熱素子71dと駆動回路71eとの距離
が短くなるため、インダクタンスを低くでき、電気特性
が向上する。また、信号の高速化及びノイズの低減化を
図ることができる。
As described above, in the printer head 70 according to the first embodiment, the heating element 71 is provided on the head substrate 71 provided with the orifice hole 71b for discharging the ink K.
Since the drive circuit 71e for supplying a current to d is formed integrally, the size of the entire head can be reduced as compared with the case where the drive circuit 71e is provided as a separate component. Further, the step of forming the wiring 71f can be simplified, and the productivity is improved. Further, since the distance between the heating element 71d and the driving circuit 71e is shortened, the inductance can be reduced, and the electric characteristics are improved. Further, it is possible to increase the speed of a signal and reduce noise.

【0066】なお、本発明は上述した各実施の形態に限
定されるものではない。すなわち、上述した各実施の形
態においては、ヘッド基板としてシリコン材製のものを
用いたが、ガラス基板に多結晶シリコンを形成したもの
を用いてもよい。また、ヘッド基板に駆動回路を直接形
成したが、駆動回路を内蔵したベアチップをヘッド基板
に、ベアチップ実装してもよい。さらに、駆動回路は基
板のどちらの面に設けてもよい。さらにまた、オリフィ
ス孔を例えば図12の(b)に示すように二段にして千
鳥配置にすることで、最小ピッチを50μm程度にして
高精細化してもよい。このほか、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
The present invention is not limited to the above embodiments. That is, in each of the above-described embodiments, a silicon substrate is used as the head substrate, but a substrate in which polycrystalline silicon is formed on a glass substrate may be used. Further, although the drive circuit is formed directly on the head substrate, a bare chip having a built-in drive circuit may be mounted on the head substrate. Further, the drive circuit may be provided on either side of the substrate. Further, the orifice holes may be arranged in two stages and staggered as shown in FIG. 12B, for example, so that the minimum pitch is about 50 μm and the definition is increased. In addition, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0067】[0067]

【発明の効果】請求項1に記載された発明によれば、イ
ンクを吐出する貫通孔が設けられたヘッド基板に吐出部
を駆動する駆動回路を一体形成するようにしたので、駆
動回路を別部品として設けた場合に比べてヘッド全体を
小型化できる。また、配線等の工程を簡易化することが
でき、生産性が向上する。さらに、吐出部と駆動回路と
の距離が短くなるため、インダクタンスを低くでき、電
気特性が向上する。また、信号の高速化及びノイズの低
減化を図ることができる。
According to the first aspect of the present invention, the drive circuit for driving the discharge section is integrally formed on the head substrate provided with the through hole for discharging the ink. The entire head can be reduced in size as compared with the case where it is provided as a component. In addition, wiring and other steps can be simplified, and productivity is improved. Further, since the distance between the ejection unit and the drive circuit is shortened, the inductance can be reduced, and the electrical characteristics are improved. Further, it is possible to increase the speed of a signal and reduce noise.

【0068】請求項2に記載された発明によれば、電荷
を帯びたインクを対向電極に発生する電位差によって吐
出させることができる。請求項3に記載された発明によ
れば、磁性を帯びたインクをコイルにより発生した磁界
によって吐出させることができる。
According to the second aspect of the invention, the charged ink can be ejected by the potential difference generated at the counter electrode. According to the third aspect of the present invention, the magnetic ink can be ejected by the magnetic field generated by the coil.

【0069】請求項4に記載された発明によれば、圧電
基板に電圧を印加してインク収容部を狭めることとした
ので、インクを押し出して吐出することができる。請求
項5に記載された発明によれば、インクを押し出して吐
出することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since a voltage is applied to the piezoelectric substrate to narrow the ink containing portion, the ink can be pushed out and discharged. According to the invention described in claim 5, the ink can be pushed out and ejected.

【0070】請求項6に記載された発明によれば、駆動
回路形成前に貫通孔を形成しないので、強度低下を防止
することができるとともに、駆動回路形成工程において
ヘッド基板の他方の面側を汚すことを防止することがで
きる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the through-hole is not formed before the formation of the drive circuit, it is possible to prevent a reduction in strength and to reduce the other surface of the head substrate in the drive circuit formation step. Stain can be prevented.

【0071】請求項7に記載された発明によれば、駆動
回路形成前に貫通孔を形成しないので、強度低下を防止
することができるとともに、駆動回路形成工程において
ヘッド基板の他方の面側を汚すことを防止することがで
きる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the through-hole is not formed before the formation of the drive circuit, it is possible to prevent the strength from being reduced, and to reduce the other surface of the head substrate in the drive circuit formation step. Stain can be prevented.

【0072】請求項8に記載された発明によれば、駆動
回路によって貫通孔の周囲に配置されたコイルに電流を
流し、このとき発生する磁界に対して磁性を有するイン
クが反発し、貫通孔から吐出させることができる。一
方、吐出精度は駆動回路による電流値の制御精度に依存
し、貫通孔等の機械加工精度と無関係なので、安定かつ
高精度の吐出を行うことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, a current is caused to flow through the coil disposed around the through hole by the drive circuit, and the magnetic ink generated at this time repels the magnetic ink, thereby causing the through hole. Can be discharged. On the other hand, the ejection accuracy depends on the control accuracy of the current value by the drive circuit, and is not related to the machining accuracy of the through-hole or the like, so that stable and highly accurate ejection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドを示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a printer head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同プリンタヘッドを示す縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the printer head.

【図3】同プリンタヘッドに組込まれたヘッド基板を示
す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a head substrate incorporated in the printer head.

【図4】同ヘッド基板の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing the manufacturing process of the head substrate.

【図5】同ヘッド基板の製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing process of the head substrate.

【図6】同ヘッド基板の変形例を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a modification of the head substrate.

【図7】本発明の第2の実施の形態に係るプリンタヘッ
ドを示す縦断面図。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a printer head according to a second embodiment of the present invention.

【図8】同プリンタヘッドに組込まれたヘッド基板の製
造工程を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of a head substrate incorporated in the printer head.

【図9】同ヘッド基板の製造工程を示す図。FIG. 9 is a view showing a manufacturing process of the head substrate.

【図10】同ヘッド基板の変形例の要部を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a main part of a modification of the head substrate.

【図11】本発明の第3の実施の形態に係るプリンタヘ
ッドを示す縦断面図。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a printer head according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施の形態に係るプリンタヘ
ッドを示す図。
FIG. 12 is a view showing a printer head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】従来の静電方式のプリンタヘッドを示す分解
組立斜視図。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing a conventional electrostatic printer head.

【図14】同プリンタヘッドを示す縦断面図。FIG. 14 is a vertical sectional view showing the printer head.

【図15】従来の圧電方式のプリンタヘッドを示す縦断
面図。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a conventional piezoelectric printer head.

【図16】従来の発熱方式のプリンタヘッドを示す図。FIG. 16 is a diagram showing a conventional heat generating type printer head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40,50,60,70…プリンタヘッド 41,41A,51,61,71…ヘッド基板 41b,51b,61b,71b…オリフィス孔 41g,51g,61c,71e…駆動回路 40, 50, 60, 70 printer heads 41, 41A, 51, 61, 71 head substrates 41b, 51b, 61b, 71b orifice holes 41g, 51g, 61c, 71e drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山部 光治 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koji Yamabe 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】インクを収容するインク収容部と、 このインク収容部に隣接して設けられ上記インクを吐出
させるための貫通孔が形成されたヘッド基板と、 上記インクを付勢して上記貫通孔から上記インクを吐出
させる吐出部とを備え、 上記ヘッド基板には上記吐出部を駆動する駆動回路が一
体形成されていることを特徴とするプリンタヘッド。
An ink container for accommodating ink; a head substrate provided adjacent to the ink container and having a through hole for discharging the ink; A printer for discharging the ink from a hole, wherein a drive circuit for driving the discharger is integrally formed on the head substrate.
【請求項2】上記吐出部は、上記ヘッド基板の表裏面
で、かつ、上記貫通孔の周囲に形成された対抗電極と、 上記対向電極及び上記電極に電圧を印加する駆動回路と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のプリン
タヘッド。
2. The discharge section includes a counter electrode formed on the front and back surfaces of the head substrate and around the through hole, and a drive circuit for applying a voltage to the counter electrode and the electrode. The printer head according to claim 1, wherein:
【請求項3】上記インクは磁性を有し、 上記吐出部は、上記貫通孔の周囲に配置されたコイルを
備え、 上記駆動回路は、上記コイルに電流を流して上記貫通孔
内に磁界を発生させるものであることを特徴とする請求
項1に記載のプリンタヘッド。
3. The ink has magnetism, the discharge unit includes a coil disposed around the through hole, and the drive circuit supplies a current to the coil to generate a magnetic field in the through hole. The printer head according to claim 1, wherein the printer head is generated.
【請求項4】上記インク収容部の少なくとも一部は圧電
基板からなり、 上記駆動回路は、上記圧電基板に電圧を印加して上記イ
ンク収容部を狭めることを特徴とする請求項1に記載の
プリンタヘッド。
4. The apparatus according to claim 1, wherein at least a part of the ink storage section is formed of a piezoelectric substrate, and the driving circuit applies a voltage to the piezoelectric substrate to narrow the ink storage section. Printer head.
【請求項5】上記吐出部は、上記貫通孔に設けられた発
熱素子を備え、 上記駆動回路は、上記発熱素子に電流を流して上記イン
クを沸騰させるものであることを特徴とする請求項1に
記載のプリンタヘッド。
5. The discharge unit includes a heating element provided in the through-hole, and the drive circuit causes a current to flow through the heating element to cause the ink to boil. 2. The printer head according to 1.
【請求項6】インクを吐出する貫通孔と駆動回路とを有
するヘッド基板を備えたプリンタヘッドを製造するプリ
ンタヘッド製造方法において、 上記インク貫通孔を上記ヘッド基板の一方の面側から板
厚の途中まで形成する孔形成工程と、 上記ヘッド基板の上記一方の面側に駆動回路を一体形成
する駆動回路形成工程と、 上記ヘッド基板をその他方の面側から薄板化することに
より上記貫通孔を露出する薄板化工程とを具備すること
を特徴とするプリンタヘッド製造方法。
6. A printer head manufacturing method for manufacturing a printer head having a head substrate having a through hole for discharging ink and a drive circuit, wherein the ink through hole has a thickness from one surface side of the head substrate. A hole forming step of forming partway, a drive circuit forming step of integrally forming a drive circuit on the one surface side of the head substrate, and the through hole by thinning the head substrate from the other surface side. A method of manufacturing a printer head, comprising:
【請求項7】インクを吐出する貫通孔と駆動回路とを有
するヘッド基板を備えたプリンタヘッドを製造するプリ
ンタヘッド製造方法において、 貫通孔を上記ヘッド基板の一方の面側から板厚の途中ま
で形成する孔形成工程と、 上記ヘッド基板の上記一方の面側に駆動回路を一体形成
する駆動回路形成工程と、 上記貫通孔と上記駆動回路とを電気的に接続する接続配
線を形成する配線形成工程と、 上記貫通孔を導電材料で充填する充填工程と、 上記ヘッド基板をその他方の面側から薄板化することに
より上記貫通孔及び上記導電材料を露出させ上記駆動回
路を上記接続配線及び上記導電材料を介して上記ヘッド
基板の他方の面側に導通させる薄板化工程とを具備する
ことを特徴とするプリンタヘッド製造方法。
7. A printer head manufacturing method for manufacturing a printer head having a head substrate having a through-hole for discharging ink and a drive circuit, wherein the through-hole is formed from one surface side of the head substrate to an intermediate portion of the plate thickness. A hole forming step for forming; a driving circuit forming step for integrally forming a driving circuit on the one surface side of the head substrate; and a wiring forming for forming connection wiring for electrically connecting the through hole and the driving circuit. A filling step of filling the through hole with a conductive material; and thinning the head substrate from the other surface side to expose the through hole and the conductive material to connect the drive circuit to the connection wiring and the A thinning step of conducting to the other surface of the head substrate via a conductive material.
【請求項8】磁性を有するインクを収容するするインク
収容部と、 このインク収容部に隣接して設けられ上記インクを吐出
させるための貫通孔が形成されたヘッド基板と、 この貫通孔の周囲に配置されたコイルと、 このコイルに電流を流し上記貫通孔に磁界を発生させる
ことにより上記インクを上記貫通孔から吐出させる駆動
回路とを備えていることを特徴とするプリンタヘッド。
8. A head substrate provided with an ink storage portion for storing magnetic ink, a through hole provided adjacent to the ink storage portion for discharging the ink, and a periphery of the through hole. And a drive circuit for discharging current from the through-hole by applying a current to the coil to generate a magnetic field in the through-hole.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009241376A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Seiko Epson Corp Nozzle checking method of inkjet head, inkjet head, and inkjet printer
JP2011105017A (en) * 1999-03-26 2011-06-02 Fujifilm Dimatix Inc Inkjet printing head

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