JP2000326510A

JP2000326510A - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP2000326510A
Application number: JP13756699A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 隆志中村; Yoshiaki Mori; 義明森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】接合材を用いずにフレキシブルケーブルと圧
電振動子の接合用電極を接合する。【解決手段】ＴＣＰ１５ａには出力信号パターン１２
３の信号をアクチュエーター１３０に接続するためにそ
れぞれのノズル開口に対応して６列のセグメント端子１
６ａ〜１６ｆが設けられている。一方、アクチュエータ
ー１３０の各振動板にはセグメント端子１６ａ〜１６ｆ
と導通接合する為のセグメント端子電極５ａ〜５ｆとコ
モン端子電極３８１〜３８６とからなる６つの端子電極
が形成されている。この導通接合にあたって、本実施例
ではＴＣＰ側の端子電極にフッ化処理を施し接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はノズル開口からイン
ク滴を吐出させることにより、紙等の記録媒体に印刷を
行うインクジェット式記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェット式記録ヘッド
のひとつとして、内部に圧力発生室が形成されるアクチ
ュエーターの表面に設けられるＰＺＴ等の圧電振動子に
駆動信号を印加することにより圧力発生室内のインクを
加圧してノズル開口からインク滴として吐出させるもの
が知られている。また他のインクジェット式記録ヘッド
のひとつとして、片面をノズル開口部を含むノズルプレ
ート、もう片面を振動板で挟まれた圧力発生室を有し、
振動板に対して垂直方向に振動する圧電振動子の自由端
を前記振動板に固着させて、前記圧電振動子に駆動信号
を印加することにより圧力発生室内のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴として吐出させるものも知られ
ている。

【０００３】これらのインクジェット式記録ヘッドの振
動子を駆動するための信号を伝達する手段としては、ベ
ースフィルム上に信号を伝達する配線パターンを形成し
たフレキシブルケーブルを列設された振動子に実装する
ことで実現させている。

【０００４】フレキシブルケーブルの実装に際してはフ
レキシブルケーブルの接合電極に半田等の接合用金属を
被服し、これを熱により溶融させて振動子側の電極と接
合している。また、接合時には半田の電極への濡れ性を
上げるためにフラックスを使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年のインクジェット
式プリンターに対しては印字や印画の高速化が求められ
ているがこの要求に対してインクジェット式記録ヘッド
の多ノズル化が求められる。多ノズル化に際しては記録
ヘッドの大きさを過大化させることなく実現しなければ
ならない。そのためには列設されたノズル開口のピッチ
を小さくしなければならない。従来技術で示した構造の
インクジェット式記録ヘッドでは必然的にフレキシブル
ケーブルの電極ピッチも小さくなる。電極ピッチが小さ
くなると半田溶融時の隣接電極へのブリッジ現象や、実
装時に使用するフラックスの残沙によるマイグレーショ
ン等の不良率が増大し、結果としてインクジェット式記
録ヘッドの信号入力の誤動作を招き、信頼性の高いイン
クジェット式記録ヘッドを提供できなくなってくるとい
う問題がある。

【０００６】また、別の問題点として、近年環境問題と
して鉛の使用を削減していく動きがあるが、鉛半田に替
わる接合用金属を前記フレキシブルケーブルと電極との
接合に適用しようとしても融点が高かったり、均一な半
田厚を確保できない等、実用化に難点がある。

【０００７】そこで、本発明はこのような事情に鑑みて
なされたものであり、電極ピッチが小さくなってもブリ
ッジや導通不良、マイグレーションが発生せず、鉛を使
う必要のない実装方法を実現したインクジェット式記録
ヘッドを提供することにある。

【０００８】また、従来のように半田を必要としない実
装方法を実現したインクジェット式記録ヘッドを提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、所定のピッ
チで配設された圧電振動子と前記圧電振動子に駆動信号
を伝達するためのフレキシブルケーブルを有するインク
ジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧電振動子の接合
用電極と前記フレキシブルケーブルの接合用電極の少な
くとも一方の電極がフッ化処理された表面を有してい
て、前記フッ化された表面において接触させ両者が相互
に接合されるようにした。

【００１０】具体的なヘッド構造として、表面に圧電素
子を有して振動部材を形成するセラミックからなる第一
の蓋部材と、前記蓋部材により一方の面が封止されて圧
力室を形成するセラミックからなるスペーサーとを焼成
により一体に接合してなるアクチュエーターユニット
と、前記アクチュエーターユニットが固定され、前記圧
力発生室の両端部において連通する連通孔とインク供給
口とを備えた金属からなるインク供給口形成基板と、前
記インク供給口を介して前記圧力発生室に連通する共通
のインク室、及び前記圧力発生室に連通する連通孔とを
備えた金属からなる共通のインク室形成基板と、前記共
通のインク室形成基板の他面を封止すると共に前記連通
孔を介して前記圧力室に接続するノズル開口を備えた金
属からなるノズルプレートとを接着剤により接合してな
る流路ユニットとを接着してなり、前記アクチュエータ
ーユニットには前記圧電素子に駆動信号を供給する駆動
電極及び共通電極を備え、前記駆動電極と共通電極とを
フレキシブルケーブルを介して外部駆動手段に接続され
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記フレキシ
ブルケーブルの電極と前記アクチュエーター側の電極と
の少なくとも一方が大気圧下でフッ化された表面を有し
ていて、前記フッ化された表面において接触、加圧加熱
させ両者が相互に接合されるようにした。

【００１１】また、ノズル開口が列設された金属からな
るノズルプレートと前記ノズル開口に対応した圧力発生
室と、前記圧力発生室の一側面を形成する振動板と前記
圧力発生室に圧力変化を与える振動子と、垂直方向に伸
縮する振動子の自由端が前記振動板と固着するととも
に、前記振動子の固定端がヘッドフレームに保持され、
前記振動子には前記圧電素子に駆動信号を供給する駆動
電極及び共通電極を備え、前記駆動電極と共通電極とを
フレキシブルケーブルを介して外部駆動手段に接続され
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記フレキシ
ブルケーブルの電極と前記アクチュエーター側の電極と
の少なくとも一方が大気圧下でフッ化された表面を有し
ていて、前記フッ化された表面において接触、加圧加熱
させ両者が相互に接合されるようにした。

【００１２】

【作用】フッ化処理工程は、例えばＦ_２、ＨＦ、ＣＯＦ
_２などの反応性フッ素ガスと水蒸気との混合ガスを被接
合材に接触させて行うことができる。これらの反応性フ
ッ素ガスは水（水蒸気）と反応してフッ素イオン、フッ
素系ラジカル、フッ素単原子などの活性なフッ素を生ず
る。

【００１３】例えば、フッ素ガスがフッ化水素（ＨＦ）
である場合、次の反応によりフッ素イオンを生ずると考
えられる。

【００１４】２ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ→ＨＦ_２ ⁻+Ｈ_３Ｏ^＋ＨＦに代えてＦ_２、ＣＯＦ_２と水（水蒸気）とを混合し
た場合にも同様にフッ素系イオンが生成される。水蒸気
に代えてアルコールの蒸気を使用してもよい。フッ素の
単原子は水素原子の次に小さい。また、フッ素は電気陰
性度が最大であるところから反応しやすく、ほとんどの
元素と直接反応してフッ化物を形成する。そして、空気
中に放置された金属（例えば錫）の表面は１００オング
ストローム程度の酸化膜に覆われているが、金属表面に
活性なフッ素が接触すると、そのフッ素が金属中にとり
こまれ、あるものは金属酸化物（酸化錫）の中に、ある
ものはさらに深く金属中に取り込まれる。この金属中に
取り込まれるフッ素の量、深さはフッ化処理の条件によ
る。

【００１５】金属酸化膜中のフッ素は一部が酸素と入れ
替わってフッ化金属あるいはフッ化酸化金属となって安
定となると考えられる。例えば金属酸化物が酸化錫（Ｓ
ｎＯ_２）からなる場合、ＳｎＯ_２＋２Ｆ→ＳｎＯＦ_２＋ＯまたはＳｎＯ_２＋４Ｆ→ＳｎＦ_４＋Ｏ_２あるいはＳｎＯ_２＋２Ｆ→ＳｎＦ_２＋Ｏ_２の反応を生じて酸化膜中の酸素と置換される。

【００１６】さらに余ったフッ素あるいは酸化錫から放
出された酸素は一部が空間に放出されるがほとんどが金
属（錫）中に拡散する。そしてフッ素は金属結合を切っ
て内部側に拡散して酸素の水先案内をする作用をなし、
酸素も錫の内部まで入り込み酸素を含む層がフッ化処理
をする前よりも厚くなる。またフッ化処理前は酸化層で
あった最表面はフッ化によって一旦酸素の少ない状況に
なるがフッ化した表面が水等と反応すると金属中のフッ
素と水との反応によってフッ素が抜けて水の酸素が取り
込まれ再酸化される。このときフッ素が抜けた金属部は
活性であるため酸化の度合いがフッ化処理前よりも進む
ことになる。そして、少なくとも一方にフッ化処理した
金属同士は加熱したり加圧することでそれぞれの融点よ
りも低い温度で接合することができる。接合するときの
現象は次のようになっていると考えられる。

【００１７】例えばフッ化処理した錫とフッ化処理をし
ない銅とを重ね合わせ加熱加圧した場合、フッ化処理さ
れた錫の表面からフッ素が動き出して銅側に拡散する。
そしてフッ素が抜けた部分の錫は活性であってフッ素が
抜けたことによって内部から表面への酸素の拡散を生
じ、活性な錫原子の一部が酸素と結合して酸化度があが
る。しかし活性な錫原子の一部は結合手かフリーな状態
にあると思われる。そして銅に拡散したフッ素は銅表面
の酸素と入れ替わり、銅表面の酸素が錫側に移動する。
また、一旦銅側に移動したフッ素も一部が再び錫側に移
る。このようにフッ素は金属の酸素を追い出し、金属の
結合手を切る作用をする。そして錫と銅との未結合の原
子が相互に相手側に拡散して金属同士の結合をおこな
う。このような現象はトンネル型電子顕微鏡による結晶
格子の観察から両金属の界面がＣｕ_６Ｓｎ_５となってい
ることからわかる。

【００１８】反応性フッ素系ガスを生成する場合、大気
圧またはその近傍の圧力下にあるフッ素系ガス（例え
ば、ＣＦ_４、ＳＦ_６など）と水蒸気との混合ガスを介し
た放電により生成すると、反応性フッ素ガスであるＨ
Ｆ、Ｆ_２、ＣＯＦ_２などを安定した安全なガスを使用し
て容易に生成することができる。また、フッ化処理は少
なくともフッ素系ガス（ＨＦ、Ｆ_２、ＣＯＦ_２、ＣＦ_４
など）を含むガスを介した放電により活性なフッ素を生
成しこの活性なフッ素を被接合部材に接触させておこな
ってもよい。このように構成すると水、（水蒸気）を使
用しないためにフッ化を安定して行えるとともに装置の
腐食等を防ぐことができる。この場合、放電は真空中で
おこなってもよいし大気圧またはその近傍の圧力下でお
こなってもよい。そしてフッ化は放電領域中に被接合部
材を配置して行うとフッ化速度を向上することができ
る。また、被接合部材を放電領域外に配置し放電領域で
生成された活性なフッ素を被接合部材まで導いてフッ化
を行えば被接合部材が直接プラズマなどに晒されること
が無い為、高エネルギー粒子が被接合部材に衝突するの
を避けることができ、プラズマなどによるダメージを防
ぐことができる。

【００１９】更にフッ化はＨＦ、Ｆ_２、ＣＯＦ_２、ＣＦ
_４などのフッ素系ガスに紫外線を照射して活性なフッ素
を生成しこの活性なフッ素を被接合部材に接触させて行
うこともできる。また、被接合部材を反応性のフッ素系
物質からなる蒸気（例えばＨＦ蒸気）に接触させて行う
こともできる。

【００２０】このように電極表面をフッ化処理すること
により、接合金属を溶融させることなく接合することが
できるため、鉛を使わない比較的高融点の半田でも低温
での接合が可能になり鉛フリーの接合が可能になる。さ
らに半田等の接合材がなくても接合が可能である為接合
時の位置合わせや形状制御が容易で、半田のはみ出し等
による接合位置ズレ許容量への影響が少なくて済む等の
効果がある。

【００２１】また、接合材を溶融させる場合でもフラッ
クスを使わなくても溶融接合が可能になるため、フラッ
クス残沙に起因するマイグレーションの影響がなくなり
スラッジの発生もない等、信頼性の高い実装が可能にな
る。従って本発明の方法によれば電極ピッチが小さくな
っても信頼性の高い実装をしたインクジェット式記録ヘ
ッドの提供が可能になる。

【００２２】更に、本発明によるフッ化処理は大気圧下
で処理することが可能なため真空装置等の重設備が不要
である上、装置の工夫によりライン上の連続処理が可能
であるのでライン生産する工程をもつインクジェット式
記録ヘッドの製造には得策である。

【００２３】更に、固体接合においても、溶融接合にお
いても鉛をしようすることなく接合が可能なため、いわ
ゆる鉛フリーの対応が可能であり環境に配慮した実装が
可能となり、従って鉛フリー実装をしたインクジェット
式記録ヘッドの実現が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。

【００２５】（第一の実施例）図１は第一の実施例にお
けるインクジェット式記録ヘッドの全体を接合に使用す
る熱溶着フィルムを省略して示した組み立て斜視図であ
り、また図２は１つのアクチュエーターユニットの圧力
発生室近傍の構造を示す断面図である。図中符号２は第
一の蓋板で、厚さ１０μm程度のジルコニアの薄板から
構成され、その表面に圧力発生室４に対向するように駆
動電極５を形成し、その上にＰＺＴ等からなる圧電素子
３が固定されており、圧電素子３の撓み振動を受けて圧
力発生室４を収縮、膨張させる。符号７はスペーサで圧
力発生室４を形成するのに適した厚さ、例えば１５０μ
mのジルコニア等のセラミックス板に通孔を穿設して構
成され後述の第２の蓋体８と第１の蓋体２により片面を
封止されて圧力発生室４を形成している。

【００２６】符号８は蓋体でやはりジルコニア等のセラ
ミックス板にインク供給口２０と圧力発生室４とを接続
する連通孔９と、ノズル開口２８と圧力発生室４の他端
とを接続する連通孔１０を穿設して構成されスペーサ７
の他面に固定されている。

【００２７】符号２１はアクチュエーターユニット１の
固定基板を兼ねるインク供給口形成基板で圧力発生室４
の一端側には共通のインク室２３と圧力発生室４とを接
続するインク供給口２０が設けられ、圧力発生室４の他
端側にはノズル開口２８と接続する連通孔２４が設けら
れている。さらにアクチュエーターユニット１の固定領
域から外れた位置には図示しないインクタンクからイン
クが流入するインク導入口２２が穿設されている。

【００２８】流路構成領域から離れた位置にはアクチュ
エーターユニット１との位置決め用の孔７４，７５と、
流路ユニット３０を構成するインク供給口形成基板２
１、共通のインク室形成基板２５、ノズルプレート２
７、及びこれらを接着する熱溶着フィルム３１，３２と
の位置合わせ用の孔８４，８５が穿設されている。

【００２９】符号２５は共通のインク室形成基板で、共
通のインク室２３を形成するに適した厚み、例えば１５
０μmのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に共通
のインク室２３に対応する通孔と、ノズル開口とを接続
する連通孔２６を穿設して構成されている。

【００３０】符号２７はノズルプレートで圧力発生室４
に連通するノズル開口２８が設けられている。

【００３１】これらインク供給口形成基板２１，共通の
インク室形成基板２５，及びノズルプレート２７は、そ
れぞれの間に熱溶着フィルム３１，３２を介装するとと
もに、要所にガラス製ビーズ玉等のギャップ材を混練し
たエポキシ系接着剤を塗布して流路ユニット３０に纏め
られ、又流路ユニット３０のインク供給口形成基板２１
の表面に上述したアクチュエーターユニット１が複数
個、この実施例では３個が熱溶着フィルム３３を介装す
ると共に、要所にガラス製ビーズ玉等のギャップ材を混
練したエポキシ系接着剤を塗布して記録ヘッドに纏めら
れ、駆動電極５にフレキシブルケーブル１５の電極を後
述する方法で接続して駆動信号の供給を受ける。

【００３２】次に、アクチュエーターユニットの電極部
とフレキシブルケーブルの電極部の接続について説明す
る。

【００３３】図３は記録ヘッド部とフレキシブルケーブ
ルの斜視図である。

【００３４】図３においてはフレキシブルケーブルは振
動子駆動用のIＣを搭載したテープキャリアパッケージ
（ＴＣＰ）を用いている。ＴＣＰ１５ａにはベースフィ
ルム１２０の中央部に外部からの信号に応じて駆動信号
を生成する駆動ＩＣ１２１が備えられ駆動ＩＣ１２１に
信号を入力する入力信号パターン１２２と駆動ＩＣ１２
１からの駆動信号を出力する出力信号パターン１２３
（図には示さず）とが導体パターンにより形成されてい
る。ＴＣＰ１５ａの端部はアクチュエーター１３０に対
応して３分割され、分割された部分それぞれの両側に出
力信号パターン１２３の信号をアクチュエーター１３０
に接続するためにそれぞれのノズル開口に対応して６列
のセグメント端子１６ａ〜１６ｆが設けられている。

【００３５】両外側のセグメント端子１６ａ，１６ｆの
一端には外部に設置接続された接地ライン２５１、２５
２が設けられ、隣接するセグメント端子１６ｂと１６ｃ
の間、１６ｄと１６ｅとの間の一端には接地ライン２５
３，２５４が設けられている。

【００３６】一方、アクチュエーター１３０の各振動板
にはセグメント端子１６ａ〜１６ｆと導通接合する為の
セグメント端子電極５ａ〜５ｆとセグメント端子電極を
挟んででコの字型に形成されたコモン端子電極３８１〜
３８６とからなる６つの端子電極が形成されている。ア
クチュエーター側の端子電極５ａ〜５ｆ，３８１〜３８
６はＡｇにより１０〜２０μmの厚さで形成されてい
る。コモン端子電極３８１の一端は外部と接地接続され
たＧＮＤライン２５１と、他端はＧＮＤライン２５５と
導通接合させることで回路を形成させる。

【００３７】この導通接合にあたって、本実施例ではＴ
ＣＰ側の端子電極にフッ化処理を施し接合した。ＴＣＰ
側の電極１６ａ〜１６ｆには１μmの厚さの無電解Ｓｎ
メッキをほどこした。

【００３８】フッ化処理の実施例について説明する。

【００３９】図４は実施例で使用する接合装置の説明図
である。図４において接合装置５１０はフッ化処理部５
１２と接合処理部５１４を有している。フッ化処理部５
１２は、被接合部材５１６の表面にフッ素（Ｆ）を添加
するためのもので被接合部材５１６の上面に反応性フッ
素ガスであるフッ化水素（ＨＦ）ガスを供給する反応室
５１８を有している。反応室５１８には配管５２０、５
２１を介してフッ化ガス供給手段となるＨＦガス供給部
５２４と蒸気発生部５２６とが接続してありＨＦガスと
水蒸気との混合ガスが供給されるようになっている。ま
た、図３において今回の被接合部材であるＴＣＰ１５ａ
は図４におけるコンベア等の搬送機５２８によって矢印
５３０のように搬送され、反応室５１８の下部を通過
し、ＨＦガスと水蒸気との混合ガスにより上面がフッ化
される。すなわちＴＣＰ１５ａの端子電極１６ａ〜１６
ｆ，２５３〜２５７がＨＦガスと水蒸気との混合ガスに
さらされるとＨＦとＨ_２ＯとがＴＣＰ１５ａの表面にお
いて２ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ→ＨＦ_２ ⁻＋Ｈ_３Ｏ^＋の反応を生じ、フッ素イオン（ＨＦ_２ ⁻）が端子電極１
６ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７と反応し端子電極１６ａ
〜１６ｆ，２５３〜２５７の表面をフッ化する。端子電
極１６ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７の表面は自然化膜Ｓ
ｎＯで覆われておりこの酸化膜の酸素とＨＦ_２ ⁻のＦと
の置換反応が生じて表面がフッ化され、またはフッ素と
酸素の混合した組成を有する表面が形成される。なお、
処理ガス自体は腐食性ガスでそのまま大気中に放出する
ことはできないため、ＴＣＰ１５ａのフッ化処理を行う
場合、搬送機５２８を停止させ、反応室の下部を図示し
ないシャッターで閉じ混合ガスが外部に漏れないように
し、また処理後のガスは排気管５６０を介して除害装置
５６２を通し無害化する。

【００４０】フッ化処理されたＴＣＰ１５ａは移載ロボ
ット５３２により接合処理部５１４に移載される。接合
処理部５１４はチャンバ５３４を備えていてチャンバ５
３４内にＴＣＰ１５ａとアクチュエーターユニッド３９
０とを重ね合わせて配置するテーブル５３６が設けてあ
る。また、テーブル５３６の上方には押さえ板５３８が
配設してあり押さえ板５３８によって被接合部材を押圧
することによりＴＣＰ１５ａ，アクチュエーターユニッ
ト３９０を密着させることができるようになっている。
押え板の上部には加圧手段であるシリンダ５４６が配設
してありこのシリンダ５４６を作動させることにより接
合面の接触圧力を高めるようにしてある。また、チャン
バ５３４の下部には加熱手段としてヒーター５４８が設
けてあって被接合部材の接合部を加熱制御できるように
してある。

【００４１】さらにチャンバ５３４は配管５５０を介し
てアルゴンガス供給部５５２が接続してありチャンバ５
３４内をアルゴンガス雰囲気にすることができるように
してある。

【００４２】上記のごとく構成した実施の形態の作用は
次のとおりである。

【００４３】接合装置５１０は図示しない制御装置によ
って制御されており、搬送機５２８に配置されたＴＣＰ
１５ａはフッ化処理部５１２の反応室５１８に搬送され
る。反応室５１８にはＨＦガス供給部５２４からのＨＦ
ガスと蒸気発生部５２６からの水蒸気との混合ガスが供
給されており、この混合ガスがＴＣＰ１５ａの電極部１
６ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７に接触して電極部１６ａ
〜１６ｆ，２５３〜２５７の表面をフッ化する。フッ化
されたＴＣＰ１５ａは搬送機５２８により反応室５１８
から搬出され移載ロボット５３２によって接合処理部５
１４のチャンバ内に搬入されてテーブル５３６の上に配
置される。そしてテーブル５３６の上にＴＣＰ１５ａと
アクチュエーターユニット３９０が重ねて配置される。
その後チャンバ５３４はアルゴンガス供給部５５２から
アルゴンガスが供給されほぼ１気圧のアルゴンガス雰囲
気にされる。またシリンダ５４６が作動して押さえ板５
３８を下降させてＴＣＰ１５ａ，アクチュエーターユニ
ット３９０を加圧しヒーター５４８によってＴＣＰ１５
ａ，アクチュエーターユニット３９０は各電極の融点以
下の温度に加熱される。ＴＣＰ１５ａ，アクチュエー
ターユニット３９０が所定の温度になると加熱加圧状態
を一定時間保持してＴＣＰ１５ａとアクチュエーターユ
ニット３９０を接合する。

【００４４】以上のようにして接合されたＴＣＰ１５ａ
とアクチュエーターユニット３９０の接合部の状態を確
認したところ所定の強度をもって各電極の接合がなされ
ていることが確認された。また電気的な導通についても
問題のない状態が確認された。

【００４５】（第二実施例）次に基本構成及び使用する
接合装置は第一の実施例と同じとし、ＴＣＰ１５ａの電
極に６〜７μm厚の電解半田メッキを施し、溶融接合に
よる品質の確認をおこなった。

【００４６】本実施例ではフラックスレスの効果を確認
するためあえて鉛を含む半田で条件を同一としてフラッ
クスを使用した従来の接合と比較評価をおこなった。フ
ッ化処理は第一の実施例と同一とし、接合時の条件とし
て、ヒーター５４８による加熱を半田の融点以上に設定
し、チャンバー５３４内へのアルゴンガスの供給は行わ
ないで接合を実施した。この結果半田の濡れ状態は、ア
クチュエーターユニット３９０の電極部５ａ〜５ｆ，３
８１〜３８６を充分に濡らして接合されていてフラック
スを使用した溶融接合とまったく同等の濡れ品質である
ことが確認された。電気的導通も問題なかった。これら
よりフラックスなしでも従来と同品質の実装ができるこ
とがわかりフラックス残沙によるインクジェット式記録
ヘッドの信頼性への影響がなくせることがわかった。

【００４７】（第三の実施例）次に間接放電を用いて反
応性フッ素ガスを生成してフッ化処理をおこなう実施例
を説明する。

【００４８】図５は間接放電によって処理ガスを生成し
フッ化処理をおこなう装置の全体構成を示す概略図で図
６は図５中の表面処理ユニット６３０の詳細を示す概略
図である。

【００４９】被接合材であるＴＣＰ１５ａは例えばコン
ベアライン６１４上に置かれ図面の裏面から表面に向か
う方向に搬送される。ここでＴＣＰ１５ａの電極１６ａ
〜１６ｆ，２５３〜２５７の表面にはＳｎメッキが施さ
れている。この電極を表面処理する為に表面処理ユニッ
ト６３０とそれに連結される給気連結管６２０及び排気
連結管６２４が設けられている。給気連結管６２０には
表面処理ユニット６３０内部で生成された処理ガスが導
入されＴＣＰ１５ａの上方で傘状に広がる給気部６２２
を介してその処理ガスをＴＣＰ１５ａの特に電極部１６
ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７に曝露させている。排気連
結管６２４は電極部１６ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７に
曝露された処理ガス及び反応生成物を吸引して表面処理
ユニット６３０を介して強制排気する為のものである。
この表面処理ユニット６３０は１つの筐体６３２の内部
に処理ガス給気管６４０、原料ガス給気管６４１、電源
６５０、プラズマ発生部６６０、排気管６７０及びトラ
ップ手段である除害装置６８０を搭載している。原料ガ
ス給気管６４１はプラズマ発生部６６０の上流側に連結
され、この原料ガス給気管６４１の途中には流量計６４
２が配設されている。この原料ガス給気管６４１には工
場内の設備を利用してＣＦ_４等のハロゲン化化合物を含
む原料ガスが導入される。また、プラズマ発生部６６０
の下流側に連結され処理ガス給気管６４０の開口端は図
５に示す給気管６２０に接続されている。

【００５０】プラズマ発生部６６０は電源６５０からの
電源供給を受けて大気圧またはその近傍の圧力下にてプ
ラズマを生成するものである。このプラズマ発生部６６
０は図７に示す様に一対の電極６６２ａ，６６２ｂが対
向配置されている。一方の電極６６２ａには電源６５０
が接続され他方の電極６６２ｂは接地されて５０ＫＨｚ
以下の比較的低周波数の交流電圧又は直流電圧が各電極
間に印加される。また、プラズマ発生部６６０の下流側
の処理ガス給気管６４０途中にキャリアガス給気管６９
０を連結している。この給気管６９０に導入されるキャ
リアガスとしてはＮ_２などの不活性ガスとしてもよいが
圧縮空気を導入することもできる。キャリアガスとして
圧縮空気を用いた場合、この圧縮空気をプラズマ発生部
６６０内部に導入すると、この圧縮空気中の酸素が励起
されてオゾンが生成されてしまう。このオゾンがＴＣＰ
１５ａに曝露されるとＴＣＰ１５ａの電極１６ａ〜１６
ｆ，２５３〜２５７をかえって酸化させてしまう。そこ
で本実施例ではプラズマ発生部６６０の下流側にて処理
ガスにキャリアガスを混合することでキャリアガスのオ
ゾン化を防いでいる。表面処理ユニット６３０の筐体６
３２内部にはＴＣＰ１５ａに曝露された処理ガスを強制
排気するための配管６７０が設けられている。この排気
管６７０は図５に示す排気連結管６２４と接続される。
さらにこの排気管６７０はトラップ手段の一例である除
害装置６８０が接続されている。ここで原料ガスをＣＦ
_４とした場合には、この原料ガスがプラズマ発生部にて
励起されると下記のとおり分解する。

【００５１】２ＣＦ_４→Ｃ_２Ｆ_６＋Ｆ_２この分解によって生じたフッ素を含む処理ガスがＴＣＰ
１５ａの表面処理に寄与することになるがその一部は化
学反応に寄与せずに排気される。しかしフッ素は腐食ガ
スであるため大気中に放出することはできない。この除
害装置６８０は排気管６７０を介して導入された処理ガ
ス中の腐食成分を吸着あるいは水に溶かすことで除去す
るものである。

【００５２】本実施例ではキャリアガスとして圧縮空気
を用い、原料ガスとしてＣＦ_４を用いている。これら原
料ガス及びキャリアガスは工場内に配置された設備を用
いて表面処理ユニット６３０のキャリアガス給気管６９
０、原料ガス給気管６４１にそれぞれ導入される。原料
ガス及びキャリアガスは各給気管６４１，６９０途中に
設けられた流量計６４２，６９２により流量調整されて
いる。本実施例では圧縮空気の流量が２０リットル／ｍ
ｉｍであるのに対し、原料ガスであるＣＦ_４の流量は５
０ｃｃ／ｍｉｎとなっており、原料ガスの濃度は０．２
５体積％である。流量調整された原料ガスであるＣＦ_４
はプラズマ発生部６６０に導入される。プラズマ発生部
６６０内に設けられた一対の電極６６２ａ，６６２ｂに
は１０〜５０ＫＨｚの比較的低周波数の交流電圧が印加
されている。

【００５３】プラズマ発生部６６０内では原料ガスであ
るＣＦ_４が分解されて反応性に富むハロゲンであるフッ
素（Ｆ_２）を生成する。このプラズマ発生部６６０の下
流側の処理ガス給気管６４０にはキャリアガス給気管６
９０が連結され２０リットル／ｍｉｎの比較的大流量の
キャリアガスが、生成された処理ガスと混合させること
でこの処理ガスがキャリアガスにより圧送される。表面
処理ユニット６３０の処理ガス給気管４０より導出され
た処理ガス及びキャリアガスは、この表面処理ユニット
６３０に連結された給気連結管６２０を介して給気部６
２２よりＴＣＰ１５ａの表面に曝露される。これにより
ＴＣＰ１５ａの電極部１６ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７
が下記の化学式で表面処理される。

【００５４】２ＳｎＯ＋２Ｆ_２→２ＳｎＦ_２＋Ｏ_２ここでＳｎＯは電極部１６ａ〜１６ｆ，２５３〜２５７
の表面に存在する酸化物でありこれが処理ガスと接触す
ることでハロゲン化合物（ＳｎＦ_２）に置換される。ま
た被処理材であるＴＣＰ１５ａがプラズマにさらされる
ことがないためＴＣＰ１５ａがダメージをうけることも
ない。ＴＣＰ１５ａを曝露した処理ガス及びキャリア
ガスと反応生成物とは排気連結管６２４を介して表面処
理ユニット６３０内部に導入され排気管６７０を介して
除害装置に導いている。

【００５５】以上のようにして間接放電方式による処理
ガスの生成によってもＴＣＰ１５ａの電極部をフッ化処
理することが可能である。

【００５６】本実施例で処理をしたＴＣＰとアクチュエ
ーターユニットとの接合は第一実施例及び第二実施例に
示したのと同じ接合処理部５１４で同様の効果がだせ
る。

【００５７】（第四実施例）これまでの実施例では表面
に圧電素子を有して振動部材を形成するセラミックから
なる第一の蓋部材と、前記蓋部材により一方の面が封止
されて圧力室を形成するセラミックからなるスペーサー
とを焼成により一体に接合してなるアクチュエーターユ
ニットと、前記アクチュエーターユニットが固定され、
前記圧力発生室の両端部において連通する連通孔とイン
ク供給口とを備えた金属からなるインク供給口形成基板
と、前記インク供給口を介して前記圧力発生室に連通す
る共通のインク室、及び前記圧力発生室に連通する連通
孔とを備えた金属からなる共通のインク室形成基板と、
前記共通のインク室形成基板の他面を封止すると共に前
記連通孔を介して前記圧力室に接続するノズル開口を備
えた金属からなるノズルプレートとを接着剤により接合
してなる流路ユニットとを接着してなり、前記アクチュ
エーターユニットには前記圧電素子に駆動信号を供給す
る駆動電極及び共通電極を備え、前記駆動電極と共通電
極とをフレキシブルケーブルを介して外部駆動手段に接
続されるインクジェット式記録ヘッドを例として説明を
してきたが、図８に示す構造をもつインクジェット式記
録ヘッドにおても同様の効果が得られる。

【００５８】すなわち図８に示すようにノズル開口が列
設された金属からなるノズルプレート４０１と前記ノズ
ル開口に１対１に対応した圧力発生室４０２ｂと、前記
圧力発生室４０２ｂの一側面を形成する振動板４０３と
前記圧力発生室に圧力変化を与える振動子４０６と、垂
直方向に伸縮する振動子の自由端が前記振動板と固着す
るとともに、前記振動子の固定端４０７がヘッドフレー
ム４０４に保持され、前記振動子には前記圧電振素子に
駆動信号を供給する駆動電極及び共通電極を備え、前記
駆動電極と共通電極とをフレキシブルケーブル４０８を
介して外部駆動手段に接続されるインクジェット式記録
ヘッドにおいて振動子４０６とフレキシブルケーブル４
０８との接合にも第一実施例〜第三実施例と同様の接合
方法を採用することができ同様の効果を得ることが可能
である。

【００５９】図９は図８における振動子ユニット４０６
ａのフレキシブルケーブル組み立ての斜視図である。ま
た、図１０はその側面図である。

【００６０】符号４５１は積層型のＰＺＴで約２０μｍ
の厚さで内部電極４５３を介して一体焼成して作られた
ものでこれに外部電極、４５３，４５４を形成した後、
金属あるいはセラミックからなる取り付け基板４５２に
接着剤等にて所定の位置精度で接合し、次にこれをワイ
ヤーソー等の切断装置で櫛歯状に多列に切断し振動子を
形成させる。外部電極、４５３，４５４は金等をスパッ
タリング等で形成される。符号４６１はフレキシブルケ
ーブルで本実施例では振動子駆動用の駆動ＩＣ４６２を
搭載したＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）として表
している。ＴＣＰ４６１にはベースフィルム４６６の
中央部に外部からの信号に応じて駆動信号を生成する駆
動ＩＣ４６２が備えられ駆動ＩＣ４６２に信号を入力す
る入力信号パターン４６３と駆動ＩＣ１２１からの駆動
信号を出力する出力信号パターン４６４とが導体パター
ンにより形成されている。またＴＣＰ４６１には振動
子４５１の外部電極４５３、４５４と導通接合する為の
電極４６５があり、Ｓｎ等のメッキがほどこされてい
る。このＴＣＰ４６１の電極４６５に第一実施例〜第二
実施例と同様にフッ化処理を行うことでフラックスが不
要で固体接合が可能になる。特にこの振動子の場合は内
部電極間の距離が２０μｍと小さいためフラックス残沙
によるショートが第一、第二の実施例でのヘッドに比べ
発生しやすい為、本発明による効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例のインクジェット式記録ヘッドの組
み立て斜視図。

【図２】第一実施例のインクジェット式記録ヘッドの断
面構造図。

【図３】第一実施例のインクジェット式記録ヘッドの実
装部斜視図。

【図４】フッ化処理及び接合装置の例を表す概略図。

【図５】間接放電式フッ化処理装置の概略図。

【図６】間接放電式フッ化処理装置の表面処理ユニット
内部の概略図。

【図７】表面処理ユニット内部のプラズマ発生部を表す
概略図。

【図８】第四実施例のインクジェット式記録ヘッドの組
み立て斜視図。

【図９】第四実施例のインクジェット式記録ヘッドの実
装部斜視図。

【図１０】第四実施例のインクジェット式記録ヘッドの
実装部断面図。

【符号の説明】

２第一の蓋板３圧電素子４圧力室５アクチュエーター駆動電極５ａ〜５ｆアクチュエーター駆動電極９連通孔１０連通孔１５フレキシブルケーブル１５ａＴＣＰ１６ａ〜１６ｆセグメント端子（電極）２０インク供給口２３共通のインク室２４連通孔２６連通孔２８ノズル開口３１熱溶着フィルム３２熱溶着フィルム３３熱溶着フィルム１２１駆動ＩＣ２５１〜２５７接地ライン、電極３８１〜３８６アクチュエーター側コモン電極３９０アクチュエーターユニット４０１ノズルプレート４０２ｂ圧力発生室４０３振動板４０４ヘッドフレーム４０６振動子４０６ａ振動子ユニット４０８フレキシブルケーブル４６１ＴＣＰ４６２駆動ＩＣ５１０接合装置５１２フッ化処理部５１４接合処理部５１８反応室５２８搬送機５３４チャンバー５４６加圧シリンダ６２０給気連結管６２２給気部６２４排気連結管６３０表面処理ユニット６４０処理ガス給気管６４１原料ガス給気管６５０電源６６０プラズマ発生部６６２ａ，６６２ｂ対向電極６７０排気管６８０除害装置６９０キャリアガス給気管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のピッチで配設された圧電振動子
と、該圧電振動子に駆動信号を伝達するためのフレキシ
ブルケーブルを有するインクジェット式記録ヘッドにお
いて、前記圧電振動子の接合用電極と前記フレキシブルケーブ
ルの接合用電極の少なくとも一方の電極がフッ化処理さ
れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ド。
【請求項２】前記フッ化処理された表面で接合されて
いる部分が電極部材や半田等の電極被覆部材の溶融を伴
わない固体接合であることを特徴とする請求項１に記載
のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】前記フッ化処理された表面で接合されて
いる部分が電極部材あるいは半田等の電極被覆部材の溶
融を伴う溶融接合であることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】前記フッ化処理された表面が錫を含む金
属からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいず
れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】前記フッ化処理された表面は大気圧下で
フッ化処理されたものであることを特徴とする請求項１
〜請求項４いずれかに記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
【請求項６】前記圧電振動子が縦型振動子であること
を特徴とする請求項１〜請求項５いずれかに記載のイン
クジェット式記録ヘッド。
【請求項７】前記圧電振動子がたわみ型振動子である
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかに記載の
インクジェット式記録ヘッド。