JP2002273875A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェットプリンタの使用に際し、従来
に比べて電極部が導通不良となりにくいインクジェット
プリントヘッドを提供する。 【解決手段】 固定板１５にスルーホール３６を形成
し、このスルーホール３６に導電性の充填材３４を充填
し、前記充填材３４の両端部に電極３３，３５（図２参
照）を取り付け、前記固定板１５の表面に積層型圧電素
子３１を取り付け、固定板１５の背面には、前記充填材
３４の一端に取り付けた電極３５を介してフレキシブル
ケーブル１６を取り付け、固定板１５の表面には、前記
充填材３４の他端に取り付けた電極３３と積層型圧電素
子３１を導通させる導電接着剤３２を施し、前記導電性
充填材３４としてタングステン、またはモリブデン−マ
ンガン合金を用い、前記両電極３３，３５に金メッキを
施す。
に比べて電極部が導通不良となりにくいインクジェット
プリントヘッドを提供する。 【解決手段】 固定板１５にスルーホール３６を形成
し、このスルーホール３６に導電性の充填材３４を充填
し、前記充填材３４の両端部に電極３３，３５（図２参
照）を取り付け、前記固定板１５の表面に積層型圧電素
子３１を取り付け、固定板１５の背面には、前記充填材
３４の一端に取り付けた電極３５を介してフレキシブル
ケーブル１６を取り付け、固定板１５の表面には、前記
充填材３４の他端に取り付けた電極３３と積層型圧電素
子３１を導通させる導電接着剤３２を施し、前記導電性
充填材３４としてタングステン、またはモリブデン−マ
ンガン合金を用い、前記両電極３３，３５に金メッキを
施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リントヘッドに関し、詳細には、積層形圧電素子の導通
構造に関する。
リントヘッドに関し、詳細には、積層形圧電素子の導通
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】積層形圧電素子の導通構造として、従来
採用していたのは、固定板としてセラミックプレート
(材質；アルミナ)を用い、セラミックプレートの表裏の
導通穴をφ０．２５ｍｍとし、充填材に銀ペーストを用
いるものであった。圧電素子側の電極は、圧電素子のダ
イシング時に各ノズル単位に分割できればよいため、一
面で形成していた。
採用していたのは、固定板としてセラミックプレート
(材質；アルミナ)を用い、セラミックプレートの表裏の
導通穴をφ０．２５ｍｍとし、充填材に銀ペーストを用
いるものであった。圧電素子側の電極は、圧電素子のダ
イシング時に各ノズル単位に分割できればよいため、一
面で形成していた。
【０００３】しかし、従来のセラミックプレートには、
以下の問題がある。
以下の問題がある。
【０００４】第１には、インクが付着したり、高温多湿
条件下で放置されると、マイグレーションにより導通不
良が起こる。
条件下で放置されると、マイグレーションにより導通不
良が起こる。
【０００５】第２に、高温(130℃)と室温を繰り返すヒ
ートサイクルでフレキシブルケーブル−電極間のハンダ
強度が低下して断線に至る。
ートサイクルでフレキシブルケーブル−電極間のハンダ
強度が低下して断線に至る。
【０００６】これらの対策として、導電材料にタングス
テンを用いてヒートサイクル試験を行ったところ、圧電
素子側の面（表面）のタングステンの界面と導電接着剤
間で接触抵抗が大きくなる障害のあることが判った。ま
た、タングステンの上に金メッキすれば接触抵抗の問題
がなくなるものの、圧電素子をダイシングするときに導
電接着剤が電極から剥離しやすいという問題がある。
テンを用いてヒートサイクル試験を行ったところ、圧電
素子側の面（表面）のタングステンの界面と導電接着剤
間で接触抵抗が大きくなる障害のあることが判った。ま
た、タングステンの上に金メッキすれば接触抵抗の問題
がなくなるものの、圧電素子をダイシングするときに導
電接着剤が電極から剥離しやすいという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イン
クジェットプリンタの使用に際し、従来に比べて電極部
が導通不良となりにくいインクジェットプリントヘッド
を提供することにある。
クジェットプリンタの使用に際し、従来に比べて電極部
が導通不良となりにくいインクジェットプリントヘッド
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題は、インクを噴
出するノズルを複数有し、前記ノズルに対応するインク
室と、インク噴射のための積層形圧電素子と、前記積層
形圧電素子を固定するための固定板とを備えるインクジ
ェットプリントヘッドにおいて、前記固定板にスルーホ
ールを形成し、このスルーホールに導電性の充填材を充
填し、前記充填材の両端部に電極を取り付け、前記固定
板の表面に積層型圧電素子を取り付け、固定板の背面に
は、前記充填材の一端に取り付けた電極を介してフレキ
シブルケーブルを取り付け、固定板の表面には、前記充
填材の他端に取り付けた電極と積層型圧電素子を導通さ
せる導電接着剤を施し、前記導電性充填材としてタング
ステン、またはモリブデン−マンガン合金を用い、前記
両電極に金メッキを施すことによって達成される。
出するノズルを複数有し、前記ノズルに対応するインク
室と、インク噴射のための積層形圧電素子と、前記積層
形圧電素子を固定するための固定板とを備えるインクジ
ェットプリントヘッドにおいて、前記固定板にスルーホ
ールを形成し、このスルーホールに導電性の充填材を充
填し、前記充填材の両端部に電極を取り付け、前記固定
板の表面に積層型圧電素子を取り付け、固定板の背面に
は、前記充填材の一端に取り付けた電極を介してフレキ
シブルケーブルを取り付け、固定板の表面には、前記充
填材の他端に取り付けた電極と積層型圧電素子を導通さ
せる導電接着剤を施し、前記導電性充填材としてタング
ステン、またはモリブデン−マンガン合金を用い、前記
両電極に金メッキを施すことによって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図を
追いながら説明する。
追いながら説明する。
【００１０】図１は、本実施形態であるインクジェット
プリンタの１つのノズルの断面図である。
プリンタの１つのノズルの断面図である。
【００１１】図において、オリフィスプレート１１に
は、オリフィス穴２１が穿設されている。以下、チャン
バプレート１２、リストリクタプレート１３、ダイアフ
ラムプレート１９、サポートプレート１４、固定板１５
の順に貼り付けられてジェットパックを構成している。
は、オリフィス穴２１が穿設されている。以下、チャン
バプレート１２、リストリクタプレート１３、ダイアフ
ラムプレート１９、サポートプレート１４、固定板１５
の順に貼り付けられてジェットパックを構成している。
【００１２】チャンバプレート１２にはチャンバ室２２
が形成されている。リストリクタプレート１３には、圧
力室２３が形成されている。積層形圧電素子３１の一端
は、ダイアフラムプレート１９に接着されている。圧電
素子３１の他端は、固定板１５に接着固定されている。
固定板１５の背面には、圧電素子３１に電気信号を供給
するためのフレキシブルケーブル１６が配設されてい
る。固定板１５には、スルーホール３６が開けられ、ス
ルーホール３６には、導電性の充填材３４が充填されて
いる。３２は導電接着剤である。
が形成されている。リストリクタプレート１３には、圧
力室２３が形成されている。積層形圧電素子３１の一端
は、ダイアフラムプレート１９に接着されている。圧電
素子３１の他端は、固定板１５に接着固定されている。
固定板１５の背面には、圧電素子３１に電気信号を供給
するためのフレキシブルケーブル１６が配設されてい
る。固定板１５には、スルーホール３６が開けられ、ス
ルーホール３６には、導電性の充填材３４が充填されて
いる。３２は導電接着剤である。
【００１３】図２は、圧電素子３１とフレキシブルケー
ブル１６間の導通状態を説明するための図１の部分拡大
図である。
ブル１６間の導通状態を説明するための図１の部分拡大
図である。
【００１４】充填材３４の両端は、表面側(圧電素子３
１側)の電極３３、背面側(フレキシブルケーブル１６
側)の電極３５となっており、いずれの電極３３，３５
の表面も金メッキ処理が施されている。また、フレキシ
ブルケーブル１６と電極３５は、ハンダ接合されてい
る。
１側)の電極３３、背面側(フレキシブルケーブル１６
側)の電極３５となっており、いずれの電極３３，３５
の表面も金メッキ処理が施されている。また、フレキシ
ブルケーブル１６と電極３５は、ハンダ接合されてい
る。
【００１５】表面側の電極３３には、圧電素子３１の側
面電極と導通をとるために導電接着剤３２が塗布されて
いる。圧電素子３１の側面電極は、１面が正極用、反対
の面側が共通グランド用となっている。表面側電極３３
の個々の電極径はｄ１、充填材３４を充填するスルーホ
ール３６の穴径はｄ２である。固定板１５の材質は、剛
性の高いアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)を採用している。
面電極と導通をとるために導電接着剤３２が塗布されて
いる。圧電素子３１の側面電極は、１面が正極用、反対
の面側が共通グランド用となっている。表面側電極３３
の個々の電極径はｄ１、充填材３４を充填するスルーホ
ール３６の穴径はｄ２である。固定板１５の材質は、剛
性の高いアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)を採用している。
【００１６】図３は、図１、図２に符号１５で示す固定
板の表面側の図（正面図）である。
板の表面側の図（正面図）である。
【００１７】ここで、図３（ａ）は、圧電素子３１のブ
ロックを乗せただけの図、図３（ｂ）は、圧電素子３１
と電極（図２の符号３３）を導通させるための導電接着
剤３２を塗布した図、図３（ｃ）は、ダイシング加工に
よりブロックであった圧電素子３１を各電極３３に対し
個々に分割した図である。図３（ｃ）において、ダイシ
ング加工幅をＨ２、圧電素子３１の幅をＨ１とする。こ
こで、実施例の加工寸法は、Ｈ１＝０．３３ｍｍ、Ｈ２
＝０．１８ｍｍである。電極３３の下に隠れている、充
填材３４を充填するスルーホール３６の穴径ｄ２は、理
論的にはｄ２＝０．５１ｍｍ(隣接電極と干渉しなけれ
ばよい)まで大きくしても可能であるが、ダイシングの
ときに削られる問題があるため、通常ｄ２≦Ｈ１に設定
する。本実施形態では、ｄ２＝φ０．２ｍｍまで小さく
した(板厚１ｍｍ)。これにより、ノズルをより集積化さ
せることが可能になる。
ロックを乗せただけの図、図３（ｂ）は、圧電素子３１
と電極（図２の符号３３）を導通させるための導電接着
剤３２を塗布した図、図３（ｃ）は、ダイシング加工に
よりブロックであった圧電素子３１を各電極３３に対し
個々に分割した図である。図３（ｃ）において、ダイシ
ング加工幅をＨ２、圧電素子３１の幅をＨ１とする。こ
こで、実施例の加工寸法は、Ｈ１＝０．３３ｍｍ、Ｈ２
＝０．１８ｍｍである。電極３３の下に隠れている、充
填材３４を充填するスルーホール３６の穴径ｄ２は、理
論的にはｄ２＝０．５１ｍｍ(隣接電極と干渉しなけれ
ばよい)まで大きくしても可能であるが、ダイシングの
ときに削られる問題があるため、通常ｄ２≦Ｈ１に設定
する。本実施形態では、ｄ２＝φ０．２ｍｍまで小さく
した(板厚１ｍｍ)。これにより、ノズルをより集積化さ
せることが可能になる。
【００１８】スルーホール３６に充填でき、かつ従来の
銀ペーストに代る充填材として、タングステンを採用で
きることが分かった。タングステンは、固定板(アルミ
ナ)１５を焼成する前のグリーンシートの段階の穴加工
時に充填できるので、φ０．２ｍｍの小さな穴にも充填
できる。そのため、アルミナ焼成後にスルーホールの後
加工を必要とする銀ペースト充填方式より安価に成形デ
キるメリットもある。また、タングステンの表面には、
金メッキが可能であり、フレキシブルケーブル１６側の
電極３５のはんだ接合のためにも好都合であり、従来の
銀電極のはんだ接合温度に比べて３０℃近く接合温度を
下げても容易に接合可能となった。また、高温１３０℃
と室温条件を繰り返すヒートサイクル試験にも問題無く
耐えることが分かった。
銀ペーストに代る充填材として、タングステンを採用で
きることが分かった。タングステンは、固定板(アルミ
ナ)１５を焼成する前のグリーンシートの段階の穴加工
時に充填できるので、φ０．２ｍｍの小さな穴にも充填
できる。そのため、アルミナ焼成後にスルーホールの後
加工を必要とする銀ペースト充填方式より安価に成形デ
キるメリットもある。また、タングステンの表面には、
金メッキが可能であり、フレキシブルケーブル１６側の
電極３５のはんだ接合のためにも好都合であり、従来の
銀電極のはんだ接合温度に比べて３０℃近く接合温度を
下げても容易に接合可能となった。また、高温１３０℃
と室温条件を繰り返すヒートサイクル試験にも問題無く
耐えることが分かった。
【００１９】さらに、高湿試験では、銀電極時に発生し
たマイグレーションによる導通不良が発生しないことも
分かった。
たマイグレーションによる導通不良が発生しないことも
分かった。
【００２０】また、充填材３４としては、タングステン
以外にモリブデンとマンガンの合金でも同様に使えるこ
とも確認している。
以外にモリブデンとマンガンの合金でも同様に使えるこ
とも確認している。
【００２１】圧電素子３１側の電極３３に金メッキをす
ると、導電接着剤３２との接着強度が低下し、圧電素子
３１のダイシング加工時に導電接着剤３２が剥離しやす
いことが分かった。そこで、導電接着剤３２との接着強
度は、固定板のセラミック面に分担させ、導通を電極３
３が分担できるよう、電極３３の径ｄ１をｄ１＝φ０．
４５ｍｍに設定した。ダイシングの残り幅Ｈ１に比べ若
干大きくなるが、ダイシング時に導電接着剤３２の剥離
がなく、かつヒートサイクル試験でも導電接着剤の剥離
は発生しなかった。
ると、導電接着剤３２との接着強度が低下し、圧電素子
３１のダイシング加工時に導電接着剤３２が剥離しやす
いことが分かった。そこで、導電接着剤３２との接着強
度は、固定板のセラミック面に分担させ、導通を電極３
３が分担できるよう、電極３３の径ｄ１をｄ１＝φ０．
４５ｍｍに設定した。ダイシングの残り幅Ｈ１に比べ若
干大きくなるが、ダイシング時に導電接着剤３２の剥離
がなく、かつヒートサイクル試験でも導電接着剤の剥離
は発生しなかった。
【００２２】本実施形態によれば、圧電素子３１側の固
定板１５の金メッキ電極３３をダイシング加工前からノ
ズル毎に独立するよう小さく形成したので、ダイシング
時に電極３３と導電接着剤３２間の剥離による導通不良
がなくなった。
定板１５の金メッキ電極３３をダイシング加工前からノ
ズル毎に独立するよう小さく形成したので、ダイシング
時に電極３３と導電接着剤３２間の剥離による導通不良
がなくなった。
【００２３】また、固定板１５のフレキシブルケーブル
１６側の電極３５も同時に金メッキしたのでフレキシブ
ルケーブル１６と電極３５間のはんだ接合性が向上し、
加えて耐インク性の高い接合が可能となった。
１６側の電極３５も同時に金メッキしたのでフレキシブ
ルケーブル１６と電極３５間のはんだ接合性が向上し、
加えて耐インク性の高い接合が可能となった。
【００２４】さらに、セラミックプレートのスルーホー
ル３６の充填材３４としてタングステンあるいはモリブ
デン−マンガン合金を用いたので、スルーホール３６の
穴を小さくできるようになり、ノズルの更なる集積化が
可能となった。
ル３６の充填材３４としてタングステンあるいはモリブ
デン−マンガン合金を用いたので、スルーホール３６の
穴を小さくできるようになり、ノズルの更なる集積化が
可能となった。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、インクジェットプリン
タの使用に際し、従来に比べて電極部が導通不良となり
にくいインクジェットプリントヘッドを提供することが
できる。
タの使用に際し、従来に比べて電極部が導通不良となり
にくいインクジェットプリントヘッドを提供することが
できる。
【図１】 本実施形態であるインクジェットプリンタの
１つのノズルの断面図である。
１つのノズルの断面図である。
【図２】 図１の部分拡大図である。
【図３】 図１、図２に符号１５で示す固定板の正面図
である。
である。
１５…固定板、１６…フレキシブルケーブル、２１…オ
リフィス穴、３１…圧電素子、３２…導電接着剤、３３
…圧電素子側の電極、３４…導電性の充填材、３５…フ
レキシブルケーブル側の電極、３６…スルーホール。
リフィス穴、３１…圧電素子、３２…導電接着剤、３３
…圧電素子側の電極、３４…導電性の充填材、３５…フ
レキシブルケーブル側の電極、３６…スルーホール。
Claims (2)
- 【請求項１】インクを噴出するノズルを複数有し、前記
ノズルに対応するインク室と、インク噴射のための積層
形圧電素子と、前記積層形圧電素子を固定するための固
定板とを備えるインクジェットプリントヘッドにおい
て、 前記固定板にスルーホールを形成し、このスルーホール
に導電性の充填材を充填し、前記充填材の両端部に電極
を取り付け、前記固定板の表面に積層型圧電素子を取り
付け、固定板の背面には、前記充填材の一端に取り付け
た電極を介してフレキシブルケーブルを取り付け、固定
板の表面には、前記充填材の他端に取り付けた電極と積
層型圧電素子を導通させる導電接着剤を施し、前記導電
性充填材としてタングステン、またはモリブデン−マン
ガン合金を用い、前記両電極に金メッキを施したことを
特徴とするインクジェットプリントヘッド。 - 【請求項２】インクを噴出するノズルを複数有し、前記
ノズルに対応するインク室と、インク噴射のための積層
形圧電素子と、前記積層形圧電素子を固定するための固
定板とを備えるインクジェットプリントヘッドの製作方
法において、 前記固定板にスルーホールを形成し、このスルーホール
に導電性の充填材を充填し、前記充填材の両端部に電極
を取り付け、前記固定板の表面に積層型圧電素子を取り
付け、固定板の背面には、前記充填材の一端に取り付け
た電極を介してフレキシブルケーブルを取り付け、固定
板の表面には、前記充填材の他端に取り付けた電極と積
層型圧電素子を導通させる導電接着剤を施し、前記導電
性充填材としてタングステン、またはモリブデン−マン
ガン合金を用い、前記両電極に金メッキを塗布し、固定
板の表面側の電極を、ダイシング処理以前に各ノズルに
対応して独立して形成し、個々の圧電素子を形成するた
めに、前記圧電素子ブロックと固定板の一部をダイシン
グすることを特徴とするインクジェットプリントヘッド
製作方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2001075178A JP3707071B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 |
| US10/095,478 US6663232B2 (en) | 2001-03-16 | 2002-03-13 | Configuration of ink jet print head capable of reliably maintaining its continuity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075178A JP3707071B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 |
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|---|---|
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| JP2002273875A5 JP2002273875A5 (ja) | 2005-08-18 |
| JP3707071B2 JP3707071B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=18932293
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|---|---|---|---|
| JP2001075178A Expired - Fee Related JP3707071B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 |
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| JP2007055021A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッド、インクジェット記録装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法 |
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| US6457222B1 (en) * | 1999-05-28 | 2002-10-01 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Method of manufacturing ink jet print head |
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2001
- 2001-03-16 JP JP2001075178A patent/JP3707071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-03-13 US US10/095,478 patent/US6663232B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP3707071B2 (ja) | 2005-10-19 |
| US20020130928A1 (en) | 2002-09-19 |
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