JP5857436B2 - Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus - Google Patents

Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5857436B2
JP5857436B2 JP2011101635A JP2011101635A JP5857436B2 JP 5857436 B2 JP5857436 B2 JP 5857436B2 JP 2011101635 A JP2011101635 A JP 2011101635A JP 2011101635 A JP2011101635 A JP 2011101635A JP 5857436 B2 JP5857436 B2 JP 5857436B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fpc
actuator unit
pzt
piezoelectric element
flexible printed
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011101635A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012232457A (en
Inventor
岩田 哲
哲 岩田
守屋 裕之
裕之 守屋
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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 Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2011101635A priority Critical patent/JP5857436B2/en
Publication of JP2012232457A publication Critical patent/JP2012232457A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5857436B2 publication Critical patent/JP5857436B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、ノズル孔等の穴部からインク液滴等の液体を吐出する液体吐出ヘッドのアクチュエータユニット、このアクチュエータユニットを用いるインクジェットプリンタヘッド及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to an actuator unit of a liquid discharge head that discharges a liquid such as an ink droplet from a hole portion such as a nozzle hole, an ink jet printer head using the actuator unit , and an image forming apparatus .

画像形成装置として、ノズル孔からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることにより画像形成を行うインクジェットプリンタが広く普及しており、中でも記録に供するインク液滴のみを選択的に吐出する、いわゆるオンデマンド方式のものが主流となっている。このオンデマンド方式は、インク液が吐出する運動エネルギの発生原理により、電気・機械変換素子である圧電素子(以下、PZTともいう)の動作により生じる加圧液室体積変位によってインク液中に圧力を発生させてこの圧力からインク液滴吐出の運動エネルギを得るいわゆるピエゾ方式、電気・機械変換素子として静電アクチュエータを用いる静電方式、電気・熱変換素子によりインク液中に気泡を発生させてこの気泡の膨張によりインクを排除することによりインク液滴吐出の運動エネルギを得るいわゆるサーマル方式等に分類される。   As an image forming apparatus, an ink jet printer that forms an image by ejecting ink droplets from nozzle holes and landing on a recording medium is widely used. Among them, only ink droplets for recording are selectively ejected. The so-called on-demand system has become the mainstream. This on-demand method is based on the principle of generation of kinetic energy discharged from the ink liquid, and the pressure in the ink liquid is determined by the volume displacement of the pressurized liquid chamber caused by the operation of a piezoelectric element (hereinafter also referred to as PZT) that is an electromechanical conversion element. The so-called piezo method that generates the kinetic energy of ink droplet discharge from this pressure, the electrostatic method that uses an electrostatic actuator as the electrical / mechanical conversion element, and the electrical / thermal conversion element generates bubbles in the ink liquid. This is classified into a so-called thermal system that obtains kinetic energy of ink droplet discharge by excluding ink by the expansion of the bubbles.

上述のピエゾ方式における液体吐出ヘッドとして、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の液室の少なくとも一部の壁面を振動板で形成し、この振動板をPZTによって変形させ液室の容積を変化させてインク滴を吐出させる圧電型アクチュエータを用いた圧電型ヘッドが知られており、この圧電型ヘッドとして複数の圧電素子柱が形成された圧電素子部材をベース部材上に複数並べて配置した圧電型アクチュエータを備えるものが知られている。このような圧電型ヘッドでは、例えば積層型PZTを用い、内部電極を端面に引き出した外部電極にフレキシブルプリントケーブル(以下、FPCともいう)等のフレキシブル配線基板の電極を接合し、各PZTに画像信号に応じた駆動信号を与えるように構成している。   As a liquid discharge head in the above-described piezo method, at least a part of wall surfaces of a plurality of liquid chambers arranged corresponding to a plurality of nozzles arranged in parallel to discharge ink droplets is formed by a vibration plate, and the vibration plate A piezoelectric head using a piezoelectric actuator that discharges ink droplets by changing the volume of a liquid chamber by deforming it with PZT is known, and a piezoelectric element member in which a plurality of piezoelectric element columns are formed as this piezoelectric head One having a piezoelectric actuator in which a plurality of the actuators are arranged side by side on a base member is known. In such a piezoelectric head, for example, a multilayer PZT is used, and an electrode of a flexible printed circuit board (hereinafter also referred to as an FPC) is joined to an external electrode in which the internal electrode is drawn to the end face, and an image is applied to each PZT. A drive signal corresponding to the signal is provided.

このようなFPCの接続電極とPZTの外部電極との半田接合において、ノズルからのエア噴射の圧力によりFPCの接続電極をPZTの外部電極に押さえつけ、FPCの半田部材をレーザによる加熱で溶融することによりFPCとPZTとを半田接合する技術が、例えば「特許文献1」に開示されている。また、FPCに切れ込みを形成してPZT部材間の段差による接合不良の発生を低減させ、FPCの接続電極間に切れ込みを形成することによりFPC分割面のうねり及び湾曲を矯正する技術が、例えば「特許文献2」に開示されている。   In solder joining between the FPC connection electrode and the PZT external electrode, the FPC connection electrode is pressed against the PZT external electrode by the pressure of the air jet from the nozzle, and the FPC solder member is melted by heating with a laser. For example, “Patent Document 1” discloses a technique of soldering FPC and PZT by soldering. Further, for example, a technique for reducing the occurrence of poor bonding due to a step between PZT members by forming a cut in the FPC and correcting the undulation and curvature of the FPC dividing surface by forming a cut between the connection electrodes of the FPC is, for example, “ Patent Document 2 ”discloses.

しかし「特許文献1」に開示された技術では、FPCはリール状態から金型で分割して使用するが分割時においてFPC分割面にうねりや湾曲が発生してしまい、FPCのうねりや湾曲をエア噴射による圧力によって押さえることができないため、半田接合時にFPCの接続電極とPZTの外部電極とが密着できず、半田接合不良が発生するという問題点がある。また「特許文献2」に開示された技術では、圧電素子柱の幅及び間隔は数十μmと非常に微細な構造となっていることから、FPCに数十μm間隔で微細な切れ込みを形成するには大幅なコスト増加となると共に、エア噴射の圧力により切れ込みを形成したFPCが暴れてしまうため接合位置が定まらず、FPC外部電極と圧電素子柱との半田接合が行えないという問題点がある。   However, in the technique disclosed in “Patent Document 1”, the FPC is divided and used by the mold from the reel state. However, the undulation or curvature of the FPC is generated on the FPC dividing surface at the time of division. Since it cannot be suppressed by the pressure due to the jetting, there is a problem in that the connection electrode of the FPC and the external electrode of the PZT cannot be brought into close contact with each other at the time of solder bonding, resulting in poor solder bonding. Further, in the technique disclosed in “Patent Document 2”, the width and interval of the piezoelectric element columns have a very fine structure of several tens of μm, so that fine cuts are formed in the FPC at intervals of several tens of μm. In addition to the significant increase in cost, the FPC with the cut formed by the pressure of the air jet becomes unclear, so that the bonding position cannot be determined, and the FPC external electrode and the piezoelectric element column cannot be soldered. .

本発明は上述の問題点を解消し、FPCに切れ込みを入れることなく、FPC分割面のうねり及び湾曲を矯正して半田接合面の平面度を向上させることにより、FPCの接続電極とPZTの外部電極との密着性及び半田接合性を向上させて半田接合不良を低減することが可能なアクチュエータユニットの提供を目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems and corrects the undulation and curvature of the FPC split surface without cutting the FPC to improve the flatness of the solder joint surface. It is an object of the present invention to provide an actuator unit that can improve adhesion with an electrode and solder jointability to reduce solder joint failure.

請求項1記載の発明は、圧電素子を駆動させて所望の変位量を得ることにより液室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドに用いられ、ベース部材に接合された前記圧電素子に設けられた複数の外部電極にフレキシブルプリントケーブルに設けられた複数の接続電極をそれぞれ半田接合することにより構成されたアクチュエータユニットにおいて、前記各外部電極と前記各接続電極との接合部近傍において、前記フレキシブルプリントケーブルには前記各接続電極の並び方向と同方向の軸線を有する曲げ加工部が設けられ、前記曲げ加工部は、前記フレキシブルプリントケーブルの全幅にわたって、かつ、前記各接続電極よりも先端側に設けられ、前記曲げ加工部の曲げ方向は、前記接合部側であり、前記各外部電極と前記各接続電極との接合位置が前記圧電素子に対して前記フレキシブルプリントケーブルの前記曲げ加工部を突き当てたことで決定されたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is used in an ink jet head that ejects ink in a liquid chamber by driving a piezoelectric element to obtain a desired amount of displacement, and a plurality of piezoelectric elements provided in the piezoelectric element joined to a base member. In the actuator unit configured by soldering a plurality of connection electrodes provided on the flexible printed cable to the external electrodes, in the vicinity of the joint between the external electrodes and the connection electrodes, the flexible printed cable includes A bending portion having an axis line in the same direction as the direction in which the connection electrodes are arranged is provided, and the bending portion is provided over the entire width of the flexible printed cable and on the tip side of the connection electrodes, The bending direction of the bending portion is the joint portion side, each external electrode and each connection electrode Bonding position is characterized in that the determined by abutted against the bent portion of the flexible printed cable to the piezoelectric element.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のアクチュエータユニットにおいて、前記フレキシブルプリントケーブルの先端部は前記圧電素子よりはみ出していないことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the actuator unit according to the first aspect, the tip of the flexible printed cable does not protrude from the piezoelectric element .

請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載のアクチュエータユニットを用いるインクジェットプリンタヘッドであることを特徴とする。 The invention described in claim 3 is an ink jet printer head using the actuator unit described in claim 1 or 2 .

請求項4記載の発明は、請求項1または2に記載のアクチュエータユニットを用いる画像形成装置であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the actuator unit according to the first or second aspect.

本発明によれば、フレキシブルプリントケーブルに対して曲げ加工部16を設けることにより、曲げ加工部16におけるフレキシブルプリントケーブルの強度が増加して平面度が向上し、フレキシブルプリントケーブルのうねり及び湾曲に起因する半田接合不良の発生を防止することができ、半田接合不良のない良好なアクチュエータユニットを提供することができる。   According to the present invention, by providing the bent portion 16 with respect to the flexible printed cable, the strength of the flexible printed cable in the bent portion 16 is increased and the flatness is improved, which is caused by the undulation and curvature of the flexible printed cable. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of poor solder joints, and to provide a good actuator unit free from solder joint defects.

本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットの概略図である。It is the schematic of the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットの分解図である。It is an exploded view of the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットの概略図である。It is the schematic of the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットのPZTとFPCとの接合を説明する概略図である。It is the schematic explaining joining of PZT and FPC of the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットのPZTとFPCとの接合を説明する概略図である。It is the schematic explaining joining of PZT and FPC of the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットに用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットにおける問題点を説明する概略図である。It is the schematic explaining the problem in the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットにおける問題点を説明する概略図である。It is the schematic explaining the problem in the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットにおける問題点を説明する概略図である。It is the schematic explaining the problem in the actuator unit which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の他の例に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for the other example of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPC及びPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC and PZT used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に用いられるPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining PZT used for the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に用いられるFPC及びPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC and PZT used for the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態では用いられないFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC which is not used in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に使用可能なFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC which can be used for one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に用いられるPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining PZT used for the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に用いられるFPC及びPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC and PZT used for the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に用いられるFPC及びPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC and PZT used for the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に用いられるFPC及びPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC and PZT used for the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に使用可能なFPCの問題点を説明する概略図である。It is the schematic explaining the problem of FPC which can be used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるFPCを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるアクチュエータユニットのPZTとFPCとの接合を説明する概略図である。It is the schematic explaining joining of PZT and FPC of the actuator unit used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用したアクチュエータユニットの概略図である。It is the schematic of the actuator unit to which one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に用いられるFPC及びPZTを説明する概略図である。It is the schematic explaining FPC and PZT used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を適用したアクチュエータユニットの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the actuator unit to which one embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態を適用したアクチュエータユニットの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the actuator unit to which one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態における問題点を説明する概略図である。It is the schematic explaining the problem in one Embodiment of this invention.

図1は、本発明の一実施形態を適用可能なアクチュエータユニットを示している。同図においてアクチュエータユニット1は、ベース部材2に固定された圧電素子(PZTともいう)3にフレキシブルプリントケーブル(FPCともいう)4を接合することによって構成されており、このアクチュエータユニット1を用いることにより、特開2010−34127号公報に開示された技術と同様に、インクジェットプリンタヘッド及び画像形成装置を構成することができる。   FIG. 1 shows an actuator unit to which an embodiment of the present invention can be applied. In the figure, an actuator unit 1 is configured by joining a flexible printed cable (also referred to as FPC) 4 to a piezoelectric element (also referred to as PZT) 3 fixed to a base member 2, and this actuator unit 1 is used. Accordingly, an ink jet printer head and an image forming apparatus can be configured in the same manner as the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-34127.

図2に、アクチュエータユニット1の詳細図を示す。PZT3は内部電極5、外部電極6、圧電材料層7をそれぞれ有しており、FPC4はテープ部材8、接続電極9、接続電極9にコーティングされた半田部材10、配線パターン11等からそれぞれ構成されており、外部電極6と接続電極9とを密着させた状態で半田部材10を溶融させて接合させることにより、PZT3とFPC4との接合を行っている。   FIG. 2 shows a detailed view of the actuator unit 1. The PZT 3 has an internal electrode 5, an external electrode 6, and a piezoelectric material layer 7. The FPC 4 is composed of a tape member 8, a connection electrode 9, a solder member 10 coated on the connection electrode 9, a wiring pattern 11, and the like. In addition, the PZT 3 and the FPC 4 are joined by melting and joining the solder member 10 in a state where the external electrode 6 and the connection electrode 9 are in close contact with each other.

図3は、アクチュエータユニット1をFPC4側から見た図を示している。同図に示すように、PZT3は圧電素子柱12の集合によって構成されている。外部電極6と接続電極9との半田接合は、圧電素子柱12内に接続電極9が収まるように圧電素子柱12と接続電極9との接合位置を調整した状態で行われる。   FIG. 3 shows the actuator unit 1 viewed from the FPC 4 side. As shown in the figure, the PZT 3 is constituted by a set of piezoelectric element columns 12. Solder bonding between the external electrode 6 and the connection electrode 9 is performed in a state where the bonding position between the piezoelectric element column 12 and the connection electrode 9 is adjusted so that the connection electrode 9 is accommodated in the piezoelectric element column 12.

次に、PZT3とFPC4との半田接合について説明する。PZT3の外部電極6に対するFPC4の接続電極9の押さえ付けには、図4に示すようにエア噴射の圧力を利用する。圧電素子柱12と外部電極6との位置合わせ後、FPC4の上方からエアを噴射し、この圧力によって外部電極6と接続電極9とを接触させ、この状態で半田部材10に熱を加えて半田接合を行う。   Next, solder joint between PZT 3 and FPC 4 will be described. For pressing the connection electrode 9 of the FPC 4 against the external electrode 6 of the PZT 3, the pressure of air injection is used as shown in FIG. After the alignment of the piezoelectric element column 12 and the external electrode 6, air is sprayed from above the FPC 4, the external electrode 6 and the connection electrode 9 are brought into contact with this pressure, and heat is applied to the solder member 10 in this state to perform soldering. Join.

図5は半田接合の様子を示している。図5において、エアノズル13からのエア噴射によりFPC4の接続電極9をPZT3の外部電極6に対して押さえ付けた状態とし、レンズ14を介して照射口15から照射されるレーザによって半田部材10を溶融させることにより、接続電極9と外部電極6との半田接合が行われる。   FIG. 5 shows a state of solder bonding. In FIG. 5, the connection electrode 9 of the FPC 4 is pressed against the external electrode 6 of the PZT 3 by air injection from the air nozzle 13, and the solder member 10 is melted by the laser irradiated from the irradiation port 15 through the lens 14. By doing so, the solder bonding between the connection electrode 9 and the external electrode 6 is performed.

次に、従来技術の問題点について説明する。FPC4は、図6に示すようにその複数が1つのロール状となるように形成されており、金型によって個々に分割して使用する。このように金型によって分割するため、FPC4には図7の断面図に示すようにうねり及び湾曲が発生しており、接続電極9の分割面にも同様にうねり及び湾曲が発生する。図7は半田接合前に接続電極9と圧電素子柱12とをアライメントしたときのFPC4側から見た図であり、図7の断面図に示すように、エア噴射前の状態では圧電素子柱12に対して接続電極9が接触していない箇所(隙間が発生する箇所)が存在する。そこでエアを噴射することにより接続電極9を外部電極6に接触させるが、図8に示すようにPZT3の長手方向全体に対する大きなピッチでのうねり及び湾曲はエア噴出によって押さえ込むことができるが、ア部拡大図に示すように非常に狭いピッチでのうねり及び湾曲は押さえ込むことができず、半田接合時に外部電極6と接続電極9とが離れてしまい接合不良が発生してしまう。これに対し、噴出するエアの圧力を上昇させることで外部電極6と接続電極9との密着性を向上して半田接合不良の発生を抑制する可能性があるが、エアの圧力を上昇させると図9に示すようにFPC4の接続電極9を含む先端部がばたついてしまい、接続電極9が外部電極6から離間して接合不良が発生してしまうことから、エアの圧力はある程度以上は上昇させることができない。   Next, problems of the prior art will be described. As shown in FIG. 6, the FPC 4 is formed so that a plurality of FPCs 4 are in a single roll shape, and are used by being individually divided by a mold. Since the FPC 4 is thus divided by the mold, undulation and curvature are generated in the FPC 4 as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, and undulation and curvature are similarly generated on the divided surface of the connection electrode 9. FIG. 7 is a view seen from the FPC 4 side when the connection electrode 9 and the piezoelectric element column 12 are aligned before solder bonding. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the piezoelectric element column 12 is in a state before air injection. However, there is a portion where the connection electrode 9 is not in contact (a portion where a gap is generated). Accordingly, the connection electrode 9 is brought into contact with the external electrode 6 by injecting air. As shown in FIG. 8, the undulation and curvature at a large pitch with respect to the entire longitudinal direction of the PZT 3 can be suppressed by the air ejection. As shown in the enlarged view, undulation and bending at a very narrow pitch cannot be suppressed, and the external electrode 6 and the connection electrode 9 are separated from each other at the time of soldering, resulting in poor bonding. On the other hand, there is a possibility that the adhesion between the external electrode 6 and the connection electrode 9 can be improved by increasing the pressure of the ejected air, thereby suppressing the occurrence of poor solder joints. However, if the air pressure is increased, As shown in FIG. 9, the tip including the connection electrode 9 of the FPC 4 flutters and the connection electrode 9 is separated from the external electrode 6, resulting in poor bonding. I can't let you.

上述した問題点を解決する本発明の特徴部について説明する。本発明は、FPC4の接続電極9の配設位置近傍に曲げ加工を施した曲げ加工部を設けることにより、接続電極9の平面度を向上させてFPC4の分割により発生するうねり及び湾曲を矯正し、接続電極9と外部電極6との半田接合不良の発生を抑制するものである。FPC4の接続電極9の幅は数十μm、各接続電極9間のピッチは数百μmであり、本発明は非常に狭いピッチにおける面の平面度を向上させるものである。曲げ加工部としては、図10(A)に示すように折り目を有する曲げ加工部16と、図10(B)に示すように折り目を有さずにカーブさせた曲げ加工部17とがある。曲げ加工部16は曲げ加工部17に比して折り曲げ部に強度が増し、より平面度が向上することから本実施形態では曲げ加工部16を採用している。   A feature of the present invention that solves the above-described problems will be described. The present invention improves the flatness of the connection electrode 9 by correcting the waviness and curvature generated by the division of the FPC 4 by providing a bent portion near the position where the connection electrode 9 of the FPC 4 is disposed. This suppresses the occurrence of poor solder joints between the connection electrode 9 and the external electrode 6. The width of the connection electrodes 9 of the FPC 4 is several tens of μm, and the pitch between the connection electrodes 9 is several hundreds of μm. The present invention improves the flatness of the surface at a very narrow pitch. As the bent portion, there are a bent portion 16 having a fold as shown in FIG. 10A and a bent portion 17 which is curved without a fold as shown in FIG. 10B. The bending portion 16 employs the bending portion 16 in the present embodiment because the bending portion 16 has higher strength than the bending portion 17 and the flatness is further improved.

図11は、曲げ加工部16を有するFPC4を示している。図11に示した例ではFPC4の接続電極9よりもPZT3側である先端側を曲げているが、接続電極9よりもベース部材2側を曲げても平面度を向上させることができる。図12は、接続電極9よりもベース部材2側に曲げ加工部16を有するFPC4を示しており、この例では曲げ加工部16の形成箇所に配線パターン11が配設されている。図12に示す構成では配線パターン11も曲げてしまうことから配線パターンに断線の虞があることから、本実施形態では図11に示すようにPZT3側に曲げ加工部16を有する構成を採用している。   FIG. 11 shows the FPC 4 having the bent portion 16. In the example shown in FIG. 11, the distal end side that is closer to the PZT 3 than the connection electrode 9 of the FPC 4 is bent, but even if the base member 2 side is bent from the connection electrode 9, the flatness can be improved. FIG. 12 shows the FPC 4 having the bent portion 16 on the base member 2 side with respect to the connection electrode 9, and in this example, the wiring pattern 11 is disposed at the forming portion of the bent portion 16. In the configuration shown in FIG. 12, since the wiring pattern 11 is also bent, there is a risk of disconnection in the wiring pattern. Therefore, in this embodiment, a configuration having a bent portion 16 on the PZT 3 side as shown in FIG. 11 is adopted. Yes.

次に、曲げ加工部16におけるFPC4の折り曲げ方向であるが、図13(A)に示すように半田部材10とは反対側、すなわち外部電極6との接合部とは反対側に曲げる方法と、図13(B)に示すように半田部材10側、すなわち外部電極6との接合部側に曲げる方法とがある。しかし、図13(B)に示すように接合部側に曲げた場合には、図14に示すようにFPC4の先端と外部電極6とが接触する可能性があるため、図15に示すような加工を施したPZT3Aを使用する。このPZT3Aは、その静電容量に影響を与えない箇所であって内部電極5が存在しない圧電材料層7の一部を削ることにより作成する。このPZT3Aと図13(B)に示したFPC4とを接合すると、図16に示す構成となる。この構成により、PZT3Aの駆動特性に影響を与えることなく、かつFPC4の曲げ加工部16が干渉することなく、PZT3AとFPC4とを良好に接合することが可能となる。   Next, the bending direction of the FPC 4 in the bent portion 16 is as shown in FIG. 13A, and is bent to the side opposite to the solder member 10, that is, the side opposite to the joint with the external electrode 6, As shown in FIG. 13B, there is a method of bending to the solder member 10 side, that is, to the joint portion side with the external electrode 6. However, when it is bent toward the joint as shown in FIG. 13B, there is a possibility that the tip of the FPC 4 and the external electrode 6 come into contact as shown in FIG. Processed PZT3A is used. The PZT 3A is formed by cutting a part of the piezoelectric material layer 7 that does not affect the capacitance and does not have the internal electrode 5. When this PZT 3A and the FPC 4 shown in FIG. 13B are joined, the configuration shown in FIG. 16 is obtained. With this configuration, PZT 3A and FPC 4 can be satisfactorily joined without affecting the drive characteristics of PZT 3A and without interference with bending portion 16 of FPC 4.

図13(A)に示すように、外部電極6との接合部とは反対側に曲げ加工部16を曲げたFPC4の場合には、図17に示すようにその曲げ角度を90度以下としている。これは、図18(A)に示すように曲げ角度を90度以上とすると、図5に示すように半田接合を行う際に、照射口15から照射されるレーザが図18(B)に示すように曲げ加工部16の先端がレーザに干渉してしまい、半田接合に悪影響を及ぼすためである。しかし、これはレーザを用いた半田接合の場合であり、リフロ炉等のレーザ照射以外で半田接合を行う場合には、曲げ加工部16の曲げ角度は図19に示すように90度以上であっても問題はなく、接続電極9と外部電極6との接合が可能である。   As shown in FIG. 13A, in the case of the FPC 4 in which the bending portion 16 is bent on the side opposite to the joint portion with the external electrode 6, the bending angle is 90 degrees or less as shown in FIG. . As shown in FIG. 18A, when the bending angle is 90 degrees or more as shown in FIG. 18A, the laser irradiated from the irradiation port 15 when soldering as shown in FIG. This is because the tip of the bent portion 16 interferes with the laser and adversely affects the solder joint. However, this is a case of solder bonding using a laser. When solder bonding is performed by other than laser irradiation such as a reflow furnace, the bending angle of the bending portion 16 is 90 degrees or more as shown in FIG. However, there is no problem, and the connection electrode 9 and the external electrode 6 can be joined.

図13(B)に示すように、外部電極6との接合部側に曲げ加工部16を曲げたFPC4の場合には、図20に示すようにその曲げ角度を−90度以上0度以下としている。FPC4を−90度よりもさらに曲げる場合には、図21に示すように先端に斜めの切欠部を有するPZT3Bを用いることにより可能となる。この構成ではPZT3Bが先端に傾斜を有しているため、FPC4の先端がPZT3Bに引っ掛かることから図22に示すように接合位置を容易に決定することが可能となる。また、図23(A)に示すようにFPC4に曲げ加工部16を2箇所形成し、図23(B)に示すようにFPC4の形状に応じたPZT3Cを用いることにより、図24に示すような接合も可能となる。   As shown in FIG. 13B, in the case of the FPC 4 in which the bent portion 16 is bent on the joint portion side with the external electrode 6, the bending angle is set to −90 degrees or more and 0 degrees or less as shown in FIG. Yes. When the FPC 4 is bent further than -90 degrees, it is possible to use PZT 3B having an oblique notch at the tip as shown in FIG. In this configuration, since the PZT 3B has an inclination at the tip, the tip of the FPC 4 is caught by the PZT 3B, so that the joining position can be easily determined as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 24, two bent portions 16 are formed in the FPC 4 as shown in FIG. 23A, and PZT3C corresponding to the shape of the FPC 4 is used as shown in FIG. Bonding is also possible.

上述の構成により、FPC4に対して曲げ加工部16を設けることにより、曲げ加工部16におけるFPC4の強度が増加して平面度が向上し、FPC4のうねり及び湾曲に起因する半田接合不良の発生を防止することができ、半田接合不良のない良好なアクチュエータユニット1を提供することができる。また、FPC4の全幅にわたって曲げ加工部16を設けることにより、アクチュエータユニット1いおける外部電極6と接続電極9との全ての接合箇所において半田接合不良の発生を防止することができる。   By providing the bending portion 16 with respect to the FPC 4 with the above-described configuration, the strength of the FPC 4 in the bending portion 16 is increased and the flatness is improved, and the occurrence of solder joint failure due to the undulation and curvature of the FPC 4 is caused. It is possible to provide a good actuator unit 1 that can be prevented and that has no solder joint failure. In addition, by providing the bent portion 16 over the entire width of the FPC 4, it is possible to prevent the occurrence of poor solder joints at all joint portions between the external electrodes 6 and the connection electrodes 9 in the actuator unit 1.

本発明では、図13に示すようにFPC4の接続電極9よりも先端側のテープ材8のみを折り曲げて曲げ加工部16を形成しているが、図25に示すように接続電極9から折り曲げると、折り曲げ時において接続電極9と半田部材10とが割れる可能性がある。また、割れが発生した場合には割れた場所から電極片や半田部材片等が発生し、異物となってヘッドの吐出特性に悪影響を及ぼす虞がある。このため、本発明ではテープ材8のみを折り曲げる構成を採用している。   In the present invention, as shown in FIG. 13, only the tape material 8 on the tip side of the connection electrode 9 of the FPC 4 is bent to form the bent portion 16, but when bent from the connection electrode 9 as shown in FIG. There is a possibility that the connection electrode 9 and the solder member 10 break during bending. Further, when a crack occurs, an electrode piece, a solder member piece or the like is generated from the cracked place, which may become a foreign substance and adversely affect the ejection characteristics of the head. For this reason, in this invention, the structure which bends only the tape material 8 is employ | adopted.

図26(A),(B)に曲げ加工部16を設けたFPC4の斜視図を示す。接続電極9の先端側のテープ部材8に曲げ加工を施して曲げ加工部16を形成することにより、接続電極9が配設されたFPC4の平面度を向上させてうねり及び湾曲を矯正している。このFPC4を用い、図27に示すように接続電極9と外部電極6とを半田接合することにより、FPC4のうねり及び湾曲に起因する半田接合不良の発生を低減することができる。この接合により、図28(A)または図28(B)に示すアクチュエータユニット1が完成する。   26A and 26B are perspective views of the FPC 4 provided with the bending portion 16. By bending the tape member 8 on the distal end side of the connection electrode 9 to form a bent portion 16, the flatness of the FPC 4 provided with the connection electrode 9 is improved to correct the undulation and curvature. . By using the FPC 4 and soldering the connection electrode 9 and the external electrode 6 as shown in FIG. 27, it is possible to reduce the occurrence of solder joint failure due to the undulation and curvature of the FPC 4. By this joining, the actuator unit 1 shown in FIG. 28A or FIG. 28B is completed.

図29に示すように、本実施形態ではFPC4の曲げ加工部16先端のテープ部材8がPZT3の先端からはみ出さないように構成している。テープ部材8がPZT3の先端部よりはみ出していても、接続電極9と外部電極6との半田接合性には影響を与えることはない。PZT3とFPC4とを接合しアクチュエータユニット1を完成させた後、図30に示すようにPZT3に振動板18を接合するが、このときの断面図が図31である。このとき、曲げ加工部16先端のテープ部材8がPTZ3からはみ出した状態であると、図32に示すようにテープ部材8と振動板18とが接触し、ヘッドの吐出特性に影響を与える場合がある。そのため本発明では、図29に示すように曲げ加工部16先端のテープ部材8がPTZ3からはみ出さないように構成している。しかし、この構成はPZT3の内部電極5面に垂直方向に伸縮するd33モードに対応している。PZT3の内部電極5面に沿った方向に伸縮するd31モードのPZT3を使用したアクチュエータユニット1に接合される振動板18の接合位置は上述とは異なるため、この場合にはFPC4の曲げ加工部16先端の長さに制約はない。   As shown in FIG. 29, in this embodiment, the tape member 8 at the tip of the bent portion 16 of the FPC 4 is configured not to protrude from the tip of the PZT 3. Even if the tape member 8 protrudes from the tip of the PZT 3, it does not affect the solderability of the connection electrode 9 and the external electrode 6. After joining the PZT 3 and the FPC 4 to complete the actuator unit 1, the diaphragm 18 is joined to the PZT 3 as shown in FIG. 30. FIG. 31 is a cross-sectional view at this time. At this time, if the tape member 8 at the tip of the bent portion 16 protrudes from the PTZ 3, the tape member 8 and the diaphragm 18 may come into contact with each other as shown in FIG. 32, which may affect the ejection characteristics of the head. is there. Therefore, in this invention, as shown in FIG. 29, it is comprised so that the tape member 8 at the front-end | tip of the bending process part 16 may not protrude from PTZ3. However, this configuration corresponds to the d33 mode that expands and contracts in the direction perpendicular to the surface of the internal electrode 5 of PZT3. Since the joining position of the diaphragm 18 joined to the actuator unit 1 using the d31 mode PZT 3 extending and contracting in the direction along the surface of the internal electrode 5 of the PZT 3 is different from the above, in this case, the bending portion 16 of the FPC 4 There is no restriction on the length of the tip.

1 アクチュエータユニット
2 ベース部材
3 圧電素子(PZT)
4 フレキシブルプリントケーブル(FPC)
6 外部電極
9 接続電極
16 曲げ加工部
1 Actuator unit 2 Base member 3 Piezoelectric element (PZT)
4 Flexible printed cable (FPC)
6 External electrode 9 Connection electrode 16 Bending part

特開2008−218963号公報JP 2008-218963 A 特開2010−34127号公報JP 2010-34127 A

Claims (4)

圧電素子を駆動させて所望の変位量を得ることにより液室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドに用いられ、ベース部材に接合された前記圧電素子に設けられた複数の外部電極にフレキシブルプリントケーブルに設けられた複数の接続電極をそれぞれ半田接合することにより構成されたアクチュエータユニットにおいて、
前記各外部電極と前記各接続電極との接合部近傍において、前記フレキシブルプリントケーブルには前記各接続電極の並び方向と同方向の軸線を有する曲げ加工部が設けられ、
前記曲げ加工部は、前記フレキシブルプリントケーブルの全幅にわたって、かつ、前記各接続電極よりも先端側に設けられ、
前記曲げ加工部の曲げ方向は、前記接合部側であり、
前記各外部電極と前記各接続電極との接合位置が前記圧電素子に対して前記フレキシブルプリントケーブルの前記曲げ加工部を突き当てたことで決定されたことを特徴とするアクチュエータユニット。
Used in an inkjet head that ejects ink in a liquid chamber by driving a piezoelectric element to obtain a desired amount of displacement, and provided on a flexible printed cable on a plurality of external electrodes provided on the piezoelectric element joined to a base member In the actuator unit configured by soldering each of the plurality of connection electrodes formed,
In the vicinity of the joint between each external electrode and each connection electrode, the flexible printed cable is provided with a bent portion having an axis in the same direction as the direction in which the connection electrodes are arranged,
The bending portion is provided over the entire width of the flexible printed cable and on the tip side of the connection electrodes,
The bending direction of the bending portion is the joint portion side,
The actuator unit according to claim 1, wherein a joining position between each external electrode and each connection electrode is determined by abutting the bending portion of the flexible printed cable against the piezoelectric element.
請求項1記載のアクチュエータユニットにおいて、
前記フレキシブルプリントケーブルの先端部は前記圧電素子よりはみ出していないことを特徴とするアクチュエータユニット。
The actuator unit according to claim 1, wherein
An actuator unit, wherein a tip portion of the flexible printed cable does not protrude from the piezoelectric element.
請求項1または2に記載のアクチュエータユニットを用いることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。   An ink jet printer head using the actuator unit according to claim 1. 請求項1または2に記載のアクチュエータユニットを用いることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus using the actuator unit according to claim 1.
JP2011101635A 2011-04-28 2011-04-28 Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus Expired - Fee Related JP5857436B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011101635A JP5857436B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011101635A JP5857436B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012232457A JP2012232457A (en) 2012-11-29
JP5857436B2 true JP5857436B2 (en) 2016-02-10

Family

ID=47433292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011101635A Expired - Fee Related JP5857436B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5857436B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6415859B2 (en) * 2014-06-04 2018-10-31 エスアイアイ・プリンテック株式会社 Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2022149368A (en) 2021-03-25 2022-10-06 東芝テック株式会社 Liquid discharge head

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4117512B2 (en) * 1998-02-26 2008-07-16 富士フイルム株式会社 Inkjet recording device
JP3928572B2 (en) * 2003-03-18 2007-06-13 ブラザー工業株式会社 Inkjet head unit
JP4866812B2 (en) * 2007-08-27 2012-02-01 日東電工株式会社 Wiring circuit board connection structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012232457A (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110032311A1 (en) Inkjet print head and method of manufacture therefor
US7527361B2 (en) Liquid transporting apparatus, actuator unit, and method of producing liquid transporting apparatus
JP2006347163A (en) Liquid droplet jetting apparatus and manufacturing method of liquid droplet jetting apparatus
US7575304B2 (en) Liquid-droplet jetting apparatus and method of producing liquid-droplet jetting apparatus
JP5857436B2 (en) Actuator unit, inkjet printer head, and image forming apparatus
JP4617770B2 (en) Method for manufacturing laminated nozzle plate
JP2010232604A (en) Method of manufacturing piezoelectric actuator, piezoelectric actuator, and liquid transfer apparatus
JP5555570B2 (en) Ink jet head and manufacturing method thereof
JP5343610B2 (en) Piezoelectric actuator, liquid discharge head, image forming apparatus
US10953655B2 (en) Liquid ejection head and method for producing the same
JP4214798B2 (en) Ink jet recording head and manufacturing method thereof
JP4609746B2 (en) Inkjet head manufacturing method
JP4288382B2 (en) Multi-nozzle inkjet head
JP4872465B2 (en) Piezoelectric element unit manufacturing method, piezoelectric element unit, and liquid jet head using the same
JP5343630B2 (en) Piezoelectric actuator, liquid discharge head, image forming apparatus
JP2009154502A (en) Method for manufacturing liquid discharge head
JP6191983B2 (en) Piezoelectric actuator manufacturing method, piezoelectric actuator, and liquid ejection device
JP2006305987A (en) Liquid droplet discharging head, and manufacturing method for liquid droplet discharging head
JP2003039670A (en) Ink jet printing head
JP4560673B2 (en) Ink jet head and droplet discharge device using the same
JP2008080517A (en) Head for liquid droplet jet device and method for manufacturing the same
JP3173189B2 (en) Inkjet head
JP2005014506A (en) Inkjet head and inkjet recorder
JP2000334949A (en) Ink jet head
JP2017061115A (en) Liquid droplet discharge member, image formation device and method for forming through-hole with respect to plate-like member

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140407

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151130

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5857436

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees