JPH06320721A

JPH06320721A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH06320721A
Application number: JP13294693A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nakano; 智昭中野; Kenichi Ichikawa; 憲一市川; Masayuki Iwase; 政之岩瀬; Tsutomu Sasaki; 勉佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェットヘッドにおけるＰＺＴ電極と
信号線電極との接合を安価で、電極間のショートの恐れ
をなくし、工程にかかる時間も短くする。【構成】インクジェットヘッドのＰＺＴ（圧電素子）
１１の電極１２ｂ，１２ｄをパターン状に配設し、この
パターンと同様のパターンに導体１，．２を配置した導
体パターンを、ハンダ３を使い全電極を一括で接合す
る。ＰＺＴの電極１２ｂ，１２ｄの幅より導体パターン
の導体１，２の幅を細くすることで、ショートしずらく
する。ＰＺＴの電極と導体パターンを接合するときは、
その接合面積は、電極の幅方向よりもＰＺＴ長手方向に
長く接合する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に関し、より詳しくは、高解像度にするために行われる
集積化に対応した結線を施こしたインクジェットヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のインクジェットヘッドの断
面構成図で、図（ａ）は縦断面図（図（ｂ）のＡ−Ａ線
断面図）、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視拡大図、
図中、１１は基板、１２は圧電素子、１２ａは非駆動圧
電素子、１２ｂは駆動電圧素子、１２ｄは共通電極、１
３は流路板、１３ａはインク流路、１３ｂは壁部、１４
は共通液室構成部材、１４ａは共通液室、１５はインク
供給パイプ、１６はノズルプレート、１６ａはノズル、
１７は駆動用回路プリント板（ＰＣＢ）、１８はリード
線、１９は駆動電極、２０は駆動圧電素子と非駆動圧電
素子を区切る溝、２１は保護板、２２は流体抵抗、２
３，２４は内部電極（ホット電極２３，グランド電極２
４）、２５は上部隔壁である。

【０００３】図９は、図８の駆動電極１９とＰＣＢ（プ
リント基板）１７との従来の結線（ワイヤボンディン
グ）を示す要部拡大図で、図中、１２ｃは圧電素子の両
端部電極、１２ｄは共通電極（グランド）で、図示のよ
うに、各圧電素子の電極１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、細
いリード線１８で各々に対応するＰＣＢ１７上の電極に
結線されている。

【０００４】図１０は、特開昭５５−８６７６５号公報
に示されている圧電素子電極と信号線電極の接合例を示
す図で、図中、３０は上部電極、３１は圧電素子、３２
はハンダ付け部、３３はドット電極、３４は共通電極、
３５は本体、３６は下部電極で、図示のように、圧電素
子の上下に電極を付け、上部と下部の電極の大きさを変
えて、上部電極３０をハンダ付けでドット電極３３につ
ないだときにショートしないようにし、ワイヤボンディ
ング方式の結線より信頼性をあげるようにしたものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によると、まず、ワイヤボンディング法では、ヘッド側
電極及びＰＣＢ電極に金メッキを施す必要があり費用が
かかり、また、共通電極（グランド電極）にかかる電力
は、各々の圧電素子の電極（ホット電極）にかかる電力
の合計となるため電流容量を大きくする必要がある。し
たがって、ワイヤボンディングを数回行うか別工程でハ
ンダ付け等を行わなければならないので時間と費用がか
かる。又、特開昭５５−８６７６５号公報の方法では、
画像品質の向上等でオリフィスの集積化が進み、圧電素
子が増加された場合、本体３５上にある電極３３も複雑
になり工程に時間がかかり、電極間の距離も短かくな
り、ショートする恐れもでてくる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）記録液体を収容する流路と、該流
路に連通されたノズルと、前記流路内の容積を変化させ
前記ノズルより前記記録液体を吐出させる圧電素子とを
有するインクジェットノズルを集積したインクジェット
ヘッドにおいて、前記圧電素子に電圧を印加する内部電
極を前記圧電素子上にパターン状に配置した電極に結線
してなる駆動電極部と、該駆動電極部中の各々の電極に
対応する接触面を有する電極を有する導体パターンとが
接触接続されていること、更には、（２）前記駆動電極
部と前記導体パターンとが異方性導電テープで接触接続
されていること、更には、（３）前記駆動電極部の電極
及び又は前記導体パターンの電極の表面に予めハンダを
ぬってあること、更には、（４）前記駆動電極部の中の
電極よりも前記導体パターンの中の電極の方が幅が狭い
こと、更には、（５）請求項１乃至４のうちの１項にお
いて、前記駆動電極部の中の電極と前記導体パターンの
電極と接触接合は、電極幅方向より圧電素子長手方向の
方が長いこと、更には、（６）請求項１乃至５のうちの
１項において、前記駆動電極部と前記導体パターンとの
接合位置と、前記圧電素子の前記流路内の容積変化を起
こさせる部分とは３ｍｍ以上離れていること、更には、
（７）請求項１乃至６のうちの１項において、前記圧電
素子を該圧電素子の熱伝導率より大きな熱伝導率を有す
る基板上に配置したこと、更には、（８）請求項１乃至
７のうちの１項において、前記圧電素子は、前記導体パ
ターンを接合している面の対面で基板に接合され、更に
該基板は前記導体パターンの伸び出ている方向と同方向
に前記圧電素子よりはみ出ており、前記導体パターンと
前記基板のはみ出た部分の間に補強材を充填又は、付加
することを特徴としたものである。

【０００７】

【作用】導体パターン同志を結線するようにすることで
時間と費用のコストを少なくする。更に、前記導体パタ
ーンの取付け位置及び面積を考慮し、電極接合時の加熱
による圧電素子への影響を少なくする。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明するための
要部構成図で、図（ａ）は要部平面図、図（ｂ）は図
（ａ）のＢ−Ｂ′断面図、図（ｃ）は図（ａ）のＣ−
Ｃ′断面図で、図中、１はグランド電極との接合電極、
２はホット電極との接合電極、３はハンダ、４は上側フ
ィルム、５は下側フィルムで、電極１及び２は上側フィ
ルム４と下側フィルム５とによりサンドウィッチされ
て、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・ケーブル）を形
成し、インクジェットヘッドの接合に際し、フィルムの
一部が切除されて電極１及び２が露出されている。

【０００９】圧電素子（以下、ＰＺＴとする）は、図８
に示した従来技術と同様に溝加工され、各流路１３ａに
対応した駆動部１２ｂと支持部１２ａが形成されてい
る。ＰＺＴの各層の内部電極２３（ホット電極）は、共
通液室側端面でＡｇＰｄ焼付印刷にて結線され（１２
ｅ）、また、共通電極２４（グランド電極）はノズル側
端面にて同様に結線され両サイドから、共通液室端面ま
で電極１２ｄで延長されている。

【００１０】各圧電素子を駆動する回路の出力端子と接
続されているＦＰＣ（フレキシブル・プリント・ケーブ
ル）のインクジェットヘッド接続側の導体パターンは、
ホット電極（１２ｅ）と共通電極（１２ｄ）のＰＺＴの
駆動電極配列と同じパターン（同一ピッチ）で配列され
ている。更に、この導体パターンの接合部分は、電極
１，２がむき出しになっており、更に、駆動電極部の各
電極との接合する面にはハンダメッキ３が数μ〜数十μ
されている。したがって、前記導体パターンと駆動電極
部を重ね、ハンダが溶融する温度まで接合部を加熱すれ
ば、駆動電極部と導体パターンが接合される。加熱方法
は、例えば、熱圧着装置のヒータチップを電極接合部に
加圧して加熱したり、或いは、レーザ光で加熱する。

【００１１】熱圧着装置を利用する場合は、マルチノズ
ルヘッドであっても、各ＰＺＴのホット電極１２ｅ及
び、グランド電極電極１２ｄを一括して接合することが
できるので、工程時間の短縮化が図れる。また、レーザ
光を照射する場合は、非接触であるため駆動電極部１９
を破損する心配がない。

【００１２】高解像度を要求されるヘッドでは、電極ピ
ッチも高密度化され隣接する電極間も短かくなるのでシ
ョートが心配される。そこで導体パターンの導体幅をＰ
ＺＴ電極の幅より狭くし、更に、本来充填剤が入る溝２
０にあまり充填剤を入れず隙間をつくっておけば接合後
のハンダ付けがはみだしても前記隙間にハンダが入りシ
ョートしにくくなる。また、接合強度を上げるため、導
体パターン接合形状は、圧電素子長手方向を電極幅より
長くし、接合面積を大きくする。また、駆動電極部材は
導電性ならば、いかなる金属でもよいが、ハンダ接合を
するのであれば、電極部材はＡｇＰｄ印刷、ハンダメッ
キ、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキの方がより強い接合強度が
得られる。

【００１３】導体パターンの接合方法は、ハンダメッキ
に限らず、例えば、異方性導電テープのようなものを付
設すれば同様に熱圧着装置にて接合可能である。なお、
図１に示した例では、導体パターンの接合部は両面とも
露出しているが、熱圧着装置による加熱、加圧接合の場
合、図２に示すよう、片面（接合面）のみ露出している
形状でも何ら問題はない。

【００１４】しかし、熱圧着接合の場合、レーザ照射に
比べ加熱面積が大きくなってしまうため、ハンダ接合す
る際に、ハンダ溶融温度がＰＺＴのキュリー点を越える
場合があり、分極方向が乱れＰＺＴの特性劣化（容量変
化、絶縁抵抗の低下等）が生ずることがある。

【００１５】図３は熱の伝わる方向を示した図で、図
中、実際にインク滴を噴出するための容積変化を起こす
ための内層電極が重なり合うＰＺＴ部分を実行部Ａ、加
熱部である接合部をＢ、接合部Ｂと実行部Ａとの距離を
ｄとすると、ｄの距離を長くすれば、実行部Ａに対する
熱の影響は少なくなる。しかし、ｄを長くすれば当然寸
法が大きくなるので実用上は表１に示されているように
ｄ≧３ｍｍであれば噴射滴への影響はない。

【００１６】

【表１】

【００１７】駆動電極部と導体パターンとの接合のとき
加えられた熱は、大別すると、接合部から基板１１方向
へと向かうＨ１と、接合部からＰＺＴ長手方向へと向か
うＨ２に分けられるが、これらＨ１，Ｈ２方向へ伝導す
る熱の量は、基板１１とＰＺＴの熱伝導率に依存する。
つまり、基板１１がＰＺＴより熱伝導率が高ければ、Ｈ
１方向へ向かう熱量が多くなり、又、ＰＺＴの熱伝導率
が基板１１より大きければ、Ｈ２方向へ行く熱量が多く
なる。よって基板１１の熱伝導率を大きくすることでＨ
２方向に向かう熱量を少なくし、熱による実行部Ａの悪
影響を低減することができる。基板１１の材質として
は、酸化アルミナ、アルミニウム、シリコン等が挙げら
れる。

【００１８】図４，図５、図６は、それぞれ熱圧着後の
接合部付近の補強を説明するための図で、図４に示した
例は、接合部付近の導体パターンと基板１１の間に補強
材６を充填したものであり、図５に示した例は、導体パ
ターンの下側フィルム５に補強プレート７を付加した
後、補強材６を充填したものであり、図６に示した例
は、導体パターンと基板１１との間を補強プレート７で
支持したものである。更に、図示はないが、図６の例の
場合、圧電素子１２と補強プレート７の間に補強材を充
填してもよい。このように接合部付近を補強することで
接合部の信頼性が高くなり、その後の工程での取り扱い
が楽になる。なお、補強材６及び補強プレート７は絶縁
性のものがよい。また、図１に示したような流路配列方
向に対して、両サイドのＰＺＴ電極保護のため、図７に
示すように、補強材６を導体パターンのエッジまでまわ
りこませてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
は、以下のような効果がある。（１）請求項１に対応する効果：導体パターンを使い駆
動回路とインクジェットヘッドの電極を結線すること
で、短時間で容易にでき及び、費用をかけずに結線でき
る。（２）請求項２，３に対応する効果：導体パターンをハ
ンダ付け、又は、異方性導電テープで結線することで、
安価及び一括で結線できるため短時間で作業がすむ。（３）請求項４，５に対応する効果：導体パターンの電
極幅をＰＺＴ電極より小さくし、接合は長手方向に対し
て長くとることで、ハンダのはみ出しが少なくなり、微
細ピッチでも接合強度が得られ、隣接間のショートも起
きにくくなる。（４）請求項６，７に対応する効果：ＰＺＴ電極の接合
部とＰＺＴの実効部とが３ｍｍ以上離れ、及び又は、基
板の熱伝導率をＰＺＴの熱伝導率より大きくし、熱によ
るＰＺＴ実行部にかかる影響を少なくする。（５）請求項８に対応する効果：接合後に補強材及び又
は補強プレートを接合部付近に入れることで、接合部の
信頼性が増し、更に、次工程の取り扱いも楽になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するための図であ
る。

【図２】本発明の導体パターン接合部の形状の一例を
示した図である。

【図３】接合部の熱がどのようにヘッドに伝わるかを
示した図である。

【図４】接合部に補強材を入れたときの図である。

【図５】接合部に補強材と補強プレートを入れた図で
ある。

【図６】接合部に補強プレートを入れた図である。

【図７】接合部両サイドに補強材を入れたときの図で
ある。

【図８】従来のインクジェットヘッドを説明するため
の図である。

【図９】従来のワイヤボンディング方法を説明する図
である。

【図１０】従来技術の他の例を説明する図である。

【符号の説明】

１…グランド電極との接合電極、２…ホット電極との接
合電極、３…ハンダ、４…上側フィルム、５…下側フィ
ルム、６…補強材、７…補強プレート、１１…基板、１
２…圧電素子、１２ａ…非駆動圧電素子、１２ｂ…駆動
圧電素子、１２ｃ…圧電素子の両端部、１２ｄ…共通電
極（グランド電極）、１２ｅ…圧電素子電極（ホット電
極）、１３…流路板、１３ａ…インク流路、１３ｂ…壁
部、１４…共通液室構成部材、１４ａ共通液室、１５…
インク供給パイプ、１６…ノズルプレート、１６ａ…ノ
ズル、１７…駆動用回路プリント板（ＰＣＢ）、１８…
リード線、１９…駆動電極、２０…溝、２１…保護板、
２２…流体抵抗、２３…ホット電極、２４…グランド電
極、２５…上部隔壁、３０…上部電極、３１…圧電素
子、３２…ハンダ付け、３３…ドット電極、３４…共通
電極、３５…本体、３６…下部電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 29/00 Ｂ４１Ｊ 29/00 Ｃ (72)発明者佐々木勉東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録液体を収容する流路と、該流路に連
通されたノズルと、前記流路内の容積を変化させ前記ノ
ズルより前記記録液体を吐出させる圧電素子とを有する
インクジェットノズルを集積したインクジェットヘッド
において、前記圧電素子に電圧を印加する内部電極を前
記圧電素子上にパターン状に配置した電極に結線してな
る駆動電極部と、該駆動電極部中の各々の電極に対応す
る接触面を有する電極を有する導体パターンとが接触接
続されていることを特徴するインクジェットヘッド。
【請求項２】前記駆動電極部と前記導体パターンとが
異方性導電テープで接触接続されていることを特徴とす
る請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】前記駆動電極部の電極及び又は前記導体
パターンの電極の表面に予めハンダをぬってあることを
特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記駆動電極部の中の電極よりも前記導
体パターンの中の電極の方が幅が狭いことを特徴とする
インクジェットヘッド。
【請求項５】請求項１乃至４のうちの１項において、
前記駆動電極部の中の電極と前記導体パターンの電極と
接触接合は、電極幅方向より圧電素子長手方向の方が長
いことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】請求項１乃至５のうちの１項において、
前記駆動電極部と前記導体パターンとの接合位置と、前
記圧電素子の前記流路内の容積変化を起こさせる部分と
は３ｍｍ以上離れていることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
【請求項７】請求項１乃至６のうちの１項において、
前記圧電素子を該圧電素子の熱伝導率より大きな熱伝導
率を有する基板上に配置したことを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
【請求項８】請求項１乃至７のうちの１項において、
前記圧電素子は、前記導体パターンを接合している面の
対面で基板に接合され、更に該基板は前記導体パターン
の伸び出ている方向と同方向に前記圧電素子よりはみ出
ており、前記導体パターンと前記基板のはみ出た部分の
間に補強材を充填又は、付加することを特徴とするイン
クジェットヘッド。