JPH09254396A - インクジェット記録ヘッドの圧電素子と信号線の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接合部における導通の信頼性を向上させ、隣り
合う接合部同士の短絡を防止し、併せて加熱に起因する
圧電素子の性能劣化を防止する。 【解決手段】カバーフィルム22とベースフィルム24によ
って挟されたフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）21
の銅箔パターン23の下端部を露出し、この露出部分に予
備半田25を施す。図示してないが記録ヘッドは、その右
端部でベースに保持され、その左端面に右端面が接する
ように圧電素子27を位置決めし、その上面右端部に予備
半田25を施す。次に、圧電素子27の上面右端部に、ＦＰ
Ｃ21の銅箔パターン23の端末部を直角に突き当て、この
端末部をベースの端面に添わせる形で接着剤で固着す
る。この突き当て箇所に低融点で低流動性のクリーム半
田を供給した後、光ビーム照射によって 200℃以下で加
熱し、突き当て隅部に半田フィレット30を形成させて接
合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ベースに保持さ
れたインクジェット記録ヘッドの駆動用圧電素子と、こ
れに駆動信号を伝える信号線を接合する方法であって、
とくに接合部における導通の信頼性を向上させ、隣り合
う接合部同士の短絡を防止し、併せて加熱に起因する圧
電素子の性能劣化を防止する、インクジェット記録ヘッ
ドの圧電素子と信号線の接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来方法の一つについて、図６，図７，
図８を参照しながら説明する。この従来方法は加圧接触
に基づく接合である。図６はそのフレキシブルプリント
配線板の端末部処理に関し、(a) はその平面図、(b) は
その側断面図、図７はその接合時の側断面図、図８は接
合部周辺の詳細図である。図６において、フレキシブル
プリント配線板21は、並設された複数個の帯状銅箔パタ
ーン（導体パターン）23を、カバーフィルム22とベース
フィルム24とによって両側から挟む形に構成される。こ
こで、フレキシブルプリント配線板21の端末部は、カバ
ーフィルム22の下端部がカットされ、それに対応して各
銅箔パターン23の下端部が、ベースフィルム24上にあっ
て露出する形をとる。この各銅箔パターン23は、対応す
るインク噴射用の圧電素子にインク噴射用の駆動信号を
伝える信号線に相当する。

【０００３】図７において、インクジェット記録ヘッド
（以下、記録ヘッドという）３は、加圧室31およびノズ
ル32が連通する溝として形成された基板29と、これを覆
う振動板28と、この振動板28の上で加圧室31に対応して
位置決めされる圧電素子27からなり、右端部がベース1a
によって保持される。このベース1aは、図４を参照しな
がら後述するように、記録ヘッド３とともにインクカー
トリッジ６も同時に保持し、記録装置のキャリッジ（走
行台）に搭載される。すなわち、キャリッジ上でインク
カートリッジ６から記録ヘッド３にインクが供給される
ことになる。さて、図７において、紙面と直角方向に並
設される各圧電素子27の上面左端部に、フレキシブルプ
リント配線板21の対応する銅箔パターン23の端末部（露
出部）を接触させ、その上から共通な加圧ゴム33を介し
て、図示してないネジによって加圧される。つまり、圧
電素子27と銅箔パターン23の端末部の接合は、両者の加
圧接触によっておこなわれる。その接合部周辺は、図８
に示すように、圧電素子27の上面左端部に直接、銅箔パ
ターン23の端末部（露出部）下面が接触し、その上にフ
レキシブルプリント配線板21のベースフィルム24を介し
て加圧ゴムが置かれて、これに加圧される。ところで、
圧電素子27と銅箔パターン23の端末部の接触部つまり接
合部が、ベース1aから遠く離れて圧電素子27の上面左端
部に選ばれる理由は、フレキシブルプリント配線板21が
ベース1aの左側の端面に添わせる形で固着されて配線処
理されるから、圧電素子27の上面に沿ってなるべく長い
距離を自由に伸びる形をとって、これに無理な力がかか
らないようにするためである。このことは、逆に接合部
が圧電素子27の上面右端部に近いときを考えれば容易に
理解できる。しかし、当然ながら接合部は圧電素子27の
上面左端部に限定されるものではない。

【０００４】別の従来方法として、半田付けによる接合
方法がある。つまり、圧電素子上面の一定箇所に、フレ
キシブルプリント配線板の対応する銅箔パターンの端末
部を半田付けする方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来方法の一つは、圧電素子と銅箔パターンの端末部の
接合が両者の加圧接触によるから、加圧によって圧電
素子の変形、ひいてはインク噴射性能が影響を受け、印
字位置に誤差を生じたり、または良好な印字品質が阻害
される、共通な加圧ゴムによる加圧接触であるから、
個々の接触箇所の接触状態がバラツキを生じたり、また
は箇所的に不十分になる恐れがある、長期間の使用に
よって接触面に錆のような不純物が発生し、接触インピ
ーダンスが高くなって、極端な場合には導通不良になる
恐れがある、等の問題点がある。

【０００６】また、別の従来方法には、通常の半田付
けによれば接合部の温度が 200℃以上になって、圧電素
子の性能劣化ひいてはインク噴射性能不良をもたらす恐
れがある、フレキシブルプリント配線板の銅箔パター
ン端末部（露出部）のピッチが非常に狭いから（たとえ
ば0.7mm ）、隣り合う端末部同士の半田による短絡の恐
れがある、などの問題点がある。

【０００７】この発明が解決しようとする課題は、従来
の技術がもつ以上の問題点を解消して、接合部における
導通の信頼性を向上させ、隣り合う接合部同士の短絡を
防止し、併せて加熱に起因する圧電素子の性能劣化を防
止する、インクジェット記録ヘッドの圧電素子と信号線
の接合方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、インクジェ
ット記録ヘッドの駆動用圧電素子と、これに駆動信号を
伝える信号線とを接合する方法であって、インクジェッ
ト記録ヘッドは、絶縁材料からなるベースに保持され、
このベースの端面が圧電素子の接合部に相当する表面端
部と近接または接触するように構成され、圧電素子の接
合部に相当する表面端部、および、信号線の接合部に相
当する端末部にそれぞれ予備半田を施す予備半田工程
と；圧電素子の予備半田された表面端部に、信号線の予
備半田された端末部の先端を突き当てるとともに、この
信号線の端末部近くの部分をベース端面に添わせる形で
固着する固定工程と；その突き当て箇所に低融点で低流
動性のクリーム半田を供給した後に加熱し、突き当て隅
部に半田フィレットを形成させる形で圧電素子と信号線
とを接合する接合工程と；を備える、という構成であ
る。

【０００９】ここで、加熱は、光ビーム照射によって 2
00℃以下の温度でおこなうこと、または、信号線は、フ
レキシブルプリント配線板の導体パターンとして構成さ
れることが好ましい。したがって、この発明では、信号
線の端末部先端が圧電素子の表面端部に突き当てられる
とともに、信号線の端末部近くの部分がベース端面に添
わせる形で固着されるから、この固着によって接合部の
機械的強度が支援される。また、予備半田に加えて低融
点で低流動性のクリーム半田が供給された後に、比較的
低温度たとえば 200℃以下で加熱されて突き当て隅部に
半田フィレットが形成されるように接合されるから、接
合のときクリーム半田が隣り合う信号線に流れて短絡状
態になる恐れがなくなるとともに、圧電素子の熱影響が
抑えられ、しかも半田フィレットによって圧電素子と信
号線の間の安定した良好な導通が保証される。

【００１０】ここで、とくに光ビーム照射によって、非
接触かつ局所的に加熱することができる。また、信号線
がフレキシブルプリント配線板の導体パターンとして構
成されるときには、信号線間の絶縁性が確保され、かつ
信号線の機械的強度が支援される。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態として、実
施例を以下に図を参照しながら説明する。図１はこの発
明方法の実施で用いられるフレキシブルプリント配線板
21の端末部処理に関し、(a) はその平面図、(b) はその
側断面図、図２は記録ヘッド３側の圧電素子27の予備半
田処理を示す側断面図、図３は圧電素子27とフレキシブ
ルプリント配線板21の銅箔パターン23の接合時の側面図
である。

【００１２】図１において、従来例における場合と同様
に、フレキシブルプリント配線板21は、並設された複数
個の帯状銅箔パターン23が、カバーフィルム22とベース
フィルム24によって両側から挟され、各銅箔パターン23
の下端部がベースフィルム24上にあって露出される。従
来例と異なって、この各銅箔パターン23の露出部分に予
め予備半田25が施される。

【００１３】図２において、記録ヘッド３の右端部がベ
ース1aに保持され、圧電素子27の右端面がベース1aの左
端面に近接するか、または接触するように構成される。
そして、圧電素子27の上面右端部に予め予備半田25が施
される。この予備半田処理用に、破線で示したマスキン
グテープ26が用いられる。記録ヘッド３の基板29と振動
板28、さらに基板29に形成された加圧室31とノズル32に
ついては、従来例におけるのと同様であるから（図７参
照）、ここでの説明を省略する。なお、図１と図２の各
状態が発明における予備半田工程である。

【００１４】図３において、圧電素子27の上面右端部
に、フレキシブルプリント配線板21の銅箔パターン23の
端末部先端を直角に（必ずしも直角に限定されない）突
き当てるとともに、この端末部近くの部分をベース1aの
端面に添わせる形で図示してない接着剤で固着する。こ
の固着によって接合の機械的強度が支援される。これが
発明における固定工程である。

【００１５】次に、図３において、銅箔パターン23の突
き当て箇所に低融点で低流動性のクリーム半田（ペース
ト半田ともいう）を、周知のディスペンサ（供給装置）
によって適量だけ供給した後に、ハロゲンランプによる
光ビーム照射によって 200℃以下の温度で加熱して溶融
し、突き当て隅部に半田フィレット30を形成させる形
で、つまり突き当て隅部をクリーム半田によって三角形
状に満たすように、圧電素子27と銅箔パターン23の端末
部とを接合する。したがって、接合のときクリーム半田
が隣り合う銅箔パターン23の端末部に流れて短絡する恐
れがなくなり、圧電素子27の加熱温度が200 ℃以下に抑
えられ、かつ半田フィレット30によって接合部の安定し
た良好な導通が保証される。ところで、ハロゲンランプ
による光ビーム照射は、非接触かつ局所に集中して加熱
できる他、発生熱量の調整が容易にでき、加熱装置が小
形・軽量・低コストで占有面積もとらないから、接合の
品質と作業性・作業効率を向上させることができる。こ
れが発明における接合工程である。

【００１６】ここで、参考までに記録ヘッド３の周辺に
ついて、図４と図５を参照しながら説明する。図４は記
録ヘッド３側とインクカートリッジ６の組合わせを示す
概念図、図５はインクカートリッジ６の断面図である。
図４において、記録ヘッドユニット１に対してインクカ
ートリッジ６を矢印の方向に挿入収納し、その下方突出
部（供給口）にインク針４を貫通させるようにして一体
化する。この一体化された構造体を、図示してないキャ
リッジ（走行台）に搭載することになる。ここで、記録
ヘッドユニット１は、挿入されたインクカートリッジ６
を収納し保持するホルダ２と、記録ヘッド３と、インク
針４と、インク通路５からなる。記録ヘッド３を除いた
部分が一体成形されてベース１ａを形成し（インク針４
は挿入成形する）、このベース１ａに記録ヘッド３があ
とから挿設される。

【００１７】図５を参照しながらさらに詳しく述べる
と、インクカートリッジ６は、下方突出部（供給口）と
一体成形された容器ケース７と、供給口用の蓋８と、封
止部材９と、フィルタ10と、電極ピン11と、スポンジ12
と、蓋13とからなる。スポンジ12は、容器ケース７の内
部空間に内蔵される柔軟な多孔質材で、インクを含ませ
る形で保有することができる。このように、容器ケース
７に直接インクを収容する代わりに、スポンジ12を介し
て収容する理由は、記録ヘッド３（図２参照）へのイン
ク供給圧力を、インク消費にかかわらず一定にすること
ができる点と、インク容器を自由な姿勢で設置できる点
にある。封止部材９は、ゴムなどの耐インク性の弾性材
料からなり、容器ケース７の供給口の内部空間に圧入さ
れた後に蓋８で止められる。さらに、図４のように記録
ヘッドユニット１とインクカートリッジ６を組合わせる
とき、記録ヘッドユニット１のインク針４が封止部材９
を貫通して、外部への漏洩を封止しながらインクをイン
クカートリッジ６から記録ヘッド３に供給することがで
きる。フィルタ10は、インクに含まれた細かい塵埃など
を除去して記録ヘッド３（図２参照）に供給する。電極
ピン11は、インク切れを電気的に検知するためのもので
ある。蓋13は、容器ケース７に内蔵したスポンジ12の逸
脱を防止する。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば、次のような優れた効
果が期待できる。 (1) 信号線と圧電素子の間に安定した良好な導通が得ら
れる。その要因は、予備半田に加えて低融点で低流動性
のクリーム半田が用いられて、接合のときクリーム半田
が隣り合う信号線に流れて短絡状態になる恐れがなくな
り、しかも突き当て隅部に半田フィレットが形成される
からである。 (2) 信号線接合部の機械的強度が支援される。その要因
は、信号線の端末部先端を圧電素子の表面端部に突き当
てたとき、端末部近くの部分がベース端面に添わせる形
で固着されるからである。 (3) 接合時の加熱に起因する圧電素子の性能劣化が防止
できる。その要因は、低融点のクリーム半田が用いられ
て、 200℃以下で加熱されるからである。 (4) 光ビーム照射によって加熱されるときには、非接触
かつ局所に集中して加熱できる他、発生熱量の調整が容
易にでき、加熱装置が小形・軽量・低コストで据付け面
積もとらないから、接合の品質と作業性・作業効率を向
上させることができる。 (5) 信号線がフレキシブルプリント配線板の導体パター
ンとして構成されるときには、信号線間の絶縁性が確保
され（短絡が防止され）、かつ信号線の機械的強度が支
援されるとともに、接合の作業性向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法の実施で用いられるフレキシブル
プリント配線板の端末部処理に関し、(a) はその平面
図、(b) はその側断面図

【図２】記録ヘッド側の圧電素子の予備半田処理を示す
側断面図

【図３】圧電素子とフレキシブルプリント配線板の導体
パターンの接合時の側面図

【図４】記録ヘッド側とインクカートリッジの組合わせ
を示す概念図

【図５】インクカートリッジの断面図

【図６】従来方法におけるフレキシブルプリント配線板
の端末部処理に関し、(a) はその平面図、(b) はその側
断面図

【図７】従来方法における接合時の側断面図

【図８】接合部周辺の詳細図

【符号の説明】

１ａ ベース ３ 記録ヘッド ２１ フレキシブルプリント配線板 ２２ カバーフィルム ２３ 銅箔パターン ２４ ベースフィルム ２５ 予備半田 ２６ マスキングテープ ２７ 圧電素子 ２８ 振動板 ２９ 基板 ３０ 半田フィレット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェット記録ヘッドの駆動用圧電素
   子と、これに駆動信号を伝える信号線とを接合する方法
   であって、インクジェット記録ヘッドは、絶縁材料から
   なるベースに保持され、このベースの端面が圧電素子の
   接合部に相当する表面端部と近接または接触するように
   構成され、圧電素子の接合部に相当する表面端部、およ
   び、信号線の接合部に相当する端末部にそれぞれ予備半
   田を施す予備半田工程と；圧電素子の予備半田された表
   面端部に、信号線の予備半田された端末部の先端を突き
   当てるとともに、この信号線の端末部近くの部分をベー
   ス端面に添わせる形で固着する固定工程と；その突き当
   て箇所に低融点で低流動性のクリーム半田を供給した後
   に加熱し、突き当て隅部に半田フィレットを形成させる
   形で圧電素子と信号線とを接合する接合工程と；を備え
   ることを特徴とする、インクジェット記録ヘッドの圧電
   素子と信号線の接合方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の接合方法において、加熱
   は、光ビーム照射によって 200℃以下の温度でおこなう
   ことを特徴とする、インクジェット記録ヘッドの圧電素
   子と信号線の接合方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の接合方法におい
   て、信号線は、フレキシブルプリント配線板の導体パタ
   ーンとして構成されることを特徴とする、インクジェッ
   ト記録ヘッドの圧電素子と信号線の接合方法。