JPS613751A - インクジエツト記録ヘツドの導電接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット記録ヘッド等における電気接魚
群と、可撓性配線体、例えばフレキシブルプリント基板
とを導通接続する方法に関するものである。

〔従来技術〕

インクジェット記録装置は、一般に極めて低騒音で高速
記録が可能なほか、安価な普通紙が使え、現像・定着等
の複雑な処理を必要としない利点をもっている。更に小
径ドツトやドツト間隔縮小により高解像力画像記録を可
能とし、漢字・図形などの記録にも有効である。

インクジェット記録装置の記録ヘッドについては、従来
いくつかの方式が開発・実用化されている。

例えば特公昭５３−１２１３８号公報に示されるような
、オンデマンド方式と呼ばれるインクジェット記録方式
が近年開発され、注目されている。これは記録のための
電気信号に応答して電気パルスが記録ヘッドに印加され
る都度、圧力室の容積変化によってノズルからインク小
滴を噴射する方式のインクツエツト記録装置である。

このオンデマンド方式の特徴は、画像信号に対応して、
必要な時だけインクを噴出するので、不要インクを回収
するシステムが不要となり、このため、インクの消費量
が少なく、高信頼性を得ることが出来、また記録装置自
体も小形軽量で低価格にすることが可能である。また、
別の特徴としては、ひとつの記録ヘッド上に、容易に多
数のチャンネルを実装できるため、高解像力や高速印字
性能を得ることが出来、またカラー化も容易である。

更に上記方式を実用化したオンデマンド型インクジェッ
ト記録装置として、特公昭５７−２０９０４号公報があ
る。これは、一つの記録ヘッド内に複数のノズルを実装
するという方式をとっている。

第１図および第２図はこの方式を説明する模式的概略図
で、それぞれ断面図および平面図を示す。

図において複数のノズル１と、該ノズル１に連通する複
数の圧力室２と、該圧力室２内にインクタンクからのイ
ンクを分配供給する共通の共同インク室３とを備え、か
つ上記部分１，２．３が記録ヘッドのヘッド基板４の同
一面内に配置された構造をなすものである。記録ヘッド
は、感光性ガラスをエツチングして前記ノズル１、圧力
室２、共同インク室３を形成したヘッド基板４を、複数
枚熱融着して結晶化したセラミックスで、耐熱性と電気
的絶縁性を有する。記録用インクはインクタンク７から
フィルタ６を経てインク供給管５を通って記録ヘッドの
共同インク室３へ供給される。共同インク室３は、画像
のたて方向の画素に対応する複数のノズル１に連通する
複数の圧力室２に分岐される。

また各圧力室２の外壁をなす記録ヘッドのヘッド）１板
４の一部には、電子パルス発生器９に電気的に接続され
た圧電変換素子８が接着されている。

圧電変換素子８は、前記発生器９から電気信号を受ける
と圧力室２の内側へ撓むことのできる適当な可撓板で、
例えばピエゾ電気クリスタルから成り、導電性薄膜によ
って圧力室の外壁面に接着されている。

この方法においては、電子パルス発生器９からの電気信
号により圧電変換素子８は圧力室２の内方に急激に撓み
、このため生ずる圧力室２の容積の急激な減少は内部の
インクを７ズル１がらインク小滴として放出、飛ｌ１１
させ、対向する記録紙上に到達させてドツト記録を達成
する。

第３図は、圧電変換素子８を模式的に示した斜視図であ
り、８Ａは上面電極、８Ｃは下面電極、８Ｂは圧電物質
である。一般に圧電変換素子は電気エネルギー：機械エ
ネルギーの変換をする部品で、例えば該素子の両端に電
圧を印加すると力学的な歪みを生ずる、いわゆる圧電効
果を発生する。

かかる圧電効果を発生する圧電物質としては、水晶等の
結晶振動子やチタン酸バリウム等のセラミックタイプの
電歪振動子がある。またその他に磁歪振動子もあり、こ
れらを総称して電気機械変換素子と呼ばれている。

ところで、前記圧電変換素子８をヘッド基板上に接清し
、該圧電変換素子８の両面に形成された電極面を前記電
子パルス発生器９に電気接続する手段としては従来、下
記の方法が行なわれていた。

第１の電気接続方法を第１図および第２図を用いて説明
する。先ず、セラミック化されたヘッド基板４上に導電
性ペイントを用いて所要のパターンを印刷し、このヘッ
ド基板４を加熱して、ヘッド基板４上に焼付固化した導
電性パターン１０を形成する。この導電性パターン１０
上の所定位置に圧電変換素子８を載せ接着する。かくし
て圧電変換素子８の下面は導電性パターン１０によって
相互に導通状態になり、該パターンの末端である接続端
子部１１からコネクター１２を介して外部の装置本体と
接地される。

一方、ヘッド基板４上の別の導電性パターン１３と、圧
電変換素子８上の上面電極とは、ワイヤーポンディング
装置を用いて、全線またはアルミ線等の細い導線１４に
よって熱融着による接続がなされている。

しかしながら、」、記の配線形式においては、次のよう
な欠点を有する。第１にプリント配線不良が発生した場
合、加工度・精度の高いヘッド基板４が不良廃棄となり
損失が大きい。第２にヘッド基板４への導電性パターン
印刷はシルクスクリーン等の加工を要し、加工時間を要
する。第３に配線設計変更等の場合の対応処置が難しい
。第４にパターンがヘッド基板４と一体になっているた
め、ユニンＦ生産ができず、生産性が悪い。これら生産
・設計」二の理由からヘッド基板４へ直接プリント配線
する上記形式は、別体の配線体、例えばフレキシブルプ
リント基板又はフラットケーブル等の可撓性配線体を用
いる形式に代替されるようになった。

第４図は上記可撓性配線体を用いた従来例を示す記録ヘ
ッドの斜視図である。図においで、ヘッド基板２１の面
上に配置接着された圧電変換素子８の下面電極側は導電
性パターン２３に接続している。

２４は可撓性配線体であり、圧電変換素子２２に近接す
る部分の導線端部は小面積を有する複数のターミナル部
２５・を形成している。可撓性配線体２４の他端はコネ
クターＺ６に接続され、更に外部の駆動回路等に接続さ
れている。

上記の可撓性配線体を用いる場合にも、従来は圧電変換
素子８の上面電極面・導電性パターン２３とターミナル
部２５とは、７１゛ヤーボンデイング装置等を用いて金
線又はアルミ線等の細い導線によって、それぞれ熱融着
による接続がなされる。

しかしながら、上記ワイヤーボンディングによる導線接
続方法は以下に示す欠点があり。実用上の問題となって
いる。

（イ）導電性パターン２３と金線２７との結合、可撓性
配線体２４のターミナル部２５と金線２７との結合は　
　。

何れもワイヤーボンディング装置を用いて接合可能であ
るが、圧電変換素子２２と金線２７とを結合させること
は困難である。

その理由は、ワイヤーポンディング装置を用いて金線２
７を接合するとき、金線２７の先端温度は６００〜８０
０℃の加熱を要するが、この金線２フと接合される圧電
変換素子８、例えばピエゾ電気クリスタルのキュリ一温
度は約２００℃　以下であるため、前記接合時の加熱温
度の熱的影響で圧電変換素子８の誘電特性が劣化してし
まうためである。このため先ず、ターミナル部２５と金
線２７とをワイヤーポンディング装置を用いて接合し、
該金線の他端と圧電変換素子２２どの接合は１本ずつマ
ニュアルによる導電性ペイント接合を行ってきた。この
接続方法では、多大な加工時間を要し、かつ品質の安定
性も一定しない。

特に多数の圧電変換素子を配列するマルチノズル方式の
記録ヘッドにおいては不適である。他の方法としで熱硬
化性接着剤もあるが、やはり加熱温度・加熱時間に問題
点があり改善が要望されている。

（ロ）ワイヤーポンディング装置は商値で設備資金を要
する。

（ハ）金線又はアルミ線等の細い導線を用いて結線した
場合、その後の記録ヘッド組み立て作業中や検査や保守
時に、指や工具類かつ上記金属細線に触れて断線する恐
れがある。

以上のように、記録ヘッドのへヘッド基体４，２１上に
配列された圧電変換素子８の上面電極と金線１４．２７
とを金線等の細い導線を用いて接続する従来の方法は何
れも信頼性・生産性の面で未だ不十分なものであった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来のインクジェット記録ヘッド等に
おける欠点を解決するためになされたもので、特に圧電
変換素子のような熱的影響により特性変化を生じやすい
部品と給電部材との電気的接続方法を改良し、特に金線
等の細い導線をワイヤーボンドするときの問題点を改善
し、これにより接続作業を容易・確実・迅速にし、低コ
ストで故障率の少ない記録ヘッドを提供することを目的
とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明は、入力電気信号パルスが印
加される都度、記録ヘッドの圧力室の容積を圧電変換素
子によって変化させてノズルからインク滴を噴射させる
方式のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧電変
換素子に電気信号パルスを供給するフレキシブルプリン
ト基板の接続電極部と、記録ヘッド上に配列された圧電
変換素子の電極面および／または記録ヘッド上に形成さ
れた導電性パターン面とを 導電性ペイントにて固定したこと を特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に従って具体的に説明す
る。

第５図は、本発明−二係るフレキシブルプリント基板の
部分図であり、第５図（Ａ）は平面図、第５図（Ｂ）は
Ａ−Ａ’截面に沿った側断面図、第５図（Ｃ）は斜視図
である。これらの図において、３１はフレキシブルプリ
ント基板３０の一端に櫛歯状に並列した多数の接続片部
であり、その各先端部の片面には導線が露出していて導
電性のターミナル部３２を形成している。

第６図〜第９図は上記フレキシブルプリント基Ｂ′截面
に沿った側断面図、第９図は部分拡大した側断面図であ
る。尚第１図〜第４図と同一構造部品にっν）ては同一
符号を付しである。

記録ヘッドのヘッド基板２１は中央のベースプレート２
１＾とその両側に配置されたサイドブレー）２１Ｂ・２
１Ｃとの三層構成である。このサイドプレート２１Ｂ・
２１Ｃにはそれぞれ複数のノズルと各ノズルに対応して
連通する複数の圧力室が形成されている。これらベース
プレート２１＾及びサイドプレート２１Ｂ・２１Ｃは感
光性ガラスから成り、前記したノズル・圧力室をはじめ
とし、これらプレーＦに形成された穴・溝等は周知の露
光・エツチング技術により形成される。そして上記複数
のノズル・圧力室はインフタしりから供給管を通ってイ
ンクの供給を受けて満たされている。サイドプレート２
１Ｂ・２１Ｃの圧力室イ」近は薄肉となり可視性を有し
ている。またサイドブレー）　２１Ｂ・２１Ｃの可視壁
部の外壁には圧電変換素子８が接着されている。圧電変
換素子８は記録情報に応じて電気パルスを送出するパル
ス発生器によって駆動されるものである。

従って圧電変換素子８に、内側に変形するような電気パ
ルズを印加すると、サイドプレート２１Ｂ・２１Ｃの可
撓壁部も内側に撓み、圧力室の容積が急激に減少して、
圧力室内のインクの一部がノズルを通って小滴となって
外部に高速度で噴射される。

インク噴射後にはノズルと圧力室内のインクは急速に最
初の平衡状態に復帰する。

ヘッド基体２１の一部には貫通穴２１Ｄがあけられてい
て、該貫通穴２１Ｄはフレキシブルプリント基板３０の
一部が通過容易な長方形状の開口をなしている。これに
より第８図に示す如く、ヘッド基板２１の表裏面に配置
された複数の圧電変換素子８を始めとする多数の電子素
子に対して、前記１枚の可撓性配線体であるフレキシブ
ルプリント基板３０を屈曲させて、その一部を前記貫通
穴２１Ｄを通過させて裏側に引き回し、表裏面それぞれ
の末端の導電部を各素子と導電性ペイントによって接着
され電気接続される。一方前記フレキシブルプリント基
板３０の他端はコネクター接続のための電極となってい
て、コネクター２６が取り付けられ、更に外部の駆動回
路等に電気接続される。

次に、ヘッド基板２１の一側面には保持部材３３が貫入
・固定されている。保持部材３３はナイロン等のプラス
チック材で成形され、ヘッド基板２１上に配置された各
種部材、例えばバルブ調整装置・液圧検知装置等に前記
フレキシブルプリント基板が接触するのを防止している
。このため保持部材３３の一部には複数本の支柱部３３
＾が突出しでいて、フレキシブルプリント基板３０とヘ
ッド基板２１と所定間隔に離間せしめている。保持部材
３３の左端には上方に突出する軸部３３Ｂと下方に突出
する軸部３３Ｃがそれぞれ２本ずつ一体に形成されてい
る。

上方の軸１！１ｓ３３Ｂには、補助板３４の穴部・７レ
キシフルプリント基板３０の穴部・及び押え板３５の穴
部がそれぞれ貫入され、最後にグリップリング３６が緊
締挿入され、前記各部材の脱出・弛緩を防止している。

押え板３５の先端面は僅か下方に折り曲げられていて、
フレキシブルプリント基板３０の一端の接続片部３】を
下方に押し下げる働きをなす。かくして該接続片部３１
の先端は、圧電変換素子８の士１面側に当接し、更に接
続片部３１自身の弾性により僅か湾曲して軽く圧接する
。このとき接続片部３１の先端部の導線が露出した導電
性のターミナルの状態において、接触点付近を導電性ペ
イント４０を点滴して乾燥や熱処理を行って接着する。

このとき、ターミナル部３２がＰＳ６図Ｂに示したよう
に下向きに配置されたり、第６図Ｃに示したようにター
ミナル部が両方とも露出してもよいが、上記導電性ペイ
ン）４０との接触面積が少なく強度が弱かったり接着不
良を生しやすいために前記のように上向きになるように
するのが最適である。導電性ペイントとしては、導線処
理された樹脂が好ましく、更には低い熱処理（２００℃
くらい）でＣｕｔｉｎＨするものが好ましく、導電性エ
ポキシ樹脂がある。

このようなものとして、商品名工ボテツク、タイ７’　
）Ｉ　２０Ｅ　、　Ｈ２０Ｆ　（米国エポキシ・テクノ
ロジー社製）があげられる。なお、圧電変換素子８は、
ヘッド基板２１のサイドブレー）　２１Ｂ上に塗布され
た導電性パターン（接地線へ導通する）３８、接着剤３
９によって接着・固定されている。

保持部材３３の下方に突出する軸部３３Ｃは、ヘッド基
板２１の穴を貫通して、反対側に突出し、スペーサー３
７・補助板３４′・フレキシブルプリント基板３０・押
え板３５′を貫通し、グリップリング３６′によってこ
れら部材を一体に固定する。そして前記と同様にフレキ
シブルプリント基板３０の先端のターミナル部３２は圧
電変換素子８に接着・固定される。

上記の如き接続方法によれば、保持部材３３の上下の軸
部３３Ｂ・３３Ｃに７レキシブルプリント基板３゜のそ
れぞれの穴部を貫入すれば、総てのターミナル部３２の
位置決めが一挙に定められ、更に押え板３５．３５’に
よって折り曲げられて圧電変換素子８に圧接され密着性
が良好であるから、導電性ペイント４０による接着が確
実になり、作業性も良い。更にこのように−・斉に密着
された多数の接着部に対しマルチノズルによる一斉点滴
を行うようにすれば、作業性は向上する。

舅、上、土に圧電変換素子について実施例を説明したが
、他の熱的影響により特性変化を生じ易い素子に電気信
号入力又は給電する導電接続に戊く利用することが可能
である。

〔発明の効果〕

Ｊユ上説明したように、本発明によれば、下記の効果が
肩ら４ｔ、生産性の向上に有効で・あり、信頼性の高い
インクツエンド記録ヘッドが安価に生産ケることが可能
である。

（１）ワイヤボングー装置による温度上昇のための熱的
影響が除かれる。

（２）接合強度や性能安定化により安定した品質の製品
が得られる。

（３）金線等の高価な材料を使用しないからコスト低減
になる。

（４）金線取り付けによる複雑な工程がなくなり作業工
数も低減される。

（５）接合作業の断線事故等がなくなるから保守性能も
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および＃２図はインクジェット記録ヘッドの模式
図で断面図および平面図を、示す。 第３図は圧電変換素子を模式的に示した斜視図、第４図
は従来の記録ヘッドの導電接続方法を示す図である。第
５図（＾）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明に係るフレキシブ
ルプリント回路を示す図、第６図（＾Ｌ　（Ｂ）、（Ｃ
）・第７図・ｖｉ８図・ＩＪ９図は本発明によるインク
ジェット記録ヘッドの導電接続方法を説明する斜視図・
平面図・断面図・部分拡大断面図である。 ４．２１・・・・・・ヘッド基板、　８・・・・・・圧
電変換素子１０．１３，２３．３８・・・・・・導電性
パターン１１・・・・・・接続端子部　　１４．２７・
・・・・・細い導線（金線）２４・・・・・−可撓性配
線体　２５．３２・・・・・・ターミナル部３０・・・
・・・フレキシブルプリント基板３１・・・・・・接続
片部　　　３３・・・・・・保持部材３５．３５’・・
・・・・押え板　　４ｏ・・・・・・導電性ペイント代
理人　弁理士　　野　１）義　親 第２図 第３図 第４図　４ 、ｆ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力電気信号パルスが印加される都度、記録ヘッ
   ドの圧力室の容積を圧電変換素子によって変化させてノ
   ズルからインク滴を噴射させる方式のインクジェット記
   録ヘッドにおいて、前記圧電変換素子に電気信号パルス
   を供給するフレキシブルプリント基板の接続電極部と、
   記録ヘッド上に配列された圧電変換素子の電極面および
   ／または記録ヘッド上に形成された導電性パターン面と
   を導電性ペイントにて固定したことを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッドの導電接続方法。
2. （２）前記フレキシブルプリント基板の弾性により、該
   基板の接続電極部を圧電変換素子および／または導電性
   部材上パターン面に圧接したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のインクジェット記録ヘッドの導電
   接続方法。
3. （３）前記フレキシブルプリント基板の接続電極部のう
   ち、絶縁被覆面を前記圧電変換素子および／または導電
   性パターン面に当接せしめ、導線面を該当接面の反対側
   になるようにして、当接面付近および導線面を導電性ペ
   イントに固定したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載のインクジェット記録ヘッドの導電接
   続方法。