JP3353967B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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Description
ッド、より詳細には、多数のインクジェットノズルを有
するいわゆるマルチノズル式のインクジェット記録ヘッ
ドに関する。
断面図構成図で、図9(a)は縦断面図(図9(b)の
A−A線断面図)、図9(b)は図9(a)のB−B線
矢視拡大断面図で、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、
13は流路板、13aはインク流路、13bは壁部、1
4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12bと
非駆動圧電素子12aを区切る溝、21は保護板、22
は流体抵抗部材、23,24は内部電極(ホット電極2
3,グランド電極24)、25は上部隔壁板である。
(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、19aは非駆動圧電
素子12a上の電極、19bは駆動圧電素子12b上の
電極、19cは圧電素子の両端部電極、19dは共通電
極(グランド)で、図示のように、各圧電素子の電極1
9b,19c,19d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。
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)に流れる電
流は、各々の圧電素子の電極(ホット電極)に流れる電
流の合計となるため、電流容量を大きくする必要があ
る。したがって、ワイン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ず、時間と費用が
かかり、コストアップとなる。
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は圧電素子31の一方の側に配設さ
れた上部電極、31は圧電素子、32はハンダ付け部、
33は選択電極、34は共通電極、35はヘッド本体、
36は圧電素子31の他方の側に配設された下部電極
で、図示のように、圧電素子31の上下に電極30,3
6を設け、上部電極30をハンダ付けにて選択電極33
と接続し、下部電極36を圧力室上に配設した振動板の
電極に接合するようにしたものである。
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、ヘッド本体35上
に配設される選択電極33の配置が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。
先に、基板上に設けられた電極パタンを各圧電素子のス
リット加工と同時にパタン分離することによって、圧電
素子から外部への独立した電気的接続とするインクジェ
ット記録装置について提案した(特開平3−73347
号公報)。
したインクジェット記録ヘッドの一例を説明するための
傾斜図、図14は、図13のA−A線断面図で、基板4
0は通常シリコン、セラミック、ガラス、樹脂等よりな
り、電極は、通常、圧電素子駆動IC電極接続用電極4
1aと、外部リード線接続用電極41bと、グランド電
極用電極41cとから成り、これら電極が基板40上に
パターニングされて施されている。このように、電極が
パターニングされた基板40上に、概略の位置決めによ
って圧電素子42をたとえば、接着等の手段により接合
する(図12)。つぎにこの圧電素子42にスリット4
3の加工をたとえば切削加工等により行う(図13)。
スリット43の巾を30〜40μm、圧電素子42の巾
を80〜90μm程度で加工することにより8本/mm
程度の集積化が可能となる。これは通常のダイシングソ
ー等により十分加工可能である。
形成した後の図で、このスリット加工によって圧電素子
42が実質的に分離されるのと同時に電極パターンも分
離・独立される。つまり、このとき圧電素子42と同時
に基板40も一部加工することになる。また、基板40
の前面(図14のM部)は、グランド電極41cを分離
しないようにするため加工をしないようにする。このあ
とで、駆動IC44(分離した電極のパターンのピッチ
に合わせて電極が配置されている)をチップフローなど
によって取付る。基板40の材質を適当に選択すること
によって、駆動IC44の放熱を十分に行うことも可能
となる。
た技術によると、各圧電素子のグランド電極を分離しな
いように圧電素子の前面でスリット加工を中断し、共通
電極としているため、スリット加工中に圧電素子の破損
の恐れがあり、歩留まりが悪い。
き実情に鑑みさなされたもので、特に、高密度に集積さ
れたアクチュエータから外部への電気的接続において、
加工性、組立性を向上させ、費用の低減を図ると共に信
頼性を向上させたインクジェット記録ヘッドを提供する
ことを目的とする。
記録液体を収容する複数の流路と、該流路の各々に連通
された複数のノズルと、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複数のアクチ
ュエータとを有するインクジェット記録ヘッドにおい
て、外部共通電極と外部選択電極とを同一の共通面に配
設して積層圧電素子に形成し、所定のピッチで前記積層
圧電素子を前記外部共通電極および前記外部選択電極ご
とに、前記流路長手方向全長に亘って所望する数に溝加
工することで、前記積層圧電素子を、前記外部共通電極
および前記外部選択電極を有する複数チャネルのアクチ
ュエータに分離し、共通電極パタンと選択電極パタンを
有する外部導体パタンの共通電極パタン上に前記流路方
向に対して直角に交わるようなスリットを設け、その外
部導体パタンに前記外部共通電極と前記外部選択電極と
を接合したこと、更には、(2)前記(1)において、
前記外部導体の共通電極パタンと、選択電極パタンと
が、フィルム部材によって一体的に保持されていること
を特徴としたものである。
に亘って切断することにより、切断を途中で止めていた
従来技術に比し生産性を向上させ、更には、圧電素子の
電極と外部の導体パタンとを同一平面上で接合すること
により、電極の位置合わせを容易にし、かつ、一括接合
を可能として量産性を上げる。
ドの一実施例を説明するための要部断面図で、図中、1
は圧電素子、2aは内部共通電極、2bは内部選択電
極、3aは外部共通電極、3bは外部選択電極、4はF
PC(フレキシブルプリントケーブル)で、該FPC4
は共通電極パタン4a、選択電極パタン4b、上側カバ
ーフィルム4c、下側カバーフィルム4dから成ってい
る。6,7は半田で、同図は、積層圧電素子1とFPC
4との接続を、接合部Aで外部共通電極3aと共通電極
パタン4aを半田6により熱圧接して接合し、接合部B
で外部選択電極3bと選択電極パタン4bを半田7によ
り熱圧接して接合している。
3bを設けた時の断面図で、外部共通電極3aは一方の
側面に密着して全内部共通電極2aと通電し、かつ、該
側面から上側の面に延び、同様に、外部選択電極3bは
他方の側面で内部選択電極2bと通電し、かつ、該側面
から上方の面に延び前記外部共通電極3aと同一の共通
面に配設されている。
極3a,3bを形成した後、所定のピッチで、ダイシン
グソー等により該積層圧電素子を外部電極3a,3bご
と、インク流路長手方向全長に亘って所望する数に切断
(溝加工)することで、前記積層圧電素子を、外部電極
3a,3bを有する複数CH(チャネル)のアクチュエ
ータに分離し、次いで、図1に示したように、各アクチ
ュエータを駆動するためのFPC4の電極(外部の導体
パタン)4a,4bと外部電極3a,3bとの接続をそ
れぞれ行うが、この接続は、FPC4の接合部A及びB
に相当する部分に予め半田メッキを施こしておき、この
半田メッキ部を矢印方向に熱圧接することにより行う。
I−III線平面図)で、図中、斜線部は電極面を示す。図
3において、FPC4は1つの共通電極パタン4aと所
定のピッチに配列された複数の選択電極パタン4bがカ
バーフィルム4c,4dにより保持され一体になってい
る。なお、該FPC4をアクチュエータに接合すると
き、外部選択電極3bと外部選択電極パタン4bは、1
対1で接合されるが、外部共通電極3aは、1枚の共通
電極に接合されるため、半田接合をする場合、半田の量
が多いと、半田のはみ出しによって、共通電極と選択電
極をショートさせてしまう。そのため、この半田のはみ
出しを逃れるために、例えば、接合部Aにあたる共通電
極パタンに、インク流路に対して直角に交わるようなス
リットSを設けるか、あるいは、接合部材に、異方性導
電膜を用いてはみ出し部分の絶線性を保ち、選択電極と
共通電極の絶縁性を確保する。
たる部分で、FPC4の上側カバーフィルム4cを取り
除いているが、取り除かなくてもよい。更に、熱圧接
時、接合部A,Bは、圧電素子の実効部Cからできるだ
け離した方が、熱圧接時の加熱による、圧電素子の劣化
が起こりにくく有利である。また、半田のメッキ量が多
すぎると、スリットS等を設けても、接合後のはみ出し
によって隣接電極間あるいは溝方向(積層方向)電極間
でショートする恐れがあるので、半田メッキ量をできる
だけ少量にして電気的導通と接合強度が確保するように
するとよい。
いて説明するが、この例は、積層圧電素子1に外部電極
3a,3bを付設後、該積層圧電素子1を導体パタンが
配設してある基板8の上に接合したのちに、該積層圧電
素子1と基板8に同時に溝加工8aを施こし、その後、
該基板8にFPC4の外部導体パタンを接合するように
したものである。
で、図中、8は基板、9aは基板上の共通導体パタン、
9bは基板上の選択導体パタン、10は導電性接着剤
で、積層圧電素子1の外部電極(外部共通電極3a、外
部選択電極3b)と基板8上の電極パタン(共通電極パ
タン9a、選択電極パタン9b)がそれぞれ接着剤10
により接合され、また、基板8上の電極パタンは外部の
導体パタン(FPC4上の共通電極パタン、選択電極パ
タン)と半田6(7)により接合されている。
で、斜線は該基板8上に配設してある電極パタン(共通
電極パタン9a、及び、選択電極パタン9b)を示す。
また、図5bは、図4に示したFPC4の平面図で、図
中、4aは共通電極パタン、4bは選択電極パタンであ
る。
共通電極3aを基板8上の共通導体パタン9aに、外部
選択電極3bを、基板8上の選択導体パタン9bに導電
性の接着剤10等により接合した後、ダイシングソーな
どにより、圧電素子1と基板8を同時に溝加工し(図
4,5aの点線部8a)、多数の作用部を有するアクチ
ュエータを形成する。なお、溝加工時、この溝加工を基
板8の共通電極側のエッジ端まで溝加工しないように行
い、距離Lを残して溝加工を中止する。前記エッジ端ま
で溝加工すると、基板上の共通導体パタン9aが複数に
分割してしまい、共通電極の機能を果さなくなる。更
に、溝8aの加工深さHは、当然ではあるが、基板8上
の導体パタン9a,9bの厚さよりは深く削るが、基板
8の強度を極度に弱くしたり破損したりしない程度とす
る。
場合の図で、上記例のように、圧電素子1を接着剤10
により基板8に接合する場合は、導電性の接着剤10が
はみ出し、基板8上で選択電極と共通電極とがショート
する恐れがあるので、図示のように、基板8上に接着剤
の逃げ場となる溝Gを施すと、上記のショートを防止す
ることができる。
で、この例は、圧電素子1及び基板8の溝加工をエッジ
端まで施こしたもので、この例によると、基板8を圧電
素子1より大きくする必要がないので、基板8の大きさ
を、上記例(図4)の場合より小さくすることができ
る。
板8の平面図及び側面図で、図8(a)は平面図を示
し、図中に点線にて示すように、基板8の全長に亘って
溝8aが切られている。このように、溝加工をエッジ端
まで行うと、基板8上の共通電極パタン9aが複数に分
割され、各々が絶縁された状態になってしまうので、図
において、基板8の右側面に、図8(b)に示すような
共通電極9aをパターニングするか、或いは、図の左側
面に図8(c)に示すように共通電極9aをパターニン
グすればよい。或いは、図8(d),図8(e)に示す
ように、側面及び上面に導電性の接着剤9aを用いて、
電気的な導通をとってもよい。
電素子の電極部材が外部の導体パタンと同一平面上で接
合できるので位置合わせが容易であり、一括接合でき、
量産性のある電極接合が可能である。また、共通電極の
接合部材が接合時にスリット上にはみ出すので、圧電素
子の積層電極方向へのはみ出しが無く、ショートの恐れ
がない。また、選択電極と共通電極の導体パタンが一体
形成できるので、低コスト化が図れ、取り扱いも簡単に
なる。
る。
平面図である。
めの断面図である。
FPC4の平面図である。
ある。
溝加工をエッジ端まで行なったときの例を説明するため
の断面図である。
例の基板の要部表面図である。
び一部拡大断面図である。
子の結線を示す要部拡大図である。
を説明する平面図である。
程の一部を示す斜視図である。
斜視図である。
録ヘッドの断面図(図13のA−A線断面図)である。
極、3a…外部共通電極、3b…外部選択電極、4…F
PC、4a…外部導体の共通電極パタン、4b…外部導
体の選択電極パタン、4c…上側カバーフィルム、4d
…下側カバーフィルム、6,7…半田、8…基板、8a
…溝、9a…基板上の共通電極パタン、9b…基板上の
選択電極パタン、10…導電性接着剤、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、12e…圧電素子電極、13…流路板、13a…イ
ンク流路、13b…壁部、14…共通液室構成部材、1
4a…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…FPC、18…リ
ード線、19…駆動電極、20…溝、21…保護板、2
2…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、40…基板、41
a〜41c…電極、42…圧電素子、43…スリット、
44…駆動IC。
Claims (2)
- 【請求項1】 記録液体を収容する複数の流路と、該流
路の各々に連通された複数のノズルと、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
る複数のアクチュエータとを有するインクジェット記録
ヘッドにおいて、外部共通電極と外部選択電極とを同一
の共通面に配設して積層圧電素子に形成し、所定のピッ
チで前記積層圧電素子を前記外部共通電極および前記外
部選択電極ごとに、前記流路長手方向全長に亘って所望
する数に溝加工することで、前記積層圧電素子を、前記
外部共通電極および前記外部選択電極を有する複数チャ
ネルのアクチュエータに分離し、共通電極パタンと選択
電極パタンを有する外部導体パタンの共通電極パタン上
に前記流路方向に対して直角に交わるようなスリットを
設け、その外部導体パタンに前記外部共通電極と前記外
部選択電極とを接合したことを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記外部導体の共通電極パタンと、選択
電極パタンとが、フィルム部材によって一体的に保持さ
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
ト記録ヘッド。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25556093A Expired - Fee Related JP3353967B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | インクジェット記録ヘッド |
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1993
- 1993-10-13 JP JP25556093A patent/JP3353967B2/ja not_active Expired - Fee Related
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