(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを噴出するノズルを複数有し、前記ノズルに対応するインク室と、インク噴射のための積層型圧電素子と、該積層型圧電素子を固定する固定板とを備えるインクジェットプリントヘッドにおいて、
前記固定板に設けられかつタングステンよりなる充填材が充填されるスルーホールと、
前記積層型圧電素子を固定する面を第１面、その反対面を第２面とし、少なくとも前記第１面側の前記充填材端部に各ノズルに対応して独立に形成されるタングステンよりなる第１電極と、前記第２面の前記充填材端部に形成されるタングステンよりなる第２電極とを備え、
前記第１電極と前記積層型圧電素子とは導電性接着剤で導通され、
前記第１電極及び第２電極表面は金メッキされ、
前記第１電極の径をｄ１、前記スルーホールの径をｄ２、前記積層型圧電素子の幅をH１としたときに、ｄ２≦H１かつｄ１＞H１であることを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記第２電極に、フレキシブルケーブルが接続されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
前記充填材、前記第１電極及び前記第２電極をタングステンに代えてモリブデン−マンガン合金とすることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
インクを噴出するノズルを複数有し、前記ノズルに対応するインク室と、インク噴射のための積層型圧電素子と、前記積層型圧電素子を固定する固定板とを備えるインクジェットプリントヘッドの製造方法において、
（１）前記固定板となるグリーンシートにその径がｄ２よりなるスルーホールを形成する工程、
（２）該スルーホールに充填材としてタングステンを充填する工程、
（３）前記固定板の前記積層型圧電素子を固定する側を第１面、その反対側面を第２面とし、
第１面の前記充填材端部にその径がｄ１でありかつタングステンよりなる第１電極を各ノズルに対応して独立に形成し、且つ第２面の前記充填材端部にもタングステンよりなる第２電極を形成する工程、
（５）前記グリーンシートを焼成して固定板を形成する工程、
（６）前記第１面及び前記第２面の両電極に金メッキを塗布する工程、
（７）前記固定板の第１面に積層型圧電素子ブロックを取り付ける工程、
（８）前記固定板の第１面の前記電極と前記積層型圧電素子ブロックとを導通させる導電性接着剤を施す工程、
（９）前記積層型圧電素子ブロックと前記固定板の一部とをダイシングして、各ノズルに対応する積層型圧電素子を形成する工程
よりなり、前記積層型圧電素子の幅をH１としたとき、ｄ２≦H１かつｄ１＞H１であることを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法において、
更に、（１０）前記固定板の第２面の第２電極に、フレキシブルケーブルを取り付ける工程からなることを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記充填材、前記第１電極及び前記第２電極をタングステンに代えてモリブデン−マンガン合金とすることを特徴とする請求項４または５記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリントヘッドに関し、また、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層形圧電素子の導通構造として、従来採用していたのは、固定板としてセラミックプレート(材質；アルミナ)を用い、セラミックプレートの表裏の導通穴をφ０．２５ｍｍとし、充填材に銀ペーストを用いるものであった。圧電素子側の電極は、圧電素子のダイシング時に各ノズル単位に分割できればよいため、一面で形成していた。
【０００３】
しかし、従来のセラミックプレートには、以下の問題がある。
【０００４】
第１には、インクが付着したり、高温多湿条件下で放置されると、マイグレーションにより導通不良が起こる。
【０００５】
第２に、高温(130℃)と室温を繰り返すヒートサイクルでフレキシブルケーブル−電極間のハンダ強度が低下して断線に至る。
【０００６】
これらの対策として、導電材料にタングステンを用いてヒートサイクル試験を行ったところ、圧電素子側の面（表面）のタングステンの界面と導電接着剤間で接触抵抗が大きくなる障害のあることが判った。また、タングステンの上に金メッキすれば接触抵抗の問題がなくなるものの、圧電素子をダイシングするときに導電接着剤が電極から剥離しやすいという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、インクジェットプリンタの使用に際し、従来に比べて電極部が導通不良となりにくいインクジェットプリントヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、インクを噴出するノズルを複数有し、前記ノズルに対応するインク室と、インク噴射のための積層型圧電素子と、該積層型圧電素子を固定する固定板とを備えるインクジェットプリントヘッドにおいて、前記固定板に設けられ且つタングステンよりなる充填材が充填されるスルーホールと、前記積層型圧電素子を固定する面を第１面、その反対面を第２面とし、少なくとも前記第１面側の前記充填材端部に各ノズルに対応して独立に形成されるタングステンよりなる第１電極と、前記第２面の前記充填材端部に形成されるタングステンよりなる第２電極とを備え、前記第１電極と前記積層型圧電素子とは導電性接着剤で導通され、前記第１電極及び第２電極表面は金メッキされ、前記第１電極の径をｄ１、前記スルーホールの径をｄ２、前記積層型圧電素子の幅をH１としたときに、ｄ２≦H１かつｄ１＞H１であることを特徴とする。
また、前記第２電極に、フレキシブルケーブルが接続されることを特徴とする。
また、前記充填材、前記第１電極及び前記第２電極をタングステンに代えてモリブデン−マンガン合金とすることを特徴とする。
また、インクを噴出するノズルを複数有し、前記ノズルに対応するインク室と、インク噴射のための積層型圧電素子と、前記積層型圧電素子を固定する固定板とを備えるインクジェットプリントヘッドの製造方法において、（１）前記固定板となるグリーンシートにその径がｄ２よりなるスルーホールを形成する工程、（２）該スルーホールに充填材としてタングステンを充填する工程、（３）前記固定板の前記積層型圧電素子を固定する側を第１面、その反対側面を第２面とし、第１面の前記充填材端部にその径がｄ１でありかつタングステンよりなる第１電極を各ノズルに対応して独立に形成し、且つ第２面の前記充填材端部にもタングステンよりなる第２電極を形成する工程、（５）前記グリーンシートを焼成して固定板を形成する工程、（６）前記第１面及び前記第２面の両電極に金メッキを塗布する工程、（７）前記固定板の第１面に積層型圧電素子ブロックを取り付ける工程、（８）前記固定板の第１面の前記電極と前記積層型圧電素子ブロックとを導通させる導電性接着剤を施す工程、（９）前記積層型圧電素子ブロックと前記固定板の一部とをダイシングして、各ノズルに対応する積層型圧電素子を形成する工程よりなり、前記積層型圧電素子の幅をH１としたとき、ｄ２≦H１かつｄ１＞H１であることを特徴とする。
また、更に、（１０）前記固定板の第２面の第２電極に、フレキシブルケーブルを取り付ける工程からなることを特徴とする。
また、前記充填材、前記第１電極及び前記第２電極をタングステンに代えてモリブデン−マンガン合金とすることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態であるインクジェットプリンタの１つのノズルの断面図である。
【００１１】
図において、オリフィスプレート１１には、オリフィス穴２１が穿設されている。以下、チャンバプレート１２、リストリクタプレート１３、ダイアフラムプレート１９、サポートプレート１４、固定板１５の順に貼り付けられてジェットパックを構成している。
【００１２】
チャンバプレート１２にはチャンバ室２２が形成されている。リストリクタプレート１３には、圧力室２３が形成されている。積層形圧電素子３１の一端は、ダイアフラムプレート１９に接着されている。圧電素子３１の他端は、固定板１５に接着固定されている。固定板１５の背面には、圧電素子３１に電気信号を供給するためのフレキシブルケーブル１６が配設されている。固定板１５には、スルーホール３６が開けられ、スルーホール３６には、導電性の充填材３４が充填されている。３２は導電接着剤である。
【００１３】
図２は、圧電素子３１とフレキシブルケーブル１６間の導通状態を説明するための図１の部分拡大図である。
【００１４】
充填材３４の両端は、表面側(圧電素子３１側)の電極３３、背面側(フレキシブルケーブル１６側)の電極３５となっており、いずれの電極３３，３５の表面も金メッキ処理が施されている。また、フレキシブルケーブル１６と電極３５は、ハンダ接合されている。
【００１５】
表面側の電極３３には、圧電素子３１の側面電極と導通をとるために導電接着剤３２が塗布されている。圧電素子３１の側面電極は、１面が正極用、反対の面側が共通グランド用となっている。表面側電極３３の個々の電極径はｄ１、充填材３４を充填するスルーホール３６の穴径はｄ２である。固定板１５の材質は、剛性の高いアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)を採用している。
【００１６】
図３は、図１、図２に符号１５で示す固定板の表面側の図（正面図）である。
【００１７】
ここで、図３（ａ）は、圧電素子３１のブロックを乗せただけの図、図３（ｂ）は、圧電素子３１と電極（図２の符号３３）を導通させるための導電接着剤３２を塗布した図、図３（ｃ）は、ダイシング加工によりブロックであった圧電素子３１を各電極３３に対し個々に分割した図である。図３（ｃ）において、ダイシング加工幅をＨ２、圧電素子３１の幅をＨ１とする。ここで、実施例の加工寸法は、Ｈ１＝０．３３ｍｍ、Ｈ２＝０．１８ｍｍである。電極３３の下に隠れている、充填材３４を充填するスルーホール３６の穴径ｄ２は、理論的にはｄ２＝０．５１ｍｍ(隣接電極と干渉しなければよい)まで大きくしても可能であるが、ダイシングのときに削られる問題があるため、通常ｄ２≦Ｈ１に設定する。本実施形態では、ｄ２＝φ０．２ｍｍまで小さくした(板厚１ｍｍ)。これにより、ノズルをより集積化させることが可能になる。
【００１８】
スルーホール３６に充填でき、かつ従来の銀ペーストに代る充填材として、タングステンを採用できることが分かった。タングステンは、固定板(アルミナ)１５を焼成する前のグリーンシートの段階の穴加工時に充填できるので、φ０．２ｍｍの小さな穴にも充填できる。そのため、アルミナ焼成後にスルーホールの後加工を必要とする銀ペースト充填方式より安価に成形できるメリットもある。また、タングステンの表面には、金メッキが可能であり、フレキシブルケーブル１６側の電極３５のはんだ接合のためにも好都合であり、従来の銀電極のはんだ接合温度に比べて３０℃近く接合温度を下げても容易に接合可能となった。また、高温１３０℃と室温条件を繰り返すヒートサイクル試験にも問題無く耐えることが分かった。
【００１９】
さらに、高湿試験では、銀電極時に発生したマイグレーションによる導通不良が発生しないことも分かった。
【００２０】
また、充填材３４としては、タングステン以外にモリブデンとマンガンの合金でも同様に使えることも確認している。
【００２１】
圧電素子３１側の電極３３に金メッキをすると、導電接着剤３２との接着強度が低下し、圧電素子３１のダイシング加工時に導電接着剤３２が剥離しやすいことが分かった。そこで、導電接着剤３２との接着強度は、固定板のセラミック面に分担させ、導通を電極３３が分担できるよう、電極３３の径ｄ１をｄ１＝φ０．４５ｍｍに設定した。ダイシングの残り幅Ｈ１に比べ若干大きくなるが、ダイシング時に導電接着剤３２の剥離がなく、かつヒートサイクル試験でも導電接着剤の剥離は発生しなかった。
【００２２】
本実施形態によれば、圧電素子３１側の固定板１５の金メッキ電極３３をダイシング加工前からノズル毎に独立するよう小さく形成したので、ダイシング時に電極３３と導電接着剤３２間の剥離による導通不良がなくなった。
【００２３】
また、固定板１５のフレキシブルケーブル１６側の電極３５も同時に金メッキしたのでフレキシブルケーブル１６と電極３５間のはんだ接合性が向上し、加えて耐インク性の高い接合が可能となった。
【００２４】
さらに、セラミックプレートのスルーホール３６の充填材３４としてタングステンあるいはモリブデン−マンガン合金を用いたので、スルーホール３６の穴を小さくできるようになり、ノズルの更なる集積化が可能となった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェットプリンタの使用に際し、従来に比べて電極部が導通不良となりにくいインクジェットプリントヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態であるインクジェットプリンタの１つのノズルの断面図である。
【図２】  図１の部分拡大図である。
【図３】  図１、図２に符号１５で示す固定板の正面図である。
【符号の説明】
１５…固定板、１６…フレキシブルケーブル、２１…オリフィス穴、３１…圧電素子、３２…導電接着剤、３３…圧電素子側の電極、３４…導電性の充填材、３５…フレキシブルケーブル側の電極、３６…スルーホール。
【図１】
0003707071.tif 000002
【図２】
0003707071.tif 000003
【図３】
0003707071.tif 000004