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JP3520427B2 - 積層型インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

積層型インクジェット式記録ヘッド

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Publication number
JP3520427B2
JP3520427B2 JP25929695A JP25929695A JP3520427B2 JP 3520427 B2 JP3520427 B2 JP 3520427B2 JP 25929695 A JP25929695 A JP 25929695A JP 25929695 A JP25929695 A JP 25929695A JP 3520427 B2 JP3520427 B2 JP 3520427B2
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JP
Japan
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recording head
jet recording
ink jet
pressure generating
head according
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JP25929695A
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JPH0976495A (ja
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芳雄 宮澤
孝浩 片倉
聡 品田
和美 鴨井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ノズルプレート、流路
形成部材、及び振動板を積層し、振動板の表面にたわみ
振動モードの圧電振動板を取付けたインクジェット記録
ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】ノズルプレート、流路形成部材、及び振
動板を積層し、振動板の表面にたわみ振動モードの圧電
振動板を取付けたインクジェット記録ヘッドは、これら
大部分の部材をセラミックにより構成されているため、
各部材をグリーンシートの状態で積層して、これを焼成
することにより接着剤を使用することなく固定できるた
め、接合工程が不要となり、製造工程の簡素化を図るこ
とができるという利点を備えている。このような記録ヘ
ッドは、外部からの駆動信号を受けるため、圧電振動板
の個別電極がフレキシブルケーブルを介して外部の駆動
回路に接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、印字品
質の向上や印刷速度の向上を図るために多数のノズルが
形成された記録ヘッドにあっては、個別電極の数が極め
て多くなり、これにともなって駆動信号を供給するフレ
キシブルケーブルに形成すべき導電パターンの本数も必
然的に多くなる。その上、フレキシブルケーブルは、他
のアクチュエータユニットとの接合の邪魔にならないよ
うにその最大幅がほぼアクチュエータユニットに幅に制
限されるため、導電パターンの数が増加すると、その幅
を細くして必要な本数の導電パターンを形成する必要が
ある。このため、導電パターンの抵抗値が大きくなり、
駆動回路の高電圧化や駆動電力の増大を招くという問題
がある。さらには、圧電振動子のたわみ振動を用いる積
層型インクジェット式記録ヘッドは、圧電振動子の静電
容量が大きいために、高速駆動するために極めて短い時
間で大きくレベルが変化する駆動信号を印加しても、フ
レキシブルケーブルの導電パターンの電気抵抗が大きい
と、圧電振動子の静電容量とで大きな時定数が生じて、
圧電振動子に意図したとおりの駆動信号を供給すること
が不可能となるという問題がある。。
【0004】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところはフレキシブルケ
ーブルの幅の増大を招くこと無く、可及的に広い幅の導
電パターンを形成して信号伝送路の電気抵抗を小さくし
たができるインクジェット式記録ヘッドを提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、少なくとも、表面に圧電振
及び前記圧電振動子の駆動電極と導電関係を有する
接続端子を備えた第1の蓋部材と、前記蓋部材により一
方の面が封止されて圧力発生室を形成するスペーサとを
焼成により一体に接合してなるアクチュエータユニット
と、前記アクチュエータユニットが固定され、前記圧力
発生室に連通する連通孔とインク供給口とを備えたイン
ク供給口形成基板と、前記インク供給口を介して前記圧
力発生室に連通する共通のインク室、及び前記圧力発生
室に連通する連通孔とを備えた共通のインク室形成基板
と、前記共通のインク室形成基板の他面を封止するとと
もに前記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノ
ズル開口を備えたノズルプレートとを接合してなる流路
ユニットとを積層、接着してなる積層型インクジェット
式記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータユニット
は、中央をほぼ対とするように2列の圧力発生室と、
前記圧力発生室に対応した2列の接続端子を備えてお
り、さらに前記アクチュエータユニットと外部駆動回路
とを接続するのに必要な長さの2倍の長さを有する折り
曲げ可能な長尺状電気絶縁材のリード部のほぼ中央部
に、前記2つの接続端子を跨ぐ幅を備えた凸部を形成す
るとともに、前記凸部に前記接続端子の配列ピッチに一
致した接続部を、また前記各リード部に前記接続部をそ
れぞれのリード部側に二分して各接続部と導電関係を備
えた導電パターンとを形成し、前記凸部の境界線近傍で
折返して、前記接続部を前記接続端子に導電関係を持た
せて固定されている。
【0006】
【作用】アクチュエータユニットの各圧電振動子に個別
的に駆動信号を供給するための導電パターンが2方向に
分割して形成されているため、導電パターン1本当たり
の幅を大きく取ることができ、導電パターンの電気抵抗
が小さくなる。
【0007】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図1は、本発明の記録ヘッドの一
実施例を示す組立斜視図であり、また図2は1つの圧力
発生室近傍での断面構造を示す図で、図中符号2は第1
の蓋部材で、厚さ10μm程度のジルコニアの薄板から
構成され、その表面に一方の極となる個別4を形成し、
その上に、後述する圧力発生室3、3に対向するように
PZT等からなる圧電振動板5、5’が固定され、その
表面に共通の電極6、6’が形成されている。
【0008】7、7は、第1の蓋部材2の側方に形成さ
れた接続端子で、個別電極4、4’の形成と同時に導電
材料を蒸着して形成された引出用の導電パターンにより
各個別電極4、4’と導電的に接続され、好ましくはそ
の表面が圧電振動子5、5の表面の電極6、6’よりも
上方に位置して、後述するフレキシブルケーブル30が
圧電振動子5、5’に接触しないようにその高さが設定
されている。
【0009】8は、スペーサで、圧力発生室3、3’を
形成するのに適した厚さ、例えば150μmのジルコニ
ア(ZrO2)などのセラミックス板に通孔を穿設して
構成され、後述する第2の蓋部材9と第1の蓋部材2に
より両面を封止されて前述の圧力発生室3、3’を形成
している。
【0010】9は、第2の蓋部材で、やはりジルコニア
等のセラミック板に後述するインク供給口13、13’
と圧力発生室3、3’とを接続する連通孔10、10’
と、ノズル開口18、18’と圧力発生室3、3’の他
端とを接続するノズル連通孔11、11’とを穿設して
構成され、スペーサ8の他面に固定されている。
【0011】これら各部材2、8、9は、粘土状のセラ
ミックス材料を所定の形状に成形し、これを積層して焼
成することにより接着剤を使用することなくアクチュエ
ータユニット1に纏められている。
【0012】12は、インク供給口形成基板で、アクチ
ュエータユニット1の固定基板を兼ねるとともに、圧力
発生室3、3’側の一端側に後述する共通のインク室1
5、15と圧力発生室3、3’とを接続するインク供給
口13、13’が設けられ、また圧力発生室3、3’の
他端側にはノズル開口18、18’に接続するノズル連
通孔14、14’が設けられている。
【0013】19は、共通のインク室形成基板で、図示
しないインクタンクからのインクの流入を受ける共通の
インク室15、15’と、ノズル開口18、18’と接
続するノズル連通孔16、16’を設けて構成され、他
方の面をノズルプレート17により封止されて共通のイ
ンク室15、15’を形成している。
【0014】17は、前述のノズルプレートで、ノズル
連通孔11、14、16、及びノズル連通孔11’、1
4’、16’を介して圧力発生室3、3’に連通するよ
うにノズル開口18、18’が形成されている。
【0015】、これらインク供給口形成基板12、共通
のインク室形成基板19、及びノズルプレート17は、
それぞれの間に熱溶着フィルムや接着剤等の接着層によ
り固定して流路ユニット20に纏められる。
【0016】この流路ユニット20とアクチュエータユ
ニット1とを熱溶着フィルムや接着剤等により固定して
記録ヘッドが構成されている。
【0017】30は本発明が特徴とするフレキシブルケ
ーブルで、記録ヘッドと駆動回路とを接続できる距離L
の程度以上の長さを有するリード部31、31’と、中
央部にアクチュエータユニット1の接続端子7、7’を
跨ぐことができる幅Wを備えた凸部32、32’を設け
た可撓性フィルムをベース材33とし、その表面に接続
部35、35’及びこれと導電関係を形成して外部駆動
回路に接続するための導電パターン36、36’を形成
して構成されている。
【0018】このベース材は、接続端子7、7’との固
定を半田付けで行う場合には、ポリイミドなどの耐熱性
を備えた材料で構成しておくのが望ましい。
【0019】図4、図5は、それぞれ上述したフレキシ
ブルケーブル30の一実施例を示すもので、凸部32、
32’にはアクチュエータユニット1の接続端子7、
7’の配列ピッチに一致させて半田接続に適した接続部
35、35’が形成されている。
【0020】これら接続部35、35’はケーブル長手
方向に2分され、一半のもの(図中下側のもの)はリー
ド部31の導電パターン36に、また他半のもの(図
中、上側のもの)はリード部31’の導電パターン3
6’に接続されている。
【0021】また、共通の電極6、6’と重なる位置に
は、この電極6、6’と外部駆動回路とを接続する共通
の電極接続用パターン38、38’が形成されている。
【0022】これら導電パターン36、36’の表面に
は絶縁保護膜37が形成され、一方のリード部31の端
部は、絶縁保護層37を形成することなく導電パターン
36の一部を露出させた露出部36aが、また他方のリ
ード部31’の端部はベース材33を剥離して導電パタ
ーン36’の一部を露出させた露出部36a’が形成さ
れ、これら露出部36a、36a’を外部回路との接続
部とするように構成されている。
【0023】また、フレキシブルケーブル30の折り返
し部近傍は、ベース材30の一部30aが剥離されてい
て、折り返し部での剛性を弱めて折り曲げやすく構成さ
れている。このようにフレキシブルケーブル30を折り
返すことにより1本のケーブルと同様に引き回すことが
可能となって取り扱いが容易となるばかりでなく、積層
型インクジェット記録ヘッドの薄さにマッチさせること
ができて、記録ヘッド全体としても容易に取り扱うこと
ができる。
【0024】このように構成されたフレキシブルケーブ
ル30は、予め端子部35、35’もしくはアクチュエ
ータユニット1の接続端子7、7’に半田ペーストを塗
布した状態で、共通の電極6、6’の表面に形成されて
いる位置決め用のマーク24、24と、フレキシブルケ
ーブル30の共通の電極接続用パターン38、38’上
に形成されたのマーク39、39’とを一致するように
位置合わせすると、フレキシブルケーブル30の接続部
35、35’がアクチュエータユニット1の端子7、
7’に一致する。
【0025】この状態で、フレキシブルケーブル30の
ベース材33の表面から半田ペーストを溶融させるに足
る温度に加熱して、半田付けを行い、フレキシブルケー
ブル30とアクチュエータユニット1との半田接続が完
了した段階で、凸部32、32’との境界近傍で一方の
リード部31’を他方のリード部31に重なるように折
り曲げ、各端部の導電パターン36、36’をその露出
部36a、36a’で駆動回路の基板Aの接続端子B、
Cに半田付けをする。
【0026】フレキシブルケーブル30の折り曲げに際
してフレキシブルケーブル30は裏返しとなり、また一
方の露出部36aが絶縁保護層37を剥離して、他方の
露出部36’がベース材33を剥離して形成されている
ため、基板Aの同一面で接続することが可能となり、接
続作業が簡素化できる。
【0027】この実施例によれば、アクチュエータユニ
ット1の各圧電振動子4、4’に個別的に駆動信号を供
給するための導電パターン36、36’が2方向に分割
して形成されているため、導電パターン36、36’1
本当たりの幅を大きく取ることができ、導電パターン3
6、36’の電気抵抗を小さくして信号のロスを低減す
ることができる。
【0028】すなわち、本発明においてはフレキシブル
ケーブル30の導電パターンの36、36’、38、3
8’の抵抗が小さいため、静電容量の大きな圧電振動子
5、5’に2μ秒程度の時間内に電圧が35V程度変化
する駆動信号を印加しても、遅延を受けること無く、圧
電振動子5、5’が2μ秒以内に駆動信号を受けてイン
ク滴吐出に必要な変位を生じる。
【0029】また、本発明においては記録ヘッドのサイ
ズで制約される幅Wのほぼ2倍の幅とすることができる
ため、導電パターンの過度に小さな配列ピッチでのパタ
ーン形成が不要となり、小さな配列ピッチに起因する導
電パターン相互間の短絡事故や、また信号の干渉を確実
に防止することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
レキシブルケーブルなどの折り曲げ可能な長尺状電気絶
材のリード部の拡幅を招くこと無く、各導電パターン
の幅を従来の2倍程度広くすることが可能となり、高い
密度で配列された圧電振動子に電力ロスや、電圧降下を
招くこと無く駆動信号を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す組立て斜視図である。
【図2】同上インクジェット式記録ヘッドを圧力発生室
近傍の構造を示す断面図である。
【図3】アクチュエータユニットの表面に形成された接
続端子の構造を示す図である。
【図4】同上インクジェット式記録ヘッドに接続される
フレキシブルケーブルに形成された導電パターンの一実
施例を示す図である。
【図5】同上フレキシブルケーブルの断面構造を示す図
である。
【符号の説明】
1 アクチュエータユニット 2 第1の蓋部材 3、3’ 圧力発生室 4、4’ 個別電極 5、5’ 圧電振動板 6、6’ 共通電極 7、7’ 接続端子 18、18’ ノズル開口 20 流路ユニット 30 フレキシブルケーブル 31、31’ リード部 32、32’ 凸部 33 ベース材 35、55’ 接続部 36、36’、38、38’ 導電パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴨井 和美 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−234218(JP,A) 特開 平7−78308(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、表面に圧電振動及び前記
    圧電振動子の駆動電極と導電関係を有する接続端子を備
    えた第1の蓋部材と、前記蓋部材により一方の面が封止
    されて圧力発生室を形成するスペーサとを焼成により一
    体に接合してなるアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットが固定され、前記圧力発生
    室に連通する連通孔とインク供給口とを備えたインク供
    給口形成基板と、前記インク供給口を介して前記圧力発
    生室に連通する共通のインク室、及び前記圧力発生室に
    連通する連通孔とを備えた共通のインク室形成基板と、
    前記共通のインク室形成基板の他面を封止するとともに
    前記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノズル
    開口を備えたノズルプレートとを接合してなる流路ユニ
    ットとを積層、接着してなる積層型インクジェット式記
    録ヘッドにおいて、 前記アクチュエータユニットは、中央をほぼ対とする
    ように2列の圧力発生室と、前記圧力発生室に対応した
    2列の接続端子を備えており、 さらに前記アクチュエータユニットと外部駆動回路とを
    接続するのに必要な長さの2倍の長さを有する折り曲げ
    可能な長尺状電気絶縁材のリード部のほぼ中央部に、前
    記2つの接続端子を跨ぐ幅を備えた凸部を形成するとと
    もに、前記凸部に前記接続端子の配列ピッチに一致した
    接続部を、また前記各リード部に前記接続部をそれぞれ
    のリード部側に二分して各接続部と導電関係を備えた導
    電パターンとを形成し、前記凸部の境界線近傍で折返し
    て、前記接続部を前記接続端子に導電関係を持たせて固
    定してなる積層型インクジェット式記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記リード部の一端の導電パターンが露
    出されている請求項1の積層型インクジェット式記録ヘ
    ッド。
  3. 【請求項3】 前記電気絶縁材が耐熱性材料で構成さ
    れ、また前記固定が半田付けである請求項1の積層型イ
    ンクジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記導電パターンが電気絶縁層により被
    覆されている請求項1の積層型インクジェット式記録ヘ
    ッド。
  5. 【請求項5】 前記折り曲げ可能な長尺状電気絶縁材
    が、フレキシブルケーブルにより構成され、前記第1の
    蓋部材、及び前記フレキシブルケーブルのそれぞれに、
    前記第1の蓋部材の接続端子と前記フレキシブルケーブ
    ルの接続部とが一致したときに合致する位置合わせ用の
    マークが設けられている請求項1の積層型インクジェッ
    ト式記録ヘッド。
  6. 【請求項6】 折り曲げ領域の近傍において前記電気絶
    縁材が剥離されている請求項1の積層型インクジェット
    式記録ヘッド。
  7. 【請求項7】 折り返されたリード部の各端部が同一面
    で前記導電パターンを露出するように前記電気絶縁材、
    または前記電気絶縁層が剥離されている請求項4の積層
    型インクジェット式記録ヘッド。
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