JP2007216623A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエータの外部電極とフレキシブルフラットケーブルの電極パターンとの位置合わせを高精度に行うとともに、その作業性を向上させる。
【解決手段】アクチュエータ１１の一方の面にはキャビティユニット１０のノズルに対応して外部電極４３、フレキシブルフラットケーブル１２には外部電極４３に対応して電極パターンがそれぞれ設けられ、アクチュエータ１１とフレキシブルフラットケーブル１２の各々には、外部電極４３と電極パターンとを正確に合わせるための位置合わせ用マーク４６が設けられている。フレキシブルフラットケーブル１２におけるアクチュエータ１１と反対側となる他方の面には、フレキシブルフラットケーブル１２よりも剛性の高い剛性部材１３が備えられ、剛性部材１３には、位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部１３ａが、板厚を切欠または穿孔して形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、キャビティユニットとアクチュエータとフレキシブルフラットケーブルとが積層配置される構造を有するインクジェットヘッド及びその製造方法に関するものである。

従来からインクジェットヘッドとしては、前面に複数のノズルが配置されて内部にインク流路を有するキャビティユニットと、このキャビティユニット内のインクに選択的に吐出圧力を与える圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブルフラットケーブルとが積層された構造が知られている（特許文献１等）。

インクジェットヘッドでは、記録の高密度化やヘッド全体の小型化を図るために、ノズルも高密度で配置されており、これに伴い、各ノズル毎に対応して設けられた圧電アクチュエータの外部電極や、この外部電極に個別に駆動信号を出力するよう設けられたフレキシブルフラットケーブルの電極パターンも、高密度に配置されている。従って、圧電アクチュエータの外部電極とフレキシブルフラットケーブルの電極パターンとを正しく位置合わせする工程（作業）は、高い精度が必要であった。
特開２００５−１６１７６２号公報（図３及び図５参照）

ところが、一般的に、フレキシブルフラットケーブルには、可撓性を有する樹脂製の薄いベースフィルムに、銅箔等の導電性材料で細い導線が形成されたものが適用されるため、全体の剛性が低く、持ち上げて作業する際に、垂れ下がったり曲がったり（カール）し易いという欠点があった。従って、圧電アクチュエータと高い精度で位置合わせしようとしても、作業性が悪いために工程に時間を要し、製造コストを押し上げる要因となっていた。

本発明は、上記問題を解消するものであり、圧電アクチュエータの外部電極とフレキシブルフラットケーブルの電極パターンとの位置合わせを高精度に行うことができるとともに、その作業性を向上させることができるインクジェットヘッド及びその製造方法の実現を目的とするものである。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインクジェットヘッドは、複数のノズルを外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティユニットと、このキャビティユニット内のインクに選択的に吐出圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブルフラットケーブルとを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記複数のノズルと対応する複数の外部電極を有し、前記フレキシブルフラットケーブルに前記外部電極と対応する電極パターンを有し、前記外部電極と前記電極パターンとを接続して前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブルフラットケーブルが積層配置されるインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータと前記フレキシブルフラットケーブルの各々には、前記外部電極と前記電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークが設けられ、前記フレキシブルフラットケーブルにおける前記アクチュエータと反対側となる他方の面には、前記フレキシブルフラットケーブルよりも剛性の高い剛性部材が備えられ、前記剛性部材には、前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部が、板厚を切欠または穿孔して形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータ、前記フレキシブルフラットケーブル、及び前記剛性部材は、いずれも扁平形状を有し、各々の広幅面を対向させて積層されていることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記フレキシブルフラットケーブルは、透明性を有する扁平形状の絶縁材料製のベースフィルムに、導電性材料による前記電極パターンを形成してなるもので、前記フレキシブルフラットケーブルの位置合わせ用マークは、前記電極パターンと同じ導電性材料で前記ベースフィルム上に形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータの位置合わせ用マークは、前記外部電極と同じ導電性材料で形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記フレキシブルフラットケーブルは、その一端が前記アクチュエータの一方の面に積層されるとともに他端側は外部に引き出され、前記位置合わせ用マークは、前記アクチュエータの一方の面における前記フレキシブルフラットケーブルの引き出される方向と平行な両側縁の実質的な中央と、それに対応する前記フレキシブルフラットケーブルの両側縁とに設けられていることを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータは、前記ノズルに対応して複数の駆動部を有し、前記剛性部材は、前記フレキシブルフラットケーブル及び前記アクチュエータよりも熱伝導性のよい材料で形成され、前記アクチュエータの複数の駆動部にわたる大きさを有し、前記アクチュエータの複数の駆動部に前記フレキシブルフラットケーブルを介して熱伝導可能に接触していることを特徴とするものである。

また、請求項７に記載の発明におけるインクジェットヘッドの製造方法は、複数のノズルを外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティユニットと、このキャビティユニット内のインクに選択的に吐出圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブルフラットケーブルとを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記複数のノズルと対応する複数の外部電極を設け、前記フレキシブルフラットケーブルに前記外部電極と対応する電極パターンを設け、前記外部電極と前記電極パターンとを接続して前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブルフラットケーブルを積層配置するインクジェットヘッドの製造方法において、前記フレキシブルフラットケーブルにおける前記アクチュエータと反対側となる他方の面に、前記フレキシブルフラットケーブルよりも剛性の高い剛性部材を積層して固定する工程と、前記剛性部材が固定されたフレキシブルフラットケーブルの一方の面を、前記アクチュエータの一方の面に対向させ、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブルフラットケーブルの外部電極とを接合する工程とを備えることを特徴とするものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記アクチュエータと前記フレキシブルフラットケーブルの各々に、前記外部電極と前記電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークを設ける工程と、前記剛性部材に、前記フレキシブルフラットケーブルの前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部を、板厚を切欠または穿孔して形成する工程とを備え、前記フレキシブルフラットケーブルに前記剛性部材を積層して固定する工程は、前記フレキシブルフラットケーブルの前記位置合わせ用マークを前記貫通部と対応させて前記フレキシブルフラットケーブルに前記剛性部材を積層して固定し、前記電極パターンと前記外部電極とを接合する工程は、前記貫通部を通して、前記アクチュエータと前記フレキシブルフラットケーブルの各々に設けられている位置合わせ用マークを合わせることを特徴とするものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記剛性部材は、前記フレキシブルフラットケーブルよりも熱伝導性のよい材料で形成され、前記アクチュエータの複数の外部電極にわたる大きさを有するものであり、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブルフラットケーブルの外部電極とのいずれか一方に熱溶融可能な導電性のバンプを他方へ突出して形成する工程をさらに備え、前記電極パターンと前記外部電極とを接合する工程は、その電極パターンと外部電極とを対向させた状態で、前記剛性部材を介して前記フレキシブルフラットケーブルを前記アクチュエータに押圧しかつ加熱することで、前記バンプを溶融させて前記電極パターンと前記外部電極とを接合することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、アクチュエータとフレキシブルフラットケーブルの各々に設けられた位置合わせ用マークを用いて、外部電極と電極パターンとが所定の位置関係に高い精度で位置合わせされるが、フレキシブルフラットケーブルには、そのアクチュエータと反対側となる他方の面に剛性部材が備えられて、当該フレキシブルフラットケーブルの少なくともアクチュエータに積層される部分の剛性が高められている。

従って、あらかじめフレキシブルフラットケーブルに剛性部材を固着してから、フレキシブルフラットケーブルとアクチュエータとを位置合わせすると、フレキシブルフラットケーブルを剛性部材と一体的に扱えるのでハンドリングが容易となる。加えて、剛性部材には位置合わせ用マークを外部に露出する貫通部が設けられているから、剛性部材が位置合わせの妨げとなる虞がなく、容易かつ高精度に外部電極と電極パターンとを接合することができる。

請求項２に記載の発明によれば、アクチュエータ、フレキシブルフラットケーブル、及び剛性部材は、いずれも扁平形状を有し、各々の広幅面を対向させて積層されているから、剛性部材は、フレキシブルフラットケーブルの広い範囲の剛性を高めることが可能であるとともに、フレキシブルフラットケーブルを介してアクチュエータに広い範囲で密着することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、フレキシブルフラットケーブルに、透明性を有するベースフィルムを用いているから、フレキシブルフラットケーブルの位置合わせ用マークを、アクチュエータの位置合わせ用マークに重ねたときに、フレキシブルフラットケーブルのベースフィルムを通して、アクチュエータの位置合わせ用マークを視認することが可能となる
また、フレキシブルフラットケーブルの位置合わせ用マークは、電極パターンと同じ導電性材料で形成されているから、電極パターンと同じ工程で形成することが可能で、位置合わせ用マークと電極パターンとの位置関係を高精度に形成することができる。

請求項４に記載の発明によれば、アクチュエータの位置合わせ用マークは、外部電極と同じ導電性材料で形成されているから、外部電極と同じ工程で形成することが可能で、位置合わせ用マークと外部電極との位置関係を高精度に形成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、位置合わせ用マークは、フレキシブルフラットケーブルの引き出される方向と平行なアクチュエータの両側縁のほぼ中央と、それに対応するフレキシブルフラットケーブルの両側縁とに設けられているから、フレキシブルフラットケーブルの引き出された部分が、位置合わせ工程での妨げとなることを回避できるとともに、アクチュエータの両側縁のほぼ中央を中心に電極パターンが位置合わせされるから電極パターンと外部電極との位置ずれを少なくすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、剛性部材は、フレキシブルフラットケーブル及びアクチュエータよりも熱伝導性のよい材料で形成され、アクチュエータの複数の駆動部にわたる大きさを有し、且つアクチュエータの複数の駆動部にフレキシブルフラットケーブルを介して熱伝導可能に接触しているから、アクチュエータに局部的な発熱が生じても、剛性部材によって、アクチュエータ全体に熱を均一化できるとともに、外部に放熱することも可能となる。その結果、局部的な発熱によるアクチュエータの動作不良や温度分布のバラツキによる吐出バラツキ等を防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、フレキシブルフラットケーブルをアクチュエータに固定する工程の前に、フレキシブルフラットケーブルにおけるアクチュエータと対向する面と反対の面に剛性部材を固定して剛性を高めているから、両者を対向させる作業に際して、フレキシブルフラットケーブルが垂れ下がったり曲がったりすることがなく、作業性を大きく改善し、作業時間の短縮を図ることができる。

また、このハンドリング性に優れた状態のフレキシブルフラットケーブルを用いて、アクチュエータとの位置合わせ作業を行うから、電極パターンや外部電極が高密度に配置されている場合であっても、高い精度で接合することができる。

請求項８に記載の発明によれば、剛性部材に設けた貫通部を通して、アクチュエータとフレキシブルフラットケーブルの各々に設けられている位置合わせ用マークを合わせるから、電極パターンと外部電極とを高い精度で接合することができる。

請求項９に記載の発明によれば、剛性部材は、フレキシブルフラットケーブルよりも熱伝導性のよい材料で形成され、アクチュエータの複数の外部電極にわたる大きさを有しているから、剛性部材を介してフレキシブルフラットケーブルをアクチュエータに押圧して加熱する際に、剛性部材によって熱が速やか且つ均一にフレキシブルフラットケーブルに伝達するから、アクチュエータの外部電極とフレキシブルフラットケーブルの電極パターンとを電気的に接合するバンプが、効率よく溶融し、接合不良の防止効果や、作業時間の短縮効果を奏することができる。

以下に本発明の基本的な実施形態について説明する。図１は、本発明のインクジェットヘッド１を適用したインクジェットプリンタ１００を示している。実施形態のインクジェットプリンタ１００は、例えば、単独のプリンタ装置としてだけでなく、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能等を備えた多機能装置（ＭＦＤ：Multi Function Device ）のプリンタ機能としても適用することができるものである。インクジェットプリンタ１００は、本体フレーム２の内部に備えられ、被記録媒体である用紙ＰＡにインクを吐出させて記録するインクジェットヘッド１がキャリッジ３に搭載されて、主走査方向（Ｙ方向）に沿って走行するように構成されている。

キャリッジ３は、本体フレーム２内に主走査方向（Ｙ方向）に沿って平行状に設けられた後ガイド軸６と前ガイド軸７とに摺動自在に載置されており、本体フレーム２の右後側に配置されたキャリッジ駆動モータ１７と、無端帯であるタイミングベルト１８とにより、主走査方向（Ｙ方向）へ往復移動するように構成されている。用紙ＰＡは、図示しない公知の用紙搬送機構により、主走査方向（Ｙ方向）と直交する副走査方向（Ｘ方向）に沿って、インクジェットヘッド１の下面側を水平状に搬送される（図１の矢印Ａ方向）。この用紙ＰＡに対して、主走査方向（Ｙ方向）に移動するインクジェットヘッド１のノズル４（図５参照）から下向きにインクが吐出されて記録が行われる。

キャリッジ３には、図２に示すように、略箱状のヘッドホルダ８が備えられ、全体として略扁平形状を有するインクジェットヘッド１は、ヘッドホルダ８の底板８ａの下面側に、ノズル４が開口する面を下向きに露出させて当該底板８ａとほぼ平行になるように固着される。ヘッドホルダ８の底板８ａの上面側には、本体フレーム２内に静置されたインク供給源（インクタンク）５ａ〜５ｄからインク供給管１４（１４ａ〜１４ｄ）を介してキャリッジ側に供給されたインクを貯留するダンパー装置９が取り付けられる。この実施形態では４色のインク（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）のインクが備えられている。ダンパー装置９の内部は、複数のインク室に区画され、インク室に色毎にインクが貯留される。ダンパー装置９には、インク室中のインクに滞留する気泡を除去するための排気弁手段９ｂも備えられている。

ヘッドホルダ８の底板８ａには開口部（図示せず）が貫通形成されており、この開口部の内側では、ダンパー装置９のインク流出口９ａと、インクジェットヘッド１のインク供給口３７とが、後述する補強フレーム１５の接続穴１５ｂと弾性シール部材９ｃとを介して接続され、ダンパー装置９からインクジェットヘッド１にインクが色毎に独立して供給される。

インクジェットヘッド１は、複数のノズル４を外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティユニット１０と、このキャビティユニット１０内のインクに選択的に吐出圧力を与える圧電アクチュエータ１１と、この圧電アクチュエータ１１に駆動信号を出力するフレキシブルフラットケーブル１２とが積層配置される構造のヘッドユニット２０を備えている。キャビティユニット１０と圧電アクチュエータ１１とは、いずれも平面視略長方形の扁平形状を有しているが、キャビティユニット１０の外形状は、圧電アクチュエータ１１の外形状よりもひと回り大きく形成されており、キャビティユニット１０の背面の略中央に、圧電アクチュエータ１１が積層されて、キャビティユニット１０のインク供給口３７がヘッドユニット２０の背面側に露出するようになっている。

また、インクジェットヘッド１は、キャビティユニット１０の背面にて圧電アクチュエータ１１を囲むように積層される補強フレーム１５を有している。補強フレーム１５は、剛性を有する素材（例えば、ＳＵＳなどの金属板）からなり、平面視ロの字状の扁平な板材で、外形がキャビティユニット１０よりもひと回り大きく形成されており、その枠部１５ａのうちＹ方向に平行な一方の辺寄りには、前述した接続穴１５ｂが４つ並んで穿設されている。

この補強フレーム１５は、キャビティユニット１０の剛性を高めるためのものであり、キャビティユニット１０は、その背面（上面）にあらかじめ補強フレーム１５を接着固定してからヘッドホルダ８の底板８ａに接着剤によって固定されることで、薄い扁平形状のキャビティユニット１０（ヘッドホルダ２０）の変形や歪みを防止することができる。

また、インクジェットヘッド１は、キャビティユニット１０の前面（ノズル面）側に配置されるフロントフレーム１６を有している。フロントフレーム１６は、平面視コの字状の扁平な板材で、キャビティユニット１０のノズル面とヘッドホルダ８の周囲との段差を解消するために、補強フレーム１５の前面に固着される（図２及び図３参照）。

また、インクジェットヘッド１は、フレキシブルフラットケーブル１２の背面（図２では上面）における圧電アクチュエータ１１と対応する位置に積層される、平面視長方形状の剛性部材１３を有している。この剛性部材１３については後述する。

次に、この実施形態でのキャビティユニット１０の構成について説明する。

キャビティユニット１０は、図５及び図６に示すように、ノズルプレート２１、スペーサプレート２２、ダンパープレート２３、２枚のマニホールドプレート２４ａ、２４ｂ、サプライプレート２５、ベースプレート２６、及びキャビティプレート２７の合計８枚の薄い平板を、その各平板面が対向するように接着剤を介して積層し接合した構造となっている。

実施形態では、各プレート２１〜２７は４０〜１５０μｍ程度の厚さを有し、ノズルプレート２１はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート２２〜２７は４２％ニッケル合金鋼板製である。ノズルプレート２１には、微小径（２０μｍ程度）のインク吐出用のノズル４が微小間隔で多数個穿設されており、ノズル４は、Ｘ方向に沿って延びる列状に配置され、５列設けられている。

各ノズル４は、スペーサプレート２２、ダンパープレート２３、２枚のマニホールドプレート２４ａ、２４ｂ、サプライプレート２５、ベースプレート２６に穿設されている貫通路３５を介して、キャビティプレート２７の圧力室３１にそれぞれ接続されている（図６参照）。

キャビティプレート２７には、複数の圧力室３１がノズル４の配列に対応して５列に配列されている。各圧力室３１は、図５に示すように、平面視細長形状でその長手方向がＹ方向に沿うようにしてキャビティプレート２７の板厚を貫通して形成されている。各圧力室３１の長手方向の一端は、ベースプレート２６に穿設された連通孔３２と、サプライプレート２５に形成された接続流路３３とを介して共通インク室３４に連通している。各圧力室３１の長手方向の他端には前記貫通路３５が接続されている。

２枚のマニホールドプレート２４ａ，２４ｂには、Ｘ方向に沿って長い５つの（共通インク室３４となるべき）溝が板厚を貫通して形成されており、２枚のマニホールドプレート２４ａ、２４ｂを積層し、かつその上面をサプライプレート２５にて覆い、下面をダンパープレート２３にて覆うことにより、合計５つの共通インク室（マニホールド室）３４が形成される。

マニホールドプレート２４ａの下面に隣接するダンパープレート２３の下面側には、各共通インク室３４と位置および形状を一致させ且つ共通インク室３４と隔絶されたダンパー室３６が凹み形成されている。このダンパープレート２３は、ダンパー室３６上部の薄い板状の天井部が弾性変形により自由に振動することで、圧力室３１から共通インク室３４に伝播した圧力変動を吸収減衰させ、圧力変動が他の圧力室３１へ伝播するクロストークを抑制する。

また、キャビティプレート２７のＹ方向に平行な一方の辺寄りには、前述のインク供給口３７が４つ穿設されており、各インク供給口３７と上下位置を対応させて、ベースプレート２６とサプライプレート２５とにそれぞれ４つの接続口３８が穿設されている。４つのインク供給口３７には、インク中の異物を除去するためのフィルタ体３９が接着剤等で一括して貼着されている。

この実施形態では、図５における左側の１つのインク供給口３７から、同じく左側の２つの共通インク室３４、３４に、ブラックインクが分岐して流入するようにし、ブラックインクを吐出するノズル列を２列に設定している。これは、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことを考慮したものであり、他の３つのインク供給口３７には、シアン、イエロー、マゼンタの各インクがそれぞれ単独に供給される。

このように、キャビティユニット１０では、インクが、インク供給口３７から接続口３８を経て共通インク室３４に流入し、接続流路３３及び連通孔３２を経由して圧力室３１に至り、さらに貫通路３５を経てノズル４に至るインク流路が形成されている。

圧電アクチュエータ１１は、全ての圧力室３１にわたる大きさを有する扁平形状で、特開２００２−２５４６３４号公報等に開示された公知のものと同様に、扁平な方向と直交する方向に積層される複数のセラミックス層１１ａと、このセラミックス層１１ａの扁平な方向の面上に配置される電極層とが備えられている。ここでは、セラミックス粉末、バインダ、溶剤を混合したものを１枚の厚さが３０μｍ程度になるように扁平に成形した圧電セラミックス素材のシート（グリーンシート）の複数枚のうち適数枚のシート面に導電性ペーストで電極層を印刷法等によって形成し、その複数枚のグリーンシートを積層して焼成することで、圧電アクチュエータ１１を形成している。これにより、各グリーンシートは、焼結体のセラミックス層となる。

電極層としては、図６に示すように、圧力室３１毎に形成される個別電極４１の電極層と、複数の圧力室３１に跨って形成されるコモン電極４２の電極層とがセラミックス層１１ａを挟んで積層方向に交互に設けられ、その電極層とそれぞれ電気的なスルーホール（図示せず）を介して接続して最上面に外部電極４３（図４〜図６参照）の層が設けられている。外部電極４３は、フレキシブルフラットケーブル１２に形成された電極パターン５１（後述する）と個別に電気的に接続される。

公知のように個別電極４１とコモン電極４２との間に高電圧を印加することで、両電極に挟まれたセラミックス層の部分が分極されて活性部（請求項の駆動部に相当）が形成される。活性部は各圧力室３１の上方に対応して設けられており、フレキシブルフラットケーブル１２から圧電アクチュエータ１１に印加された駆動信号によって変位して、インクを吐出するための吐出圧力を圧力室３１に与える。

外部電極４３としては、図７に示すように、各個別電極４１にそれぞれ接続される個別外部電極４３ａと、コモン電極４２に接続されるコモン外部電極４３ｂとが設けられている。圧電アクチュエータ１１の最上面には、外部電極４３の他に、フレキシブルフラットケーブル１２には接続されないダミー電極４５と、フレキシブルフラットケーブル１２との位置合わせに用いる平面視円形の位置合わせ用マーク４６とが形成されている。

位置合わせ用マーク４６は、圧電アクチュエータ１１のＹ方向に沿う両側縁の中央に、各々平面視円形に形成されている。この位置合わせ用マーク４６は、外部電極４３と同じ導電性材料で形成されているから、導電性ペーストを圧電セラミックス素材のシートに印刷して外部電極４３を形成する工程で、同時に印刷し、焼成して形成される。位置合わせ用マーク４６は外部電極４３と所定の位置関係で配置されているが、同時に印刷する（同じマスクを用いる）ことで、高い精度で位置関係を確保することができる。

個別外部電極４３ａは、圧力室３１（個別電極４１）に対応して配列され且つ圧力室３１（個別電極４１）と同じＹ方向に沿って長い細長形状を有しており、その長手方向の一方の端部の上面には、個別外部電極４３ａよりも長さが短く幅広の接続端子４４（導電材料製）が形成されている。この接続端子４４は、個別外部電極４３ａが高密度に配置されているので、隣接する接続端子４４との間にできるだけ大きく距離をあけるために、Ｘ方向に沿って千鳥状に、すなわち、個別外部電極４３ａの一端側に設けた接続端子４４と、他端側に設けた接続端子４４とが、Ｘ方向に沿って交互に並ぶように配置されている。また、Ｙ方向に隣接する個別外部電極４３ａの間でも、接続端子４４同士がＹ方向に隣接しないように配置されている。

コモン外部電極４３ｂは、圧電アクチュエータ１１のＹ方向に平行な一方（または両方）の辺に沿って、幅広の帯状にそれぞれ形成されており、その上面に適宜間隔をあけて平面視長方形状の接続端子４４が形成されている。接続端子４４は、外部電極４３と後述するバンプ５４との接合性を良くするために、外部電極４３の上に導電性材料を印刷またはメッキにより付着させたものである。

フレキシブルフラットケーブル１２は、図４に示すように、全体として帯状を呈し、長手方向の一端が、圧電アクチュエータ１１のキャビティユニット１０と反対側の面に固着される平坦部１２ａとなり、平坦部１２ａに連続する可撓部１２ｂが、補強フレーム１５上を通ってＹ方向に引き出されている。フレキシブルフラットケーブル１２には、可撓部１２ｂの長手方向の中途に駆動回路１２ｃとしてチップ状のＩＣが搭載されたＣＯＦ（チップ・オン・フレキシブルフラットケーブル）を適用している。図３に示すように、ヘッドホルダ８の側板寄りの部分には、駆動回路１２ｃを挟持するためのヒートシンク８ｂと弾性部材６１とが設けられており、駆動回路１３の発熱をヒートシンク８によって放熱するようにしている。

フレキシブルフラットケーブル１２は、図８（ｂ）に示すように、透明性を有する扁平形状の絶縁材料製（ポリイミド等）のベースフィルム５０と、こベースフィルム５０の一方の面に固着された導電性材料（銅箔等）をエッチングして形成された導線５２と、この導線５２を覆う絶縁材料製のカバーフィルム５３とを備えている。平坦部１２ａには、圧電アクチュエータ１１の接続端子４４の位置にそれぞれ対応する電極パターン５１として、ベースフィルム５０に穿設した貫通穴から導線５２の端部を露出させた端子電極が設けられている。この電極パターン（端子電極）５１上には、熱溶融可能な導電材料製（例えば、半田製）のバンプ５４が、外部電極４３に向かって突出するように設けられている。

また、フレキシブルフラットケーブル１２には、圧電アクチュエータ１１との位置合わせに使う位置合わせ用マーク５５が、可撓部１２ｂが引き出される方向（Ｙ方向）に平行な、平坦部１２ａの両側縁の中央に設けられている。この位置合わせ用マーク５５は、導電性材料を、圧電アクチュエータ１１の位置合わせ用マーク４６の円形状よりもひと回り小さい円形状に形成しており、導線５２の形成と同時にエッチング加工され、電極パターン（端子電極）５１と所定の位置関係に配置されている。位置合わせ用マーク４６が設けられた箇所では、圧電アクチュエータ１１の位置合わせ用マーク４６よりも僅かに大きな面積で、カバーフィルム５３が除去され、位置合わせ用マーク４６が上面に露出されている。

剛性部材１３は、平面視圧電アクチュエータ１１とほぼ同じ面積を有する長方形の扁平な板材で、フレキシブルフラットケーブル１２よりも剛性が高く且つ熱伝導性に優れた素材からなっており、例えば、アルミニウム、銅、ＳＵＳなどの金属板が適用されている。この剛性部材１３のＹ方向に平行な両辺の中央には、圧電アクチュエータ１１とフレキシブルフラットケーブル１２とを位置合わせするために設けられた位置合わせ用マーク４６、５５を外部に露出するための貫通部１３ａが切欠形成されている。貫通部１３ａは、切欠ではなく、穴状に穿孔形成してもよい。

このように構成されたインクジェットヘッド１の組み立てについて説明する。

まず、キャビティユニット１０と圧電アクチュエータ１１とは、圧電アクチュエータ１１における下面（圧力室３１と対面する広幅面）全体に、接着剤としてのインク非浸透性の合成樹脂材からなる接着剤シート（図示せず）を貼着しておき、次いで、前記キャビティユニット１０に対して、圧電アクチュエータ１１が、その各個別電極４１を前記キャビティユニット１０における各圧力室３１の各々に対応させて接着、固定される。これによりキャビティユニット１０と圧電アクチュエータ１１との積層体が形成される。

一方、フレキシブルフラットケーブル１２のカバーフィルム５３側に、剛性部材１３を、その貫通部１３ａがフレキシブルフラットケーブル１２の位置合わせ用マーク５５を外部に露出するように（視認できるように）対向させて、これらを接着、固定する。これにより、フレキシブルフラットケーブル１２と剛性部材１３の積層体が形成される。

このフレキシブルフラットケーブル１２と剛性部材１３との接着工程は、単に位置合わせ用マーク１２ｃを、貫通部１３ａを介して露出させる程度でよいから、フレキシブルフラットケーブル１２単体のハンドリング性が悪くても、支障を来たすことはない。

次に、図８（ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ１１の外部電極４３が形成された面と、フレキシブルフラットケーブル１２の電極パターン５１が形成された面とが対向するように、キャビティユニット１０と圧電アクチュエータ１１との積層体に、フレキシブルフラットケーブル１２と剛性部材１３との積層体を対向させる。

このとき、フレキシブルフラットケーブル１２の位置合わせ用マーク５５と、圧電アクチュエータ１２の位置合わせ用マーク４６とが位置合わせされるが、位置合わせ用マーク５５を含む領域では、剛性部材１３に貫通部１３ａが設けられていることと、フレキシブルフラットケーブル１２のカバーフィルム５３が除去されていることと、ベースフィルム５０が透光性を有していることにより、図８（ｂ）に示す矢印Ｂ方向から見たときに、フレキシブルフラットケーブル１２の位置合わせ用マーク５５だけでなく、ベースフィルム５０を通して圧電アクチュエータ４６の位置合わせ用マーク４６も視認することができる（図８（ａ）参照）。

圧電アクチュエータ１１の位置合わせ用マーク４６は、上側に位置するフレキシブルフラットケーブル１２の位置合わせ用マーク５５よりも大きな円形であるから、これらの中心を容易に重ね合わせることができ、高い精度でフレキシブルフラットケーブル１２の電極パターン５１と圧電アクチュエータ１１の接続端子４４とを位置合わせすることができるのである。なお、マーク４６、５５を、それぞれカメラで撮像し、画像表示装置の上で拡大表示して位置合わせしても良いし、マーク４６、５５を、それぞれ画像処理して位置合わせしても良い。

加えて、フレキシブルフラットケーブル１２単体では、薄いフィルム状で剛性が低いために、位置合わせ工程でのハンドリングや、作業性が悪いという欠点を有していたが、位置合わせの前に、フレキシブルフラットケーブル１２にこれよりも剛性の高い剛性部材１３を固着しているから、フレキシブルフラットケーブル１２を平坦な状態に保ったままで、容易に作業することができ、作業時間の短縮を図ることができる。

そして、上記のように圧電アクチュエータ１１、フレキシブルフラットケーブル１２、剛性部材１３が積層された状態で、剛性部材１３の上に図示しない加熱押圧手段（たとえばヒータバー）を当て、圧電アクチュエータ１１に向けて圧力と、熱を加える。これにより、パンプ５４が溶融され、フレキシブルフラットケーブル１２の電極パターン５１と圧電アクチュエータ１１の接続端子４４とが電気的及び機械的に接合される。このとき、剛性部材１３は、剛体でかつ熱伝導性に優れているから、ヒータバーによって加えられた圧力と熱は、剛性部材１３全体に均一に加えられ、全電極パターン５１と接続端子４４とが良好に接合される。

もちろん、剛性部材１３はフレキシブルフラットケーブル１２の剛性を高める効果だけでなく、圧電アクチュエータ１１及びフレキシブルフラットケーブル１２よりも熱伝導性に優れているから、フレキシブルフラットケーブル１２を介して圧電アクチュエータ１１に密着することで、圧電アクチュエータ１１の局所的な発熱を分散し、且つ放熱する効果も奏することができる。その結果、局部的な発熱によるアクチュエータの動作不良や温度分布のバラツキによる吐出バラツキ等を防止することができる。

上記実施の形態では、アクチュエータとして、圧電方式のものを用いたが、静電気により振動板を変位させてインクを吐出させるなど他の駆動方式においても、アクチュエータの一つの面にフレキシブルフラットケーブルを積層するものならば、本発明を適用することができる。

本発明のインクジェットヘッドが適用されたインクジェットプリンタの平面図である。 キャリッジの分解斜視図である。 キャリッジをＹ方向に沿って切断した断面図である。 ヘッドユニットと均熱板の一部分解斜視図である。 キャビティユニットの分解斜視図である。 （ａ）図４のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図、（ｂ）前記（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図である。 圧電アクチュエータの最上面の一部を示す平面図である。 （ａ）は圧電アクチュエータと対向させた状態のフレキシブルフラットケーブルの一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線矢視断面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
３ キャリッジ
４ ノズル
８ ヘッドホルダ
９ ダンパー装置
１０ キャビティユニット
１１ 圧電アクチュエータ
１２ フレキシブルフラットケーブル
１３ 均熱板
１３ａ 貫通部
１５ 補強フレーム
２０ ヘッドユニット
４３ 外部電極
４４ ヘッド端子
４６ 位置合わせ用マーク
５０ ベースフィルム
５１ 電極パターン
５４ バンプ
５５ 位置合わせ用マーク
１００ インクジェットプリンタ

Claims (9)

1. 複数のノズルを外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティユニットと、このキャビティユニット内のインクに選択的に吐出圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブルフラットケーブルとを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記複数のノズルと対応する複数の外部電極を有し、前記フレキシブルフラットケーブルに前記外部電極と対応する電極パターンを有し、前記外部電極と前記電極パターンとを接続して前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブルフラットケーブルが積層配置されるインクジェットヘッドにおいて、
   前記アクチュエータと前記フレキシブルフラットケーブルの各々には、前記外部電極と前記電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークが設けられ、
   前記フレキシブルフラットケーブルにおける前記アクチュエータと反対側となる他方の面には、前記フレキシブルフラットケーブルよりも剛性の高い剛性部材が備えられ、
   前記剛性部材には、前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部が、板厚を切欠または穿孔して形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記アクチュエータ、前記フレキシブルフラットケーブル、及び前記剛性部材は、いずれも扁平形状を有し、各々の広幅面を対向させて積層されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記フレキシブルフラットケーブルは、透明性を有する扁平形状の絶縁材料製のベースフィルムに、導電性材料による前記電極パターンを形成してなるもので、前記フレキシブルフラットケーブルの位置合わせ用マークは、前記電極パターンと同じ導電性材料で前記ベースフィルム上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記アクチュエータの位置合わせ用マークは、前記外部電極と同じ導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記フレキシブルフラットケーブルは、その一端が前記アクチュエータの一方の面に積層されるとともに他端側は外部に引き出され、前記位置合わせ用マークは、前記アクチュエータの一方の面における前記フレキシブルフラットケーブルの引き出される方向と平行な両側縁の実質的な中央と、それに対応する前記フレキシブルフラットケーブルの両側縁とに設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記アクチュエータは、前記ノズルに対応して複数の駆動部を有し、
   前記剛性部材は、前記フレキシブルフラットケーブル及び前記アクチュエータよりも熱伝導性のよい材料で形成され、前記アクチュエータの複数の駆動部にわたる大きさを有し、前記アクチュエータの複数の駆動部に前記フレキシブルフラットケーブルを介して熱伝導可能に接触していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. 複数のノズルを外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティユニットと、このキャビティユニット内のインクに選択的に吐出圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブルフラットケーブルとを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記複数のノズルと対応する複数の外部電極を設け、前記フレキシブルフラットケーブルに前記外部電極と対応する電極パターンを設け、前記外部電極と前記電極パターンとを接続して前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブルフラットケーブルを積層配置するインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記フレキシブルフラットケーブルにおける前記アクチュエータと反対側となる他方の面に、前記フレキシブルフラットケーブルよりも剛性の高い剛性部材を積層して固定する工程と、
   前記剛性部材が固定されたフレキシブルフラットケーブルの一方の面を、前記アクチュエータの一方の面に対向させ、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブルフラットケーブルの外部電極とを接合する工程とを備えることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記アクチュエータと前記フレキシブルフラットケーブルの各々に、前記外部電極と前記電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークを設ける工程と、
   前記剛性部材に、前記フレキシブルフラットケーブルの前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部を、板厚を切欠または穿孔して形成する工程とを備え、
   前記フレキシブルフラットケーブルに前記剛性部材を積層して固定する工程は、前記フレキシブルフラットケーブルの前記位置合わせ用マークを前記貫通部と対応させて前記フレキシブルフラットケーブルに前記剛性部材を積層して固定し、
   前記電極パターンと前記外部電極とを接合する工程は、前記貫通部を通して、前記アクチュエータと前記フレキシブルフラットケーブルの各々に設けられている位置合わせ用マークを合わせることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記剛性部材は、前記フレキシブルフラットケーブルよりも熱伝導性のよい材料で形成され、前記アクチュエータの複数の外部電極にわたる大きさを有するものであり、
   前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブルフラットケーブルの外部電極とのいずれか一方に熱溶融可能な導電性のバンプを他方へ突出して形成する工程をさらに備え、
   前記電極パターンと前記外部電極とを接合する工程は、その電極パターンと外部電極とを対向させた状態で、前記剛性部材を介して前記フレキシブルフラットケーブルを前記アクチュエータに押圧しかつ加熱することで、前記バンプを溶融させて前記電極パターンと前記外部電極とを接合することを特徴とする請求項７または８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
   
   

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