JP3255314B2 - インク噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置に関
し、特にその電気的接続に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット方式の印字装置の
一例が、特開昭６３−２５２７５０号公報及び特開平２
−１５０３５５号公報に開示されており、以下その概略
構成を図面を参照して説明する。

【０００３】図７に示すように、インク噴射装置１は、
せん断モード型で圧電セラミックスプレート２とカバー
プレート１０とノズルプレート１４と基板４１とから構
成されている。

【０００４】その圧電セラミックスプレート２には、ダ
イヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝３
が形成されている。また、その溝３の側面となる側壁６
は矢印５の方向に分極されている。それらの溝３は同じ
深さであり、かつ平行である。それら溝３の深さは圧電
セラミックスプレート２の一端面１５に近づくにつれて
徐々に浅くなっており、一端面１５付近には浅溝７が形
成されている。そして、溝３の内面には、その両側面の
上半分に金属電極８がスパッタリング等によって形成さ
れている。また、浅溝７の内面には、その側面及び底面
に金属電極９がスパッタリング等によって形成されてい
る。これにより、溝３の両側面に形成された金属電極８
は浅溝７に形成された金属電極９によって電気的に接続
されている。

【０００５】次に、カバープレート１０は、セラミック
ス材料または樹脂材料等から形成されている。そして、
カバープレート１０には、研削または切削加工等によっ
て、インク導入口１６及びマニホールド１８が形成され
ている。そして、圧電セラミックスプレート２の溝３加
工側の面とカバープレート１０のマニホールド１８加工
側の面とがエポキシ系接着剤２０（図８参照）によって
接着される。従って、インク噴射装置１には、溝３の上
面が覆われて横方向に同じ間隔を有する複数のインク流
路であるインク室４（図８参照）が構成される。図８に
示すように、そのインク室４は長方形断面の細長い形状
であり、全てのインク室４内には、インクが充填され
る。

【０００６】図７に示すように、圧電セラミックスプレ
ート２及びカバープレート１０の端面には、各インク室
４の位置に対応した位置にノズル１２が設けられたノズ
ルプレート１４が接着される。このノズルプレート１４
は、ポリアルキレン（例えばエチレン）、テレフタレー
ト、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸
セルロース等のプラスチックによって形成されている。

【０００７】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
３の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１
には各インク室４の位置に対応した位置に導電層のパタ
ーン４２が形成されている。その導電層のパターン４２
と浅溝７の底面の金属電極９とは、導線４３で接続され
ている。通常、このような接続には、周知のワイヤボン
ディングという手法が用いられている。この導線４３の
直径は通常非常に小さく機械的強度が小さいため、隣接
する導線４３どうしの接触や断線、また大気中の水分や
粉塵による腐食を防ぐために、一般にはエポキシ系等の
樹脂を用いて保護膜（図示せず）の形成（ポッティン
グ）を行う。その保護膜は加熱硬化される。

【０００８】パターン４２と外部のパルス駆動回路との
電気的接続は、図９に示すように基板４１にコネクタ４
４がはんだ付けされ、パルス駆動回路との間をフレキシ
ブル基板（ＦＰＣ）４５等で接続されている。ここでは
外部パルス駆動回路の図は省略する。

【０００９】前記外部パルス駆動回路からフレキシブル
基板４５，コネクタ４４，パターン４２，導線４３，金
属電極９を介して金属電極８に電圧が印加されて、側壁
６が変形してノズル１２からインクが噴射される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たインク噴射装置１では、圧電セラミックプレート２と
基板４１との間の電気的接続にワイヤボンディングを用
いるので、圧電セラミックプレート２の他に外部パルス
駆動回路との接続の中継のためのフレキシブル基板４５
等が必要になり、また工程としては圧電セラミックスプ
レート２と基板４１とを接着した後ワイヤボンディング
を施し、導線４３の保護のための保護膜形成（ポッティ
ング）が必要であった。更に、基板４１には、浅溝７の
ピッチと同程度のピッチで導線４３をボンディングする
ためのボンディングパッドを形成する必要があり、その
ボンディングパッドのピッチは、一般的なプリント配線
板に比較すると、狭ピッチのためにパターン形成が困難
であり、ワイヤボンディングのためのパッドの表面処理
が必要であることから、単位面積当たりの価格が非常に
高価である。

【００１１】また、ワイヤボンディングを実施するため
には、多額の設備投資とクリーンルーム等の環境を準備
する必要があり、ワイヤボンディングパッド部の汚染を
極力避ける必要があり、多極の導線４３をボンディング
する場合、ポッティング工程において導線４３が切れ、
導線４３流れ等の問題があり、その歩留まりと信頼性を
確保することは容易でない。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インク噴射装置の小型化、およ
びその電気的接続点数の減少による信頼性の向上を図る
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、複数の溝が形成された基盤
と、前記溝に形成され、且つ前記基盤の端部付近に導か
れた金属電極と、フレキシブルベースフィルム上に形成
され、前記金属電極に電気的に接続される導体パターン
を備えたフレキシブル基板とを有し、前記フレキシブル
基板を介して前記金属電極に電圧が印加されると前記溝
に収容したインクを噴射するインク噴射装置において、
前記金属電極及び前記フレキシブル基板の導体パターン
に、相互に電気的に接続される接点電極が設けられ、前
記基盤における、前記金属電極と前記フレキシブル基板
の導体パターンとが接続される部分は凹状に形成されて
いる。

【００１４】請求項２では、複数の溝が形成された基盤
と、前記溝に形成され、且つ前記基盤の端部付近に導か
れた金属電極と、フレキシブルベースフィルム上に形成
され、前記金属電極に電気的に接続される導体パターン
を備えたフレキシブル基板とを有し、前記フレキシブル
基板を介して前記金属電極に電圧が印加されると前記溝
に収容したインクを噴射するインク噴射装置において、
前記金属電極及び前記フレキシブル基板の導体パターン
に、相互に電気的に接続される接点電極が設けられ、前
記導体パターン上に設けられ、インク噴射装置を駆動す
る駆動回路に接続される接続部を前記フレキシブル基板
が有し、前記フレキシブル基板が折り曲げられ前記イン
ク噴射装置の端面を覆っている。

【００１５】

【作用】上記の構成を有する本発明のインク噴射装置に
おいて、前記金属電極及び前記フレキシブル基板の導体
パターンに接点電極が設けられる。そして、外部から電
気信号がフレキシブル基板の導体パターンを介して接点
電極に入力されると、前記金属電極に電圧が印加され、
溝に収容したインクが噴射される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。尚、従来技術と同様の部材に付いて
は同一の符号を付しその説明を省略する。

【００１７】図１に示すように、インク噴射装置１の圧
電セラミックスプレート２には前記浅溝７が形成されて
おり、その浅溝７の内面に形成された金属電極９の一部
には接点電極５０が形成されている。この接点電極５０
は下地の金属電極９を保護する。また、接点電極５０
は、接触抵抗の低減のために、例えばＮｉメッキ、Ａｕ
メッキが施されている。そして、これらの金属膜は、蒸
着、スパッタリング、ＣＶＤ、溶射等により形成され
る。

【００１８】その接点電極５０に、図示しない外部パル
ス駆動回路からの電気信号を伝えるためのフレキシブル
基板５１が接続される。そのフレキシブル基板５１のフ
レキシブルベースフィルム５３には導体パターン５４が
形成されている。その導体パターン５４の一端には、接
点電極５０に接続される接点電極５２が形成され、他端
には、前記外部パルス駆動回路に電気的に接続された図
示しないコネクタに接続される接点電極５５が形成され
ている。接点電極５２，５５にもその用途によった金属
膜が形成されている。

【００１９】図２に示すように、フレキシブル基板５１
の接点電極５２は、圧電セラミックスプレート２の接点
電極５０のピッチと同一のピッチで形成されている。ま
た、接点電極５２は、フレキシブルベースフィルム５３
に対し凸状に形成されており、接点電極５０が形成され
た圧電セラミックスプレート２の浅溝７の凹部に組み合
わされて、接触されて電気的に接続される。

【００２０】図３に示すように、フレキシブル基板５１
には、接点電極５２から導体パターン５４に導かれ、前
記外部パルス駆動回路と電気的接続のための接点電極５
５が設けられている。その接点電極５５の電極ピッチ
は、接点電極５２のピッチよりも大きく形成されてい
る。また、接点電極５５は接点電極５２が形成される面
と反対の面に形成されている。

【００２１】尚、接点電極５５を接点電極５２と同じ面
に形成してもよい。

【００２２】図４に示すように、圧電セラミックスプレ
ート２の下面には補強板５７が接着され、その補強板５
７の上面及び圧電セラミックスプレート２の端面には補
強板５６が接着されている。その補強板５６の上面に、
フレキシブル基板５１が圧電セラミックスプレート２に
接続されると共に接着されている。この時、フレキシブ
ル基板５１の接点電極５２は、上述したように浅溝７の
接点電極５０に接触しており、その接触が図示しない部
材によって保持されいる。また、フレキシブル基板５１
の接点電極５５は補強板５６の図４中左端付近に配置さ
れている。

【００２３】そして、前記コネクタ（図示せず）に補強
板５６，５７及びフレキシブル基板５１の端部が挿入さ
れて前記外部パルス駆動回路（図示せず）に電気的に接
続される。

【００２４】所要のデータに従って、前記外部パルス駆
動回路から前記コネクタ，フレキシブル基板５１，金属
電極９を介してインク噴射装置１のインク室４の金属電
極８に電圧が印加されると、側壁６が圧電厚みすべり効
果により、インク室４の内部方向に急速に変形する。こ
の変形によって、インク室４の容積が減少してインク圧
力が増大し、圧力波が発生して、インク室４に連通する
ノズル１２からインクが噴射される。

【００２５】上述した構成のインク噴射装置１では、圧
電セラミックスプレート２の接点電極５０に、フレキシ
ブル基板５１の接点電極５２が接触されているので、従
来技術の基板４１のパターン４２と浅溝７の金属電極９
とを接続する導線４３が不要となる。このため、導線４
３の前記ボンディング工程、前記ポッティング工程、前
記キュア工程等多くの工程と、その高額な設備とが不要
である。また、それらの工程管理と歩留まり、信頼性に
おいて多くの課題を持つ、ワイヤボンディングそのもの
を導入する必要が無い。これにより、導線４３をボンデ
ィングするために必要なボンディングパッドを圧電セラ
ミックスプレート２の金属電極９上に設ける必要がなく
なり、また狭ピッチのために高価な基板４１を使用する
必要がなくなる。

【００２６】そして、前記外部パルス駆動回路に接続さ
れるフレキシブル基板５１の接点電極５５のピッチが、
圧電セラミックスプレート２の接点電極５０に接続され
るフレキシブル基板５１の接点電極５２のピッチより広
いので、圧電セラミックスプレート２をそのままコネク
タのひとつのメンバとして使用でき、容易に外部パルス
駆動回路との電気的接続が可能になることから、インク
噴射装置１の小型化、低価格化、電気的接続点数の減少
による高信頼性化に効果がある。

【００２７】また、圧電セラミックスプレート２の接点
電極５０が凹状に形成され、フレキシブル基板５１の接
点電極５２が凸状に形成されているので、接点電極５０
と接点電極５２との接続における位置決めが容易であ
る。

【００２８】尚、本発明は以上説明した実施例に限定さ
れるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲の変更は可
能である。

【００２９】図５に示すように、フレキシブル基板６１
には、圧電セラミックスプレート２の接点電極５０と接
続する接点電極５２から導体パターン５４に導かれ、前
記外部パルス駆動回路と電気的接続のための接点電極５
５が設けられている。それら接点電極５５の配置は、図
５中右側から数えて奇数番目がフレキシブル基板６１の
端部（図５中下部）に配置され、偶数番目の位置より図
５中上方に配置されている。また、接点電極５５は接点
電極５２が形成される面と反対の面に形成されている。

【００３０】そして、図６に示すように、セラミックス
プレート２に補強板５６と補強板５７を接着し、フレキ
シブル基板６１を圧電セラミックスプレート２に接続し
た後に、補強板５６の上面から端面５８を覆って、補強
板５７の裏面に至る部分をフレキシブル基板６１で構成
し、市販の接触電極式のコネクタあるいは挿抜式コネク
タにはめ込んで電気的接続を得ることができる。この
時、フレキシブル基板６１の接点電極５５は、補強板５
６、５７の端部付近における図６中上側と下側との両側
に配置されている。

【００３１】このように、接点電極５５がフレキシブル
基板６１が折り曲げられた両側表面に配置されているの
で、フレキシブル基板６１の幅を小さくすることがで
き、インク噴射装置１が小型化される。

【００３２】尚、本実施例では、圧電セラミックスプレ
ート２及びフレキシブル基板５１，６１に接点電極が設
けられていたが、それら接点電極の内少なくとも１つに
はんだ接続電極を設けてもよい。このようにすれば、圧
電セラミックスプレート２とフレキシブル基板５１，６
１とがはんだによって固着されるので、電気的接続の信
頼性が向上する。

【００３３】また、本実施例では、圧電セラミックスプ
レート２の側壁６の変形によって、インクが噴射される
インク噴射装置であったが、バブルジェット方式のイン
ク噴射装置であってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明によれば、前記基盤の溝に形成され、且つ前記基盤の
端部付近に導かれた金属電極及び前記フレキシブル基板
の導体パターンに接点電極が設けられているので、従来
のワイヤボンディングが不要である。そのため、そのワ
イヤボンディング工程における防塵対策のためのクリー
ンルームが不要であり、また導線のボンディング工程、
ポッティング工程、キュア工程等多くの工程とその高額
な設備が不要である。また、導線をボンディングするた
めに必要なボンディングパッドを基盤上に設ける必要が
なくなり、また狭ピッチのために高価な基板を使用する
必要がなくなる。さらに、前記基盤における、前記金属
電極と前記フレキシブル基板の導体パターンとが接続さ
れる部分が凹状に形成されていることで、接点電極の位
置決めが容易であり、また、インク噴射装置を駆動する
駆動回路に接続される接続部を前記フレキシブル基板が
有し、前記フレキシブル基板が折り曲げられ前記インク
噴射装置の端面を覆っていることで、市販の接触電極式
のコネクタあるいは挿抜式コネクタにはめ込んで電気的
接続を得ることができる。従って、容易に外部回路との
電気的接続が可能になることから、インク噴射装置の小
型化、低価格化、電気的接続点数の減少による高信頼性
化の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインク噴射装置を示す斜視
図である。

【図２】前記実施例の接点電極部の断面図である。

【図３】前記実施例のフレキシブル基板の平面図であ
る。

【図４】前記実施例のインク噴射装置を示す側面図であ
る。

【図５】他の実施例のフレキシブル基板の展開図であ
る。

【図６】他の実施例のインク噴射装置を示す側面図であ
る。

【図７】従来技術のせん断モード型インク噴射装置を示
す概略構成図である。

【図８】従来技術のせん断モード型インク噴射装置を示
す断面図である。

【図９】従来技術のインク噴射装置を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ 圧電セラミックスプレート ７ 浅溝 １０ カバープレート ５０ 接点電極 ５１ フレキシブル基板 ５２ 接点電極 ５３ フレキシブルベースフィルム ５４ 導体パターン ５５ 接点電極

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の溝が形成された基盤と、前記溝に
   形成され、且つ前記基盤の端部付近に導かれた金属電極
   と、フレキシブルベースフィルム上に形成され、前記金
   属電極に電気的に接続される導体パターンを備えたフレ
   キシブル基板とを有し、前記フレキシブル基板を介して
   前記金属電極に電圧が印加されると前記溝に収容したイ
   ンクを噴射するインク噴射装置において、 前記金属電極及び前記フレキシブル基板の導体パターン
   に、相互に電気的に接続される接点電極が設けられ、 前記基盤における、前記金属電極と前記フレキシブル基
   板の導体パターンとが接続される部分は凹状に形成され
   ている ことを特徴とするインク噴射装置。
2. 【請求項２】 複数の溝が形成された基盤と、前記溝に
   形成され、且つ前記基盤の端部付近に導かれた金属電極
   と、フレキシブルベースフィルム上に形成され、前記金
   属電極に電気的に接続される導体パターンを備えたフレ
   キシブル基板とを有し、前記フレキシブル基板を介して
   前記金属電極に電圧が印加されると前記溝に収容したイ
   ンクを噴射するインク噴射装置において、 前記金属電極及び前記フレキシブル基板の導体パターン
   に、相互に電気的に接続される接点電極が設けられ、 前記導体パターン上に設けられ、インク噴射装置を駆動
   する駆動回路に接続される接続部を前記フレキシブル基
   板が有し、前記フレキシブル基板が折り曲げられ前記イ
   ンク噴射装置の端面を覆っていることを特徴とする イン
   ク噴射装置。