JP3539475B2 - インクジェット式記録ヘッド、及びフレキシブルケーブルの接続方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、縦振動モードの圧電振動子の伸縮によりノズル開口からインク滴を吐出させて画像や文字を記録用紙に記録するインクジェット式記録ヘッド、より詳細には複数の圧電振動子を固定基板の一定のピッチで固定して構成された振動子ユニットと、これに駆動信号を供給するフレキシブルケーブルとの接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドの中でも、高速駆動が可能である縦振動モードの圧電振動子を使用した記録ヘッドは、ノズル開口、及びリザーバに連通する圧力発生室の一部を弾性板によりインク吐出部を形成し、軸長方向に伸縮する圧電振動子を、その一端を一定ピッチで固定基板に固定した振動子ユニットにより駆動するように構成されている。
【０００３】
このような振動子ユニットは、圧電振動子の後端を、フレキシブルケーブルの接続パターンと半田付けにより接続されて、外部からの駆動信号の供給を受けるように構成されている。
【０００４】
このような圧電振動子は、長さがせいぜい数ミリ、幅が０．１ｍｍ程度と極めてサイズが小さいため、フレキシブルケーブルと振動子ユニットとの接続のための位置合わせには困難を来す。このような問題を緩和するため、圧電振動子の後端部との位置を規定するマークをフレキシブルケーブルの表面に形成しておき、フレキシブルケーブルを透かして圧電振動子の後端部が、このマークに一致するように位置合わせして、加熱手段により加熱して半田付けを行なうという手法で接続が行われている。
【０００５】
このように位置合わせにはフレキシブルケーブルを通して振動子ユニットを構成している圧電振動子の後端等の基準位置が視認できることが不可欠となるが、フレキシブルケーブルによってはベース部材に不透明材料が使用されていて振動子ユニットをケーブルを透かして視認することが不可能となる場合がある。
このような問題を解消するため、実開平2-142569号公報に見られるようにフレキシブルケーブルの接合領域の両側にダミーのリードを、絶縁材を介すること無く露出させて形成し、このダミーのリードを利用して被接合対象との位置決めを行うことも提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら接続対象である圧電振動子ユニットは、多数の圧電振動子を、自身の幅と同等のピッチで配列されているため、図１１に見られるようにフレキシブルケーブルＡの導電パターンＢ、Ｂ、Ｂ、‥‥が圧電振動子ユニットＣを構成している圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ、‥‥の隙間に落ち込むため、圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ、‥‥の列設方向（図中、左右方向）への位置決めが困難であると言う問題がある
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とは圧電振動子間への導電パタンの落ち込みを無くして圧電振動子ユニットとフレキシブルケーブルとの接続作業の簡素化を図ることができるフレキシブルケーブルの接続構造を備えたインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、フレキシブルケーブルと圧電振動子との接続方法を提案することである。
【０００７】
【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、一端が自由端となるように複数の駆動用の圧電振動子を固定基板に固定して構成された圧電振動子ユニットと、ノズル開口とインク供給口を介してリザーバに連通し、前記駆動用の圧電振動子により加圧される圧力発生室を複数備えた流路ユニットとを備え、前記圧電振動子にフレキシブルケーブルの導電パターンを介して前記駆動用の圧電振動子に駆動信号を供給するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記フレキシブルケーブルが、前記圧力発生室の配列ピッチに一致して形成された接続部を備えるとともに、前記接続部の両側に前記駆動用の圧電振動子の領域外で当接して前記フレキシブルケーブルの位置決め時に、前記接続部と前記圧電振動子との間に間隙を形成する当接部が形成されている。
【０００８】
【作用】
フレキシブルケーブルの支持部を圧電振動子から外れた位置に当接させて、接続部を圧電振動子の表面から一定の間隙で浮き上がらせ、フレキシブルケーブルを圧電振動子の列設方向にもスムーズに移動させることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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、図２は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ものであって、流路ユニット１は、ノズル開口２を一定ピッチで穿設したノズルプレート３と、ノズル開口２に連通する圧力発生室４、これにインク供給口５を介してインクを供給するリザーバ６を備えた流路形成基板７と、振動子ユニット８の各圧電振動子９の先端に当接されて圧力発生室４の容積を膨張、縮小させる弾性板１０とを一体に積層して構成されている。
【００１０】
流路ユニット１は、高分子材料の射出成形等により構成されたホルダー１１の開口面１２に、また振動子ユニット８は外部からの駆動信号を伝達するフレキシブルケーブル１３に接続された上で収容室１４に収容され、それぞれのホルダー１１との当接面を接着剤により固定され、ノズルプレート側に静電シールド材を兼ねる枠体１５を挿入して記録ヘッドに纏められている。
【００１１】
図３は、同上振動子ユニット８の一実施例を示すものであって、一方の極となる電極と、他方の極となる電極とを圧電材料を介してサンドイッチ状に積層して構成された圧電材料板を、一端が自由端となるように他端を固定基板２０に固定した上で、両端に若干幅広となるダミーの振動子２１、２２を残すように等間隔にワイヤソウ等により一定の間隔で切分けて圧電振動子９、９、９を形成して構成されている。
【００１２】
圧電振動子９の自由端側に各圧電振動子９の一方の電極と接続する共通電極２４が、また固定基板側には各圧電振動子９の他方の電極と接続するとともに、フレキシブルケーブル１３と接続するセグメント電極２５が形成されている。各共通電極２４は、導電性材料からなる接続部材２６により共通に接続されてダミーの圧電振動子２１、２２に形成された導電層２７、２８に接続されている。
【００１３】
振動子ユニット８に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル１３は、図４に示したようにポリイミド等の耐熱性電気絶縁フィルムからなるベース材３０と、これの表面に銅箔等を張り付け形成された導電層とを有し、導電層を、圧電振動子９、９、９‥‥に信号を供給するのに適した導電パターン３１、３１、３１、‥‥にエッチングして構成されている。
またこの導電層は、他端側においてホスト等の印刷信号出力手段に接続する導電パターン３２、３２、３２、‥‥が同様の手法で形成されている。
【００１４】
そして導電パターン３１、３１、３１、‥‥の先端側には、圧電振動子９、９、９‥‥のセグメント電極２５、２５、２５‥‥に一致するピッチで、望ましくはセグメント電極２５、２５、２５‥‥の幅よりも若干狭い幅、例えばセグメント電極２５、２５、２５‥‥の幅が６０乃至８０μｍの場合には、５０μｍ程度の幅を持ち、かつベース材３０を有しない接続部３３、３３、３３‥‥が形成され、必要に応じて接続面側に半田メッキ層が形成されている。
【００１５】
これらの導電パターン３１の全体、及び導電パターン３２の接続部３４以外の領域は、必要に応じて電気絶縁性を備えた柔軟なカバーコート３５で被覆されている。
【００１６】
そして本発明においては、圧電振動子９、９、９‥‥に駆動信号を供給する導電パターン３１、３１、３１、‥‥の接続部３３、３３、３３‥‥の列設方向の両側部の少なくとも駆動用圧電振動子９、９、９‥‥からはずれた位置、好ましくはダミーの圧電振動子２１、２２と対向する位置には、接続部３３、３３、３３、‥‥の先端からよりも突出する支持部３６、３６がベース材３０により形成されている。支持部は、接続部の接続面よりも圧電振動子側に突出するように折り曲げられている。なお、図中符号３７は、外部から供給された印刷信号に基づいて圧電振動子９、９、９、‥‥を駆動するための信号を発生する半導体集積回路を示す。
【００１７】
このように構成されたフレキシブルケーブル１３は、振動子ユニット８を、そのセグメント電極２５、２５、２５‥‥を上面とするようにして治具に固定する。
ついで、フレキシブルケーブル１３を、その支持部３６、３６が圧電振動子ユニットの駆動用の圧電振動子９、９、９、‥‥から外れた位置に当接させると、図５（イ）に示したように接続部３３、３３、３３‥‥が当接部３６、３６により圧電振動子ユニットの表面から一定の間隙Ｇをもって浮き上がる。
【００１８】
これにより、接続部３３、３３、３３‥‥は圧電振動子間に落ち込むことが無く、フレキシブルケーブル１３が圧電振動子９、９、９、‥‥の列設方向にもスムーズに移動し、かつマークに頼る間接的な位置決めよりも高い精度で位置決めを実行できる。
【００１９】
位置決め作業が完了した段階で、フレキシブルケーブル１３の接続部３３、３３、３３‥‥を加熱手段により押圧しながら加熱すると、支持部３６、３６が、図５（ロ）に示したように弾性変形して接続部３３、３３、３３、‥‥が圧電振動子９、９、９、‥‥の接続領域に接触し、フレキシブルケーブル１３と振動子ユニット８とが半田メッキ層を介して接続される。
【００２０】
なお、上述の実施例においては、ベース材３１だけで当接部３６、３６を形成しているが、図６（イ）に示したように導電パターン３１、３１、３１を形成している導電層３８だけ、また図６（ロ）に示すようにベース材３１と導電層３８との２層構造として当接部３６’、３６”を形成しても同様の作用を奏する。
【００２１】
図７は前述したフレキシブルケーブルの製造方法の一実施例を示すものであって、ポリイミド等の耐熱性電気絶縁フィルムのテープ４０に、接続領域を形成すべき領域に支持部間の長さよりも短く、かつ接続部を形成すべき領域よりも長い長辺を、また接続部の若干長めに所定の長さよりも長さよりも長い幅を備えた窓４１を形成する（I）。
この窓４１を跨ぐように導電パターン４２、及び半導体集積回路と接続するパターン４３を形成する（II）。
そして構成すべきフレキシブルケーブル１３の外形４４に一致してフィルム４０をプレスなどにより打ち抜く（III）。
そして、半導体集積回路４５を実装してから、当接部４５、４６となる領域を接続面側に折り曲げ、癖付けすることにより完成する。
【００２２】
なお、上述の実施例においては、予めフィルム４０にプレス等により窓４１を形成しているが、窓４１を形成することなく上述の工程を進め、構成すべきフレキシブルケーブル１３の形状となるように成形した段階で、上記窓４１に相当する領域のフィルム４０を化学的に除去しても同様の作用を奏する。
【００２３】
図８は、本発明の他のフレキシブルケーブルが適用可能な他の形式のインクジェット式記録ヘッドの一例を示すもので、このインクジェット式記録ヘッドは、図７（イ）に示したように図示しないノズル開口と、インク供給口５０を介してリザーバ５１とに連通する圧力発生室５２を一定のピッチで形成した基板５３と、図７（ロ）に示したように圧力発生室５２に対向するようにたわみ振動する圧電振動子５４を表面に形成された弾性板５５とを積層して構成されている。
【００２４】
このようなインクジェット式記録ヘッドにおいても、圧電振動子５４、５４、５４、‥‥の配列領域外に位置するように当接部を形成し、この当接部により接続部を浮かせた状態で図９に示したように圧電振動子５４の表面に形成された電極から引き出された接続用導電部５５に、フレキシブルケーブル１３の接続部３３を位置決め、接続したり、また図１０に示したように圧電振動子５４に形成されている上電極にフレキシブルケーブル１３の接続部３３を直接、接続することができる。
【００２５】
なお、上述の実施例においては、フレキシブルケーブル１３に半導体集積回路３７を実装して、この半導体集積回路３７から駆動信号を供給しているが、外部装置からの駆動信号を圧電振動子に伝送するフレキシブルケーブルに適用しても同様の作用を奏する。
【００２６】
なお、フレキシブルケーブル１３の接合部３３とと圧電振動子９との接合には、半田付けの他の導電接合法、例えば半田ペースト、導電性接着剤、異方性導電膜を用いることができる。特に異方性導電接合フィルムは、接合領域を覆うサイズのものを接合対象の間に介挿して加圧接合すると、加圧方向の電気抵抗が極端に低下する一方、加圧を受けない領域が極めて高い電気抵抗を維持したまま残るため、半田などの流状態を経由する接合手段に比較して、導電パターン間での短絡を確実に防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、接続部を圧電振動子の表面から一定の間隙で浮き上がらせた状態で、フレキシブルケーブルを圧電振動子の列設方向に移動させることができ、また接続部と圧電振動子の接続領域との位置を直接確認できるため、マークに頼る間接的な位置決めよりも高い精度で接続することができる。
【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み立て斜視図である。
【図２】同上記録ヘッドの断面構造を示す図である。
【図３】同上記録ヘッドに使用するユニットの一実施例を示す斜視図である。
【図４】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上記録ヘッドのフレキシブルケーブルの一実施例を示す平面図と断面図である。
【図５】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上フレキシブルケーブルと圧電振動子ユニットとの接合工程を示す図である。
【図６】図（イ）、（ロ）は、それぞれフレキシブルケーブルの他の実施例を示す断面図である。
【図７】図（I）乃至（III）は、それぞれ同上フレキシブルケーブルの製造工程を示す図である。
【図８】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明が適用可能なインクジェット式記録ヘッドの構造を示す斜視図である。
【図９】同上記録ヘッドの圧電振動子とフレキシブルケーブルとの接合部を拡大して示す上面図である。
【図１０】同上記録ヘッドの圧電振動子とフレキシブルケーブルとの接合部を拡大して示す上面図である。
【図１１】インクジェット式記録ヘッドの圧電振動子とフレキシブルケーブルとの従来の接合方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 流路ユニット
８ 振動子ユニット
９ 圧電振動子
１３ フレキシブルケーブル
３０ ベース材
３１ 導電パターン
３３ 接続部
３６ 当接部

Claims (12)

1. 一端が自由端となるように複数の駆動用の圧電振動子を固定基板に固定して構成された圧電振動子ユニットと、ノズル開口とインク供給口を介してリザーバに連通し、前記駆動用の圧電振動子により加圧される圧力発生室を複数備えた流路ユニットとを備え、前記圧電振動子にフレキシブルケーブルの導電パターンを介して前記駆動用の圧電振動子に駆動信号を供給するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
   前記フレキシブルケーブルが、前記圧力発生室の配列ピッチに一致して形成された接続部を備えるとともに、前記接続部の両側に前記駆動用の圧電振動子の領域外で当接して前記フレキシブルケーブルの位置決め時に、前記接続部と前記圧電振動子との間に間隙を形成する当接部が形成されているインクジェット式記録ヘッド。
2. 前記接続部が、前記導電パターンの先端を露出させて形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
3. 前記フレキシブルケーブルが、ベース材に導電層形成材を積層して形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
4. 前記当接部が、前記フレキシブルケーブル本体部に対して前記接続部の接続面側に一定の角度だけ折り曲げられている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
5. 前記当接部が、前記ベース材により構成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
6. 前記当接部が、前記導電パターンと同一の材料で構成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
7. 前記当接部が、前記ベース材と、導電パターンと同一の材料の積層体で構成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
8. 前記圧電振動子が、軸方向に変位し、その一端を固定基板に固定されて、前記固定基板を介して他端を前記圧力発生室に当接されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
9. 前記圧電振動子が、面方向に変位し、その一方の面を前記圧力発生室を構成する弾性変形部材に固定されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
10. 先端に導電層形成材を露出させた接続部を有する導電パターンを積層するとともに、前記接続部の両側に弾性変形可能な当接部を形成して構成されたフレキシブルケーブルと、一端が自由端となるように複数の圧電振動子を固定基板に固定して構成された圧電振動子ユニットとの接続方法において、
    前記フレキシブルケーブルの前記当接部を前記圧電振動子の配列領域外に位置させて前記接続部と前記圧電振動子の表面との間に間隙を形成させ、この状態で前記接続部と前記圧電振動子とを位置決めし、位置決め後に前記接続部を前記圧電振動子の導電部に圧接して導電接合するフレキシブルケーブルの接続方法。
11. 前記導電接合が、半田付けである請求項１０に記載のフレキシブルケーブルの接続方法。
12. 前記導電接合が、異方性導電膜を介装して行われる請求項１０に記載のフレキシブルケーブルの接続方法。

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