JP3584952B2 - 積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユニット、及びこれを使用したインクジェット式記録ヘッド - Google Patents
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Description
【発明が属する技術の分野】
本発明は、少なくとも表面に圧電振動子が固定された第1の蓋体と、圧力発生室を形成するスペーサと、共通のインク室、及びノズルプレートに連通する連通孔を備えた第2の蓋体を積層して、ノズル開口、共通のインク室を備えた流路ユニットに固定されて記録ヘッドに構成される積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
表面に圧電振動子が固定された第1の蓋体と、圧力発生室を形成するスペーサと、共通のインク室、及びノズルプレートに連通する連通孔を備えた第2の蓋体を積層して構成されたアクチュエータユニットと、ノズル開口、共通のインク室を備えた流路ユニットとにより構成されるインクジェット式記録ヘッドは、形状が偏平で、しかも流路ユニットとアクチュエータユニットに分割して形成できるため、比較的大型に構成しやすい流路ユニットに複数のアクチュエータユニットを固定して記録ヘッドを構成することにより、大型でかつ記録密度が高い記録ヘッドを小型に構成するとともに、歩留まり良く製造することができるという利点を持っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような記録ヘッドは、図9に示したようにアクチュエータユニットAの表面に形成された圧電振動子B、B’に駆動信号を供給するため、アクチュエータユニットAの両側に接続端子C、C’を設け、圧電振動子B、Bを跨ぐようにフレキシブルケーブルDを接続して、駆動回路からの駆動信号を各圧電振動子B、B’に供給することが行われている。
【0004】
このため、フレキシブルケーブルDが圧電振動子B、B’に接触して圧電振動子B、B’の振動特性に悪影響を与えたり、また接続端子C、C’とフレキシブルケーブルDとの半田付けの熱が圧電振動子B、B’にまで及んで圧電振動子の特性を劣化させたり、さらには接続端子間の幅Wが大きくなるため、フレキシブルケーブルDとアクチュエータユニットAとの間の相対的な傾きθでもフレキシブルケーブルと接続端子との間にW×sinθ分のズレが生じ、精密な位置合わせ作業が必要となる。
【0005】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、記録媒体上のドットをインク滴により構成する関係上、インク滴のサイズを小さくすることにより極めて高い解像度での印刷が可能であるものの、効率よく印刷するためにはノズル開口の数を多くする必要があり、圧電振動子をインク滴噴射源に使用する場合には、圧電振動子の小型化が極めて重要な要件となる。
【0006】
しかしながら、インク滴を飛翔させるためにはある程度の駆動力が必要で、圧電振動子の小型化にも限度がある。このような制約の中で記録密度を向上させるために、ノズル開口の列を複数設けるとともに、各列のノズル開口が他の列の空間に位置するよう、いわゆる千鳥状に配置することが行われている。
【0007】
このようにノズル開口を千鳥状に配列することにより、90dpi乃至180dpi程度まで記録密度を向上することが可能となる。そしてノズル開口列の列数を増やせば、360dpi程度まで記録密度をさらに向上させることが理論上、可能ではあるが、インクジェット式記録ヘッドの主走査方向、つまり紙幅方向のサイズが大きくなるため、記録ヘッドの一側端と他側端に配置されたノズル開口列により形成されるドットの位置がずれが目立つという問題がある。
【0008】
このような問題を解消するために両最外端に位置するノズル開口に連通する圧力発生室列に対して専用のリザーバを配置することにより、最外端のノズル開口列間の距離を可及的に小さくして、記録ヘッドの傾きによるドットの位置ずれを小さくしたインクジェット式記録ヘッドが提案されている(特開平5−84919号公報)。
【0009】
上述のような配列形態を採る記録ヘッドは、インク供給口からそれぞれ独立の供給管路で各リザーバの接続点にインクを供給しているため、各リザーバへのインク分配を均等化しやすいものの、流路構造が複雑になるという問題がある。
【0010】
本発明は、このような事情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、圧電振動子とフレキシブルケーブルとの接触を防止するとともに、フレキシブルケーブルとの接続を容易に行うことができるアクチュエータユニット、及びこのユニットを使用した積層型インクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【0012】
【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請求項1の発明においては、圧力発生室にインクを供給する共通のインク室と、前記圧力発生室に連通しインク滴を吐出するノズル開口とを備えた流路ユニットに固定されてインクジェット式記録ヘッドを構成するアクチュエータユニットにおいて、列状に2列の前記圧力発生室を形成するスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に2列の圧電振動子を備えた第1の蓋体と、前記2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域で前記各圧電振動子の駆動電極とフレキシブルケーブルにそれぞれ接続される接続端子と、を備える。
また請求項3の発明は、圧力発生室にインクを供給する共通のインク室と、前記圧力発生室に連通しインク滴を吐出するノズル開口とを備えた流路ユニットに固定されてインクジェット式記録ヘッドを構成するアクチュエータユニットにおいて、
列状に2列の前記圧力発生室を形成するスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に2列の圧電振動子を備えた第1の蓋体と、前記第1の蓋体の前記2列の圧力発生室列が形成されている領域の前記圧力発生室列の配列方向の一方の外側で、導電パターンを介して前記圧電振動子の駆動電極とフレキシブルケーブルにそれぞれ接続される接続端子と、を備える。
【0013】
【作用】
圧力発生室2列分の接続端子が、2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域。または一端部の側に配置されているため、フレキシブルケーブルによる封鎖から圧電振動子が開放され、またフレキシブルケーブルとの接続作業を略1箇所で済ませることができる。
【0014】
【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は、本発明の記録ヘッドの全体を示す組み立て斜視図であり、また図2は1つのアクチュエータユニットの圧力発生室近傍の構造を示す断面図であって、図中符号2は第1の蓋体で、厚さ10μm程度のジルコニアの薄板から構成され、その表面の少なくとも圧力発生室7、7’に対向する領域から周縁部に至る領域に共通電極22、22’が形成されている。圧力発生室7、7’に対向する共通電極22、22’の表面にはPZT等からなる圧電振動子4、4’が固定され、さらにその表面にスパッタリングや蒸着等の膜形成手段により駆動電極3、3’が形成されている。
【0015】
5、5’は、駆動電極3、3’と接続する端子で、共通電極22、22’とは電気的に絶縁関係を維持するように、この実施例においては図3に示したように2列の圧力発生室により囲まれれた中央領域に形成されており、同じく蓋体2の表面に直接形成された補助端子21、21’を介して駆動電極3、3’に接続されている。
【0016】
このように外部接続用の端子5、5’が一ヶ所に纏まっているため、図4に示したように外部装置と接続するフレキシブルケーブル24との接続作業を簡素化することが可能となる。
すなわち、端子5、5’の幅W’が、両側に接続用の端子を備えた記録ヘッドの端子C、C’(図9)の場合に比較して小さくなるため、フレキシブルケーブル24と記録ヘッドとの相対的な若干の角度ズレを接続端子5、5’の幅で吸収することができて、半田付け時の位置決め作業を簡素化することができる。
【0017】
また、接続端子5、5’が狭い範囲に列状に位置して実質的に1列に配置されているため、同一の加熱手段により1回の半田付け作業で接続することができる。
【0018】
このように、中央部の狭い領域でフレキシブルケーブル24が固定されているため、フレキシブルケーブル24の両側を開放することができて、フレキシブルケーブル24の両側を支持部材により圧電振動子4、4’から持ち上げておくことが可能となり、したがって圧電振動子4、4’とフレキシブルケーブル4、4’との接触を確実に防止することができる。
【0019】
また、半田付け作業が狭い領域で済むため、図5に示したように駆動回路等を作り付けたベアICチップを接続端子5、5’に直接固定することが可能となる。
【0020】
再び図1、2に戻って、図中符号6は、スペーサで、圧力発生室7、7’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の蓋体8と第1の蓋体2とにより両面を封止されて圧力発生室7、7’を形成している。圧力発生室7、7’は、圧電振動子4、4’のたわみ振動を受けて収縮、膨張してノズル開口18、18’からインク滴を吐出し、またインク供給口12、12’を介して共通のインク室16のインクを吸引する。
【0021】
8は、第2の蓋体で、やはりジルコニア等のセラミック板に、圧力発生室7、7’の外側に近い位置でノズル開口18、18’と連通するノズル連通孔9、9’と、また中央側でインク供給口12、12’と連通する連通孔10、10’を穿設して構成されている。
【0022】
これら各部材2、6、8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、1、1に纏められている。
【0023】
11は、インク供給口形成基板で、アクチュエータユニット1、1、1の固定基板を兼ねるとともに、圧力発生室7、7’の中央部の一端側に共通のインク室16と圧力発生室7、7’とを接続するインク供給口12、12’を、また圧力発生室7、7’の外側寄りの位置にはノズル開口18、18’と接続するノズル連通孔13、13’を穿設して構成されている。
【0024】
さらに、アクチュエータユニット1の固定領域から外れた位置には図示しないインクタンクからインクが流入するインク導入口14、14、14が穿設されている。
【0025】
15は、共通のインク室形成基板で、共通のインク室16を形成するに適した厚み、例えば150μmのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、2列の圧力発生室7、7’に連通するインク供給口12、12’をカバーする共通のインク室16となる通孔と、その外側にノズル開口18、18’とを接続する連通孔17、17’を穿設して構成されている。
【0026】
18は、ノズルプレートで、各アクチュエータユニット1、1、1のノズル連通孔9、9’や、インク供給口形成基板11の連通孔13、13’、共通のインク室形成基板15の連通孔17、17’と連通可能な位置にノズル開口18、18’を列状に、複数列、この実施例では6列形成して構成されている。
【0027】
これらインク供給口形成基板11、共通のインク室形成基板15、及びノズルプレート18は、それぞれの間に熱溶着フィルムや接着剤等の接着剤層P、Pにより流路ユニット20に纏められる。そして、各アクチュエータユニット1、1、1は、接着剤層P’により流路ユニット20に固定されて、インクジェット式記録ヘッドが構成されている。
【0028】
この実施例においては、各アクチュエータユニット1、1、1のノズル連通孔9、9’が両側に、またインク供給口12、12’と連通する連通孔10、10’が中央側に配置されているため、ノズルプレート19の対をなすノズル開口18、18’の距離Lが可及的に大きくなり、アクチュエータユニット1、1、1の相互の間隔を適当に調整することにより、異なるアクチュエータユニットとのノズル開口列間の距離L’を、1つのアクチュエータユニット1に属するノズル開口18、18’の距離Lと同一に設定することができる。
【0029】
このように各ノズル列間の距離L、L’を等しく設定すると、記録ヘッドの取付け誤差等によりキャリッジの移動方向に対して記録ヘッドが傾いたとしても、ノズル開口間の紙送り方向の相対距離は変化するものの、ノズル開口間の相対誤差は一定に保たれるため、印刷品質の低下を防止することができる。
【0030】
なお、上述の実施例のおいては、各列の圧電振動子4、4’の駆動電極3、3’に接続する端子5、5’を異なる列に配置したが、図6に示したように同一直線上に配置すると、フレキシブルケーブル24との位置合わせ作業や半田付け作業をより一層簡素化することができる。
【0031】
また、上述の実施例においては、フレキシブルケーブル24に接続する端子を圧力発生室により囲まれた領域に配置しているが、図7に示したように端子5、5’を第1の蓋体2の一側寄り(図では右側)に一列に配置し、各圧力発生室列の駆動電極3、3’と導電パターン26、26’で接続し、また他側寄り(図では左側)に共通電極27を形成して遠方側に位置する圧力発生室列の共通電極22’(図2)を導電パターン28で引き出して接続するようにしてもよい。
【0032】
この実施例によれば、半田付けの対象となる端子5、5’を図8に示したように圧力発生室や圧電振動子から離れた位置に自由に形成することが可能となるため、フレキシブルケーブル24との半田付け時の熱が圧電振動子に及ぶのを防止して、加熱に起因圧電振動子の劣化を防止することができる。
【0033】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、圧力発生室2列分のフレキシブルケーブルとの接続端子が、2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域、または一端部側に配置されているため、フレキシブルケーブルによる封鎖から圧電振動子を開放してフレキシブルケーブルの接触に起因する圧電振動子の動作不良を無くすることができるばかりでなく、フレキシブルケーブルとの相対合わせの余裕度を大きくでき、かつ接続作業を実質的に1箇所としてケーブルの接続作業の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の記録ヘッドの一実施例を、接着剤層を除外して示す組立斜視図である。
【図2】同上記録ヘッドを、圧力発生室の近傍の断面構造でもって示す図である。
【図3】アクチュエータユニットの上面の構造を示す図である。
【図4】同上記録ヘッドにフレキシブルケーブルを接続した状態を示す図である。
【図5】同上記録ヘッドにICチップを直付けした実施例を示す図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図8】同上記録ヘッドとフレキシブルケーブルとの接続関係を示す図である。
【図9】インクジェット式記録ヘッドとフレキシブルケーブルとの従来の接続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の蓋体
4、4’ 圧電振動子
5、5’ 接続端子
6 スペーサ
7、7’ 圧力発生室
8 第2の蓋体
9、9’ ノズル連通孔
11 インク供給口形成基板
15 共通のインク室形成基板
16 共通のインク室
18、18’ ノズル開口
19 ノズルプレート
20 流路ユニット
24 フレキシブルケーブル
Claims (6)
- 圧力発生室にインクを供給する共通のインク室と、前記圧力発生室に連通しインク滴を吐出するノズル開口とを備えた流路ユニットに固定されてインクジェット式記録ヘッドを構成するアクチュエータユニットにおいて、
列状に2列の前記圧力発生室を形成するスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に2列の圧電振動子を備えた第1の蓋体と、前記2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域で前記各圧電振動子の駆動電極とフレキシブルケーブルにそれぞれ接続される接続端子と、からなる積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユニット。 - 前記接続端子が、前記2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域に実質的に1列となるように配置されている請求項1の積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユニット。
- 圧力発生室にインクを供給する共通のインク室と、前記圧力発生室に連通しインク滴を吐出するノズル開口とを備えた流路ユニットに固定されてインクジェット式記録ヘッドを構成するアクチュエータユニットにおいて、
列状に2列の前記圧力発生室を形成するスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に2列の圧電振動子を備えた第1の蓋体と、前記第1の蓋体の前記2列の圧力発生室列が形成されている領域の前記圧力発生室列の配列方向の一方の外側で、導電パターンを介して前記圧電振動子の駆動電極とフレキシブルケーブルにそれぞれ接続される接続端子と、からなる積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータユニット。 - 圧力発生室と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ように中央部に位置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に、
圧力発生室にインクを供給する共通のインク室と、前記圧力発生室に連通しインク滴を吐出するノズル開口とを備えた流路ユニットに固定されてインクジェット式記録ヘッドを構成するアクチュエータユニットにおいて、
列状に2列の前記圧力発生室を形成するスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に2列の圧電振動子を備えた第1の蓋体と、前記2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域で前記各圧電振動子の駆動電極とフレキシブルケーブルにそれぞれ接続される接続端子と、からなる積層型インクジェット式記録ヘッド。 - 前記接続端子が、前記2列の圧力発生室列で挟まれる中央領域に実質的に1列となるように配置されている請求項4の積層型インクジェット式記録ヘッド。
- 圧力発生室と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ように中央部に位置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に、
列状に2列の前記圧力発生室を形成するスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に2列の圧電振動子を備えた第1の蓋体と、前記第1の蓋体の前記2列の圧力発生室列が形成されている領域の前記圧力発生室列の配列方向の一方の外側で、導電パターンを介して前記圧電振動子の駆動電極とフレキシブルケーブルにそれぞれ接続される接続端子と、からなるアクチュエータユニットを接合して構成された積層型インクジェット式記録ヘッド。
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