JP3589277B2

JP3589277B2 - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3589277B2
Application number: JP02141198A
Authority: JP
Inventors: 仁俊木村; 弘荒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2018-01-19
Also published as: EP0861725A2; EP0861725B1; DE69818121T2; DE69818121D1; JPH10264392A; EP0861725A3; US5992976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に一定のピッチで固定して構成された振動子ユニットに駆動信号を供給するフレキシブルケーブルに関する。
【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Ｃは、図１１（イ）に示したような圧電振動子の配列ピッチに合わせて、先端に接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥が形成されたフレキシブルケーブルＢを用い、図１１（ロ）に示したように振動子ユニットＣの各圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥の接続部Ｅ、Ｅ、Ｅ、‥‥にフレキシブルケーブルＢの接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥を半田付けにより接続して外部駆動回路からの駆動信号を圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥に供給して、圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥を伸縮させるように構成されている。
【０００４】
フレキシブルケーブルＢと振動子ユニットＣとの接続は、フレキシブルケーブルＢの接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥を圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥の接続部Ｅ、Ｅ、Ｅ、‥‥のおおよその位置にセットした後、拡大鏡等で観察しながらフレキシブルケーブルＢを圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥の表面に沿ってスライドさせて精密に位置決めし、位置決め終了後に半田付けするという手法が採られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電振動子との接続を容易に行うために、接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥にはフレキシブルケーブルＢの表面から若干突出する半田層が形成され、かつ溶融した半田による短絡を防止するため、圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥の配列間隔よりも接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥の幅が狭く設定されているため、図１１（ハ）に示したように接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥が圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥の間に落ち込み、この状態でフレキシブルケーブルＢを移動させて位置合わせすると、圧電振動子Ｄ、Ｄ、Ｄ‥‥のエッジがフレキシブルケーブルＢの接続パターンＡ、Ａ、Ａ‥‥に引っ掛けられて大きな力を受け、これに起因して欠けが生じて接続面積が減少し、接続不良が生じる等の問題がある。
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ろは縦振動モードの振動子ユニットに破損を招くこと無く、確実に接続することができる振動子ユニットのフレキシブルケーブルを提供することである。
【０００６】
【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の発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室を縦振動モードで加圧する圧電振動子を、複数個、所定のピッチで固定基板に一端を固定して構成された振動子ユニットと、前記圧電振動子に駆動信号を供給するフレキシブルケーブルとからな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の前記圧電振動子の並び方向の両端に、前記圧電振動子のセグメント電極に接続される接続部が、前記セグメント電極との間に間隙を形成できる程度の凸部を有し、前記フレキシブルケーブルを前記セグメント電極に位置決めする際には前記間隙により前記セグメント電極との接触を防止し、位置決め後には前記フレキシブルケーブルを前記圧電振動子ユニット側に押圧しつつ導電関係を形成するように固着して前記接続部を前記セグメント電極に接続した。
【０００７】
【作用】
フレキシブルケーブルが凸部により圧電振動子から若干浮いた状態となっているため、たとえフレキシブルケーブルを位置決めのために移動させても引っ掛かりを起こすことなくスムーズに移動するから、圧電振動子がフレキシブルケーブルの移動で破損されることはない。
【０００８】
【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は本発明のフレキシブルケーブルが使用される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、図中符号１はノズルプレートで、所定のピッチ、例えば１８０ＤＰＩとなるようにノズル開口２、２、２‥‥が穿設されている。
【０００９】
３は、後述する弾性板４とノズルプレート１の間に挟まれて配置される流路形成板で、ノズル開口２に対応するように圧力発生室５、リザーバ６、これらを接続するインク供給口７を形成するための通孔を形成して構成されている。
【００１０】
４は前述の弾性板で、流路形成板３を介してノズルプレート１と対向するように固定されて圧力発生室５を形成するもので、後述する振動子ユニット２０の圧電振動子２１の先端が当接して圧力発生室５の容積を膨張、収縮させるものである。
【００１１】
図３（イ）、（ロ）は、同上振動子ユニット２０の一実施例を示すものであって、図中符号２１、２１、２１‥‥は、圧電振動子で、一方の極となる電極２２と、他方の極となる電極２３とを圧電材料２４を介してサンドイッチ状に積層し、一方の電極２２を先端側に、また他方の電極２３を後端側に露出させて、各端面で共通電極２５、及びセグメント電極２６に接続されて構成され、固定基板２７に一定のピッチで固定されている。
【００１２】
これら圧電振動子２１、２１、２１‥‥の両側にはダミーの圧電振動子２８、２８が配置されていて、各圧電振動子２１、２１、２１、‥‥の共通電極２５は、ダミーの圧電振動子２８、２８に固定された導電性材料からなる接続部材２９により共通に接続されて導電パターン３０を介して固定基板２７の接続パターン３１に導かれている。
【００１３】
一方、各圧電振動子２１、２１、２１‥‥のセグメント電極２６は、それぞれが独立していて、圧電振動子２１、２１、２１‥‥の後端の表面に露出されていて、ここをフレキシブルケーブル４０との接続部とするように構成されている。
【００１４】
再び図１、図２に戻って、図中符号１０は、フレームで、高分子材料の射出成形等により振動子ユニット２０の収容室１１を備えた筒状体として構成され、一端に振動子ユニット２０を収容する開口１２を、また他端には弾性板４、流路形成板３、及びノズルプレート１を積層する固定部１３を残すように固定部１２と同一面に圧電振動子２１の先端を露出させる窓１４を形成して構成されている。
【００１５】
図４、図５は、本発明が特徴とするフレキシブルケーブル４０で、この実施例においてはポリイミド等の耐熱性電気絶縁フィルムをベース材４１とし、これの表面に銅箔等を張り付けて導電層４２を形成し、この導電層４２を圧電振動子２１、２１、２１‥‥に信号を供給するのに適したパターンにエッチングするとともに、図５（ハ）に示したように先端には圧電振動子２１、２１、２１‥‥のセグメント電極２６、２６、２６‥‥に一致するピッチで、望ましくはセグメント電極２６、２６、２６‥‥の幅よりも若干狭い幅、例えばセグメント電極２６、２６、２６‥‥の幅が６０乃至８０μｍの場合には、５０μｍ程度の幅を持つ半田メッキが施された接続部４４、４４、４４‥‥が形成されている。導電層４２の表面を覆うカバーコート４３は、少なくも圧電振動子２１に接続されたとき、圧電振動子２１の後端２１ａよりも圧電振動子２１の先端側に若干延びる位置から後端側に形成されている。
【００１６】
また固定基板２７に形成された共通電極２５の接続パターン３１、３１に対向する両側には、カバーコート４３を除去してベース材４１ともに導電層４２をエンボス加工したり（図５（イ））、またはベース材４１をも除去して導電層４２だけをエンボス加工して（図５（ロ））、フレキシブルケーブル４０を振動子ユニット２０の表面にセットしたとき、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥が圧電振動子２１、２１、２１‥‥の間隙に落ち込まない程度の高さに位置させる高さを備えた凸部４５、４５が形成され、その突出側の面には半田層が形成されている。
【００１７】
この実施例において、振動子ユニット２０を、そのセグメント電極２６、２６、２６‥‥を上面とするようにして治具に固定し、またフレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥を下方にして振動子ユニット２０に当接させると、図６に示したようにフレキシブルケーブル４０の先端の両側に形成されている接続用の凸部４５、４５が固定基板２７に当接して、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥は、圧電振動子２１、２１、２１‥‥の間隙に落ち込まない程度の高さに位置する。
【００１８】
この状態で、フレキシブルケーブル４０を上下方向にたわませることなく、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥が圧電振動子２１のセグメント電極２６の所定の位置に対向するように移動させる。もとより、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥は圧電振動子２１、２１、２１‥‥から若干浮いた状態となっているため、たとえフレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥の幅が、圧電振動子２１と圧電振動子２１との間隙よりも狭くてもここに落ち込むことがなく、フレキシブルケーブル４０は引っ掛かりを起こすことなくスムーズに移動するから、圧電振動子２１、２１、２１‥‥がフレキシブルケーブル４０の移動で破損されることはない。
【００１９】
所定の位置に位置合わせできた段階で、フレキシブルケーブル４０のベース材４１の側から加熱治具により圧力を掛けながら加熱すると、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、凸部４５、及び接続パターン３１の半田が溶融してセグメント電極２６、２６、２６‥‥とフレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４‥‥、及びフレキシブルケーブル４０の凸部４５、４５と固定基板２７の接続パターン３１、３１とが同時に半田付けされる。
【００２０】
この半田付け時の押圧によりフレキシブルケーブル４０の凸部４５が、固定基板２７の接続パターン３１に、凸部が存在しない場合よりも強い力で圧接されるため、フレキシブルケーブル４０の両側が固定基板２７に確実に半田付けされ、外力に抗して剥がれを防止することができる。
【００２１】
このようにしてフレキシブルケーブル４０が接続された圧電振動子２０は、フレーム１０に挿入され、ケーブル４０の他端が窓１７を備えた回路基板１６等に接続される。このときフレキシブルケーブル４０に応力等が作用するが、フレキシブルケーブル４０の先端側は固定基板２７に接着剤４６で接着、固定され、かつ圧電振動子２１、２１、２１、‥‥の端部のエッジ２１ａに対向する領域はフレキシブルケーブル４０のカバーコート４３で覆われているため、ケーブル４０の導電層４２にクラックが入る等の虞はない。なお、図中符号１５は、シールド手段を兼ねる枠体を示す。
【００２２】
図７は、本発明の第２実施例を示すものであって、フレキシブルケーブル４０の凸部４５を、ダミーの圧電振動子２８、２８と対向する領域にカバーコート４３を除去して前述の図５（イ）に示すのと同様にベース材４１とともに導電層４２をエンボス加工したり、またカーバコート４３とベース材４１とを除去して導電層４２だけを図５（ロ）に示すのと同様にエンボス加工して、フレキシブルケーブル４０を圧電振動子ユニット２０の表面にセットしたとき、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４、‥‥が圧電振動子２１、２１、２１、‥‥の間隙に落ち込まない程度の高さを備えるとともに、その突出端近傍には半田層が形成されている。
【００２３】
この実施例において、振動子ユニット２０を、そのセグメント電極２６、２６、２６、‥‥を上面とするように治具に固定し、またフレキシブルケーブル４０の接触部４４、４４、４４、‥‥を下方として振動子ユニット２０に当接させると、図７に示したようにフレキシブルケーブル４０の凸部４５、４５がダミーの振動子２８、２８に当接するから、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４、‥‥が圧電振動子２１、２１、２１、‥‥の表面から若干浮き上がり、圧電振動子２１、２１、２１、‥‥の間隙に落ち込むことがない。
【００２４】
この状態でフレキシブルケーブル４０を上下方向にたわませることなく、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４、‥‥が圧電振動子２１のセグメント電極２６に対して所定の位置となるようにフレキシブルケーブル４０を移動させる。もとより、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４、‥‥は、上述したように圧電振動子２１、２１、２１、‥‥から若干浮いた状態となっているため、たとえフレキシブルケーブル４０の接続部４４、４４、４４、‥‥の幅が、隣接する圧電振動子２１間の間隙より狭くても、この間隙に落ち込むことがなく、フレキシブルケーブル４０は圧電振動子２１に引っ掛かりを起こすことなくスムーズに移動するから、圧電振動子２１がフレキシブルケーブル４０により破損されることはない。
【００２５】
振動子ユニット２０とフレキシブルケーブル４０との位置合わせが終了した段階で、フレキシブルケーブル４０のベース材４１側から加熱治具により圧力を掛けながら加熱すると、フレキシブルケーブル４０の接続部４４、凸部４５の半田が溶融し、接続部４４、４４、４４、‥‥と振動子ユニット２０の各圧電振動子２１、２１、２１、‥‥のセグメント電極２６、２６、２６、‥‥、及びフレキシブルケーブル４０の凸部４５、４５とダミー振動子２８、２８の共通電極２５、２５が同時に半田付けされる。
【００２６】
この半田付け時の押圧によりフレキシブルケーブル４０の凸部４５が、ダミーの圧電振動子２８、２８の共通電極２５、２５またはセグメント電極２６、２６に、凸部４５の分だけ突出しているため強い力で圧接されるため、フレキシブルケーブルの両端がダミーの圧電振動子２８に確実に半田付けされ、外力に十分に抗して剥がれを防止できる。そして、この実施例によれば前述の実施例において振動子ユニット２０に形成されている導電パターン３０及び接続パターン３１（図３（イ））が不要となる。
【００２７】
図８は、凸部４５を形成するための他の実施例を示すものであって、図８（イ）に示した実施例においては、カバーコート４３を剥離してエンボス加工すべき領域にほぼカバーコート４３と同程度の厚みを有する半田層４７が形成されている。
【００２８】
図８（ロ）に示した実施例においては凸部４５の領域のフレキシブルケーブル４０のベース材４１を隔離する一方、前述の実施例と同様にカバーコート４３を剥離してエンボス加工すべき領域にほぼカバーコート４３と同程度の厚みを有する半田層４７が形成されている。
【００２９】
なお、これら半田層４７は、エンボス加工の前後のいずれの時点で形成しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００３０】
図９は本発明の他の実施例を示すものであって、この実施例においてはフレキシブルケーブル４０の先端に、振動子ユニット２０上の接続部材２９と同様の形状の接続パターン４６を半田層として形成し、圧電振動子２１の共通電極２５に加熱治具により圧力を掛けながら加熱すると、フレキシブルケーブル４０の他の接続部と同様に半田が溶融して、各圧電振動子２１、２１、２１、‥‥の共通電極２５とダミーの圧電振動子２８、２８のセグメント電極２６、２６とがフレキシブルケーブル４０の接続パターン４６に半田付けされて圧電振動子ユニット２０に接続部材２９を形成する必要がなくなる。
【００３１】
なお、上述の実施例においては、導電関係の形成を半田付けにより行う場合について説明したが、異方性導電材料や導電性接着剤を用いても同様の作用を奏することは明らかである。
【００３２】
また、上述の実施例においては、凸部を用い圧電振動子の共通電極に対して導電関係を形成する場合について説明したが、凸部による導電関係の形成が必要でない場合、例えば圧電振動子の形成領域外での導電接続を必要としない圧電振動子ユニットにあっては、図１０（イ）に示したようにフレキシブルケーブル全体をエンボス加工したり、また図１０（ロ）に示したように凸部４５を形成すべき領域には導電層４２を形成することなくこの領域をカバーコート４３により他の領域と同一程度にまで被覆してエンボス加工したり、さらには（ハ）に示したように凸部４５となる領域のベース材４１、及び導電層４２を剥離してカバーコート材４３だけをエンボス加工するようにしても、落ち込みを防止できることは明らかである。
【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】同上装置の断面構造を示す図である。
【図３】図（イ）、（ロ）は、それぞれ振動子ユニットの一実施例を示す斜視図と、断面図である。
【図４】本発明のフレキシブルケーブルの一実施例を斜視図である。
【図５】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上フレキシブルケーブルのＡ−Ａ線における断面図、及び図（ハ）は正面図である。
【図６】同上フレキシブルケーブルの接続部と圧電振動子の接続部との位置合わせ時の状態を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例を、フレキシブルケーブルの接続部と圧電振動子の接続部との位置合わせ時の状態を示す図である。
【図８】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明の他の実施例を、凸部の形状で示す図である。
【図９】本発明のフレキシブルケーブルの他の実施例を斜視図である。
【図１０】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ本発明の他の実施例を、凸部の形状で示す図である。
【図１１】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ従来のフレキシブルケーブル、振動子ユニットとフレキシブルケーブルとの接続状態、及び位置合わ時の状態を示す図である。
【符号の説明】
２０振動子ユニット
２１圧電振動子
２５共通電極
２６セグメント電極
２８ダミーの振動子
４０フレキシブルケーブル
４１ベース材
４２導電層
４３カバーコート
４４セグメント電極との接続部
４５共通電極と接続する凸部
４７半田層

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室を縦振動モードで加圧する圧電振動子を、複数個、所定のピッチで固定基板に一端を固定して構成された振動子ユニットと、前記圧電振動子に駆動信号を供給するフレキシブルケーブルとからな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の前記圧電振動子の並び方向の両端に、前記圧電振動子のセグメント電極に接続される接続部が、前記セグメント電極との間に間隙を形成できる程度の凸部を有し、前記フレキシブルケーブルを前記セグメント電極に位置決めする際には前記間隙により前記セグメント電極との接触を防止し、位置決め後には前記フレキシブルケーブルを前記圧電振動子ユニット側に押圧しつつ導電関係を形成するように固着して前記接続部を前記セグメント電極に接続したインクジェット式記録ヘッド。
前記フレキシブルケーブルが少なくともベース材と導電層とを積層して構成され、前記ベース材と前記導電層とを一体にエンボス加工して前記凸部が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。
前記凸部の形成領域に前記導電層のみが露出され、前記導電層をエンボス加工して前記凸部が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。
前記凸部が形成されている領域の前記導電層の表面に半田層が形成されている請求項２、また請求項３に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記凸部が前記圧電振動子の共通電極に導通されている請求項２、請求項３、または請求項４に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記フレキシブルケーブルがベース材と導電層とカバーコートとを積層して構成され、前記ベース材と前記導電層と前記カバーコートとを一体にエンボス加工して前記凸部が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。
前記フレキシブルケーブルがベース材と導電層とカバーコートとを積層して構成され、前記凸部を形成する領域の導電層が除去されて前記カバーコートが積層され、前記ベース材と前記カバーコートを一体にエンボス加工して前記凸部が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。
前記フレキシブルケーブルがベース材と導電層とカバーコートとを積層して構成され、前記凸部を形成する領域のベース材と導電層が除去されて前記カバーコートをエンボス加工して前記凸部が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。
前記フレキシブルケーブルが少なくともベース材と導電層とを積層して構成され、前記圧電振動子のエッジに対向する領域よりも先端側から引出し側にカバーコートが施されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
前記圧電振動子の並び方向の両端にダミーの圧電振動子を有し、前記フレキシブルケーブルの凸部が前記ダミーの振動子に当接する請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。