JPH07223311A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子駆動時に発生する共振を完全に防止
すると共に、各圧電素子とフレキシブルケーブル上の各
電極との接触を正確に容易に行うことのできるインクジ
ェットプリントヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 メインフレーム１４の略楕円形状の開口部１
４ａに該開口部１４ａと同形状のフレキシブルケーブル
１６を配置し、サブフレーム２２上に形成され開口部１
４ａに嵌合可能な凸条部２２ａの内周部に弾性部材１８
を収納する。そして、メインフレーム１４とサブフレー
ム２２とを組み合わせ、フレキシブルケーブル１６と弾
性部材１８とを挟み込む構造として、弾性部材１８を介
してフレキシブルケーブル１６をメインフレーム１４に
固定されたヘッド基板１２上の圧電素子に押圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ファクシミ
リ、プロッタ等に用いられるインクジェットプリントヘ
ッドの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ヘッドを記録媒体に接触させ
ることなく、インクをノズル孔から射出して記録媒体に
付着させて印刷を行うインクジェットプリントヘッドが
知られている。このインクジェットプリントヘッドのう
ち、電圧印加によって振動する圧電素子を利用して、イ
ンクを一時的に貯蔵している圧力室の容積を変化させて
インクの吸入及び射出を行うタイプのものがある。

【０００３】例えば、図３に示すインクジェットプリン
トヘッドのヘッド基板５０はガラス材等で形成され、一
端（ヘッド基板５０の中央側）に紙面裏側方向に開口し
たインク射出用のノズル孔を有し、他端（ヘッド基板５
０の外周側）に共通のインク流路５２に連通したインク
導入孔を有する複数の圧力室５４（図３では４８個）が
エッジング等によって形成されている。このインクジェ
ットプリントヘッドでは小型化を行うために圧力室５４
を１８０°以上の放射状に配列している。そして、ヘッ
ド基板５０の圧力室５４形成面上に不図示の振動板が接
合され、更に各圧力室５４に対応する振動板上には、複
数の圧電素子が配置される。圧電素子は電圧印加に応じ
て振動し、この振動が振動板を介して圧力室５４に伝達
され、圧力室５４の容積を変化させる。そして、この容
積変化によってノズル孔から所望量のインクが射出さ
れ、記録媒体に印刷が行われる。

【０００４】このインクジェットプリントヘッドは、主
として、金属製のメインフレームと、ヘッド基板５０
と、前記圧電素子に駆動電圧を印加するフレキシブルケ
ーブルと、前記圧電素子と前記フレキシブルケーブルと
の接触を維持すると共に圧電素子駆動時の共振を防止す
る弾性部材と、インクをヘッド基板に供給するインクタ
ンク等から構成されている。つまり、メインフレームの
一面側にヘッド基板が固定される。そして、メインフレ
ームに設けられた開口部を介してヘッド基板上の圧電素
子とメインフレームの他面側に配置されたフレキシブル
ケーブルとを接触させると共に、フレキシブルケーブル
の背面に弾性部材を配置する。そして、インクタンクを
弾性部材の背面から押し付けた状態でメインフレームに
ビスや接着剤等の接合手段によって固定し、弾性部材を
介して前記フレキシブルケーブルをヘッド基板の圧電素
子に押圧して、フレキシブルケーブルと圧電素子の接触
を維持すると共に、インクジェットプリントヘッドをイ
ンクタンクまで含んだ一体品としていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インクタンク
は一般的に樹脂で成形されているため、インクタンクに
よってフレキシブルケーブルや弾性部材を金属製のメイ
ンフレームに固定されたヘッド基板の圧電素子に押圧す
ると、インクタンクに撓みが生じ、フレキシブルケーブ
ルを圧電素子に均一な力で押圧することができず、圧電
素子駆動時に発生する共振を完全に防止できないという
問題があった。

【０００６】また、インクジェットプリントヘッドの組
み立ての時、各圧電素子とフレキシブルケーブル上の各
電極との位置合わせを正確に行うことが困難であると共
に、組み立て時や使用時に、インクタンクに撓みが生じ
るとフレキシブルケーブルの電極と圧電素子との位置関
係がずれ、正確な接触を維持することができず、接触不
良や誤動作が発生するという問題があった。

【０００７】本発明は上記従来の問題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、圧電素子駆動時に発生する共振
を完全に防止すると共に、各圧電素子とフレキシブルケ
ーブル上の各電極との接触を容易に正確に行うことので
きるインクジェットプリントヘッドを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本出願の第１の発明は、一端にインク射出用のノズ
ルを有し他端にインク導入孔を有する複数の圧力室と、
前記圧力室の一面側に設けられた振動板と、前記振動板
を振動させて前記圧力室の容積を変化させてインクの吸
入及び射出を行う前記圧力室と対応して配置される圧電
素子と、を含むヘッド基板と、前記ヘッド基板が一面側
に配置され、かつ開口部を有するメインフレームと、前
記圧電素子に駆動電圧を供給するフレキシブルケーブル
と、メインフレームの他面側に配置され前記開口部を介
して前記圧電素子と前記フレキシブルケーブルとの接触
を維持するとともに共振を防止する弾性部材と、前記フ
レキシブルケーブルと前記弾性部材とを前記メインフレ
ームに押圧固定するサブフレームと、を有することを特
徴とする。

【０００９】また、本出願の第２の発明は、第１の発明
のインクジェットプリントヘッドにおいて、メインフレ
ームの開口部の形状とフレキシブルケーブルの外形とが
同一の略楕円形状を呈し、前記開口部にフレキシブルケ
ーブルが収納配置されることを特徴とする。

【００１０】更に、本出願の第３の発明は、第２の発明
のインクジェットプリントヘッドにおいて、サブフレー
ムはメインフレームの開口部に嵌合可能な凸条部を有
し、該凸条部の内周部に弾性部材を保持することを特徴
とする。

【００１１】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、メインフレー
ムとサブフレームとによって、フレキシブルケーブルと
弾性部材とを挟み込む構造にしているので、弾性部材を
介してフレキシブルケーブルをメインフレームに固定さ
れたヘッド基板上の圧電素子に均一な力で押圧すること
ができる。

【００１２】また、第２の発明の構成によれば、メイン
フレームの開口部の形状とフレキシブルケーブルの外形
とが同一の楕円形状を呈し、前記開口部にフレキシブル
ケーブルを収納配置しているので、メインフレームに対
するフレキシブルケーブルの位置合わせを正確に容易に
行うことができる。

【００１３】更に、第３の発明の構成によれば、サブフ
レームにメインフレームの開口部に嵌合可能な凸条部を
形成し、該凸条部の内周部に弾性部材を保持しているの
で、メインフレームに対するフレキシブルケーブルと弾
性部材との位置合わせを更に容易に行うことができると
共に、メインフレームに固定されたヘッド基板上の圧電
素子にフレキシブルケーブルを更に均一な力で押圧する
ことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図を用いて説明する。本
実施例ではシリアルタイプのインクジェットプリントヘ
ッドを例に取って説明する。

【００１５】図１は、本発明のインクジェットプリント
ヘッド１０の分解斜視図である。

【００１６】インクジェットプリントヘッド１０は、例
えば、ヘッド基板１２と、アルミニウム等の金属で形成
されるメインフレーム１４と、ヘッド基板１２上の圧電
素子に駆動電圧を印加するフレキシブルケーブル１６
と、圧電素子駆動時の共振を防止する弾性部材１８と、
インクをヘッド基板に供給するインクタンク２０等から
構成されている。

【００１７】本実施例の第１の特徴的事項は、メインフ
レームの背面側に配置されるフレキシブルケーブルと弾
性部材をアルミニウム等の金属製のメインフレームとサ
ブフレームとによって挟み込み固定しているところであ
る。また、第２の特徴的事項は、メインフレームの開口
部の形状とフレキシブルケーブルの外形が同一の楕円形
状を呈し、前記開口部にフレキシブルケーブルが収納配
置されているところである。更に、第３の特徴的事項は
サブフレームにメインフレームの開口部に嵌合可能な凸
条部を形成し、該凸条部の内周部に弾性部材を保持し
て、メインフレーム及びサブフレームに対してフレキシ
ブルケーブルと弾性部材とを位置決めしているところで
ある。

【００１８】メインフレーム１４に固定されるヘッド基
板１２は、例えば、ガラス材等で形成され、その一面側
（図１においては裏面側）には、一端にインク射出用の
ノズル孔を有し、他端にインク導入孔を有する複数の圧
力室がエッチング等によって、形成されている（図３参
照）。また、前記圧力室の上面には振動板が載置されて
いる。更に、前記振動板の上面には前記各圧力室に対応
した位置に圧電素子が載置される。この圧電素子は駆動
電圧が印加されると、この圧電素子が前記振動板を撓ま
せ前記圧力室の容積を変化させる。この圧力室の容積変
化に応じて圧力室内にインクを吸入し、また圧力室内の
インクの射出を行う。

【００１９】ヘッド基板１２の表面側には、該ヘッド基
板１２のノズル孔から射出されるインクの射出圧力を向
上させるために、各ノズル孔に対応した、更に直径の小
さなノズル孔を有するノズルプレート２３を設けてもよ
い。

【００２０】前記ヘッド基板１２は、アルミニウム等で
形成され中央部に略楕円形状の開口部１４ａを有するメ
インフレーム１４（図２参照）にＵＶ系接着剤や嫌気性
接着剤等によって接着固定される。つまり、図１、図２
に示すようにメインフレーム１４の前面側にはヘッド基
板１２を収納する凹部１４ｂが形成され、凹部１４ｂの
ほぼ中央部には開口部１４ａが形成されている。従っ
て、ヘッド基板１２を凹部１４ｂに固定すると、ヘッド
基板１２上の圧電素子が開口部１４ａによってメインフ
レーム１４の背面側に露出することになる。このよう
に、メインフレーム１４にヘッド基板１２を接着するこ
とによって、後述するフレキシブルケーブル１６の収納
空間を形成すると共に、ヘッド基板１２がインク射出動
作を行う際に発生する振動を防止することができる。

【００２１】そして、メインフレーム１４の開口部１４
ａには、前記ヘッド基板１２上の各圧電素子に駆動電圧
を印加する電極が多数形成されたフレキシブルケーブル
１６が収納配置される。このフレキシブルケーブル１６
は、前記開口部１４ａと同一形状、すなわち略楕円形状
を呈しているので、開口部１４ａに対して常に同じ位置
に配置することができる。従って、メインフレーム１４
に固定されたヘッド基板１２上の複数の圧電素子とフレ
キシブルケーブル１６上の複数の電極とが常に１対１に
対応するような正確な配置を容易に行うことができる。

【００２２】一方、メインフレーム１４の後方にはアル
ミニウム等の金属で形成されたサブフレーム２２が配置
される。このサブフレーム２２のほぼ中央部には前記メ
インフレーム１４の開口部１４ａに嵌合可能な凸条部２
２ａ（開口部１４ａの形状に対応した略楕円形状）が形
成されている。そして、凸条部２２ａは内周部に弾性部
材１８を嵌合収納している。この弾性部材１８は、例え
ばゴム材等で形成されたドーナツ形状を呈していて、凸
条部２２ａに嵌合収納された際に、該凸条部２２ａから
僅かに突出する厚みを有することが望ましい。

【００２３】このように構成されるサブフレーム２２を
メインフレーム１４に組み付ける際には、メインフレー
ム１４の開口部１４ａとサブフレーム２２の凸条部２２
ａが嵌合可能な同一形状の略楕円形状を呈しているの
で、両者の位置合わせを容易に行うことが可能になると
共に、凸条部２２ａから僅かに突出した弾性部材１８に
よって、メインフレーム１４の所定の位置に収納配置さ
れているフレキシブルケーブル１６をメインフレーム１
４に固定されたヘッド基板１２上の圧電素子に均一な力
で押し付け、フレキシブルケーブル１６上の電極とヘッ
ド基板１２上の圧電素子との安定した接触を得ることが
できる。また、圧電素子の駆動時に発生する共振を良好
に防止することができる。

【００２４】メインフレーム１４とサブフレーム２２と
の間にはフレキシブルケーブル１６、弾性部材１８の他
に、メインフレーム１４の一部に形成されたインク供給
開口１４ｃを介して、ヘッド基板１２上に設けられたイ
ンク供給口（図３においては符号５２ａ）より各圧力室
にインクを供給するインク供給管２４やインク漏れ及び
インクとメインフレーム１４の金属との接触を防止する
シールラバー２６、圧力室内等に異物が混入することを
防止するフィルタ２８等を挟み込むことも可能である。
そして、メインフレーム１４とサブフレーム２２とはビ
ス３０や接着剤等によって固定され、独立したヘッドユ
ニット１００を形成する。

【００２５】また、前記サブフレーム２２の一部にはイ
ンク供給管２４用の開口２２ｂが形成され、インク供給
管２４の一端を挿通している。

【００２６】一方、サブフレーム２２の背面に配置され
るインクタンク２０は、内部にインクを収納し、インク
流出口２０ａから所定量のインクを所定圧力で流出させ
る。また、インクタンク２０上にはインク補充孔２０ｂ
が形成され、インクの非補充時にはＯリング３２を介し
てキャップ３４が装着されている。

【００２７】そして、ヘッドユニット１００のサブフレ
ーム２２の裏面から突出したインク供給管２４の一端は
インクタンク２０のインク流出口２０ａにＯリング３６
を介して嵌合され、ヘッドユニット１００とインクタン
ク２０はビス３８等によって固定される。

【００２８】従って、ヘッドユニット１００とインクタ
ンク２０とは一体品とされると共に、分離自在となり、
どちらか一方が破損したり故障したりした際にも容易に
交換することができる。

【００２９】また、メインフレーム１４の開口部１４
ａ、フレキシブルケーブル１６、弾性部材１８、サブフ
レーム２２の凸条部２２ａ等はそれぞれ嵌合可能な略楕
円形状を呈しているので容易に正確な位置決めを行う事
が可能であり、例えば、パーツフィーダ等を利用した自
動組み立て工程を容易に構築することができる。

【００３０】本実施例においては、ヘッド基板の圧力室
及び圧電素子が放射状の略楕円形状に配置されたインク
ジェットプリントヘッドについて説明したが、その配置
はこれに限定されることなく円形状やライン状に配列さ
れたものでもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、メインフレームとサブフレームとによっ
て、フレキシブルケーブルと弾性部材とを挟み込む構造
にしているので、弾性部材を介してフレキシブルケーブ
ルをメインフレームに固定されたヘッド基板上の圧電素
子に均一な力で押圧することができる。

【００３２】従って、フレキシブルケーブル上の電極と
ヘッド基板上の圧電素子との安定した接触を得ることが
できると共に、圧電素子の駆動時に発生する共振を良好
に防止することができる。

【００３３】また、請求項２記載の発明によれば、メイ
ンフレームの開口部の形状とフレキシブルケーブルの外
形とが同一の楕円形状を呈し、前記開口部にフレキシブ
ルケーブルを収納配置しているので、メインフレームに
対するフレキシブルケーブルの位置合わせを正確に容易
に行うことができる。

【００３４】更に、請求項３記載の発明によれば、サブ
フレームにメインフレームの開口部に嵌合可能な凸条部
を形成し、該凸条部の内周部に弾性部材を保持している
ので、メインフレームに対するフレキシブルケーブルと
弾性部材との位置合わせを更に容易に行うことが可能と
なると共に、メインフレームに固定されたヘッド基板上
の圧電素子にフレキシブルケーブルを更に均一な力で押
圧することが可能となる。

【００３５】従って、組み立て時の微妙な位置合わせが
不要になりパーツフィーダ等を用いたインクジェットプ
リントヘッドの自動組み立てを容易に実現することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
分解斜視図である。

【図２】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
メインフレームの正面図である。

【図３】インクジェットプリントヘッドの圧力室の配置
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ インクジェットプリントヘッド １２ ヘッド基板 １４ メインフレーム １４ａ 開口部 １６ フレキシブルケーブル １８ 弾性部材 ２０ インクタンク ２２ サブフレーム ２２ａ 凸条部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 29/08 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端にインク射出用のノズルを有し他端
   にインク導入孔を有する複数の圧力室と、前記圧力室の
   一面側に設けられた振動板と、前記振動板を振動させて
   前記圧力室の容積を変化させてインクの吸入及び射出を
   行う前記圧力室と、対応して配置される圧電素子と、を
   含むヘッド基板と、 前記ヘッド基板が一面側に配置され、かつ開口部を有す
   るメインフレームと、 前記圧電素子に駆動電圧を供給するフレキシブルケーブ
   ルと、 メインフレームの他面側に配置され前記開口部を介して
   前記圧電素子と前記フレキシブルケーブルとの接触を維
   持するとともに共振を防止する弾性部材と、 前記フレキシブルケーブルと前記弾性部材とを前記メイ
   ンフレームに押圧固定するサブフレームと、を有するこ
   とを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットプリント
   ヘッドにおいて、 メインフレームの開口部の形状とフレキシブルケーブル
   の外形とが同一の略楕円形状を呈し、前記開口部にフレ
   キシブルケーブルが収納配置されることを特徴とするイ
   ンクジェットプリントヘッド。
3. 【請求項３】 請求項２記載のインクジェットプリント
   ヘッドにおいて、 サブフレームはメインフレームの開口部に嵌合可能な凸
   条部を有し、該凸条部の内周部に弾性部材を保持するこ
   とを特徴とするインクジェットプリントヘッド。