JPH07241984A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御線の耐久性を低下させることなく、取り
付け必要スペースの低減が可能であり、かつ取り扱いが
容易な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】 一端にインク射出用のノズルが設けられ他端
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駆動電圧が印加され前記振動
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複数の圧電素子とを含むヘッド基板
をメインフレーム１４の一面側に配置する。また、前記
メインフレームの他面側に前記圧電素子を一括して制御
駆動するドライバーＩＣを配置する。

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吐出して記録媒体に
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の振動を利用し
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
せてインクを吐出するタイプのものがあり、主として圧
力室を含むヘッド基板、振動板及び圧電素子とから構成
されている。

【０００３】圧力室及び圧電素子の配列はプリントヘッ
ドの仕様によって様々なものがある。例えば、ラインプ
リンタ用のプリントヘッドはノズル孔がライン状に長く
配列されるため圧力室及び圧力素子もライン方向に配列
される。また、シリアルプリンタ用のプリントヘッド
は、移動するプリントヘッド部を小型化するために、圧
力室及び圧力素子を１８０°以上の放射状に配列したも
のがある。

【０００４】圧力室及び圧力素子を放射状に配列したプ
リントヘッドとして、例えば、図６（ａ）に示すものが
ある。ヘッド基板５０には、複数の圧力室５２と該圧力
室５２に連通されたノズル流路５４及び該ノズル流路５
４に連通されインクを吐出する不図示のノズル孔（ノズ
ル流路５４の図中心側）及び、インク供給孔５６ａから
供給されるインクを各圧力室５２に供給するインク供給
路５６等が一体的に形成されている。このヘッド基板５
０の圧力室形成側の面上に不図示の振動板が接合され、
更に各圧力室５２に対応する振動板上には、図６（ｂ）
に示すように複数の圧電素子５８が配置されている。

【０００５】圧電素子５８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５２に伝達され、圧力
室５２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吐出され、記録媒体
に印刷が行われる。

【０００６】従って、所望のノズル孔に対応する圧電素
子５８をそれぞれ電圧制御することによって所望の印刷
を実行することができる。

【０００７】一方、図６に示すように、例えば、４８個
のノズル孔を有するインクジェットプリントヘッドの場
合、ノズル孔と同数の圧電素子５８が必要になるため、
個々の圧電素子５８を駆動制御するための信号線が同数
本、それに加えてグランド線の合計４９本の制御線が必
要になる。これらの制御線には、通常、フレキシブルケ
ーブルが使用される。そして、ノズル孔数４８個の場
合、４９本のパターンが、その本数のままでインクジェ
ットプリントヘッドの外部に引き出され、プリンタ本体
に接続される。そして、プリンタ本体の制御部によっ
て、個々の圧電素子の駆動制御が行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ノズル孔の数
が増加し引き出される制御線の本数が多くなると、制御
線パターンが形成されているフレキシブルケーブルの幅
が広くなりフレキシブルケーブルの取り回し及び固定等
を行うために大きなスペースが必要となる。このためプ
リンタ本体の小型化を行うことができないと共に、フレ
キシブルケーブルの取扱いが繁雑になりインクジェット
プリントヘッドをプリンタ本体へ組み付ける作業性が悪
くなるという問題があった。

【０００９】一方、フレキシブルケーブル上で制御線の
印刷パターンを細くすると共に、パターンピッチを小さ
くすることによってフレキシブルケーブルの幅を縮小す
ることが考えられるが、制御線の耐久性を維持すること
が困難であり、接触不良や断線等が発生し易くなるとい
う問題があった。

【００１０】特に、インクジェットプリントヘッドが左
右に移動しながら印刷を行うシリアルタイプのプリンタ
においては、フレキシブルケーブルの幅が広過ぎると、
移動のために大きなスペースが必要となり、逆に、制御
線が細くなると耐久性が低下するという問題が顕著に現
れる。

【００１１】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、制御線の耐久性を低下させるこ
となく、取り付け必要スペースの低減が可能であり、か
つ取り扱いが容易な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。

【００１２】

【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
ルが設けられ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駆動電圧が
印加され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複数の圧電素子と
を含むヘッド基板と、前記ヘッド基板を一面側に配置す
るメインフレームと、前記メインフレームの他面側に設
けられ、各圧電素子を一括して制御駆動するドライバー
ＩＣと、を有することを特徴とするものである。

【００１３】また、本出願の第２の発明に係るインクジ
ェットプリントヘッドは、前記第１の発明において、前
記ドライバーＩＣを搭載するフレキシブル基板であっ
て、一端に前記各圧電素子に接続する素子電極部を有
し、他端に前記ドライバーＩＣを駆動する信号を入力す
る外部接続端子部を有するフレキシブル基板を有するこ
とを特徴とするものである。

【００１４】さらに、本出願の第３の発明に係るインク
ジェットプリントヘッドは、前記第２の発明において、
前記フレキシブル基板及び前記外部接続端子部をインク
ジェットプリントヘッド本体に固定したことを特徴とす
るものである。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、第１の発明の構成によれ
ば、メインフレームの一面側に複数の圧電素子を有する
ヘッド基板を配置し、他面側に前記複数の圧電素子を一
括して制御駆動するドライバーＩＣを配置しているの
で、インクジェットプリントヘッドから引き出される制
御線はドライバーＩＣを制御する制御線のみとすること
ができる。従って、各制御線を細くすることなく制御線
束の幅を減少させることができるので制御線の耐久性を
低下させることなくインクジェットプリントヘッドから
引き出すことができることができると共に、取り付け必
要スペースを低減することができる。

【００１６】第２の発明の発明の構成によれば、第１の
発明において、フレキシブル基板上に前記ドライバーＩ
Ｃ及びドライバーＩＣを駆動する信号を入力する外部接
続端子部を配置しているので、インクジェットプリント
ヘッドから引き出されるフレキシブル基板の幅を減少さ
せることができるのでフレキシブル基板の耐久性を低下
させることなく引き出すことができる。さらに、外部接
続端子部を有しているので、プリンタ本体接続用のフレ
キシブル基板を後付けにすることができるので、組み立
て時におけるインクジェットプリントの取扱いが容易に
なる。

【００１７】第３の発明によれば、第２の発明のおい
て、フレキシブル基板及び外部接続端子部をインクジェ
ットプリントヘッドに固定しているので、インクジェッ
トプリントヘッドの取り扱い及びプリンタ等の本体装置
に対する取り付けが容易になる。

【００１８】

【実施例】本発明の第１実施例を図１および図２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。

【００１９】図１は、本発明のインクジェットプリント
ヘッド１０の分解斜視図でり、ヘッド基板１２は、例え
ば、ガラス材等で形成され、ヘッド基板１２の裏面側に
は、エッチング等によって、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
が形成されている。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（図４参
照）。この圧電素子は駆動電圧が印加されると、該圧電
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が射出する。 一方、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１３を設けてもよい。

【００２０】前記ヘッド基板１２は、樹脂やアルミニウ
ム等で形成され中央部に開口を有するメインフレーム１
４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。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、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】また、メインフレーム１４の開口を介して
前記ヘッド基板１２上の各圧電素子に駆動電圧を印加す
る電極が形成されたフレキシブルケーブル１６が配置さ
れている。更に、前記フレキシブルケーブル１６の裏面
側には前記電極部を前記圧電素子に押圧するための弾性
部材１８が配置される。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、各圧電素子の
共振を防止している。また、メインフレーム１４の一部
にはインク供給管用の開口１４ａが形成され、シールラ
バー２０を介してインク供給管２２が嵌合され、前記ヘ
ッド基板１２上に設けられたインク供給孔５６ａ（図６
参照）より各圧力室にインクを供給する。このインク供
給管２２には圧力室内に異物が混入することを防止する
フィルタ２４を設けてもよい。

【００２２】そして、前記フレキシブルケーブル１６、
弾性部材１８、インク供給管２２等はメインフレーム１
４とサブフレーム２６との間に挟持され、ビス２８で固
定される。

【００２３】前記サブフレーム２６の一部にはインク供
給管２２用の開口２６ａが形成され、インク供給管２２
の一端が突出している。この突出端はサブフレーム２６
の背面に配置されるインクタンク３０のインク供給口３
０ａにＯリング３２を介して嵌合されている。また、イ
ンクタンク３０上にはインク補充孔３０ｂが形成され、
インクの非補充時にはＯリング３４を介してキャップ３
６が装着されている。

【００２４】このように構成されるインクジェットプリ
ント１０の前記フレキシブルケーブル１６には複数の圧
電素子（本実施例では４８個）を一括制御するドライバ
ーＩＣ４０と該ドライバーＩＣを駆動させる信号を入力
するための外部接続端子４２とが設けられている。前記
外部接続端子４２には、例えば、各圧電素子のデータを
ドライバーＩＣ４０内部のシフトレジスタに順次入力す
るデータ入力端子、前記シフトレジスタの中のデータを
シフトさせるためのクロック入力端子、シフトレジスタ
から各圧電素子にデータを出力させるストローブ入力端
子、圧電素子の駆動波形入力端子、電源供給端子、グラ
ンド端子等が設けられている。この他に、インクタンク
内のインク切れ情報を入力するインク切れ検出端子やイ
ンクの吐出量を安定させるために圧電素子の駆動を段階
的に制御する中間駆動波形入力端子等を設けてもよい。

【００２５】上述のようなドライバーＩＣ４０と外部接
続端子４２とを備えたフレキシブルケーブル１６は図２
に示すように、フレキシブルケーブル１６上に形成され
各圧電素子に接続される素子電極部から引き出される制
御線（本実施例では４８本の信号線とグランド線の合計
４９本）が、メインフレーム１４とサブフレーム２６と
の間から下方へ一度引き出され、直ちにサブフレームの
背面に沿って上方へ折り返されて、ドライバーＩＣ４０
の一端側に接続されている。そして、ドライバーＩＣ４
０の他端側からは上述した数本の制御線が引き出され外
部接続端子４２に接続されている。前記制御線はフレキ
シブルケーブル上にパターン印刷で形成されている。

【００２６】このような構成を有するフレキシブルケー
ブル１６は図２に示すように、サブフレーム２６の背面
に固定される。また、メインフレーム１４及びサブフレ
ーム２６等からなるインクヘッド部はインクタンク３０
（図１参照）に密着固定することが望ましいため、フレ
キシブルケーブル１６を固定する時に、例えば、図２に
示すようにサブフレーム２６の背面に堀込みを入れてサ
ブフレーム２６からドライバーＩＣ４０や外部接続端子
４２等が突出しないようにすることが望ましい。また、
図１に示すように、インクタンク３０側に凹部を設けて
ドライバーＩＣ４０や外部接続端子４２等の突出を許容
してもよい。

【００２７】従って、インクジェットプリントヘッド１
０から引き出されるフレキシブルケーブル１６は上述し
たように数本の制御線（例えば、データ入力端子、クロ
ック入力端子、ストローブ入力端子、駆動波形入力端
子、電源供給端子、グランド線子及び必要に応じてイン
ク切れ検出端子、中間駆動波形入力端子等）のみとする
ことができるので、インクジェットプリントヘッド１０
から引き出されるフレキシブルケーブル１６の幅を細く
することができる。つまり、プリンタ本体にインクジェ
ットプリントヘッド１０を取り付ける時にフレキシブル
ケーブル１６の取り回し及び固定等を行うためのスペー
スを低減させることが可能であり、本実施例のインクジ
ェットプリントヘッド１０を搭載するプリンタ本体の小
型化を行うことができる。また、インクジェットプリン
トヘッド１０から引き出されるフレキシブルケーブルを
外部接続端子を介して後付けとすれば、インクジェット
プリントヘッド及びプリンタ本体の組み立て時にインク
ジェットプリントヘッドの取り扱いが容易になり作業効
率を向上させることが可能であり、生産コストを削減す
ることができる。

【００２８】さらに、インクジェットプリントヘッドが
移動するタイプのものやフレキシブルケーブル１６が複
雑に引き回されるタイプのものでも、各制御線の幅やピ
ッチを減少することなくフレキシブルケーブルの幅を細
くすることができるので耐久性を低下させることなく取
り付け必要スペースの低減が可能で取り扱いを容易にす
ることができる。

【００２９】本実施例においては、メインフレーム１４
とサブフレーム２６とを有し、フレキシブルケーブル１
６を両者の間から引き出した例を用いて説明したが、図
３に示すように、メインフレーム１４−１の裏面に堀込
みを形成し、メインフレーム１４にフレキシブルケーブ
ル１６−１を固定してもよい。

【００３０】また、外部接続端子４２の形状及び突出方
向は必要に応じて適宜選択することができる。例えば、
外部接続端子４２の形状は図２に示すケースタイプのも
の他にカードタイプ等にしてもよい。また、突出方向も
図２及び図３に示すように接続側のプリンタ本体に合わ
せて選択することができる。

【００３１】メインフレームとサブフレームとを用いて
ドライバーＩＣを搭載したフレキシブルケーブルを固定
する本発明の第２実施例を図４および図５を用いて説明
する。 図３と同様にメインフレーム１４−２の裏面に
堀込みを形成し、メインフレーム１４−２の裏面側にフ
レキシブルケーブル１６−２を配置し、外部接続端子４
２側をメインフレーム１４−２に対して直角に折り返
す。この時、フレキシブルケーブル１６−２の外部接続
端子４２は接続部が下方を向くように形成する。前記メ
インフレーム１４−２の背面には図示しないインクタン
クを固定載置する機能を有するサブフレーム４４が配置
される。図５に示すように、サブフレーム４４はインク
タンクを載置するベース部材４４ａと該ベース部材４４
ａ上に載置されたインクタンクを両側から抱え込むよう
に把持する側壁部４４ｂ（図５では片側のみ示してい
る）と、前記ベース部４４ａに垂直に立設し、図示しな
い弾性部材をフレキシブルケーブル１６−２に押圧する
と共に、該フレキシブルケーブル１６−２を固定する押
圧壁等から構成されている。そして、フレキシブルケー
ブル１６−２は前述したように、外部接続端子４２の接
続部４２ａが下方を向くようにベース部材４４ａの裏面
側に引き出され固定される。

【００３２】上述したようにメインフレーム１４−２と
サブフレーム４４からなるインクジェットプリントヘッ
ド１００は、図示しないシリアルタイプのインクジェッ
トプリンタ本体側のキャリッジにビス４６等の接続手段
によって固定される。キャリッジ側には前記フレキシブ
ルケーブル１６−２の外部接続端子４２の接続部４２ａ
が接触可能な位置に接続部４２ａと対応する接続部が形
成されている。つまり、キャリッジ側接続部と外部接続
端子４２の接続部４２ａとはインクジェットプリント１
００をビス４６によってキャリッジに固定することによ
って容易かつ良好に接続することができる。

【００３３】従って、ドライバーＩＣによって引き出さ
れる制御線の本数を低減することができるので、キャリ
ッジ上の限られたスペースを有効に利用してインクジェ
ットプリントヘッドとプリンタ本体側との電気的接続を
良好に行うことができるので、装置の小型化、シンプル
化を容易に行うことができる。また、インクタンクをサ
ブフレーム４４によって囲み込むように安定して保持す
ることができるので、印字時のキャリッジの移動安定性
を向上することができる。

【００３４】さらに、上述した各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について説明し
たが、ラインタイプのインクジェットプリントヘッドに
適用しても同様の効果を得ることができる。

【００３５】また、本実施例では外部接続端子を用い
て、インクジェットプリントヘッドから引き出されるフ
レキシブルケーブルを後付けするタイプを説明したが、
必要に応じて、外部接続端子を排除して、フレキシブル
ケーブル引き出しタイプとしても取付けスペースや耐久
性の面で優位性を有することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メインフレームの一面側に複数の圧電素子を有するヘッ
ド基板を配置し、他面側に前記複数の圧電素子を一括し
て制御駆動するドライバーＩＣを配置しているので、イ
ンクジェットプリントヘッドから引き出される制御線は
ドライバーＩＣを制御する制御線のみとすることができ
る。

【００３７】従って、各制御線を細くすることなく制御
線束の幅を減少させることができるので、制御線の耐久
性を低下させることなくインクジェットプリントヘッド
から引き出すことができることができると共に、インク
ジェットプリントヘッドをプリンタ本体に取り付ける時
の必要スペースを低減することができるので、プリンタ
本体の小型化を行うことができる。

【００３８】また、制御線束の幅を減少させることがで
きるので、インクジェットプリントヘッドのプリンタ本
体への取り付けやインクジェットプリントヘッド自体の
取り扱いを容易にすることができるので組み立て作業性
を向上することができる。

【００３９】また、フレキシブルケーブル上にドライバ
ーＩＣと外部接続端子部を設けることによって、プリン
タ本体接続用のフレキシブル基板を後付けにすることが
できるので、組み立て時におけるインクジェットプリン
トヘッドの取り扱いやプリンタ本体への接続が容易にな
り、組み立て作業性を向上することができる。

【００４０】さらに、フレキシブル基板及び外部接続端
子部をインクジェットプリントヘッドに固定しているの
で、インクジェットプリントヘッドの取り扱い及びプリ
ンタ等の本体装置に対する取り付けが容易になり、組み
立て作業性を向上することができる。

【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
フレキシブルケーブルの固定例を示す説明斜視図であ
る。

【図３】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
フレキシブルケーブルの他の固定例を示す説明斜視図で
ある。

【図４】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
フレキシブルケーブルのさらに他の固定例を示す説明斜
視図である。

【図５】図４に示したフレキシブルケーブル固定例を用
いたインクジェットプリントヘッドの組み立て斜視図で
ある。

【図６】インクジェットプリントヘッドの圧力室と圧電
素子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 １６ フレキシブルケーブル １８ 弾性部材 ２６ サブフレーム ４０ ドライバーＩＣ ４２ 外部接続端子

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が設けられ
   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駆動電圧が印加され前記
   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複数の圧電素子とを含むヘッド
   基板と、 前記ヘッド基板を一面側に配置するメインフレームと、 前記メインフレームの他面側に設けられ、各圧電素子を
   一括して制御駆動するドライバーＩＣ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、 前記ドライバーＩＣを搭載するフレキシブル基板であっ
   て、一端に前記各圧電素子に接続する素子電極部を有
   し、他端に前記ドライバーＩＣを駆動する信号を入力す
   る外部接続端子部を有するフレキシブル基板を有するこ
   とを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
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、 前記フレキシブル基板及び前記外部接続端子部をインク
   ジェットプリントヘッド本体に固定したことを特徴とす
   るインクジェットプリントヘッド。