JPH10109410A

JPH10109410A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH10109410A
Application number: JP26685596A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Makita; 秀行牧田; Michio Umezawa; 道夫梅沢; Osamu Naruse; 修成瀬; Masayuki Iwase; 政之岩瀬; Tsutomu Sasaki; 勉佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘッドの組立作業性、ヘッドの信頼性が十分
でない。【解決手段】ＦＰＣケーブル１６の共通電極部１６ｂ
に形成している共通電極パターン４５を各積層型圧電素
子１２の共通電極４３に直接接続し、各個別電極パター
ン４６を各積層型圧電素子１２の内の駆動部１４にのみ
半田接合等により接続することで、ＦＰＣケーブル１６
を直接積層型圧電素子１２の端面電極に直接接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、特に積層型圧電素子の変位でノズルからイ
ンク滴を吐出させるヘッドを備えたインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の振
動、騒音が殆どなく、特にカラー化が容易なことから、
コンピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力する
プリンタの他、ファクシミリやコピー機等にも用いられ
るようになっている。このようなインクジェット記録装
置に用いられるインクジェットヘッドは、圧電素子、発
熱抵抗体等のアクチュエータ素子を記録信号に応じて駆
動して、ノズルからインク滴を吐出飛翔させて記録媒体
上に画像記録を行なうものである。

【０００３】このような圧電素子を用いるインクジェッ
トヘッドとしては、例えば特開平８−１４２３２４号公
報に記載されているように、基板上に複数の積層型圧電
素子を複数列列状に接合して配設すると共に、圧電素子
の周囲に位置するフレーム部材を接合し、これらの圧電
素子及びフレーム部材上に、ダイアフラム部を有する振
動板を積層し、この振動板上に積層型圧電素子でダイア
フラム部を介して加圧される加圧液室及びこの液室にイ
ンクを供給するインク供給路を形成する液室隔壁部材を
積層し、更にこの液室隔壁部材上にノズルを形成したノ
ズルプレートを積層して、積層型圧電素子のｄ３３方向
の変位でノズルからインク滴を吐出させるようにしたも
のがある。

【０００４】この積層型圧電素子のｄ３３方向の変位を
用いるインクジェットヘッドを使用するには、ヘッドの
積層型圧電素子の内部電極を交互に接続した両端面の端
面電極と、積層型圧電素子に所要の駆動波形を印加する
ためにドライバ（駆動ＩＣ）との間を電気的に接続する
必要がある。そこで、例えば、上述した公報記載のイン
クジェットヘッドにおいては、積層型圧電素子を固定し
た基板上に共通電極パターン及び個別電極（選択電極）
パターンを形成し、積層型圧電素子と各電極パターンと
を導電性接着剤などで電気的に接続すると共に、基板の
各電極パターンにフレキシブルプリントケーブル（以下
「ＦＰＣケーブル」という。）を半田接合し、このＦＰ
Ｃケーブルをドライバに接続することで電気的な接続を
とるようにしている。

【０００５】また、複数の積層型圧電素子を用いるイン
クジェットヘッドにおいては、上記公報にも記載されて
いるように、加圧液室を加圧する駆動部になる積層型圧
電素子と液室隔壁部材等を支持する非駆動部になる積層
型圧電素子とを交互に配置することによって、１つのノ
ズルから吐出されたときのインク滴の速度と多数のノズ
ルから同時に吐出されたインク滴の速度の比率として表
わされる相互干渉を低減するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
トヘッドのように、基板上に電極パターンを形成して、
積層型圧電素子及びＦＰＣケーブルと接続するようにし
た場合、電極パターンの形成、電極パターンと積層型圧
電素子の端面電極との接続、電極パターンとＦＰＣケー
ブルとの接続を行わなければならないので、組立効率が
良くなく、コストの点で不利である。

【０００７】また、積層型圧電素子からなる駆動部と非
駆動部とを交互に配置した構造にした場合には、導電性
のゴミが電極間にブリッジされたり、ＦＰＣケーブル等
の半田接合時の半田の飛散などによって駆動部と非駆動
部とが電気的に接続されると、駆動部に電圧を印加した
ときに非駆動部が作動してしまうことになる。この非駆
動部の作動が行われると、インク滴に飛翔速度の低下や
バラツキが発生して画像品質が低下するなど、ヘッドの
信頼性が低下することになる。このような２つの積層型
圧電素子の電極間ブリッジの問題は駆動部のみを配置し
た構造のヘッドについても生じ得る。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、組立効率を向上すると共に、ヘッドの電気的接続
の信頼性を向上したインクジェット記録装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェットヘッドは、積層型圧電素
子のｄ３３方向の変位でノズルからインク滴を吐出させ
るヘッドを備えたインクジェット記録装置において、前
記ヘッドの積層型圧電素子の端面電極に直接フレキシブ
ルプリントケーブルを接続した構成とした。

【００１０】請求項２のインクジェット記録装置は、駆
動部になる積層型圧電素子と非駆動部になる積層型圧電
素子とを交互に配置し、前記駆動部のｄ３３方向の変位
でノズルからインク滴を吐出させるヘッドを備えたイン
クジェット記録装置において、前記ヘッドの駆動部にな
る積層型圧電素子の端面電極にのみ選択的に直接フレキ
シブルプリントケーブルを接続した構成とした。

【００１１】請求項３のインクジェット記録装置は、上
記請求項１又は２のインクジェット記録装置において、
前記ヘッドの積層型圧電素子を固定した基板の長さが前
記積層型圧電素子の配列方向の長さよりも長い構成とし
た。

【００１２】請求項４のインクジェット記録装置は、上
記請求項１乃至３のいずれかのインクジェット記録装置
において、前記ヘッドの積層型圧電素子を固定した基板
の幅を前記積層型圧電素子の幅と略同じである構成とし
た。

【００１３】請求項５のインクジェット記録装置は、上
記請求項４又は５のインクジェット記録装置において、
前記ヘッドは積層型圧電素子を固定する基板と積層型圧
電素子を取り囲むフレーム部材とによってノズルに対す
る積層型圧電素子の位置決めがなされている構成とし
た。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明を適用したイン
クジェット記録装置のヘッド部の分解斜視図、図２は図
１のノズル配列方向と直交する方向の要部拡大断面図、
図３は図１のノズル配列方向の要部拡大断面図である。

【００１５】このインクジェットヘッド記録装置のヘッ
ドは、駆動ユニット１と、液室ユニット２と、ヘッドカ
バー３とを備えている。駆動ユニット１は、基板１１，
１１上にそれぞれ複数の積層型圧電素子１２を列状に接
合して配置し、これらの基板１１，１１及び複数の積層
型圧電素子１２の周囲を取り囲むように２つの穴部１３
ａ，１３ａを形成したフレーム部材１３を配置してい
る。

【００１６】基板１１はセラミック、ガラスエポキシ樹
脂等からなる絶縁性の基板であり、この基板１１上に１
つの積層型圧電素子を接合した後スリット加工を施する
ことで、複数の積層型圧電素子１２を分割形成してい
る。これらの複数の積層型圧電素子１２は、駆動波形を
印加する駆動部１４と駆動波形を印加しない非駆動部１
５とを交互に構成している。そして、これらの各列の複
数の積層型圧電素子１２の少なくとも駆動部１４には、
駆動ＩＣ（ドライバ）からの駆動波形を印加するための
ＦＰＣケーブル１６，１６を直接接続しているが、その
詳細は後述する。

【００１７】液室ユニット２は、金属或いは樹脂の薄膜
からなる振動板２１と、液室隔壁部材を構成する２層構
造のフォトレジストフィルムからなる感光性樹脂層２
２，２３と、ノズル孔２４を形成した金属、樹脂等から
なるノズルプレート２５とを順次に積層し、熱融着して
形成している。これらの各部材によってノズル孔２４が
連通する加圧液室２６と、この加圧液室２６の両側に位
置する共通インク室２７，２７と、共通液室２７から加
圧液室２６へインクを供給するための流体抵抗部になる
インク供給路２８，２８を形成している。

【００１８】振動板２１は同一平面上に位置出し又は研
削加工した積層型圧電素子１２及びフレーム部材１３上
に接着剤２９で接合している。この振動板２１は変位部
となるダイアフラム部３１、積層型圧電素子１２の内の
非駆動部１５に接合する梁３２及びフレーム部材１３に
接合するベース３３とから形成し、またダイアフラム部
３１は積層型圧電素子１２の内の駆動部１４に接合する
島状凸部３４と、この凸部３４の周囲に形成した薄膜部
分３５とからなる。また、ノズルプレート２５の表面に
は、撥水性の表面処理膜である撥水膜３６を形成し、こ
の撥水膜３６の周囲には撥水処理を施していない非撥水
処理面３７を設けている。

【００１９】ノズルカバー（ヘッドカバー）３は、ノズ
ルプレート２５の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形
成したものであり、ノズルプレート２５の撥水膜３６に
対応した開口部を形成し、ノズルプレート２５の非撥水
処理面３７に接着剤にて接着接合している。なお、この
インクジェットヘッドには、図示しないインクカートリ
ッジからのインクを液室に供給するため、フレーム部材
１３及び振動板２１にそれぞれインク供給穴３８、３９
を設けている。

【００２０】ここで、積層型圧電素子１２とＦＰＣケー
ブル１６との接続に関して図４以降をも参照して説明す
る。まず、積層型圧電素子１２としては１０層以上の積
層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子１２
は、例えば図２及び図３に示すように、厚さ１０〜５０
μｍ／１層のＰＺＴ（＝Ｐb（Ｚr・Ｔi）Ｏ₃）４１と、
厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）等から
なる内部電極４２とを交互に積層したものである。圧電
素子１２を厚さ１０〜５０μｍ／１層の積層型とするこ
とによって駆動電圧の低電圧化を図れ、例えば１０〜５
０Ｖのパルス電圧で圧電素子の電界強度１０００Ｖ／mm
を得ることができる。なお、圧電素子として用いる材料
は上記に限られるものでなく、一般に圧電素子材料とし
て用いられるＢaＴiＯ₃、ＰbＴiＯ₃、（ＮaＫ）ＮbＯ₃
等の強誘電体などの電気機械変換素子を用いることもで
きる。

【００２１】この積層型圧電素子１２の内部電極４２は
１層おきに左右の端面に取り出してＡgＰd等からなる端
面電極である共通電極４３、個別電極（選択電極）４４
に接続している。なお、圧電素子１２の端面に端面電極
を別途形成することなく、外部に取り出した内部電極４
２の端面をそのまま端面電極として後述するようにＦＰ
Ｃケーブル１６を直接接続するようにすることもでき
る。

【００２２】一方、ＦＰＣケーブル１６は、図４にも示
すように、本体部１６ａ及びこの本体部１６から延ばし
て形成した共通電極部１６ｂを有し、各積層型圧電素子
１２の共通電極４３に接続する共通電極パターン４５を
本体部１６ａを経て共通電極部１６ｂにかけて形成し、
各積層型圧電素子１２の個別電極４４に接続する複数の
個別電極パターン４６を本体部１６ａに形成している。

【００２３】ここで、共通電極パターン４５は各積層型
圧電素子１２の列設方向に１本のライン状に形成し、ま
た個別電極パターン４６は各積層型圧電素子１２の内の
駆動部１４にのみ対応させて形成している。また、ＦＰ
Ｃケーブル１６には両端部の領域４７，４８の部分で各
電極パターン４５，４６に半田メッキを施している。な
お、領域４７は積層型圧電素子側、領域４８は駆動ＩＣ
側に対応する。

【００２４】そして、図１及び図２に示すようにＦＰＣ
ケーブル１６の共通電極部１６ｂを曲げ、ＦＰＣケーブ
ル１６の共通電極パターン４５を各積層型圧電素子１２
の端面電極である共通電極４３に半田接合等により接続
し、各個別電極パターン４６を各積層型圧電素子１２の
内の駆動部１４にのみ半田接合等により接続すること
で、ＦＰＣケーブル１６を直接積層型圧電素子の端面電
極に接続している。

【００２５】このようにヘッドの積層型圧電素子の端面
電極に直接フレキシブルプリントケーブルを接続するこ
とによって、積層型圧電素子のｄ３３方向の変位を利用
する場合でも、積層型圧電素子からの電極取出しをＦＰ
Ｃケーブルで直接行うことができて、従前のように圧電
素子と基板上の電極パターン、基板上の電極パターンと
ＦＰＣケーブルとの電気的接続を行う場合よりも、組立
作業が容易で、組立効率が向上すると共に、電気的接続
部分が減少することで非駆動部と駆動部とが電気的にブ
リッジされることが低減し、ヘッドの電気的接続の信頼
性が向上し、更にコストの低減を図ることができる。

【００２６】ここで、ＦＰＣケーブル１６の他の例につ
いて図５を参照して説明する。このＦＰＣケーブル１６
は、共通電極ライン４５ａから積層型圧電素子１２の内
の各駆動部１４に対応して櫛歯状に電極ライン４５ｂを
引出した共通電極パターン４５を形成している。このよ
うに、共通電極パターン４５を櫛歯状パターンに形成す
ることによって、個別電極パターン４６と同様に、積層
型圧電素子１２の内の各駆動部１４に選択的に接続する
ことができ、積層型圧電素子１２の内の非駆動部１５に
電極が接続されることがなくなり、電気的な接続信頼性
が向上して一層ヘッドの信頼性を向上することができ
る。

【００２７】また、基板１１と積層型圧電素子１２の列
設方向の長さの関係については、図６（ａ）に示すよう
にスリット分割前の積層型圧電素子１２’の長さ、即ち
積層型圧電素子１２の列設方向の長さＬ１よりも基板１
１の長さＬ２を長くする（Ｌ１＜Ｌ２）。このようにす
れば、組立作業上基板１１を掴み易くなり、組立作業性
が向上する。すなわち、液室ユニット２を接合するため
にフレーム部材１３及び積層型圧電素子１２の上面を同
一平面上に位置出しする場合、フレーム部材１３内に基
板１１を挿入するために基板１１を掴む必要があるが、
上述のようにすることで同図（ｂ）に示すように基板１
１の側面下部５１をつかむ部分とすることができて、組
立作業が容易になる。

【００２８】さらに、基板１１と積層型圧電素子１２の
幅の関係については、図７に示すように、基板１１の幅
Ｌ４を圧電素子１２の幅Ｌ３と略同じにする。このよう
にすれば、基板１１の側面と圧電素子１２端面との段差
がなくなり、ＦＰＣケーブル１６を圧電素子１２の端面
に半田接合する際の加熱・加圧を容易に行うことができ
て、電気的接続の信頼性が向上する。

【００２９】次に、図８を参照して本発明の他の実施例
について説明する。同図は、駆動ユニットの平面図であ
る。この実施例では、フレーム部材５３に穴部５３ａの
両端側に基板１１の両端部をそれぞれ嵌め合わせる溝部
５４，５４を形成したものである。これらの溝部５４の
各辺が基板１１の位置を決める位置決め部となる。これ
によって積層型圧電素子１２とノズル２４との位置決め
を高精度に行うことができる。

【００３０】すなわち、積層型圧電素子１２と基板１１
との位置決めは、ダイシングソー、ワイヤーソーなどの
スリット加工を行う加工装置の加工精度が高いので、高
精度に行うことができる。したがって、基板１１とフレ
ーム部材５３との位置決めを高精度に行うことで、圧電
素子１２とノズル２４とを高精度に位置決めすることが
できる。

【００３１】なお、圧電素子を複数個使用する場合に
は、位置決め箇所が複数個となり、位置決め箇所の位置
精度自体も高精度であることが要求されるので、フレー
ム部材は精密成形材料を使用した成形部品、例えば熱硬
化性エポキシ系樹脂を使用するとより効果的である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェット記録装置によれば、積層型圧電素子の変位でノ
ズルからインク滴を吐出させるヘッドを備え、このヘッ
ドの積層型圧電素子の端面電極に直接フレキシブルプリ
ントケーブルを接続したので、組立効率が向上してコス
トの低減を図ることができると共に、ヘッドの電気的接
続の信頼性を向上することができる。

【００３３】請求項２のインクジェット記録装置によれ
ば、駆動部になる積層型圧電素子と非駆動部になる積層
型圧電素子とを交互に配置し、駆動部の変位でノズルか
らインク滴を吐出させるヘッドを備え、このヘッドの駆
動部になる積層型圧電素子の端面電極にのみ選択的に直
接フレキシブルプリントケーブルを接続したので、組立
効率が向上してコストの低減を図ることができると共
に、ヘッドの電気的接続の信頼性を向上することができ
る。

【００３４】請求項３のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項１又は２のインクジェット記録装置にお
いて、積層型圧電素子を固定した基板の長さが積層型圧
電素子の配列方向の長さよりも長い構成としたので、組
立作業が一層容易になって更に組立効率が向上する。

【００３５】請求項４のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項１乃至３のいずれかのインクジェット記
録装置において、積層型圧電素子を固定した基板の幅を
積層型圧電素子の幅と略同じである構成としたので、Ｆ
ＰＣケーブルの接続が容易になり、電気的信頼性が向上
する。

【００３６】請求項５のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項４又は５のインクジェット記録装置にお
いて、積層型圧電素子を固定する基板と積層型圧電素子
を取り囲むフレーム部材とによってノズルに対する積層
型圧電素子の位置決めがなされている構成としたので、
圧電素子とノズルとを高精度に位置決めすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット記録装置のイ
ンクジェットヘッドの分解斜視図

【図２】図１のノズル配列方向と直交する方向の要部拡
大断面図

【図３】図１のノズル配列方向の要部拡大断面図

【図４】ＦＰＣケーブルの一例を示す説明図

【図５】ＦＰＣケーブルの他の示す説明図

【図６】基板の長さの説明に供する斜視説明図

【図７】基板の幅の説明に供する模式的説明図

【図８】本発明の他の実施例を示す駆動ユニットの平面
図

【符号の説明】

１…駆動ユニット、２…液室ユニット、１１…基板、１
２…積層型圧電素子、１３…フレーム部材、１４…駆動
部、１５…非駆動部、１６…ＦＰＣケーブル、２１…振
動板、２２，２３…感光性樹脂層、２４…ノズル、２８
…ノズルプレート、１６…ＦＰＣケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩瀬政之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者佐々木勉東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層型圧電素子のｄ３３方向の変位でノ
ズルからインク滴を吐出させるヘッドを備えたインクジ
ェット記録装置において、前記ヘッドの積層型圧電素子
の端面電極に直接フレキシブルプリントケーブルを接続
したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】駆動部になる積層型圧電素子と非駆動部
になる積層型圧電素子とを交互に配置し、前記駆動部の
ｄ３３方向の変位でノズルからインク滴を吐出させるヘ
ッドを備えたインクジェット記録装置において、前記ヘ
ッドの駆動部になる積層型圧電素子の端面電極にのみ選
択的に直接フレキシブルプリントケーブルを接続したこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のインクジェット
記録装置において、前記ヘッドの積層型圧電素子を固定
した基板の長さが前記積層型圧電素子の配列方向の長さ
よりも長いことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記ヘッドの積層型圧電
素子を固定した基板の幅が前記積層型圧電素子の幅と略
同じであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】請求項４又は５に記載のインクジェット
記録装置において、前記ヘッドは積層型圧電素子を固定
する基板と積層型圧電素子を取り囲むフレーム部材とに
よってノズルに対する積層型圧電素子の位置決めがなさ
れていることを特徴とするインクジェット記録装置。