JPH07101051A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子に電力供給するフレキシブルケーブ
ルを安定的に固定し導通の信頼性を高める。 【構成】 インク流路６が刻設してある流路基板３の流
路刻設面に蓋板４が接合してあり、流路基板３にはイン
ク流路６と対応して凹部８が形成してある。凹部８内に
は金属の振動板１２と圧電素子１３との積層体が配設し
てある。これらの積層状態の厚みは凹部８の深さと実質
的に等しい。また、振動板１２には立ち曲げ部１２ａが
一体的に設けられており、この立ち曲げ部１２ａの長さ
は圧電素子１３の厚みと実質的に等しい。従って、流路
基板３の上面と、圧電素子１３の上面と、立ち曲げ部１
２ａの端面とが同一平面上に並ぶ。そこで、流路基板３
上にフレキシブルケーブル１４が配設され、第１の端子
１４ａは立ち曲げ部１２ａに接し振動板１２を介して圧
電素子１３下面の電極に、第２の端子１４ｂは圧電素子
１３上面の電極にそれぞれ導通される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴をノズルから
吐出させて印字するいわゆるオン・デマンド型のインク
ジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク流路２１が刻設された流路
基板２２とこの流路基板２２の流路面に接合された蓋板
２３とを有するインクジェットヘッドは、流路基板２２
に設けられたインク流路２１の加圧室２１ａ内のインク
に圧力を付与してノズル（図示せず。）からインクを吐
出させるために、両板２２，２３のいずれか一方に各加
圧室２１ａと対向的に圧電素子２５が固着してある。こ
の圧電素子２５の圧電変形を効果的に加圧室２１ａに伝
えるために、圧電素子２５の下に金属製の振動板２６を
介在させている。また、この圧電素子２５に外部電源
（図示せず。）から電力を供給するために、フレキシブ
ルケーブル２７を用いている。具体的には、図６に示す
ように、圧電素子２５の下面の一方の電極は振動板２６
に接触しているため、フレキシブルケーブル２７の第１
の端子２７ａは振動板２６と、第２の端子２７ｂは圧電
素子２５上面の他方の電極とそれぞれ導電性接着剤２４
により接続してある。このようにして、フレキシブルケ
ーブル２７の第１，第２の端子２７ａ，２７ｂより圧電
素子２５上下両面の電極にそれぞれ導通し、圧電素子２
５に駆動電力が供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すように、流
路基板２２上に振動板２６および圧電素子２５を積層し
た状態でフレキシブルケーブル２７を固着するため、そ
れ以外の部分ではフレキシブルケーブル２７が浮いた状
態となり不安定で剥がれ易くなる。従って、これを固定
するための固定部材や覆板が必要である。また、振動板
２６とフレキシブルケーブル２７の第１の端子２７ａと
の間には大きな間隔があるため、導電接着剤により強固
に固定することが難しく導通の信頼性が低い。

【０００４】そこで本発明の目的は、圧電素子に電力を
供給するためのフレキシブルケーブルが強固に安定的に
固定できるようにするとともに、圧電素子への導通の信
頼性を高めることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットヘッドは、インク流路が刻設してある流路基板と、
流路基板のインク流路刻設面に接合してある蓋板と、両
板のいずれか一方にインク流路に対応して形成してある
凹部と、凹部内に配設してある導電材からなる振動板
と、振動板上に積層してある圧電素子と、上記一方の板
上に固着してあるフレキシブルケーブルとを有し、凹部
の深さは振動板と圧電素子の高さの和と実質的に等し
く、振動板は圧電素子の一方の電極と導通するとともに
立ち曲げ部が一体的に形成してある。そして、フレキシ
ブルケーブルの第１の端子は各振動板の上記立ち曲げ部
と、第２の端子は各圧電素子の他方の電極とそれぞれ導
通されている。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明のインクジェ
ットヘッドについて説明する。図１にインクジェットヘ
ッドの全体図を示している。これは、ヘッド本体部１と
ハウジング部２とからなるものであり、両者が積層され
て固着されている。本実施例では、これらは全て、イン
クに対して強く接着に適したポリサルフォン等の合成樹
脂材料から形成されている。

【０００７】ヘッド本体部１は、流路基板３と蓋板４と
インクプール基板５とが順次積層された構成である。流
路基板３の中央部には突出部３ａが設けてある。図２に
示すように、流路基板３の片面に放射状に複数のインク
流路６が刻設され、このインク流路６の内側端部に連通
しかつ突出部３ａを貫通するように、複数のノズル７が
厚み方向に穿設してある。流路基板３のインク流路６形
成面と反対側には、インク流路中の加圧室６ａと対向的
に凹部８が形成してある。

【０００８】流路基板３のインク流路形成面には、蓋板
４が接着剤により積層固着されている。この蓋板４に
は、インク流路６の外側端部と連通するように、連通孔
９が厚み方向に穿設してある。

【０００９】さらに蓋板４には、インクプール基板５が
接着剤により積層固着されている。インクプール基板５
の蓋板４との接合面には、各連通孔９と連通する大面積
の共通インク室１０が刻設してある。またインクプール
基板５には、パイプ５ａが一体的に形成してあり、共通
インク室１０と連通しパイプ５ａを貫通するインク供給
孔５ｂが穿設してある。パイプ５ａの先端には、金属の
細かいメッシュ材からなるフィルタ１１が固着されてい
る。

【００１０】図３，４に拡大して示すように、流路基板
３の凹部８内には、リン青銅または黄銅などの金属で作
られた振動板１２が固着され、さらにこの振動板１２上
に圧電素子（ＰＺＴ）１３が導電性接着剤を用いて積層
固着してある。振動板１２の一端部（圧電素子１３が積
層されていない部分）は上方へ折り曲げられた立ち曲げ
部１２ａとなっている。この立ち曲げ部１２ａの曲げら
れている高さは、圧電素子１３の厚みと実質的に等しい
ものである。なお、振動板１２と圧電素子１３とを積層
した厚みと、凹部８の深さとが実質的に等しくなるよう
に、凹部８の寸法が定められている。従って、圧電素子
１３の上面と、振動板１２の立ち曲げ部１２ａの端面
と、流路基板３の凹部８以外の部分とが全て同一平面上
に位置している。この流路基板３上に、圧電素子１３に
電力を供給するためのフレキシブルケーブル１４が積層
されている。図５に示すように、フレキシブルケーブル
には、各振動板１２の立ち曲げ部１２ａの端面とそれぞ
れ接する複数の第１の端子１４ａと、各圧電素子１３の
上面とそれぞれ接する複数の第２の端子１４ｂとが設け
られている。すなわち、第１，２の端子１４ａ，１４ｂ
はいずれも、流路基板に配設された圧電素子１３と同数
である。このようなフレキシブルケーブル１４が、端子
部１４ａ，１４ｂは導電性接着剤により立ち曲げ部１２
ａ端面または圧電素子１３の上面とそれぞれ接着され、
それ以外の部分は非導電性の接着剤により流路基板３の
上面に固着されている。

【００１１】以上のような構成のヘッド本体部１が、ハ
ウジング部２に積層されている。次にこのハウジング部
２について説明する。ハウジング部２はインク貯蔵部２
ａとヘッド収納部２ｂとからなるものである。インク貯
蔵部２ａは、円筒状の側壁部１５ａと仕切壁１５ｂとプ
ラグ１６とによって区画されており、インクを含浸した
ポリウレタンなどの多孔質材からなるスポンジ１７が収
容されている。プラグ１６には凸部１６ａと空気孔１６
ｂが設けられている。ヘッド収納部２ｂは仕切壁１５ｂ
を介してインク貯蔵部２ａと反対側に位置している。仕
切壁２ｂには、前述のパイプ５ａが挿入可能な孔部２ｃ
が穿設されている。この孔部２ｃによって、インク貯蔵
部２ａ内とヘッド収納部２ｂ内とは連通している。

【００１２】ハウジング部２のヘッド収納部２ｂ内にヘ
ッド本体部１が収納された状態で、接着剤や超音波融着
などにより互いに接合されている。こうして、インク貯
蔵部２ａからインク供給孔５ｂ，共通インク室１０，連
通孔９，インク流路６，ノズル７が順に連通する構成と
なり、本実施例のインクジェットヘッドが完成する。次
にこのインクジェットヘッドの動作について説明する。
スポンジ１７が凸部１６ａおよびパイプ５ａに圧接され
て、インクがインク供給孔５ｂ内に流入する。それか
ら、上記の通り共通インク室１０，連通孔９，インク流
路６を介してノズル７の先端部にまで充填される。この
状態で、インク吐出を行なうべきノズル７およびインク
流路６に対応する圧電素子１３に、外部電源（図示せ
ず。）からフレキシブルケーブル１４を介して電力が供
給される。具体的には、外部電源の１対野電極のうちの
一方がフレキシブルケーブル１４の第１の端子１４ａ
に、他方が第２の端子１４ｂにそれぞれ導通される。そ
して、第１の端子１４ａからこれと接触する立ち曲げ部
１２ａに、さらに導電性の振動板１２を介して圧電素子
１３下面の電極に一方の極性の電圧が供給される。ま
た、第２の端子１４ｂからこれと接触する圧電素子１３
上面の電極に、他方の極性の電圧が供給される。このよ
うにして、圧電素子１３上下両面の電極に電圧が印加さ
れる。なお、振動板１２，圧電素子１３，第１，２の端
子１４ａ，１４ｂはそれぞれ、導電性接着剤を用いて互
いに固着されているため、上記の電圧印加を阻害するこ
とはない。

【００１３】このようにして、インク吐出を行なうべき
ノズル７およびインク流路６に対応する圧電素子１３に
電圧が印加されると、圧電効果により圧電素子１３は撓
み変形を生じ、流路基板３も一体的に変形して加圧室６
ａ内のインクに圧力を加える。するとこのインクがノズ
ル７より吐出し、外部の記録紙（図示せず。）に付着し
て文字や図形などを形成する。

【００１４】なお、スポンジ１７に含浸されたインクが
減少するとインク貯蔵部２ａ内が負圧になるおそれがあ
るが、空気孔１６ｂより外気が流入することにより解消
される。また、スポンジ１７からインク供給孔５ｂへイ
ンクが流入する際に、ごみなどはフィルタ１１により捕
捉されてインク流路に到達することはない。

【００１５】インクの吐出時やインク流路内にインクを
充填する時などにインクがノズル面に漏出、付着するこ
とがあるが、上記実施例では圧電素子１３および振動板
１２は、凹部８およびフレキシブルケーブル１４により
囲まれており、外部に露出していないので、圧電素子１
３および振動板１２がインクに触れてショートするなど
の不都合を生じることはない。

【００１６】図５に、本発明の第２の実施例を示してい
る。第１の実施例と同一の構成については図示、説明を
省略し、変更した部分のみを示している。

【００１７】第２の実施例において、蓋板４に接合され
た流路基板３には、インク流路６に対応して凹部８が形
成してある。この凹部８内に振動板１８が配設され、さ
らに振動板１８上に圧電素子１３が積層固着されてい
る。振動板１８の一部は折り曲げられて、立ち曲げ部１
８ａとなっている。本実施例では、この立ち曲げ部１８
ａの長さは圧電素子１３の厚みよりも大きくなってお
り、凹部８内から立ち曲げ部１８ａの先端のみが突出し
た状態となっている。流路基板３を覆うように配設され
るフレキシブルケーブル１９には、上面に第１の端子１
９ａが、下面に第２の端子１９ｂがそれぞれ設けられて
おり、圧電素子１３の上面の電極は第２の端子１９ｂに
導電性接着剤により固着されている。フレキシブルケー
ブル１９の第１の端子１９ａの中央に対向する部分には
孔部が穿設されており、立ち曲げ部１８ａはこの孔部を
貫通して第１の端子１９ａ上に突出している。この状態
で、はんだ２０により立ち曲げ部１８ａは第１の端子１
９ａに対し固着されている。なお、はんだ２０の代わり
に導電性接着剤などを用いることもできる。

【００１８】上記２つの実施例では、流路基板３に凹部
８を設け、圧電素子１３および振動板１２，１８を配設
しているが、流路基板３と蓋板４とを入れ換えてインク
プール基板５，流路基板３，蓋板４，フレキシブルケー
ブル１４，１９の順に積層される場合は、蓋板４の方に
凹部を設けて圧電素子および振動板を配設する構成とす
るとよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットヘッドは、流路基板または蓋板に設けられた凹部
内に振動板および圧電素子が収納された状態でフレキシ
ブルケーブルが積層されるため、従来のように圧電素子
の部分に段差を生じることがない。従って、フレキシブ
ルケーブルが安定的に固定され剥がれにくくなり、導通
の信頼性が高くなる。また、圧電素子の一方の電極に導
通する振動板に立ち曲げ部が設けられているため、振動
板とフレキシブルケーブルとの導通が容易になり、構成
が簡単である。そして導通とフレキシブルケーブル固定
が同時に行なわれるなど組立工程が簡略化される。

【００２０】圧電素子および振動板を凹部内に配設する
ため位置決めが容易に正確になる。さらに、圧電素子お
よび振動板は、凹部内でフレキシブルケーブルにより覆
われており外部に露出していないため、漏出したインク
などによりショートするおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの第１の実
施例を示す断面図である。

【図２】図１の実施例の一部切欠上面図である。

【図３】図１の実施例のフレキシブルケーブル接合前の
状態を示す要部拡大断面図である。

【図４】図１の実施例のフレキシブルケーブル接合後の
状態を示す要部拡大断面図である。

【図５】本発明に係るインクジェットヘッドの第２の実
施例を示す要部拡大断面図である。

【図６】従来のインクジェットヘッドの要部拡大断面図
である。

【符号の説明】

３ 流路基板 ４ 蓋板 ６ インク流路 ８ 凹部 １２，１８ 振動板 １２ａ，１８ａ 立ち曲げ部 １３ 圧電素子 １４，１９ フレキシブルケーブル １４ａ，１９ａ 第１の端子 １４ｂ，１９ｂ 第２の端子

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/00 Ｂ４１Ｊ 29/00 Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク流路が刻設してある流路基板と、
   上記流路基板の上記インク流路刻設面に接合してある蓋
   板と、上記両板のいずれか一方に上記インク流路に対応
   して形成してある凹部と、上記凹部内に配設してある導
   電材からなる振動板と、上記振動板上に積層してある圧
   電素子と、上記一方の板上に固着してあるフレキシブル
   ケーブルとを有し、 上記凹部の深さは、上記振動板と上記圧電素子の高さの
   和と実質的に等しく、 上記振動板は、上記圧電素子の一方の電極と導通すると
   ともに、立ち曲げ部が一体的に形成してあり、 上記フレキシブルケーブルの第１の端子は上記各振動板
   の上記立ち曲げ部と、第２の端子は上記各圧電素子の他
   方の電極とそれぞれ導通されていることを特徴とするイ
   ンクジェットヘッド。