JPH1142779A

JPH1142779A - インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JPH1142779A
Application number: JP21599297A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Momose; 薫百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】フレキシブケーブルのインダクタンス成分に
よる駆動信号の時間遅れを少なくして印字品質の向上を
図ること。【解決手段】フレキシブルケーブル１３の駆動信号を
伝送する第１の導電パターン２７と、アースに接続する
第２の導電パターン２８とを隣接して形成し、駆動信号
を伝送する２本の導電パターンのインダクタンス分を低
減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、圧力発生室を圧
力発生手段により加圧してノズル開口からインク滴を吐
出させるインクジェット式記録ヘッドを備えた記録装
置、より詳細には記録ヘッドに駆動信号を供給するフレ
キシブルケーブルの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式記録装置は、図８に示
したようにキャリッジＡにアクチュエータによりインク
を加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインク
ジェット式記録ヘッドＢを搭載し、キャリッジＡを記録
媒体Ｃに対して往復動させながら記録ヘッドＢにフレキ
シブルケーブルＤを介して駆動信号発生回路Ｅの駆動信
号を供給してインク滴を吐出させるように構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このフレキシブルケー
ブルＤは、キャリッジＡのスムーズな運動を確保するた
め、記録ヘッドＢの移動スパンのほぼ２倍の長さのもの
が用いられている。一方、印刷速度の向上を図るため、
インクジェット式記録ヘッドＢのノズル開口数、及び圧
力発生室を加圧する圧電振動子の数を増加させると、同
一時点で多数の圧電振動子を駆動することになり、負荷
としての静電容量が大きくなりフレキシブケーブルＤを
流れる電流が大きくなる。一方、フレキシブルケーブル
Ｄのインダクタンス成分による逆起電力は、電流の大き
さと時間変化率に比例するため、フレキシブルケーブル
Ｄに生じる逆起電力が増大し、逆起電力に起因する駆動
信号に歪みが増大する。

【０００４】また、写真品質に対応する高い印字品質で
の印刷においては、インク滴を構成するインク量を５ｎ
ｇ程度に絞る必要があり、このようなインク滴の吐出に
は圧電振動子を、従来の印刷品質よりも高速度で駆動す
ることが必須の要件となる。圧電振動子を高速度で駆動
すると、必然的に電流の時間変化率が大きくなるため、
フレキシブルケーブルＤのインダクタンスによる歪みが
増大する。

【０００５】このような理由により、意図したような印
字性能を性能を発揮させることができないという問題が
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フレキシブルケーブル
のインダクタンス成分を可及的に小さくして印字品質を
向上することができるインクジェット式記録装置を提供
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
るために本発明においては、インク滴を吐出するノズル
開口に連通する圧力発生室を膨張収縮させる圧電振動子
を備えた記録ヘッドと、前記圧電振動子を変位させる駆
動信号を発生する駆動信号発生手段と、印字データに対
応して前記駆動信号を選択的に前記圧電振動子に印加す
るスイッチング手段と、前記駆動信号を前記圧電振動子
に伝送するフレキシブルケーブルとを備えたインクジェ
ット式記録装置において、前記フレキシブルケーブルが
駆動信号を伝送する第１の導電パターンと、前記パター
ンに隣接してアースに接続する第２の導電パターンを備
えるようにした。

【０００７】

【作用】駆動信号を伝送する導電パターンにアースが近
接しているため、インダクタンス分が小さくなり、短時
間での電流の増減に対応できて歪みの少ない所望の駆動
信号が圧電振動子に印加される。

【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、２は、本発明の
インクジェット式記録装置に使用する記録ヘッドの一実
施例を示すものであって、流路ユニット１は、ノズル開
口２を一定ピッチで穿設したノズルプレート３と、ノズ
ル開口２に連通する圧力発生室４、これにインク供給口
５を介してインクを供給するリザーバ６を備えた流路形
成基板７と、圧電振動ユニット８の縦振動モードの各圧
電振動子９の先端に当接して圧力発生室４の容積を膨
張、縮小させる弾性板１０とを一体に積層して構成され
ている。

【０００９】圧電振動ユニット８は外部からの駆動信号
を伝達するフレキシブルケーブル１３に接続された上で
収容室１４に収容、固定され、また流路ユニット１は、
高分子材料の射出成形等により構成されたホルダー１１
の開口面１２に固定されて、ノズルプレート側にシール
ド材を兼ねる枠体１５を挿入して記録ヘッドに構成され
ている。

【００１０】振動子ユニット８を構成する縦振動モード
の圧電振動子９は、この実施例では一方の極となる内部
電極１６と、他方の極となる内部電極１７とを圧電材料
１８を介してサンドイッチ状に積層し、一方の内部電極
１６を先端側に、また他方の内部電極１７を後端側に露
出させて、各端面でセグメント電極１８、及びコモン電
極１９に接続した圧電定数ｄ31のものとして構成されて
いる。

【００１１】そして図３に示したように圧力発生室４の
配列ピッチに一致させて固定基板２０に固定されてユニ
ット８に纏められている。そして、この実施例において
は圧電振動子９は、１枚の圧電振動板を櫛歯状に歯割り
して後端側が連続するように構成され、各圧電振動子９
のコモン電極１９を連続体として形成されている。

【００１２】再び図２に戻って、振動子ユニット８の各
圧電振動子９のセグメント電極１８は、ベース材２１の
表面に金属箔２２を積層し、金属箔２２を導電パターン
に対応してエッチングし、表面にカバーコート２３を設
けて構成されたフレキシブルケーブル１３の第３の導電
パターン２９の先端部２９ａに接続されている。

【００１３】また圧電振動子９のコモン電極１９は、フ
レキシブルケーブル１３の第４の導電パターン３０の先
端３０ａに接続されている。

【００１４】フレキシブルケーブル１３は、図４に示し
たように固定基板２０と対向する領域に窓２４を形成し
てここに駆動信号を各圧電振動子９に選択的に印加する
トランスファゲート等の半導体集積回路２５を実装され
ている。

【００１５】そして、本発明においては、フレキシブル
ケーブル１３の半導体集積回路２５と圧電振動子９を伸
縮させる駆動信号を発生する外部駆動回路とを接続して
駆動信号を伝送する第１の導電パターン２７、２７、２
７、‥‥の間には、アースに接続する第２の導電パター
ン２８、２８、２８、‥‥が第１の導電パターン２７と
対となるように形成されている。

【００１６】なお、図中符号３１は、第５の導電パター
ンで、半導体回路２５を駆動するために必要な印字デー
タ、クロック信号、ラッチ信号等を伝送するものであ
る。

【００１７】この実施例において、外部駆動回路から図
６（イ）に示したような台形状の駆動信号が出力される
と、半導体集積回路２５によりインク滴を吐出させるべ
き圧電振動子９に駆動信号が印加される。駆動信号の立
ち上がり部により圧電振動子９を収縮させて圧力発生
室４を膨張させ、インク供給口５を経由して圧力発生室
４にインクが供給される。

【００１８】圧力発生室４の膨張状態を平坦部により
所定時間保持した後、立ち下がり部により圧電振動子
９が放電されると、圧電振動子９が元の状態に伸長、復
帰して圧力発生室４を収縮させ、ノズル開口２からイン
ク滴が吐出する。

【００１９】駆動信号の立ち上がり部による圧力発生
室４の膨張により生じるメニスカスの運動位相を積極的
に利用してインク滴のインク量を制御する駆動方法にあ
っては、このような駆動信号の平坦部の時間Ｔを操作
することが行われ、特にグラフィック印刷に適したイン
ク量が５ｎｇ程度のインク滴を吐出させる場合には、時
間Ｔが極端に短く、例えば２μ秒程度に設定される。

【００２０】このような状況では、圧電振動子９の静電
容量と、駆動信号の伝送路、この実施例では導電パター
ン２７と導電パターン２８のインダクタンス成分が電流
の立ち上がり、及び立ち下がりの変化率を大きく左右す
る。

【００２１】すなわち、導電パターン２７、２８のイン
ダクタンス成分が大きい場合には、図６（ロ）に示した
ように立ち上がり部でインダクタンス成分による逆起
電力ΔＥ１が発生するため、見掛け上、駆動信号の立ち
上がり部から時間ΔＴ１の経過後に電流が流れ始めた
ようになる。また平坦部の近傍では同様に逆起電力Δ
Ｅ２によりオーバシュートが生じる。さらに平坦部の
終端でも逆起電力ΔＥ３によりΔＴ２の時間遅れを生
じ、さらに立ち下がり部の終端でも逆起電力ΔＥ４に
よりオーバシュートを生じる。

【００２２】特に微小インク滴を吐出させるために、平
坦部の時間Ｔ’を短くした場合には図（ハ）示したよ
うに、逆起電力が重なり合うことになり、歪みが極端に
大きくなる。

【００２３】これに対して、本発明においては、セグメ
ント電極接続用の第１の導電パターン２７に対をなすよ
うにアースに接続する第２の導電パターン２８が形成さ
れているため、外部駆動回路から半導体集積回路２５ま
での領域Ｅのインダクタンス成分が小さく、電流の大き
な変化点でも可及的に小さな遅れで変化でき、元の駆動
信号波形に近い駆動信号を圧電振動子９に供給できて、
印字品質の低下を防止することができる。

【００２４】ちなみに、伝送路の長さをＤ、導電パター
ン２７と隣接する導電パターン２８との間隔をｄ、導電
パターンの幅をｗ、隣接する導電パターン２７と導電パ
ターン２８とのペアの数、つまり対数をＮとすると、伝
送路のインダクタンスＬは、Ｄ×ｄ／ｗ×１／Ｎに比
例する。

【００２５】したがって、従来のフレキシブルケーブル
のように駆動信号の伝送路である導電パターン２７と、
アースに接続する導電パターン２８がそれぞれ離れた位
置に独立して設けられている場合や対数が少ない場合に
は、間隔ｄが必然的に大きくなるため、インダクタンス
成分Ｌが大きくなり、導電パターン２７、２８を流れる
電流の変化率に応じて圧電振動子９に印加する駆動信号
に大きな歪みを招くことになる。

【００２６】図７（イ）は、本発明の第２の実施例を示
すものであって、ベース材２１の一方の面にはセグメン
ト電極に駆動信号を供給する導電パターン２７が、また
他方の面にはセグメント電極２８に対応してアースに接
続する導電パターンが形成されている。

【００２７】この実施例によれば、駆動信号を圧電振動
子９に供給する各導電パターン２７にベース材２１の厚
みを隔ててコモン電極に接続する導電パターン２８を、
インダクタンス成分を可及的に小さくして配置すること
ができ、かつ同一面に配置する上述の実施例に比較して
ケーブル１３の幅Ｗを小さくして小型化を、または導電
パターン２７の幅を大きくして抵抗の低下を図ることが
できる。図７（ロ）は本発明の第３の実施例を示すもの
で、ベース材２１の両面にそれぞれ前述の第１の導電パ
ターン２７と第２の導電パターン２８とが同一面で、か
つ裏面においては相互が対向するよう千鳥状に配置され
ている。この実施例によれば、導電パターン２７に導電
パターン２８をより一層隣接して配置できるため、駆動
信号を伝送する導電パターン２７のインダクタンス成分
を低減することができる。

【００２８】なお、上述の実施例においては、圧電振動
子の近傍に半導体集積回路を配置しているので、圧電振
動子９と半導体集積回路２５との間の駆動信号伝送路の
長さが比較的短くなる。この間のインダクタンス成分は
信号に歪みを招く程大きくないものの、例えば半導体集
積回路２５を記録ヘッド８の近傍ではなく外部の駆動回
路等の遠隔点に配置して、圧電振動子９との間を長いフ
レキシブルケーブルで接続する場合には、上述の導電パ
ターンの形態を適用すると駆動信号を歪みを抑制でき顕
著な効果を得ることができる。

【００２９】また、上述の実施例においては外部駆動回
路から駆動信号を伝送するフレキシブルケーブル１３に
印刷信号に対応して駆動信号を圧電振動子９に選択的に
印加するスイッチング手段となる半導体集積回路２５を
実装しているが、別に設けた電子基板上に半導体集積回
路２５を実装し、電子基板上のソケットを介して外部の
駆動信号発生回路や圧電振動子とフレキシブルケーブル
により接続する場合などのように、スイッチング手段を
他の部材に実装した場合に前述の電子基板と外部の駆動
信号発生回路や圧電振動子を接続するフレキシブルケー
ブルとに適用しても同様の作用を得ることができる。

【００３０】また、上述の実施例においては、変位方向
に平行に内部電極を配置した圧電定数ｄ31の圧電振動子
を使用した記録ヘッドに駆動信号を供給する場合に例を
採って説明したが、変位方向に直交させて内部電極を配
置した圧電定数ｄ33の圧電振動子を使用した記録ヘッド
や、静電容量が比較的大きなアクチュエータ、たとえば
たわみ変位する圧電振動子を用いた記録ヘッドに適用し
ても同様の作用を奏することは明らかである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
フレキシブルケーブルにより複数の圧力発生室に設けら
れた各圧力発生手段に個別に駆動信号を伝送して、ノズ
ル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式録ヘ
ッドにおいて、フレキシブルケーブルが駆動信号を伝送
する第１の導電パターンに対をなすように隣接させてア
ースに接続する第２の導電パターンを形成したので、駆
動信号を伝送する２本の導電パターンが近接してインダ
クタンス分を低減させて、信号波形の歪みに起因する印
字品質の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドの一実施例を示す組立斜視
図である。

【図２】同上記録ヘッドのセグメント電極での断面構造
を示す図である。

【図３】振動子ユニットの一実施例を示す図である。

【図４】振動子ユニットにフレキシブルケーブルを接続
した状態を示す図である。

【図５】同上フレキシブルケーブルの一実施例を、カバ
ーコートを剥がして導電パターンを露出させた状態で示
す図である。

【図６】図（イ）乃至（ハ）は、それぞれ駆動信号の一
実施例を示す波形図と、フレキシブルケーブルのインダ
クタンス成分による波形の歪みを説明する図である。

【図７】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの他の実施例を、フレキシブルケ
ーブルの幅方向の断面構造で示す図である。

【図８】インクジェット式記録装置の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１流路ユニット８振動子ユニット９圧電振動子１３フレキシブルケーブル１８セグメント電極１９コモン電極２１ベース材２５半導体集積回路２７第１の導電パターン２８第２の導電パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するノズル開口に連通す
る圧力発生室を膨張収縮させる圧電振動子を備えた記録
ヘッドと、前記圧電振動子を変位させる駆動信号を発生
する駆動信号発生手段と、印字データに対応して前記駆
動信号を選択的に前記圧電振動子に印加するスイッチン
グ手段と、前記駆動信号を前記圧電振動子に伝送するフ
レキシブルケーブルとを備えたインクジェット式記録装
置において、前記フレキシブルケーブルが駆動信号を伝送する第１の
導電パターンと、前記パターンに隣接してアースに接続
する第２の導電パターンを備えるインクジェット式記録
装置。
【請求項２】第１の導電パターンと第２の導電パター
ンとが同一面に交互に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装置。
【請求項３】第１の導電パターンと第２の導電パター
ンとが絶縁層を介して対向するように形成されている請
求項１に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項４】第１の導電パターンと第２の導電パター
ンとが、絶縁層を介して千鳥状に対向するように形成さ
れている請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項５】前記フレキシブケーブルが前記駆動信号
発生手段と前記圧電振動子とを接続する請求項１に記載
のインクジェット式記録装置。
【請求項６】前記フレキシブケーブルが前記スイッチ
ング手段と前記圧電振動子とを接続する請求項１に記載
のインクジェット式記録装置。