JP2763724B2

JP2763724B2 - インクジェットプリントヘッドとインクジェットプリントヘッドを備えた電子機器

Info

Publication number: JP2763724B2
Application number: JP1294593A
Authority: JP
Inventors: 恭江馬
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH06218925A

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、ファック
ス、プロッタ、バーコードプリンタ、デジタルコピー等
に用いられるインクジェットプリントヘッドとインクジ
ェットプリントヘッドを備えた電子機器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンタは、大別
してコンティニュアンス形とオンデマンド形とがあり、
オンデマンド形は必要なときにだけインクの射出を行う
もので、ヘッドの応答性は低いが、装置が簡単で安価で
あるという利点がある。オンデマンド形には、静電力で
ノズルからインクを引き出す静電引力形と、圧力室内の
インクを加圧し、ノズルからインクを押し出す圧力パル
ス形とがある。また、圧力パルス形には、圧電形とバブ
ル形があり、圧電形は圧電（電気ひずみ）素子によって
インクを加圧するもので、圧力室を経てインク供給が行
われる１室形と、圧力室とインク供給室の２つの室を有
する２室形とがある。そして、１室形には平面的な圧力
室を持つカイザー形と、円筒形の圧力室を持つゾルタン
形がある。

【０００３】図１２は、カイザー形の圧電形ヘッドユニ
ットの基本原理図を示すもので、基板１５１の表面に
は、インク供給路１５２、圧力室１５３、ノズル１５４
が連設されている。そして、基板１５１の表面には振動
板１５５が配設され、該振動板１５５の外側には、圧力
室１５３に対向して圧電素子１５６が設けられ、圧電素
子１５６の表裏両面間には電圧を印加するよう信号発生
源１５７が接続されている。また、上記インク供給路１
５２にはパイプ１５８を介してインク容器１５９が接続
されている。

【０００４】上記の構成において、信号発生源１５７か
ら圧電素子１５６に電圧を印加すると、圧電素子１５６
が振動板１５５をたわませ、圧力室１５３内のインク１
６０をノズル１５４からインク滴１６０ａとして記録紙
１６１に射出させて記録する。そして、インク射出後、
圧電素子１５６に対する電圧印加が解除されると、振動
板１５５がもとの状態に戻り、射出された分のインクが
ノズル毛細管力によりインク供給路１５２、パイプ１５
８を通じてインク容器１５９から補給されるものであ
る。

【０００５】従来からのインクジェットプリントヘッド
は、具体的には図１０、図１１に示すように構成され、
基板１は感光性ガラスを素材とし、多数の圧力室２、該
圧力室２に連通した共通インク路３、該共通インク路３
にインク容器（図示しない）からインク４を供給するイ
ンク導入口５がエッチング加工により形成されている。
上記圧力室２は一端部が先細りに形成され、圧力室２の
先端にはノズル６が圧力室２と直交して基板１を貫通し
て形成され、各ノズル６が一直線状になるように形成さ
れている。前記基板１の圧力室２、共通インク路３、イ
ンク導入口５の形成面には振動板７が取り付けられてい
る。さらに、振動板７の外表面には圧力室２のそれぞれ
に対向して、ＰＺＴからなる圧電素子８が別個独立して
設けられている。この圧電素子８はノズルを高密度化す
るためにアスペクト比の大きい形になっており、フレキ
シブルケーブル９ａを介して信号発生源（図示せず）に
接続されている。ここで、フレキシブルケーブル９ａ
は、図１１に示すように、ベースフィルム９２ａとカバ
ーフィルム９３ａとを有し、このベースフィルム９２ａ
とカバーフィルム９３ａの間には電極９２ａが設けら
れ、電極９２ａは圧電素子８の端部に僅かに接するよう
に構成され、矩形の圧電素子８の一端からのみ駆動電圧
を印加する構造となっている。

【０００６】ここで、既に上述したように、振動板７に
圧電素子８が取り付けられているが、その際、圧電素子
８に電圧を印加することにより分極した上で、振動板７
に接着させる方法が一般的である。接着には接着剤が使
われ、また、接着効果を高めるため加圧が行われる。ま
た、特願平４−１５１２５３号に示されるように、圧電
素子を張り付けた後に、高電圧を印加して再分極する方
法もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、圧電素子に電
圧を印加してインク滴を射出する際には、電圧印加の向
きは、消極を防ぐために分極の向きと同じに電圧が印加
されるため、圧電素子は電圧印加時に上下に伸び水平方
向に縮むように使われることが多い。すると、分極した
上で接着させる場合には、使用時すなわち電圧印加時に
圧電素子には水平方向に引張応力がかかることになる。
また、圧電素子貼付け時には圧電素子を加圧するため振
動板及び圧電素子がたわむが、加圧が終了すると圧電素
子は加圧された状態で接着するために圧電素子内部には
引張応力が残ることになる。特に、プリンタのドット密
度を上げるため圧力室、圧電素子を矩形状に配置するの
で、長手方向の引張応力が大きくなる。

【０００８】ここで、圧電素子はセラミック材料で形成
され、セラミックは引張に弱いので、圧電素子の割れや
ひびが発生することが多い。特に、矩形形状の圧電素子
においては、割れやひびが長手方向と直角の方向に生じ
ることが多い。圧電素子に割れやひびが生じると、電極
部が圧電素子の端部に接しているのみであるため、割れ
により電極部が接していない部分の圧電素子には電圧を
印加することができず、圧力室の体積変化が減少し、印
字品位を低下させプリント精度を低下させていた。

【０００９】そこで、本発明は、圧電素子の割れやひび
が生じた場合でも、圧電素子の長手方向全体に電圧を印
加することができ、印字品位を向上させることができる
インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリ
ントヘッドを備えた電子機器を提供することを目的とす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１には、イ
ンク供給路と圧力室とノズルとを有する基板と、該基板
の表面に配設された振動板と該振動板の外面に前記圧力
室に対向して設けられた圧電素子と、前記圧電素子に接
続される電極部を備えたフレキシブルケーブルとを有
し、前記圧電素子の表裏両面間に電圧を印加することに
より前記振動板をたわませインクをノズルより射出する
インクジェットプリントヘッドにおいて、前記フレキシ
ブルケーブルが、前記圧電素子の上面を覆うよう構成さ
れ、前記電極部が圧電素子の長手方向の略全体に亘る長
さを有することを特徴とするものであり、第２には、上
記第１の構成において、フレキシブルケーブルにおける
電極部が、圧電素子の幅の略３分の１の幅を有すること
を特徴とするものである。

【００１１】また、第３には、上記第１又は第２の構成
において、フレキシブルケーブルにおける電極部が、圧
電素子の端部に配置されていることを特徴とするもので
あり、第４には、上記第１又は第２又は第３の構成にお
いて、フレキシブルケーブルが、電極部と他の電極部の
間の空間上部に開口部を有することを特徴とするもので
ある。

【００１２】また、第５には、電子機器において、上記
第１又は第２又は第３又は第４に記載のプリントヘッド
を有することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明におけるインクジェットプリントヘッド
及びインクジェットプリントヘッドを備えた電子機器に
おいては、フレキシブルケーブルが圧電素子の上面を覆
うように構成され、電極部が圧電素子の長手方向の略全
体に亘る長さを有しているため、圧電素子の長手方向に
直角に割れやひびが生じても、圧電素子の長手方向全体
に電圧を印加することができるので、圧力室の体積変化
が減少することがない。

【００１４】また、上記のように電極部が圧電素子の長
手方向の略全体に亘る長さを有する場合には、従来に比
べて電極部の振動に与える影響が大きくなるが、電極部
が圧電素子の幅の略３分の１の幅を有する構成のもとで
は、電極部の長さが長くなったことに伴う電極部の重量
を軽くできるので、電極部の振動に与える影響を減少さ
せることができる。

【００１５】また、電極部が圧電素子の長手方向の略全
体に亘る長さを有する場合でも、電極部を圧電素子の端
部に配置すれば、振動板が基板に接する位置に近いた
め、電極部の振動に与える影響を減らすことができる。

【００１６】さらには、フレキシブルケーブルを、電極
部と他の電極部の間の空間上部に開口部を有する構成と
すれば、ある圧電素子に対応する振動板部分の振動の他
の圧電素子に対応する振動板部分の振動に与える影響を
少なくすることができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。図１、図３及び図４は、それぞれ圧電形ヘッドユ
ニットの平面図と横断面図である。本実施例に係る圧電
形ヘッドユニットにおいて、従来と同様に、基板１は感
光性ガラスを素材とし、多数の圧力室２、該圧力室２に
連通した共通インク路３、該共通インク路３にインク容
器（図示しない）からインク４を供給するインク導入口
５がエッチング加工により形成されている。また、上記
圧力室２は一端部が先細りに形成され、圧力室２の先端
にはノズル６が圧力室２と直交して基板１を貫通して形
成され、各ノズル６が一直線状になるように形成されて
いる。前記基板１の圧力室２、共通インク路３、インク
導入口５の形成面には振動板７が取り付けられている。
さらに、振動板７の外表面には圧力室２のそれぞれに対
向して、ＰＺＴからなる圧電素子８が別個独立して設け
られている。

【００１８】本発明において、各圧電素子８はフレキシ
ブルケーブル９を介して信号発生源（図示せず）に接続
されているが、フレキシブルケーブル９は、図３に示す
ように、底部に振動板７と接するカバーフィルム９１と
上部にベースフィルム９２とを有し、ベースフィルム９
２とカバーフィルム９１の間には導体からなる電極９３
が設けられている。ここで、ベースフィルム９２は、図
２に示すように、カバーフィルム９１に比して平面視で
広い面積を有し、図１、図２、図３に示すように、圧電
素子８を覆うように形成されている。また、フレキシブ
ルケーブル９におけるベースフィルム９２は、図２に示
すように中心部が細長く開口されているが、これは、図
５に示すように、振動板７を支持する支持部１２が基台
１０に設けられていることによる。この支持部１２によ
って、ある圧電素子に対応する振動板のたわみが他の圧
電素子に対応する振動板の部分に不必要なたわみを生じ
させることがない。

【００１９】また、電極９３は、図３に示すとおり、圧
電素子８の長手方向の端部にまで伸びており、電極９３
の幅は図１及び図４に示すように、圧電素子８の幅の約
３分の１に形成されている。

【００２０】本実施例においては、電極９３は圧電素子
８の長手方向に長く形成されているので、圧電素子８が
長手方向に直角方向に割れないしはひびが入っても、電
極９３は圧電素子８の長手方向の全てに接するので、圧
電素子８の長手方向すべての部分に電圧を印加すること
ができ、圧電素子が割れる等による圧力室の体積変化の
減少を防止することができる。また、上記のように電極
９３は圧電素子８の幅の約３分の１に形成されているの
で、電極９３を圧電素子の長手方向全体に設けたことに
よる電極９３の振動板７の振動に対する影響を少なくす
ることができる。

【００２１】上記実施例においては、電極９３は圧電素
子８の中央に配されているが、図６に示す実施例におい
ては、電極９３は圧電素子の長手方向に直角の方向に対
する端部に配されている。この実施例の場合は、電極９
３が、振動板が基板に接する位置近くに配されているた
め、圧電素子８の中央に配されている場合に比べて、電
極が振動板の振動に与える影響を減らすことができる。
すなわち、図１及び図３に示すように、電極が圧電素子
の中央に配されている場合には、該圧電素子の重みによ
り振動板が所望の振動を得られない等の影響を与えてし
まうが、本実施例のように、圧電素子の端部に配されて
いる場合には、その影響を少なくすることができる。

【００２２】次に、図７及び図８に示す実施例において
は、フレキシブルケーブル９´のベースフィルム９２´
が開口部９４を有し、各開口部間の横断部９５が電極９
３上に配置されている。これは、フレキシブルケーブル
９´のベースフィルム９２´が圧電素子を覆う形状にな
ったことに伴い、ある圧電素子に対応する振動板部分の
振動が他の圧電素子に対応する振動板部分の振動に影響
を与えたり、振動板に掛かるベースフィルム９２´の重
みにより所望の振動が得られない等のおそれがあるが、
上記のようにベースフィルムに開口部を設ける構成とす
ることによりそのおそれを防止することができる。

【００２３】また、上記インクジェットプリントヘッド
を使用した電子機器としてのプリンタにおいては、図９
に示すように、キャリッジ１０１上に配置されたカート
リッジ１００内にインクジェットプリントヘッドが配設
され、キャリッジ１０１は、２本のガイド１０２上を摺
動可能に設けられており、モータ１０３の駆動によるプ
ーリ１０４の回転によりワイヤ１０５が左右に移動し
て、このワイヤ１０５の動きに伴いキャリッジ１０１が
左右に移動する。インクジェットプリントヘッドのイン
ク射出制御は、フレキシブルケーブル１０６を介して行
われる。カートリッジ１００の印刷面には、プラテン１
０７に巻回されたペーパー１１０が対向し、該ペーパー
１１０に印字が行われる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるイ
ンクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリン
トヘッドを備えた電子機器によれば、圧電素子の割れや
ひびが生じた場合でも、圧電素子の長手方向全体に電圧
を印加することができるので、圧力室の体積変化の減少
を防止することができ、印字品位を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電型ヘッドユニットを示す平面図である。

【図２】フレキシブルケーブルを示す平面図である。

【図３】図１の圧電形ヘッドユニットの縦断面図であ
る。

【図４】図１の圧電形ヘッドユニットの横断面図であ
る。

【図５】図１の圧電形ヘッドユニットを基台に組み付け
た例を示す断面図である。

【図６】圧電形ヘッドユニットの他の実施例を示す横断
面図である。

【図７】圧電形ヘッドユニットの他の実施例を示す横断
面図である。

【図８】フレキシブルケーブルの他の実施例を示す平面
図である。

【図９】本実施例に掛かる圧電型ヘッドユニットを備え
たプリンタを示す部分斜視図である。

【図１０】従来の圧電型ヘッドユニットを示す平面図で
ある。

【図１１】図９の圧電形ヘッドユニットの縦断面図であ
る。

【図１２】圧電型ヘッドユニットの原理説明図である。

【符号の説明】

１基板２圧力室３共通インク路４インク５インク導入路６ノズル７振動板８圧電素子９，９´，９ａフレキシブルケーブル９２，９２´，９２ａベースフィルム９３，９３ａ電極９４開口部Ａプリンタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インク供給路と圧力室とノズルとを有す
る基板と、該基板の表面に配設された振動板と該振動板
の外面に前記圧力室に対向して設けられた圧電素子と、
前記圧電素子に接続される電極部を備えたフレキシブル
ケーブルとを有し、前記圧電素子の表裏両面間に電圧を
印加することにより前記振動板をたわませインクをノズ
ルより射出するインクジェットプリントヘッドにおい
て、前記フレキシブルケーブルが、前記圧電素子の上面を覆
うよう構成され、前記電極部が圧電素子の長手方向の略
全体に亘る長さ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。
【請求項２】フレキシブルケーブルにおける電極部
が、圧電素子の幅の略３分の１の幅を有することを特徴
とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッ
ド。
【請求項３】フレキシブルケーブルにおける電極部
が、圧電素子の端部に配置されていることを特徴とする
請求項１又は２に記載のインクジェットプリントヘッ
ド。
【請求項４】フレキシブルケーブルが、電極部と他の
電極部の間の空間上部に開口部を有することを特徴とす
る請求項１又は２又は３に記載のインクジェットプリン
トヘッド。
【請求項５】請求項１又は２又は３又は４に記載のプ
リントヘッドを有することを特徴とするインクジェット
プリントヘッドを備えた電子機器。