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JP3176245B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JP3176245B2
JP3176245B2 JP06394495A JP6394495A JP3176245B2 JP 3176245 B2 JP3176245 B2 JP 3176245B2 JP 06394495 A JP06394495 A JP 06394495A JP 6394495 A JP6394495 A JP 6394495A JP 3176245 B2 JP3176245 B2 JP 3176245B2
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elastic plate
ink jet
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリン
タ、およびインクジェットヘッドを搭載した製品に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の例を特開平６−６４１６３号
公報を基に説明する。図１０においてノズル形成部材１
０２には複数のノズル開口部１０１ａ、１０１ｂ・・・
が形成されている。ノズル形成部材１０２には圧力室形
成部材１０３が連接する。圧力室形成部材１０３には振
動板が連接している。振動板１０４には振動子１０７が
接着されており、振動子１０７には電極が張り付けられ
ており、異方性導電膜１０８等で駆動回路に接続されて
いる。振動板１０４はＧＮＤ電極を兼ねている。ノズル
形成部材１０２と圧力室形成部材１０３と振動板１０４
に囲まれた部分に圧力室１１０、インク供給口１１１が
形成されており、インクが満たされている。電極間に電
圧が加わると、振動板１０４と振動子で構成されたユニ
モルフが撓んで圧力室１１０を押圧し、ノズル開口部１
０１ａ、１０１ｂ・・から液滴を生ずる。尚１１２は共
通インク溜まり、１１７はＦＰＣである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、振動板の材質
が金属であるため、反力が大きいという問題点を有す
る。前述の従来技術の場合、振動子には圧電素子を使用
している。駆動回路からの信号により、圧電素子に電圧
が印加されると、振動板とのユニモルフ効果により、振
動板を変位させる。振動板の剛性が高いことは振動板の
変位を妨害する反力が大きいことになり、振動板の変位
は減少し、圧力室の体積変化が小さくなり、インクの吐
出効率が悪くなる。このため、吐出に必要なエネルギー
を得るためには振動子の面積を大きくするかまたは、振
動子に高電圧を加える必要がある。しかし、振動子の面
積を大きくすると、ノズルの集積度が低下し、ヘッドが
大きくなって装置を小型化することが出来なくなってし
まうという問題が生じる。また、振動子の変形量を確保
するために振動子に高電圧を加えると、ヘッドの消費電
力が増加してしまうという問題が生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インク供給路と圧力室とオリフィスと振動子
とを具備し、前記圧力室の壁面の一部を前記振動子の振
動によって撓ませることによりインクを吐出するインク
ジェットヘッドにおいて、前記圧力室の壁面の一部を樹
脂の振動板で構成し、かつ、振動板上には前記振動子と
弾性板とでユニモルフが形成され、 前記振動子の両側に
設けられたそれぞれの電極を接着層にて前記弾性板と、
該弾性板と反対側の接続端子とに接続してなり、前記振
動子と弾性板との接着層よりも、振動子と前記接続端子
との接着層の方を厚く構成したことを特徴とする。
【０００５】前記振動板はヘッド全体に関し一体の部品
で構成されており、前記圧力室が複数個存在する場合に
は該各圧力室に相当する位置に前記振動子と弾性板とで
ユニモルフが複数個形成されている。
【０００６】また、前記振動子と弾性板とによる撓み部
分をそれに対応する圧力室壁面の振動部分よりも大きく
したことを特徴とする。
【０００７】さらに、前記振動子と前記接続端子との接
着層が、異方性導電膜にて構成されていることを特徴と
する。
【０００８】
【作用】上述の構成のインクジェットヘッドによれば、
樹脂の振動板であるので金属板よりも反力が小さく、弾
性板を含む振動板と振動子とで構成されるユニモルフが
金属板と振動子とで構成されたユニモルフよりも効率良
く変形するので振動板を小さくすることができる。
【０００９】また、振動板を複数のチャンネルにわたっ
て一つの部材で構成することにより組立てが簡単になる
と共に振動板と弾性板とを一体に構成できるためコスト
ダウンが図れる。
【００１０】また、圧力室壁面の振動板部分よりも大き
めの振動子を接着することにより、振動子の位置が多少
ずれても圧力室壁面の振動板部分前面に振動子があるた
め、ノズル間のばらつきを小さくできる。
【００１１】さらに、振動子に接触している接着層の厚
さを振動板側よりも振動板と反対側の接続端子側の接着
層を厚くすることにより、振動板反対側の接着層が振動
子を拘束して振動板の変形を妨げることを防止できる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）本発明の実施例を図１，図２，図５〜図９
に基づいて説明する。
【００１３】図１においてノズル形成部材２には複数の
ノズル開口部１ａ、１ｂ・・・が形成されている。ノズ
ル形成部材２には圧力室形成部材３が連接する。圧力室
形成部材３には樹脂の振動板４が連接している。図２
（Ａ），（Ｂ）において振動板には電極をかねた弾性板
５が連接されている。振動板４には圧電素子でできた振
動子７が連接されている。振動子７の両面には電極６
ａ、６ｂが配置されており、一方には電極を兼ねた弾性
板５と接触しており、他方は接続端子９と異方性導電膜
８等を介して接触している。
【００１４】ノズル形成部材２と圧力室形成部材３と振
動板４に囲まれた部分に圧力室１０、インク供給口１１
が形成されており、インクが満たされている。インク供
給孔はさらに共通インク溜まり１２に連通している。
尚、ヘッド基板１３はノズル形成部材２と圧力室形成部
材３とで構成される。
【００１５】電極６ａ，６ｂ間に電圧が加わると、振動
子７に面方向に縮む力が作用し、振動子７と弾性板５と
で構成されたユニモルフが撓んで振動板４を押圧し、圧
力室１０に体積変化を生じさせノズル開口部１から液滴
が吐出する。
【００１６】ノズル形成部材２と圧力室形成部材３は例
えばステンレス部材で出来ており、拡散接合法などによ
り接着され、ヘッド基板１３として組み立てられてい
る。
【００１７】本実施例においては振動板４と振動子７に
電気的に接触する弾性板５とそれにつらなる信号線をＦ
ＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）１４上に作成
することにより、一体に形成しており、組立が容易な構
造になっているが、場合によってはそれぞれを別個に作
成し、組み立てることも可能である。図２においては振
動板４はヘッド基板に例えばエポキシ接着剤などでヘッ
ド基板１３に固定されている。
【００１８】振動子７は圧電素子のシートから作成され
ており、両面には電極である金属膜６ａ、６ｂが形成さ
れている。シートの厚さは薄いほど低電圧で大きな歪み
が得られるので消費電力を小さくすることが出来る。
【００１９】振動子７は片面を弾性板５と連接してお
り、他面が接続端子９と連接している。接続端子９はＦ
ＰＣと一体であり、駆動回路に接続されている。
【００２０】振動子７と弾性板５との接合には導電性接
着剤またはエポキシ樹脂、例えばグレース社製アミコン
Ａ−３１６等が用いられている。エポキシ樹脂は導電性
では無いが、エポキシ樹脂の層は充分薄いため、ＦＰＣ
１４の電極（弾性板５）と振動子７の電極６ａの凹凸で
電気的の導通している。１６は振動板電極ーＰＺＴ電極
接着剤である。（図２（Ｂ）参照） ＰＺＴのもう一方の電極６ｂは異方性導電膜８など例え
ばスリーボンド社製３３７０Ｃ等でＦＰＣ１７の電極９
に接触している。異方性導電膜８はエポキシ樹脂に比べ
て接着層が厚いため、（エポキシ樹脂層５μｍ未満、異
方性導電膜３５μｍ程度）ＰＺＴ７の動きを強く拘束す
ることはない。そのため圧力室側に向かってＰＺＴ７及
び振動板４が変形するとき、変形の妨げにならない。こ
の場合、電極９の周辺のみを異方性導電膜８で固定する
ことにより、変形の妨げをさらに少なくすることができ
る。
【００２１】ヘッド全体ではノズルは図８（Ａ），
（Ｂ）のように縦横に配置されている。図６は図１の実
施例のヘッド全体の振動子群である。それぞれのノズル
に対応する振動子が格子状に配されている。振動子群は
少し大きめのＰＺＴからダイシングソー等を用いて切り
出される。図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），
（Ｅ）においてこれらの組み立て方法について説明す
る。これらの振動子は、大きなＰＺＴ板１８から切りだ
されてそのまま接着したものである。
【００２２】このようにする理由は、ＰＺＴをそれぞれ
のチャンネル毎に貼り付けるよりも大きい振動子を切断
して切断した状態を保ったまま貼り付けたほうが工数が
少なくコストダウンが図れ、又、振動子を必要な大きさ
によりも大きく設定することで、治具に装着したときの
振動子の大きさ、位置ずれがあっても、治具上での加工
に不都合がないためである。
【００２３】治具２２に加熱すると剥離する両面テープ
１９で固定し（図９−（Ａ））、治具の基準に従って、
ダイシングソーで所定の大きさに切る（図９−
（Ｂ））。このとき、ＰＺＴ板１８から切り出されたそ
れぞれの振動子はすでに振動板側電極に対応する位置に
位置している。剥離テープ１９を着けたまま、振動板４
に振動子板１８を治具の基準によってヘッドと位置決め
後接着する。ＰＺＴ板１８の外縁部はこのとき接着しな
いようにする。その後加熱して剥離テープ１９を剥がす
と（図９−（Ｃ））、振動板電極に振動子板１８が一度
に接着できるため、工程が短縮でき、位置決め精度も良
い（図９−（Ｄ））。そのあと背面電極のあるＦＰＣ１
７を異方性導電膜８を介して取付ける（図９−
（Ｅ））。
【００２４】ＦＰＣ１４の振動板側電極５は図のＹ方向
の行が共通につながっている（図５）。また、他方のＦ
ＰＣ１７の電極９は、Ｘ方向の列が共通につながってい
る（図７）。これらを組み合わせて、マトリックス駆動
を行うことにより、ＦＰＣの配線の数及び駆動ドライバ
ーの数を減らすことができてコスト削減ができる。ま
た、このとき、振動板側の電極を振動子の長辺方向に共
通にしたパターンにし、反対側の電極を振動子の短辺方
向にを共通にしたパターンにする。すると反対側の電極
とＰＺＴの接触する部分を小さくできるので振動板の動
きを拘束する作用が減少する。
【００２５】（実施例２）本発明の他の実施例を図３，
図４に基づいて説明する。
【００２６】図３及び図４（Ａ），（Ｂ）は本発明の別
の実施例である。圧力室構成部材８は例えばポリエーテ
ルサルホン等のプラスチックでできている。振動板４も
同様の材質で構成されている。両者を溶剤ポリエーテル
サルホンの場合はメチルエチルケトン等の溶剤で表面を
溶解し、圧着する。接着剤を使わないため、圧力室への
接着剤の流れ込み等の悪影響を回避でき、高強度接着が
実現できる。
【００２７】振動板４には弾性板を兼ねた電極５と電極
５からＦＰＣ振動板側電極２１につながる信号線とがス
パッタ法、あるいは蒸着法により、形成されている。ま
た、振動板に銅箔等の電極材料を貼り付けた後、エッチ
ングによって電極パターンを形成する方法も用いられ
る。振動板４上の信号線は異方性導電膜２０等を介して
ＦＰＣ１４に接続されている。弾性板を兼ねた電極５に
は振動子７上の電極６ａが接着されており、振動子の他
方の電極６ｂは異方性導電膜８を介してＦＰＣ１７に接
続されている。
【００２８】尚、振動板の上にスパッタ加工又は蒸着に
より電極を形成することにより、振動板と電極を接着剤
を使わずに加工でき、個々の電極の貼り付け動作がいら
ないので寸法精度が良くなり、又、エッチングによって
電極を一括形成する場合は個々に電極を貼り付ける場合
の個々の材料の位置決めが不要となり工程が簡略化され
寸法精度が良くなる。更に、ノズル本体と振動板を溶剤
で表面を溶かして接着することにより、高強度接着が可
能になり、接着剤のノズル構成部への流れ込み等の影響
がないため、安定した寸法精度が得られる。
【００２９】
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、樹脂の振動板であるので金属板の振動板よりも反力
が小さく、弾性板を含む振動板と振動子とで構成される
ユニモルフが金属板と振動子とで構成されたユニモルフ
よりも効率良く変形するので、振動板を小さくすること
ができ、また低電圧で駆動することもでき、ヘッドの小
型化、小電力化を図ることが出来る。
【００３０】また、振動板を複数のチャンネルにたわっ
て一つの部材で構成することにより組立てが簡単にな
り、コストダウンが図れる。さらに振動板と弾性板とを
一体に構成することにより、コストダウンが図れる。
【００３１】また、圧力室壁面の振動板部分よりも振動
子が小さい場合、振動子の位置ずれによって、その振動
子が圧力室隔壁にかかった場合、チャンネル毎に変形す
る量がちがい、チャンネル間のインク滴速度がばらつい
て、印字品位が低下する惧れがあるが、圧力室壁面の振
動板部分よりも大きめの振動子を接着することにより、
振動子の位置が多少ずれても圧力室壁面の振動板部分前
面に振動子があるため、ノズル間のばらつきを小さくす
ることができる。
【００３２】さらに、振動子に接触している接着層の厚
さを振動板側よりも振動板と反対側の接続端子側の接着
層を厚くすることにより、振動板反対側の接着層が振動
子を拘束して振動板の変形を妨げることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの斜視図で
ある。
【図２】（Ａ）本発明に係るインクジェットヘッドの側
面図である。 （Ｂ）（Ａ）の部分詳細図である。
【図３】本発明に係るインクジェットヘッドの他の実施
例の斜視図である。
【図４】（Ａ）本発明に係るインクジェットヘッドの他
の実施例の側面図である。 （Ｂ）（Ａ）の部分詳細図である。
【図５】振動板及び振動板に形成された電極のパターン
図である。
【図６】振動子（ＰＺＴ）板の切断状態を表す図であ
る。
【図７】振動子の背面電極を配したＦＰＣのパターン図
である。
【図８】（Ａ）本発明に係るインクジェットヘッドのノ
ズルを表す図である。 （Ｂ）（Ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【図９】（Ａ）本発明のインクジェットヘッドの組立工
程を表す図である。 （Ｂ）本発明のインクジェットヘッドの組立工程を表す
図である。 （Ｃ）本発明のインクジェットヘッドの組立工程を表す
図である。 （Ｄ）本発明のインクジェットヘッドの組立工程を表す
図である。 （Ｅ）本発明のインクジェットヘッドの組立工程を表す
図である。
【図１０】従来のインクジェットヘッドの斜視図であ
る。
【符号の説明】
１ａ ノズル開口部 １ｂ ノズル開口部 １ｃ ノズル開口部 ２ ノズル形成部材 ３ 圧力室形成部材 ４ 振動板 ５ 弾性板（振動板側電極） ６ａ 電極（振動子電極振動板側） ６ｂ 電極（振動子背面電極） ７ 振動子（ＰＺＴ） ８ 異方性導電膜 ９ 接続端子（ＦＰＣ背面電極） １０ 圧力室 １１ インク供給口 １２ 共通インク溜まり １３ ヘッド基板 １４ ＦＰＣ（振動板側ＦＰＣ） １５ ヘッド基板−振動板接着剤 １６ 振動板電極−ＰＺＴ電極接着剤 １７ ＦＰＣ（背面電極側ＦＰＣ） １８ 振動子板（及び振動群） １９ 剥離紙 ２０ 異方性導電膜 ２１ ＦＰＣ振動板側電極 ２２ 治具 １０１ａ ノズル開口部 １０１ｂ ノズル開口部 １０２ ノズル形成部材 １０３ 圧力室形成部材 １０４ 振動板 １０７ 振動子（ＰＺＴ） １０８ 異方性導電膜 １１０ 圧力室 １１１ インク供給口 １１２ 共通インク溜まり １１７ ＦＰＣ（背面電極側ＦＰＣ）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−283153（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−316070（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−227247（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−336012（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−32598（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インク供給路と圧力室とオリフィスと振
    動子とを具備し、前記圧力室の壁面の一部を前記振動子
    の振動によって撓ませることによりインクを吐出するイ
    ンクジェットヘッドにおいて、 前記圧力室の壁面の一部を樹脂の振動板で構成し、か
    つ、振動板上には前記振動子と弾性板とでユニモルフが
    形成され、 前記振動子の両側に設けられたそれぞれの電極を接着層
    にて前記弾性板と、該弾性板と反対側の接続端子とに接
    続してなり、前記振動子と弾性板との接着層よりも、振
    動子と前記接続端子との接着層の方を厚く構成した こと
    を特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 前記振動板はヘッド全体に関し一体の部
    品で構成されており、前記圧力室が複数個存在する場合
    には該各圧力室に相当する位置に前記振動子と弾性板と
    でユニモルフが複数個形成されていることを特徴とする
    請求項１記載のインクジェットヘッド。
  3. 【請求項３】 前記振動子と弾性板とによる撓み部分を
    それに対応する圧力室壁面の振動部分よりも大きくした
    ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】 前記振動子と前記接続端子との接着層
    が、異方性導電膜にて構成されていることを特徴とする
    請求項１記載のインクジェットヘッド。
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