JP2006205670A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】 導電性部材が隣接する他の個別電極に接触することに起因した電極間ショートの発生を抑制する。
【解決手段】 アクチュエータユニット21の上面には、個別電極35と、複数の個別電極35とそれぞれ電気的に接合されたランド36とが形成されている。ランド36の頂面は、圧電シート41の上面から個別電極35の上面までの高さよりより高い位置に存在している。ランド36の頂面には、上方に向かって開口する孔36aが形成されている。
【選択図】 図6
【解決手段】 アクチュエータユニット21の上面には、個別電極35と、複数の個別電極35とそれぞれ電気的に接合されたランド36とが形成されている。ランド36の頂面は、圧電シート41の上面から個別電極35の上面までの高さよりより高い位置に存在している。ランド36の頂面には、上方に向かって開口する孔36aが形成されている。
【選択図】 図6
Description
本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッドに関する。
インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等において、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配し、各圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与することによりノズルからインクを吐出する。圧力室に選択的に圧力を付与するための一つの手段として、圧電性のセラミックからなる複数の圧電シートが積層されたアクチュエータユニットが用いられることがある。
かかるインクジェットヘッドの一例として、連続平板状の圧電シートを、複数の圧力室に跨って形成された共通電極と、各圧力室に対向して配置され主電極部及び外部より電圧が印加される補助電極部(ランド)からなる複数の個別電極とで挟み込んだ複数のアクチュエータユニットを有するものが知られている(特許文献1参照)。このインクジェットヘッドにおいて、複数の個別電極は、配線基板であるフレキシブルプリント回路(FPC:Flexible Printed Circuit)と電気的に接続されている。FPCには、複数の接続パッド(接続端子)が補助電極部に対応して形成されており、接続パッドと補助電極部とがそれぞれ半田によって接合されている。そして、個別電極及び共通電極に挟まれ且つ積層方向に分極された圧電シートの部分は、個別電極がFPCからの駆動電圧の供給によって、共通電極と異なる電位にされると、いわゆる圧電縦効果により積層方向に伸縮する。これにより、圧力室内の容積が変動し、圧力室に連通したノズルから記録媒体に向けてインクが吐出される。
しかしながら、上述した特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおいては、画像の高解像度化や高速印字の要求に対応するために圧力室が高密度に配置されるに連れ、個別電極間も狭くなり、FPCの接続パッドと補助電極部とをそれぞれ接合したときに、補助電極部から周囲にはみ出した半田が当該補助電極部に隣接する個別電極に接触して、当該個別電極(補助電極部)と他の個別電極とがショートする可能性が高くなる。
そこで、本発明の目的は、半田などの導電性部材が他の個別電極に接触することに起因した電極間ショートの発生を抑制するインクジェットヘッドを提供することである。
本発明のインクジェットヘッドは、圧電層、インク吐出チャンネル毎に前記圧電層の表面に形成された複数の個別電極、前記複数の個別電極の各々と電気的に接合され前記圧電層の前記表面に形成された複数のランド、及び、前記圧電層を挟んで前記複数の個別電極と対向する共通電極を含む圧電アクチュエータを備えている。そして、前記ランドは、前記個別電極よりも高く形成されると共に、その頂面において開口する穴を有している。
これによると、ランドの頂面に導電性部材を配置してランドと配線基板(FPC)に形成された接続端子とを導電性部材を介して接合した場合に、導電性部材の余剰分が穴内に入り込む。そのため、導電性部材がランドの周囲にはみ出しにくくなる。したがって、個別電極に接合されたランドと、当該ランドに隣接した他の個別電極との電気的ショートを防ぐことが可能になる。また、ランドが個別電極よりも突出していることで、個別電極とランドを介して電気的に接続された配線が他の個別電極と接触しにくくなる。
本発明において、前記穴の深さ方向が前記表面と直交する方向と平行であることが好ましい。これにより、ランドの穴形成が簡易になる。
また、本発明において、前記ランドと前記圧電層との間には、絶縁性部材が配置されていることが好ましい。これにより、ランドと圧電層との距離が絶縁性部材の厚み分だけ離隔されることになるので、圧電層のランドと対向する領域の電界強度が小さくなる。そのため、圧電層のランドと対向する領域における構造的クロストークを抑制することができる。そのため、接合面積が大きくなるようにランド自体を大きくすることが可能になり、ランドとの接合信頼性が向上する。また、ランド−共通電極間に形成される寄生容量が小さくなる結果、この寄生容量に蓄えられる静電エネルギーも小さくなる。したがって、圧電アクチュエータを駆動するのに要する電力を削減することが可能となる。
また、このとき、前記絶縁性部材が、前記圧電層より誘電率が低いものであってもよい。これにより、前記寄生容量に蓄えられる静電エネルギーがより小さくなる。
また、このとき、前記絶縁性部材が、前記ランドと対向する領域にのみ形成されていてもよい。これにより、複数の個別電極及び複数のランドを高密度に配置させることが可能になる。
また、本発明において、前記穴が、前記ランドを貫通していることが好ましい。これにより、穴の深さが、ランドの厚さと同じになる。そのため、導電性部材の余剰分がランドの周囲によりはみ出しにくくなる。
また、このとき、前記絶縁性部材には、前記穴と連通する孔が形成されていてもよい。これにより、導電性部材の余剰分がランドの周囲により一層はみ出しにくくなる。
また、本発明において、前記ランドには、前記穴に連通するとともに、前記ランドの側面において当該ランドに接合された前記個別電極に向かない方向に開口する溝が形成されていることが好ましい。これにより、導電性部材の余剰分が溝によって当該ランドに接合された個別電極上に流れ込むのを防止することができる。そのため、個別電極ごとの剛性のばらつきが小さくなり、圧電層の各個別電極に対向する領域の変形特性が安定する。
また、このとき、前記複数の個別電極はマトリクス状に配列されており、前記ランドに形成された前記溝が、当該ランドに隣接する複数の他の個別電極のうちの当該ランドから最も離れた個別電極に向かう方向に開口していてもよい。これにより、個別電極に接合されたランドと、当該ランドに隣接した他の個別電極との電気的ショートをより一層防ぐことが可能になる。
また、本発明において、前記共通電極は、前記圧電層の裏面の全域に隙間なく形成されていることが好ましい。また、本発明において、前記複数のランドとそれぞれ接合される複数の配線が形成された配線基板をさらに備えていることが好ましい。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の第1実施形態によるインクジェットヘッドについて説明する。図1は、本発明の第1実施形態によるインクジェットヘッドの外観斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。インクジェットヘッド1は、図1に示すように、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体70と、ヘッド本体70の上方に配置され且つ2つのインク溜まり3が形成されたベースブロック71と、ヘッド本体70の上面に接合されたフレキシブルプリント回路(FPC)50とを含んでいる。
ヘッド本体70は、図2に示すように、インク流路が形成された流路ユニット4と、流路ユニット4の上面にエポキシ系の熱硬化性接着剤によって接着された複数のアクチュエータユニット21とを含んでいる。流路ユニット4は、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、ヘッド本体70の底面は微小径を有する多数のノズル8(図5参照)が配列されたインク吐出面70aとなっている。また、アクチュエータユニット21の上面には、FPC(配線基板)50が接合され左又は右に引き出されるとともに、FPC50が図2中において屈曲しながら上方に引き出されている。
図3は、ヘッド本体70を上面から見た平面図である。図3に示すように、流路ユニット4は、主走査方向に延在した矩形平面形状を有している。図3において、流路ユニット4内に設けられたマニホールド流路5が破線で描かれている。マニホールド流路5には、ベースブロック71のインク溜まり3に貯溜されていたインクが複数の開口3aを通じて供給される。マニホールド流路5は、流路ユニット4の長手方向(主走査方向)と平行に延在する複数の副マニホールド流路5aに分岐している。
流路ユニット4の上面には、平面形状が台形である4つのアクチュエータユニット21が、開口3aを避けるように、千鳥状で2列に配列されており、流路ユニット4の上面に接着されている。各アクチュエータユニット21は、その平行対向辺(上辺及び下辺)が流路ユニット4の長手方向に沿うように配置されている。複数の開口3aは流路ユニット4の長手方向に沿って2列に配列されており、各列5個、計10個の開口3aがアクチュエータユニット21と干渉しない位置に設けられている。そして、隣接するアクチュエータユニット21の斜辺同士が、流路ユニット4の幅方向(副走査方向)に部分的にオーバーラップしている。
インク吐出面70aには、アクチュエータユニット21の接着領域に対応する領域ごとに、多数のノズル8がマトリクス状に配列されたインク吐出領域が形成されている。アクチュエータユニット21に対向する流路ユニット4の上面には、多数の圧力室10(図5参照)がマトリクス状に配列された圧力室群9が形成されている。言い換えると、アクチュエータユニット21は、圧力室群9を構成する多数の圧力室10に跨る寸法を有している。
図2に戻って、ベースブロック71は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック71内のインク溜まり3は、ベースブロック71の長手方向に沿って延在する略直方体の中空領域である。インク溜まり3は、その一端に設けられた開口(図示せず)を通じて外部に設置されたインクタンク(図示せず)からインクが供給され、常にインクで満たされている。インク溜まり3には、インクを流出するための開口3bが、その延在方向に沿って2列に計10個設けられている。これら開口3bは、流路ユニット4の開口3aと接続されるように千鳥状に設けられている。すなわち、インク溜まり3の10個の開口3bと流路ユニット4の10個の開口3aは、平面視において、同じ位置関係となるように設けられている。
ベースブロック71の下面73は、開口3bの近傍部分73aにおいて周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック71は、下面73の開口3bの近傍部分73aにおいてのみ流路ユニット4の上面における開口3aの近傍部分と接触している。そのため、ベースブロック71の下面73の開口3bの近傍部分73a以外の領域は、ヘッド本体70から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット21が配されている。
ホルダ72は、ベースブロック71を把持する把持部72aと、副走査方向に間隔をおいて設けられ把持部72aの上面から上方に向けて突出する一対の突出部72bとを含んでいる。ベースブロック71は、ホルダ72の把持部72aの下面に形成された凹部内に接着固定されている。アクチュエータユニット21に接続されたFPC50は、スポンジなどの弾性部材83を介してホルダ72の突出部72b表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ72の突出部72b表面に配置されたFPC50上にドライバIC80が設置されている。すなわち、FPC50は、ドライバIC80から出力された駆動信号をヘッド本体70のアクチュエータユニット21に伝達するものであり、アクチュエータユニット21及びドライバIC80とは導電性部材によって電気的に接合されている。
ドライバIC80の外側表面には略直方体形状のヒートシンク82が密着配置されているため、ドライバIC80で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバIC80及びヒートシンク82の上方においては、FPC50の外側に接続された基板81が配置されている。ヒートシンク82の上面と基板81との間、および、ヒートシンク82の下面とFPC50との間は、それぞれシール部材84で接着されており、インクジェットヘッド1の本体にゴミやインクが侵入することを防いでいる。
図4は、図3に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。図4に示すように、流路ユニット4内のアクチュエータユニット21と対向する領域には、流路ユニット4の長手方向(主走査方向)と平行に4本の副マニホールド流路5aが延在している。各副マニホールド流路5aには、ノズル8の各々に通じる多数の個別インク流路7(図5参照)が接続されている。
流路ユニット4の上面であって、アクチュエータユニット21と対向する領域には、平面形状が略菱形の多数の圧力室10からなる圧力室群9が形成されている。圧力室群9は、アクチュエータユニット21の外形とほぼ同じ大きさの台形形状を有している。圧力室群9は、各アクチュエータユニット21について1つずつ形成されている。圧力室群9に属する各圧力室10は、その長い対角線の一端においてノズル8に連通されていると共に、長い対角線の他端においてアパーチャ12を介して副マニホールド流路5aに連通されている。後述するように、アクチュエータユニット21上には、平面形状がほぼ菱形で圧力室10よりも一回り小さい個別電極35(図6参照)が、圧力室10と対向するようにマトリクス状に配列されている。なお、図4において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット21の下方にあって破線で描くべき圧力室10(圧力室群9)、アパーチャ12及びノズル8を実線で描いている。
次に、ヘッド本体70の断面構造について説明する。図5は、図4に示すV−V線における断面図であり、個別インク流路を示している。図5から分かるように、ノズル8は、圧力室10及びアパーチャすなわち絞り12を介して副マニホールド流路5aと連通している。このようにして、ヘッド本体70には、副マニホールド流路5aの出口からアパーチャ12、圧力室10を経てノズル8に至る個別インク流路7が圧力室10ごとに形成されている。
ヘッド本体70は、図5に示すように、上から順に、アクチュエータユニット21、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート25、マニホールドプレート26〜28、カバープレート29及びノズルプレート30の合計10枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット21を除いた9枚のプレートから流路ユニット4が構成されている。
アクチュエータユニット21は、後で詳述するように、4枚の圧電シート41〜44(図6参照)が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性部となる部分を有する圧電層(以下、単に「活性部を有する層」というように記する)とされ、残り3つの圧電層が活性部を有しない非活性層とされたものである。
キャビティプレート22は、圧力室10の空隙を構成するほぼ菱形の孔が、アクチュエータユニット21の貼付範囲内に多数設けられた金属プレートである。ベースプレート23は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10とアパーチャ12との連絡孔及び圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。
アパーチャプレート24は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ12となる孔のほかに圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート25は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ12と副マニホールド流路5aとの連絡孔及び圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート26〜28は、副マニホールド流路5aに加えて、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート29は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート30は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、ノズル8がそれぞれ設けられた金属プレートである。
これら9枚のプレート22〜30は、図5に示すような個別インク流路7が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。この個別インク流路7は、副マニホールド流路5aからまず上方へ向かい、アパーチャ12において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室10において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ12から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル8へと向かう。なお、流路ユニット4を構成する9枚のプレートは、本実施の形態においては、同一金属材料から構成されており、SUS430が使用されている。
図5から明らかなように、各プレートの積層方向において圧力室10とアパーチャ12とは異なるレベルに設けられている。これにより、図4に示すように、アクチュエータユニット21に対向した流路ユニット4内において、1つの圧力室10と連通したアパーチャ12を、当該圧力室に隣接する別の圧力室10と平面視で同じ位置に配置することが可能となっている。この結果、圧力室10同士が密着して高密度に配列されるため、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド1により高解像度の画像印刷が実現される。
次に、アクチュエータユニット21及びFPC50の構成について説明する。図6(a)はアクチュエータユニット21とFPC50との接合状態を示す部分拡大断面図であり、図6(b)はアクチュエータユニット21の部分拡大平面図である。
図6(a)に示すように、アクチュエータユニット21は、それぞれ厚みが15μm程度で同じになるように形成された4枚の圧電シート41〜44を含んでいる。これら圧電シート41〜44は、圧力室群9を構成する多数の圧力室10に跨って配置されるように連続した層状の平板(連続平板層)となっている。圧電シート41〜44が連続平板層として多数の圧力室10に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート41上に個別電極35を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極35に対応する位置に形成される圧力室10をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート41〜44は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなるものである。
最上層の圧電シート41上には、個別電極35が形成されている。最上層の圧電シート41とその下側の圧電シート42との間には、シート全面(圧電シート41の裏面全体)に形成された略2μmの厚みの共通電極34が介在している。なお、圧電シート42と圧電シート43との間及び圧電シート43と圧電シート44との間には、電極は配置されていない。これら個別電極35及び共通電極34は共に、例えばAg−Pd系などの金属材料からなる。
個別電極35は、図6(b)に示すように、圧力室10と対向する位置に配置された主電極領域35aと、主電極領域35aにつながっており且つ主電極領域35aの鋭角部から圧力室10と対向しない位置まで引き出された補助電極領域35bとから構成されている。主電極領域35aは、圧力室10とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。補助電極領域35bは、主電極領域35aの左側端部から左方に向かって延在している。補助電極領域35bの先端と接触する位置には、略円柱形状のランド36が設けられている。
ランド36は、図6(b)に示された4つのランド36のなかで最も右側に位置するランド36に注目したとき、当該ランド36と隣接する他の3つの個別電極35のうち、近くに配置された2つの個別電極35間に配置されている。なお、この近くに配置された2つの個別電極35は、ともに当該ランド36から等距離に配置されており、もう1つの個別電極35(図6(b)に示された4つの個別電極35のなかで最も左側に位置する個別電極35)は、当該ランド36と隣接する他の3つの個別電極35のうち最も離れた位置に存在している。ランド36の厚みは、個別電極35の厚みよりも分厚く形成され個別電極35よりも高く形成されている。つまり、ランド36は、その上面(圧電シート41の上面(表面)からの最も離れた頂面)が個別電極35の上面よりも圧電シート41の上面からの離れた位置に存在している。ランド36の中央には、圧電シート41の上面に対して直交する方向に貫通した孔(穴)36aが形成されている。孔36aの一方(下側)は、圧電シート41の上面によって塞がれており、他方(上側)は上方に向かって開口している。図6(b)に示すように、ランド36は、キャビティプレート22において圧力室10が形成されていない領域に対向するように配置されている。これは、後述するように導電性部材47を加熱しながらFPC50の端子46を対応するランド36に対して押圧し、端子46とランド36とを導電性部材47を介して接合するときに、そのランド36に対する押圧力によって圧電シート41〜44を破損させないためである。ランド36は、例えば、ガラスフリットを含む金からなり、補助電極領域35bに電気的に接合されている。共通電極34は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極34は、すべての圧力室10に対応する領域において等しく一定の電位、本実施の形態ではグランド電位に保たれている。
FPC50は、図6(a)に示すように、ベースフィルム49と、銅箔からなりベースフィルム49の下面に形成された複数の配線48と、ベースフィルム49の下面のほぼ全体を覆うカバーフィルム40とを含む。カバーフィルム40には、貫通孔45が複数の配線48のそれぞれに対応するように複数形成されている。図6(a)において、ベースフィルム49、配線48、及び、カバーフィルム40は、貫通孔45と配線48の一端部とがそれぞれ対応し、配線48の一端部外周縁部分がカバーフィルム40にそれぞれ覆われるよう、互いに位置合わせして積層される。FPC50の端子46は、貫通孔45を介して、配線48の一端部と電気的に接続されている。配線48の他端部は、ドライバIC80と電気的に接続されている。
ベースフィルム49及びカバーフィルム40は、いずれも絶縁性を有するシート部材である。本実施形態において、ベースフィルム49はポリイミド樹脂からなり、カバーフィルム40は感光性材料からなる。このようにカバーフィルム40を感光性材料から構成することで、多数の貫通孔45を形成するのが容易になる。
端子46は、例えばニッケルなどの導電性材料から構成されている。端子46は、貫通孔45を塞ぐと共に、カバーフィルム40の下面における貫通孔45の外側周縁を覆い、圧電シート41の方向に凸となるように、形成されている。
端子46は、図6(a)に示すように、対応するランド36と導電性部材47を介して接合されている。導電性部材47には、例えば、エポキシ系熱硬化性接着剤及び半田など導電性を有する接合(接着)部材を使用することができる。
FPC50は多数の端子46を有し、各端子46はそれぞれ1つのランド36と対応するよう構成されている。したがって、各ランド36と電気的に接合された各個別電極35は、FPC50においてそれぞれ独立した配線48を介してドライバIC80に接続される。これにより、圧力室10ごとに個別電極35の電位を制御することが可能となっている。
次に、アクチュエータユニット21の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット21における圧電シート41の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット21は、上側(つまり、圧力室10とは離れた)1枚の圧電シート41を活性部が存在する層とし且つ下側(つまり、圧力室10に近い)3枚の圧電シート42〜44を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極35を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート41中の電極に挟まれた電界印加部分が活性部(圧力発生部)として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。
一方、圧電シート42〜44は、電界の影響を受けないため自発的には変位しないので、上層の圧電シート41と下層の圧電シート42〜44との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート41〜44全体が非活性側に凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このとき、図6(a)に示したように、圧電シート41〜44で構成されたアクチュエータユニット21の下面は圧力室を区画する隔壁(キャビティプレート22)の上面に固定されているので、結果的に圧電シート41〜44は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室10の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル8からインクが吐出される。その後、個別電極35を共通電極34と同じ電位に戻すと、圧電シート41〜44は元の形状になって圧力室10の容積が元の容積に戻るので、インクを副マニホールド流路5a側から吸い込む。
なお、他の駆動方法として、予め個別電極35を共通電極34と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極35を共通電極34と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極35を共通電極34と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極35と共通電極34とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート41〜43が元の形状に戻ることにより、圧力室10の容積は初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加し、インクが副マニホールド流路5a側から圧力室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を共通電極34と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート41〜44が圧力室10側へ凸となるように変形し、圧力室10の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
次に、上述したインクジェットヘッド1の製造方法について、以下に説明する。図7及び図8は、インクジェットヘッド1の製造工程のフロー図である。インクジェットヘッド1を製造するには、流路ユニット4及びアクチュエータユニット21などの部品を別々に作製し、それから各部品を組み付ける。図7に示すように、まず、ステップ1(S1)では、流路ユニット4を作製する。流路ユニット4を作製するには、これを構成する各プレート22〜30に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチングを施して、図5に示すような孔を各プレート22〜30に形成する。その後、個別インク流路7が形成されるように位置合わせされた9枚のプレート22〜30を、エポキシ系の熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる。そして、9枚のプレート22〜30を熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加圧しつつ加熱する。これによって、熱硬化性接着剤が硬化して9枚のプレート22〜30が互いに固着され、図5に示すような流路ユニット4が得られる。
一方、アクチュエータユニット21を作製するには、まず、ステップ2(S2)において、圧電セラミックスのグリーンシートを複数用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで形成される。そのうちの一部のグリーンシート上に、導電性ペーストを共通電極34のパターンにスクリーン印刷する。そして、治具を用いてグリーンシート同士を位置合わせしつつ、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートの下に、共通電極34のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを2枚重ね合わせる。
そして、ステップ3(S3)において、ステップ2で得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、4枚のグリーンシートが圧電シート41〜44となり、導電性ペーストが共通電極34となる。その後、最上層にある圧電シート41上に、導電性ペーストを個別電極35のパターンにスクリーン印刷する。そして、積層体を加熱処理することによって導電性ペーストを焼成して、圧電シート41上に個別電極35を形成する。しかる後、ガラスフリットを含む金を、個別電極35の補助電極領域35bの先端に電気的に接合される位置に個別電極35と同じ厚み分だけ印刷する。このとき、ランド36の中央に孔36aの一部となる孔が形成されるようなパターンでガラスフリットを含む金を印刷する。そして、先に印刷されたガラスフリットを含む金上に、同じパターン且つ同じ厚みでガラスフリットを含む金を2回印刷して、個別電極35の厚みより約3倍の厚みを有するランド36を形成する。このようにして、図6(a)に描かれたようなアクチュエータユニット21を作製することができる。
なお、ステップ1の流路ユニット作製工程と、ステップ2〜3のアクチュエータユニット作製工程は、独立に行われるものであるため、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。
次に、ステップ4(S4)において、ステップ1で得られた流路ユニット4の圧力室10の開口が多数形成された上面に、熱硬化温度が80℃程度であるエポキシ系の熱硬化性接着剤を、バーコーターを用いて塗布する。熱硬化性接着剤としては、例えば二液混合タイプのものが用いられる。
続いて、ステップ5において、流路ユニット4に塗布された熱硬化性接着剤層上に、アクチュエータユニット21を載置する。このとき、各アクチュエータユニット21は、圧力室間の桁部に支持されるとともに個別電極35と圧力室10とが対向するように流路ユニット4に対して位置決めされる。この位置決めは、予め作製工程(ステップ1〜ステップ3)において流路ユニット4及びアクチュエータユニット21に形成された位置決めマーク(図示せず)に基づいて行われる。
次に、ステップ6(S6)において、流路ユニット4と、流路ユニット4とアクチュエータユニット21との間の熱硬化性接着剤と、アクチュエータユニット21との積層体を図示しない加熱・加圧装置で熱硬化性接着剤の硬化温度以上に加熱しながら加圧する。これにより、圧力室10の開口はアクチュエータユニット21によって塞がれる。そして、ステップ7(S7)において、加熱・加圧装置から取り出された積層体を自然冷却する。こうして、流路ユニット4とアクチュエータユニット21とで構成されたヘッド本体70が製造される。
続いて、FPC50を作製するには、図8に示すように、まず、ステップ8(S8)において、ベースフィルム49を準備し、ベースフィルム49の一面全体に接着剤を介して銅箔を貼り付ける。そして、ステップ9(S9)において、銅箔の表面にフォトレジストをパターン形成した後、フォトレジストをマスクとして銅箔に対してエッチングを施して複数の配線48となる部分以外の銅箔を除去し、その後フォトレジストを除去する。次に、ステップ10(S10)において、ベースフィルム49の配線48が形成された面にカバーフィルム40を接着剤を介して貼り付ける。そして、ステップ11(S11)において、カバーフィルム40のランド36に対向する位置であって配線48の一端部と対向する位置にそれぞれ孔45を形成し、その後、孔45を介して配線48とそれぞれ電気的に接続されるように複数の端子46を設ける。こうして、FPC50が製造される。
続いて、ヘッド本体70とFPC50との接合工程について説明する。図9は、ヘッド本体とFPC50との接合工程図である。ヘッド本体70とFPC50とを接合するときは、ステップ12(S12)において、図9(a)に示すように、アクチュエータユニット21のランド36の上面に導電性部材47を塗布する。次に、ステップ13(S13)において、図9(b)に示すように、端子46が下方に面するように治具90の下面にFPC50を保持させるとともに、治具90によって保持されたFPC50を、ランド36と端子46とが対向するように位置合わせする。
次に、ステップ14(S14)において、図9(c)に示すように、FPC50とヘッド本体70とを加熱装置(図示せず)で加熱しつつ、治具90を下方に移動させ導電性部材47が溶融した状態で端子46をランド36に対して押圧し端子46とランド36とを仮接合する。この仮接合において、ランド36に対して端子46を押圧したときに、ランド36の上面上に存在する導電性部材47が端子46によって押しのけられ、その押しのけられた導電性部材47の余剰分が、図9(c)に示すように、ランド36の周囲にはほとんど広がらずに孔36a内に流れ込む。こうして、仮接合されたFPC50とアクチュエータユニット21とを、ステップ15(S15)において、自然冷却することで、FPC50の端子46とアクチュエータユニット21のランド36とが導電性部材47によって電気的に接続され、ヘッド本体70とFPC50とが接合される。
しかる後、ベースブロック71の接着工程などを経ることによって、上述したインクジェットヘッド1が完成する。
以上のような第1実施形態のインクジェットヘッド1によると、ランド36の頂面に導電性部材47を配置してランド36と配線48とを導電性部材47を介して接合した場合に、導電性部材47の余剰分が孔36a内に入り込む。そのため、導電性部材47を比較的多めに配置しても導電性部材47がランド36の周囲にはみ出しにくくなる。したがって、個別電極35に接合されたランド36と、当該ランド36に隣接した他の個別電極35との電気的ショートを防ぐことが可能になる。また、ランド36の高さ(圧電シート41の上面からランド36の頂面までの距離)が個別電極35の高さ(圧電シート41の上面から個別電極35の上面までの距離)よりも大きいので、個別電極35とランド36を介して電気的に接続された配線48が他の個別電極35と接触しにくくなる。加えて、個別電極35と配線48との離隔距離が大きくなるので、FPC50にカバーフィルム40を形成しなくても、配線48と個別電極35とが接触しにくくなる。そのため、FPC50のコストの削減を図れる。さらに、ランド36が比較的大きな厚みを有しているので、ランド36の頂面から圧電シート41の上面までの距離も大きくなる。そのため、導電性部材47の余剰分がランド36の頂面から側面にかけて流れ出しても圧電シート41の上面に到達しにくい。したがって、導電性部材47の余剰分が圧電シート41上に広がりにくい。また、ランド36の孔36aが、圧電シート41の上面に対して直交する方向に形成されているので、スクリーン印刷して孔36aを形成するのが簡易になる。なぜなら、同じパターンでガラスフリットを含む金を3回重ね合わせるだけで孔36aを有するランド36を形成することができるからである。仮に、孔36aの延在方向が、圧電シート41の上面に対して直交する方向に対して傾いていると同じパターンでのスクリーン印刷ができず、異なるパターンで且つ細かな位置合わせが要求される。また、ランド36には貫通した孔36aが形成されているので、孔36aの深さとランド36の高さ(厚み)とが同じになる。そのため、導電性部材47の余剰分がランド36の周囲によりはみ出しにくくなる。
本実施形態のアクチュエータユニット21は、図10に示すようなアクチュエータユニット21´であってもよい。この変形例によるアクチュエータユニット21´は、図10に示すように、流路ユニット4の上面に接合される振動板75と、振動板75の上面に形成された圧電層76とを備えている。圧電層76の上面には、上述の個別電極35及びランド36が圧電シート41の上面における配置形態と同様にして形成されている。つまり、アクチュエータユニット21´は、上述のアクチュエータユニット21の圧電シート42〜44が振動板75に変更された構成となっている。振動板75は、導電性を有しており、図示しない領域において接地されている。つまり、振動板75は、共通電極としても機能している。このようなアクチュエータユニット21´においても、上述と同様に個別電極を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電層76中の電極に挟まれた電界印加部分(すなわち、個別電極35と振動板75とに挟まれた領域)が活性部として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、振動板75は、電界の影響を受けないため自発的には変位しないので、圧電層76と振動板75との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電層76及び振動板75が流路ユニット4側に凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このとき、図10に示したように、振動板75の下面は圧力室を区画する隔壁(キャビティプレート22)の上面に固定されているので、結果的に圧電層76及び振動板75は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室10の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズルからインクが吐出される。その後、個別電極35を振動板75と同じ電位に戻すと、圧電層76及び振動板75は元の形状になって圧力室10の容積が元の容積に戻るので、インクを副マニホールド流路5a側から吸い込む。
なお、他の駆動方法としても、上述のアクチュエータユニット21と同様である。つまり、予め個別電極35を振動板75と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極35を振動板75と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極35と振動板75とが同じ電位になるタイミングで、圧電層76が元の形状に戻ることにより、圧力室10の容積は初期状態と比較して増加し、インクが副マニホールド流路5a側から圧力室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を振動板75と異なる電位にしたタイミングで、圧電層76及び振動板75が圧力室側へ凸となるように変形し、圧力室10の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
本変形例によるアクチュエータユニット21´の製造方法について、以下に説明する。アクチュエータユニット21´を作製するには、まず、流路ユニット4の上面と同じ平面形状を有する振動板75上に、エアロゾルデポジション法(AD法)を用いて圧電層76を形成する。つまり、図示しないエアロゾル発生器から超微粒子状の圧電材料とキャリアガスとの混合物であるエアロゾルを噴射して、振動板75の一平面に堆積させて圧電層76を形成する。なお、圧電層76は、AD法以外に、例えば、スパッタ法、化学蒸着法(CVD法)、あるいは、水熱合成法などの他の既知の方法を用いても振動板75上に形成可能である。そして、振動板75上に圧電層76を形成した後、スクリーン印刷法、スパッタ法、あるいは、蒸着法などにより、圧電層76の振動板75と反対側の面に、複数の個別電極35及びランド36を形成する。こうして、アクチュエータユニット21´が形成され、上述と同様に、流路ユニット4とアクチュエータユニット21´とを接着してヘッド本体を製造し、ランド36とFPC50の端子46とを接合した後、ベースブロック71の接着工程などを経ることによって、上述したインクジェットヘッド1と同様な機能を有するインクジェットヘッドを製造することができる。
続いて、本発明の第2実施形態のインクジェットヘッドについて以下に説明する。図11(a)は本発明の第2実施形態によるインクジェットヘッドのアクチュエータユニットとFPCとの接合状態を示す部分拡大断面図であり、図11(b)はアクチュエータユニットの部分拡大平面図である。なお、上述した第1実施形態と同様なものについては同符号で示し、説明を省略する。
本実施形態のインクジェットヘッドは、ランド236の形状が上述のランド36の形状と若干異なるだけで第1実施形態のインクジェットヘッド1とほぼ同じ構成を有している。図11(a)、(b)に示すように、ランド236には、上述の孔36aと同様に中央において圧電シート41の上面に対して直交する方向に貫通した孔236aと、孔236aから図中左方に延在した溝237とが形成されており、孔236aと溝237とが連通している。溝237は、ランド236の側面において、当該ランド236と隣接する他の3つの個別電極のうちの最も離れた個別電極35に向かう方向(図11中左方向)に開口しており、孔236aが溝237を介して外部と連通可能になっている。また、溝237は、孔236aの直径と同じ幅(図11(b)中上下方向の幅)を有し、且つ、ランド236の上面において開口を有して高さ方向に貫通状に形成されている。孔236a及び溝237の高さ方向の一方(下側)は、圧電シート41によって塞がれており、他方(上側)は上方に向かって開口している。
このようなランド236とFPC50の端子46との接合工程について説明する。まず、ランド236の上面(すなわち、孔236a及び溝237を除くほぼU字形状の頂面)に導電性部材247を塗布した状態で、第1実施形態と同様にFPC50を、ランド236と端子46とが対向するように位置合わせする。そして、FPC50とヘッド本体とを加熱しつつ、導電性部材247が溶融した状態で端子46をランド236に対して押圧し端子46とランド236とを仮接合する。この仮接合において、ランド236に対して端子46を押圧したときに、ランド236の上面上に存在する導電性部材247が端子46によって押しのけられ、その押しのけられた導電性部材247の余剰分が、図11(a)、(b)に示すように、孔236a及び溝237内に流れ込み、溝237を通ってランド236の左側に若干流れ出す。こうして、仮接合されたFPC50とヘッド本体とを自然冷却することで、FPC50の端子46とアクチュエータユニットのランド236とが導電性部材247によって電気的に接続され、ヘッド本体とFPC50とが接合される。
以上のような第2実施形態のインクジェットヘッドによると、第1実施形態とほぼ同様な効果を得ることができるとともに、ランド236に溝237が形成されているので、仮接合時にランド236と端子46とを接合する導電性部材247の余剰分が孔236aに納まらず溝237から圧電シート41上に流れ出しても、その流れ方向は溝237の開口方向とほぼ同じ方向になり、当該ランド236と隣接する他の3つの個別電極35に接触するように広がらない。そのため、ランド236と、当該ランド236と隣接する他の個別電極35とが導電性部材247の余剰分によって電気的に接続されるのを抑制することができる。ここで、溝237は当該ランド236に隣接した他の3つの個別電極35のうち、最も離れた位置に存在する個別電極35に向かって開口しているが、最も離れた個別電極35と当該ランド236との距離は比較的大きく離れているため、導電性部材247の余剰分がその個別電極35には到達する可能性は極めて低い。加えて、溝237が当該ランド36と接合された個別電極35に向く方向に対して反対となる方向に開口しているので、導電性部材247の余剰分が溝237によって当該ランドに接合された個別電極35上に流れ込むのを防止することができる。そのため、個別電極ごとの剛性のばらつきが小さくなり、圧電層の各個別電極に対向する領域の変形特性が安定する。
続いて、本発明の第3実施形態のインクジェットヘッドについて以下に説明する。図12(a)は本発明の第3実施形態によるインクジェットヘッドのアクチュエータユニットとFPCとの接合状態を示す部分拡大断面図であり、図12(b)はアクチュエータユニットの部分拡大平面図である。なお、上述した第1実施形態と同様なものについては同符号で示し、説明を省略する。
本実施形態のインクジェットヘッドは、ランド336の形状が上述のランド36の形状と若干異なり、さらにランド336と圧電シート41との間に絶縁性部材340が配置されているだけで第1実施形態のインクジェットヘッド1とほぼ同じ構成を有している。絶縁性部材340は、図12(a)、(b)に示すように、ランド336と対向する領域内であって補助電極領域35bの先端と接触する位置に配置されている。絶縁性部材340は、本実施形態において圧電シート41よりも誘電率が低いガラスから形成されているが、絶縁性を有しておれば他の材料から形成されていてもよい。絶縁性部材340には、中央において圧電シート41の上面に対して直交する方向に貫通した孔340aと、孔340aから図中左方に延在した溝341とが形成されており、孔340aと溝341とが連通している。溝341は、絶縁性部材340の側面において、当該絶縁性部材340と隣接する他の3つの個別電極35のうち、最も離れた個別電極35に向かう方向(図12中左方向)に開口しており、孔340aが溝341を介して外部と連通可能になっている。また、溝341は、孔340aの直径と同じ幅(図12(b)中上下方向の幅)を有し、且つ、絶縁性部材340の上面において開口を有して高さ方向に貫通状に形成されている。孔340a及び溝341の高さ方向の一方(下側)は圧電シート41によって塞がれており、他方(上側)は上方に向かって開口している。
ランド336は、図12(a)に示すように、左側端部が下方に向かって突出したL字断面形状を有しており、その突出した先端部分において個別電極35の補助電極領域35bの先端と電気的に接合されている。ランド336には、中央において高さ方向に貫通した孔336aと、孔336aから図中左方に延在した溝337とが形成されており、孔336aと溝337とが連通している。孔336aは、絶縁性部材340に形成された孔340と同じ平面形状を有し且つ重なるように形成されている。溝337は、絶縁性部材340に形成された溝341と同じ平面形状を有し且つ重なるように形成されている。また、溝337は、孔336aの直径と同じ幅(図12(b)中上下方向の幅)を有し、且つ、ランド336の上面において開口を有して高さ方向に貫通状に形成されている。溝337の高さ方向の両端はともに開口している。つまり、孔336aと孔340aとが、溝337と溝341とが互いに連通している。また、溝337は、ランド336の側面において、当該ランド336と隣接する他の3つの個別電極35のうち、最も離れた個別電極35に向かう方向(図12中左方向)に開口しており、孔336aが溝337を介して、さらには孔340a、溝341を介して外部と連通可能になっている。
このようなランド336とFPC50の端子46との接合工程について説明する。まず、ランド336の上面(すなわち、孔336a及び溝337を除くほぼU字形状の頂面)に導電性部材347を塗布した状態で、第1実施形態と同様にFPC50を、ランド336と端子46とが対向するように位置合わせする。そして、FPC50とヘッド本体とを加熱しつつ、導電性部材347が溶融した状態で端子46をランド336に対して押圧し端子46とランド336とを仮接合する。この仮接合において、ランド336に対して端子46を押圧したときに、ランド336の上面上に存在する導電性部材347が端子46によって押しのけられ、その押しのけられた導電性部材347の余剰分が、図12(a)、(b)に示すように、孔336a,340a及び溝337,341内に流れ込み、溝341を通ってランド336の左側に若干流れ出す。こうして、仮接合されたFPC50とヘッド本体とを自然冷却することで、FPC50の端子46とアクチュエータユニットのランド336とが導電性部材347によって電気的に接続され、ヘッド本体とFPC50とが接合される。
以上のような第3実施形態のインクジェットヘッドによると、第1実施形態とほぼ同様な効果を得ることができるとともに、ランド336に孔336a及び溝337が形成されているので、仮接合時にランド336と端子46とを接合する導電性部材347の余剰分が圧電シート41上に流れ出しても、その流れ方向は溝337の開口方向とほぼ同じ方向になり、当該ランド336と隣接する他の3つの個別電極35に接触するように広がらない。そのため、ランド336と、当該ランド336と隣接する他の3つの個別電極35とが導電性部材347の余剰分によって電気的に接続されるのを抑制することができる。ここで、溝337は当該ランド336に隣接した他の3つの個別電極35のうち、最も離れた位置に存在する個別電極35に向かって開口しているが、最も離れた個別電極35と当該ランド336との距離は比較的大きく離れているため、導電性部材347の余剰分がその個別電極35には到達する可能性は極めて低い。さらに、絶縁性部材340には、孔340a及び溝341が形成されており、これら孔340a及び溝341がランド336の孔336a及び溝337と連通しているので、導電性部材347の余剰分がランド336の周囲により一層はみ出しにくくなる。加えて、溝337,341が当該ランド336と接合された個別電極35に向く方向に対して反対となる方向に開口しているので、導電性部材347の余剰分が溝337,341によって当該ランド336に接合された個別電極35上に流れ込むのを防止することができる。したがって、個別電極35の動作特性が安定する。
さらに、絶縁性部材340がランド336と圧電シート41との間に介在しているので、ランド336と圧電シート41との距離が絶縁性部材の厚み分だけ離隔され、圧電シート41のランド336と対向する領域の電界強度が小さくなる。つまり、電界強度は(ランド336−共通電極34間の電位差)/(ランド336−共通電極34の距離)から算出されるので、上述したランド36−共通電極34の距離と比較してランド336−共通電極34の距離が絶縁性部材340の厚み分だけ長くなると、第1実施形態におけるアクチュエータユニット21よりも本実施形態におけるアクチュエータユニットのランド336−共通電極34間の電界強度が小さくなる。そのため、圧電シート41のランド336と対向する領域の変形量が小さくなり、圧電シート41のランド336と対向する領域における構造的クロストークを抑制することができる。加えて、FPC50の端子46とランド336との接合面積が大きくなるようにランド336の平面積を大きくすることが可能になり、ランドとFPC50の端子46との接合強度の向上及びランドと端子46との接合信頼性の向上が図れる。また、ランド336−共通電極34間に形成される寄生容量が小さくなる結果、この寄生容量に蓄えられる静電エネルギーも小さくなる。したがって、アクチュエータユニットを駆動するのに要する電力を削減することが可能となる。また、絶縁性部材340が圧電シート41の誘電率よりも低い誘電率を有しているので、寄生容量に貯えられるエネルギーがより小さくなる。また、絶縁性部材340がランド336と対向する領域内に形成されているので、複数の個別電極35及び複数のランド336を高密度に配置させることが可能になる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した第1実施形態におけるランド36の孔36aは、貫通状に形成されていなくてもよいし、圧電シート41の上面に対して直交する方向に延在していなくてもよい。つまり、ランド36の頂面から直交する方向に対して傾斜した方向にランド36を貫通しない穴が形成されていてもよい。この場合でも第1実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。また、上述した第2実施形態におけるランド236の溝237は、上方が開口していなくてもよい。つまり、溝237が孔236aから側面に向かってトンネル状に形成されていてもよい。また、上述した第3実施形態における絶縁性部材340には、孔340a及び溝341が形成されていなくてもよい。また、絶縁性部材340はランド336よりも平面形状が一回り大きくてもよい。また、第2及び第3実施形態におけるランド236,336に形成された溝237,337のランド外周側端部は、当該ランド236,336に隣接した他の3つの個別電極35のうち、最も離れた個別電極35に向かって開口しているが、当該ランド236,336に接合された個別電極35を向く方向以外であればどの方向に開口していてもよい。また、第1及び第2実施形態においては、個別電極35の補助電極領域35b上にランド36,236が形成されていてもよい。また、第3実施形態においては、個別電極35の補助電極領域35b上に絶縁性部材340が形成されその絶縁性部材340上にランド336が形成されていてもよい。
1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
10 圧力室
21 アクチュエータユニット
34 共通電極
35個別電極
36,236,336 ランド
36a,236a,336a 孔
41〜44 圧電シート(圧電層)
47,247,347 導電性部材
50 FPC(配線基板)
75 振動板
76 圧電層
237,337 溝
340 絶縁性部材
340a 孔
4 流路ユニット
10 圧力室
21 アクチュエータユニット
34 共通電極
35個別電極
36,236,336 ランド
36a,236a,336a 孔
41〜44 圧電シート(圧電層)
47,247,347 導電性部材
50 FPC(配線基板)
75 振動板
76 圧電層
237,337 溝
340 絶縁性部材
340a 孔
Claims (11)
- 圧電層、インク吐出チャンネル毎に前記圧電層の表面に形成された複数の個別電極、前記複数の個別電極の各々と電気的に接合され前記圧電層の前記表面に形成された複数のランド、及び、前記圧電層を挟んで前記複数の個別電極と対向する共通電極を含む圧電アクチュエータを備え、
前記ランドは、前記個別電極よりも高く形成されると共に、その頂面において開口する穴を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記穴の深さ方向が前記表面と直交する方向と平行であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ランドと前記圧電層との間には、絶縁性部材が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ヘッド。
- 前記絶縁性部材が、前記圧電層より誘電率が低いものであることを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッド。
- 前記絶縁性部材が、前記ランドと対向する領域にのみ形成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載のインクジェットヘッド。
- 前記穴が、前記ランドを貫通していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記絶縁性部材には、前記穴と連通する孔が形成されていることを特徴とする請求項6に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ランドには、前記穴に連通するとともに、前記ランドの側面において当該ランドに接合された前記個別電極に向かない方向に開口する溝が形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記複数の個別電極はマトリクス状に配列されており、
前記ランドに形成された前記溝が、当該ランドに隣接する複数の他の個別電極のうちの当該ランドから最も離れた個別電極に向かう方向に開口していることを特徴とする請求項8に記載のインクジェットヘッド。 - 前記共通電極は、前記圧電層の裏面の全域に隙間なく形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記複数のランドとそれぞれ接合される複数の配線が形成された配線基板をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009241439A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Brother Ind Ltd | 液滴吐出ヘッド |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4193890B2 (ja) * | 2006-08-17 | 2008-12-10 | ブラザー工業株式会社 | インクジェットヘッド |
US7798617B2 (en) * | 2007-02-05 | 2010-09-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Inkjet recording apparatus, manufacturing method of inkjet head, and checking method of the head |
JP5914969B2 (ja) * | 2011-01-13 | 2016-05-11 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
US8888254B2 (en) | 2012-09-13 | 2014-11-18 | Xerox Corporation | High density three-dimensional electrical interconnections |
JP7215019B2 (ja) * | 2018-08-30 | 2023-01-31 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出ヘッド |
EP4032708A1 (en) * | 2021-01-21 | 2022-07-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Interconnection structure for a print head |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09116249A (ja) * | 1995-10-17 | 1997-05-02 | Toshiba Corp | 半導体装置及び表示装置 |
JP2000343704A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、および前記液体吐出ヘッドの製造方法 |
JP2005022148A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2638557B2 (ja) | 1995-03-30 | 1997-08-06 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
JP4221929B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2009-02-12 | 富士フイルム株式会社 | マルチノズルインクジエットヘッド |
JP2002269394A (ja) | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Sony Corp | 分散処理仲介システムおよび方法 |
JP4206775B2 (ja) | 2002-02-18 | 2009-01-14 | ブラザー工業株式会社 | インクジェットヘッド |
CN1280096C (zh) | 2002-02-18 | 2006-10-18 | 兄弟工业株式会社 | 喷墨打印头及具有该喷墨打印头的喷墨打印机 |
US7562428B2 (en) * | 2002-09-24 | 2009-07-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Manufacturing an ink jet head |
-
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-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09116249A (ja) * | 1995-10-17 | 1997-05-02 | Toshiba Corp | 半導体装置及び表示装置 |
JP2000343704A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、および前記液体吐出ヘッドの製造方法 |
JP2005022148A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009241439A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Brother Ind Ltd | 液滴吐出ヘッド |
Also Published As
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