JP2006347122A - インクジェットヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】 共通電極と流路ユニットとが確実に電気的に接続されるようにする。
【解決手段】 圧電シート41〜43が積層されたアクチュエータユニット21が導電接着剤からなる接着層6を介して流路ユニット4に接着されている。圧電シート41と圧電シート42との間に共通電極34が配置されている。アクチュエータユニット21の流路ユニット4との接着面には、圧電シート43を貫通する孔49aの開口が形成されており、孔49a内に共通電極34と電気的に接続された導通配線49bが埋め込まれている。導通配線49bの端部には端子46が形成されており、端子46が接着層6と接している。
【選択図】 図8

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出する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コモン電極(共通電極)と、各圧力室に対向して配置された複数の個別電極とで挟み込んだ圧電アクチュエータ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、圧電アクチュエータの側面には、キャビティユニット(流路ユニット)の上面から圧電アクチュエータの積層方向に沿って導電性接着剤が塗布されている。この導電性接着剤によってキャビティユニットと圧電アクチュエータのコモン電極とが電気的に接続され、キャビティユニットがグランドに接続されている。
したがって、キャビティユニットとコモン電極とがグランドに接続されて同電位となり、キャビティユニットとコモン電極間に電位差が生じなくなる。これにより、内部電極(コモン電極及び個別電極)のマイグレーションに起因した圧電アクチュエータの破損を抑制することが可能になる。つまり、キャビティユニットと内部電極間に電位差が生じると、キャビティユニット内のインク中の水分が電解され、水素イオン(H+)が生成される。このとき、圧電アクチュエータの内部電極がマイナス側になっていると、生成された水素イオンが内部電極側に移動し、内部電極が水素イオンを吸蔵して膨張する。このようにキャビティユニットと内部電極間に電位差が生じると、膨張した内部電極によって圧電アクチュエータが破損する可能性があるが、上述のようにキャビティユニットとコモン電極とが同電位とされていることで、圧電アクチュエータの破損を抑制することができる。
さらに、搬送された被印刷媒体とキャビティユニットとが擦れ合うことによって発生する静電気が、キャビティユニットからグランドに流れるため、静電気によって圧電アクチュエータに接続された電子部品が破損するのを抑制することができる。
特開2003−80709号公報(図11)
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、製造工程において塗布された導電性接着剤がキャビティユニットの上面と十分に接触していなかったり、振動などによりキャビティユニットの上面から剥離したりすることによって、コモン電極とキャビティユニットとが電気的に接続されなくなることがある。
そこで、本発明の主たる目的は、共通電極と流路ユニットとが確実に電気的に接続されるインクジェットヘッドを提供することである。
課題を解決するための手段及び効果
本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズルに連通した複数の圧力室を有する導電性材料からなる流路ユニットを備えている。さらに、圧電層と、前記圧電層に積層された一又は複数の絶縁層と、それぞれが前記圧力室に対向する複数の個別電極と、前記複数の個別電極と共に前記圧電層を挟む共通電極とを備えている。また、前記流路ユニットと前記一又は複数の絶縁層のうちの最外層とを接着する導電性接着剤からなる接着層と、前記共通電極と電気的に接続されつつ前記最外層における前記流路ユニットとの接着面に到達しており、且つ、端部において前記接着層と電気的に接合された導電性部材とを備えている。
本発明によると、共通電極と電気的に接続された導電性部材と流路ユニットとが、流路ユニットと絶縁層とを接着する接着層を介して電気的に接続されるため、共通電極と流路ユニットとが接着層及び導電性部材を介して確実に電気的に接続される。
また、本発明においては、前記導電性部材の少なくとも一部が、前記最外層内をその厚さ方向に延在し且つ前記最外層における前記流路ユニットとの前記接着面に開口を有する孔内に埋め込まれていることが好ましい。これによると、導電性部材の端部と接着層との接続部分が外部に露出しないため、接続部分が外力から保護される。これにより、共通電極と流路ユニットとがより確実に電気的に接続される。
このとき、前記流路ユニットにおける前記最外層との接着面には、前記孔に対向して前記端部よりも径が大きい凹部が形成されていることがより好ましい。これによると、導電性部材が凹部と対向しているため、導電性部材が絶縁層から盛り上がっていても導電性部材が流路ユニットと接触しにくくなる。これにより、流路ユニットと絶縁層とを接着したときに圧電層が破損するのを抑制することができる。
さらに、このとき、前記端部の少なくとも一部が前記接着面から突出していることがより一層好ましい。これによると、導電性部材が突出しているため、導電性部材と凹部の壁面との間で導電性接着剤のフィレットが形成されやすくなる。これにより、導電性部材と接着層との接触面積が大きくなり、共通電極と流路ユニットとがより確実に電気的に接続される。
加えて、このとき、平面視において、前記端部の外縁の少なくとも一部が、前記孔の外縁より径方向の外側に位置していることがさらにより一層好ましい。これによると、接着面と凹部との境界部においてフィレットを形成している導電性接着剤と導電性部材との接触面積が大きくなる。これにより、共通電極と流路ユニットとがより一層確実に電気的に接続される。
本発明においては、前記導電性部材を複数備えていることが好ましい。これによると、共通電極と流路ユニットとがより確実に電気的に接続される。
このとき、前記複数の導電性部材に係る複数の前記端部によって、前記流路ユニットにおいて前記圧電層に対向した領域内にある複数の前記圧力室が取り囲まれていることが好ましい。これによると、平面視において圧力室同士の間に端部が配置されることがないため、圧力室を高密度に形成することができる。
また、本発明は、前記圧電層と前記一又は複数の絶縁層とが積層された積層体における最外層である前記圧電層の表面に、平面視において前記複数の個別電極を取り囲むように形成された複数の表面電極をさらに備えていてよい。このとき、前記積層体内には、前記導電性部材が各一端に配置され且つ前記共通電極を一部として含む複数の内部導電体路が形成されており、前記内部導電体路の他端が前記表面電極と電気的に接合されていてよい。さらにこのとき、平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記端部を避けて形成されていることが好ましい。これによると、平面視において、導電性部材の端部を避けて表面電極が配設されているため、表面電極と配線とを接合するときに表面電極が加圧されても、端部周辺に応力が集中しにくくなる。これにより、導電性部材が積層体から外れるのを抑制することができる。
このとき、平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記孔を避けて形成されていることが好ましい。これによると、表面電極と配線とを接合するときに導電性部材が積層体から外れるのを確実に抑制することができる。
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。
本発明に係る一実施の形態であるインクジェットヘッドについて図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係る実施の形態であ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の上面に配置され且つ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、これらヘッド本体70とベースブロック71とを保持するホルダ72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の上面に形成された接着層6(図6参照)によって接着された複数のアクチュエータユニット(積層体)21とを含んでいる。接着層6は、導電性接着剤からなる。また、流路ユニット4及びアクチュエータユニット21は共に、複数の薄板(プレート)を積層して互いに接着させた積層構造を有している。このうち、流路ユニット4の底面は微小径を有する多数のノズル8(図6参照)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、給電部材であるフレキシブルプリント配線板(FPC:Flexible Printed Circuit)50が半田によって接着され、左又は右に引き出されている。
図3は、ヘッド本体70を上面(インク吐出面70aと反対側)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、一方向(主走査方向)に延在した矩形平面形状を有している。流路ユニット4内には、共通インク室であるマニホールド流路5が設けられており、破線で描かれている。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(アクチュエータユニット21との接着面)には、複数の開口3aが形成されており、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、これらの開口3aを避けるように、千鳥状で2列に配列されている。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。また、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。一方、複数の開口3aも流路ユニット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、マニホールド流路5には、各開口3aを通じて、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供給される。
流路ユニット4の上面は、さらに、ノズル8にそれぞれ連通された圧力室10(図6参照)がマトリクス状に複数配列されている。1つのアクチュエータユニット21の接着領域に対応して、これらの圧力室10が集合し1つの圧力室群9を構成している。つまり、アクチュエータユニット21は、1つの圧力室群9を構成する全ての圧力室10に跨るサイズと形状とを有している。また、圧力室群9に対向する流路ユニット4の下面(インク吐出面70a)では、圧力室10に連通するノズル8もマトリクス状に多数配列されて、1つの圧力室群9に対応した1つのインク吐出領域を形成している。
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の開口3aはそれぞれ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、開口3bの近傍部分73aにおいてのみ流路ユニット4の上面と接触している。そのため、開口3bの近傍部分73a以外の領域は、流路ユニット4から離隔しており、ここで形成された間隙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、間隙部分から引き出され、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、突出部72bに対向して、FPC50上にドライバIC80が設置されている。すなわち、FPC50は、アクチュエータユニット21とドライバIC80とを電気的に接合し、ドライバIC80から出力された駆動信号をアクチュエータユニット21に伝達する。
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。このヒートシンク82により、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の一端が接続された基板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6参照)が接続されている。図4では、説明の都合上、本来アクチュエータユニット21の陰になって見ることができないノズル8、圧力室10、アパーチャ13が実線で示されている。
流路ユニット4の上面には、上述のように圧力室群9が形成されており、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に属する各圧力室10は、平面形状が角の丸くなった略菱形である。さらに、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、その他端においてアパーチャ13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、圧力室10よりも一回り小さい個別電極35(図7参照)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。
図5は、ヘッド本体70におけるアクチュエータユニット21が配置されている1つの接着領域のみを示した部分平面図である。図4及び図5に示すように、この接着領域には、複数の凹部30(図6参照)が、互いにほぼ等間隔に形成され、1つの圧力室群9を取り囲んでいる。各凹部30は、平面視で円形の外形形状を有している。さらに、アクチュエータユニット21上には、円盤状の表面電極61が、平面視において各凹部30とそれぞれ対応して形成されている。これらの表面電極61は、アクチュエータユニット21の外縁と個別電極35の形成領域(平面視で圧力室群9に対応)との間に位置している。
次に、ヘッド本体70の断面構造について説明する。図6は、図4に示すVI−VI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6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13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13、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6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、27及びノズルプレート28の合計8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、プレート22〜28が金属製となっており、これらプレート22〜28により流路ユニット4が構成されている。本実施の形態では、いずれのプレート22〜28もステンレス製であるが、ノズルプレート28は樹脂製であってもよい。
アクチュエータユニット21は、後で詳述するように、3枚の圧電シート41〜43(図7参照)が積層され且つ電極が配されている。全ての圧電シート41〜43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。
キャビティプレート22は、アクチュエータユニット21の接着領域内に、圧力室10の空隙を構成する孔が多数設けられている。各孔は、それぞれほぼ菱形の形状を有している。さらに接着領域の周縁部には、複数の凹部30(図4及び図5参照)が設けられており、全ての孔を取り囲んでいる。いずれの凹部30も、アクチュエータユニット21側に向かって開口している。
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13との連絡孔23a及び圧力室10からノズル8への連絡孔23bがそれぞれ設けられている。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13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ている。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13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ている。マニホールドプレート26、27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ている。ノズルプレート28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ている。
これらアクチュエータユニット21と7枚のプレート22〜28とが、互いに位置合わせして積層されて、図6に示すような個別インク流路7を形成している。図6から分かるように、本実施の形態の個別インク流路7は、圧力室10を最上部として、全体に上に凸の弓なり形状をした流路である。さらに、この圧力室10を挟んで2つの流路から構成されている。このうち、一方の流路は、副マニホールド流路5aの上側縁部から上方に向かい、アパーチャ12において水平に延在した後、圧力室10の一方端に至る流路である。また、他方の流路は、圧力室10の他方端から離れるようにして斜め下方に向かい、その後垂直下方にノズル8へと至る流路である。これによって、副マニホールド流路5aからノズル8への滑らかなインク供給が可能となっている。
次に、アクチュエータユニット21の構成について説明する。図7(a)は図6に描かれた1点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図であり、図7(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8は、図7に描かれた1点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。
図7(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3枚の圧電シート41、42、43が積層された積層構造を有している。このとき、圧電シート(圧電層)41が最上層、圧電シート(絶縁層)42が中間層、圧電シート(絶縁層)43が最下層(最外層)となっている。そのうち、最上層だけが、電界印加時に電歪特性を示す活性部を有する層(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2層は活性部をもたない非活性層である。これら圧電シート41〜43は、1つの圧力室群9を覆うように配置され、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41〜43が連続平板層の積層体であるので、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及び表面電極61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。
最上層の圧電シート41上には、個別電極35及び表面電極61が配置されている。圧電シート41とその下側の圧電シート42との間には、略2μmの厚みの共通電極34が介在している。さらに、圧電シート42と最下層の圧電シート43との間にも、共通電極34と同様に形成された略2μmの厚みの補強電極33が介在している。これら個別電極35、共通電極34及び補強電極33は共に、例えばAg−Pd系などの金属材料からなる。また、共通電極34及び補強電極33はともに、対応する各圧電シート42、43のほぼ全面に形成されており、各シートが積層されたときにその端面が外部に露出している。
個別電極35は、図7(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圧力室10と対向しない位置に配置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とほぼ相似の平面形状を有し、圧力室10に比べ一回り小さい略菱形である。この主電極領域35aにおける鋭角部は延出されて補助電極領域35bにつながっている。補助電極領域35bの先端表面には、円形のランド36が設けられている。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している。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と電気的に接続されている。図7(a)ではFPC50の図示を省略しているものの、各ランド36は、FPC50に設けられた対応する接点とそれぞれ電気的に接続されている。つまり、個別電極35のランド36は、FPC50の接点と独立して接合されており、ドライバIC80とそれぞれ接続されている。これにより、各圧力室10に対応するものごとに電位を選択的に制御することができる。
各圧電シート41〜43には、図7(a)及び図8に示すように、平面視において互いに重ならないように各シートの厚み方向に貫通した孔47a、48a、49aが形成されている。このとき、圧電シート43の孔49aと凹部30とが、平面視において各開口の中心がほぼ一致するように対向している。孔47a、48a、49aの内壁面には、筒状のスルーホール電極62a、62b、62cが配置されている。スルーホール電極62aの上端面がアクチュエータユニット21の上面と同一平面上にあって表面電極61と電気的に接合されている。スルーホール電極62aとスルーホール電極62bとが共通電極34を介して電気的に接続されている。また、スルーホール電極62bとスルーホール電極62cとが補強電極33を介して電気的に接続されている。スルーホール電極62cの下端面がアクチュエータユニット21の下面(流路ユニット4との接着面)と同一平面上にある。このように、アクチュエータユニット21内には、各圧電シート41〜43に設けられたスルーホール電極62a、62b、62cからなり、共通電極34を電気的な導電路の一部とする筒状の内部配線(第1の内部配線)が形成されている。この内部配線は、一端が表面電極61と接合され、さらに補強電極33を導電路の一部に含んでいる。
スルーホール電極62a、62b、62c内にはそれぞれ導電性部材が埋め込まれており、この導電性部材が導通配線47b、48b、49bとなっている。各導通配線47b、48b、49bは、各圧電シート41〜43の厚さ方向に延在している。これにより、最上層でスルーホール電極62aと導通配線47bとが、中間層でスルーホール電極62bと導通配線48bとが、最下層でスルーホール電極62cと導通配線49bとがそれぞれ電気的に接合されている。そして、導通配線47bの上端面が表面電極61に、下端面が共通電極34にそれぞれ電気的に接合されている。また、導通配線48bの上端面が共通電極34に、下端面が補強電極33にそれぞれ電気的に接合されている。さらに、導通配線49bの上端面が補強電極33に電気的に接合されており、下端面がアクチュエータユニット21の下面から流路ユニット4に向かって突出して端子46を形成している。つまり、アクチュエータユニット21内には、各圧電シート41〜43に設けられた導通配線47b、48b、49bからなり、共通電極34を電気的な導電路の一部とする別の内部配線(第2の内部配線)が形成されている。この内部配線も、一端が表面電極61と接合され、さらに補強電極33をその一部に含んでいる。このとき、上述の第1の内部配線は、その内側に第2の内部配線が配設されて、並列の導電路を構成している。また、第1の内部配線は、その他端において、突出した端子46を有する導通配線49b(導電性部材)が配置されている。なお、ここでは、平面視において、表面電極61と端子46とが互いに重ならないように配置されていると共に、多数の端子46が圧力室群9を取り囲んでいる(図5参照)。
端子46は、その中心部が下方に向かって凸となった円盤形状を有しており、流路ユニット4の上面に形成された凹部30と対向している。平面視において、端子46の外径が孔49aの開口外径よりも大きく且つ凹部30の開口外径よりも小さくなっている。そのため、アクチュエータユニット21と流路ユニット4との界面に端子46が介在することがないので、両者の接着時に加えられる押圧力が、端子46近傍に集中することでアクチュエータユニット21を破損することがない。また、言い換えれば、端子46の外縁の全てが、孔49aの外縁より径方向の外側に位置している。これにより、端子46がスルーホール電極62cの下端面に接合されている。さらに、図8に示すように、端子46の先端部は、凹部30内にあって接着層6によって被覆されていない。端子46の表面(周縁部)と凹部30の内壁面との間には、これら両方と接触するように接着層6のフィレットが形成されている。したがって、端子46と接着層6とが接着層6のフィレットを介して電気的に接続されている。このとき、第1の内部配線と第2の内部配線とから構成された内部導電体路により、共通電極34が導電性の接着層6を介して流路ユニット4に電気的に接合されている。つまり、スルーホール電極62a、62b、62cと、導通配線47b、48b、49bと、これらが接合している共通電極34及び補強電極33の一部とがアクチュエータユニット21内に形成された内部導電体路となっている。
ここで、接着層6のフィレットは、アクチュエータユニット21を流路ユニット4に接着するときに形成される。接着剤を流路ユニット4(キャビティプレート22)の上面に塗布し、この接着剤をアクチュエータユニット21と共に挟んで両者を固定するとき、押圧力を加えて、両者間の接着剤を所定厚の接着層6に形成する。このとき、余剰の接着剤は、一部が凹部30内に回収される。残余の接着剤は、凹部30に対向するアクチュエータユニット21(圧電シート43)の下面に広がりフィレットとなる。このフィレットの厚さや広がりは、押圧力や残余の接着剤の量、粘度、表面張力等で決まるものであるが、アクチュエータユニット21の下面における端子46の広がりが凹部30の開口端近傍に達する程に形成されている。そのため、少なくともフィレットの一部は、端子46と容易に接続可能となっている。
表面電極61は、FPC50の独立した接地用の接点と半田で接合されているため、表面電極61、端子46を含む導通配線47b〜49b、共通電極34及び補強電極33の全てが接地されてグランド電位となっている。また、端子46が接着層6を介して流路ユニット4と電気的に接続されているため、流路ユニット4もグランド電位となっている。本実施の形態では、表面電極61は、図5に示すように、複数箇所に分散して形成されている。これらの表面電極61と接続する共通電極34は確実にグランド電位となり、その電気的信頼性も高い。さらに、流路ユニット4とアクチュエータユニット21との間に不必要な電位差が生じない構成となっている。
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を活性層が存在する層とし且つ下側(つまり、圧力室10に近い)2枚の圧電シート42,43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。したがって、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層として働き、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42,43は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート41と下層の圧電シート42,43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41〜43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7(a)に示したように、圧電シート41〜43の下面は圧力室を区画する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41〜43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41〜43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、インクをマニホールド5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。このとき、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41〜43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。
以上説明した一実施の形態によると、共通電極34と電気的に接続された端子46と流路ユニット4とが、流路ユニット4とアクチュエータユニット21とを接着する接着層6を介して電気的に接続されるため、共通電極34と流路ユニット4とが接着層6及び端子46を介して確実に電気的に接続される。これにより、外部から電荷が供給されても、流路ユニット4とアクチュエータユニット21との間に電位差が生じることがないため、マイグレーションに起因したアクチュエータユニット21の破損が生じない。さらに、静電気によって圧電アクチュエータ32に接続されたドライバIC80が破損するのを抑制することがない。
また、平面視において、多数の端子46が圧力室群9を取り囲むように配置されているため、圧力室10同士の間に端子46が配置されることなく圧力室10を高密度に形成することができる。また、多数の端子46と接着層6とが接するため、共通電極34と流路ユニット4とが確実に電気的に接続される。
さらに、圧電シート43に形成された孔49a内に導通配線49bが位置しているため、導通配線49bの端部である端子46と接着層6との接続部分が外部に露出することがない。これにより、接続部分が保護されて共通電極34と流路ユニット4とがより確実に電気的に接続される。
加えて、流路ユニット4の上面に形成された凹部30が端子46と対向しているため、端子46と流路ユニット4とが接触しない。これにより、アクチュエータユニット21と流路ユニット4とを接着するときに、アクチュエータユニット21が破損するのを防止することができる。
また、端子46がアクチュエータユニット21の下面から突出しているため、端子46の表面と凹部30の内壁面との間で接着層6のフィレットが形成されている。これにより、端子46と接着層6との接触面積が大きくなり、共通電極34と流路ユニット4とがより確実に電気的に接続される。
さらに、平面視において、端子46の外縁が、孔49aの外縁より径方向の外側に位置しているため、端子46と接着層6との接触面積がより大きくなる。
加えて、平面視において、表面電極61と端子46及び孔49aとが互いに重ならないように配置されているため、表面電極61とFPC50の接点とを接合するときに表面電極61が加圧されても、端子46周辺に応力が集中しにくくなる。これにより、端子46がアクチュエータユニット21から外れない。
なお、本実施の形態の一変形例として、図9に示すように、平面視において、各圧電シート41'〜43'に形成された、導通配線47b'、49b'とが互いに重なるように、且つ、導通配線48b'と導通配線47b'、49b'とが互いに重ならないように構成してもよい。このとき、平面視において、表面電極61'と端子46'とが重なるように配置されている。これによると、平面視において、導通配線47b'、48b'、49b'が占有する領域を小さくすることができる。また、導通配線47b'、48b、49b'がアクチュエータユニット21'の厚さ方向に沿って一直線に延在していないため、表面電極61'が下方に向かって押圧されたとき、導通配線49b'が孔49a'から抜け落ちにくい。さらに、アクチュエータユニット21と流路ユニット4との接着時に、表面電極61'に加えられる押圧力は、表面電極61'の直下にある凹部30周辺に直接伝えられるので、接着層6のフィレットを形成する上で有利に働く。この効果は、平面視において、表面電極61'の少なくとも一部が、凹部30と重なりをもつように形成されていれば得られる。
以上、本発明の一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設計変更が可能なものである。例えば、上述した実施の形態においては、端子46を含む導通配線47b〜49bが、平面視において圧力室群9を取り囲むように多数配置される構成であるが、導通配線47b〜49bは、圧力室群9を取り囲むように配置されていなくてもよいし、導通配線47b〜49bが1つであってもよい。
また、上述の実施の形態においては、アクチュエータユニット21において、導通配線47b〜49bが孔47a、48a、49a内に埋め込まれることによって各圧電シート41〜43の厚さ方向に延在する構成であるが、導通配線47b〜49bの少なくとも1つが厚さ方向以外に延在する構成であってもよい。また、導通配線47b〜49bの少なくとも1つが、圧電シート41〜43に形成された孔に埋め込まれることなく各圧電シート41〜43の側面に沿って延在するように構成されていてもよい。
さらに、上述の実施の形態においては、導通配線49bの下端面に形成された端子46がアクチュエータユニット21の下面から突出する構成であるが、アクチュエータユニット21の下面から突出しないように構成されてもよい。さらに、端子46の突出部分が介在することによる障害が無くなるので、孔49a、49a'の開口の方が凹部30の開口より大きくてもよい。いずれにしても、凹部30と孔49a、49a'との高い位置精度は要求されない。両者が、平面視において、その一部が重なっていればよい。また、端子46は、その中心部が下方に向かって凸となった円盤形状を有する構成であるが、端子46の形状は限定されるものではなく中心部が凹となっていてもよいし、円盤形状以外の形状を有していてもよい。さらに、端子46の外縁の全てが、孔49aの外縁より径方向の外側に位置する構成であるが、端子46の外縁の一部のみが、孔49aの外縁より径方向の外側に位置する構成であってもよいし、端子46の外縁の全てが、孔49aの外縁より径方向の内側に位置する構成であってもよい。
さらに、上述の実施の形態においては、流路ユニット4の上面に端子46と対向する凹部30が形成される構成であるが、凹部30が形成されない構成であってもよい。この場合、導通配線49bの下端面がアクチュエータユニット21の下面から突出しないように形成されることが好ましい。
加えて、上述の実施の形態においては、アクチュエータユニット21において、孔47a、48a、49a内にスルーホール電極62a、62b、62cが配置される構成であるが、孔47a、48a、49a内にスルーホール電極62a、62b、62cが配置されない構成であってもよい。このとき、孔47a、48a、49a内に導通配線47b〜49bが直接埋め込まれていればよい。
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1のII−II線に沿った断面図である。 図2に示すヘッド本体を上面から見た平面図である。 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3に示すヘッド本体における1つのアクチュエータユニットが配置されている1つの接着領域のみを示した部分平面図である。 図4に示すVI−VI線における断面図である。 (a)は図6に描かれた1点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図であり、(b)はアクチュエータユニットの部分拡大平面図である。 図7に描かれた1点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。 本実施の形態に係る変形例を示す部分拡大断面図である。
符号の説明
1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
6 接着剤
8 ノズル
10 圧力室
21 アクチュエータユニット
30 凹部
33 補強電極
34 共通電極
35 個別電極
41〜43 圧電シート
46 端子
47b,48b,49b 導通配線

Claims (9)

  1. 複数のノズルに連通した複数の圧力室を有する導電性材料からなる流路ユニットと、
    圧電層と、
    前記圧電層に積層された一又は複数の絶縁層と、
    それぞれが前記圧力室に対向する複数の個別電極と、
    前記複数の個別電極と共に前記圧電層を挟む共通電極と、
    前記流路ユニットと前記一又は複数の絶縁層のうちの最外層とを接着する導電性接着剤からなる接着層と、
    前記共通電極と電気的に接続されつつ前記最外層における前記流路ユニットとの接着面に到達しており、且つ、端部において前記接着層と電気的に接合された導電性部材とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 前記導電性部材の少なくとも一部が、前記最外層内をその厚さ方向に延在し且つ前記最外層における前記流路ユニットとの前記接着面に開口を有する孔内に埋め込まれてい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。
  3. 前記流路ユニットにおける前記最外層との接着面には、前記孔に対向して前記端部よりも径が大きい凹部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。
  4. 前記端部の少なくとも一部が前記接着面から突出してい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。
  5. 平面視において、前記端部の外縁の少なくとも一部が、前記孔の外縁より径方向の外側に位置していることを特徴とする請求項4に記載のインクジェットヘッド。
  6. 前記導電性部材を複数備えていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
  7. 前記複数の導電性部材に係る複数の前記端部によって、前記流路ユニットにおいて前記圧電層に対向した領域内にある複数の前記圧力室が取り囲ま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。
  8. 前記圧電層と前記一又は複数の絶縁層とが積層された積層体における最外層である前記圧電層の表面に、平面視において前記複数の個別電極を取り囲むように形成された複数の表面電極をさらに備えており、
    前記積層体内には、前記導電性部材が各一端に配置され且つ前記共通電極を一部として含む複数の内部導電体路が形成されており、
    前記内部導電体路の他端が前記表面電極と電気的に接合されており、
    平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記端部を避けて形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載のインクジェットヘッド。
  9. 平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記孔を避けて形成され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。
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