JP2006347123A - 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信頼性高く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、共通電極34と電気的に接続された導通配線49bが孔49a内に埋め込まれている。導通配線49bの端部には端子46が形成されている。流路ユニット4のアクチュエータユニット21との接着面には凹部30が形成されている。凹部30の底面には凸部30aが形成されている。そして、端子46が凸部30aと接して電気的に接続されている。
【選択図】 図9

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極近傍で電解され、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の内部電極を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、このような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、その完成後に、他の部材が導電性接着剤に接触するなどの事態が生じて導電性接着剤に不測の力が加えられた場合に、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信頼性高く電気的に接続された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、複数のノズルとそれぞれが前記ノズルと連通した複数の圧力室と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絶縁層のうちの最外層とを接着する接着層とを有するインクジェットヘッドである。前記流路ユニットが、表面に形成された凹部及び前記凹部の底面から突出した凸部を有している。前記流路ユニットとの接着面に開口する孔が前記最外層に形成されていると共に、前記共通電極と電気的に接続された導電性部材の少なくとも一部が前記孔内に埋め込まれている。そして、前記導電性部材の前記接着面から突出した端部が前記凸部と接触し当該凸部と電気的に接続されている。
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の端部と流路ユニットに形成された凹部内の凸部との接着部分が絶縁層及び流路ユニットによって閉じられた空間内に存在するために、端部と凸部との電気的接続が解除されることがほとんどなく、高い信頼性で流路ユニットと共通電極とを電気的に接続することができる。
また、導電性部材として柔軟性を有するものを用い、製造過程において導電性部材の端部と凸部とを接触させると、凸部と接触した導電性部材の端部が凸部の表面に沿って変形する。そのため、絶縁層と流路ユニットとの接着を導電性部材が阻害することがなく、しかも端部と凸部との接触面積が大きくなって両者の電気的接続の信頼性が高まる。さらに、この場合に、凸部と接触した導電性部材の端部が凹部内にまで拡がったとしても、絶縁層と流路ユニットとの間にまで導電性部材の端部が拡がりにくい。したがって、加圧時に絶縁層及び/又は圧電層を破損させにくくすることができる。
本発明においては、前記凹部の深さと前記凸部の高さとが同じであることが好ましい。これによると、導電性部材の端部と流路ユニットの凸部とが確実に接する。
本発明においては、前記凹部が前記凸部によって環状に画定されていることが好ましい。これによると、導電性部材として柔軟性を有するものを用い、製造過程において導電性部材の端部と凸部とを接触させると、凸部と接触した導電性部材の端部が凹部内にまで拡がったとしても、絶縁層と流路ユニットとの間にまで導電性部材の端部がより拡がりにくい。したがって、加圧時に絶縁層及び/又は圧電層をより破損させにくくすることができる。
また、本発明においては、前記端部が、前記凸部の外周面と接触していることが好ましい。これによると、凸部先端に付着した接着剤を製造過程において取り去らなくても、導電性部材の端部と流路ユニットに形成された凹部内の凸部とが電気的に接続される。したがって、接着剤除去工程を行う必要がなくなって、接着剤除去工程で発生する細かいゴミによってノズルが詰まるおそれがなくなる。
そして、このとき、前記端部が前記凸部の外周面を環状に被覆していることが好ましい。これによると、端部と凸部との接触面積が非常に大きくなるために、両者の電気的接続の信頼性をより高めることができる。
このとき、前記凹部の外縁の径が、前記孔の径よりも大きく、前記凹部の内縁の径が前記孔の径よりも小さいことがより好ましい。これによると、導電性部材として柔軟性を有するものを用い、製造過程において導電性部材の端部と凸部とを接触させると、凸部と接触した導電性部材の端部が凹部内にまで拡がりやすくなるものの、絶縁層と流路ユニットとの間にまで導電性部材の端部が拡がることがほとんどない。したがって、加圧時に絶縁層及び/又は圧電層を破損させることがない。
また、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より好ましい。これによると、複数の導電性部材の端部と凸部とが接するため、共通電極と流路ユニットとがより信頼性高く電気的に接続される。
このとき、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前記個別電極が配設された前記圧電層の表面に、前記複数の導電性部材の前記端部に対向するように配設された複数の対向端子をさらに有していることがより一層好ましい。これによると、製造過程において対向端子を加圧して積層体と流路ユニットとを接着することによって、導電性部材の端部と流路ユニットの凸部とが確実に接する。これにより、共通電極と流路ユニットとがより信頼性高く電気的に接続される。
さらに、このとき、前記複数の対向端子のそれぞれが、前記端部に電気的に接続されていることがさらにより一層好ましい。これによると、製造過程において給電部材に形成された共通電極用の複数の接続端子と複数の対向端子とを接合することによって導電性部材の端部への給電が可能になるので、導電性部材の端部の電位を制御するための配線構造を簡略化することができる。さらに、積層体と給電部材との機械的な接合強度が高くなる。
また、本発明においては、前記複数の導電性部材に係る複数の前記端部が、平面視において、前記流路ユニットにおける前記圧電層に対向した領域内にある複数の前記圧力室を取り囲んでいることがより好ましい。これによると、圧力室及び個別電極を高密度に配置しつつ導電性部材を配置することができる。
また、本発明において、前記対向端子は、前記個別電極と電気的に接続され、且つ、対応する前記端部と電気的に絶縁されていることがより一層好ましい。これによると、製造過程において、対向端子を加圧することで、端部と凸部とが確実に接することに加え、給電部材に形成された個別電極用の接続端子と対向端子とを接合することによって個別電極への給電が可能になるので、個別電極の電位を制御するための配線構造を簡略化することができる。さらに、個別電極が対向端子とは別の端子を持てば、給電部材が対向端子にも別の端子にも接合されることで、個別電極に対する電気的な接続の信頼性が向上する。
さらに、本発明においては、前記圧力室が、平面視において、複数の前記端部に取り囲まれていることがより一層好ましい。これによると、製造過程において流路ユニットと絶縁層とを接着するときに、各端部が均一に加圧される。これによって、共通電極と流路ユニットとがより信頼性高く電気的に接続される。
加えて、本発明においては、前記接着層が導電性接着剤からなり、前記端部が前記接着層と接触していることがより好ましい。これによると、導電性部材の端部と流路ユニットとが導電性接着剤を介して電気的に接続されることになるので、共通電極と流路ユニットとがより信頼性高く電気的に接続される。
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。
<第1の実施の形態>
本発明に係る第1の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、本発明に係る第1の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及びアパーチャ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、平面形状が角が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8参照)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1つの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)との聞に位置している。
次に、ヘッド本体70の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7は、凹部30の平面図である。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8参照)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側に向かって開口している。図6及び図7に示すように、凹部30は、円筒形状を有しており、その底面の中心から凹部30と同心の円柱形状を有する凸部30aがアクチュエータユニット21に向かって突出している。したがって、凹部30は、凸部30aに画定されて環状溝となっている。また、凹部30の深さと凸部30aの高さとが同一となっている。つまり、凸部30aの上端面が流路ユニット4の上面と同一平面上にある。
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、個別インク流路7は、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8(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8(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9は、図8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8(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8(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8(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続端子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の接続端子と接合されており、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8(a)及び図9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。また、凹部30の外縁の径が孔49aの開口の径よりも大きく、凹部30の内縁の径が孔49aの開口の径よりも小さくなっている(図7参照)。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Ag−Pdの混合剤からなる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の開口の径よりも大きくなっている。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。このとき、端子46の外径が、凹部30の外縁の径よりも小さく、且つ、凹部30の内縁の径よりも大きくなっている。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の介在部分に集中してアクチュエータユニット21を破損することがない。また、本実施の形態では、端子46は、Ag−Pd系の導電性材料から形成されており、比較的柔らかい。そのため、アクチュエータユニット21を流路ユニット4に接着することで、図9に示すように、加えられる押圧力により、凸部30aの先端が端子46の突出部内に容易に入り込む。このとき、端子46が凸部30aの外周面と接触しており、端部46が凸部30aの外周面を環状に被覆する。これによって、端子46と流路ユニット4とが凸部30aを介して電気的に接続されている。
また、端子46の側面(周縁部)と凹部30の内壁面との間には、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と流路ユニット4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。したがって、端子46が凸部30aを介して直接的に、且つ、接着層6を介して間接的に流路ユニット4と電気的に接続されている。さらに、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が端子46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、これらと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。
なお、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続端子(図示せず)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、48b、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が凸部30aの上端面及び接着層6のフィレットと接することによって流路ユニット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、端子46は、上述のように、流路ユニット4に対して直接的及び間接的に接続されており、流路ユニット4と共通電極34との間に確実に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8(a)に示したように、圧電シート41〜43の下面は圧力室を画定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。これにより、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41〜43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。
以上説明した第1の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に形成された凹部30内の凸部30aとの接着部分がアクチュエータユニット21及び流路ユニット4によって閉じられた空間内に存在するために、この接着部分に外部からの不測の力が直接加えられることがない。したがって、端子46と凸部30aとの電気的接続が解除されにくく、高い信頼性で流路ユニット4と共通電極34とを電気的に接続することができる。さらに、製造過程において軟らかい導電性部材の端部(端子46)と凸部30aとを接触させることにより、凸部30aと接触した導電性部材の端部が凸部30aの表面に沿って変形する。そのため、アクチュエータユニット21と流路ユニット4との接着を導電性部材が阻害することがなく、しかも導電性部材の端部と凸部30aとの接触面積が大きくなって両者の電気的接続の信頼性が高まる。
また、凹部30の底面までの深さと凸部30aの高さとが同じであるため、端子46と凸部30aとが確実に接する。
さらに、端子46が凸部30aの外周面と接触しているため、凸部30aの先端に付着した接着剤を製造過程において取り去らなくても、端子46と凸部30aとが電気的に接続される。したがって、接着剤除去工程を行う必要がなくなって、接着剤除去工程で発生する細かいゴミによってノズル8が詰まるおそれがなくなる。
また、凹部30が凸部30aによって環状に画定されているため、製造過程において導電性部材の端部(端子46)と凸部30aとを接触させることにより、凸部30aと接触した導電性部材の端部が凹部30内にまで拡がったとしても、アクチュエータユニット21と流路ユニット4との間にまで導電性部材の端部が拡がらない。したがって、加圧時にアクチュエータユニット21を破損させることがない。
さらに、端子46が凸部30aの外周面を環状に被覆しているため、端子46と凸部30aとの接触面積が非常に大きくなり、両者の電気的接続の信頼性をより高めることができる。
このとき、孔49aの開口の径が凹部30の外縁の径よりも小さく且つ凹部30の内縁の径より大きくなっているため、製造過程において、凸部30aと接触した導電性部材の端部が凹部30内にまで拡がりやすくなるものの、凹部30の容積を十分に大きく取ることができるので、アクチュエータユニット21と流路ユニット4との間にまで導電性部材の端部が拡がることがない。
加えて、平面視において、多数の端子46及び凹部30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と凸部30aとが接するため、共通電極34と流路ユニット4とがより信頼性高く電気的に接続される。
また、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ため、表面電極61とFPC50の接続端子とを接合するときに表面電極61が加圧されても、端子46が流路ユニット4の表面に支えられて、端子46の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。
さらに、端子46と流路ユニット4とが導電性接着剤からなる接着層6を介して電気的に接続されることになるため、共通電極34と流路ユニット4とがより信頼性高く電気的に接続される。
加えて、アクチュエータユニット21の表面に端子46と電気的に接続された多数の表面電極61が配置されているため、製造過程においてFPC50に形成された共通電極34用の複数の接続端子と複数の表面電極61とを接合することによって、端子46への給電が可能になるので、端子46の電位を制御するための配線構造を簡略化することができる。さらに、これによってアクチュエータユニット21とFPC50との機械的な接合強度が高くなる。
なお、第1の実施の形態の一変形例として、図10に示すように、平面視において、各圧電シート41'〜43'内を延在する導通配線47b'と導通配線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アクチュエータユニット21'を構成してもよい。このとき、平面視において、表面電極61'と導通配線49b'の下端に形成された端子46'とが重なるように配置されている。つまり、表面電極61'が端子46'の対向端子となっている。これによると、アクチュエータユニット21'内において導通配線47b'〜49b 'が占有する領域を小さくすることができる。また、製造工程において、流路ユニット4'とアクチュエータユニット21'とを接着するときに、表面電極61'を介して端子46'が加圧される。これによって、端子46'と凸部30a'とを確実に電気的に接合することができる。さらに、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周辺にも直接伝えられるので、接着層6のフィレットを形成しやすくなる。この接着層6が、第1の実施の形態のように、導電性の接着剤であれば、表面電極61'と流路ユニット4との確実な電気的接合を実現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。さらに、FPC50に形成された複数の接地用の接続端子と複数の表面電極61'とを接合することによって、端子46'を容易に接地することができる。また、アクチュエータユニット21'とFPC50との機械的な接合強度が高くなる。
<第2の実施の形態>
次に、本発明に係る第2の実施の形態の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。なお、第1の実施の形態と同じ部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図11は、第2の実施の形態のインクジェットヘッドが有するヘッド本体170の部分拡大平面図である。なお、図11においては、アクチュエータユニットの陰になる圧力室10を破線で示している。図12は、図11に示すXII−XII線における断面図である。図13は、図12に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大断面図である。図11〜図13に示すように、ヘッド本体170は、インク流路が形成された流路ユニット104と、流路ユニット104の上面に形成された導電性接着剤からなる接着層6によって接着されたアクチュエータユニット121とを含んでいる。
流路ユニット104は、キャビティプレート122を除いて第1の実施の形態における流路ユニット4と実質的に同じ構造を有している。流路ユニット104の最上層にあるキャビティプレート122の上面には、表面電極161と対向するように配置された凹部130が多数形成されている。凹部130は、円筒形状を有しており、その底面の中心から凹部130と同心の円柱形状を有する凸部130aがアクチュエータユニット121に向かって突出している。したがって、凸部130aに画定された凹部130が平面視において環状となっている(図7参照)。また、凹部130の深さと凸部130aの高さとが同一となっている。つまり、凸部130aの上端面が流路ユニット104の上面と同一平面上にある。
アクチュエータユニット121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。そして、インクジェットヘッド1の長手方向(個別電極35の幅方向)に隣接した2つの個別電極35に係る2つの補助電極領域35b間を結ぶ線分の中心には、それぞれ、円盤状の表面電極161が配置されている。各補助電極領域35bには、第1の実施の形態と同様に、ランド36がそれぞれ形成されている。1つの圧力室10に関しては、ランド36と反対側のほぼ対称の位置に、1つの表面電極161が配置されている。そのため、3個のランド36と3個の表面電極161とが、6角形のいずれかの頂点に位置する形態で1つの圧力室10を包囲している。このうち、表面電極161についてみれば、三角形のいずれかの頂点に位置しこの圧力室10を包囲している。なお、FPC50に設けられた個別電極35に対応する各接続端子が、ランド36と電気的に接合されている(図示せず)。
アクチュエータユニット121は、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。このうち、最上層の圧電シート41上に、個別電極35及び表面電極161が配置されている。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、シート全面に形成された共通電極34が介在している。さらに、圧電シート41とその下側の最下層の圧電シート43との間には、共通電極34と同様にシート全面に形成された補強電極33が介在している。なお、本実施の形態では、表面電極161と共通電極34との電気的な接続はされていない。
圧電シート42、43には、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148a、149aが形成されている。このとき、圧電シート43の孔149aと凹部130とが、平面視において各開口の中心が一致するように対向している。また、凹部130の外縁の径が孔149aの開口の径よりも大きく、凹部130の内縁の径が孔149aの開口の径よりも小さくなっている(図7参照)。孔148a、149a内には、筒状のスルーホール電極162b、162cが配置されている。スルーホール電極162bの上端面が共通電極34と電気的に接合されている。また、スルーホール電極162bとスルーホール電極162c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162c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121内には、2つの圧電シート42、43に設けられたスルーホール電極162b、162c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3の内部配線)が形成されている。この内部配線は、表面電極161と絶縁されているが、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162b、162c内にはそれぞれAg−Pdの混合剤からなる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148b、149bとなっている。各導通配線148b、149bは、各圧電シート42、43の厚さ方向に延在している。これにより、中間層でスルーホール電極162bと導通配線148bとが、最下層でスルーホール電極162cと導通配線149bとがそれぞれ電気的に接合されている。そして、導通配線148b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149b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121の下面から流路ユニット104に向かって突出して端子146を形成している。つまり、アクチュエータユニット121内には、2つの圧電シート42、43に設けられた導通配線148b、149b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4の内部配線)が形成されている。この内部配線も、表面電極61と絶縁されているが、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3の内部配線は、その内側に第4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3の内部配線は、その他端において、突出した端子146を有する導通配線149b(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161と端子146とが互いに重なるように配置されていると共に3つの端子146が各圧力室10を取り囲んでいる。つまり、表面電極161が端子146の対向端子となっている。
端子146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104の上面に形成された凹部130と対向している。平面視において、端子146の外径が孔149aの開口の径よりも大きくなっている。言い換えれば、端子146の外縁の全てが、孔149aの外縁より径方向の外側に位置している。このとき、端子146の外径が、凹部130の外縁の径よりも小さく、且つ、凹部130の内縁の径よりも大きくなっている。そのため、アクチュエータユニット121と流路ユニット104との接着界面から端子146が離隔しており、接着時の両者に加えられる押圧力でアクチュエータユニット121を破損することもない。また、第1の実施の形態と同様に、端子(Ag−Pd系導電性材料)146は、比較的軟らかい。そのため、図13に示すように、加えられる押圧力により、凸部130aの先端が端子146内に容易に入り込む。このとき、端子146が凸部130aの外周面と接触しており、端部146が凸部130aの外周面を環状に被覆する。これによって、端子146と流路ユニット104とが凸部130aを介して電気的に接続されている。
また、端子146の側面(周縁部)と凹部130の内壁面との間には、第1の実施の形態と同様に、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146と流路ユニット104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。さらに、第3の内部配線と第4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が端子146を介して流路ユニット104に電気的に接合されている。つまり、スルーホール電極162b、162cと、導通配線148b、149bと、これらと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121内に形成された内部導電体路となっている。なお、表面電極161と内部導電体路及び個別電極とは、電気的に絶縁されている。
共通電極34が図示していない箇所で接地されているため、端子146を含む導通配線148b、149b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146と電気的に接続されている流路ユニット104もグランド電位となっている。つまり、流路ユニット104と共通電極34との間に電位差が生じない構成となっている。さらに、押圧力が加わる表面電極161、端子146及び凸部130aが、平面視で互いに重なる関係にあることから、流路ユニット104と共通電極34とが確実に接続される構成となっている。
インクジェットヘッドの製造工程は、第1の実施の形態と実質的に同じであるため、説明を省略する。
以上説明した第2の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146と流路ユニット104に形成された凸部130aとの接触部分がアクチュエータユニット121及び流路ユニット104によって閉じられた空間内に存在するために、この接触部分に外部からの不測の力が直接加えられることがない。したがって、端子146と凸部130aとの電気的接続が解除されにくく、高い信頼性で流路ユニット104と共通電極34とを電気的に接続することができる。さらに、製造過程において導電性部材の端部(端子146)と凸部130aとを接触させることにより、凸部130aと接触した導電性部材の端部が凸部130aの表面に沿って変形する。そのため、アクチュエータユニット121と流路ユニット104との接着を導電性部材が阻害することがなく、しかも導電性部材の端部と凸部130aとの接触面積が大きくなって両者の電気的接続の信頼性が高まる。
また、凹部130が凸部130aによって環状に画定されているため、製造過程において導電性部材の端部(端子146)と凸部130aとを接触させることにより、凸部130aと接触した導電性部材の端部が凹部130内にまで拡がったとしても、アクチュエータユニット121と流路ユニット104との間にまで導電性部材の端部が拡がらない。したがって、加圧時にアクチュエータユニット121を破損させることがない。
さらに、各圧力室10が、平面視において、3つの端子146に取り囲まれているため、製造工程において流路ユニット104とアクチュエータユニット121とを接着するときに、表面電極161を介して各端子146が均一に加圧される。さらに、表面電極161に加えられる押圧力は、表面電極161の直下にある凹部130周辺にも直接伝えられるので、接着層6のフィレットを形成しやすくなる。本実施の形態では、この接着層6が導電性の接着剤であるので、表面電極161と流路ユニット4との確実な電気的接合と高い機械的強度を実現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161の少なくとも一部が、凹部130と重なりをもつように形成されていれば得られる。
なお、本実施の形態の一変形例として、図14に示すように、各表面電極161とこれに対応する各個別電極35とを延在電極161aを介して電気的に接続し、さらに表面電極161とFPC上に形成された接続端子とを接合するようにしてもよい。これによると、個別電極35とFPCとの電気的接続経路や接合部位が2つになるので、個別電極35に関する電気的接続の信頼性を高めることができる。また、接合部位が増えることから、FPC50とアクチュエータユニット121との機械的な接合強度が高くなる。
以上、本発明の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、上述した第1及び第2の実施の形態においては、凸部30a、130aの高さが凹部30、130の深さと同じになっているが、凸部30a、130aの高さが凹部30、130の深さよりも小さくなっていてもよい。この場合、凸部30a、130aは少なくとも端子46、146の先端部と当接する高さを有していることが好適である。このような形態では、凸部30a、130aの頭頂部に接着剤が塗布されない。特に、絶縁性の接着剤を用いた場合には、接着剤のフィレットを介して電気的に接続することはないが、端子46、146に対して、凸部30a、130aがその外周面及び頭頂部で電気的に接続されることになる。このとき、端子46、146と凸部30a、130aとの接触面積の割には、押圧時のアクチュエータユニット21、121への機械的な負担が少なくてすむ。
また、第1及び第2の実施の形態においては、凹部30、130及び凸部30a、130aが円柱形状を有しており、凸部30a、130aに画定されることによって凹部30、130が環状となる構成であるが、端子46、146が凸部と接するものであれば凹部及び凸部の形状はこれに限定されるものではない。例えば、凹部及び凸部の少なくともいずれかが角柱形状を有していてもよいし、凹部が環状となっていなくてもよい。
さらに、第1の実施の形態においては、導通配線47b、48b、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、第2の実施の形態においては、導通配線148b、149bが、平面視において圧力室10を取り囲むように配置される構成であるが、導通配線47b、48b、49b、148b、149bは、圧力室群9又は圧力室10を取り囲むように配置されていなくてもよい。また、導通配線47b、48b、49b、148b、149bがそれぞれ1つであってもよい。
また、第1及び第2の実施の形態においては、アクチュエータユニット21、121において、導通配線47b、48b、49b、148b、149bが孔47a、48a、49a、148a、149a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、48b、49b、148b、149b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。
加えて、第1及び第2の実施の形態においては、接着層6が導電性接着剤で構成されているが、上記において一部説明したように、接着層が絶縁性の接着剤で構成されてもよい。
さらに、第1及び第2の実施の形態においては、導通配線49b、149bの下端面に形成された端子46、146が、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、146の形状はこれに限定されるものではなく中心部以外が下方に向かって凸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、146の外縁の全てが、孔49a、149a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、146の外縁の一部のみが、孔49a、149a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、146の外縁の全てが、孔49a、149a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。
加えて、第1及び第2の実施の形態においては、アクチュエータユニット21、121において、孔47a、48a、49a、148a、149a内にスルーホール電極62a、62b、62c、162b、162cが配置される構成であるが、孔47a、48a、49a、148a、149a内にスルーホール電極62a、62b、62c、162b、162cが配置されない構成であってもよい。このとき、孔47a、48a、49a、148a、149a内に導通配線47b、48b、49b、148b、149bが直接埋め込まれていればよい。
また、第2の実施の形態においては、表面電極161が個別電極35及び端子146と電気的に絶縁された構成であるが、表面電極161が個別電極35と電気的に絶縁され且つ端子146と電気的に接続された構成であってもよい。これにより、少なくともFPC50とアクチュエータユニット121との接合部位が増えるので、両者間の機械的な接合強度が高くなる。さらに、FPC50において、表面電極161に対応する接続端子が接地配線と接続されていれば、共通電極34及び流路ユニット104を確実にグランド電位とすることができる。このとき、複数の表面電極161を接地配線と接続することで、その電気的信頼性が高くなる。
さらに、第1及び第2の実施の形態においては、アクチュエータユニット21、121の表面に表面電極61、161が配置されているが、表面電極61、161が配置されていなくてもよい。このとき、第1の実施の形態においては、共通電極34を他の経路で接地させればよい。
導電性部材としては、加熱処理以外の処理を施すことで硬化するもの、加熱処理などの処理を施しても硬化しないものを用いてもよい。
さらに、第1及び第2の実施の形態においては、端子46、146が、凸部30a、130aを被覆することによって、凸部30a、130aの外周面と接触する状態であるが、端子が凸部30a、130aの先端とだけ接触しておりその外周面と接触していない状態であってもよい。さらに、端子が凸部30a、130aの外周面と接触している場合においても、端子が凸部30a、130aの外周面を環状に被覆している必要はない。端子で被覆された外周面を介して、電気的な接続が確実に確保される。
本発明の第1の実施の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。 図4に描かれた凹部の平面図である。 (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8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。 第1の実施の形態に係る一変形例を示すアクチュエータユニットの部分拡大断面図である。 本発明の第2の実施の形態によるインクジェットヘッドが有するヘッド本体の部分拡大平面図である。 図11に示すXII−XII線における断面図である。 図12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。 第2の実施の形態に係る一変形例を示すヘッド本体の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
30a 凸部
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 (13)

  1. 複数のノズルとそれぞれが前記ノズルと連通した複数の圧力室と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絶縁層のうちの最外層とを接着する接着層とを有するインクジェットヘッドであって、
    前記流路ユニットが、表面に形成された凹部及び前記凹部の底面から突出した凸部を有しており、
    前記流路ユニットとの接着面に開口する孔が前記最外層に形成されていると共に、前記共通電極と電気的に接続された導電性部材の少なくとも一部が前記孔内に埋め込まれており、
    前記導電性部材の前記接着面から突出した端部が前記凸部と接触し当該凸部と電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 前記凹部の深さと前記凸部の高さとが同じ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。
  3. 前記凹部が前記凸部によって環状に画定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。
  4. 前記端部が前記凸部の外周面と接触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. 前記端部が前記凸部の外周面を環状に被覆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. 前記凹部の外縁の径が、前記孔の径よりも大きく、前記凹部の内縁の径が前記孔の径よりも小さいことを特徴とする請求項4又は5に記載のインクジェットヘッド。
  7. 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1〜6のいずれか1項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前記個別電極が配設された前記圧電層の表面に、前記複数の導電性部材の前記端部に対向するように配設された複数の対向端子をさらに有していることを特徴とする請求項7に記載のインクジェットヘッド。
  9. 前記複数の対向端子のそれぞれが、前記端部に電気的に接続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。
  10. 前記複数の導電性部材に係る複数の前記端部が、平面視において、前記流路ユニットにおける前記圧電層に対向した領域内にある複数の前記圧力室を取り囲んでいることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
  11. 前記対向端子は、前記個別電極と電気的に接続され、且つ、対応する前記端部と電気的に絶縁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。
  12. 前記圧力室が、平面視において、複数の前記端部に取り囲まれていることを特徴とする請求項7〜9、11のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
  13. 前記接着層が導電性接着剤からなり、前記端部が前記接着層と接触していることを特徴とする請求項1〜12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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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007253618A (ja) * 2006-02-27 2007-10-04 Brother Ind Ltd インクジェット記録装置
JP2008207363A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Brother Ind Ltd 液体吐出ヘッド
WO2011142256A1 (ja) * 2010-05-14 2011-11-17 コニカミノルタホールディングス株式会社 電気機械変換素子
WO2013002263A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4556655B2 (ja) * 2004-12-14 2010-10-06 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置
JP5743076B2 (ja) * 2011-04-06 2015-07-01 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
WO2013145259A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP6273829B2 (ja) * 2013-09-13 2018-02-07 株式会社リコー 電気機械変換素子とその製造方法、及び電気機械変換素子を有する液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置
US10707404B2 (en) * 2016-07-07 2020-07-07 Tdk Corporation Piezoelectric element

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6179669A (ja) 1984-09-28 1986-04-23 Ricoh Co Ltd フイルム積層型インクジエツトヘツド
EP2000307B1 (en) 1997-07-18 2013-09-11 Seiko Epson Corporation Inkjet recording head, method of manufacturing the same, and inkjet recorder
JP2001309672A (ja) 2000-04-21 2001-11-02 Seiko Epson Corp 静電アクチュエータおよびインクジェットヘッド
DE60238599D1 (de) 2001-03-12 2011-01-27 Ngk Insulators Ltd Betätigungsglied des typs mit piezoelektischem/elektrostriktivem film und verfahren zu seiner herstellung
JP3809787B2 (ja) * 2001-06-26 2006-08-16 ブラザー工業株式会社 インクジェットプリンタヘッド
DE60323893D1 (de) * 2002-02-19 2008-11-20 Brother Ind Ltd Tintenstrahlkopf und Tintenstrahldrucker
DE60320948D1 (de) 2002-02-19 2008-06-26 Brother Ind Ltd Tintenstrahlkopf und tintenstrahldrucker
EP1338421B1 (en) * 2002-02-21 2007-04-18 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink-jet head, method for it's manufacturing, and ink-jet printer
JP3738756B2 (ja) 2002-08-06 2006-01-25 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッドの製造方法
JP3997865B2 (ja) * 2002-08-29 2007-10-24 ブラザー工業株式会社 インクジェットプリンタヘッド
US7562428B2 (en) * 2002-09-24 2009-07-21 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Manufacturing an ink jet head
JP4556655B2 (ja) 2004-12-14 2010-10-06 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置
JP4329734B2 (ja) 2005-06-20 2009-09-09 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッド

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007253618A (ja) * 2006-02-27 2007-10-04 Brother Ind Ltd インクジェット記録装置
JP2008207363A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Brother Ind Ltd 液体吐出ヘッド
US7726784B2 (en) 2007-02-23 2010-06-01 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid ejection head
WO2011142256A1 (ja) * 2010-05-14 2011-11-17 コニカミノルタホールディングス株式会社 電気機械変換素子
JP4935965B2 (ja) * 2010-05-14 2012-05-23 コニカミノルタホールディングス株式会社 電気機械変換素子
US8678565B2 (en) 2010-05-14 2014-03-25 Konica Minolta Holdings, Inc. Electromechanical transducer
WO2013002263A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
US8944572B2 (en) 2011-06-28 2015-02-03 Kyocera Corporation Liquid discharge head and recording device using same
JPWO2013002263A1 (ja) * 2011-06-28 2015-02-23 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置

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Publication number Publication date
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