JP2015157382A - 液体吐出装置及び圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】２枚の圧電層が積層された構成の圧電アクチュエータにおいて、一方の圧電層の、他方の圧電層のスルーホールと重なる部分にクラックが生じている場合に、クラックからスルーホールの外へ溢れ出た接着剤が、前記一方の圧電層に形成された電極まで広がることを防止する。
【解決手段】圧電層４１の上面の、複数の個別電極４４よりも外側の領域には第１導電パターン５１が形成されている。第１導通パターン５１は、圧電層４１を貫通するスルーホール４１ａ内に配置された導通部５５によって、共通電極４５と導通している。さらに、圧電層４１の上面の、複数の個別電極４４が形成されている領域と、第１導電パターン５１のスルーホール４１ａが形成されている領域との間には、第２導電パターン５２が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、圧電アクチュエータに関する。

特許文献１には、ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータが開示されている。この圧電アクチュエータは、インクジェットヘッドの流路ユニットに接合され、流路ユニットの複数のノズル内のインクにそれぞれ吐出エネルギーを与える。この特許文献１の圧電アクチュエータは、積層された２枚の圧電層（特許文献１では、それぞれ「振動板」、「圧電層」と表記されている）と、上側の圧電層の上面に、流路ユニットの複数のノズルに対応して設けられた複数の個別電極と、２枚の圧電層の間に設けられた共通電極とを有する。

また、上側の圧電層の上面には複数の表面電極が設けられている。各表面電極は、上側の圧電層を貫通するスルーホール内に充填された導電性材料によって、共通電極と接続されている。また、上側の圧電層の上面に配置された、複数の個別電極、及び、複数の表面電極は、それぞれ配線部材と接続されている。この配線部材によって、個別電極には、グランド電位と駆動電位が選択的に付与される。一方、共通電極は、配線部材と接続されることによって、常にグランド電位に保持されている。

特開２０１２−２０６４４２号公報

上記の圧電アクチュエータを構成する圧電層は、脆性材料である圧電セラミックスで形成されたものであることから、焼成時や、焼成後の後工程でのハンドリング等の際に、クラックが生じることがある。特に、上側の圧電層にスルーホールが形成されている場合、下側の圧電層の、前記スルーホールと重なる部分においては、局所的に厚みが薄くて強度が弱い、あるいは、応力集中が生じやすい等の理由から、他の部分と比べて、クラックが生じやすいことが分かっている。

下側の圧電層の、スルーホールと重なる部分にクラックが生じている状態で、圧電アクチュエータを流路ユニットに接着剤で接合すると、余剰接着剤の一部がクラック内に浸透し、スルーホールから外へ溢れ出て、上側の圧電層の上面まで流れ出す虞がある。この接着剤が、上側の圧電層に形成された個別電極まで広がると、配線部材との導通不良の原因となるし、また、圧電アクチュエータの変形を阻害する虞もある。

本発明の目的は、２枚の圧電層が積層された構成の圧電アクチュエータにおいて、一方の圧電層の、他方の圧電層のスルーホールと重なる部分にクラックが生じている場合に、クラックからスルーホールの外へ溢れ出た接着剤が、前記一方の圧電層に形成された電極まで広がることを防止することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の液体吐出装置は、複数のノズル、及び、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に接合された圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆うように配置された第１圧電層と、同じく前記複数の圧力室を覆うように配置され、且つ、前記第１圧電層に対して前記流路構造体側に重ねて配置された第２圧電層と、前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面に配置され、前記複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の第１電極と、前記第１圧電層と前記第２圧電層との間に配置された第２電極と、前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記複数の第１電極よりも外側の領域に配置された第１導電パターンと、前記第１圧電層の前記第１導電パターンが形成される領域において前記第１圧電層を貫通するスルーホール内に配置され、前記第２電極と前記第１導電パターンとを導通させる導通部と、前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記複数の第１電極が形成されている領域と、前記第１導電パターンの少なくとも前記スルーホールが形成されている領域との間に配置された、第２導電パターンと、を有することを特徴とするものである。

第１圧電層と第２圧電層との間に配置された第２電極は、第１圧電層に形成されたスルーホール内の導通部によって、第１圧電層に形成された第１導電パターンと接続されている。ここで、第２圧電層の、第１圧電層のスルーホールと重なる部分には、クラックが発生しやすい。クラックが発生すると、圧電アクチュエータを流路構造体に接着剤で接合したときに、余剰の接着剤がクラックに浸透し、さらに、スルーホールから溢れ出て、第１電極が形成されている第１圧電層の表面に流れ出す虞がある。この点、本発明では、第１圧電層の、複数の第１電極とスルーホールとの間の領域に、第２導電パターンが配置されている。これにより、第２圧電層に生じたクラックに浸透した接着剤が、スルーホールから溢れ出た場合でも、第２導電パターンにより、接着剤が第１電極へ広がることが防止される。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 図３のV-V線断面図である。 変更形態のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの一部断面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの平面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。

（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５と、制御装置６等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４は、プリンタ１に装着された４色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１７と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル２５（図２〜図５参照）が形成されている。インクジェットヘッド４は、インクカートリッジ１７から供給された４色のインクを、複数のノズル２５からプラテン２に載置された記録用紙１００に対して吐出する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

制御装置６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備える。 制御装置６は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＡＳＩＣにより、記録用紙１００への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、制御装置６は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ１５等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。

（インクジェットヘッド）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッド４の平面図である。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図５は、図３のV-V線断面図である。尚、図２、図４、図５では、インクジェットヘッド４の圧電アクチュエータ２１に接続されるＣＯＦ６３を二点鎖線で概略的に示している。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１を備えている。

（流路ユニットの構成）
図４、図５に示すように、流路ユニット２０は、それぞれ流路孔が形成された５枚のプレート３１〜３５と、プレート３１の上面に接合されたインク封止膜４０とを有する。５枚のプレート３１〜３５、及び、インク封止膜４０の材質は特に限定されないが、例えば、上側４枚のプレート３１〜３４は、ステンレス鋼等の耐食性の高い金属材料で形成されたものを好適に使用できる。また、最も下側に位置するプレート３５は、複数のノズル２５が形成されたノズルプレートであるが、このノズルプレート３５は、ポリイミド等の樹脂で形成されたものを好適に使用できる。インク封止膜４０は、インク透過性の低い材料、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成されたものを好適に使用できる。５枚のプレート３１〜３５が積層されたときにそれぞれの流路孔が連通することによって、流路ユニット２０には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。

図２に示すように、流路ユニット２０のプレート３１の上面の、インク封止膜４０が接合されない、搬送方向上流側の領域には、４つのインクカートリッジ１７（図１参照）と接続される４つのインク供給孔２３が形成されている。尚、以下の説明において、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のインクにそれぞれ対応する構成要素については、その構成要素を示す符号に、どのインクに対応するかが分かるように、適宜、ブラックを示す“ｋ”、イエローを示す“ｙ”、シアンを示す“ｃ”、マゼンタを示す“ｍ”の何れかの記号を付す。例えば、インク供給孔２３ｋは、ブラックインクのインクカートリッジ１７と接続されて、ブラックインクが供給されるインク供給孔２３である。

また、流路ユニット２０の内部には、４つのインク供給孔２３にそれぞれ接続された８本のマニホールド２４が形成されている。１つのインク供給孔２３には、２本のマニホールド２４が接続されている。各マニホールド２４には、インク供給孔２３を介して、インクカートリッジ１７（図１参照）に貯留されているインクが供給される。また、８本のマニホールド２４は、それぞれ搬送方向に延在している。

また、流路ユニット２０は、５枚のプレート３１〜３５のうちの、最も下側のプレート３５に形成された複数のノズル２５と、最も上側のプレート３１に形成された複数の圧力室２６を有する。

図２に示すように、流路ユニット２０の下面（図３の紙面向こう側の面）において、複数のノズル２５は搬送方向に沿って配列されており、４色のインクにそれぞれ対応した４つのノズル群２９（２９ｋ、２９ｙ、２９ｃ、２９ｍ）を構成している。４つのノズル群は、図２の左側から、マゼンタのノズル群２９ｍ、シアンのノズル群２９ｃ、イエローのノズル群２９ｙ、及び、ブラックのノズル群２９ｋの順に、走査方向に並んでいる。尚、ブラックのノズル群２９ｋとイエローのノズル群２９ｙとの間では、他のノズル群２９の間と比べて、走査方向の間隔が広くなっている。

４つのノズル群２９のそれぞれは、走査方向に並ぶ４列のノズル列２８を有する。つまり、流路ユニット２０には、合計１６列のノズル列２８が形成されている。各ノズル列２８において、ノズル２５が搬送方向に配列間隔Ｐで配列されている。また、１つのノズル群２９を構成する４列のノズル列２８の間では、配列方向におけるノズル２５の位置が互いにずれている。これにより、１つのノズル群２９の全体では、ノズル２５が、搬送方向においてＰ／４の配列間隔で配列されている。

複数の圧力室２６は、４つのノズル群２９のそれぞれにおけるノズル２５の配列に対応して、搬送方向に配列され、合計１６列の圧力室列３８を構成している。また、２列の圧力室列３８が１本のマニホールド２４の直上に配置されており、前記２列の圧力室列３８に属する圧力室２６が、前記１本のマニホールド２４に連通している。これら複数の圧力室２６は、プレート３１の上面に接合されたインク封止膜４０によって、上方から覆われている。

各圧力室列３８の、搬送方向における圧力室２６の配列間隔は、ノズル列２８の配列間隔Ｐと等しい。各圧力室２６は、走査方向に長い、略矩形の平面形状を有する孔である。図４に示すように、各圧力室２６の長手方向一端部は、マニホールド２４と連通し、長手方向他端部はノズル２５と連通している。これにより、図４に矢印で示されるように、流路ユニット２０には、マニホールド２４から分岐して、圧力室２６を経てノズル２５に至る、個別インク流路が複数形成されている。尚、図４、図５においては、マニホールド２４及び複数の圧力室２６等の個別インク流路内に、符号Ｉで示されるインクが充填されている状態が示されている。

（圧電アクチュエータの構成）
圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０のインク封止膜４０の上面に配置されている。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ２１は、２枚の圧電層４１，４２と、複数の個別電極４４、及び、共通電極４５とを備えている。

２枚の圧電層４１，４２は、それぞれ圧電材料からなる。圧電層４１，４２を構成する圧電材料としては、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を採用することができる。その他、非鉛の圧電材料である、チタン酸バリウムや、ニオブ系の圧電材料を採用することもできる。圧電層４１，４２は互いに積層された状態でインク封止膜４０の上面に配置される。また、下側の圧電層４２はインク封止膜４０に接着剤３７で接合される。

複数の個別電極４４は、圧電層４１の、圧電層４２と反対側の面である上面に形成されている。複数の個別電極４４は、流路ユニット２０の複数の圧力室２６とそれぞれ対応して、搬送方向に配列され、合計１６列の個別電極列５０を構成している。個別電極列５０の、搬送方向における個別電極４４の配列間隔は、ノズル２５及び圧力室２６の配列間隔Ｐと等しい。各個別電極４４は、走査方向に長い略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室２６の中央部と対向している。各個別電極４４の長手方向一端部には、接続端子４６が設けられている。この接続端子４６は、圧電層４１の上面において、個別電極４４の前記一端部から、走査方向に沿って圧力室２６と対向しない領域まで延びている。

接続端子４６の端部には、導電性のバンプ５３が設けられている。図４に示すように、このバンプ５３には、配線部材であるＣＯＦ６３が押し付けられて接合される。これにより、個別電極４４は、バンプ５３を介して、ＣＯＦ６３と電気的に接続される。ＣＯＦ６３は、プリンタ１の制御装置６（図１参照）と接続されている。また、ＣＯＦ６３には図示しないドライバＩＣが設けられている。ドライバＩＣは、制御装置６からの吐出制御信号に基づき、各個別電極４４の電位を、所定の駆動電位とグランド電位との間で切り換える。

共通電極４５は、２枚の圧電層４１，４２の間にほぼ全面的に配置されている。また、共通電極４５は、上側の圧電層４１を挟んで複数の個別電極４４のそれぞれと対向している。

図２、図３に示すように、上側の圧電層４１の上面の、複数の個別電極４４よりも外側の領域に、第１導電パターン５１が形成されている。より詳細には、第１導電パターン５１は、上側の圧電層４１の上面の縁部全周に形成され、複数の個別電極４４が配置された領域を取り囲んでいる。第１導電パターン５１は、複数の個別電極４４に対して、搬送方向における両側に配置された２つの第１部分５１ａと、複数の個別電極４４に対して、走査方向における両側に配置された２つの第２部分５１ｂとを有する。

図２、図３、図５に示すように、圧電層４１の上面の、第１導電パターン５１の第１部分５１ａが形成されている領域に、圧電層４１を貫通するスルーホール４１ａが複数形成されている。各スルーホール４１ａには導電性材料が充填されて導通部５５が形成されている。２枚の圧電層４１，４２の間に配置されている共通電極４５は、複数のスルーホール４１ａ内の導通部５５によって、第１導電パターン５１と導通している。また、図２、図３に示すように、第１導電パターン５１の２つの第１部分５１ａと２つの第２部分５１ｂには、複数のバンプ５４が配置されている。バンプ５４には、ＣＯＦ６３が押し付けられて接合される。以上により、共通電極４５は、ＣＯＦ６３に形成されているグランド配線（図示省略）と電気的に接続されており、共通電極４５は、常にグランド電位に維持されている。

尚、圧電アクチュエータ２１を流路ユニット２０に接着剤３７で接合したときに、余剰の接着剤３７が、圧電層４１，４２の周縁から上面にせり上がってくる場合がある。この点、本実施形態では、複数の個別電極４４を取り囲むように第１導電パターン５１が形成されている。そのため、圧電層４１の上面にせり上がってきた接着剤３７が、複数の個別電極４４へ流れ込むことが、第１導電パターン５１によって確実に防止される。

図４に示される、圧電層４１の、個別電極４４と共通電極４５に挟まれた部分を、特に、活性部４３と呼ぶ。活性部４３は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極４４から共通電極４５に向かう方向に分極されている。

尚、図２に示すように、流路ユニット２０の、ブラックのノズル群２９とイエローのノズル群２９との間の間隔が大きくなっているのに対応して、圧電層４１の上面の、ブラックの個別電極列５０と、イエローの個別電極列５０との間にも、空いた領域が存在する。この領域には、圧電アクチュエータ２１の共振周波数を測定するための検査パターン５６が形成されている。

検査パターン５６は、搬送方向に並ぶ複数の検査電極５７と、複数の検査電極５７にそれぞれ導通する複数のパッド５８とを有する。複数の検査電極５７は、圧電層４１を挟んで、共通電極４５と対向している。各パッド５８にプローブ（図示省略）を当てて検査電極５７に電圧を印加し、且つ、その電圧印加の周波数を変化させる。このときの、共通電極４５の出力電流値の変化から、検査電極５７が設けられている部分の、圧電アクチュエータ２１の共振周波数を測定することが可能である。尚、各検査電極５７の搬送方向における両側には、ダミー検査電極５９が配置されている。また、各パッド５８の搬送方向における両側にも、ダミーパッド６０が配置されている。

圧電アクチュエータ２１の、ノズル２５からインクを吐出させる際の動作は、以下の通りである。ＣＯＦ６３に実装されたドライバＩＣにより、ある個別電極４４の電位が、グランド電位から駆動電位に切り換えられたとする。このとき、個別電極４４とグランド電位に保持されている共通電極４５の間に電位差が生じる。これにより、図４に示される、圧電層４１の活性部４３に厚み方向の電界が生じる。また、活性部４３の分極方向と電界の方向とが一致するために、活性部４３はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この活性部４３の収縮変形に伴って、２つの圧電層４１，４２が圧力室２６側に凸となるように撓む。これにより、圧力室２６の容積が減少してその内部のインクに圧力が付与され、圧力室２６に連通するノズル２５からインクの液滴が吐出される。

上記の構成に加えて、さらに、図２、図３に示すように、圧電層４１の上面の、複数の個別電極４４と、第１導電パターン５１の２つの第１部分５１ａとの間の領域に、走査方向に延びる２つの第２導電パターン５２がそれぞれ形成されている。

（第２導電パターンの詳細）
各第２導電パターン５２は、走査方向に並ぶ複数のダミー電極部６１と、これら複数のダミー電極部６１を連結する複数の連結部６２を有する。前述したように、圧電層４１の上面には、走査方向に並ぶ、合計１６列の個別電極列５０が形成されている。各個別電極列５０の、搬送方向上流側と下流側に２つのダミー電極部６１がそれぞれ配置されている。即ち、各個別電極列５０の、搬送方向上流側の配列端に位置する個別電極４４よりも、さらに搬送方向上流側にダミー電極部６１が配置されている。また、各個別電極列５０の、搬送方向下流側の配列端に位置する個別電極４４よりも、さらに搬送方向下流側にダミー電極部６１が配置されている。ダミー電極部６１は、ノズル２５からのインクの吐出には寄与しない電極である。具体的には、個別電極４４とは異なり、ダミー電極部６１はＣＯＦ６３とは接続されておらず、ダミー電極部６１には駆動電位は印加されない。尚、圧力室列３８の端の圧力室２６と中央側の圧力室２６との間で、圧力室２６の特性（圧力室２６の周囲の剛性等）を均一化する等の目的で、流路ユニット２０の、ダミー電極部６１の直下の位置に、ダミー圧力室（インクの吐出に寄与しない圧力室）が配置されていてもよい。さらに、流路ユニット２０に、前記ダミー圧力室に連通する、ダミーノズルを含む流路が形成されていてもよい。尚、上記のダミー圧力室等の流路は必須ではなく、流路ユニット２０に、ダミー電極部６１に対応する流路が全く形成されていなくてもよい。

図２、図３に示すように、１６列の個別電極列５０に対して、搬送方向上流側に配置されている１６個のダミー電極部６１が連結部６２で連結されることで、第２導電パターン５２が構成されている。同様に、１６列の個別電極列５０に対して、搬送方向下流側に配置された１６個のダミー電極部６１が連結部６２で連結されることで、第２導電パターン５２が構成されている。

連結部６２は、隣接する２つのダミー電極部６１の端部同士を直線的に連結する。尚、図３に示すように、隣接する２つの個別電極列５０が搬送方向にずれているため、それぞれ対応する２つのダミー電極部６１の搬送方向における位置もずれている。従って、隣接する２つのダミー電極部６１を連結する連結部６２は、走査方向に対して傾斜した方向に延びている。

圧電層４１に第２導電パターン５２が設けられている理由は、インクジェットヘッド４の製造工程と密接に関連している。そこで、まず、インクジェットヘッド４の製造工程について簡単に説明しておく。

（流路ユニットの製造工程）
流路ユニット２０の５枚のプレート３１〜３５のうち、上側の４枚のプレート３１〜３４については、それぞれエッチングを行って、それぞれ圧力室２６、マニホールド２４等の流路孔を形成する。また、ノズルプレート３５には、レーザー加工等により、複数のノズル２５を形成する。そして、プレート３１〜３５と、インク封止膜４０とを重ね合わせて接着剤により接合する。

（圧電アクチュエータの製造工程）
未焼成の２枚のグリーンシートを準備する。一方のグリーンシートの表面に複数の個別電極４４を形成し、他方のグリーンシートの表面に共通電極４５を形成する。上記の２枚のグリーンシートを、共通電極４５を挟むように積層してから、これら２枚のグリーンシートを所定温度で加熱して焼成し、２枚の圧電層４１，４２の積層体を得る。

（接合工程）
上記の圧電アクチュエータ２１を、流路ユニット２０に接合する。即ち、２枚の圧電層４１，４２を、流路ユニット２０のインク封止膜４０の上面に接着剤３７で接合する。

その上で、本実施形態において、圧電層４１に、第２導電パターン５２のダミー電極部６１、及び、連結部６２が設けられている理由について説明する。

（１）活性部４３間での特性差の解消
１列の圧力室列３８を構成する複数の圧力室２６のうち、配列端に位置する圧力室２６は、その配列方向の一方側にしか、他の圧力室２６が隣接していない。つまり、中央側に位置する圧力室２６に対応する活性部４３の両側には、２つの圧力室２６に対応する２つの個別電極４４が存在するのに対して、端の圧力室２６に対応する活性部４３の隣には、１つの個別電極４４しか配置されていない。

ここで、両側に２つの個別電極４４が配置されている活性部４３と、一方側に１つの個別電極４４のみが配置されている活性部４３とで、圧電層４１，４２の焼成時における、活性部４３の周囲の熱収縮等の条件が異なってくる。これにより、端の活性部４３とそれ以外の活性部４３とで、活性部４３の残留応力の程度が異なることになり、活性部４３の特性に違いが出る。この点、図２、図３のように、各個別電極列５０の端に位置する個別電極４４と、個別電極４４の配列方向である搬送方向において並ぶように、ダミー電極部６１が配置されていることで、端の活性部４３の両側に、個別電極４４とダミー電極部６１とが配置されることになる。これにより、端の活性部４３と中央側の活性部４３との間の特性差を小さくできる。

また、図３に示すように、本実施形態では、各ダミー電極部６１は、個別電極４４と同じ形状を有する。尚、「ダミー電極部６１が個別電極４４と同じ形状を有する」とは、ダミー電極部６１の平面形状が、少なくとも、個別電極４４及び接続端子４６の、圧力室２６と対向する部分の平面形状と同一であることを意味する。さらに、図３に示すように、各個別電極列５０の配列端に位置する個別電極４４と、ダミー電極部６１との、搬送方向（個別電極４４の配列方向）における離間距離は、個別電極列５０内の個別電極４４の配列間隔Ｐに等しい。そのため、端に位置する活性部４３とそれ以外の活性部４３との間の、圧電層４１の焼成時における熱収縮条件を近づけることができ、両者の特性差が一層小さくなる。

（２）スルーホール４１ａから個別電極４４への接着剤流れ出し阻止
図５に示すように、下側の圧電層４２の、上側の圧電層４１のスルーホール４１ａと重なる部分においては、局所的に厚みが薄くて強度が弱い、あるいは、応力集中が生じやすい等の理由から、圧電層４２の他の部分と比べて、クラック６５が生じやすい。また、圧電アクチュエータ２１の圧電層４１，４２は、流路ユニット２０のインク封止膜４０に接着剤３７で接合される。その接着の際に、圧電層４２の、スルーホール４１ａの真下の位置に形成されたクラック６５に接着剤３７が浸透し、さらに、この接着剤３７がスルーホール４１ａから溢れ出して、圧電層４１の上面に接着剤３７が染み出す虞がある。

本実施形態では、圧電層４１の上面の、複数の個別電極４４とスルーホール４１ａとの間の領域に、走査方向に並ぶ複数のダミー電極部６１を含む第２導電パターン５２が配置されている。これにより、クラック６５に浸透した接着剤３７がスルーホール４１ａ外まで溢れ出た場合でも、第２導電パターン５２により、接着剤３７が個別電極４４へ広がることが防止される。さらに、複数のダミー電極部６１が連結部６２によって連結されて、繋がっていることから、第２導電パターン５２は走査方向に連続したパターンとなる。従って、スルーホール４１ａから溢れ出た接着剤３７が、複数の個別電極４４へ流れ出ることが確実に防止される。

尚、個別電極４４とダミー電極部６１の形状が同じでも、ダミー電極部６１には連結部６２が設けられている分、端に位置する活性部４３の両側に位置する、個別電極４４とダミー電極部６１とを比較すると、ダミー電極部６１側の電極面積が少し大きくなる。そのため、端の活性部４３とそれ以外の活性部４３との間での、熱収縮条件をできる限り近づけるという観点からは、連結部６２の面積はできるだけ小さいことが好ましい。そこで、図３に示すように、連結部６２の、搬送方向における幅Ｗはダミー電極部６１の幅よりも小さくなっている。

上述した以外にも、本実施形態においては、第２導電パターン５２に関して、さらに、次のような特徴的な構成が存在する。

（ａ）図２、図３に示すように、本実施形態では、走査方向に隣接するノズル列２８間で、配列方向（搬送方向）におけるノズル２５の位置がずれているために、走査方向に隣接する個別電極列５０の間でも、個別電極４４の位置がずれている。従って、走査方向に隣接するダミー電極部６１の間でも、搬送方向における位置が異なっている。

より具体的には、図３に示される、走査方向に並ぶ３列の個別電極列５０のうち、中央の個別電極列５０は、搬送方向において、その両側の個別電極列５０に対して、第１導電パターン５１の第１部分５１ａとは反対側（搬送方向上流側）にずれている。従って、中央の個別電極列５０に対応する中央のダミー電極部６１Ｂも、両側２つの個別電極列５０とそれぞれ対応する両側２つのダミー電極部６１Ａ，６１Ｃに対して、第１導電パターン５１の第１部分５１ａとは反対側にずれている。その上で、圧電層４１の上面の、第１導電パターン５１の第１部分５１ａが形成された領域のうち、搬送方向において前記中央のダミー電極部６１Ｂと並ぶ位置には、スルーホール４１ａが配置されているが、前記両側２つのダミー電極部６１と並ぶ位置には、スルーホール４１ａが配置されていない。

つまり、第１導電パターン５１の第１部分５１ａに配置されているスルーホール４１ａは、第１部分５１ａから最も離れた中央のダミー電極部６１Ｂと、搬送方向に並んでいる。これにより、スルーホール４１ａから３つのダミー電極部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃまでの距離が大きくなり、スルーホール４１ａから溢れ出た接着剤３７が、ダミー電極部６１を乗り越えにくくなる。また、３つのダミー接着部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃで取り囲まれた領域に、スルーホール４１ａから溢れ出た接着剤３７を溜めることができる

（ｂ）図２、図３に示すように、第２導電パターン５２の走査方向における両端部と、第１導電パターン５１の２つの第２部分５１ｂとの間には、隙間６６が形成されている。つまり、第２導電パターン５２は第１導電パターン５１とは繋がっていない。前述したように、個別電極４４の電位は、ドライバＩＣによって駆動電位とグランド電位との間で切り換えられる。仮に、第２導電パターン５２が、第１導電パターン５１と導通したパターンであると、万が一、個別電極４４と第２導電パターン５２との間でショート等が生じて両者が導通したときに、個別電極４４と、グランド電位の第１導電パターン５１との間で、第２導電パターン５２を介して、大電流が流れる虞がある。この点、本実施形態では、第２導電パターン５２が第１導電パターン５１とは繋がっていないため、上のような問題は生じない。

（ｃ）第２導電パターン５２の端部と第１導電パターン５１の第２部分５１ｂとの間に隙間６６が存在していると、スルーホール４１ａから溢れ出た接着剤３７が、前記隙間６６から個別電極４４側へ流れ出すことが考えられる。そこで、スルーホール４１ａから前記隙間６６へ接着剤３７が流れ出しにくい構成となっていることが好ましい。

本実施形態では、圧電層４１に形成された複数のスルーホール４１ａのうち、図２の右上、及び、左下に形成されたスルーホール４１ａは、他のスルーホール４１ａよりも、前記隙間６６に近い位置にある。特に、図２の左下に形成されたスルーホール４１ａについては、その周辺構成が、図３に詳細に示されているので、この図３を参照して説明する。スルーホール４１ａは、搬送方向において１つのダミー電極部６１Ｂと並んでいる。また、このダミー電極部６１Ｂの走査方向両側に、２つのダミー電極部６１Ａ，６１Ｃが配置されている。スルーホール４１ａに対して、走査方向両側に位置する２つのダミー電極部６１Ａ，６１Ｃのうちの、前記隙間６６に近いダミー電極部６１Ａと第１導電パターン５１の第１部分５１ａとの離間距離Ａが、前記隙間６６から離れたダミー電極部６１Ｃと第１導電パターン５１の第１部分５１ａとの離間距離Ｃよりも小さくなっている。

これにより、最も前記隙間６６に近いスルーホール４１ａから接着剤３７が溢れ出たときに、この接着剤３７は、第１導電パターン５１の第１部分５１ａとの距離が離れたダミー電極部６１Ｃ側、即ち、前記隙間６６と反対側に流れやすくなる、これにより、前記隙間６６から個別電極４４側へ接着剤３７が流れ出しにくくなる。

（ｄ）図２に示すように、圧電層４１の上面に、共振周波数測定のための、複数の検査電極５７と複数のパッド５８からなる検査パターン５６が形成されている。各検査電極５７の両側には２つのダミー検査電極５９が配置され、各パッド５８の両側にも２つのダミーパッド６０が配置されている。検査電極５７の両側に２つのダミー検査電極５９が配置されていることにより、圧電層４１，４２の焼成時における、検査電極５７の両側での熱収縮の条件を等しくし、複数の検査電極５７の間で、各々の直下の圧電層部分の特性を等しくすることができる。ダミーパッド６０が設けられている理由も、ダミー検査電極５９と同様である。

ここで、検査パターン５６の、搬送方向における端に位置するダミー検査電極５９（あるいは、ダミーパッド６０）と、第２導電パターン５２との距離が小さいと、端に位置する検査電極５７（あるいはパッド５８）と、他の検査電極５７（あるいは、パッド５８）との間で、その直下の圧電層部分の特性が異なってしまい、共振周波数を精度よく測定することができなくなる。そこで、本実施形態では、図２に示すように、ダミー検査電極５９、あるいは、ダミーパッド６０と、第２導電パターン５２との、搬送方向における離間距離ｄは、個別電極４４とダミー電極部６１との搬送方向離間距離（ピッチＰ）よりも大きくなっている。

以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド４が、本発明の液体吐出装置に相当する。流路ユニット２０が、本発明の流路構造体に相当する。上側の圧電層４１が、本発明の第１圧電層に相当する。圧電層４１に対して流路ユニット２０側に重ねて配置されている、下側の圧電層４２が、本発明の第２圧電層に相当する、個別電極４４が、本発明の第１電極に相当する。共通電極４５が、本発明の第２電極に相当する。搬送方向が、本発明の第１方向に相当する。走査方向が、本発明の第２方向に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］複数のダミー電極部６１を連結する連結部６２の形状、配置等は適宜変更可能である。例えば、連結部６２の存在は、端の圧力室２６に対応する活性部４３の特性に影響を及ぼすことから、連結部６２は、端の圧力室２６から離れた位置にあることが好ましい。そこで、図６に示すように、連結部６２が、ダミー電極部６１に対して、個別電極４４とは反対側に配置されていてもよい。

また、図７に示すように、連結部６２の搬送方向における幅が、ダミー電極部６１の幅とほぼ同じであってもよい。また、図示は省略するが、複数のダミー電極部６１が連結されておらず、第２導電パターン５２が、走査方向に間隔を空けて配置された複数のダミー電極部６１のみで構成されてもよい。

２］前記実施形態では、複数の個別電極列５０にそれぞれ設けられた複数のダミー電極部６１が、スルーホール４１ａから溢れ出た接着剤３７の、個別電極４４への流れ出しを阻止する第２導電パターンを兼ねていた。これに対して、ダミー電極部とは関係なく、第２導電パターンが設けられていてもよい。例えば、図８に示すように、複数のダミー電極部６１の代わりに、走査方向に直線的に延びる第２導電パターン５２が形成されてもよい。また、複数のダミー電極部６１が設けられている構成であっても、これら複数のダミー電極部６１とは別に、第２導電パターン５２が形成されてもよい。

３］前記実施形態では、第２導電パターン５２は、第１導電パターン５１と繋がっていないが、第２導電パターン５２が第１導電パターン５１とが導通して、第１導電パターン５１と同電位となっていてもよい。

４］図９に示すように、第２導電パターン５２の厚みが、第１導電パターン５１の厚みよりも大きくなっていてもよい。この場合は、スルーホール４１ａから接着剤３７が溢れ出た場合でも、接着剤３７が第２導電パターン５２を乗り越えにくくなる。

５］図１０に示すように、第１導電パターン５１の、複数の個別電極４４に対して走査方向における外側に位置する、第２部分５１ｂが形成されている領域に、スルーホール４１ａが配置されてもよい。尚、第２導電パターン５２は、少なくとも、スルーホール４１ａと個別電極４４との間に配置されていればよく、スルーホール４１ａが形成されている位置に応じて、適宜変更し得る。図１０の構成であれば、個別電極４４に対して走査方向両側に位置するスルーホール４１ａから溢れ出た接着剤３７が個別電極４４側へ流れ出すことを防止するため、第２導電パターン５２は、圧電層４１の上面の、走査方向において、第１導電パターン５１の第２部分５１ｂと複数の個別電極４４との間の領域に配置される。

６］前記実施形態では、図２に示すように、第１導電パターン５１は、複数の個別電極４４に対して、搬送方向における両側の２つの第１部分５１ａと、走査方向における両側の２つの第２部分５１ｂを有するものであったが、これには限られない。特に、圧電アクチュエータ２１を流路ユニット２０に接合したときの、圧電層４１の縁部からの接着剤３７のせり上がりがそれほど問題にならない場合は、第１導電パターン５１は共通電極４５及びＣＯＦ６３との導通がとれる位置に形成されていればよく、複数の個別電極４４を取り囲むように設けられている必要はない。例えば、第１部分５１ａが搬送方向の一方側のみに設けられている、あるいは、第２部分５１ｂが走査方向の一方側にのみ設けられていてもよい。また、第１部分５１ａと第２部分５１ｂのうち、一方が省略されてもよい。

また、第１導電パターン５１は、走査方向、あるいは、搬送方向に連続的に延びるものである必要はなく、走査方向、あるいは、搬送方向に複数に分割されていてもよい。

７］圧電アクチュエータの圧電層の積層数は２つには限られず、３枚以上の圧電層が積層された圧電アクチュエータに本発明を適用することも可能である。

以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。さらに、本発明の圧電アクチュエータは、液体吐出の用途に使用されるものに限られるわけではなく、それ以外の用途で用いられる圧電アクチュエータに対しても、本発明を適用しうる。

４ インクジェットヘッド
２０ 流路ユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２５ ノズル
２６ 圧力室
２８ ノズル列
３８ 圧力室列
４１ 圧電層
４１ａ スルーホール
４２ 圧電層
４４ 個別電極
４５ 共通電極
５０ 個別電極列
５１ 第１導電パターン
５１ａ 第１部分
５１ 第２部分
５２ 第２導電パターン
５５ 導通部
６１ ダミー電極部
６２ 連結部
６６ 隙間

Claims (9)

1. 複数のノズル、及び、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路構造体と、
   前記流路構造体に接合された圧電アクチュエータと、を備え、
   前記圧電アクチュエータは、
   前記複数の圧力室を覆うように配置された第１圧電層と、
   同じく前記複数の圧力室を覆うように配置され、且つ、前記第１圧電層に対して前記流路構造体側に重ねて配置された第２圧電層と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面に配置され、前記複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の第１電極と、
   前記第１圧電層と前記第２圧電層との間に配置された第２電極と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記複数の第１電極よりも外側の領域に配置された第１導電パターンと、
   前記第１圧電層の前記第１導電パターンが形成される領域において前記第１圧電層を貫通するスルーホール内に配置され、前記第２電極と前記第１導電パターンとを導通させる導通部と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記複数の第１電極が形成されている領域と、前記第１導電パターンの少なくとも前記スルーホールが形成されている領域との間に配置された、第２導電パターンと、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記複数のノズルは、所定の第１方向に沿って配列され、且つ、前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ複数のノズル列を構成し、
   前記複数の圧力室も、前記複数のノズルに対応して前記第１方向に沿って配列され、且つ、前記第２方向に並ぶ複数の圧力室列を構成し、
   さらに、前記複数の第１電極も、前記複数の圧力室に対応して前記第１方向に沿って配列され、且つ、前記第２方向に並ぶ複数の第１電極列を構成し、
   前記第１導電パターンは、前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面において、前記複数の第１電極列に対して、前記第１方向における少なくとも一方側の領域に配置され、
   前記第２導電パターンは、前記第１方向において、前記複数の第１電極列と前記第１導電パターンの間に配置され、
   前記第２導電パターンは、
   前記複数の第１電極列のそれぞれについて前記第１方向における端に位置する前記第１電極と前記第１方向において並んで配置された、複数のダミー電極部を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第２導電パターンは、前記第２方向において隣接する前記ダミー電極部を繋ぐ、連結部を有することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記圧電アクチュエータは、前記第２方向に並ぶ、少なくとも３列の前記第１電極列を有し、
   前記３列の第１電極列のうちの、中央の前記第１電極列は、その両側の前記第１電極列に対して、前記第１方向において、前記第１導電パターンとは反対側にずれて配置され、
   前記中央の第１電極列に対応する中央の前記ダミー電極部も、前記両側２つの第１電極列とそれぞれ対応する両側２つの前記ダミー電極部に対して、前記第１方向において、前記第１導電パターンとは反対側にずれて配置され、
   前記第１圧電層の前記第１導電パターンが形成された領域の、前記第１方向において前記中央のダミー電極部と並ぶ位置には前記スルーホールが配置され、前記第１方向において前記両側２つのダミー電極部とそれぞれ並ぶ位置には前記スルーホールが配置されていないことを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出装置。
5. 前記第１導電パターンは、前記複数の第１電極に対して前記第１方向における両側に配置された２つの第１部分と、前記複数の第１電極に対して前記第２方向における両側にそれぞれ配置された２つの第２部分と、を有し、
   前記第２導電パターンは、前記複数の第１電極と前記第１導電パターンの前記第１部分との間において、前記第２方向に延び、
   前記第２導電パターンの前記第２方向における両端部と、前記第１導電パターンの前記２つの第２部分との間に、それぞれ隙間が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記第１導電パターンの前記第１部分には、前記第２方向に沿って複数の前記スルーホールが配置され、
   前記複数のスルーホールのうちの、前記第２方向における端側に位置して前記隙間に最も近い位置にあるスルーホールと、１つの前記ダミー電極部とが、前記第１方向において並び、
   前記１つのダミー電極部に対して、前記第２方向における両側に位置する２つのダミー電極部のうちの、前記隙間に近い前記ダミー電極部と前記第１導電パターンの前記第１部分との離間距離が、前記隙間から離れた前記ダミー電極部と前記第１導電パターンの前記第１部分との離間距離よりも、小さいことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
7. 前記ダミー電極部は、前記第１電極と同じ形状を有し、
   前記第１電極列の配列端に位置する前記第１電極と、前記ダミー電極部との、前記第１方向における離間距離は、前記第１電極列内の前記第１電極の配列間隔に等しいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
8. 前記連結部の前記第１方向における幅は、前記ダミー電極部の前記第１方向における幅よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
9. 第１圧電層と、
   前記第１圧電層に重ねて配置された第２圧電層と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面に配置された複数の第１電極と、
   前記第１圧電層と前記第２圧電層との間に配置された第２電極と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記複数の第１電極よりも外側の領域に配置された第１導電パターンと、
   前記第１圧電層の前記第１導電パターンが形成される領域において前記第１圧電層を貫通するスルーホール内に配置され、前記第２電極と前記第１導電パターンとを導通させる導通部と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記複数の第１電極が形成されている領域と、前記第１導電パターンの少なくとも前記スルーホールが形成されている領域との間に配置された、第２導電パターンと、
   を有することを特徴とする圧電アクチュエータ。