JP2017094517A - アクチュエータ、インクジェットヘッドおよびインクジェット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電体層に生じる割れやクラックにより圧電体層の圧電機能部に駆動信号が供給されなくなることを抑制でき、これにより、装置の性能を高めることが可能なアクチュエータ、インクジェットヘッドおよびインクジェット装置を提供する。【解決手段】アクチュエータは、圧電体層３４と、圧電機能領域Ｒ１以外の圧電体層３４への電圧印加を遮蔽する絶縁層３３と、圧電機能領域Ｒ１の上側に広がる圧電機能部３５ａおよび圧電機能部３５ａから端子部３５ｃへと延びる配線部３５ｂからなる電極層３５と、端子部３５ｃの上面に配置され導電性緩衝材からなる緩衝層３６と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、圧電体を用いたアクチュエータ、並びに、当該アクチュエータを用いたインクジェットヘッドおよびインクジェット装置に関する。

インクジェット装置は、インクジェットヘッドからインクを吐出することにより、被印刷面に印字や描画を行う装置である。インクジェット装置に搭載されるインクジェットヘッドは、インクを充填するための圧力室と、圧力室にインクを導くための流路と、圧力室に繋がるノズルと、圧力室に充填されたインクに圧力を付与するアクチュエータとを備える。アクチュエータを駆動して圧力室内の圧力を高めることにより、圧力室に充填されたインクがノズルから吐出される。

上記構成のインクジェットヘッドでは、アクチュエータの駆動源として圧電体が用いられ得る。一般に、圧電体は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の材料により構成され得る。圧電体が薄くなるほど消費電力を抑制できるが、反面、圧電体に割れやクラック等が生じ易くなる。

以下の特許文献１には、アクチュエータの製造工程における圧電素子と可撓板との接着工程において、圧電素子に生じる割れやクラックに対応するために、圧電素子の電極面上の端部より内側の略全領域にスクリーン印刷により導電性皮膜を設け、電極面の端部に引き出し線を接続する構成が示されている。

特許第３５２４９４０号公報

近年、アクチュエータは、スパッタ法等の真空製膜技術を用いて圧電体層を形成する開発が進められている。真空製膜技術を用いてアクチュエータに製膜を行う場合、圧電体層の薄膜化がさらに進む。このため、圧電体層の様々な部位で割れやクラックが起こり得る。本願発明者らは、割れやクラックが起こり易い圧電体層の部位を検討し、また、このような割れやクラックがアクチュエータに及ぼす影響を検討した。

本発明は、かかる検討に基づくものであり、圧電体層に生じる割れやクラックにより圧電体層の圧電機能部に駆動信号が供給されなくなることを抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様は、アクチュエータに関する。第１の態様に係るアクチュエータは、圧電体層と、圧電機能領域以外の前記圧電体層への電圧印加を遮蔽する絶縁層と、前記圧電機能領域の上側に広がる圧電機能部および前記圧電機能部から端子部へと延びる配線部からなる電極層と、前記端子部の上面に配置され導電性緩衝材からなる緩衝層と、を備える。

圧電体層におけるクラックは、外部から圧力や熱が印加される部位において生じ易い。圧電体層にクラックが生じると、圧電体層の上側に配された電極層にクラックが延進して、電極層が遮断されることが起こり得る。本態様に係るアクチュエータによれば、装置側の端子との接合時に、装置側の端子が押し付けられる電極層の端子部の上面に緩衝層が配置されているため、電極層の端子部に印加される圧力が緩衝層により吸収される。よって、装置側の端子との接合時に、電極層の端子部直下付近の圧電体層にクラックが生じることが抑制され得る。また、圧電体層にクラックが生じ、このクラックが電極層の端子部に延進したとしても、クラックの発生部位が緩衝層によって電気的に橋架される。このため、端子部に生じたクラックにより駆動信号が遮断されることが抑制され得る。

本発明の第２の態様は、インクジェットヘッドに関する。第２の態様に係るインクジェットヘッドは、第１の態様に係るアクチュエータと、インクが充填され、前記アクチュエータが駆動されることにより前記インクの圧力が変化する圧力室と、前記アクチュエータが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、を備える。

第２の態様に係るインクジェットヘッドによれば、上記のようにアクチュエータにおける駆動信号の遮断が抑制されるため、インクジェットヘッドの性能を高めることができる。

本発明の第３の態様は、インクジェット装置に関する。第３の態様に係るインクジェット装置は、第２の態様に係るインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、を備える。

第３の態様に係るインクジェット装置よれば、上記のようにアクチュエータにおける駆動信号の遮断が抑制されるため、インクジェット装置の性能を高めることができる。

以上のとおり、本発明によれば、圧電体層に生じる割れやクラックにより圧電体層の圧電機能部に駆動信号が供給されなくなることを抑制でき、これにより、装置の性能を高めることが可能なアクチュエータ、インクジェットヘッドおよびインクジェット装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は実施の形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す図、図１（ｂ）は実施の形態に係るアクチュエータと構造体とを組み合わせた構成を模式的に示す図である。 図２（ａ）は実施の形態に係るアクチュエータと構造体の一部を拡大した図、図２（ｂ）は、メイン流路と圧力室の部分を模式的に示す図である。図２（ｃ）は、構造体におけるノズルの配列を模式的に示す図である。 図３（ａ）は、実施の形態に係るアクチュエータに配された端子と配線パターンを模式的に示す図、図３（ｂ）は、実施の形態に係るアクチュエータの端子と駆動回路との接続を模式的に示す図である。 図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、比較例に係るアクチュエータの電極層付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および断面図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施の形態に係るアクチュエータの電極層付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および断面図である。図５（ｅ）は、実施の形態に係るアクチュエータの圧電体層、端子部および緩衝層を切断した要部断面図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施の形態に係る電極層と緩衝層の状態を観察した写真である。 図７は、実施の形態に係るインクジェット装置の構成を示すブロック図である。 図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、変更例に係るアクチュエータの電極付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および断面図である。図５（ｅ）は、変更例に係るアクチュエータの圧電体層、端子部および緩衝層を切断した要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向がインクジェットヘッド１の高さ方向であり、Ｚ軸正方向が下方向である。また、Ｘ軸方向がインクジェットヘッド１の厚み方向で、Ｙ軸方向がインクジェットヘッド１の幅方向である。インクジェットヘッド１は、Ｚ軸正方向（下方向）にインクを吐出する。

図１（ａ）は、実施の形態に係るインクジェットヘッド１の構成を示す図であり、図１（ｂ）は、実施の形態に係るアクチュエータ３０と構造体４０とを組み合わせた構成を模式的に示す図である。

図１（ａ）に示すように、インクジェットヘッド１は、収納ボックス１０と、ヘッドベース２０とを備える。収納ボックス１０は、ヘッドベース２０に対して着脱可能となっている。

収納ボックス１０は、下面が開放された矩形の箱体からなっている。収納ボックス１０の上面には内部に繋がる切欠き１０ａが設けられ、この切欠き１０ａを介して回路基板１１が収納ボックス１０に収納されている。回路基板１１にはアクチュエータ３０を駆動するための駆動回路が実装されている。

ヘッドベース２０は、上下に貫通する矩形の開口２０ａを中央に有する枠体からなっている。開口２０ａのＹ軸正側とＹ軸負側に、それぞれ、開口２０ａと繋がる円形の穴部２０ｂが設けられている。開口２０ａの下端に、図１（ｂ）に示すアクチュエータ３０と構造体４０が設置される。開口２０ａの下端には、アクチュエータ３０と構造体４０の組み合わせが２組設置される。アクチュエータ３０は、開口２０ａ内において回路基板１１と電気的に接続される。穴部２０ｂは、インク供給用のチューブ（図示せず）を開口２０ａ内部へと導くためのものである。アクチュエータ３０と回路基板１１の接続形態は、追って、図３（ｂ）および図５（ｄ）を参照して説明する。

図１（ｂ）に示すように、アクチュエータ３０は、長方形の輪郭を有する板体からなっている。アクチュエータ３０は、構造体４０の上面に重ねられる。構造体４０には、長方形の輪郭を有する板体からなっている。また、構造体４０には、Ｘ軸方向に並ぶ４つのメイン流路５１が形成されている。

アクチュエータ３０のＹ軸正側の端部とＹ軸負側の端部には、それぞれ、上下に貫通する４つのインク供給口３０ａがＸ軸方向に並んで形成されている。Ｙ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａはそれぞれ、一つのメイン流路５１に繋がっている。また、アクチュエータ３０の裏面には溝が形成されている。アクチュエータ３０が構造体４０に重ねられることにより、アクチュエータ３０裏面の溝と構造体４０の上面との間に、圧力室５２が形成される。圧力室５２は、構造体４０に形成された連絡流路５３（図２（ｂ）参照）を介してメイン流路５１に繋がっている。

なお、アクチュエータ３０上面のＸ軸負側の端部とＸ軸正側の端部には、それぞれ、回路基板１１のＦＰＣを接続するための端子群Ｔ１、Ｔ２が設けられている。端子群Ｔ１、Ｔ２の詳細については、追って、図３（ａ）を参照して説明する。

図２（ａ）は、図１（ｂ）の構成のＹ軸正側の端部を拡大した図である。上記のようにメイン流路５１は、端部がインク供給口３０ａに繋がっている。メイン流路５１に沿って多数の圧力室５２が配置され、各圧力室５２が連絡流路５３によってメイン流路５１に繋がっている。

図１（ｂ）に戻り、４つのインク供給口３０ａには、それぞれ、個別に管（図示せず）が嵌められ、各管にインク供給用のチューブ（図示せず）が接続される。管は、開口２０ａ内に配された支持部材によって支持され、管に接続されたチューブが穴部２０ｂを介して外部に引き出される。インク供給用のチューブと管を介してインクがインク供給口３０ａに供給される。これにより、メイン流路５１および連絡流路５３を通ってインクが圧力室５２に供給される。

Ｙ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａには同じ色のインクが供給され、Ｘ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａには互いに異なる色のインクが供給される。したがって、図１（ｂ）の構成では、２色のインクがアクチュエータ３０に供給される。これにより、Ｙ軸方向に並ぶ圧力室５２には同じ色のインクが充填され、Ｘ軸方向に並ぶ圧力室５２には互いに異なる色のインクが充填される。ヘッドベース２０の開口２０ａの下端には、アクチュエータ３０と構造体４０の組み合わせが２組設置される。したがって、４色のインクがヘッドベース２０の下面から吐出される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の右側の圧力室５２付近を、圧力室５２のＹ軸方向の中央位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な面で切断した断面を模式的に示す断面図である。

メイン流路５１に流入されたインク６０は、連絡流路５３を通って圧力室５２に充填される。構造体４０は、メイン流路５１および連絡流路５３を有する上部材４０ａと、ノズル４１を有する下部材４０ｂからなっている。下部材４０ｂには、圧力室５２からＺ軸正方向に延びる流路の部分に、ノズル４１となる円形の孔が形成されている。ノズル４１は、Ｚ軸正方向に向かうに従って次第に径が小さくなっており、出口付近で径が均一になっている。

アクチュエータ３０は、圧力室層３１の上部に、振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５が積層されて構成されている。振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５は、スパッタ法等の真空製膜技術により形成される。これらの層が塗布等の他の製膜技術により形成されてもよい。圧力室層３１は、めっき工法等の厚膜形成技術により形成される。圧力室層３１の下面に上部材４０ａが装着されることにより、圧力室５２が形成される。振動板層３２は、導電性の金属材料から構成され、圧電体層３４の下部電極（共通電極）を兼ねている。絶縁層３３は、圧電体層３４に対して振動板層３２を絶縁する。すなわち、絶縁層３３は、圧電機能領域Ｒ１以外の圧電体層３４への電圧印加を遮蔽する。

圧電体層３４は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成される。圧電体層３４の膜厚は数μｍ程度である。電極層３５は、導電性材料により形成される。電極層３５は、たとえば、貴金属を含むチタンから形成される。電極層３５の膜厚は０．２μｍ程度である。電極層３５の構成は、追って、図４（ａ）〜図５（ｃ）を参照して説明する。

電極層３５に電圧が印加されることにより圧電機能領域Ｒ１において圧電体層３４がＺ軸方向に変形し、これに伴い、振動板層３２が変形する。圧電機能領域Ｒ１において振動板層３２が下方に変形すると、圧力室５２の容積が減少し、圧力室５２に充填されたインク６０の圧力が高まる。これにより、ノズル４１からインク６０の液滴６１が吐出される。

圧力室層３１、振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５は、各々、必ずしも単層でなくともよく、複数の層によって形成されてもよい。また、各層の間に、さらに他の層が配置されてもよい。

図２（ｃ）は、構造体４０におけるノズル４１の配列を模式的に示す図である。

図２（ｃ）に示すように、構造体４０には、複数のノズル４１が一列に並ぶように配置されている。構造体４０には、２つのノズル４１の列Ｌ１、Ｌ２が配置されている。たとえば、列Ｌ１、Ｌ２に、それぞれ、２００個のノズル４１が一定間隔で設けられている。各列のノズル４１の数はこれに限られるものではない。

図３（ａ）は、アクチュエータ３０に配された端子と配線パターンを模式的に示す図である。図３（ａ）は、アクチュエータ３０をＺ軸負側から見た平面図であり、便宜上、インク供給口３０ａが省略されている。

図３（ａ）において、電極層３５は、圧電機能部３５ａと、配線部３５ｂと、端子部３５ｃからなっている。圧電機能部３５ａは、電極層３５のうち、図２（ｂ）に示す圧電機能領域Ｒ１に含まれる部分である。圧電機能部３５ａからＸ軸に平行に配線部３５ｂが延び端子部３５ｃに繋がっている。Ｈ１、Ｈ２は、複数の圧電機能部３５ａからなる電極群を示している。

上記のように、アクチュエータ３０上面のＸ軸負側の端部とＸ軸正側の端部には、それぞれ、回路基板１１側の駆動回路を接続するための端子群Ｔ１、Ｔ２が設けられている。端子群Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ、複数の端子部３５ｃを含んでいる。端子群Ｔ１は、電極群Ｈ１の各圧電機能部３５ａに駆動信号を印加するためのものであり、端子群Ｔ２は、電極群Ｈ２の各圧電機能部３５ａに駆動信号を印加するためのものである。なお、アクチュエータ３０の上面は、破線で示す端子群Ｔ１、Ｔ２の領域を除いて、ポリイミド等の絶縁材料で被覆されている。

端子群Ｔ１、Ｔ２は、Ｙ軸正側の端の端子ＰＡＤ０と、端子ＰＡＤ０のＹ軸負側に続く端子ＰＡＤ１からなっている。端子ＰＡＤ０は、共通電極（下部電極）である振動板層３２に接続されている。端子ＰＡＤ１は、電極層３５の端子部３５ｃからなっている。端子ＰＡＤ１（端子部３５ｃ）は、Ｙ軸方向に一定間隔で並んでいる。

図３（ｂ）は、アクチュエータ３０の端子ＰＡＤ０、ＰＡＤ１と駆動回路８０との接続を模式的に示す図である。なお、図３（ｂ）には、端子群Ｔ１側の接続形態が示されているが、端子群Ｔ２側も同様の形態で、駆動回路が端子群Ｔ２に接続されている。

図３（ｂ）に示すように、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）７０を介して、駆動回路８０（ドライバＩＣ）が端子群Ｔ１に接続される。ＦＰＣ７０の端部には、端子群Ｔ１の端子ＰＡＤ０およびＰＡＤ１にそれぞれ接続される端子を備えた端子部７１が設けられている。また、ＦＰＣ７０には、端子群Ｔ１の各端子に駆動信号を供給するための駆動回路８０が実装されている。駆動回路８０の各出力端子がパターン配線によって、端子部７１の端子に接続されている。駆動回路８０は、制御信号に基づいて、端子部７１の各端子に駆動信号を供給する。端子部７１の各端子は、それぞれ、端子群Ｔ１の端子ＰＡＤ０、ＰＡＤ１に重ねられるようにして、端子群Ｔ１の端子ＰＡＤ０、ＰＡＤ１に接続される。

ところで、スパッタ法等の真空製膜技術を用いてアクチュエータ３０に圧電体層３４を製膜すると、圧電体層３４を数μｍ程度まで薄膜化できる。その一方、圧電体層３４は、上記のようにＰＺＴ等の比較的脆い材料で形成されるため、圧電体層３４に割れやクラックが起こり易い。本願発明者らは、割れやクラックが起こり易い圧電体層３４の部位を検討し、また、このような割れやクラックがアクチュエータ３０に及ぼす影響を検討した。そして、この検討に基づき、圧電体層３４に生じる割れやクラックに対応するための構成をアクチュエータ３０に適用した。

以下、圧電体層３４に生じる割れやクラックの検討と、これに対応するための構成について説明する。

図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、比較例に係るアクチュエータ３０の電極付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）には、図３（ａ）の右側の電極層３５の１つに注目して、この電極層３５付近の構成が示されている。図４（ａ）は、図４（ｂ）に示す圧電機能部３５ａのＸ軸方向中央位置において、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面でアクチュエータ３０を切断した断面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す圧電機能部３５ａのＹ軸方向中央位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面でアクチュエータ３０を切断した断面図である。図４（ｄ）は、図４（ｂ）に示す端子部３５ｃのＹ軸方向中央位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面でアクチュエータ３０を切断した断面図である。

なお、図４（ｄ）には、アクチュエータ３０の断面とともに、ＦＰＣ７０および端子７１ａの断面と、端子７１ａと端子部３５ｃとを接合するＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）９０の断面が示されている。端子７１ａは、図３（ｂ）の端子部７１に配置されている。ＡＣＦ９０は、熱硬化樹脂に微細な金属粒子を混ぜ合わせたものである。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、圧電機能部３５ａは、圧電機能領域Ｒ１の上側に広がっている。ここでは、圧電機能部３５ａが、圧電機能領域Ｒ１よりもやや狭く設定されている。圧電機能部３５ａが、圧電機能領域Ｒ１と同じ広さか、圧電機能領域Ｒ１よりもやや広く設定されてもよい。平面視において圧電機能部３５ａは、Ｘ軸方向に長く、Ｘ軸正負の端縁が円弧形状となっている。平面視において、圧力室５２も、圧電機能部３５ａと同様の輪郭となっている。端子部３５ｃのＹ軸方向の幅は、圧電機能部３５ａよりも小さくなっている。配線部３５ｂのＹ軸方向の幅は、端子部３５ｃよりもさらに小さくなっている。平面視において、電極層３５はＹ軸方向に対称な形状となっている。

電極層３５の端子部３５ｃとＦＰＣ７０の端子７１ａとの接合は、図４（ｄ）のように、端子部３５ｃと端子７１ａとの間にＡＣＦ９０を介在させた状態で、端子７１ａを端子部３５ｃに押し付ける圧力をＦＰＣ７０に付与する。これにより、端子部３５ｃと端子７１ａとに挟まれたＡＣＦ９０の部分において金属粒子が互いに接触し、この接触により、端子部３５ｃと端子７１ａとが電気的に接続される。この状態で、ＡＣＦ９０に熱が印加され、ＡＣＦ９０が硬化される。これにより、端子部３５ｃと端子７１ａとがＡＣＦ９０を介して固着される。こうして、端子部３５ｃと端子７１ａとが接合される。

ところが、上記のように圧電体層３４は、比較的脆い材料により形成され、且つ、膜厚が極めて小さい。このため、上記のように、端子部３５ｃと端子７１ａとの接合時に、端子部３５ｃを介して圧力と熱が付与されると、この圧力と熱によって、圧電体層３４にクラックが生じることが起こり得る。圧電体層３４にクラックが生じると、このクラックが圧電体層３４からその直上付近の電極層３５の端子部３５ｃへと延進することが起こり得る。電極層３５は、圧電機能領域Ｒ１における圧電体層３４および振動板層３２の機能を確保するため薄膜に形成されている。このため、圧電体層３４に生じたクラックが電極層３５の端子部３５ｃへと延びることが起こり易い。

特に、ＡＣＦ９０には、微細な金属粒子が含まれるため、この金属粒子が押し付けられる端子部３５ｃの箇所に応力が集中し、この応力集中が相俟って、電極層３５の端子部３５ｃにクラックが生じ易い。しかしながら、端子部３５ｃにクラックが生じると、電極層３５が断線され、駆動信号が圧電機能部３５ａへと伝わらず、圧電機能領域Ｒ１の動作が阻害されてしまう。

そこで、本実施の形態では、端子部３５ｃにおける断線を抑制するために、端子部３５ｃの上面に、緩衝層３６がさらに設けられている。

図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施形態に係るアクチュエータ３０の電極付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）と同様、図５（ａ）〜（ｄ）には、図３（ａ）の右側の電極層３５の１つに注目して、この電極層３５付近の構成が示されている。図５（ａ）は、図５（ｂ）に示す圧電機能部３５ａのＸ軸方向中央位置において、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面でアクチュエータ３０を切断した断面図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す圧電機能部３５ａのＹ軸方向中央位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面でアクチュエータ３０を切断した断面図である。図５（ｄ）は、図５（ｂ）に示す端子部３５ｃのＹ軸方向中央位置において、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面でアクチュエータ３０を切断した断面図である。図５（ｅ）は、図５（ｂ）に示す端子部３５ｃのＸ軸方向中央位置において、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面で端子部３５ｃおよび緩衝層３６を切断した断面図である。

図５（ｂ）、（ｄ）に示すように、緩衝層３６は、端子部３５ｃの全領域と配線部３５ｂのＸ軸正側の端部を覆うように電極層３５に積層されている。また、図５（ｅ）に示すように、緩衝層３６は、電極層３５の端子部３５ｃの上面および両側面に接触するよう形成されている。緩衝層３６は、配線部３５ｂのＸ軸正側の端部についても、その上面および両側面に接触するよう形成されている。

緩衝層３６は、導電性材料からなっている。緩衝層３６は、端子７１ａ側から付与される圧力を吸収し、且つ、圧電体層３４および電極層３５において生じたクラックが緩衝層３６へと延進しにくいように、柔らかく展延性が高い導電性材料からなることが好ましい。緩衝層３６は、たとえば、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、金、銀またはプラチナ、および、これら金属の１つ以上を含む合金から形成され得る。

緩衝層３６は、振動板層３２、絶縁層３３、圧電体層３４および電極層３５と同様に、スパッタ法等の真空製膜技術により形成される。緩衝層３６が、塗布等の他の製膜技術により形成されてもよい。

実施形態の構成では、ＦＰＣ７０の端子７１ａからＡＣＦ９０および緩衝層３６を介して、駆動信号が端子部３５ｃへと供給される。緩衝層３６は、端子部３５ｃごとに個別に配置される。

図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態に係る電極層３５と緩衝層３６の状態を観察した写真である。これらの写真は、電極層３５に対応する層（以下、単に「電極層」という）に緩衝層３６に対応する層（以下、単に「緩衝層」という）を積層した場合のクラックの延進状況を本願発明者らが検証のために撮像したものである。この検証では、緩衝層３６は、銅からなっている。図６（ａ）〜（ｃ）には、電極層３５で生じたクラックが、破線で囲まれている。

図６（ａ）の例では、緩衝層３６の厚みが０．７５μｍに設定された。この場合、電極層３５で生じたクラックは、緩衝層３６に延進しなかった。よって、クラックが生じた電極層３５の箇所が緩衝層３６によって橋架され、緩衝層３６により駆動信号の導通が確保できた。

図６（ｂ）の例では、緩衝層３６の厚みが０．２５μｍに設定された。この場合、電極層３５で生じたクラックは、緩衝層３６に延進した。このため、緩衝層３６も分断され、緩衝層３６による駆動信号の導通を確保できなかった。

図６（ｃ）の例では、緩衝層３６の厚みが０．５０μｍに設定された。この場合、電極層３５で生じたクラックは、緩衝層３６にも延進した。しかしながら、クラックが生じたものの緩衝層３６は導通した。よって、クラックが生じた電極層３５の箇所を緩衝層３６により橋架でき、緩衝層３６による駆動信号の導通を確保できた。

以上の検証により、緩衝層３６の厚みをある程度大きく設定することにより、クラックが生じた電極層３５の箇所を緩衝層３６により電気的に橋架でき、緩衝層３６による導通を確保できることが分かる。上記検証により、緩衝層３６の厚みは、０．５０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、０．７５μｍ以上であるとよい。

図７は、実施の形態に係るインクジェット装置の構成を示すブロック図である。

インクジェット装置は、上記構成を備えたインクジェットヘッド１の他、インク供給部２と、コントローラ３と、インタフェース４とを備える。

インク供給部２は、インクジェットヘッド１にインクを供給するための上述のチューブと、チューブに接続されたインクタンクと、インクタンクからチューブにインクを供給するためのポンプを備える。コントローラ３は、ＣＰＵとメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従ってインクジェットヘッド１およびインク供給部２を制御する。インタフェース４は、印刷すべき文字および図形等の描画情報の入力を受け付けて、当該描画情報をコントローラ３に出力する。

コントローラ３は、入力された描画情報に従ってインクジェットヘッド１を制御し、被印刷面に印字や描画を行う。コントローラ３は、インクジェットヘッド１の回路基板１１を介して駆動回路８０を制御し、対応する端子部３５ｃに駆動信号を印加する。こうして、印刷画像に対応するノズル４１からインクが被印刷面に吐出される。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

圧電体層３４には、ＦＰＣ７０の接合時に外部から圧力や熱が印加される端子部３５ｃの下方の部分において、クラックが生じ易い。圧電体層３４にクラックが生じると、圧電体層３４の上側に配された電極層３５にクラックが延進して、電極層３５が遮断されることが起こり得る。本実施形態に係るアクチュエータ３０によれば、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、端子部３５ｃの上面に緩衝層３６が配されているため、ＦＰＣ７０の接合時に端子部３５ｃを介して圧電体層３４に付与される圧力が、緩衝層３６によって吸収される。よって、端子部３５ｃ下方の圧電体層３４にクラックが生じることが抑制される。

また、端子部３５ｃ下方の圧電体層３４にクラックが生じて、このクラックが端子部３５ｃへと延進したとしても、クラックが延進した端子部３５ｃの部位が、端子部３５ｃ上面に配された緩衝層３６により電気的に橋架される。よって、電極層３５の端子部３５ｃにクラックが生じても、緩衝層３６を介して圧電機能部３５ａに駆動信号が供給される。よって、クラック発生による駆動信号の遮断を抑制することができる。

図５（ｅ）に示すように、緩衝層３６は、電極層３５の上面および両側面に接触するよう形成されている。このように、電極層３５の周囲を囲むように緩衝層３６を形成することにより、ＦＰＣ７０の接合時に端子部３５ｃ付近に付与される圧力が、より効果的に緩衝層３６により吸収され、端子部３５ｃ直下付近の圧電体層３４に圧力が掛かりにくくなる。よって、端子部３５ｃ直下付近において圧電体層３４にクラックが生じることを効果的に抑制できる。これにより、クラックによる駆動信号の遮断をより効果的に抑制することができる。

緩衝層３６は、展延性が高い導電性材料、たとえば、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、金、銀またはプラチナ、および、これら金属の１つ以上を含む合金からなっている。このように、緩衝層３６を展延性の高い導電性材料から形成することにより、ＦＰＣ７０の接合時に端子部３５ｃ付近に付与される圧力を効果的に吸収でき、また、電極層３５にクラックが生じた場合も、このクラックが緩衝層３６に延進しにくくなる。よって、クラックによる駆動信号の遮断を、さらに効果的に抑制することができる。

図６（ａ）〜（ｃ）の検証で示したとおり、緩衝層３６の厚みは、０．５０μｍ以上に設定することが好ましい。これにより、電極層３５に生じたクラックが緩衝層３６に延進して緩衝層３６の導通が遮断されることを抑制することができる。よって、クラックによる駆動信号の遮断を、効果的に抑制することができる。

本実施形態に係るアクチュエータ３０をインクジェットヘッド１に用いることにより、圧電体層３４におけるクラックの影響を抑制でき、インクジェットヘッド１の性能を高めることができる。また、本実施形態に係るアクチュエータ３０を組み込んだインクジェットヘッド１をインクジェット装置に用いることにより、同様に、インクジェット装置の性能を高めることができる。

＜変更例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何らの制限を受けるものではない。

たとえば、図８（ａ）、（ｅ）に示すように、緩衝層３６を配線部３５ｂの側面に接触させずに配線部３５ｂの上面のみに接触するように配置してもよい。この変更例によっても、ＦＰＣ７０の接合時に端子部３５ｃ付近に付与される圧力を緩衝層３６により吸収でき、端子部３５ｃ直下付近の圧電体層３４にクラックが生じることを抑制できる。また、端子部３５ｃ直下付近の圧電体層３４にクラックが生じ、このクラックが電極層３５の端子部３５ｃに延進した場合も、電極層３５のクラックの発生部位が、緩衝層３６により電気的に橋架される。よって、上記実施形態と同様、クラックによる駆動信号の遮断を、抑制することができる。また、緩衝層３６を端子部３５ｃの上面に接触させるとともに端子部３５ｃの両側面の何れか一方のみに接触させるように、緩衝層３６を形成してもよい。

また、図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、緩衝層３６を、さらに配線部３５ｂを略カバーするように形成してもよい。こうすると、端子部３５ｃ付近において電極層３５にクラックが生じた場合のみならず、長く延びる配線部３５ｂにおいて何らかの要因によりクラックが生じた場合も、クラックが生じた箇所を緩衝層３６により適切に橋架できる。よって、クラックによる駆動信号の遮断をより一層効果的に抑制することができる。

なお、緩衝層３６は、配線部３５ｂのうち、端子部３５ｃ側の範囲をカバーするように形成してもよい。たとえば、端子部３５ｃの直下付近で発生したクラックが、端子部３５ｃへと延進せずに、配線部３５ｂに向かう方向に延進する場合もある。この場合、このクラックは、配線部３５ｂの端子部３５ｃ側の範囲に延進し得る。したがって、配線部３５ｂのうち端子部３５ｃ側の範囲をカバーするように緩衝層３６を形成することにより、端子部３５ｃの直下付近で発生したクラックが上記のように配線部３５ｂへと延進した場合も、クラックの発生部位が緩衝層３６により電気的に橋架される。これにより、緩衝層３６により駆動信号を圧電機能部３５ａへと円滑に伝導できる。よって、クラックによる駆動信号の遮断を効果的に抑制することができる。

また、上記実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、配線部３５ｂが直線状に延びているが、配線部３５ｂの延び方は、必ずしもこれに限定されるものではない。たとえば、配線部３５ｂが、１箇所または数カ所において途中で屈曲していてもよく、あるいは、曲線状に曲がっていてもよい。また、圧電機能部３５ａおよび端子部３５ｃの輪郭や、配線部３５ｂの長さ、幅も、図５（ｂ）に示したものに限られず、適宜変更され得る。

また、上記実施の形態では、図３（ａ）に示すように、１つのアクチュエータ３０により２つの色を吐出可能なように、１つのアクチュエータ３０に２列の圧電機能部３５ａが配置されたが、１つのアクチュエータ３０に配置される圧電機能部３５ａの列の数はこれに限られるものではない。たとえば、１つのアクチュエータ３０により４つの色を吐出可能なように、１つのアクチュエータ３０に４列の圧電機能部３５ａが配置されてもよく、また、１つのアクチュエータ３０により１つの色を吐出可能なように、１つのアクチュエータ３０に１列の圧電機能部３５ａが配置されてもよい。１つのアクチュエータ３０に４列の圧電機能部３５ａが配置される場合は、圧電機能部３５ａと端子部３５ｃとの配置に応じて、配線部３５ｂの引き回しパターンが設定される。

この他、インクジェットヘッド１やアクチュエータ３０の構成、および、メイン流路５１、圧力室５２、連絡流路５３の形状や構成も、上記実施の形態のものに限定されるものではない。また、上記実施の形態では、Ｙ軸方向に並ぶ２つのインク供給口３０ａからインクが供給されたが、一つのメイン流路に対して一つのインク供給口３０ａが設けられても良く、あるいは、インク供給口３０ａから圧力室５２を経由した後インクを排出させるための流路とインク排出口が設けられても良い。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ … インクジェットヘッド
２ … インク供給部
３０ … アクチュエータ
３３ … 絶縁層
３４ … 圧電体層
３５ … 電極層
３５ａ … 圧電機能部
３５ｂ … 配線部
３５ｃ … 端子部
３６ … 緩衝層
４１ … ノズル
５２ … 圧力室

Claims (8)

1. 圧電体層と、
   圧電機能領域以外の前記圧電体層への電圧印加を遮蔽する絶縁層と、
   前記圧電機能領域の上側に広がる圧電機能部および前記圧電機能部から端子部へと延びる配線部からなる電極層と、
   前記端子部の上面に配置され導電性緩衝材からなる緩衝層と、を備える、
   ことを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記緩衝層は、前記端子部の上面および両側面に接触するよう形成されている、
   ことを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記緩衝層は、前記端子部の上側から前記配線部の略全長に亘って形成されている、
   ことを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記緩衝層は、前記端子部の上側から前記配線部の前記端子部側の範囲に亘って形成されている、
   ことを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載のアクチュエータにおいて、
   前記緩衝層は、展延性が高い導電性材料からなっている、
   ことを特徴とするアクチュエータ。
6. 請求項５に記載のアクチュエータにおいて、
   前記緩衝層は、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、金、銀またはプラチナ、および、これら金属の１つ以上を含む合金からなっている、
   ことを特徴とするアクチュエータ。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載のアクチュエータと、
   インクが充填され、前記アクチュエータが駆動されることにより前記インクの圧力が変化する圧力室と、
   前記アクチュエータが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、を備える、
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
8. 請求項７に記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、を備える
   ことを特徴とするインクジェット装置。