JP2022149368A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド１は、ＦＰＣ７０と、複数の圧電素子と、備える。ＦＰＣは、第１領域及び第２領域を有する電極層７２と、電極層の第２領域に積層されるカバー層７５と、を有する。複数の圧電素子は、ＦＰＣの電極層の第１領域に対向配置され、電極層の第１領域に接続される接合面、及び接合面よりもＦＰＣから第１方向に退避する段差２５を有する退避面２６を有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

インクジェットプリンタヘッドなどの液体吐出装置の駆動源として、ＰＺＴなどの圧電体を用いた圧電アクチュエータが用いられる。インクジェットプリンタヘッドにおいて、非常に細かい間隔でアクチュエータが並べられ、アクチュエータを駆動するために接続される配線も細かくなっている。例えば１００μｍ前後の細かいピッチの配線に対応するために、フレキシブル配線基板（以後ＦＰＣ）を直接圧電体上の電極にハンダ接合することもある。このような圧電アクチュエータにおいて、ＦＰＣを実装する側面の電極を個別電極として、当該側面にハンダ実装し、側面の一部を傾斜させる面取り加工を施している。ＦＰＣは、ポリイミドなどで構成されるベースと、ベースと同等な厚さ及び材料で構成される絶縁カバー層とが、接着剤で接合されている。ハンダメッキが厚くなると応力などによりハンダメッキに反りが発生するおそれがある。細かいピッチでハンダメッキを厚くすると他の電極や配線に接続されることがあるため、１０μｍ程度以下の厚さが一般的である。絶縁カバー層が厚いと実装部が少なくなり、あるいは実装部を確保するためにＦＰＣを長くする必要がある。

特開２０１１－５６７３０公報

本発明が解決しようとする課題は、小型化が可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

一実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、ＦＰＣと、複数の圧電素子と、備える。ＦＰＣは、第１領域及び第２領域を有する電極層と、前記電極層の第２領域に積層されるカバー層と、を有する。複数の圧電素子は、前記ＦＰＣの電極層の第１領域に対向配置され、前記電極層の第１領域に接続される接合面、及び前記接合面よりも前記ＦＰＣから前記第１方向に退避する段差を有する退避面を有する。

第１実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。 同インクジェットヘッドの圧電部材の構成を示す斜視図。 同インクジェットヘッドのＦＰＣの構成を示す断面図。 同インクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す説明図。 他の実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。 他の実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。 他の実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。

以下に、第１実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１及び液体吐出装置であるインクジェット記録装置１００について、図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図２は、インクジェットヘッド１の一部の概略構成を示す断面図であり、図３は圧電部材の構成を示す斜視図である。図４はＦＰＣの構成を示す説明図であり、図５はインクジェットヘッド１の製造方法を示す説明図である。図６はインクジェット記録装置１００の概略構成を示す説明図である。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向をそれぞれ示す。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示す。

図１乃至図４に示すように、インクジェットヘッド１は、ベース１０と、圧電部材２０と、振動板３０と、マニホールド４０と、複数のノズル５１を有するノズルプレート５０と、フレーム６０と、ＦＰＣ７０と、を備える。

圧電部材２０は、単数または複数の圧電素子２１を備える。一例として圧電部材２０は複数の溝２２によって一方側が複数に分割され、複数の圧電素子２１と複数の溝２２とが交互に図中Ｘで示す第３方向に沿って並列配置される。

圧電素子２１はアクチュエータであり、図中Ｚ方向で示す第１方向に積層される複数枚の圧電体層２３と、ダミー層２４と、各圧電体層２３の主面に形成される内部電極２２１，２２２と、外部電極２３１，２３２と、を備える。圧電素子２１は、例えばベース１０の第１方向の一方側の端部に配置され、ベース１０に接合される。

圧電体層２３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系、または無鉛のＫＮＮ（ニオブ酸ナトリウムカリウム）系等の圧電材料から薄板状に構成される。複数の圧電体層２３は厚さ方向が第１方向に沿って積層され、互いに接着層を介して接着されている。

内部電極２２１、２２２は銀パラジウムなどの焼成可能な導電性材料で所定形状に構成される導電膜である。内部電極２２１、２２２は各圧電体層２３の主面の所定領域に形成される。内部電極２２１，２２２は、互いに異なる極である。例えば一方の内部電極２２１は図中Ｙ方向で示す第２方向において圧電体層２３の一方の端部に至り、他方の端部には至らない領域に形成される。第２方向は積層方向である第１方向に直交する方向である。他方の内部電極２２２は、図中Ｙ方向で示す第２方向において圧電体層２３の一方の端部には至らず、他方の端部に至る領域に形成される。内部電極２２１，２２２は圧電素子２１の側面に形成される外部電極２３１，２３２にそれぞれ接続される。

外部電極２３１，２３２は、圧電素子２１の側面部に形成され、内部電極２２１，２２２の端部を集めて構成される。例えば外部電極２３１，２３２は、積層方向と直交する第２方向における一方の端面と他方の端面とに、それぞれ形成される。外部電極２３１，２３２はメッキ法やスパッタ法など既知の方法で、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕなどにより成膜されている。後述するハンダ接合される部分の差異表面はAuであることが望ましい。外部電極２３１と外部電極２３２とは例えば異なる極であり、外部電極２３１と外部電極２３２とが異なる側面部にそれぞれ配置されている。あるいは、外部電極２３１と２３２が同じ側面部の異なる領域に取り回されていてもよい。

本実施形態において一例として外部電極２３１を個別電極、外部電極２３２を共通電極とする。図３及び図５に示すように、複数の圧電素子２１の個別電極となる外部電極２３１は、電極層が溝によって分割され、互いに独立して配置される。共通電極となる外部電極２３２は、電極層が溝よりもベース側の領域で互いに連結され、例えば接地される。

個別電極となる外部電極２３１はＦＰＣ７０に接続され、各種配線を介して、駆動ＩＣ等の実装部品に接続される。

ダミー層２４は、圧電体層２３と同材料である。ダミー層２４は電極を片側にしか有さず、電界がかからないので変形しない。すなわち、ダミー層２４は圧電体としては機能せず、固定の際のベースとなり、あるいは組立中や組立後の精度を出すために研磨する研磨代となる。

圧電素子２１の、個別電極側の端部には段差部２５が形成されている。圧電素子２１の、個別電極が配される側の端面は、ベース１０側にＦＰＣ７０から離れる方向に退避する退避面２６が形成され、ベース１０側と反対の圧力室３１側に、ＦＰＣ７０に向けて突出する接合面２７が形成される。退避面２６及び接合面２７は第１方向において段差部２５の一方側と他方側においてそれぞれ配置され、積層方向である第１方向と、圧力室の並び方向となる第３方向に沿う面方向に延出する。段差部２５の深さＤは圧電素子２１のうち共通の内部電極２２１，２２２が第１方向に積層されない部分の長さ（Ｌ）より浅く、電極層７２と絶縁カバー層７５の位置の差、すなわち絶縁カバー層７５の表面と実装部の厚み差（Ｔ）、よりも深い。例えば段差部２５は、ダミー層２４に設けられる。すなわち、圧電素子２１のうち、圧電体として機能せず変形しない部位が、一部切りかかれて構成されている。なお、段差部２５は、圧電体層２３にあってもよく、この場合には内部電極２２１，２２２及び外部電極２３１，２３２を避けた位置に配置される。段差部２５によってＦＰＣ７０のベース層７１と圧電素子２１との間に形成される空間に、ＦＰＣ７０の絶縁カバー層７５の一部が配される。

一例として、各圧電素子２１は、圧電体層２３の積層数＝５０層以下、各層の厚さ＝１０μｍ～４０μｍ、厚さと総積層数の積＝１０００μｍ未満とする。

圧電素子２１は、外部電極２３１，２３２を介して内部電極２２１，２２２に電圧が印加されることで、圧電体層２３の積層方向に沿って縦振動する。例えばここで言う縦振動とは「圧電定数ｄ３３で定義される厚み方向の振動」である。なお本実施形態においては一例として図２に示すように、複数並列配置される圧電素子２１のうち１つおきに配される半数の圧電素子２１が振動板３０を挟んで圧力室３１に対応して配置され、残りの半数の圧電素子２１は振動板３０を挟んで隔壁部４２に対向する位置に配置される。

振動板３０は、例えば厚さ方向が積層方向である第１方向に沿って配され、第１方向と直交する面方向に延出する。振動板３０は、圧電素子２１の積層方向の一方側、すなわちノズルプレート５０側の面に配される。たとえば振動板３０は各圧力室３１に対向するとともに個別に変位可能な複数の振動部位３０１を有し、複数の振動部位３０１が一体に連なって形成される。あるいは個々に変位する振動板３０が複数配列されていてもよい。

振動板３０は、圧電素子２１の一方側の端面に接合される。一例として、本実施形態において、振動板３０の第１方向一方側の主面において第２方向の両端の領域はマニホールド４０に接合される。インクジェットヘッド１の第２方向における中央部において、振動板３０のマニホールド４０との間にはインクが収容可能な圧力室３１及びガイド流路３４が形成される。振動板３０の、第１方向の他方側の主面は、一端側の領域が圧電素子２１に接合され、第２方向における他端側の所定の領域がフレーム６０に接合される。振動板３０の第１方向他方側の主面とフレーム６０との間にはインクが収容可能な共通室３２が形成される。すなわち、振動板３０は一方側が圧電素子２１に、他方側が圧力室３１、隔壁部４２及びガイド流路３４に、それぞれ面している。

各圧力室３１は、第１方向一方側に配されるノズルプレート５０に形成されたノズル５１に連通する。第３方向に並ぶ複数の圧力室３１及びガイド流路３４は、マニホールド４０に設けられた隔壁部４２により互いに隔てられる。

振動板３０は、厚さ方向に貫通するとともに圧力室３１と共通室３２とを連通させる開口部３３を有する。振動板３０の第１方向における一方側に圧力室３１が形成され、振動板３０の第１方向における他方側に、共通室３２が形成される。共通室３２は第３方向に延出するとともに、第３方向に並ぶ複数の圧力室３１に連通する。振動板３０は、圧電素子２１の変形に伴って変形することにより、圧力室３１の容積を変化させる。

マニホールド４０は、振動板３０の一方側に接合される。マニホールド４０は、ノズルプレート５０と振動板３０との間に配され、隔壁部４２によって隔てられる複数の圧力室３１と、複数の圧力室３１から開口部３３に向けて第２方向に延びるガイド流路３４と、を有する所定のインク流路３５が形成される。マニホールド４０は、振動板３０の外縁部に接合される枠状部４１と、複数のインク流路３５を隔てる複数の隔壁部４２と、ガイド流路３４を形成するガイド壁４３と、を備える。複数の圧力室３１は、一方側がノズルプレート５０によって塞がれるとともにノズル５１に連通し、他方側が振動板３０によって塞がれるとともに、ガイド流路３４及び開口部３３を介して共通室３２に連通する。圧力室３１は共通室３２からガイド流路３４を経て供給される液体を保有し、振動板３０の振動によって変形することで、ノズル５１から液体を吐出する。

ノズルプレート５０は、例えばＳＵＳ・Ｎｉなどの金属やポリイミドなどの樹脂材料からなる厚さ１０μｍ～１００μｍ程度の方形の板状に構成される。ノズルプレート５０は圧力室３１の一方側の開口を覆うように、マニホールド４０の一方側に配置されている。ノズルプレート５０には、厚さ方向に貫通する複数のノズル５１が形成される。ノズル５１は第３方向に沿って並び、ノズル列が形成される。各ノズル５１は、複数の圧力室３１に対応する位置にそれぞれ設けられている。

フレーム６０は振動板３０の第１方向における他方側に配置される。フレーム６０は、振動板３０との間に共通室３２を形成する。共通室３２は、フレーム６０の内側に形成され、振動板３０に設けられた開口部３３及びガイド流路３４を通じて圧力室３１に連通する。

ＦＰＣ７０は、個別電極に接続される。ＦＰＣ７０は、ベース層７１と、電極層７２と、ハンダメッキ層７３と、接着層７４と、絶縁カバー層７５と、を備える。

ベース層７１は主にポリイミドで所定厚さのシート状に構成される。電極層７２は金属などの導電性材料で構成され、ベース層７１の表面に所定のパターンで形成される。電極層７２の表面のうち、圧電素子２１に接合される接合領域となる第１領域にはハンダメッキ層７３が形成される。ハンダメッキ層７３は、ハンダメッキが施されて厚さ３～１０μｍ程度に構成される。電極層７２の表面のうち、接合領域以外の第２領域に、接着層７４を介して絶縁カバー層７５が形成される。ここで、例えばＦＰＣ７０の第１方向における一端側を第１領域、他端側を第２領域とする。

ＦＰＣ７０は、圧電素子２１の接合面２７に、ハンダメッキ層７３が形成された第１領域を対向して位置合わせして加熱して、ハンダメッキ層７３のハンダを溶融させることで、外部電極２３１に電気的及び機械的に接続される。加熱は一般的なヒートツールを用いて行ってもよく、あるいはＦＰＣ７０のベース層７１を透過する赤外レーザなどを照射してもよい。

例えば絶縁カバー層７５と接着層７４の厚さの合計と、ハンダメッキ層７３の厚さと、の差によって、第１領域の厚さよりも第２領域の厚さが大きくなり、ＦＰＣ７０の表面には段差が形成される。例えばこの段差の厚さ方向の寸法Ｔは５０～１００μｍである。

ＦＰＣ７０は、厚さの厚い部位となる絶縁カバー層７５及び接着層７４が形成された第２領域の少なくとも一部が、退避面２６に対向配置される。具体的には、退避面２６の段差によって形成された空間に、絶縁カバー層７５及び接着層７４が積層された部位が配置される。ハンダメッキ層７３が接合面２７と対向し、絶縁カバー層７５は、退避面２６に対向して配置される。

以上のように構成されたインクジェットヘッド１において、ノズルプレート５０とフレーム６０と、マニホールド４０と、振動板３０とによって、ノズル５１に連通する複数の圧力室３１と、複数のガイド流路３４と、複数の圧力室３１に連通する共通室３２と、を有するインク流路３５が形成される。例えば共通室３２はカートリッジに連通し、インクが共通室３２を通じて各圧力室３１へ供給される。インクジェットヘッド１において、駆動ＩＣにより電極２２１，２２２に駆動電圧を印加すると、圧電素子２１が積層方向、すなわち各圧電体層２３の厚さ方向に振動する。つまり、縦振動する。この圧電素子２１の縦振動により振動板３０が振動し、第１方向に振動することで、圧力室３１が変形する。そして、圧力室３１の内容積の変化に伴って、共通室３２からインクが導かれ、ノズル５１からインクが吐出される。

本実施形態にかかるインクジェットヘッド１を製造する工程において、シート状に形成された圧電材料に、内部電極２２１，２２２の印刷処理を行うことで、内部電極２２１，２２２が形成された圧電体層２３を形成する。そして内部電極２２１，２２２を有する複数枚の圧電体層２３を第１方向に積層し、焼成処理、を行い、積層圧電体２０１を構成する。図５に示すように、積層圧電体２０１の第２方向における一方と他方の端面に、印刷処理により外部電極２３１，２３２を形成する。そして、ダイシング処理により、個別電極となる外部電極２３１が配される一方の端部に段差部２５を形成する。段差部２５を形成することにより、外部電極２３１のベース１０側の部位の電極層が除去される。さらに、段差部２５によって電極が除去された部位に至る深さの溝２２を複数形成することで、積層圧電体２０１の一方側を複数に分割して複数の圧電素子２１を構成する。以上により、一端側が複数に分割され、他端側が連結する圧電部材２０が形成される。ここで、溝２２を電極層が除去された部位に至る深さとしたことにより、段差部２５が配される側の電極層は、互いに離間して独立した個別電極となる。一方、段差が形成されていない側面の電極層は、溝の底部よりもベース側の領域において連続する共通電極を構成する。さらに、圧電素子２１の分極処理を行い、ベース１０に接着剤等で貼り付ける。そして、個別電極となる外部電極２３１にＦＰＣ７０を接合し、マニホールド４０とフレーム６０を接合し、各圧力室３１にノズル５１を対向配置させてノズルプレート５０を接着し、インクジェットヘッド１が完成する。

以下、インクジェットヘッド１を備えるインクジェット記録装置１００の一例について、図７を参照して説明する。インクジェット記録装置１００は、筐体１１１と、媒体供給部１１２と、画像形成部１１３と、媒体排出部１１４と、搬送装置１１５と、制御部１１６と、を備える。

インクジェット記録装置１００は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る所定の搬送路Ａに沿って、吐出対象物である印刷媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行う液体吐出装置である。

筐体１１１は、インクジェット記録装置１００の外郭を構成する。筐体１１１の所定箇所に、用紙Ｐを外部に排出する排出口を備える。

媒体供給部１１２は複数の給紙カセットを備え、各種サイズの用紙Ｐを複数枚積層して保持可能に構成される。

媒体排出部１１４は、排出口から排出される用紙Ｐを保持可能に構成された排紙トレイを備える。

画像形成部１１３は、用紙Ｐを支持する支持部１１７と、支持部１１７の上方に対向配置された複数のヘッドユニット１３０と、を備える。

支持部１１７は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト１１８と、搬送ベルト１１８を裏側から支持する支持プレート１１９と、搬送ベルト１１８の裏側に備えられた複数のベルトローラ１２０と、を備える。

支持部１１７は、画像形成の際に、搬送ベルト１１８の上面である保持面に用紙Ｐを支持するとともに、ベルトローラ１２０の回転によって所定のタイミングで搬送ベルト１１８を送ることにより、用紙Ｐを下流側へ搬送する。

ヘッドユニット１３０は、複数（４色）のインクジェットヘッド１と、各インクジェットヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしてのインクタンク１３２と、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２とを接続する接続流路１３３と、供給ポンプ１３４と、を備える。

本実施形態において、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクジェットヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容するインクタンク１３２を備える。インクタンク１３２は接続流路１３３によってインクジェットヘッド１に接続される。

また、インクタンク１３２には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結される。そして、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２との水頭値に対応して、負圧制御装置によりインクタンク１３２内を負圧制御することで、インクジェットヘッド１の各吐出ノズル２８に供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成させている。

供給ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。供給ポンプ１３４は、供給流路に設けられている。供給ポンプ１３４は、配線により制御部１１６の駆動回路に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）による制御によって制御可能に構成される。供給ポンプ１３４は、インクジェットヘッド１に液体を供給する。

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る搬送路Ａに沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａに沿って配置される複数のガイドプレート対１２１と、複数の搬送用ローラ１２２と、を備えている。

複数のガイドプレート対１２１は、それぞれ、搬送される用紙Ｐを挟んで対向配置される一対のプレート部材を備え、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って案内する。

搬送用ローラ１２２は、制御部１１６の制御によって駆動されて回転することで、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って下流側に送る。なお、搬送路Ａには用紙の搬送状況を検出するセンサが各所に配置される。

制御部１１６は、コントローラであるＣＰＵ等の制御回路と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

以上のように構成されたインクジェット記録装置１００において、制御部１１６は、例えばインターフェイスにおいてユーザが操作入力部の操作による印刷指示を検出すると、搬送装置１１５を駆動して用紙Ｐを搬送するとともに、所定のタイミングでヘッドユニット１３０に対して印字信号を出力することで、インクジェットヘッド１を駆動する。インクジェットヘッド１は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、駆動ＩＣに駆動信号を送り、内部電極２２１，２２２に駆動電圧を印加して圧電素子２１を選択的に駆動して積層方向に縦振動させ、圧力室３１の容積を変化させることでノズル５１からインクを吐出し、搬送ベルト１１８上に保持された用紙Ｐに画像を形成する。また、液体吐出動作として、制御部１１６は、供給ポンプ１３４を駆動することで、インクタンク１３２からインクジェットヘッド１の共通室３２にインクを供給する。

上述した実施形態にかかるインクジェットヘッド１及びインクジェット記録装置１００によれば、圧電素子２１はＦＰＣ７０が設けられる面に段差部２５があることで、ＦＰＣ７０の一部を段差部２５に配置できる。したがって、ＦＰＣ７０の絶縁カバー層７５が厚くてもデッドスペースを作らずにＦＰＣ７０を実装可能で、デッドスペースを無くし、結果的に安価で小さくすることができる。また、積層方向に沿う退避面２６を有する段差形状とすることで、テーパ状に加工する場合と比べて、ＰＺＴ自体の精度・反りなどの影響を受けにくく、電極除去部の精度が高い。なお、圧電素子２１は積層型の圧電アクチュエータであり、個別電極も外部電極の一部であるため、段差を設けても直接駆動に影響しないので駆動に影響が生じないため、圧電素子２１の機能低下が生じない。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば上記実施形態において外部電極２３１と電極層７２とがハンダ接合された例を示したが、これに限られるものではない。例えば他の実施形態として図８に示す様に、ＡＣＦ（異方導電フィルム）などの異方導電性接着剤により接合されていてもよい。本実施形態においても、絶縁カバー層７５と接着層７４とが、接合面２７を避けた位置関係とすることで、確実な実装が可能となる。

また、他の実施形態として図８に示すように、ＦＰＣ７０の絶縁カバー層７５の表面と退避面２６との間に接着剤２８を流し込み、ＦＰＣ７０の絶縁カバー層７５の表面と退避面２６とを接着剤２８により接合する構成としてもよい。本実施形態によれば、ＦＰＣ７０は長手方向の複数箇所において接合されるため、実装部の補強が可能となり、剥がれを抑制できる。

また、上記実施形態においては積層型の圧電素子２１を例示したが、単層の圧電体を用いる構成であってもよい。例えば他の実施形態として図９に示す液体吐出ヘッド４００は、圧電部材４２０と、振動板４３０と、複数の圧力室４３１を構成するマニホールド４４０と、複数のノズル４５１を有するノズルプレート４５０と、ＦＰＣ４７０と、を備える。本実施形態において、圧電部材４２０の分極方向と歪方向とが直交して配置され、歪方向に沿って延びる側面部に、ＦＰＣ４７０が接合される。

すなわち圧電部材４２０の分極方向の一端側の側面部は、段差４２５を有し、当該段差４２５を介してＦＰＣ４７０に接合される接合面４２７と、段差４２５の他方側に配され接合面４２７よりもＦＰＣ４７０から退避した位置に配される退避面４２６と、を備える。当該分極方向一端側の側面部はのうち、圧力室４３１側の領域には、個別電極となる外部電極４２３１が形成される。接合面４２７は圧力室４３１側となる一方側に配され、退避面４２６は圧力室４３１と反対側の部位に配される。圧電部材４２０の分極方向他端側の側面部は共通電極となる外部電極４２３２が形成される。分極方向他端側の側面部において、圧力室４３１と反対側の部位はマニホールド４４０に固定される固定部を構成する。

本実施形態においても、圧電部材４２０の側面部において、ＦＰＣ４７０に接合される個別電極２３１側の一部を接合面４２７よりも退避させる段差４２５を有することにより、デッドスペースを無くし、小型化が可能となる。なお、単層の圧電体の場合、外部電極が駆動電極となるが、例えばマニホールド４４０に固定される固定部など、電極が配されていない部位のみに段差４２５を形成することで、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、圧電素子２１の具体的な構成や、流路の形状、マニホールド４０、ノズルプレート５０、フレーム６０を含む各種部品の構成や位置関係は上述した例に限られるものではなく、適宜変更可能である。また、ノズル５１や圧力室３１の配列も上記に限られるものではない。たとえばノズル５１を２列以上配列してもよい。また複数の圧力室３１の間に、ダミー室を形成してもよい。また、圧電素子２１が積層方向の両端にダミー層２４を有する例を示したがこれに限られるものではなく、圧電素子２１の一方側のみにダミー層２４を有していてもよく、あるいは圧電素子２１がダミー層２４を備えない構成であってもよい。

例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

また、上記実施形態において、インクジェットヘッド１は、インクジェット記録装置等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、無鉛の圧電材料を用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェットヘッド、１０…ベース、２０…圧電部材、２１…圧電素子、２２…溝
２３…圧電体層、２４…ダミー層、２５…段差部、２６…退避面、２７…接合面、２８…吐出ノズル、３０…振動板、３１…圧力室、３２…共通室、３３…開口部、３４…ガイド流路、３５…インク流路、４０…マニホールド、４１…枠状部、４２…隔壁部、４３…ガイド壁、５０…ノズルプレート、５１…ノズル、６０…フレーム、７０…配線基板、７１…ベース層、７２…電極層、７３…ハンダメッキ層、７４…接着層、７５…絶縁カバー層、１００…インクジェット記録装置、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１７…支持部、１１８…搬送ベルト、１１９…支持プレート、１２０…ベルトローラ、１２１…ガイドプレート対、１２２…搬送用ローラ、１３０…ヘッドユニット、１３２…インクタンク、１３３…接続流路、１３４…供給ポンプ、２０１…積層圧電体、２２１，２２２…内部電極、２３１，２３２…外部電極、３０１…振動部位、４００…液体吐出ヘッド、４２０…圧電部材、４２３…圧電体層、４２５…段差、４３０…振動板、４３１…圧力室、４４０…マニホールド、４５０…ノズルプレート
４５１…ノズル、４７０…配線基板（ＦＰＣ）。

Claims (5)

1. 第１領域及び第２領域を有する電極層と、前記電極層の第２領域に積層されるカバー層と、を有するＦＰＣと、
   前記ＦＰＣの電極層の第１領域に対向配置されるとともに段差を有し、前記電極層の第１領域に接続される接合面、及び前記接合面よりも前記ＦＰＣから退避する退避面を有する複数の圧電素子と、備える、液体吐出ヘッド。
2. 前記ＦＰＣは前記圧電素子の前記接合面にハンダまたは異方導電性接着剤を介して電気的及び機械的に接続される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記圧電素子は、複数の圧電体層を積層して備え、
   前記圧電素子の振動により容積が変化する圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、を備え、前記圧力室の容積の変化により前記圧力室に連通するノズルから液体を吐出する、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記退避面は、前記圧電素子において内部電極が形成される部位とは異なる部位に設けられ、前記接合面と前記退避面との間の段差の深さ寸法は、前記ＦＰＣの前記電極層と前記カバー層の位置の差よりも大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記退避面と、前記ＦＰＣの前記カバー層の表面とが、接着剤により接合される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

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