JP4221596B2 - インクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造に係り、より詳しくは、出力信号を伝達するフレキシブルフラットケーブルに対するインクジェット記録ヘッドにおけるアクチュエータの表面に形成される接合端子の構造に関するものである。

先行技術のオンディマンド型のインクジェット記録ヘッドにおいては、特許文献１等に開示されているように、複数枚のプレートを積層したキャビティユニットに、２列に配置した複数の圧力室が設けられ、各圧力室に対応する活性部（エネルギー発生手段）を有する圧電アクチュエータがキャビティユニットと接合されている。そして、圧電アクチュエータの各活性部に電圧印加するために、該圧電アクチュエータの表面にその長手方向の両側縁に沿って上記各活性部と対応した表面電極が設けられ、外部からの制御信号を伝達するためのフレキシブルフラットケーブルにおける接合電極部と圧電アクチュエータの表面電極とが重ねられて接合される。

特許文献１では、圧電アクチュエータは、表面に個別電極のパターンを形成した圧電材料からなるセラミックス材のグリーンシートと、表面にコモン電極のパターンを形成した同じくグリーンシートとを交互に重ねた後その最上層には表面に個別用の表面電極とコモン用の表面電極とが形成された同じくトッププレートとを重ねて後プレスし、その後焼成したものである。

その場合、各シートの積層方向に対応する位置の個別電極同士及び個別用の表面電極を電気的に接続し、同じく積層方向のコモン電極同士及びコモン用の表面電極を電気的に接続するために、各シート及びトッププレートにその板厚方向に貫通するスルーホールを穿設する。そして、前記各シートの表面に対する個別電極やコモン電極の形成時に同時に各スルーホール内に導電性ペーストを充填させるというものであった。

そして、個別電極やコモン電極及びこれらに導通する表面電極は銀−パラジュウム系の導電性ペーストをグリーンシートにスクリーン印刷形成したものである。

他方、特許文献２に示すように、フレキシブルフラットケーブルを、片面に配線を有する複数の基板層の積層体にて構成し、その複数の基板層の少なくとも１つに開口部を有して、その後側に配置された基板層の配線を前記開口部を介して露出させてバンプ電極を形成し、これを圧電アクチュエータの表面電極に接合することが考えられた。このバンプ電極は、加熱により軟化・溶融状態となる半田合金からなることが一般的であった。
特開２００２−１９１０２号公報 特開平１１−１４７３１１号公報

しかしながら、前記シートの積層・プレス後の焼成温度が高いため、特に表面電極の層厚が１μｍ程度に薄くなり、しかもスルーホールに充填した導電材の膜が表面電極の表面と接合している箇所（シートの厚さ方向に延びるスルーホールと当該シートの表面との接合角部、スルーホールの開口端）は外部に露出している状態となるから、圧電アクチュエータの取り扱い中にその接合箇所が欠け落ち（剥がれ落ち）てしまい、電気的断線となり易かった。

特に、高密度の記録ができるように、キャビティユニットにおけるノズル数を多くすれば、トップシートにおける個別用表面電極の島状の間隔が狭くなり、且つ各島の面積も小さく形成しなければならず、前記スルーホールの開口端での電気的断線のおそれが高くなるのであった。

本発明は、上記問題点を解決することを技術的課題とするものである。

上記技術的課題を解決するため、請求項１に記載の発明のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造は、インクを噴出する複数個のノズルと、該ノズルに対応する複数の圧力室と、該圧力室に対応する複数個のエネルギー発生手段を有するアクチュエータと、該アクチュエータに接続されるフレキシブルフラットケーブルとを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータの表面に前記各エネルギー発生手段に対応して島状に配置された複数の接合端子に、前記フレキシブルフラットケーブルに設けた接合電極を接合する、接合構造であって、前記各接合端子は、前記アクチュエータの表面に第１の方向に列をなして配置されるとともに、それぞれ前記第１の方向と直交する第２の方向に長く形成されその両端に第１及び第２の端部を有する表面電極を含み、前記各エネルギー発生手段と前記各表面電極の前記第１の端部とを、それぞれスルーホールの内壁に沿って筒状をなす内部導通電極を介して電気的に接続するとともに、該内部導通電極と前記表面電極との接続端において前記内部導通電極の内部を外部へ開口して形成し、前記第１の方向において前記各表面電極の前記第１の端部と第２の端部上に交互に位置し、前記フレキシブルフラットケーブルの接合電極と接合される外部電極を形成し、該外部電極が形成されなかった前記各表面電極の前記第１の端部上に、前記第１の方向において前記外部電極と交互に位置し、かつ、当該外部電極と同じ厚みを有するダミー部を形成し、前記各表面電極の前記第１の端部上にある前記外部電極及び前記ダミー部は、前記表面電極の表面に開口する前記内部導通電極の開口端を覆っていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造において、共通の前記表面電極上に形成されている前記外部電極と前記ダミー部とは、その表面電極の長手方向に間隔を置いて位置していることを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造において、前記接合端子は、前記列方向と直交する方向に間隔をおいて複数列配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造において、前記表面電極は、前記第１の方向に隣接する前記圧力室の間の隔壁の上方に対応して位置し、前記共通の表面電極上で前記外部電極と前記ダミー部とが間隔を置く方向は、前記隔壁に沿う方向であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造において、前記アクチュエータは、圧電シートを含む複数のシートを積層したものからなり、前記エネルギー発生手段は前記各圧力室ごとに電極に挟まれた前記圧電シートの部分により構成され、前記シートのうち最上層のシートを貫通する前記スルーホール内に前記内部導通電極を有し、該最上層のシートの表面に前記表面電極を有している。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造において、前記最上層のシートのスルーホールと、そのシートの下に積層されたシートのスルーホールとは、シートの平板面方向に偏倚した位置にあることを特徴とする。請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造において、前記フレキシブルフラットケーブルは、前記外部電極に対応する位置に接合電極部及び配線を有し、前記外部電極に対して前記接合電極部が露出し、前記配線が非露出状態で配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、外部電極が、第１の方向において各表面電極の第１の端部と第２の端部上に交互に位置するので、隣接する外部電極の間隔を大きくとることができ、フレキシブルフラットケーブルの接合電極部との接続に際して電気的な短絡等が少なくなる。またその結果、フレキシブルフラットケーブルの配線を互いに離すことができるので、配線間の相互インダクタンスも小さくできる。また、各外部電極の面積を適当に大きくすることができるから、フレキシブルフラットケーブルの接合電極部との位置が多少ずれても、電気的接続に悪影響を及ぼさない。

さらに、エネルギー発生手段と表面電極とを、電気的に接続する筒状の内部導通電極が、表面電極との接続端において外部へ開口しているが、外部電極及びダミー部が、内部導通電極の開口端を覆っているので、内部導通電極と表面電極との接続箇所を保護することができる。また、第１の方向に外部電極とダミー部とが交互に位置し、かつ、外部電極とダミー部の厚みが同じであるため、フレキシブルフラットケーブルを外部電極に接合する際に、フレキシブルフラットケーブルにおける接合電極部の近傍を平坦状に保持できるという効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、共通の表面電極上に形成されている外部電極とダミー部とが、その表面電極の長手方向に間隔を置いて位置していることにより、ダミー部がフレキシブルフラットケーブルと外部電極との接合作業の邪魔にならず、むしろ、その接合作業時にフレキシブルフラットケーブルにおける接合電極部の近傍を平坦状に保持できる。さらに、請求項３に記載の発明によれば、接合端子が、列方向と直交する方向に間隔をおいて複数列配置されていることにより、上記フレキシブルフラットケーブルの接合作業をより容易にすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、表面電極が、第１の方向に隣接する圧力室の間の隔壁の上方に対応して位置し、該１つの表面電極上で外部電極とダミー部とが間隔を置く方向は、隔壁に沿う方向であることにより、フレキシブルフラットケーブルの接合電極部を外部電極と接合する際の押圧力は、隔壁に作用し、圧力室の変形を防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、アクチュエータが、圧電シートを含む複数のシートを積層したものからなり、エネルギー発生手段が各圧力室ごとに電極に挟まれた圧電シートの部分により構成され、シートのうち最上層のシートを貫通するスルーホール内に内部導通電極を有し、該最上層のシートの表面に表面電極を有していることにより、複数枚のシートを積層した圧電式のアクチュエータにおいて本発明を好適に実施することができる。また、請求項６に記載の発明によれば、最上層のシートのスルーホールと、そのシートの下に積層されたシートのスルーホールとは、シートの平板面方向に偏倚した位置にあることにより、外部電極に対しフレキシブルフラットケーブルの接合用電極を押圧して接合するとき、この部位に対応する位置にスルーホールが形成されていないシートにて押圧力を支持できるので、押圧力による変形を防止できるという効果を奏する。

請求項７に記載の発明によれば、外部電極に対しフレキシブルフラットケーブルの接合用電極を接合した状態において、ダミー部と配線とが平面視で重なっても、当該配線は非露出状態にあるから、ダミー部と配線とが電気的に短絡することがなく、フレキシブルフラットケーブルとアクチュエータとの接合作業がさらに容易になるとともに、接合強度を一層向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態に係るカラー記録用のインクジェット記録ヘッドは、図示しないが、用紙の搬送方向（副走査方向、以下第１の方向またはＹ方向という）と直交する方向（主走査方向、以下第２の方向、Ｘ方向という）に往復移動するキャリッジに搭載されたヘッドユニット１を有し、そのヘッドユニット１上には、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがぞれぞれ充填されたインクカートリッジが着脱可能に搭載されるか、または画像形成装置の本体に静置されたインクカートリッジから図示しない供給パイプ及びキャリッジに搭載されたダンパー室（図示せず）を介して各色のインクが供給されるように構成されている。

ヘッドユニット１は、図２に示すように、前面（図２における下面）に複数個のノズル１１ａを備えたキャビティユニット１０と、その上面に対して接着剤または接着シートを介して接着し積層されるプレート型の圧電アクチュエータ１２と、その背面（上面）に外部機器との電気的接続のために重ね接合された配線基板の１例としてのフレキシブルフラットケーブル４０とにより構成されている。

キャビティユニット１０は図２に示すように構成されている。すなわち、下層から順にノズルプレート１１、カバープレート１５、ダンパープレート１６、二枚のマニホールドプレート１７，１８、２枚のスペーサプレート１９，２０及び圧力室２３が形成されているベースプレート２１の合計８枚の扁平な板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構成である。合成樹脂製のノズルプレート１１を除き、各プレート１５〜２１は、４２％ニッケル合金鋼板製であり、それらの板厚を５０μｍ〜１５０μｍ程度としている。

前記ノズルプレート１１には、微小径（本実施形態では２５μｍ程度）の多数のインク噴出用のノズル１１ａが、当該ノズルプレート１１における第１の方向に沿って千鳥配列状に設けられている。また各ノズル列ＮはＸ方向に適宜間隔で５列（個別の列には、符号Ｎ１〜Ｎ５を付する、但し、Ｎ４，Ｎ５は図示せず）に配列されている。本実施形態では、第１列〜第５列の各々のノズル列Ｎの長さは１インチ、各々のノズル１１ａの数は７５個で、つまり配列密度は７５（ｄｐｉ［ドット・パー・インチ］）である。

そして、図２において、右から順番にノズル列Ｎ１〜Ｎ５（但し、Ｎ４，Ｎ５は図示せず）とするとき、ノズル列Ｎ１はシアンインク（Ｃ）用であり、ノズル列Ｎ２はイエローインク（Ｙ）用であり、ノズル列Ｎ３はマゼンタインク（Ｍ）用であり、ノズル列Ｎ４及びＮ５はブラックインク（ＢＫ）用とする。

上下マニホールドプレート１７，１８には、Ｙ方向に長いインク通路が各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５に対応して板厚方向に貫通するように形成され、上側の第１スペーサプレート１９と下側のダンパープレート１６とに挟まれて積層されることにより、前記インク通路が５列の共通インク室（マニホールド室）２６となる。そして、図２において、右から順に共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅとするとき、共通インク室２６ａはシアンインク（Ｃ）用であり、共通インク室２６ｂはイエローインク（Ｙ）用であり、共通インク室２６ｃはマゼンタインク（Ｍ）用であり、第４番目と第５番目の共通インク室２６ｄ，２６ｅの対はブラックインク（ＢＫ）用となる。

図２において、ベースプレート２１のＹ方向の一端部にＸ方向に適宜間隔で穿設された４つのインク供給口を右から順に符号３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとするとき、インク供給口３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、右端から順の共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃに対応し、右から４番目のインク供給口３１ｄは、２つの共通インク室２６ｄ，２６ｅの互いに近接した端部に共通に対応している。そして、図２に示すように、インク供給口３１ａ，３１ｂ，３１ｃの位置に対応して、第２スペーサプレート２０及び第１スペーサプレート９１の一端部に穿設されたインク供給通路３２が対応する共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃの一端部に連通している。

また、下側のマニホールドプレート１７の下面に接着されるダンパープレート１６の下面側には、各共通インク室２６に対応する位置にＹ方向に長いダンパー室２７が下面方向にのみ開放するように凹み形成され、その下面側のカバープレート１５にて塞がれて完全な密閉状のダンパー室２７が構成される。

この構成により、圧電アクチュエータ１２の駆動で圧力室２３に作用する圧力波のうち、インクにより伝播されて共通インク室２６の方向に向かう後退成分を、板厚の薄いダンパープレート１６の振動により吸収し、いわゆるクロストークが発生することを防止するのである。

第１スペーサプレート１９には、各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５のノズル１１ａに対応する絞り部２８がＸ方向に若干長く、Ｙ方向に細幅の凹溝状に形成されている。この各絞り部２８の一端は対応するマニホールドプレート１８における共通インク室２６ａ〜２６ｅに連通し、各絞り部２８の他端は後述するように、上側の第２スペーサプレート２０における上下貫通する連通孔２９に連通するように形成されている（図３参照）。

カバープレート１５、ダンパープレート１６、２枚のマニホールド１７，１８、第１及び第２スペーサプレート１９，２０には、それぞれ、各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５毎にノズル１１ａに連通する連通路２５が、共通インク室２６及びダンパー室２７と上下に重ならない位置で上下に貫通するように形成されている。

また、ベースプレート２１には、各ノズル列Ｎ毎に、Ｘ方向に沿って延びる細幅の圧力室２３（各圧力室の列を符合２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５とする）がノズル１１ａの個数に対応してベースプレート２１を厚さ方向に貫通して形成されている。そして、各圧力室２３の長手方向（Ｘ方向）の一端は、第２スペーサプレート２０に穿設された連通孔２９を介して第１スペーサプレート１９における各絞り部２８の他端に連通しており、各圧力室２３の長手方向の他端は、第２スペーサプレート２０に穿設された各連通路２５に連通している。各列の圧力室２３は隔壁２４を介してＹ方向に配置され、圧力室２３は隣接する列の圧力室２３に対してＹ方向に半ピッチずれ、いわゆる千鳥状に配列されている。

これにより、各インク供給口３１ａ〜３１ｄから各共通インク通路２６内に流入したインクは、絞り部２８、連通孔２９を通って各圧力室２３内に分配されたのち、この各圧力室２３内から連通路２５を通って、この圧力室２３に対応するノズル１１ａに至るという構成になっている。

次に、圧電アクチュエータ１２の構成について説明する。圧電アクチュエータ１２は、後に詳述するように、圧電シートを積層方向に挟んで形成されている個別電極３６とコモン電極３７と間の前記圧電シートを活性部（エネルギー発生手段）として有し、任意の個別電極３６とコモン電極３７との間に電圧を印加することにより、その印加された個別電極３６に対応した圧電シートの活性部に、当該積層方向に圧電縦効果による歪みを発生するものである。該活性部（エネルギー発生手段）は、圧力室２３の数と同一の数で同一の列にてその対応する位置に形成されている。

即ち、前記活性部は、圧力室２３の列方向（Ｙ方向）に沿って並べられ、且つ前記圧力室２３の列の数（５つ）と同じ数だけ、第２の方向（Ｘ方向）に並べられている。また、各活性部は、前記第２の方向（Ｘ方向）に圧力室２３の長手方向に長く形成され、且つ隣接する活性部の配置間隔（ピッチＰ）も後述する圧力室２３の配置と同様であって、千鳥状配列されることになる。

第１実施形態の圧電アクチュエータ１２は、図４に示すように、１枚の厚さが３０μｍ程度の圧電セラミックス板からなる複数枚（本実施形態では７枚）の圧電シート３３，３４とが交互に積層された群と、この群の上面に１枚のシート４６からなる拘束層を積層し、さらにその上面に表面シートとしてのトップシート３５を積層した構造である。拘束層のシ−ト及びトップシ−トは圧電セラミックス板でも良いし、他の材料でも良く、電気的絶縁性を有すれば良い。

最下層の圧電シート３４から上方へ数えて偶数番目の圧電シート３３の上面（平板面）には、図４に示すように、前記キャビティユニット１１における各圧力室２３に対応した真上箇所ごとに細幅の個別電極３６が、スクリーン印刷形成される。

図４は圧電シート３３の一部のみを示し、前述した第１列〜第５列の圧力室列２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５に対応して第１列目〜第５列目の個別電極３６（各列に対して、図４で符号３６−１、３６−２、３６−３、３６−４、３６−５を付する）が形成されている。各個別電極３６の直線部３６ｂは、前記各圧力室２３（図６の点線参照）とほぼ同じ長さで平面視で重複しており、且つ各圧力室よりもやや狭い幅の直線状に形成されている（図７（ａ）参照）。

各個別電極３６における一端部３６ａは、図７（ａ）に示すように、それぞれ平面視で直線部３６ｂに対して屈曲形成されて、圧力室２３の外に延びている。なお、第３列目の個別電極３６−３における一端部３６ａは、図４に示すように、圧力室２３の外側一端に対して交互に外に延びている。

また、この各端部３６ａは、上下に隣接する圧電シート３４における第１の島状個別導通部としてのダミー個別電極３８及び後述する拘束層シート４６の接続パターン５３とそれぞれ少なくとも一部が平面視で重なる（図４、図７（ａ）参照）。そして、各端部３６ａは、圧電シート３４及び拘束層シート４６を貫通するスルーホール４１内の内部導通電極４２とそれぞれ電気的に接続可能な位置に配置される（図５、図８（ａ）参照）。

さらに、圧電シート３３には、圧電シート３４におけるコモン電極３７と平面視で一部重複する個所であって、圧電シート３３の平板面における短辺及び長辺に沿う外周部位等にダミーコモン電極４３が形成されている（図４参照）。

コモン電極３７は、最下層の圧電シート３４とそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート３４の各上面（平板面）にスクリーン印刷形成されるものである（図４参照）。最下層の圧電シート３４におけるコモン電極３７は当該圧電シート３４の上面全体に形成されている。それより上層の各圧電シート３４におけるコモン電極３７は、各圧力室列２３−１〜２３−５ひいては各個別電極列３６−１〜３６−５の配置位置と平面視で重複し、且つ圧電シート３４の長辺に沿ってＹ方向に長い第１電気導通部分３７ａと、圧電シート３４の短辺に沿ってＸ方向に長く、第１電気導通部分３７ａの両端に連結する第２電気導通部分３７ｂとからなる。コモン電極３７はこれら圧電シート３４に形成される島状のダミー個別電極３８の列部分を囲んで形成されている。

平面視略矩形状の各ダミー個別電極３８は、各個別電極３６の直線部３６ｂではなく、各一端部３６ａの少なくとも一部と平面視で重複するように一定間隔で配置形成されている。

拘束層シート４６の上面には、図４に示すように、平面視で略矩形型の接続用パターン５３が前記圧電シート３４における各ダミー個別電極３８の少なくとも一部と平面視で重複するように一定間隔で配置形成されている。また、拘束層シート４６の上面の短辺に沿う部位等には、圧電シ−ト３４におけるコモン電極３７の一部及び圧電シ−ト３３におけるダミーコモン電極４３の一部にそれぞれ平面視で重複する位置にコモン導通部としての連絡用パターン５４が形成されている。

そして、最下層の圧電シート３４を除き、それより上層の圧電シート３４、３３及び拘束層シート４６には、電気導通部分３７ａ，３７ｂとダミーコモン電極４３との複数箇所を上下方向に電気的に接続するために、電極３７、４３の位置において、各圧電シート３４、３３の板厚を貫通するように穿設された複数のスルーホール４１内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極（図示せず）を形成する。同様に、複数枚の圧電シート３３における各個別電極３６の端部３６ａと、圧電シート３４における各ダミー個別電極３８と、拘束層シート４６における連絡用パターン５４には、それぞれを上下方向に電気的に接続するために、各圧電シート３３、３４、４６の板厚を貫通するように穿設された複数のスルーホール４１内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極４２が形成されている。その場合、各内部導通電極４２は、上下に隣接する圧電シート３３、３４、４６で平面視で上下に重複しない位置に適宜距離だけ隔てて形成されている（図６、図７（ａ）、図８（ａ）参照）。

図４〜図７に示すように、圧電アクチュエータ１２の最上層である表面シートとしてのトップシ−ト３５の上面（平坦面）には、フレキシブルフラットケーブル４０の後述する接合電極部７７、７８とそれぞれ接合させるためのコモン接続用の接合端子９０及び個別接続用の接合端子９１とがそれぞれ島状に形成されている。

接合端子９０及び接合端子９１は、それぞれ、トップシ−ト３５の表面に形成される層厚の薄い表面電極９２及び９３と、層厚の厚い外部導電部としての外部電極９４及び９５とからなる。トップシ−ト３５の接合端子９０及び接合端子９１と、対応する拘束層シート４６の連絡用パターン５４及び接続用パターン５３とを、それぞれ上下方向に電気的に接続するために、前記と同様に、トップシ−ト３５の板厚を貫通するように穿設された複数のスルーホール４１内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極４４が形成されている。

表面電極９２及び９３は、トップシート３５の元材料であるグリーンシートの表面にスクリーン印刷形成される。個別電極３６、コモン電極３７、ダミー個別電極３８、ダミーコモン電極４３、スルーホール４１内に充填する内部導通電極４２，４４、接続用パターン５３、連絡用パターン５４及び表面電極９２及び９３を、銀−パラジュウム系導電部材（導電性ペースト）を用いて圧電シート３３、３４、拘束層シート４６及びトップシート３５の元材料であるグリーンシートの表面にスクリーン印刷形成した後、それらシートを所定の順に積層し、プレスした後、さらに焼成してアクチュエータ１２が形成される。なお、スルーホール４１は各圧電シート３３，３４及びトップシート３５にパターン印刷する前に穿設され、スルーホール４１内への内部導通電極４２，４４の充填はパターン印刷時に同時に行われる。

前記焼成により、図８（ａ）に示すように、スルーホール４１内の内部導通電極４２，４４はやせ細り、スルーホール４１の内壁に筒状に張りつく。特に、トップシート３５の上面におけるコモン電極用の表面電極９２及び個別電極用の表面電極９３に対するそれぞれスルーホール４１の開口端部では、内部導通電極４２，４４が平面視でほぼリング状で極めて厚さが薄い状態（例えば、焼成後の厚さ１μｍ程度）である。

そのため、その後、層厚の厚い（例えば、焼成後の厚さ１０μｍ程度）外部導電部としての外部電極９４，９５及び後述するダミー部９６にてスルーホール４１の開口端部を広い面積にわたって覆うことで、トップシート３５の表面が取り扱い中に治具等で擦れても、スルーホール４１の内面の内部導通電極４４は外部電極９４，９５に広い面積で電気的に接続される結果、電気的断線事故が発生しないのである。しかも、外部導電部としての外部電極９４，９５及びダミー部９６は、図８（ｂ）に示すように、スルーホール４１の内部まで充填され、スルーホール４１の開口端部において内部導通電極４４に密着しているので、内部導通電極４４の極めて厚さが薄い部分を補強し、電気的断線を確実に防ぐことができる。

また、図８（ｂ）に示すように、拘束層シート４６に形成されたスルーホール４１の位置は、トップシート３５に設けられたスルーホール４１の位置から偏倚している。よって、トップシート３５のスルーホール４１の開口端部を覆うように形成された外部電極９４，９５が、後述するフレキシブルフラットケーブル４０の接合電極部７７、７８にて押圧されるとき、トップシート３５のスルーホール４１が形成された部位は、拘束層シート４６のスルーホール４１が形成されていない部位にて支持されるので、フレキシブルフラットケーブル４０を押圧したときの変形を防止できる。

なお、前記表面電極９２，９３の焼成後に、外部導電部としての外部電極９４，９５及び後述するダミー部９６は銀−ガラスフリット系の厚膜用の導電性ペーストを用いて表面に印刷形成した後に前記焼成温度より低い温度で焼成して形成される。

個別接続用の接合端子９１の構成をさらに詳述すると、トップシ−ト３５の上面には、拘束層シ−ト４６における各接続用パターン５３にそれぞれ平面視で少なくとも一部が重複するように、層厚の薄い表面電極９３が一定間隔で配置形成されている。この各表面電極９３は、図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、トップシ−ト３５の短辺縁（Ｘ方向と平行な縁）ひいては各個別電極３６における各直線部３６ｂと略平行であって、図７（ｂ）に示すように、その各下方に並列状に位置する相隣接する圧力室２３、２３の間の隔壁２４の上方に配置されている。従って、圧力室２３の第１の方向の配置間隔Ｐと同じ間隔にて、かつそれと半ピッチずれて表面電極９３が配置されることになる。そして、表面電極９３の大部分は隔壁２４の幅寸法Ｗ１よりも狭い幅寸法Ｗ２（Ｗ２＜Ｗ１）を有する細幅部９３ａであり、この細幅部９３ａに連接して広幅部９３ｂが形成される。広幅部９３ｂの幅寸法Ｗ３は隔壁２４の幅寸法Ｗ１より若干広く設定されている。本実施形態では、Ｐ＝ 0.339μm 、Ｗ１＝ 120μm 〜 150μm 、Ｗ２＝ 100μm 、Ｗ３＝ 150〜300 μm 程度であり、Ｗ３＝ 200〜220 μm 程度が好ましい。広幅部９３ｂの長さ寸法Ｌ３＝ 360μm 程度である。また、表面電極９３の層厚は１〜２μm 程度である。

表面電極９３は、図７に示すように、列方向（Ｙ方向）において、広幅部９３ｂと細幅部９３ａとが交互に反対方向に位置するように配置される。内部導通電極４４は、各列の表面電極９３の一端側に接続されるため、列方向に広幅部９３ｂと細幅部９３ａとに交互に接続されることになる。外部電極９５は、各広幅部９３ｂの表面に付着され、表面電極９３の両端に交互に、すなわち列方向に１つおきに内部導通電極４４の開口端を覆うものと、その開口端を覆わないものとを千鳥配列状に含むことになる。外部電極９５の平面視の大きさは広幅部９３ｂの面積よりも小さく、且つ外部電極９５の平面視の周縁が広幅部９３ｂの周縁よりも内周側に位置するように配置されている。本実施形態では外部電極９５の幅寸法Ｗ４≒ 150〜 200μm 程度であり、外部電極９５の周囲縁と広幅部９３ｂの周囲縁との間の平面視の間隔寸法Ｗ５が25μm 程度あることが望ましい（図９（ａ）参照）。外部電極９５の層厚は10μm 〜20μm である。

同様に、コモン接続用の接合端子９０における層厚の薄い表面電極９２は、拘束層シ−ト４６における連絡用パターン５４の少なくとも一部に平面視で重複するように配置され、且つトップシ−ト３５の上面のうち外周縁寄り部位に帯状等にて形成されている（図４参照）。また、表面電極９２の表面に後付けとしての層厚の厚い外部電極９４を適宜形状にて配置する。

個別電極用の接合端子９１において、図６及び図７（ｂ）に示すように、表面電極９３の各細幅部９３ａ上において、外部電極９５で覆わなかった１つおきの内部導通電極４４の開口端を外部電極９５と同様に覆ってダミー部９６が形成される。つまり、列方向に外部電極９５とダミー部９６とが交互に位置することになる。ダミー部９６は、内部導通電極４４が表面電極９３と接続する箇所を外部電極９５と同じ材料で厚い膜厚（例えば、焼成後の層厚が１０μｍ程度）にて充填し、内部導通電極４４と表面電極９３との接続箇所を保護している（図８（ｂ）参照）。

そして、個別電極３６の一端部３６ａやダミー個別電極３８及び接続用パターン５３は、各圧力室２３の配列に対して半ピッチずつずれ、且つ相隣接する圧力室２３の列の相対向する部位に対応して接近して配置されている。

従って、各接合端子９１における表面電極９３の位置も、各圧力室２３の配列に対応して同じく半ピッチずつずれ、且つ相隣接する圧力室２３の列の相対向する部位に対応するように接近した位置において他の表面電極の列に対して千鳥状に配置されている。表面電極９３全体としては、第２の方向（Ｘ方向）に沿って平行状に延びるように形成され、且つ各列の前記第１の方向に相隣接する圧力室２３の間に相当する部位（隔壁２４の上方）に配置されている。

しかも、各外部電極９５及びダミー部９６は、ＸＹ両方向の幅寸法において、表面電極９３のＸＹ両方向の領域内に形成されている。

そして、上記のように、Ｙ方向に並ぶ接合端子９１の１つのおきに外部電極９５がＸ方向の一方の端部と他方の端部とに交互に形成されているので、平面視において、ＸＹ両方向に隣接する外部電極９５の間の距離を大きく採ることができながら、各外部電極９５の面積も大きくすることができる。

次に、フレキシブルフラットケーブル４０の構成について、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０を参照しながら説明する。

フレキシブルフラットケーブル４０は、トップシート３５の上面に重ねられ、ノズル列と直交する方向（Ｘ方向）に外方へ突出して配置される（図１参照）。フレキシブルフラットケーブル４０は、帯状のベース材１００と、その片面に形成された配線７９及びコモン電極用の接合電極部７７、個別電極用の接合電極部７８と、これらの表面を被覆するカバーレイ１０１とで構成されている。ベース材１００及びカバーレイ１０１は、電気絶縁性を有し、可撓性の合成樹脂材（例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂）からなる。接合電極部７７，７及び配線７９はベース材１００の片面に銅箔にてフォトレジスト法等により形成されている。配線７９はベース材１００に搭載された駆動用の集積回路１０２に電気的に接合されている。フレキシブルフラットケーブル４０の外方へ突出した端部に設けられた複数の端子１０５は、集積回路１０２と接続されている。なお、島状の個別電極用の接合電極部７８は、トップシート３５上の接合端子９１の外部電極９５とそれぞれ対面する位置にあって、その対面する部位のベース材１００に開けられた孔（開口部）の部位に半田合金からなるバンプ電極１０３を固着している（図８（
ｂ）参照）。同様に、帯状のコモン電極用の接合電極部７７（後述する７７−１及び７７−２）のうち、トップシート３５上の接合端子９０の外部電極９４とそれぞれ対面する箇所に開けられた孔（開口部）の部位にバンプ電極１０３を固着している。

コモン接合電極部７７は、図９（ａ）に示すように、第２の方向（Ｘ方向）に沿って延びるフレキシブルフラットケーブル４０の対の側縁に沿って形成された帯状の２本の第１コモン接合電極部７７−１を少なくとも有する。また、第１の方向（Ｙ方向）に沿って延びる側縁に沿って形成された帯状の１本の第２コモン接合電極部７７−２を有し、さらに、第２コモン接合電極部７７−２の両端が各第１コモン接合電極部７７−１の先端部に電気的に接続されている。２本の第１コモン接合電極部７７−１の他端部は、フレキシブルフラットケーブル４０の外方へ突出した端部に設けられた接続端子１０４に電気的に接続されている。

他方、個別接合電極部７８は、各列の外部電極９５に対向して配置されている。即ち
、前述のとおり外部電極９５は表面電極２３の各列において表面電極２３の両端に交互に配列されているため、接合電極部７８もこれに対応して千鳥状に配列された群をなし、図９（ａ）に示すように、表面電極２３の複数列（つまり圧力室の列２３−１〜２３−５と対応した列）に対応して複数の群７８−１〜７８−５をなしている。

そして、全ての列の各個別接合電極部７８に接続する配線７９は、第２の方向（Ｘ方向）に沿って延びる配線パターンにて形成されている。そして、配線７９の中途部は隣接する個別接合電極部７８の間を通過するように適宜Ｙ方向に屈曲形成されている（図１０参照）。

駆動用の集積回路１０２は、外部機器（画像形成装置本体の制御基板）からシリアル転送されてくる記録データを、各ノズルに対応するパラレルデータに変換し、かつ記録データに対応した所定電圧の波形信号を生成して、各配線７９に出力するものである。集積回路１０２とアクチュエータ１２との間の接続は、ノズル数に対応した配線７９を高密度に形成する必要があるが、集積回路１０２よりも制御基板側では、記録データをシリアル転送するので、低密度な配線パターンでよい。

半田合金製のバンプ電極１０３は、コモン用接合端子９０の外部電極９４及び個別用接合端子９１の外部電極９５にそれぞれ重ねて加熱押圧して接合される。その場合、図１１（ｂ）に示すように、バンプ電極１０３の溶融した半田合金は、外部電極９５の上面及び側面を覆い、且つ表面電極９３における広幅部９３ｂの表面を周縁近傍まで覆う。そして、銀−パラジュウム系の表面電極９３の広幅部９３ｂの表面は溶融した半田合金との濡れ性が大きい一方、銀−ガラスフリット系の外部電極９５と半田合金とは共晶結合して接合強度は高い。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、外部電極９５の周縁から表面電極９３の広幅部９３ｂの周縁までの寸法Ｗ５が大きいと、外部電極９５の周縁と広幅部９３ｂの表面との間の隅肉部（フィレット）１０３ａ（図１１（ｂ）参照）の断面の半径を大きくでき、材料力学でいう圧力集中係数（形状係数）を小さくできる。従って、温度変化の大きいもとでの繰り返し使用により、フレキシブルフラットケーブル４０が大きく伸縮した場合、バンプ電極１０３の間隔が伸縮し、これに接合されている外部電極９５との間の隅肉部（フィレット）１０３ａに大きい応力集中が作用した場合や繰り返し応力を受けても、隅肉部１０３ａに亀裂が発生難いから電気的断線事故も発生しないのである。

なお、前記応力集中は、フレキシブルフラットケーブル４０の幅方向（Ｙ方向）の収縮時に大きくなるので、これに耐久性を持たせるためには、上記のように、隅肉部１０３ａが形成される土台（領域）となる広幅部９３ｂの幅寸法Ｗ５を大きくすることが望ましいのである。

個別用の接合端子９１ひいては表面電極９３及び外部電極９５を、キャビティユニット１０における圧力室２３の配列の間、即ち隔壁２４上に相当する箇所に配置すれば、フレキシブルフラットケーブル４０のバンプ電極１０３を外部電極９５と対面させて押圧するとき、隔壁２４にて押圧力を支持でき、空洞である圧力室２３の変形を防止できるという効果を奏する。

また、互いに隣接する個別電極用の外部電極９５及びこれに対応するバンプ電極１０３（個別用接合電極部７８）は、平面視で、千鳥状に配置されているから、当該隣接する外部電極９５同士（バンプ電極１０３同士）の間隔を広く設定することができ、この広い隙間に複数本の配線７９を互いの間隔を離して通過させることができる。従って、配線７９間の相互インダクタンスも小さくできる。なお、ダミー部９６と配線７９とが平面視で重なっても、当該配線７９はカバーレイ１０１にて被覆されて、電気的に絶縁されているから、ダミー部９６と配線７９とが電気的に短絡することがない。また、各外部電極９５の面積を適当に大きくすることができるから、フレキシブルフラットケーブル４０のバンプ電極１０３との重ね位置が多少ずれても、電気的接続に悪影響を及ぼさない。外部電極９５とダミー部９６とは同じ導電性ペーストであるので、１つの工程で同時に形成することができる。

図１２〜図１４に示す第２実施形態は、ノズル列を４列とし、圧電アクチュエータ１２のトップシート３５の表面に個別用の接合端子９１を千鳥状且つ島状で４列としている。この実施形態では、圧電アクチュエータ１２を構成するシートの最下層から数えて第１層、第３層、第５層の圧電シート３４の上面（平板面）にはコモン電極３７（３７ａ、３７ｂ）が形成され、第３層、第５層の圧電シート３４の上面には、ダミー個別電極３８が島状且つ千鳥状に形成されている。他方、第２層、第４層、第６層の圧電シート３３の上面には、個別電極３６がＹ方向に延びる列を、Ｘ方向に４列千鳥状に配列されており、また、各圧電シート３３の上面の側縁を囲むように、ダミーコモン電極４３が帯状に形成された点は第１実施形態とほぼ同じである。

第７層及び第８層５０、５１は拘束層であって、各圧力室２３に対する活性部の変位を大きく、換言するとトップシート３５の方向への変位を小さくするものである。そして、第７層のシート５０の上面には、島状且つ千鳥状のダミー個別電極３８及び帯状のダミーコモン電極４３が形成されている。第８層のシート５１の上面には、その上のトップシート３５の上面のコモン用接合端子９０、個別用接合端子９１へのそれぞれの電気的接続のための帯状の連結用パターン５４及び島状且つ千鳥状の接続用パターン５３が形成されている。これらのパターンは、第３層及び第５層の圧電シートと全く同じである。第７層のシート５０、第８層のシート５１及びトップシート３５は圧電シート３３，３４と同じ材料である。このようなシートを積層・プレスした後焼成すると、シート表面の導電体パターン部分の収縮率が高いため、導電体パターンの面積がシートの積層方向の中心部に対して積層の下層側と上層側とで大きく相違するときには、導電性パターンの面積が大きい側（コモン電極が位置するシート側）で凹となるように湾曲してしまう。そこで、前記第８層の導電体パターンの面積を大きくするようにして、積層の下層側と上層側とで導電体パターンの面積をバランス良く配置し、湾曲変形を防止するのである。しかも、第８層の導電体パターンを第３層及び第５層の導電体パターンと全く同じにすることで部品の共通化を図っている。

なお、第１層以外の上層のシートにスルーホールを設けそれに導電性ペーストを充填した内部導通電極４２、４４により積層方向にコモン電極３７、ダミーコモン電極４３及び接合端子９０を電気的に接続すること、個別電極３６、ダミー個別電極３８及び接合端子９１を接続することは第１実施形態と同じである。

ところで、第２実施形態におけるトップシート３５の個別用の接合端子９１の位置、トップシート３５の表面に対して直交するように板厚を貫通して形成される各スルーホール４１の位置ひいては内部導通電極４４に接続させる各接合端子９１における表面電極９３の位置は、各圧力室２３の配列に対し第１実施形態と同じく半ピッチずつずれ、且つ第２の方向に相隣接する圧力室２３の列の相対向する部位に対応するように接近させて配置されている。なお、表面電極９３全体としては、第２の方向（Ｘ方向）に沿って平行状に延びるように平面視ほぼ矩形状に形成され、且つ各列の第１の方向に相隣接する圧力室２３の間に相当する部位（隔壁２４の上方）に配置されている（図１３参照）。

そして、第２実施形態においては、図１４に示すように、スルーホール４１の上端の開口縁ひいては内部導通電極４４は、平面視において、それぞれの圧力室２３の列に対応して一直線上に並んでいる。この各スルーホール４１の上端の開口縁を覆って、外部電極９５またはダミー部９６が設けられている。また、外部電極９５は、第１実施形態と同様に列方向（Ｙ方向）にダミー部９６と交互に設けられているため、列方向において表面電極９３の両端に交互に位置する。しかも、各外部電極９５及びダミー部９６は、ＸＹ両方向の幅寸法において同一であり、表面電極９３のＸＹ両方向の領域内に形成されている。

上記のようにして接合端子９１上での外部電極９５は、千鳥状に配列されているから、これら隣接する外部電極９５の間の距離を大きく採ることができ、第１実施形態と同様に外部電極９５と接続する個別接合電極部７８（バンプ部１０３）も同様の配置となるので、配線７９の配置間隔を広くすることができるなど、第１実施形態と同じ作用・効果を奏することができる。

これらダミー部９６、外部電極９４及び９５は平面視矩形状、小判型または楕円状等の適宜形状を採用し得る。本発明は３列以上の個別用の接合端子９１に対して適用できるものである。

本発明の第１実施形態における圧電式インクジェット記録ヘッドのキャビティユニットと圧電アクチュエータと、フラットケーブルとを分離して示す斜視図である。 キャビティユニットの分解斜視図である。 キャビティユニットの一部分解斜視図である。 第１実施形態の圧電アクチュエータの一部切欠き分解斜視図である。 圧電シートにおける個別電極とダミー電極とそれらの内部導通電極の位置を示す部分拡大断面図である。 トップシートの表面の接合端子等の配置を示す一部切欠き斜視図である。 （ａ）は圧力室と個別電極と接続用パターンと個別用の接合端子等の配置を示す部分拡大平面図、（ｂ）は個別用の接合端子における表面電極と外部電極等の配置関係を示す部分拡大平面図である。 （ａ）はトップシートにおけるスルーホールの開口上端が開放された状態を示す断面図、（ｂ）は外部導電部としての外部電極またはダミー部で覆った状態を示す断面図である。 （ａ）はフレキシブルフラットケーブルにおけるコモン接合電極、個別接合電極、配線、集積回路等の配置関係を示す概略平面図、（ｂ）は側面図である。 コモン接合電極、個別接合電極、配線を示す一部切欠き拡大図である。 （ａ）は個別用の接合端子における表面電極と外部電極と配置関係を示す部分拡大平面図、（ｂ）は図１１（ａ）のXIb −XIb 線矢視で示すバンプ電極との接合状態を示す拡大断面図である。 第２実施形態の圧電アクチュエータの一部切欠き分解斜視図である。 圧力室と個別電極と接続用パターンと個別用の接合端子等の配置を示す部分拡大平面図である。 個別用の接合端子における表面電極と外部電極等の配置関係を示す部分拡大平面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録ヘッド
１１ キャビティユニット
１１ａ ノズル
１２ 圧電アクチュエータ
２２ ベースプレート
２３ 圧力室
３３，３４ 圧電シート
３５ トップシート
３６ 個別電極
３７ コモン電極
４０ フラットケーブル
５０、５１ 拘束層としてのシート
５３ 接続用パターン
５４ 連絡用パターン
７７ コモン用の接合電極部
７８個別用の接合電極部
７９ 配線
９０ コモン用接合端子
９１ 個別用接合端子
９２、９３ 表面電極
９４、９５ 外部導電部としての外部電極
９６ 外部導電部としてのダミー部
１０２ 集積回路
１０３ バンプ電極

Claims (7)

1. インクを噴出する複数個のノズルと、該ノズルに対応する複数の圧力室と、該圧力室に対応する複数個のエネルギー発生手段を有するアクチュエータと、該アクチュエータに接続されるフレキシブルフラットケーブルとを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータの表面に前記各エネルギー発生手段に対応して島状に配置された複数の接合端子に、前記フレキシブルフラットケーブルに設けた接合電極を接合する、接合構造であって、
   前記各接合端子は、前記アクチュエータの表面に第１の方向に列をなして配置されるとともに、それぞれ前記第１の方向と直交する第２の方向に長く形成されその両端に第１及び第２の端部を有する表面電極を含み、
   前記各エネルギー発生手段と前記各表面電極の前記第１の端部とを、それぞれスルーホールの内壁に沿って筒状をなす内部導通電極を介して電気的に接続するとともに、該内部導通電極と前記表面電極との接続端において前記内部導通電極の内部を外部へ開口して形成し、
   前記第１の方向において前記各表面電極の前記第１の端部と第２の端部上に交互に位置し、前記フレキシブルフラットケーブルの接合電極と接合される外部電極を形成し、
   該外部電極が形成されなかった前記各表面電極の前記第１の端部上に、前記第１の方向において前記外部電極と交互に位置し、かつ、当該外部電極と同じ厚みを有するダミー部を形成し、
   前記各表面電極の前記第１の端部上にある前記外部電極及び前記ダミー部は、前記表面電極の表面に開口する前記内部導通電極の開口端を覆っていることを特徴とするインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。
2. 共通の前記表面電極上に形成されている前記外部電極と前記ダミー部とは、その表面電極の長手方向に間隔を置いて位置し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記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。
3. 前記接合端子は、前記第１の方向と直交する方向に間隔をおいて複数列配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。
4. 前記表面電極は、前記第１の方向に隣接する前記圧力室の間の隔壁の上方に対応して位置し、前記共通の表面電極上で前記外部電極と前記ダミー部とが間隔を置く方向は、前記隔壁に沿う方向であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。
5. 前記アクチュエータは、圧電シートを含む複数のシートを積層したものからなり、前記エネルギー発生手段は前記各圧力室ごとに電極に挟まれた前記圧電シートの部分により構成され、前記シートのうち最上層のシートを貫通する前記スルーホール内に前記内部導通電極を有し、該最上層のシートの表面に前記表面電極を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。
6. 前記最上層のシートのスルーホールと、そのシートの下に積層されたシートのスルーホールとは、シートの平板面方向に偏倚した位置にあることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。
7. 前記フレキシブルフラットケーブルは、前記外部電極に対応する位置に接合電極部及び配線を有し、前記外部電極に対して前記接合電極部が露出し、前記配線が非露出状態で配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおけるフレキシブルフラットケーブルの接合構造。

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