JP4595357B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドに係り、より詳しくは、フレキシブルフラットケ
ーブルなどの配線基板を介して電圧を印加することで、圧電アクチュエータを駆動して複
数のノズルから選択的にインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの構成に関するもの
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や特
許文献２等に開示されているように、複数枚のプレートを積層して、インク流路を有する
キャビティユニットが構成され、これらのプレートは複数個のノズルを備えたノズルプレ
ートと、この各ノズルごとの圧力室を備えたベースプレートと、インク供給源に接続され
、且つ前記各圧力室に接続する共通インク室としてのマニホールド室を有するマニホール
ドプレート等とから構成されている。圧電アクチュエータは、圧電シートを挟んでコモン
電極と個別電極とを交互に積層して構成され、積層方向に対向する前記個別電極とコモン
電極との間の圧電シートの部分である活性部が前記圧力室の上方にて平面視で重なるよう
に、圧電アクチュエータとキャビティユニットとが接合されている。

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、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と圧電アクチュエータの
表面上の表面電極とを接合させる一方、前記表面電極と個別電極またはコモン電極とを圧
電アクチュエータの積層方向に延びる導通部にて接続させている。

その場合、圧電アクチュエータの表面には、コモン電極用の表面電極と個別電極用の表
面電極とが圧電アクチュエータの長手方向（ノズルの列が延びる方向）に沿う左右両側縁
の近傍に配置されていた結果、フレキシブルフラットケーブルにおける配線パターンは、
ケーブルの狭い幅に多数本形成されるから、ノズル数引いては活性部の数が増大するのに
比例して配線パターンが高密度になり、隣接する線間で発生する相互インダクタンスが増
大して、印字性能が悪化するという問題があった。

そこで、特許文献３に示すように、前記圧電アクチュエータの長辺方向と直交する方向
にフレキシブルフラットケーブルを延ばし、ノズル列の延びる方向に間隔を置いて微細幅
の線を形成することで、前記相互インダクタンスの増大を防止することが考えられた。

特開２００２−３６５４４号公報 特開２００２−１９１０２号公報 特開２００１−２６０３４９号公報

圧電アクチュエータの表面電極とフレキシブルフラットケーブルの接合電極とは、重ね
た状態で加熱して、その両電極の一方に予め付着したハンダなどの導電性材料を溶かして
接合する。このとき、圧電アクチュエータはセラミック材で、フレキシブルフラットケー
ブルなどの配線基板はポリイミドなどの絶縁性合成樹脂材料であり、両者の線膨張率が異
なり、上記の接合後、常温に戻したとき、配線基板の収縮により、ハンダ接合部に応力が
集中し、ハンダ接合部が破断することがある。また、環境温度の温度変化により、配線基
板が膨張収縮して、ハンダ接合部が破断することがある。

本発明は、従来の問題を解決すべくなされたものであって、温度変化があっても、圧電
アクチュエータの表面電極とフレキシブルフラットケーブルの接合電極との接合部が破断
することを抑え、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供する。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、複数個のノズルから
なるノズル列と前記各ノズルに対応する圧力室の列とが形成されたキャビティユニットと
、前記各圧力室に対応して位置し、各圧力室内のインクに選択的に吐出圧力を付与する複
数の活性部を有し、その各活性部に対応して列をなす複数の個別用表面電極と各活性部に
共通なコモン用表面電極とを表面に有する圧電アクチュエータと、前記個別用表面電極に
対応する複数の個別用接合電極及び前記コモン用表面電極に対応するコモン用接合電極を
有し、その各接合用電極及び表面電極を介して前記各活性部に電圧を印加する配線パター
ンを有する配線基板とを備え、前記圧電アクチュエータの表面に、前記コモン用表面電極
の複数個と、そのコモン用表面電極と前記活性部への電圧印加に寄与しないダミー用表面
電極との複数個を、前記個別用表面電極の列に沿って配置し、前記配線基板は、前記圧電
アクチュエータの表面上から前記個別用表面電極の列と直交する方向の外方に延びており
、前記配線基板上の前記複数の個別用接合電極を前記個別用表面電極の列に対応する列に
配置するとともに、前記コモン用表面電極と前記ダミー用表面電極との複数個に対応して
前記コモン用接合電極と前記ダミー用接合電極との複数個を配置し、前記コモン用接合電
極は、前記個別用接合電極の列方向の延長方向における前記配線基板の両端部分、及び、
前記個別用接合電極の列方向と直交する方向における前記配線基板の縁部分に位置してお
り、前記個別用接合電極は、前記両端部分に位置する前記コモン用接合電極と前記縁部分
に位置する前記コモン用接合電極との間、または、前記ダミー用接合電極と前記両端部分
に位置する前記コモン用接合電極との間に位置しており、前記ダミー用接合電極は前記配
線基板上に複数個設けられており、前記複数の前記ダミー用接合電極が、前記配線基板が
延びる方向側の部分に位置しており、さらに、前記複数の前記ダミー用接合電極は、前記
個別用接合電極の列に沿って並んで配置しており、前記複数の前記ダミー用接合電極の間
隔が、前記個別用接合電極の列に属する前記複数の個別用接合電極の間隔よりも大きく、
前記配線パターンは、前記複数の前記ダミー用電極の各々の間を通り、前記直交する方向
に延在する構成である。

上記構成において、前記個別用接合電極の列方向と直交する方向に、前記個別用接合電
極の列が複数個並んで配置されており、前記直交する方向における前記複数の個別用接合
電極の列の間に、前記ダミー用接合電極が配置されていることが好ましい。また、前記複
数の個別用接合電極の列の間に配置される前記ダミー用接合電極は、前記個別用接合電極
の列方向に沿って複数個並んで配置されており、さらに、前記個別用接合電極の列方向に
おいて、前記配線基板が延びる方向側の部分に配置された前記複数のダミー用接合電極に
対してずれて配置されていることが望ましい。

本発明によれば、圧電アクチュエータの表面上の複数の個別用表面電極と配線基板上の
複数の個別用接合電極との接合部の列に沿って、圧電アクチュエータのコモン用表面電極
の複数個、またはそのコモン用表面電極とダミー用表面電極との複数個に、配線基板上の
コモン用接合電極を複数個、またはそのコモン用接合電極とダミー用接合電極との複数個
を接合するので、後者の接合部の存在によって、温度変化にともなう膨張収縮により、圧
電アクチュエータの表面電極とフレキシブルフラットケーブルの接合電極との接合部に応
力が集中するのを抑え、接合部が破断して動作不良になることがなく、信頼性の高いイン
クジェット記録ヘッドを提供することができる。

この構成は、配線部材が、圧電アクチュエータの表面上から個別用表面電極の列と直交
する方向の外方に延びているものにおいては、接合部の列を平行に並べやすいから好適に
実施することができる。また、この構成においては、配線部材が延びる側には、個別用表
面電極に接続された配線パターンが平行に引き出されるため、その側にコモン用接合電極
を配置しても配線が困難になるが、活性部への電圧印加に寄与しないダミー用接合電極を
配置することで、その側における膨張収縮により、表面電極と接合電極との接合部に応力
が集中するのを抑えることができる。

また、圧電アクチュエータの表面上の複数の個別用表面電極と配線基板上の複数の個別
用接合電極との接合部の列の両側で、圧電アクチュエータのコモン用表面電極の複数個、
またはそのコモン用表面電極とダミー用表面電極との複数個に、配線基板上のコモン用接
合電極を複数個、またはそのコモン用接合電極とダミー用接合電極との複数個を接合する
ので、温度変化にともなう膨張収縮により、表面電極と接合電極との接合部に応力が集中
するのを効果的に抑えることができる。

さらに、コモン用表面電極、またはそのコモン用表面電極とダミー用表面電極とを、圧
電アクチュエータの表面の外周寄り部位であって個別用表面電極の列の延長方向とその列
に間隔を置いて平行する方向とに適宜間隔で複数個配置することで、個別用表面電極が複
数の列になっても、その列の延長方向のコモン用表面電極で、各列の電気的な導通を確実
にとることができるとともに、平行するコモン用表面電極またはダミー用表面電極で、膨
張収縮により表面電極と接合電極との接合部に応力が集中するのを効果的に抑えることが
できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面にしたがって説明する。

本発明のインクジェット記録ヘッド（以下記録ヘッドという）６は、インク流路を有す
るキャビティユニット１０と、このキャビティユニット１０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。

この記録ヘッド６は、平面視においてＹ方向に長くＸ方向に短いほぼ長方形をなし、公
知のキャリッジに搭載され、その短辺方向（Ｘ方向）に往復移動して記録媒体（用紙）に
記録動作を行う。記録媒体は、公知の装置と同様に記録ヘッド６の下で長辺方向（Ｙ方向
）に搬送される。

キャビティユニット１０は複数枚のプレートを積層して構成されている。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、２枚のマ
ニホールドプレート１７，１８、３枚のスペーサプレート１９，２０，２１及び圧力室２
３が形成されているベースプレート２２の合計９枚の偏平なプレートをそれぞれ接着剤に
て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１５〜２２は、４２％ニッケル合
金鋼板製であり、カバープレート１５、ダンパープレート１６、マニホールドプレート１
７、１８、上側２枚のスペーサプレート２０、２１及びベースプレート２２の厚さは５０
μｍ〜１５０μｍ程度である。一方、マニホールドプレート１８の直上に配置される第１
スペーサプレート１９の板厚は、３００μｍ〜５００μｍ程度で、他のプレート１１、１
５〜１８、２０〜２２の剛性よりはるかに大きく設定されている。また、第１スペーサプ
レート１９の平面視形状は、他のプレートの平面視形状より大きく形成されている。例え
ば、平面視矩形形状の他のプレート１１、１５〜１８、２０〜２２の外周に対して、同じ
く平面視矩形の第１スペーサプレート１９の外周縁が適宜寸法だけ張り出すように形成さ
れている。

ノズルプレート１１には、微小径（実施形態では２５μｍ程度）の多数のインク吐出用
のノズル１１ａが、当該ノズルプレート１１におけるＹ方向（キャビティユニット１０の
長辺方向）に沿って列をなし、インク色毎に４列に配置されている。即ち、キャビティユ
ニット１０をＸ方向（短辺方向）に沿って切断し、且つその短辺の中央線Ｃより右側のみ
示す図２（ａ）において、右側位置の第１列のノズル１１ａ−１と、中央線Ｃに近い側の
第２列のノズル１１ａ−２とは、ノズルプレート１１のＹ方向に延びる２つの平行状の近
接した基準線（図示せず）に沿って各々微小ピッチＰの間隔で多数個穿設されている。同
様に、中央線Ｃより左側においても、第３列のノズルと第４列のノズル（但し、図２（ａ
）には図示せず）とは、同じくＹ方向に延びる２つの平行状の近接した基準線に沿って、
各々微小ピッチＰの間隔で多数個穿設されている。また、第１列のノズル１１ａ−１と第
２列のノズル１１ａ−２との組と、第３列のノズルと第４列のノズルとの組は、キャビテ
ィユニット１０の短辺方向（Ｘ方向）に間隔をおいて平行に配置されている。各ノズル列
の長さは２インチ、各列のノズル１１ａの数は１５０個で、つまり配列密度は７５（ｄｐ
ｉ［ドット・パー・インチ］）である。

キャビティユニット１０の最上層であるベースプレート２２には、多数の圧力室２３が
、前記各ノズル１１ａに対応して同じピッチＰだけ隔てて板厚さ方向に貫通するように設
けられ、且つキャビティユニット１０の短辺と略平行状に細長く形成されている。圧力室
２３はキャビティユニット１０の長辺方向（Ｙ方向）に列状に配置されている。Ｙ方向に
隣接する圧力室２３の間は、キャビティユニット１０の短辺と略平行状の細長い隔壁２４
にて隔絶されている。該各隔壁２４の幅寸法Ｗ２は、圧力室２３の幅寸法Ｗ１よりも若干
小さく設定されている。

そして、第１列の圧力室２３−１は前記第１列のノズル１１ａ−１と対応し、同様にし
て、第２列の圧力室２３−２は第２列のノズル１１ａ−２と、第３列の圧力室２３−３は
第３列のノズルと、第４列の圧力室２３−４は第４列のノズルと、各々対応関係にある。

多数の圧力室２３の上面は、その列方向に２つに分けた圧電アクチュエータ１２（個別
には符号１２ａ、１２ｂを付する）によって覆われる。

１つの圧電アクチュエータ１２ａ（または１２ｂ）は、図１に示すように、前記４列の
圧力室２３のうちの列方向の半数に対応するように７５個の活性部を有し、キャビティユ
ニット１０の上面のうち長辺方向（Ｙ方向）の前半部に一方の圧電アクチュエータ１２ａ
が配置され、後半部に他方の圧電アクチュエータ１２ｂが配置される。

そして、各圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂは、後述するように、個別電極３６とコ
モン電極３７間の圧電シートを活性部として有し、その両電極間に電圧を印加することに
より、活性部に圧電縦効果による歪みを発生するものである。該活性部は、圧力室２３に
対応する位置に形成されている。即ち、活性部は、圧力室２３の列方向（Ｙ方向）に沿っ
て並べられ、且つ前記ノズルの列の数（４つ）と同じ数だけ、第２の方向（Ｘ方向）に並
べられている。

圧力室２３は、２つの圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂと対応してベースプレート２
２の長辺方向（Ｙ方向）に２グループに分けて配置される。つまり、一方のアクチュエー
タ１２ａに対応するグループの圧力室２３は、ノズル１１ａの列方向（Ｙ方向）の前半部
のものに対応し、他方のアクチュエータ１２ｂに対応するグループの圧力室２３は、ノズ
ル１１ａの列方向（Ｙ方向）の後半部のものに対応している。

各圧力室２３の長辺方向一端、即ち入口端２３ｂは、スペーサプレート１９、２０、２
１に形成された第２インク通路３０、絞り通路２８、第１インク通路２９を介して後述す
るマニホールド室２６に連通している（図２）。

また、各圧力室２３の流出端２３ａは、ベースプレート２２とノズルプレート１１との
間に位置するプレート１５〜２１に形成された各連通路２５を介して各ノズル１１ａに連
通している。この連通路２５の一部は、プレート１５〜２１のうち少なくとも１枚（１層
）のプレートにその平板面（表面または裏面）と略平行状に延びる凹溝状流通路５０とし
て形成されることにより、各圧力室２３の位置を、対応するノズル１１ａから、ノズルプ
レート１１の表面と直交する直線（垂線）がベースプレート２２に至る箇所より、Ｙ方向
に距離Ｌ３だけずれた位置に設定している（図７参照）。

つまり、図３に示すように、圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂに対応する２つのグル
ープの圧力室２３の間は、ベースプレート２２の長手方向に圧力室２３の配置間隔（ピッ
チＰ）よりも広い間隔Ｌ２に設定されている。これは、各圧電アクチュエータ１２ａ，１
２ｂの製作上、最列端の個別電極３６、３６とそれに近接する圧電アクチュエータ１２ａ
の一端部４４（他方の圧電アクチュエータ１２ｂの一端部４５）との距離Ｌ１を、個別電
極３６のピッチＰの１／２以下に製作することが困難なため、距離Ｌ１を圧電アクチュエ
ータ１２ａ，１２ｂの製作しやすい大きさとして、２つのグループの圧力室２３の間をそ
れよりも大きい間隔Ｌ２としている。また、両圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂは、一
方の圧電アクチュエータ１２ａの一端部４４と、これに隣接する他方の圧電アクチュエー
タ１２ｂの一端部４５との間に距離Ｌ４だけ隔てて配置される。

これにより、多数の圧力室２３は、間隔を置いた２グループに分かれても、ノズル１１
ａのピッチＰは、その列方向に一定に設定されている。

凹溝状連通路５０は、実施形態では、圧力室２３が設けられたベースプレート２２の下
面側に隣接する第３スペーサプレート２１に設けられており、図２、図３に示すように、
第３スペーサプレート２１の上面側に開放されて対応する圧力室２３の流出端２３ａに連
通する一端５０ａと、該第３スペーサプレート２１の下面側に開放された凹溝状水平通路
部５０ｂと、下側の第２スペーサプレート２０における垂直状の連通路２５の上端に連通
する他端５０ｃとからなる。

２枚のマニホールドプレート１７、１８には、マニホールド室２６が、ノズル１１ａの
列に沿って延びるように穿設されている。各マニホールド室２６の長さは、圧力室２３の
グループ毎に分割した長さであり、圧力室２３の１グループ（１グループの１列の圧力室
２３の数が７５）の長さにわたった長さを有する。マニホールド室２６は、圧力室２３の
４列に対してそれぞれ設けられ、合計８本が形成されている。各マニホールド室２６の長
手方向一端部は、その上方の積層されたスペーサプレート１９〜２１及びベースプレート
２２の端部に穿設されたインク供給孔３１に連通している。

また、各マニホールド室２６の深さはマニホールドプレート１７、１８の板厚さ全体に
わたるようエッチング加工等にて穿設形成され、この２枚を合わせたマニホールドプレー
ト１７、１８の直上層の第１スペーサプレート１９と、下層のダンパープレート１６とに
より積層されることにより流路を形成する。なお、ダンパープレート１６には、マニホー
ルド室２６と対応した位置に、エッチング加工により板厚を薄くして下面側を開放したダ
ンパー室２７が形成されている。

圧電アクチュエータ１２の駆動により圧力室２３に作用する圧力波のうち、インクによ
り伝播されてマニホールド室２６に向かう後退成分を、ダンパープレート１６のうちダン
パー室２７に対応する板厚の薄い部分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。

また、第２スペーサプレート２０には、インク流の絞り流路２８が、前記各圧力室２３
毎に形成されている。この絞り流路２８の平面視形状は、図２（ｂ）に示すように、長手
方向の両端部２８ａ，２８ｂの面積が大きく、その中間の面積が小さく形成されている。
また、各絞り流路２８の長手方向は圧力室２３の長手方向と平行状になるように形成され
ている。そして、第２スペーサプレート２０の下面側に第１スペーサプレート１９を、上
面側に第３スペーサプレート２１をそれぞれ積層することにより、絞り流路２８が流路と
して構成されている。第１スペーサプレート１９に穿設された第１インク通路２９は、前
記マニホールド室２６を絞り部２８における一端部２８ａに連通させ、他方、第３スペー
サプレート２１に穿設された第２インク通路３０は、絞り部２８における他端部２８ｂを
圧力室２３の入口端２３ｂに連通させている（図２）。

インク供給孔３１は、図２に示すように、各マニホールド室２６毎に計８個設けられて
いる。そしてインク供給孔３１は、２個（１色）を一組としてそれぞれインク供給源（図
示せず）に接続され、そのインク供給源からインクが供給される。そのインク供給孔３１
の上面には、インク中の塵除去のためのフィルタ３２が接着剤にて固定されている。

次に、圧電アクチュエータ１２の構成について詳述する。各圧電アクチュエータ１２は
、図５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（実
施形態では１０枚）の圧電シートと電極とを交互に積層して構成されている。詳細には、
圧力室２３に対応した個別電極３６を上面に形成した圧電シート３３とコモン電極３７を
上面に形成した圧電シート３４とを交互に積層し、その上に、拘束層としての圧電シート
４６，４７と、トップ層としての圧電シート３５を積層して構成されている。最下層３４
と拘束層４６，４７とトップ層３５は、電気的絶縁性を有するものならば他の材料でも良
い。

最下層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７に
示すように、キャビティユニット１０における各圧力室２３に対応した箇所ごとに細幅の
個別電極３６（個別には符号３６−１，３６−２，３６−３，３６−４で示す）が、短辺
方向（Ｘ方向）に長く延びて形成され、長辺方向（Ｙ方向）に沿って多数、列状に配置さ
れている。

そして、第１列目の個別電極３６−１と第４列目の個別電極３６−４とは、各圧電シー
ト３３のー対の長辺の側縁に近い側に各々配置され、また、第２列目の個別電極３６−２
と第３列目の個別電極３６−３とは、各圧電シート３３の短辺方向（Ｘ方向）の中央寄り
部位に配置されている。

各個別電極３６−１，３６−２，３６−３，３６−４は、短辺方向（Ｘ方向）に沿って
各圧電シート３３の短辺と平行状に延び、各個別電極３６−１，３６−２，３６−３，３
６−４における直線部３６ｂは、各圧力室２３−１，２３−２，２３−３，２３−４（図
７に点線で示す）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。第１列目の個別電極３６−１と第２列目の個別電極３６−
２とが対向する端部３６ａ及び第３列目の個別電極３６−３と第４列目の個別電極３６−
４とが対向する端部３６ａは、それぞれ平面視で直線部３６ｂに対して角度α（６０度程
度の鋭角）にて傾斜状に屈曲形成されて、圧力室外に延びている。その屈曲方向は、平面
視で２つの圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂの相対向する一端部４４（４５）から離れ
る方向である。そして両端部３６ａ，３６ａ同士は互いに近づく方向に延びている。

また、この各端部３６ａは、上下に隣接する圧電シート３４におけるダミー個別電極３
８（図６）及び拘束層における下側の層４６の第１接続パターン５３（図８）と少なくと
も一部が平面視で重なり、当該圧電シート３４及び下層シート４６を貫通する導電部材４
２ａ，４２ｂ，９０とそれぞれ電気的に接続可能な位置に配置される。

さらに、圧電シート３３には、後述する圧電シート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、個別電極３６−１と３６−２との列を囲み、且つ個別電
極３６−３及び３６−４の列を囲むようにダミーコモン電極４３が形成されている（図８
）。

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の各上面に印刷形成されている（図６）。コモン電極３７は、圧力室２３−１、
２３−２、２３−３、２３−４の各列つまり個別電極３６−１、３６−２、３６−３、３
６−４の各列毎にそれらの配置位置と平面視で重複するように列方向に帯状に連続して形
成される。この実施形態においてコモン電極３７は、その各圧力室２３（個別電極３６の
直線部３６ｂ）の長手方向（Ｘ方向）に平面視で重なる第１電気導通部分３７ａと、各圧
力室２３の長手方向の両端部２３ａ，２３ｂに対応して、第１電気導通部分３７ａの両端
を第１の方向（Ｙ方向）に沿って連結（電気的に接続）する第２電気導通部分３７ｂとか
らなり、この第１電気導通部分３７ａと第２電気導通部分３７ｂとで囲まれた領域に圧力
室２３間の隔壁２４の上方に対応する短冊状の空白部分４８を有している。各第１電気導
通部分３７ａの配置間隔Ｐは各個別電極３６−１，３６−２，３６−３，３６−４の配置
間隔Ｐひいては圧力室２３の配置間隔Ｐと等しく、第１電気導通部分３７ａの長さは個別
電極３６とほぼ等しく形成されている。

これら第１電気導通部分３７ａ及び第２電気導通部分３７ｂの端部は圧電シート３４の
長辺に沿う側縁及び短辺に沿う側縁を囲むように形成される４周側縁導電部３７ｃに連結
接続されている（図６）。第１列の圧力室２３−１と第４列の圧力室２３−４に対応する
コモン電極３７の外側（圧電シートの長手方向の側縁寄り）は、第２電気導通部分３７ｂ
を周側縁導電部３７ｃが兼ねる。

第１列の圧力室２３−１と第２列の圧力室２３−２との間（及び第３列と第４列の圧力
室２３−３、２３−４との間）に対応する圧電シート３４の部位には、空白部分が形成さ
れ、２つの第２電気導通部分３７ｂの長辺縁３７ｂ′（図１２）で囲まれた領域内に、平
面視で略小判型のダミー個別電極３８（個別には符号３８−１，３８−２，３８−３，３
８−４で示す）がＹ方向に沿って一定間隔で配置されている。各ダミー個別電極３８は、
各個別電極３６の傾斜端部３６ａの少なくとも一部と平面視で重複する位置に形成されて
いる。この小判型の各ダミー個別電極３８も、平面視において、前記各個別電極３６にお
ける一端部３６ａが延びる方向と同じ方向に傾斜状に延びている（図６、図１２）。

各ダミー個別電極３８の輪郭縁と、前記第２電気導通部分３７ｂの長辺縁３７ｂ′との
最接近した位置での間隔、並びに隣接するダミー個別電極３８、３８のパターン領域の輪
郭縁同士の間隔は一定距離に設定されている。

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には、
コモン電極３７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の板厚さを貫通するように
穿設された複数のスルーホール内にそれぞれ導電部材（導電性ペースト）４１が充填され
ている。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とには、それぞれを上下方向に電気的に接続す
るために、端部３６ａと電極３８の位置において、各圧電シート３３、３４の板厚さを貫
通するように穿設された複数のスルーホール内にそれぞれ導電部材（導電性ペースト）４
２ａ，４２ｂが充填されている。その場合、圧電シート３３における導電部材４２ａと圧
電シート３４における導電部材４２ｂとは、平面視で上下に重複しないように適宜距離ｅ
１だけ隔てた位置に配置されている（図１１）。

拘束層４６、４７のうちの下側の層４６の上面には、図８に示すように、平面視で略小
判型の第１接続用パターン５３（個別には符号５３−１，５３−２，５３−３，５３−４
で示す）が圧電シート３４における各ダミー個別電極３８−１，３８−２，３８−３，３
８−４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、かつダミー
個別電極と同様に角度α（６０度程度の鋭角）にて傾斜状に延びている。また、下側の層
４６の上面の４隅及び中央等には、圧電シ−ト３４におけるコモン電極３７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
。

図９に示すように、拘束層の上側の層４７の上面には、圧電シ−ト３４におけるコモン
電極３７と平面視でほぼ同じ大きさで重複するようなコモン導通部としての連絡用パター
ン５５と、下側の層４６における第１接続用パターン５３（個別には符号５３−１，５３
−２，５３−３，５３−４で示す）の少なくとも一部と平面視で重複するように、第２接
続用パターン５６（個別には符号５６−１，５６−２，５６−３，５６−４で示す）が一
定間隔で配置形成されている。第２接続用パターン５６とダミー個別電極３８とは、第１
接続用パターン５３を介し、且つ各圧電シートの層厚さ方向に貫通する導電部材６０，６
２を介して電気的に導通している。

そして、この各第２接続用パターン５６もそれぞれ平面視で圧電アクチュエータ１２ａ
（１２ｂ）の一側端４４（４５）が延びる方向に対して角度α（６０度程度の鋭角）にて
傾斜状に延びている（図９）。さらに、各第２接続用パターン５６のパターン領域の輪郭
縁と、前記連絡用パターン５５のパターン領域の直線状の輪郭縁５５ａとの最接近した位
置での間隔、並びに隣接する第２接続用パターン５６、５６のパターン領域の輪郭縁同士
の間隔は、一定距離に設定されている。

図１０に示すように、圧電アクチュエータ１２の最上層であるトップ層３５の上面には
、拘束層の上側の層４７における連絡用パターン５５の一部に平面視で重複するようにコ
モン用導電層５１が外周と中央にわたって複数箇所形成されている。また、トップ層３５
の上面には、上側の層４７における各第２接続用パターン５６−１，５６−２，５６−３
，５６−４にそれぞれ平面視で重複するように、個別用導電層５２（個別には符号５２−
１，５２−２，５２−３，５２−４で示す）が一定間隔で配置形成されている。この各個
別用導電層５２−１，５２−２，５２−３，５２−４は、図１０に示すように、トップ層
３５の短辺縁（Ｘ方向）ひいては各個別電極３６−１，３６−２，３６−３，３６−４と
略平行であって、その各個別電極の直線部３６ｂの部位方向に伸びる直線状に形成される
が、各個別電極の直線部３６ｂよりは短い。さらに、この各個別用導電層５２−１，５２
−２，５２−３，５２−４は、図１０及び図１４に示すように、その各下方に位置する圧
力室２３、２３の間の隔壁２４の上方に配置されている。図１４では、隔壁２４の中心か
らわずかずれているが、その中心に一致させても良い。

さらに、図１５、図１６に示すように、トップ層３５の上面には、フラットケーブル４
０の下面に形成されたコモン用接合電極部７７及び個別用接合電極部７８とにそれぞれに
接続するための表面電極（後付け電極）として、平面視矩形状等の個別用表面電極５８と
コモン用表面電極５７とが形成されている。その場合、図１５に示すように、個別用表面
電極５８は、トップシート３５における各個別用導電層５２−１，５２−２，５２−３，
５２−４の長さ方向の適宜部分に平面視で一部だけ重複して電気的に接続するように島状
に形成され、且つ各個別用導電層５２−１，５２−２，５２−３，５２−４の列方向（Ｙ
方向）に隣接する箇所では、Ｘ方向にずれるように千鳥状に配置形成されている。

換言すると、各個別用表面電極５８は、対応する圧力室２３に対して平面視で、それら
の配置間隔（ピッチ）Ｐの略半分だけずれた位置、即ち隣接する圧力室２３，２３の間の
隔壁２４の上方に配置されることになる（図１５）。

そして、拘束層の下側の層４６の各第１接続用パターン５３−１，５３−２，５３−３
，５３−４の箇所には、下側にて隣接する圧電シ−ト３４の各ダミー個別電極３８−１，
３８−２，３８−３，３８−４とそれぞれ上下方向に電気的に接続するために、下側の層
４６の板厚さを貫通するように穿設された複数のスルーホール内にそれぞれ導電部材（導
電性ペースト）９０が充填されている（図８）。

また、その層４６における連絡用パターン５４の箇所には、前記下側にて隣接する圧電
シート３４のコモン電極３７と上下方向に電気的に接続するために、前記と同様の複数の
スルーホール内にそれぞれ導電部材９１が充填されている（図８）。

同様に、拘束層の上側の層４７には、その第２接続用パターン５６−１，５６−２，５
６−３，５６−４の箇所と下側の層４６の第１接続用パターン５３−１，５３−２，５３
−３，５３−４の箇所とを個別的に電気的に接続するためにスルーホール内に導電部材９
２、及び連絡用パターン５５と連絡用パターン５４とを電気的に接続するためにスルーホ
ール内に導電部材９３がそれぞれ充填されている（図９）。

トップ層３５にも、前記と同様にして、個別用導電層５２−１，５２−２，５２−３，
５２−４の箇所と、下に隣接する上側の層４７における第２接続用パターン５６−１，５
６−２，５６−３，５６−４の箇所とを個別的に電気的に接続するためにスルーホール内
に導電部材９４が充填され、また、トップ層３５には、そのコモン用導電層５１と下に隣
接する上側の層４７における連絡用パターン５５とを電気的に接続するためにスルーホー
ル内に導電部材９５がそれぞれ充填されている（図１０）。

シートを積層した場合、その上下に隣接するシートにおける個別電極３６及びそれに対
応するダミー個別電極３８、第１接続用パターン５３、第２接続用パターン５６の間を上
下に接続するための導電部材４２ａ，４２ｂ，９０，９２，９４同士を平面視で重複しな
い位置に配置させることが好ましい。

また、コモン用表面電極５７は、トップ層３５の上面に形成されたコモン用導電層５１
の一部に平面視で重複するように、島状に後付けされるものである。コモン用表面電極５
７及び個別用表面電極５８の後付けは、銀−パラジュウム系の導電部材をスクリーン印刷
形成することにより行われる。

図１６は、トップ層３５上のコモン用表面電極５７と個別用表面電極５８のみの配置パ
ターンを示す。

第１列の圧力室２３−１に対応する個別用表面電極５８−１の列、第２列の圧力室２３
−２に対応する個別用表面電極５８−２の列には、それぞれＹ方向に各個別用表面電極が
千鳥状に配列され、第３列の圧力室２３−３に対応する個別用表面電極５８−３の列、第
４列の圧力室２３−４に対応する個別用表面電極５８−４の列には、それぞれＹ方向に各
個別用表面電極が千鳥状に配列されている。第２列と第３列の間には、隙間が形成されて
いる。

また、コモン用表面電極５７は、個別用表面電極５８の列と平行な位置と、その列の延
長方向の位置とに複数群に分かれて配置形成されている。その詳細は、トップ層３５のＹ
方向の一方の側縁に沿いかつ第１列の個別用表面電極５８−１の列と間隔をおいて平行な
第１群５７−１と、他方の側縁に沿いかつ第４列の個別用表面電極５８−４の列と間隔を
おいて平行な第２群５７−２と、第２列の個別用表面電極５８−２と第３列の個別用表面
電極５８−３との間で両列に平行な第３群５７−３と、第１及び第２列の個別用表面電極
５８−１、５８−２の列のほぼ延長方向にあってトップ層３５のＸ方向の両側縁に沿う第
４群５７−４と、第３及び第４列の個別用表面電極５８−１、５８−２の列のほぼ延長方
向にあってトップ層３５のＸ方向の両側縁に沿う第５群５７−５とからなる。各群とも、
複数のコモン用表面電極５７を有する。第１〜第３群の電極が個別用表面電極５８の列の
両端寄りに分かれて位置するのは、後述するようにフレキシブルフラットケーブル４０の
接合用電極７８から延びる配線パターンに干渉しないようにするためである。

他方、トップ層３５と重ねられるフレキシブルフラットケーブル４０の下面（広幅面）
には、図１７に示すように、前記コモン用表面電極５７に接合されるコモン用接合電極７
７と、前記各個別用表面電極５８に接合される個別用接合電極部７８とが、それぞれ各コ
モン用表面電極５７と個別用表面電極５８とに対応する位置に形成される。

フレキシブルフラットケーブル４０は、トップ層３５の上面から個別用表面電極５８の
列と直交する方向の外方に延びている。フレキシブルフラットケーブル４０には、その先
端の辺４０ａ（トップ層３５の長辺に沿う辺）と、延出方向の両辺４０ｂ、４０ｂとの３
辺に沿ってコモン用配線７９ｂが形成され、また、各個別用接合電極７８から延びる個別
配線７９ａが多数形成されている。個別配線７９ａは、多数の個別用接合電極７８の間を
抜け、他の個別配線と交差しないように形成される。各個別配線７９ａ及びコモン用配線
７９ｂは、フレキシブルフラットケーブル４０の他端側に設けられた駆動回路（図示せず
）に接続される。

コモン用配線７９ｂは、各個別配線７９ａよりも十分に幅広く形成され、その配線の幅
の中に、トップ層３５上の第１群、第４群及び第５群のコモン用表面電極５７−１、５７
−４、５７−５に対応する第１群、第４群及び第５群のコモン用接合電極７７−１、７７
−４、７７−５を含む。また、第２群のコモン用表面電極５７−２のうち最も外側の電極
５７−２ａに対応するコモン用接合電極７７−２ａは、コモン用配線７９ｂの幅の中に含
まれる。これらのコモン用配線７９ｂの幅の中に含まれる電極は、コモン用配線７９ｂと
電気的に接続されている。

第２群のコモン用表面電極５７−２のうち内側の電極５７−２ｂ、５７−２ｃに対応す
る電極７７−２ｂ、７７−２ｃと、第３群のコモン用表面電極５７−３に対応する電極７
７−３は、接続される配線を持たない。これらの電極は、個別用接合電極７８よりも駆動
回路側に位置するので、個別用接合電極７８から延びる多数の個別配線７９ａの間に位置
することになる。

図１８は、トップ層３５上の表面電極とフレキシブルフラットケーブル４０の接合電極
との接合構造を示すものである。フレキシブルフラットケーブル４０は、ポリイミドなど
のフレキシブルな絶縁フィルム材上に各接合電極７７，７８及び配線７９ａ，７９ｂを形
成したものである。個別用接合電極７８に対応する位置の絶縁フィルム材に、エッチング
加工またはレーザ加工により開口６４を形成し、その開口内の個別用接合電極７８上に導
電性のハンダなどのろう材を付着しておいて、個別用接合電極７８と表面電極５８とを重
ね、両電極を押圧しながら加熱することで、その両電極をろう材で電気的にかつ機械的に
接合している。コモン用表面電極７７と電極７７も同様の構造で接合している。これら電
極の接合はすべてを同時に行うことができる。

上記のように、配線に接続されない電極７７−２ｂ、７７−２ｃと７７−３も、同様に
第２群のコモン用表面電極５７−２ｂ、５７−２ｃと、第３群のコモン用表面電極５７−
３と接合されるが、個別用電極としてもコモン電極としても機能しない、いわゆるダミー
電極である。これらダミー電極と表面電極との接合箇所は、個別用表面電極５８と個別用
接合電極７８との接合列と間隔をおいて平行に位置しており、フレキシブルフラットケー
ブル４０と圧電アクチュエータ１２との線膨張差にもとづく伸縮により、個別用表面電極
５８と個別用接合電極７８との接合部に応力が作用するのを抑えることができる。第１群
のコモン用表面電極５７−１とそれに接合された電極７７−１も、それらに平行に位置し
ており、同様に機能するとともにコモン用電極としても機能する。

また、これにより、フレキシブルフラットケーブル４０を圧電アクチュエータ１２の上
面側縁から立ち上がらせながら湾曲させて引き出す場合にも、個別用表面電極５８と個別
用接合電極７８との接合部に応力が作用するのを抑えることができる。

配線に接続されない電極７７−２ｂ、７７−２ｃ、７７−３は、個別用接合電極７８の
列と平行にできるだけ多く存在した方が、上記の応力を少なくすることができるが、個別
用接合電極７８に接続された配線７９ａと干渉するので、実施形態では、列の端部分のみ
に設けた。

トップ層３５上の第２群のコモン用表面電極５７−２ｂ、５７−２ｃと、第３群のコモ
ン用表面電極５７−３とは、圧電アクチュエータ１２内のコモン電極３７と電気的に接続
しない構成（つまりダミー電極）とすることもできる。ただし、フレキシブルフラットケ
ーブル４０を、圧電アクチュエータ１２から上記実施形態とは逆方向に引き出すことも可
能にしたいとき、トップ層３５及びフレキシブルフラットケーブル４０上の電極の配列パ
ターンをそのトップ層の中心Ｏに対して１８０度回転したとき点対称に形成しておくこと
で、圧電アクチュエータ１２に対してフレキシブルフラットケーブル４０の向きを変える
だけで対応でき、そのとき、第２群のコモン用表面電極５７−２ｂ、５７−２ｃは、コモ
ン用の配線８９ｂに接続できる。

前記実施形態では、ノズルの列は４列であったが、本発明では１列以上のノズル列に対
して適用できる。また、単一の圧電アクチュエータと単一のフレキシブルフラットケーブ
ルとの接合に対して適用できることはいうまでもない。第３群のコモン用表面電極５７−
３及びそれに対応する電極７７−３は、省略することもできる。

本発明の実施形態による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、フレキシブルフラットケーブルとを分離して示す斜視図である。 （ａ）は図１のVI−VI線矢視拡大断面図、（ｂ）は絞り流路の拡大平面図である。 図１のVII−VII線矢視拡大断面図である。 キャビティユニットの一部分解斜視図である。 圧電アクチュエータの部分拡大断面図である。 コモン電極等のパターンを示す圧電シートの一部切欠き拡大平面図である。 個別電極等のパターンを示す圧電シートの一部切欠き拡大平面図である。 拘束層の下側の層におけるパターンを示す一部切欠き拡大平面図である。 拘束層の上側の層におけるパターンを示す一部切欠き拡大平面図である。 トップ層における個別用導電層等のパターンを示す一部切欠き拡大平面図である。 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斜視図である。 コモン電極等のパターンの詳細を示す圧電シートの一部切欠き拡大平面図である。 活性部における圧力室に対する個別電極とダミー電極との重なり関係を示す一部切欠き拡大平面図である。 トップ層の平面視における圧力室に対する個別電極と第１及び第２接続用パターンと個別用導電層との重なり関係を示す一部切欠き拡大平面図である。 トップ層の平面視における圧力室に対する個別電極と個別用導電層と個別用表面電極との重なり関係を示す一部切欠き拡大平面図である。 トップ層における個別用表面電極等のパターンを示す一部切欠き拡大平面図である。 フレキシブルフラットケーブルの個別用接合電極等のパターンを示す一部切欠き拡大平面図である。 トップ層における個別用表面電極とフレキシブルフラットケーブルの個別用接合電極との接合部を示す拡大断面図である。

６ インクジェット記録ヘッド
１０ キャビティユニット
１２ 圧電アクチュエータ
２２ ベースプレート
２３ 圧力室
２４ ノズル
３３，３４ 圧電シート
３５ トップ層
３６ 個別電極
３７ コモン電極
４０ フラットケーブル
５７ コモン用表面電極
５８ 個別用表面電極
７７ コモン用接合電極
７８ 個別用接合電極

Claims (3)

1. 複数個のノズルからなるノズル列と前記各ノズルに対応する圧力室の列とが形成された
   キャビティユニットと、
   前記各圧力室に対応して位置し、各圧力室内のインクに選択的に吐出圧力を付与する複
   数の活性部を有し、その各活性部に対応して列をなす複数の個別用表面電極と各活性部に
   共通なコモン用表面電極とを表面に有する圧電アクチュエータと、
   前記個別用表面電極に対応する複数の個別用接合電極及び前記コモン用表面電極に対応
   するコモン用接合電極を有し、その各接合用電極及び表面電極を介して前記各活性部に電
   圧を印加する配線パターンを有する配線基板とを備え、
   前記圧電アクチュエータの表面に、前記コモン用表面電極の複数個と、そのコモン用表
   面電極と前記活性部への電圧印加に寄与しないダミー用表面電極との複数個を、前記個別
   用表面電極の列に沿って配置し、
   前記配線基板は、前記圧電アクチュエータの表面上から前記個別用表面電極の列と直交
   する方向の外方に延びており、
   前記配線基板上の前記複数の個別用接合電極を前記個別用表面電極の列に対応する列に
   配置するとともに、前記コモン用表面電極と前記ダミー用表面電極との複数個に対応して
   前記コモン用接合電極と前記ダミー用接合電極との複数個を配置し、
   前記コモン用接合電極は、前記個別用接合電極の列方向の延長方向における前記配線基
   板の両端部分、及び、前記個別用接合電極の列方向と直交する方向における前記配線基板
   の縁部分に位置しており、
   前記個別用接合電極は、前記両端部分に位置する前記コモン用接合電極と前記縁部分に
   位置する前記コモン用接合電極との間、または、前記ダミー用接合電極と前記両端部分に
   位置する前記コモン用接合電極との間に位置しており、
   前記ダミー用接合電極は前記配線基板上に複数個設けられており、前記複数の前記ダミ
   ー用接合電極が、前記配線基板が延びる方向側の部分に位置しており、さらに、前記複数
   の前記ダミー用接合電極は、前記個別用接合電極の列に沿って並んで配置しており、
   前記複数の前記ダミー用接合電極の間隔が、前記個別用接合電極の列に属する前記複数
   の個別用接合電極の間隔よりも大きく、
   前記配線パターンは、前記複数の前記ダミー用電極の各々の間を通り、前記直交する方
   向に延在するインクジェット記録ヘッド。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記個別用接合電極の列方向と直交する方向に、前記個別用接合電極の列が複数個並ん
   で配置されており、
   前記直交する方向における前記複数の個別用接合電極の列の間に、前記ダミー用接合電
   極が配置されているインクジェット記録ヘッド。
3. 請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記複数の個別用接合電極の列の間に配置される前記ダミー用接合電極は、前記個別用
   接合電極の列方向に沿って複数個並んで配置されており、
   さらに、前記個別用接合電極の列方向において、前記配線基板が延びる方向側の部分に
   配置された前記複数のダミー用接合電極に対してずれて配置されているインクジェット記
   録ヘッド。

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