JP5900539B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、圧電層が個別電極と共通電極とにより挟まれた構造を有するインクジェットヘッドに関する。

特許文献１には、流路ユニットの上端に配置されたトッププレート（振動板）上に圧電層が積層されており、これらの圧電層の一方の面に、圧力室と対向する個別電極が配置され、他方の面に個別電極の略中央部に対向する第１の定電位電極、及び、個別電極の短手方向の両端部と対向する第２の定電位電極が配置された圧電アクチュエータが記載されている。そして、このような構成を有する圧電アクチュエータにおいては、圧電層の個別電極と第１定電位電極と対向する部分、及び、個別電極と第２定電位電極と対向する部分が同時に変形することにより、圧電層及び振動板の圧力室に対向する部分が変形するようになっており、これにより、圧電層のある圧力室と対向する部分の変形が他の圧力室と対向する部分に伝播する、いわゆるクロストークを防止することができるようになっている。

また、特許文献２には、振動板の上面に圧電層が積層されており、圧電層の振動板側の面における一方向に沿って２列に配列された圧力室に対向する部分に個別電極が配置されているとともに、圧電層の振動板と反対側の面に、複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極が配置されており、これらの電極に接続された配線が、振動板の上面に引き出されて、同じく、振動板の上面に配置されたドライバＩＣに接続された圧電アクチュエータが記載されている。そして、このような構成の圧電アクチュエータにおいては、数の多い個別電極に接続される配線が、個別電極が配置されているのと同じ面上を引き回されてドライバＩＣに接続されているので、個別電極とドライバＩＣとの接続の信頼性が高くなる。

特開２００９−９６１７３号公報（図１６） 特開２００６−６０９６号公報

本発明の目的は、共通電極にたいして第１の配線、及び、第２の配線の２つの配線を接続することで、２つの配線のいずれかが断線したとしても、電極の電位が大幅に変動してしまい、駆動できなくなってしまうことのないインクジェットヘッドを提供することである。または、共通電極にたいして第１配線部分、第２配線部分を接続することで、いずれかが断線したとしても電極の電位が変動してしまい、駆動できなくなっていしまうことのないインクジェットヘッドを提供することである。

第１の発明に係るインクジェットヘッドは、液体を吐出する複数のノズルに、それぞれ連通する複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記流路ユニットの一方面側に配置された絶縁層と、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置された複数の個別電極と、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極を覆うように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極と対向する部分を有する共通電極と、前記共通電極と接続された第１の配線と、前記共通電極と接続された第２の配線と、を備え、前記第１の配線、及び、前記第２の配線は、前記圧電層の前記共通電極が形成された面から、前記圧電層の側面を通って、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面まで引き出されており、前記第１の配線と前記第２の配線とは、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面では接続されておらず、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側の面に形成された前記共通電極を介して電気的に接続されていることを特徴とするものである。

第２の発明に係るインクジェットヘッドは、第１の発明に係るインクジェットヘッドであって、前記流路ユニットには、第１方向に沿って配列する複数の圧力室が形成され、前記圧電層は、前記第１方向に沿って配列する複数の圧力室を覆うように形成されており、前記第１の配線、又は、前記第２の配線は、前記圧電層の前記第１方向における一端側又は、他端側の位置において、前記圧電層の前記共通電極が形成された面から、前記圧電層の側面を通って、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面まで引き出されていることを特徴とするものである。

第３の発明に係るインクジェットヘッドは、第２の発明に係るインクジェットヘッドであって、前記第１の配線が前記側面を通る位置と、前記第２の配線が前記側面を通る位置とは、前記第１方向において離れていることを特徴とするものである。

第４の発明に係るインクジェットヘッドは、第１の発明に係るインクジェットヘッドであって、前記流路ユニットには、第１方向に沿って配列する複数の圧力室により構成された第１の圧力室の列と、前記第1の圧力室の列と前記第1方向と交差する方向に隣接して配置され、前記第1方向に沿って配列する複数の圧力室により構成された第２の圧力室の列とが形成され、前記共通電極は、第１の圧力室の列と対向する第１部分と、前記第２の圧力室の列と対向する第２部分とを備え、前記第１部分と前記第２部分とは、前記第１方向における一端側、又は、他端側の位置において、電気的に接続されていることを特徴とするものである。

第５の発明に係るインクジェットヘッドは、第４の発明に係るインクジェットヘッドであって、前記第１部分と前記第２部分とは、前記第１方向における両端側において、電気的に接続されていることを特徴とするものである。

第６の発明に係るインクジェットヘッドは、第１の発明に係るインクジェットヘッドであって、絶縁層は、ジルコニアにより構成されていることを特徴とするものである。

第７の発明に係るインクジェットヘッドは、第１の発明に係るインクジェットヘッドであって、絶縁層は、セラミックス材料により構成されていることを特徴とするものである。

第８の発明に係るインクジェットヘッドは、液体を吐出する複数のノズルに、それぞれ連通する複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記流路ユニットの一方面側に配置された絶縁層と、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置された複数の個別電極と、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極を覆うように連続して形成された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極と対向する部分を有する共通電極と、前記共通電極と接続された第１の配線と、前記共通電極と接続された第２の配線と、を備え、前記第１の配線、及び、前記第２の配線は、前記圧電層の前記共通電極が形成された面から、前記連続して形成された圧電層の側面を通って、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面まで引き出されており、前記第１の配線が側面を通る圧電層と、前記第２の配線が側面を通る圧電層とは同一の圧電層であって、第１の配線と第２の配線とは、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面では接続されていないことを特徴とするものである。

第９の発明に係るインクジェットヘッドは、液体を吐出する複数のノズルに、それぞれ連通する複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記流路ユニットの一方面側に配置された絶縁層と、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置された複数の個別電極と、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極を覆うように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極と対向する部分を有する共通電極と、前記圧電層の側面に形成された部分であって、前記共通電極と電気的に接続された配線の一部である第１配線部分と、前記圧電層の側面に前記第１配線部分とは離間して形成された部分であって、前記共通電極と電気的に接続された配線の一部である第２配線部分と、を備え、前記第1配線部分が接続された前記共通電極が対向する前記個別電極と、前記第２配線部分が接続された前記共通電極が対向する前記個別電極とは、同一の個別電極であることを特徴とするものである。

本発明によれば、２つの配線または２つの配線部分のいずれかが断線したとしても、電極の電位が大幅に変動してしまい、駆動できなくなってしまうことがない。

第１実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 図２における振動板の上面の平面図である。 図２における圧電層の上面の平面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 変形例１の図４相当の図である。 変形例２の図６相当の図である。 変形例３の図６相当の図である。 変形例４の図４相当の図である。 第２実施形態における図４相当の図である。 変形例５の図４相当の図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の好適な第１実施形態について説明する。

図１は第１実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図１に示すように、プリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、搬送ローラ４などを備えている。キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に延びたガイド軸５に沿って往復移動する。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２の下面に配置されており、その下面に配置されたノズル１５（図２参照）からインクを吐出する。搬送ローラ４は、記録用紙Ｐを紙送り方向（図１の手前方向）に搬送する。

そして、プリンタ１においては、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインク
ジェットヘッド３から、搬送ローラ４により紙送り方向に搬送される記録用紙Ｐにインクを吐出することにより、記録用紙Ｐに印刷を行う。また、印刷が完了した記録用紙Ｐは搬送ローラ４によって紙送り方向に搬送されることにより排出される。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２は図１のインクジェットヘッド３の平面図である。図３は図２における後述する振動板４１の上面の平面図である。図４は図２における後述する圧電層４２の上面の平面図である。なお、位置関係をわかりやすくするために、図３においては、後述する圧電層４２を、図４においては、後述する絶縁層４６の貫通孔４６ａ、及び、配線４７ｅの絶縁層４６の上面に配置されている部分をそれぞれ、二点鎖線で示している。

インクジェットヘッド３は、圧力室１０やノズル１５などを含むインク流路が形成された流路ユニット３１と、流路ユニット３１の上面に配置されており、圧力室１０内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ３２とを備えている。

流路ユニット３１は、図５、および図６に示すように、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３及びノズルプレート２４の４枚のプレートが互いに積層されることにより形成されている。これら４枚のプレート２１〜２４のうちノズルプレート２４を除く３枚のプレート２１〜２３は、ステンレスなどの金属材料からなり、ノズルプレート２４は、ポリイミドなどの合成樹脂材料からなる。あるいは、ノズルプレート２４も、他の３枚のプレート２１〜２３と同様の金属材料により構成されていてもよい。

キャビティプレート２１には、複数の圧力室１０とインク供給口９（図２参照）が配置されている。圧力室１０は、走査方向（図２の左右方向）を長手方向とする略楕円の平面形状を有しており、紙送り方向（一方向）に沿って２列に配列されている。ベースプレート２２には、複数の圧力室１０の走査方向に関する両端部と対向する部分に、それぞれ、略円形の貫通孔１２、１３が配置されている。また、インク供給口９は、後述するマニホールド流路１１に連通する位置に形成されている。

マニホールドプレート２３には、各列の圧力室１０の走査方向に関して貫通孔１２側の略半分と重なるように紙送り方向（図２の上下方向）に延びたマニホールド流路１１が形成されている。ここで、マニホールド流路１１には、インク供給口９からインクが供給される。また、マニホールドプレート２３には、貫通孔１３と重なる部分に、略円形の貫通孔１４が形成されている。ノズルプレート２４には、貫通孔１４と重なる部分にノズル１５が形成されている。

そして、流路ユニット３１においては、マニホールド流路１１が貫通孔１２を介して圧力室１０と連通しているとともに、圧力室１０が貫通孔１３、１４を介してノズル１５に連通している。このように、流路ユニット３１には、マニホールド流路１１の出口から圧力室１０を経てノズル１５にいたる複数の個別インク流路が形成されている。

圧電アクチュエータ３２は、振動板４１、圧電層４２、複数の個別電極４３、共通電極４４、４５、絶縁層４６及び複数の配線４７を備えている。

振動板４１は、複数の圧力室１０を覆うようにキャビティプレート２１の上面に配置されている。振動板４１は、例えば、アルミナ、ジルコニア、後述するＰＺＴなどのセラミックス材料や、ステンレスなどの金属材料などにより構成されている。ただし、振動板４１が金属材料により構成されている場合には、導電性を有する振動板４１と後述する個別電極４３及び配線４７との導通を防止するために、振動板４１の上面にセラミックス材料
などからなる絶縁層（図示省略）を配置し、その上に個別電極４３及び配線４７を配置する必要がある。

圧電層４２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主成分とする圧電材料（ＰＺＴ）からなる。圧電層４２は、振動板の上面に配置されており、複数の圧力室１０と対向する部分にまたがって連続的に延びている。

複数の個別電極４３は、振動板４１の上面（圧電層４２の下面（一方の面））に、複数の圧力室１０に対応して配置されている。複数の個別電極４３は、圧力室１０よりも若干大きい略楕円の平面形状を有しており、複数の圧力室１０を完全に覆うように配置されている。これにより、複数の個別電極４３は、複数の圧力室１０と同様、紙送り方向に２列に配列されている。また、複数の個別電極４３は、後述するようにドライバＩＣ５０に接続されており、ドライバＩＣ５０により、グランド電位及び所定の正電位（例えば、２０Ｖ程度）のいずれかの電位が選択的に付与される。

共通電極４４（第１共通電極）は、圧電層４２の上面に配置されているとともに、後述するようにドライバＩＣ５０に接続されており、ドライバＩＣ５０により、常にグランド電位に保持されている。また、共通電極４４は、複数の対向部４４ａ（第１対向部）、２つの接続部４４ｂ及び連結部４４ｃを有している。なお、本実施の形態では、２つの接続部４４ｂと連結部４４ｃとをあわせたものが本発明に係る第１接続部に相当する。

複数の対向部４４ａは、圧力室１０よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有しており、複数の圧力室１０（個別電極４３）の略中央部（一部分）と対向するように配置されている。これにより、複数の対向部４４ａは、複数の個別電極４３と同様、紙送り方向に２列に配列されている。２つの接続部４４ｂは、それぞれ、紙送り方向（一方向）に延びており、左側の列を構成する複数の対向部４４ａの左側の端部、及び、右側の列を構成する複数の対向部４４ａの右側の端部を互いに接続している。連結部４４ｃは、走査方向に延びており、２つの接続部４４ｂの上端部同士を接続している。

共通電極４５（第２共通電極）は、共通電極４４が配置されているのと同じ圧電層４２の上面における、２つの接続部４４ｂと連結部４４ｃとによって囲まれた領域に配置されており、複数の対向部４５ａ（第２対向部）及び接続部４５ｂ（第２接続部）を備えている。複数の対向部４５ａは、圧力室１０の共通電極４４と対向する部分の外側の部分と対向するように配置されている。接続部４５ｂは、共通電極４５のうち複数の対向部４５ａを除いた部分であって、複数の対向部４５ａを互いに接続している。

また、共通電極４５は、後述するようにドライバＩＣ５０に接続されており、ドライバＩＣ５０により、常に上記所定の正電位に保持されている。

ここで、前述した圧電層４２のうち、個別電極４３と共通電極４４（対向部４４ａ）とに挟まれた部分、および、個別電極４３と共通電極４５（対向部４５ａ）とに挟まれた部分は、圧電層４２の厚さ方向に分極されている。

絶縁層４６は、アルミナ、ジルコニア、ＰＺＴなどのセラミックス材料、合成樹脂材料など、絶縁性を有する材料からなり、圧電層４２の上面のほぼ全域に、共通電極４４、４５を覆うように配置されている。共通電極４４と共通電極４５とは、同じ圧電層４２の上面に互いに近接して配置されているが、これらを覆う絶縁層４６が配置されていることにより、電極を形成する材料がマイグレーションを起こすことで共通電極４４と共通電極４５とが導通してしまうのが防止されている。また、絶縁層４６には、共通電極４５図２における右上端部と対向する部分に、内部に導電材料が充填された略円形の貫通孔４６ａが
形成されている。

複数の配線４７は、複数の個別電極４３に個別に接続される複数の配線４７ａ、共通電極４４に接続される２つの配線４７ｂ、４７ｃ、及び、共通電極４５に接続される２つの配線４７ｄ、４７ｅを含んでおり、これらの配線４７は、その一端が、各電極４３、４４、４５に接続されているとともに、他端が、振動板４１上において、同じく振動板４１上に配置されたドライバＩＣ５０接続されている。なお、図２〜図４では、複数の配線４７のうち、電極４３〜４５との接続部分の近傍の部分、及び、ドライバＩＣ５０との接続部分近傍の部分のみを図示しており、その他の部分については図示を省略している。

配線４７ａ〜４７ｅについてより詳細に説明すると、配線４７ａは、その一端が個別電極４３の走査方向に関するノズル１５と反対側の端部に接続されているとともに、この部分から、個別電極４３が配置されているのと同じ面上に位置する振動板４１の上面を引き回されて、その他端がドライバＩＣ５０に接続されている。

ここで、配線４７のうち、個別電極４３に対して個別に設けられる配線４７ａは、その数が最も多くなるが、配線４７ａが、個別電極４３が配置されているのと同じ面上で引き回されてドライバＩＣ５０に接続されているため、断線などが起こりにくく、接続の信頼性が高くなる。

２つの配線４７ｂ、４７ｃは、その一端が、それぞれ、圧電層４２の上面において、図２の左側の接続部４４ｂ及び右側の接続部４４ｂの上端部に接続されているとともに、この接続部分から、それぞれ、圧電層４２の図２における左側及び右側の側面を通って振動板４１の上面まで引き出されており、さらに、振動板４１上を引き回されて、その他端がドライバＩＣ５０に接続されている。なお、本実施の形態では、２つの配線４７ｂ、４７ｃのうち、振動板４１の上面に配置されている部分が本発明に係る第１配線部に相当し、この第１配線部と接続部４４ｂとを接続している部分が本発明に係る第１接続配線に相当する。

配線４７ｄは、その一端が、圧電層４２の上面において、共通電極４５の図２における左下端部（接続部４５ｂ）に接続されているとともに、この接続部分から、圧電層４２の図２の下側の側面を通って振動板４１の上面まで引き出されており、さらに、振動板４１の上面を引き回されて、その他端がドライバＩＣ５０に接続されている。

配線４７ｅは、その一端が、絶縁層４６の上面（圧電層４２と反対側の面）の貫通孔４６ａと対向する部分に位置していることにより貫通孔４６ａ内に充填された導電材料を介して共通電極４５の図２における右上端部（接続部４５ｂ）に接続されているともに、絶縁層４６の上面を、この接続部分から図２の上方に共通電極４４の連結部４４ｃをまたいで絶縁層４６の図２における上端まで延びている。

そして、配線４７ｅは、図６に示すように、さらに絶縁層４６及び圧電層４２の側面を通って振動板４１の上面まで引き出されているとともに、振動板４１上を引き回されて、その他端がドライバＩＣ５０に接続されている。

なお、本実施の形態では、配線４７ｄ、４７ｅのうち、振動板４１の上面に配置されている部分が、本発明に係る第２配線部に相当し、この第２配線部と共通電極４５（接続部４５ｂ）とを接続している部分が、本発明に係る第２接続配線に相当する。そして、第１実施形態では、上述のように、第２接続配線が、第１接続部をまたいで延びている。

ここで、個別電極４３に接続される配線４７ａとは異なり、共通電極４４、４５に接続
される配線４７ｂ〜４７ｅは、各電極との接続部分から、この接続部分とは異なる高さに位置する振動板４１の上面まで引き出されている。すなわち、第１、第２配線部に接続される第１、第２接続配線が、第１、第２配線部が配置されているのとは高さ（振動板４１と圧電層４２との積層方向に関する位置）の異なる面に配置されている。したがって、配線４７ａと比較すれば、接続の信頼性は低くなる。しかしながら、上述したように、共通電極４４には２つの配線４７ｂ、４７ｃが接続されており、共通電極４５には２つの配線４７ｄ、４７ｅが接続されているため、仮に、２つの配線のいずれかが断線したとしても、電極の電位が大幅に変動してしまい、圧電アクチュエータ３２を駆動できなくなってしまうということはない。

また、共通電極４４、４５に接続される配線の数をさらに増やせば、接続の信頼性を向上させることも可能であり、この場合でも、数の多い個別電極４３に接続される配線の数を増加させることに比べれば容易である。

ここで、圧電アクチュエータ３２の駆動方法について説明する。圧電アクチュエータ３２においては、複数の個別電極４３は、予めグランド電位に保持されている。この状態では、個別電極４３と共通電極４５（対向部４５ａ）との間に電位差が生じており、圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分には、分極方向と平行な向きの電界が生じている。これにより、圧電層４２のこの部分は、電界の方向と直交する水平方向に収縮しており、その結果、振動板４１、圧電層４２及び絶縁層４６の圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０と反対側に凸となるように変形しており、圧力室１０の容積は、変形していない状態と比較して大きくなっている。

圧電アクチュエータ３２を駆動させる際には、複数の個別電極４３のうちのいずれかの電位をグランド電位から所定の正電位に切り替える。すると、圧電層４２の、個別電極４３と共通電極４５とに挟まれた部分が収縮前の状態に戻る。一方、圧電層４２の個別電極４３と共通電極４４（対向部４４ａ）とにより挟まれた部分に、分極方向と平行な向きの電界が発生し、圧電層４２のこの部分が電界の方向と直交する水平方向に収縮する。これにより、振動板４１、圧電層４２及び絶縁層４６の対応する圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０側に凸となるように変形し、圧力室１０の容積が小さくなる。その結果、圧力室１０内のインクの圧力が上昇し、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが吐出される。そして、インクの吐出後、個別電極４３の電位を所定の正電位からグランド電位に切り替えて、圧電アクチュエータ３２を最初の状態に戻す。

このとき、圧電アクチュエータ３２においては、個別電極４３の電位をグランド電位から所定の正電位に切り替えたときに、圧電層４２の個別電極４３と対向部４４ａとに挟まれた部分が水平方向に収縮すると同時に、圧電層４２の個別電極４３と対向部４５ａとに挟まれた部分が収縮した状態から収縮前の状態に伸張する。これにより、圧電層４２の上記収縮と上記伸張とが互いに吸収しあうことになり、その結果、圧電層４２のある圧力室１０に対向する部分の変形が、別の圧力室１０に対向する部分に伝播する、いわゆるクロストークを防止することができる。

ここで、圧電アクチュエータ３２を駆動したときの、各ノズル１５から吐出されるインク滴の体積や吐出速度などを均一にするためには、圧電層４２に生じる電界を均一にする必要があるが、このためには、共通電極４４、４５の電位をそれぞれ全ての部分において均一にする必要がある。仮に、共通電極４４、４５のそれぞれにおいて一箇所のみで配線４７に接続されているとすると、共通電極４４、４５は、複数の圧力室１０（個別電極４３）にまたがって設けられた比較的大型の電極であるため、共通電極４４、４５のそれぞれ全ての部分で電位を均一にすることが困難である。すなわち、配線４７に接続されている部分から遠ざかるにつれて、共通電極４４、４５の電位が降下してしまう。そのため、
電位を均一にするために、上述したように、共通電極４４、４５の互いに離隔した複数箇所に配線４７（第１、第２接続配線）を接続する必要がある。

さらに、共通電極４４については、２つの接続部４４ｂが走査方向に互いに離隔して配置されているため、共通電極４４の電位を均一にするためには、２つの接続部４４ｂを互いに接続する必要がある。

しかしながら、共通電極４４、４５の互いに離隔した複数箇所に接続される配線４７を、すべて圧電層４２の上面において共通電極４４、４５に接続させ、かつ２つの接続部４４ｂを圧電層４２の上面において互いに接続させることは困難である。

具体的に説明すると、本実施の形態のように、個別電極４４が、連結部４４ｃを有するものであり、圧電層４２の上面において２つの接続部４４ｂ同士が連結部４４ｃにより接続されている場合には、２つの接続部４４ｂの間で電位は均一となる。しかしながら、この場合には、共通電極４５が、２つの接続部４４ｂと連結部４４ｃとによって三方を囲まれることとなるため、共通電極４５に接続される配線４７については、共通電極４５の下端部にのみ接続することとなる。この場合には、配線４７との接続部分から離隔した共通電極４５の上端部において電位が降下してしまう虞がある。

一方、共通電極４４を連結部４４ｃのないものとすれば、圧電層４２の上面において共通電極４５（接続部４５ｂ）の上端部及び下端部に配線４７を接続し、共通電極４５の電位を均一にすることはできる。しかしながら、この場合には、２つの接続部４４ｂ同士が接続されていないため、２つの接続部４４ｂの間に電位のばらつきが生じる虞がある。

これに対して、本実施の形態では、上述したように、共通電極４４については、２つの接続部４４ｂが連結部４４ｃによって接続されており、共通電極４５については、接続部４５ｂの下端部に配線４７ｄが接続されているとともに、接続部４５ｂの上端部に、絶縁層４６の上面において接続部４４ｂをまたいで延びた配線４７ｅ（第２接続配線）が接続されているため、共通電極４４、４５の電位をそれぞれ均一にすることができる。

また、連結部４４ｃをまたいで共通電極４５に接続される配線４７ｅが、共通電極４４、４５を覆う絶縁層４６の上面に配置されているため、配線４７ｃが連結部４４ｃと導通してしまうことを防止することができる。

次に、第１実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の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、適宜その説明を省略する。

一変形例（変形例１）では、図７に示すように、共通電極４４が、２つ接続部４４ｂ下端部同士を接続する連結部４４ｄをさらに備えており、これにより、共通電極４５は、２つの接続部４４ｂと２つの連結部４４ｃ、４４ｄとにより四方を囲まれている。

また、配線４７ｄの代わりに配線４７ｆが設けられており、配線４７ｆの一端が、絶縁層４６の同図左下端部の共通電極４５と対向する部分に形成された貫通孔４６ｂ内に充填された導電材料を介して共通電極４５の左下端部に接続されているとともに、この接続部分から絶縁層４６（図５参照）の上面を、連結部４４ｄをまたいで下方に延びている。

共通電極４５が２つの接続部４４ｂと２つの連結部４４ｃ、４４ｄとにより四方を囲まれている場合には、圧電層４２の上面において、共通電極４５に配線を接続することができないが、このような場合であっても、共通電極４５に接続される配線をすべて連結部４４ｃ、４４ｄをまたいで延びる配線４７ｅ、４７ｆを設けることにより、共通電極４５の
互いに離隔した部分に配線を接続することができ、共通電極４５の電位を均一にすることができる。

また、この場合には、連結部４４ｃによって２つの接続部４４ｂの上端部が互いに接続されているに加えて、連結部４４ｄによって２つの接続部４４ｂの下端部が互いに接続されているので、共通電極４４の電位がさらに均一になる。

また、第１実施形態では、配線４７ｅの連結部４４ｃをまたいで延びる部分（第２接続配線）が、共通電極４４、４５の全体を覆うように圧電層４２の上面に配置された絶縁層４６の上面に配置されていたが、これには限られない。

別の一変形例（変形例２）では、図８に示すように、圧電層４２の上面に、連結部４４ｃのみを覆うように絶縁層８１が配置されており、配線４７ｅの連結部４４ｃをまたいで延びている部分が、絶縁層８１の上面に配置されている。さらに、絶縁層８１及び配線４７ｅの上記部分が配置された圧電層４２の上面に、共通電極４４、４５を覆うように、別の絶縁層８２が配置されており、絶縁層８２により、圧電層４２の上面において共通電極４４と共通電極４５とが導通してしまうのが防止されている。

この場合でも、絶縁層８１により、配線４７ｅと連結部４４ｃとが導通してしまうのを防止することができる。

また、別の一変形例（変形例３）では、図９に示すように、絶縁層４６の貫通孔４６ａに導電材料が充填されておらず、共通電極４５における貫通孔４６ａから露出した部分（接続部４５ｂ）、及び、振動板４１の上面に配置された配線４７ｇに、それぞれ、ワイヤボンディング線９１の一端及び他端が接続されており、これにより、共通電極４５と配線４７ｇとが接続されている。さらに、ワイヤボンディング線９１の剥離を防止するために、ワイヤボンディング線９１を、共通電極４５及び配線４７ｇとの接続部分を含めて覆うように、ポッティングにより形成された、合成樹脂材料などからなる絶縁材料９２が配置されている。なお、この場合には、配線４７ｇが本発明に係る第２配線部に相当し、ワイヤボンディング線９１が、本発明に係る第２接続配線に相当する。

ここで、ワイヤボンディング線９１と共通電極４５及び配線４７ｇとを接続するためには、例えば、ワイヤボンディング線９１の一端及び他端を、それぞれ、共通電極４５の上記部分及び配線４７ｇに押し付けて（圧力を加えて）当接させた状態で、当接させた部分に超音波を付与する。これにより、これらの部分が合金化して、ワイヤボンディング線９１と共通電極４５及び配線４７ｇとが接続される。

この場合でも、ワイヤボンディング線９１により、共通電極４５の接続部４４ｂ（図４参照）と連結部４４ｃとに囲まれた部分と配線４７ｇとを接続することができるため、第１実施形態と同様、共通電極４５の電位を均一にすることができる。

なお、ポッティングにより絶縁材料９２を形成する際には、絶縁材料９２はワイヤボンディング線９１の下側の部分にも流れ込むので、絶縁層４６のうち、連結部４４ｃを覆う部分はなくてもよい。さらには、ワイヤボンディング線９１は、連結部４４ｃから離隔した状態で配置されているため、絶縁材料９２は形成されていなくてもよい。

また、第１実施形態及び変形例１〜３では、配線４７ｅ、４７ｆ、４７ｇ及びワイヤボンディング線９１が連結部４４ｃ、４４ｄをまたいでいたが、これらは、２つの接続部４４ｂのいずれかをまたいでいてもよい。

また、第１実施形態では、共通電極４４（第１共通電極）が、個別電極４３が２列に配列されているのに対応して設けられた２つの接続部４４ｂと、これら２つの接続部４４ｂを接続する連結部４４ｃとを有するものであり、共通電極４５（第２共通電極）が２つの接続部４４ｂと連結部４４ｃとによって囲まれたものであったが、これには限られない。

別の一変形例（変形例４）では、図１０に示すように、圧電層４２の上面に、共通電極４４、４５の代わりに共通電極７４、７５が配置されている。共通電極７４（第１共通電極）は、複数の対向部７４ａ（第１対向部）と、複数の対向部７４ａを互いに接続する接続部７４ｂ（第１接続部）とを有している。

共通電極７５（第２共通電極）は、共通電極７４を取り囲むように配置されており、複数の対向部７５ａ（第２対向部）と、複数の対向部７５ａを互いに接続する接続部７５ｂ（第２接続部）とを有している。

また、共通電極７４には接続部７４ｂの上端部及び下端部にそれぞれ配線４７ｈ、４７ｉが接続されており、共通電極７５には、その右上端部及び左下端部（接続部７５ｂ）に、それぞれ、配線４７ｊ、４７ｋが接続されている。

配線４７ｈ、４７ｉは、その一端が、絶縁層４６（図５参照）における接続部７４ｂの上端部及び下端部と対向する部分に形成された貫通孔４６ｃ、４６ｄに充填された導電材料を介して接続部７４ｂの上端部及び下端部に接続されているとともに、この接続部分から絶縁層４６の上面を、それぞれ、共通電極７５（接続部）をまたぐように、図中上方及び左方に延びており、さらに絶縁層４６及び圧電層４２の図中上側及び左側の側面をそれぞれ通って振動板４１の上面に引き出されている。

また、配線４７ｊ、４７ｋは、それぞれ、その一端が、圧電層４２の上面において共通電極７５の上述した部分に接続されているとともに、圧電層４２の図中右側及び下側の側面を通って振動板４１の上面に引き出されている。

そして、第１実施形態における他の配線と同様、振動板４１の上面に引き出された配線４７ｈ〜４７ｋは、振動板４１の上面を引き回されてその他端がドライバＩＣ５０に接続されている。

なお、変形例４では、配線４７ｈ、４７ｉうち、振動板４１の上面に配置されている部分が本発明に係る第１配線部に相当し、共通電極７５をまたいでこの第１配線部と、接続部７４ｂの上端部及び下端部とを接続している部分が、本発明に係る第１接続配線に相当する。また、配線４７ｊ、４７ｋうち、振動板４１の上面に配置されている部分が本発明に係る第２配線部に相当し、この第２配線部と共通電極４５とを接続している圧電層４２の側面を通る部分が、本発明に係る第２接続配線に相当する。そして、変形例４では、上述のように、第１接続配線が、第２接続部をまたいで延びている。

そして、この場合でも、共通電極７４、７５の互いに離隔した部分に配線４７ｈ〜４７ｋが接続されているため、共通電極７４、７５の電位を、それぞれ均一にすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。ただし、第２実施形態は、圧電アクチュエータの構成の一部が第１実施形態と異なるだけであるので、以下では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１１は、第２実施形態の図４相当の図である。図１１に示すように、第２実施形態においては、共通電極４４が圧電層４２上に連結部４４ｃ（図４参照）を有しておらず、２つの接続部４４ｂが、走査方向（図１１の左右方向）に関して共通電極４５を挟んで互いに離隔して配置されている。また、共通電極４５には、配線４７ｅ（図４参照）の代わりに配線４７ｌが接続されている。

配線４７ｌは、その一端が、圧電層４２の上面において、共通電極４５の右上端部（接続部４５ｂ）に接続されているとともに、圧電層４２の図中上側の側面を通って振動板４１の上面に引き出されており、さらに振動板４１の上面を引き回されてドライバＩＣ５０に接続されている。なお、配線４７ｌのうち、振動板４１の上面に配置されている部分が本発明に係る第１配線部に相当し、この第１配線部と共通電極４５とを接続している圧電層４２の側面を通る部分が、本発明に係る第１接続配線に相当する。

また、絶縁層４６（図５参照）の上面には、バイパス配線１０１が配置されている。バイパス配線１０１は、共通電極４５をまたいで走査方向に延びており、その一端及び他端が、絶縁層４６の２つの接続部４４ｂの図中上端部に対向する部分に形成された貫通孔４６ｅ、４６ｆに充填された導電材料を介して、２つの接続部４４ｂの上端部にそれぞれ接続されており、これにより、２つの接続部４４ｂは、バイパス配線１０１によって互いに接続されている。

この場合でも、第１実施形態と同様、圧電層４２の上面において、共通電極４５の互いに離隔した左下端部及び右上端部（複数箇所）に、それぞれ、配線４７ｄ、４７ｌ（第２接続配線）が接続されているため、共通電極４５の電位が均一になる。

さらに、走査方向に関して、共通電極４５を挟んで互いに離隔して配置された２つの接続部４４ｂが、共通電極４５をまたいで延びたバイパス配線１０１によって互いに接続されているため、共通電極４４の電位が均一になる。

次に、第２実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、第２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、適宜その説明を省略する。

第２実施形態では、互いに離隔して配置された２つの接続部４４ｂ同士が、バイパス配線１０１によって接続されていたがこれには限られない。

一変形例（変形例５）では、図１２に示すように、共通電極４４が、２つの接続部４４ｂの略中央部同士を接続する連結部４４ｆをさらに備えており、これにより、共通電極４５の接続部４５ｂが、図中上下方向に関して、連結部４４ｆを挟んで互いに離隔した２つの部分に分断されている。

なお、この場合には、第２実施形態とは逆に、共通電極４５が本発明に係る第１共通電極に相当し、共通電極４４が本発明に係る第２共通電極に相当する。また、２つの部分に分断された接続部４５ｂの各部分が、それぞれ本発明に係る第３接続部に相当する。すなわち、共通電極４５が２つの第３接続部を有している。

また、これに伴って、変形例５では、第１配線部に相当する部分と第２配線部に相当する部分、及び、第１接続配線に相当する部分と第２接続配線に相当する部分とが、それぞれ、第２実施形態とは逆になる。

さらに、絶縁層４６（図５参照）の上面に、バイパス配線１０２が配置されている。バイパス配線１０２は、連結部４４ｆをまたいで紙送り方向に（図１２の左右方向）対して
若干傾斜した方向に延びており、その一端及び他端が、絶縁層４６における共通電極４５の上記２つの部分と対向する部分にそれぞれ形成された２つの貫通孔４６ｇ、４６ｈ内に充填された導電材料を介して、接続部４５ｂの上記２つの部分にそれぞれ接続されている。これにより、接続部４５ｂの２つの部分は、バイパス配線１０２によって互いに接続されている。

そして、この場合でも、共通電極４４、４５の電位を、それぞれ、すべての部分で均一にすることができる。

また、第２実施形態においても、絶縁層４６の上面に配置されたバイパス配線１０１の代わりに、上述の変形例３と同様のワイヤボンディング線によって２つの接続部４４ｂが互いに接続されていてもよい。

また、第２実施形態では、バイパス配線１０１が、２つの接続部４４ｂの上端部同士を接続していたが、バイパス配線１０１が、２つの接続部４４ｂの他の部分同士を接続していてもよい。また、バイパス配線は、２以上設けられていてもよい。

また、第２実施形態では、共通電極４４（第１共通電極）が、個別電極４３の列に対応して２つの接続部４４ｂ（第１接続部）を備えていたが、第１接続部は、少なくとも２つの第１対向部を互いに接続していれば、個別電極４３の列に対応して設けられることには限られない。また、第１接続部の数についても２つであることには限られず、第１共通電極が３以上の第１接続部を有していてもよい。なお、第１接続部が３以上ある場合には、例えば、これら３以上の第１接続部のうち、互いに異なる２つずつを接続する複数のバイパス配線を設けるなどすれば、すべての第１接続部を互いに導通させることができる。

また、上述の第１、第２実施形態では、複数の個別電極４３が圧電層４２の下面に配置されているとともに、共通電極４４、４５が圧電層４２の上面に配置されていたが、これとは逆に、共通電極４４、４５が圧電層４２の下面に配置されているとともに、複数の個別電極４３が圧電層４２の上面に配置されていてもよい。

この場合には、例えば、圧電層４２と振動板４１との間に絶縁層を配置し、この絶縁層の下面に、配線４７ｅ、４７ｆ、４７ｈ、４７ｉのうち、連結部４４ｃ、４４ｄ、共通電極７５をまたいで延びた部分（第１接続配線及び第２接続配線）や、バイパス配線１０１を配置する。

また、第１、第２実施形態では、共通電極４４（対向部４４ａ）が、圧力室１０の略中央部と対向しているとともに、共通電極４５（対向部４５ａ）が、圧力室１０略中央部以外の部分と対向していたが、これには限られず、例えば、これとは逆に、第２対向部が圧力室１０の略中央部と対向しているとともに、第１対向部が圧力室１０の略中央部以外の部分と対向している、第１、第２共通電極の対向部は、圧力室１０の第１実施形態とは異なる部分と対向していてもよい。そして、この場合には、第１、第２共通電極の対向部の位置、形状などにあわせて、各共通電極の接続部の位置、形状などを適宜変更すればよい。

また、以上では、圧電アクチュエータに、配線４７ｅ、４７ｆ、４７ｈ、４７ｉ及びワイヤボンディング線９１のような、２種類の共通電極の一方をまたいで他方に接続された配線、及び、バイパス配線１０１、１０２のような、２種類の共通電極の一方をまたいで、他方における２以上の接続部を互いに接続するバイパス配線のいずれか一方のみが配置されていたが、２種類の共通電極の配置によっては、圧電アクチュエータに、これら２種類の配線がともに配置されていてもよい。

また、以上では、絶縁層上に配線４７ｅ、４７ｆ、４７ｈ、４７ｉが配置され、あるいは、ポッティングにより絶縁材料をワイヤボンディング線９１の周囲に配置していたが、これには限られず、これらの配線４７やワイヤボンディング線９１、およびバイパス配線１０１、１０２を被覆された電線で形成してもよい。

また、以上では、キャリッジとともに走査方向に往復移動しつつノズルからインクを吐出する、いわゆるシリアル式のプリンタのインクジェットヘッドに用いられる圧電アクチュエータに本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、記録用紙の幅方向の全長にわたって延びているとともにプリンタに固定された、いわゆるラインヘッドに用いられる圧電アクチュエータに本発明を適用してもよい。さらには、インクジェットヘッド以外の装置に用いられる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。

３２ 圧電アクチュエータ
４１ 振動板
４２ 圧電層
４３ 個別電極
４４、４５ 共通電極
４４ａ、４５ａ 対向部
４４ｂ、４５ｂ 接続部
４４ｃ 連結部
４６ 絶縁層
４７（４７ａ〜４７ｌ） 配線
７４、７５ 共通電極
７４ａ、７５ａ 対向部
７４ｂ、７５ｂ 接続部
１０１、１０２ バイパス配線

Claims (8)

1. 液体を吐出する複数のノズルに、それぞれ連通する複数の圧力室を有する流路ユニットと、
   前記流路ユニットの一方面側に配置された絶縁層と、
   前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置された複数の個別電極と、
   前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極を覆うように配置された圧電層と、
   前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極と対向する部分を有する共通電極と、
   前記共通電極と接続された第１の配線と、
   前記共通電極と接続された第２の配線と、を備え、
   前記第１の配線、及び、前記第２の配線は、前記圧電層の前記共通電極が形成された面から、前記圧電層の側面を通って、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面まで引き出されており、
   前記第１の配線と前記第２の配線とは、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面では接続されておらず、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側の面に形成された前記共通電極を介して電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記流路ユニットには、第１方向に沿って配列する複数の圧力室が形成され、
   前記圧電層は、前記第１方向に沿って配列する複数の圧力室を覆うように形成されており、
   前記第１の配線、又は、前記第２の配線は、前記圧電層の前記第１方向における一端側又は、他端側の位置において、前記圧電層の前記共通電極が形成された面から、前記圧電層の側面を通って、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面まで引き出され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ヘッド。
3. 前記第１の配線が前記側面を通る位置と、前記第２の配線が前記側面を通る位置とは、前記第１方向において離れていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記流路ユニットには、第１方向に沿って配列する複数の圧力室により構成された第１の圧力室の列と、前記第1の圧力室の列と前記第1方向と交差する方向に隣接して配置され、前記第1方向に沿って配列する複数の圧力室により構成された第２の圧力室の列とが形成され、
   前記共通電極は、第１の圧力室の列と対向する第１部分と、前記第２の圧力室の列と対向する第２部分とを備え、
   前記第１部分と前記第２部分とは、前記第１方向における一端側、又は、他端側の位置において、電気的に接続され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ヘッド。
5. 前記第１部分と前記第２部分とは、前記第１方向における両端側において、電気的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 絶縁層は、ジルコニアにより構成され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ヘッド。
7. 絶縁層は、セラミックス材料により構成され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ヘッド。
8. 液体を吐出する複数のノズルに、それぞれ連通する複数の圧力室を有する流路ユニットと、
   前記流路ユニットの一方面側に配置された絶縁層と、
   前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置された複数の個別電極と、
   前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極を覆うように連続して形成された圧電層と、
   前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に配置され、前記複数の個別電極と対向する部分を有する共通電極と、
   前記共通電極と接続された第１の配線と、
   前記共通電極と接続された第２の配線と、を備え、
   前記第１の配線、及び、前記第２の配線は、前記圧電層の前記共通電極が形成された面から、前記連続して形成された圧電層の側面を通って、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面まで引き出されており、
   前記第１の配線が側面を通る圧電層と、前記第２の配線が側面を通る圧電層とは同一の圧電層であって、第１の配線と第２の配線とは、前記絶縁層の前記流路ユニットと反対側の面では接続されていないことを特徴とするインクジェットヘッド。

Images