JPH11157066A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパクトで、しかも、従来からあるフレキ
シブル配線等の接続部材を用いて高密度に配列された圧
電部材への電気的接続を可能にするインクジェットヘッ
ドを提供する。 【解決手段】 複数の基板１４，１６を積層して接着
し、電圧印加時の変形によりインクを飛翔させる複数の
圧電部材２４ａ，２４ｂを最上部の基板１４上に等ピッ
チに配置し、上記圧電部材２４ａ，２４ｂに電圧を印加
するための複数の引き出し電極５８ａ，６０を各基板上
１４，１６に上記圧電部材２４ａ，２４ｂのピッチより
も広いピッチでもってそれぞれ分担形成し、上記圧電部
材２４ａ，２４ｂのうち互いに隣接する２つの圧電部材
２４ａ，２４ｂは異なる基板１４，１６上に形成された
引き出し電極５８ａ，６０にそれぞれ導通するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報に応じて
インクを飛翔させ、これを記録紙に付着させて画像を記
録するインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット方式の記録装置に
おいて、インクを飛翔させるためのアクチュエータに圧
電部材を用いたインクジェットヘッドが知られている。
このインクジェットヘッドでは、画像情報に応じて圧電
部材に電圧を印加して変形させ、この変形によりインク
室に充填されたインクを加圧してノズルからインク滴を
飛翔させている。

【０００３】上記圧電部材は、通常、複数のインク室に
それぞれ対応して基板上に配列されている。基板上に
は、各圧電部材からそれぞれ延びる引き出し電極が形成
されており、これら引き出し電極に接続されるフレキシ
ブル配線を介して各圧電部材が駆動電圧印加用ドライバ
に電気的にそれぞれ接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高解像
度で高画質の画像を記録することを目的としてインク室
およびノズルを高密度に配置すると、これに対応して圧
電部材の配置も高密度になる。その結果、基板上の引き
出し電極を各圧電部材からそれぞれ平行に引き出した場
合には、引き出し電極も高密度に配列されることにな
る。この場合、配線ピッチが合わなくなるために従来か
らあるフレキシブル配線やコネクタを用いて電気的接続
を行うことができず、それ専用に特別の接続部材を用意
しなければならなかった。一方、各圧電部材から引き出
される電極を扇状に広げるように基板上にパターン形成
して引き出し電極の密度を粗くすることで、従来のフレ
キシブル配線を用いての接続を可能にする方法も採られ
ているが、この方法では基板も含めたインクジェットヘ
ッドが大型化することになる。

【０００５】そこで、本発明は、コンパクトで、しか
も、従来からあるフレキシブル配線等の接続部材を用い
て高密度に配列された圧電部材への電気的接続を可能に
するインクジェットヘッドを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のインクジェットヘッドは、複数の基板を積層し
て接着し、電圧印加時の変形によりインクを飛翔させる
複数の圧電部材を最上部の上記基板上に等ピッチに配置
し、上記圧電部材に電圧を印加するための複数の引き出
し電極を各基板上に上記圧電部材のピッチよりも広いピ
ッチでもってそれぞれ分担形成し、上記圧電部材のうち
互いに隣接する２つの圧電部材は異なる基板上に形成さ
れた引き出し電極にそれぞれ導通するようにしたもので
ある。

【０００７】このインクジェットヘッドでは、上記複数
の基板が最上部の第１の基板と第２の基板であり、上記
第１の基板上の引き出し電極は上記圧電部材のうちの１
つ置きごとの圧電部材に導通しており、第２の基板上の
引き出し電極は上記圧電部材のピッチの２倍のピッチで
形成されるとともに上記第１の基板を貫通する導通部を
介して残る他の圧電部材にそれぞれ導通するようにして
もよい。

【０００８】また、上記複数の基板は最上部の第１の基
板、第２の基板および第３の基板であり、上記第１の基
板上の引き出し電極は上記圧電部材のうちの２つ置きご
との圧電部材に導通し、上記第２の基板上の引き出し電
極は上記圧電部材のピッチの３倍のピッチで形成される
とともに上記第１の基板を貫通する導通部を介して残る
他の圧電部材のうちの２つ置きごとの圧電部材に導通
し、上記第３の基板上の引き出し電極は上記圧電部材の
ピッチの３倍のピッチで形成されるとともに上記第１お
よび第２の基板を貫通する導通部を介して残る他の圧電
部材に導通するようにしてもよい。

【０００９】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドでは、各
圧電部材に電圧を印加するための引き出し電極を複数の
基板上に分担形成することにより、各基板上の引き出し
電極のピッチを基板枚数に応じて圧電部材のピッチの２
倍、３倍、あるいは、それ以上に広げることができる。
したがって、圧電部材を高密度に配置した場合でも、各
基板の引き出し電極に接続されるフレキシブル配線に
は、従来からある配線ピッチのフレキシブル配線を使用
することができるので、特別の接続部材を準備する必要
がない。また、従来のように引き出し電極を扇状に形成
して各電極間のピッチを広げる構成の場合に比べてヘッ
ドをコンパクトにできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は第１実施形態の
インクジェットヘッド１０の全体斜視図、図２，３はヘ
ッド１０の縦，横断面図である。このインクジェットヘ
ッド１０は、互いに重ならないはみ出し部１２が存在す
るように積層して接着された第１の基板（最上部の基
板）１４および第２の基板１６と、インクを飛翔させる
部分であるヘッド部１８とから構成されている。上記第
１および第２の基板１４，１６は、絶縁性および剛性の
ある材料からなり、例えば、セラミックス、樹脂、ガラ
ス等の材料を用いることができ、フィラーを添加した樹
脂材であってもよい。

【００１１】上記ヘッド部１８は、図２，３に示すよう
に、互いに接着された天板２０、隔壁２２、圧電部材２
４などから構成されている。天板２０には隔壁２２によ
って覆われた複数の溝状凹部が形成されており、これら
凹部の内部がそれぞれインクを収容する複数のインク室
２６、インク室２６へ補給されるインクを収容するイン
ク供給室２８、および各インク室２６とインク供給室２
８とをそれぞれ連通させるインクインレット３０になっ
ている。天板２０にはまた、各インク室２６の端部近傍
にそれぞれ連通する複数のノズル３２が直線上に形成さ
れている。

【００１２】複数の圧電部材２４は、それぞれ細長い直
方体状をなし、第１の基板１４上に等ピッチに配置され
ており、隔壁２２を介して各インク室２６にそれぞれ対
向している。隣接する圧電部材２４の間には支柱３４が
それぞれ設けられている。各支柱３４は第１の基板１４
上に固定され、隔壁２２を介して天板２０を支持してい
る。また、支柱３４は後述するように圧電部材２４と同
一の材料及び構成からなる。なお、ヘッド部１８の両端
側には、圧電部材２４と同じ厚みを有するスペーサ３６
が隔壁２０と第１の基板１４との間に固定されている。

【００１３】圧電部材２４は、周知の圧電材料（例え
ば、ＰＺＴ）からなり、複数の圧電層を積層してなる積
層型圧電部材である。各圧電層の間には、図２に示すよ
うに、圧電部材２４の一方の端面から延びる複数の個別
電極層４０と他方の端面から延びる複数の共通電極層４
２とが互いに絶縁状態で交互に設けてある。これら個別
電極層４０と共通電極層４２間に高電圧を印加すること
により、各電極層４０，４２がオーバーラップする圧電
部材２４の領域４４が分極処理されて活性部となってい
る。各個別電極層４０は圧電部材２４の端面に形成され
た導電層４０ａによりそれぞれ導通している。一方、各
共通電極層４２は、圧電部材２４の他方の端面に形成さ
れた導電層４０ｂにより共通化されるとともに、各圧電
部材２４の端面に連結された導体プレート４６を介して
アースにそれぞれ接続されている。

【００１４】上記圧電部材２４と上記支柱３４は次のよ
うに形成される。まず、図４に示すように、所定位置に
所定ピッチで複数の貫通孔４８を形成した第１の基板１
４を準備する。そして、第１の基板１４の表面中央部に
帯状のセパレート部５０を残すようにマスクし、そのセ
パレート部５０の両側に例えばＡｕ／Ｎｉスパッタ膜５
２を形成する。このスパッタ膜５２の形成と同時に上記
各貫通孔４８の内面にもスパッタ膜が形成され、図２に
示すように第１の基板１４を貫通する導通部５４が形成
される。その後、第１の基板１４のスパッタ膜５２を形
成した面に積層型圧電プレートを導電性接着剤で接着固
定する。そして、図５に示すように、その圧電プレート
にダイシングソーやワイヤーソーなどで複数の溝５６を
平行に形成して分割することにより、圧電部材２４と支
柱３４とが分断形成される。また、上記各溝５６は、第
１の基板１４を僅かに削り込む程度に形成される。その
結果、第１の基板１４上に形成したスパッタ膜５２も分
割されて、各圧電部材２４からそれぞれ平行に延びる引
き出し電極５８が形成される。

【００１５】図５に示すように、上記貫通孔４８は圧電
部材２４のうち１つ置きごとの圧電部材２４ｂの端部近
傍に配置されている。また、図６に示すように、第１の
基板１４の下部に導電性接着剤で接着固定された第２の
基板１６上には、複数の引き出し電極６０がスパッタリ
ングなどによりそれぞれ平行にパターン形成されてい
る。これら引き出し電極６０は、第１の基板１４に形成
された各貫通孔４８に対応する位置に形成されており、
各圧電部材２４のピッチの２倍のピッチで配置されてい
る。また、図７に示すように、圧電部材２４の端面の個
別電極４０用導電層４０ａと貫通孔４８内面の導通部５
４とは、導電ペースト６２を塗布することにより導通さ
せてある。これにより、第２の基板１６上の引き出し電
極６０は、１つ置きごとの圧電部材２４ｂに各貫通孔４
８の導通部５４を介して導通している。

【００１６】図５，６に示すように、第１の基板１４上
の引き出し電極５８には、上記貫通孔４８に対応しない
もの５８ａと対応するもの５８ｂとがある。このうち、
引き出し電極５８ａは、１つ置きごとの圧電部材２４ａ
の個別電極４０用導電層４０ａに導通している。一方、
上記貫通孔４８に対応する圧電部材２４ｂへの電圧印加
には、第２の基板１６上の引き出し電極６０が使用され
るため、上記各貫通孔４８に対応する第１の基板１４上
の引き出し電極５８ｂは、実質的に電極としては使用さ
れないダミー電極となる。したがって、実際に電圧印加
に使用される第１の基板１４上の引き出し電極５８ａも
また、上記第２の基板１６上の引き出し電極６０と同様
に、圧電部材２４のピッチの２倍のピッチで形成されて
いる。

【００１７】図８に示すように、第１の基板１４および
第２の基板１６には、フレキシブル配線７０，７２がそ
れぞれ接続されている。これらフレキシブル配線７０，
７２は駆動電圧印加用ドライバ（図示せず）にそれぞれ
接続されている。フレキシブル配線７０，７２は、図９
に示すように、２枚の樹脂フィルム７４，７６の間に複
数の銅配線７８を圧電部材２４のピッチの２倍のピッチ
で形成してなるものである。フレキシブル配線７０の各
配線７８は上記貫通孔４８に対応しない引き出し電極５
８ａに接続され、これにより引き出し電極５８ａに対応
する圧電部材２４ａにドライバから駆動電圧がそれぞれ
印加されるようになっている。一方、フレキシブル配線
７２の各配線７８は、第２の基板１６上の引き出し電極
６０にぞれぞれ接続され、これにより各貫通孔４８に対
応する圧電部材２４ｂにドライバから駆動電圧がそれぞ
れ印加されるようになっている。

【００１８】上記構成からなるインクジェットヘッド１
０では、インク供給室２８に供給されたインクが対応す
るインクインレット３０を介して各インク室２６に収容
されている。この状態で、画像情報に応じてドライバか
らフレキシブル配線７０，７２を介して圧電部材２４に
駆動電圧が印加されると、圧電部材２４の活性部４４が
瞬時に変形して隔壁２２をインク室２６に向かって押し
込む。これにより加圧されたインク室２６内のインクが
ノズル３２からインク滴となって飛翔し、このインク滴
が記録紙に付着して画像が記録される。

【００１９】以上に説明したように本実施形態のインク
ジェットヘッドでは、各圧電部材２４に電圧を印加する
ための引き出し電極を第１および第２の基板１４，１６
上に分担形成することにより、各基板１４，１６上の引
き出し電極５８ａ，６０のピッチを圧電部材２４のピッ
チの２倍に広げることができる。したがって、圧電部材
２４を高密度に配置した場合でも、各基板１４，１６の
引き出し電極５８ａ，６０に接続されるフレキシブル配
線７０，７２には、従来からある配線ピッチのフレキシ
ブル配線を使用することができ、特別の接続部材を準備
する必要がない。また、従来のように引き出し電極を扇
状に形成して各電極間のピッチを広げた構成の場合に比
べてヘッド１０をコンパクトにできる。

【００２０】次に、図１０，１１を参照して別の実施形
態のインクジェットヘッド８０について説明する。この
インクジェットヘッド８０は、上記第１実施形態のイン
クジェットヘッド１０と同様にヘッド部１８、第１の基
板１４および第２の基板１６を備えるとともに、第２の
基板１６の下部に接着固定された第３の基板８２を備え
ている。ヘッド部１８の内部には、第１の基板１４上に
等ピッチで配置された圧電部材（図示せず）が設けられ
ている。これら圧電部材に電圧を印加するための引き出
し電極（図示せず）が第１、第２および第３の基板１
４，１６，８２上にそれぞれ分担形成されており、各基
板１４，１６，８２上の引き出し電極はそれぞれ圧電部
材のピッチの３倍のピッチでそれぞれ形成されている。
第１の基板１４上の引き出し電極は、圧電部材のうち２
つ置きごとの圧電部材にそれぞれ導通している。第２の
基板１６上の引き出し電極は、残る他の圧電部材のうち
２つ置きごとの圧電部材に第１の基板１４を貫通する導
通部（図示せず）を介して導通している。また、第３の
基板８２上の引き出し電極は、残る他の圧電部材に第１
および第２の基板１４，１６を貫通する導通部（図示せ
ず）を介してそれぞれ導通している。このように形成さ
れた各基板１４，１６，８２上の引き出し配線は、図１
１に示すように、圧電部材のピッチの３倍の配線ピッチ
をそれぞれ有するフレキシブル配線８３，８４，８５を
介してドライバに接続されている。

【００２１】このようにインクジェットヘッド８０で
は、各基板１４，１６，８２上の引き出し配線を圧電部
材のピッチの３倍のピッチで形成することができるの
で、高密度に配置された圧電部材への電気的接続を配線
ピッチがより広い従来品のフレキシブル配線を用いて容
易に行うことができる。また、上記インクジェットヘッ
ド１０の場合と同様に、ヘッド８０をコンパクトにする
ことができる。

【００２２】図１２，１３に示すインクジェットヘッド
９０は、第１、第２および第３の基板１４，１６，８２
の重ね方と配線引き出し方向を変えた変形例を示すもの
で、実質的構成および効果は上記インクジェットヘッド
８０と同様である。また、３枚の基板の重ね方および配
線引き出し方向は種々の変更が可能であり、例えば図１
４に示すインクジェットヘッド１００のように各基板を
重ねてもよい。

【００２３】なお、以上に説明した各インクジェットヘ
ッドは２枚または３枚の基板を有するものであるが、本
発明は基板を４枚以上とした場合にも適用できる。ま
た、基板を３枚以上とした場合には上述したように各基
板上に等ピッチでそれぞれ形成された引き出し電極と各
圧電部材とを規則的順序をもって導通させるのが好まし
いが、本発明はこれに限らず、各基板上の引き出し電極
のピッチを各圧電部材のピッチよりも広いが一律ではな
いものとして、対応する圧電部材にそれぞれ導通させる
ようにした場合も含むものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態のインクジェットヘッドの全体
斜視図。

【図２】 図１のインクジェットヘッドのII−II線断面
図。

【図３】 図２のインクジェットヘッドのIII−III線断
面図。

【図４】 圧電部材の製造過程における第１の基板の斜
視図。

【図５】 第１の基板上に配置された圧電部材の斜視
図。

【図６】 図５の第１の基板の下部に第２の基板を固定
した状態を示す部分平面図。

【図７】 図６におけるVII−VII線断面図。

【図８】 インクジェットヘッドにフレキシブル配線を
接続した状態を示す斜視図。

【図９】 フレキシブル配線の平面図と側面図。

【図１０】 別の実施形態のインクジェットヘッドを示
す全体斜視図。

【図１１】 図１０のインクジェットヘッドにフレキシ
ブル配線を接続した状態を示す斜視図。

【図１２】 ３枚の基板を有するインクジェットヘッド
の変形例を示す全体斜視図。

【図１３】 図１２のインクジェットヘッドにフレキシ
ブル配線を接続した状態を示す斜視図。

【図１４】 ３枚の基板を有するインクジェットヘッド
の別の変形例を示す全体斜視図。

【符号の説明】

１０…インクジェットヘッド、１４…第１の基板（最上
部の基板）、１６…第２の基板、１８…ヘッド部、２４
…圧電部材、５４…導通部、５８，５８ａ，５８ｂ…引
き出し電極、６０…引き出し電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の基板を積層して接着し、電圧印加
   時の変形によりインクを飛翔させる複数の圧電部材を最
   上部の上記基板上に等ピッチに配置し、上記圧電部材に
   電圧を印加するための複数の引き出し電極を各基板上に
   上記圧電部材のピッチよりも広いピッチでもってそれぞ
   れ分担形成し、上記圧電部材のうち互いに隣接する２つ
   の圧電部材は異なる基板上に形成された引き出し電極に
   それぞれ導通するようにしたインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 上記複数の基板は最上部の第１の基板と
   第２の基板であり、上記第１の基板上の引き出し電極は
   上記圧電部材のうちの１つ置きごとの圧電部材に導通
   し、上記第２の基板上の引き出し電極は上記圧電部材の
   ピッチの２倍のピッチで形成されるとともに上記第１の
   基板を貫通する導通部を介して残る他の圧電部材にそれ
   ぞれ導通す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. 【請求項３】 上記複数の基板は最上部の第１の基板、
   第２の基板および第３の基板であり、上記第１の基板上
   の引き出し電極は上記圧電部材のうちの２つ置きごとの
   圧電部材に導通し、上記第２の基板上の引き出し電極は
   上記圧電部材のピッチの３倍のピッチで形成されるとと
   もに上記第１の基板を貫通する導通部を介して残る他の
   圧電部材のうちの２つ置きごとの圧電部材に導通し、上
   記第３の基板上の引き出し電極は上記圧電部材のピッチ
   の３倍のピッチで形成されるとともに上記第１および第
   ２の基板を貫通する導通部を介して残る他の圧電部材に
   導通す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。