JP4329734B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。

インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等において、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配し、各圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与することによりノズルからインクを吐出する。圧力室に選択的に圧力を付与するための一つの手段として、圧電性のセラミックからなる複数の圧電シートが積層されたアクチュエータユニットが用いられることがある。

かかるインクジェットヘッドの一例として、連続平板状の圧電シートを、複数の圧力室に跨って形成されたコモン電極（共通電極）と、各圧力室に対向して配置された複数の個別電極とで挟み込んだ圧電アクチュエータを有するものが知られている（特許文献１参照）。このインクジェットヘッドにおいて、圧電アクチュエータの側面には、キャビティユニット（流路ユニット）の上面から圧電アクチュエータの積層方向に沿って導電性接着剤が塗布されている。この導電性接着剤によってキャビティユニットと圧電アクチュエータのコモン電極とが電気的に接続され、キャビティユニットがグランドに接続されている。

したがって、キャビティユニットとコモン電極とがグランドに接続されて同電位となり、キャビティユニットとコモン電極間に電位差が生じなくなる。これにより、内部電極（コモン電極及び個別電極）のマイグレーションに起因した圧電アクチュエータの破損を抑制することが可能になる。つまり、キャビティユニットと内部電極間に電位差が生じると、キャビティユニット内のインク中の水分が電解され、水素イオン（Ｈ+）が生成される。このとき、圧電アクチュエータの内部電極がマイナス側になっていると、生成された水素イオンが内部電極側に移動し、内部電極が水素イオンを吸蔵して膨張する。このようにキャビティユニットと内部電極間に電位差が生じると、膨張した内部電極によって圧電アクチュエータが破損する可能性があるが、上述のようにキャビティユニットとコモン電極とが同電位とされていることで、圧電アクチュエータの破損を抑制することができる。

さらに、搬送された被印刷媒体とキャビティユニットとが擦れ合うことによって発生する静電気が、キャビティユニットからグランドに流れるため、静電気によって圧電アクチュエータに接続された電子部品が破損するのを抑制することができる。

特開２００３−８０７０９号公報（図１１）

上述した特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、製造工程において塗布された導電性接着剤がキャビティユニットの上面と十分に接触していなかったり、振動などによりキャビティユニットの上面から剥離したりすることによって、コモン電極とキャビティユニットとが電気的に接続されなくなることがある。

そこで、本発明の主たる目的は、共通電極と流路ユニットとが確実に電気的に接続されるインクジェットヘッドを提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズルに連通した複数の圧力室を有する導電性材料からなる流路ユニットを備えている。さらに、圧電層と、前記圧電層に積層された一又は複数の絶縁層と、それぞれが前記圧力室に対向する複数の個別電極と、前記複数の個別電極と共に前記圧電層を挟む共通電極とを備えている。また、前記流路ユニットと前記一又は複数の絶縁層のうちの最外層とを接着する導電性接着剤からなる接着層と、前記共通電極と電気的に接続されつつ前記最外層における前記流路ユニットとの接着面に到達しており、且つ、端部において前記接着層と電気的に接合された導電性部材とを備えている。前記導電性部材の少なくとも一部が、前記最外層に設けられた孔であって、前記最外層内をその厚さ方向に延在し且つ前記最外層における前記流路ユニットとの前記接着面に開口を有する前記孔内に埋め込まれており、前記端部の外縁は、平面視において、前記孔の外縁より径方向の外側に位置しており、前記流路ユニットにおける前記最外層との接着面には、前記孔に対向して前記端部よりも径が大きい凹部が形成されている。

本発明によると、共通電極と電気的に接続された導電性部材と流路ユニットとが、流路ユニットと絶縁層とを接着する接着層を介して電気的に接続されるため、共通電極と流路ユニットとが接着層及び導電性部材を介して確実に電気的に接続される。このとき、平面視において、前記端部の外縁の少なくとも一部が、前記孔の外縁より径方向の外側に位置しているため、接着面と凹部との境界部においてフィレットを形成している導電性接着剤と導電性部材との接触面積が大きくなる。これにより、共通電極と流路ユニットとがより一層確実に電気的に接続される。

また、前記導電性部材の少なくとも一部が、前記最外層内をその厚さ方向に延在し且つ前記最外層における前記流路ユニットとの前記接着面に開口を有する孔内に埋め込まれているため、導電性部材の端部と接着層との接続部分が外部に露出しないため、接続部分が外力から保護される。これにより、共通電極と流路ユニットとがより確実に電気的に接続される。

このとき、前記流路ユニットにおける前記最外層との接着面には、前記孔に対向して前記端部よりも径が大きい凹部が形成されているため、導電性部材が絶縁層から盛り上がっていても導電性部材が流路ユニットと接触しにくくなる。これにより、流路ユニットと絶縁層とを接着したときに圧電層が破損するのを抑制することができる。

本発明においては、前記最外層の孔の内壁面には、前記最外層の接着面と同一平面上に一端を有する筒状の内部配線が配置され、前記導電性部材が前記内部配線内に埋め込まれていることが好ましい。さらに、本発明においては、前記端部の少なくとも一部が前記接着面から突出していることがより一層好ましい。これによると、導電性部材が突出しているため、導電性部材と凹部の壁面との間で導電性接着剤のフィレットが形成されやすくなる。これにより、導電性部材と接着層との接触面積が大きくなり、共通電極と流路ユニットとがより確実に電気的に接続される。

本発明においては、前記導電性部材を複数備えていることが好ましい。これによると、共通電極と流路ユニットとがより確実に電気的に接続される。

このとき、前記複数の導電性部材に係る複数の前記端部によって、前記流路ユニットにおいて前記圧電層に対向した領域内にある複数の前記圧力室が取り囲まれていることが好ましい。これによると、平面視において圧力室同士の間に端部が配置されることがないため、圧力室を高密度に形成することができる。

また、本発明は、前記圧電層と前記一又は複数の絶縁層とが積層された積層体における最外層である前記圧電層の表面に、平面視において前記複数の個別電極を取り囲むように形成された複数の表面電極をさらに備えていてよい。このとき、前記積層体内には、前記導電性部材が各一端に配置され且つ前記共通電極を一部として含む複数の内部導電体路が形成されており、前記内部導電体路の他端が前記表面電極と電気的に接合されていてよい。さらにこのとき、平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記端部を避けて形成されていることが好ましい。これによると、平面視において、導電性部材の端部を避けて表面電極が配設されているため、表面電極と配線とを接合するときに表面電極が加圧されても、端部周辺に応力が集中しにくくなる。これにより、導電性部材が積層体から外れるのを抑制することができる。

このとき、平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記孔を避けて形成されていることが好ましい。これによると、表面電極と配線とを接合するときに導電性部材が積層体から外れるのを確実に抑制することができる。また、本発明においては、複数の前記圧力室が配列することによって形成された複数の圧力室群に対向しつつ、前記圧電層、前記１又は複数の絶縁層、複数の前記個別電極及び前記共通電極を含む複数のアクチュエータユニットが、前記圧力室群を形成する全ての前記圧力室に跨るサイズと形状とを有しており、前記アクチュエータユニットの外縁と前記圧力室群との間において、平面視で円形の外形形状を有する複数の前記凹部が等間隔に形成されていてもよい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

本発明に係る一実施の形態であるインクジェットヘッドについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る実施の形態であるインクジェットヘッドの外観斜視図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。インクジェットヘッド１は、図１に示すように、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上面に配置され且つ２つのインク溜まり３が形成されたベースブロック７１と、これらヘッド本体７０とベースブロック７１とを保持するホルダ７２とを含んでいる。

ヘッド本体７０は、図２に示すように、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に形成された接着層６（図６参照）によって接着された複数のアクチュエータユニット（積層体）２１とを含んでいる。接着層６は、導電性接着剤からなる。また、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数の薄板（プレート）を積層して互いに接着させた積層構造を有している。このうち、流路ユニット４の底面は微小径を有する多数のノズル８（図６参照）が配列されたインク吐出面７０ａとなっている。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）５０が半田によって接着され、左又は右に引き出されている。

図３は、ヘッド本体７０を上面（インク吐出面７０ａと反対側）から見た平面図である。図３に示すように、流路ユニット４は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状を有している。流路ユニット４内には、共通インク室であるマニホールド流路５が設けられており、破線で描かれている。マニホールド流路５は、流路ユニット４の長手方向（主走査方向）と平行に延在する複数の副マニホールド流路５ａに分岐している。

流路ユニット４の上面（アクチュエータユニット２１との接着面）には、複数の開口３ａが形成されており、平面形状が台形である４つのアクチュエータユニット２１が、これらの開口３ａを避けるように、千鳥状で２列に配列されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。また、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向（副走査方向）に部分的にオーバーラップしている。一方、複数の開口３ａも流路ユニット４の長手方向に沿って２列に配列されており、各列５個、計１０個の開口３ａがアクチュエータユニット２１と干渉しない位置に設けられている。そして、マニホールド流路５には、各開口３ａを通じて、ベースブロック７１のインク溜まり３に貯溜されていたインクが供給される。

流路ユニット４の上面は、さらに、ノズル８にそれぞれ連通された圧力室１０（図６参照）がマトリクス状に複数配列されている。１つのアクチュエータユニット２１の接着領域に対応して、これらの圧力室１０が集合し１つの圧力室群９を構成している。つまり、アクチュエータユニット２１は、１つの圧力室群９を構成する全ての圧力室１０に跨るサイズと形状とを有している。また、圧力室群９に対向する流路ユニット４の下面（インク吐出面７０ａ）では、圧力室１０に連通するノズル８もマトリクス状に多数配列されて、１つの圧力室群９に対応した１つのインク吐出領域を形成している。

図２に戻って、ベースブロック７１は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック７１内のインク溜まり３は、ベースブロック７１の長手方向に沿って延在する略直方体の中空領域である。インク溜まり３は、その一端に設けられた開口（図示せず）を通じて外部に設置されたインクタンク（図示せず）からインクが供給され、常にインクで満たされている。インク溜まり３には、インクを流出するための開口３ｂが、その延在方向に沿って２列に計１０個設けられている。これら開口３ｂは、流路ユニット４の開口３ａと接続されるように千鳥状に設けられている。すなわち、インク溜まり３の１０個の開口３ｂと流路ユニット４の開口３ａはそれぞれ同じ位置関係となるように設けられている。

ベースブロック７１の下面７３は、開口３ｂの近傍部分７３ａにおいて周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック７１は、開口３ｂの近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４の上面と接触している。そのため、開口３ｂの近傍部分７３ａ以外の領域は、流路ユニット４から離隔しており、ここで形成された間隙部分にアクチュエータユニット２１が配されている。

ホルダ７２は、ベースブロック７１を把持する把持部７２ａと、副走査方向に間隔をおいて設けられ把持部７２ａの上面から上方に向けて突出する一対の突出部７２ｂとを含んでいる。ベースブロック７１は、ホルダ７２の把持部７２ａの下面に形成された凹部内に接着固定されている。アクチュエータユニット２１に接続されたＦＰＣ５０は、間隙部分から引き出され、スポンジなどの弾性部材８３を介してホルダ７２の突出部７２ｂ表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、突出部７２ｂに対向して、ＦＰＣ５０上にドライバＩＣ８０が設置されている。すなわち、ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット２１とドライバＩＣ８０とを電気的に接合し、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をアクチュエータユニット２１に伝達する。

ドライバＩＣ８０の外側表面には略直方体形状のヒートシンク８２が密着配置されている。このヒートシンク８２により、ドライバＩＣ８０で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバＩＣ８０及びヒートシンク８２の上方においては、ＦＰＣ５０の一端が接続された基板８１が配置されている。ヒートシンク８２の上面と基板８１との間、および、ヒートシンク８２の下面とＦＰＣ５０との間は、それぞれシール部材８４で接着されており、インクジェットヘッド１の本体にゴミやインクが侵入することを防いでいる。

図４は、図３に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。図４に示すように、流路ユニット４内のアクチュエータユニット２１と対向する領域には、流路ユニット４の長手方向と平行に４本の副マニホールド流路５ａが延在している。各副マニホールド流路５ａには、ノズル８の各々に通じる多数の個別インク流路７（図６参照）が接続されている。図４では、説明の都合上、本来アクチュエータユニット２１の陰になって見ることができないノズル８、圧力室１０、アパーチャ１３が実線で示されている。

流路ユニット４の上面には、上述のように圧力室群９が形成されており、アクチュエータユニット２１の外形とほぼ同じ大きさの台形形状を有している。圧力室群９に属する各圧力室１０は、平面形状が角の丸くなった略菱形である。さらに、各圧力室１０は、その長い対角線の一端においてノズル８に連通されていると共に、その他端においてアパーチャ１３を介して副マニホールド流路５ａに連通されている。後述するように、アクチュエータユニット２１上には、圧力室１０よりも一回り小さい個別電極３５（図７参照）が、圧力室１０と対向するようにマトリクス状に配列されている。

図５は、ヘッド本体７０におけるアクチュエータユニット２１が配置されている１つの接着領域のみを示した部分平面図である。図４及び図５に示すように、この接着領域には、複数の凹部３０（図６参照）が、互いにほぼ等間隔に形成され、１つの圧力室群９を取り囲んでいる。各凹部３０は、平面視で円形の外形形状を有している。さらに、アクチュエータユニット２１上には、円盤状の表面電極６１が、平面視において各凹部３０とそれぞれ対応して形成されている。これらの表面電極６１は、アクチュエータユニット２１の外縁と個別電極３５の形成領域（平面視で圧力室群９に対応）との間に位置している。

次に、ヘッド本体７０の断面構造について説明する。図６は、図４に示すVI−VI線における断面図であり、個別インク流路を示している。図６から分かるように、ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャすなわち絞り１３を介して副マニホールド流路５ａと連通している。このようにして、ヘッド本体７０には、副マニホールド流路５ａの出口からアパーチャ１３、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路７が圧力室１０ごとに形成されている。

ヘッド本体７０は、図６に示すように、上から順に、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７及びノズルプレート２８の合計８枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、プレート２２〜２８が金属製となっており、これらプレート２２〜２８により流路ユニット４が構成されている。本実施の形態では、いずれのプレート２２〜２８もステンレス製であるが、ノズルプレート２８は樹脂製であってもよい。

アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、３枚の圧電シート４１〜４３（図７参照）が積層され且つ電極が配されている。全ての圧電シート４１〜４３は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。

キャビティプレート２２は、アクチュエータユニット２１の接着領域内に、圧力室１０の空隙を構成する孔が多数設けられている。各孔は、それぞれほぼ菱形の形状を有している。さらに接着領域の周縁部には、複数の凹部３０（図４及び図５参照）が設けられており、全ての孔を取り囲んでいる。いずれの凹部３０も、アクチュエータユニット２１側に向かって開口している。

ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１３との連絡孔２３ａ及び圧力室１０からノズル８への連絡孔２３ｂがそれぞれ設けられている。アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３となる孔のほかに圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられている。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３と副マニホールド流路５ａとの連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられている。マニホールドプレート２６、２７は、副マニホールド流路５ａに加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられている。ノズルプレート２８は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズル８がそれぞれ設けられている。

これらアクチュエータユニット２１と７枚のプレート２２〜２８とが、互いに位置合わせして積層されて、図６に示すような個別インク流路７を形成している。図６から分かるように、本実施の形態の個別インク流路７は、圧力室１０を最上部として、全体に上に凸の弓なり形状をした流路である。さらに、この圧力室１０を挟んで２つの流路から構成されている。このうち、一方の流路は、副マニホールド流路５ａの上側縁部から上方に向かい、アパーチャ１２において水平に延在した後、圧力室１０の一方端に至る流路である。また、他方の流路は、圧力室１０の他方端から離れるようにして斜め下方に向かい、その後垂直下方にノズル８へと至る流路である。これによって、副マニホールド流路５ａからノズル８への滑らかなインク供給が可能となっている。

次に、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。図７（ａ）は図６に描かれた１点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図であり、図７（ｂ）はアクチュエータユニット２１の部分拡大平面図である。図８は、図７に描かれた１点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。

図７（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された３枚の圧電シート４１、４２、４３が積層された積層構造を有している。このとき、圧電シート（圧電層）４１が最上層、圧電シート（絶縁層）４２が中間層、圧電シート（絶縁層）４３が最下層（最外層）となっている。そのうち、最上層だけが、電界印加時に電歪特性を示す活性部を有する層（以下、単に「活性部を有する層」というように記する）とされ、残り２層は活性部をもたない非活性層である。これら圧電シート４１〜４３は、１つの圧力室群９を覆うように配置され、連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４３が連続平板層の積層体であるので、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５及び表面電極６１を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。

最上層の圧電シート４１上には、個別電極３５及び表面電極６１が配置されている。圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、略２μｍの厚みの共通電極３４が介在している。さらに、圧電シート４２と最下層の圧電シート４３との間にも、共通電極３４と同様に形成された略２μｍの厚みの補強電極３３が介在している。これら個別電極３５、共通電極３４及び補強電極３３は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。また、共通電極３４及び補強電極３３はともに、対応する各圧電シート４２、４３のほぼ全面に形成されており、各シートが積層されたときにその端面が外部に露出している。

個別電極３５は、図７（ｂ）に示すように、圧力室１０と対向する位置に配置された主電極領域３５ａと、主電極領域３５ａにつながっており且つ圧力室１０と対向しない位置に配置された補助電極領域３５ｂとから構成されている。主電極領域３５ａは、圧力室１０とほぼ相似の平面形状を有し、圧力室１０に比べ一回り小さい略菱形である。この主電極領域３５ａにおける鋭角部は延出されて補助電極領域３５ｂにつながっている。補助電極領域３５ｂの先端表面には、円形のランド３６が設けられている。ランド３６は、キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない領域に対向している。ランド３６は、例えば、ガラスフリットを含む金からなり、補助電極領域３５ｂと電気的に接続されている。図７（ａ）ではＦＰＣ５０の図示を省略しているものの、各ランド３６は、ＦＰＣ５０に設けられた対応する接点とそれぞれ電気的に接続されている。つまり、個別電極３５のランド３６は、ＦＰＣ５０の接点と独立して接合されており、ドライバＩＣ８０とそれぞれ接続されている。これにより、各圧力室１０に対応するものごとに電位を選択的に制御することができる。

各圧電シート４１〜４３には、図７（ａ）及び図８に示すように、平面視において互いに重ならないように各シートの厚み方向に貫通した孔４７ａ、４８ａ、４９ａが形成されている。このとき、圧電シート４３の孔４９ａと凹部３０とが、平面視において各開口の中心がほぼ一致するように対向している。孔４７ａ、４８ａ、４９ａの内壁面には、筒状のスルーホール電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃが配置されている。スルーホール電極６２ａの上端面がアクチュエータユニット２１の上面と同一平面上にあって表面電極６１と電気的に接合されている。スルーホール電極６２ａとスルーホール電極６２ｂとが共通電極３４を介して電気的に接続されている。また、スルーホール電極６２ｂとスルーホール電極６２ｃとが補強電極３３を介して電気的に接続されている。スルーホール電極６２ｃの下端面がアクチュエータユニット２１の下面（流路ユニット４との接着面）と同一平面上にある。このように、アクチュエータユニット２１内には、各圧電シート４１〜４３に設けられたスルーホール電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃからなり、共通電極３４を電気的な導電路の一部とする筒状の内部配線（第１の内部配線）が形成されている。この内部配線は、一端が表面電極６１と接合され、さらに補強電極３３を導電路の一部に含んでいる。

スルーホール電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃ内にはそれぞれ導電性部材が埋め込まれており、この導電性部材が導通配線４７ｂ、４８ｂ、４９ｂとなっている。各導通配線４７ｂ、４８ｂ、４９ｂは、各圧電シート４１〜４３の厚さ方向に延在している。これにより、最上層でスルーホール電極６２ａと導通配線４７ｂとが、中間層でスルーホール電極６２ｂと導通配線４８ｂとが、最下層でスルーホール電極６２ｃと導通配線４９ｂとがそれぞれ電気的に接合されている。そして、導通配線４７ｂの上端面が表面電極６１に、下端面が共通電極３４にそれぞれ電気的に接合されている。また、導通配線４８ｂの上端面が共通電極３４に、下端面が補強電極３３にそれぞれ電気的に接合されている。さらに、導通配線４９ｂの上端面が補強電極３３に電気的に接合されており、下端面がアクチュエータユニット２１の下面から流路ユニット４に向かって突出して端子４６を形成している。つまり、アクチュエータユニット２１内には、各圧電シート４１〜４３に設けられた導通配線４７ｂ、４８ｂ、４９ｂからなり、共通電極３４を電気的な導電路の一部とする別の内部配線（第２の内部配線）が形成されている。この内部配線も、一端が表面電極６１と接合され、さらに補強電極３３をその一部に含んでいる。このとき、上述の第１の内部配線は、その内側に第２の内部配線が配設されて、並列の導電路を構成している。また、第１の内部配線は、その他端において、突出した端子４６を有する導通配線４９ｂ（導電性部材）が配置されている。なお、ここでは、平面視において、表面電極６１と端子４６とが互いに重ならないように配置されていると共に、多数の端子４６が圧力室群９を取り囲んでいる（図５参照）。

端子４６は、その中心部が下方に向かって凸となった円盤形状を有しており、流路ユニット４の上面に形成された凹部３０と対向している。平面視において、端子４６の外径が孔４９ａの開口外径よりも大きく且つ凹部３０の開口外径よりも小さくなっている。そのため、アクチュエータユニット２１と流路ユニット４との界面に端子４６が介在することがないので、両者の接着時に加えられる押圧力が、端子４６近傍に集中することでアクチュエータユニット２１を破損することがない。また、言い換えれば、端子４６の外縁の全てが、孔４９ａの外縁より径方向の外側に位置している。これにより、端子４６がスルーホール電極６２ｃの下端面に接合されている。さらに、図８に示すように、端子４６の先端部は、凹部３０内にあって接着層６によって被覆されていない。端子４６の表面（周縁部）と凹部３０の内壁面との間には、これら両方と接触するように接着層６のフィレットが形成されている。したがって、端子４６と接着層６とが接着層６のフィレットを介して電気的に接続されている。このとき、第１の内部配線と第２の内部配線とから構成された内部導電体路により、共通電極３４が導電性の接着層６を介して流路ユニット４に電気的に接合されている。つまり、スルーホール電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃと、導通配線４７ｂ、４８ｂ、４９ｂと、これらが接合している共通電極３４及び補強電極３３の一部とがアクチュエータユニット２１内に形成された内部導電体路となっている。

ここで、接着層６のフィレットは、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４に接着するときに形成される。接着剤を流路ユニット４（キャビティプレート２２）の上面に塗布し、この接着剤をアクチュエータユニット２１と共に挟んで両者を固定するとき、押圧力を加えて、両者間の接着剤を所定厚の接着層６に形成する。このとき、余剰の接着剤は、一部が凹部３０内に回収される。残余の接着剤は、凹部３０に対向するアクチュエータユニット２１（圧電シート４３）の下面に広がりフィレットとなる。このフィレットの厚さや広がりは、押圧力や残余の接着剤の量、粘度、表面張力等で決まるものであるが、アクチュエータユニット２１の下面における端子４６の広がりが凹部３０の開口端近傍に達する程に形成されている。そのため、少なくともフィレットの一部は、端子４６と容易に接続可能となっている。

表面電極６１は、ＦＰＣ５０の独立した接地用の接点と半田で接合されているため、表面電極６１、端子４６を含む導通配線４７ｂ〜４９ｂ、共通電極３４及び補強電極３３の全てが接地されてグランド電位となっている。また、端子４６が接着層６を介して流路ユニット４と電気的に接続されているため、流路ユニット４もグランド電位となっている。本実施の形態では、表面電極６１は、図５に示すように、複数箇所に分散して形成されている。これらの表面電極６１と接続する共通電極３４は確実にグランド電位となり、その電気的信頼性も高い。さらに、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間に不必要な電位差が生じない構成となっている。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性層が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）２枚の圧電シート４２，４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。したがって、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４２，４３は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２，４３との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４３全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図７（ａ）に示したように、圧電シート４１〜４３の下面は圧力室を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４３は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４３は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５と共通電極３４とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４３が元の形状に戻る。このとき、圧力室１０の容積は初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加し、インクが副マニホールド流路５ａ側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４３が圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。

以上説明した一実施の形態によると、共通電極３４と電気的に接続された端子４６と流路ユニット４とが、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とを接着する接着層６を介して電気的に接続されるため、共通電極３４と流路ユニット４とが接着層６及び端子４６を介して確実に電気的に接続される。これにより、外部から電荷が供給されても、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間に電位差が生じることがないため、マイグレーションに起因したアクチュエータユニット２１の破損が生じない。さらに、静電気によって圧電アクチュエータ３２に接続されたドライバＩＣ８０が破損するのを抑制することがない。

また、平面視において、多数の端子４６が圧力室群９を取り囲むように配置されているため、圧力室１０同士の間に端子４６が配置されることなく圧力室１０を高密度に形成することができる。また、多数の端子４６と接着層６とが接するため、共通電極３４と流路ユニット４とが確実に電気的に接続される。

さらに、圧電シート４３に形成された孔４９ａ内に導通配線４９ｂが位置しているため、導通配線４９ｂの端部である端子４６と接着層６との接続部分が外部に露出することがない。これにより、接続部分が保護されて共通電極３４と流路ユニット４とがより確実に電気的に接続される。

加えて、流路ユニット４の上面に形成された凹部３０が端子４６と対向しているため、端子４６と流路ユニット４とが接触しない。これにより、アクチュエータユニット２１と流路ユニット４とを接着するときに、アクチュエータユニット２１が破損するのを防止することができる。

また、端子４６がアクチュエータユニット２１の下面から突出しているため、端子４６の表面と凹部３０の内壁面との間で接着層６のフィレットが形成されている。これにより、端子４６と接着層６との接触面積が大きくなり、共通電極３４と流路ユニット４とがより確実に電気的に接続される。

さらに、平面視において、端子４６の外縁が、孔４９ａの外縁より径方向の外側に位置しているため、端子４６と接着層６との接触面積がより大きくなる。

加えて、平面視において、表面電極６１と端子４６及び孔４９ａとが互いに重ならないように配置されているため、表面電極６１とＦＰＣ５０の接点とを接合するときに表面電極６１が加圧されても、端子４６周辺に応力が集中しにくくなる。これにより、端子４６がアクチュエータユニット２１から外れない。

なお、本実施の形態の一変形例として、図９に示すように、平面視において、各圧電シート４１'〜４３'に形成された、導通配線４７ｂ'、４９ｂ'とが互いに重なるように、且つ、導通配線４８ｂ'と導通配線４７ｂ'、４９ｂ'とが互いに重ならないように構成してもよい。このとき、平面視において、表面電極６１'と端子４６'とが重なるように配置されている。これによると、平面視において、導通配線４７ｂ'、４８ｂ'、４９ｂ'が占有する領域を小さくすることができる。また、導通配線４７ｂ'、４８ｂ、４９ｂ'がアクチュエータユニット２１'の厚さ方向に沿って一直線に延在していないため、表面電極６１'が下方に向かって押圧されたとき、導通配線４９ｂ'が孔４９ａ'から抜け落ちにくい。さらに、アクチュエータユニット２１と流路ユニット４との接着時に、表面電極６１'に加えられる押圧力は、表面電極６１'の直下にある凹部３０周辺に直接伝えられるので、接着層６のフィレットを形成する上で有利に働く。この効果は、平面視において、表面電極６１'の少なくとも一部が、凹部３０と重なりをもつように形成されていれば得られる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述した実施の形態においては、端子４６を含む導通配線４７ｂ〜４９ｂが、平面視において圧力室群９を取り囲むように多数配置される構成であるが、導通配線４７ｂ〜４９ｂは、圧力室群９を取り囲むように配置されていなくてもよいし、導通配線４７ｂ〜４９ｂが１つであってもよい。

また、上述の実施の形態においては、アクチュエータユニット２１において、導通配線４７ｂ〜４９ｂが孔４７ａ、４８ａ、４９ａ内に埋め込まれることによって各圧電シート４１〜４３の厚さ方向に延在する構成であるが、導通配線４７ｂ〜４９ｂの少なくとも１つが厚さ方向以外に延在する構成であってもよい。また、導通配線４７ｂ〜４９ｂの少なくとも１つが、圧電シート４１〜４３に形成された孔に埋め込まれることなく各圧電シート４１〜４３の側面に沿って延在するように構成されていてもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、導通配線４９ｂの下端面に形成された端子４６がアクチュエータユニット２１の下面から突出する構成であるが、アクチュエータユニット２１の下面から突出しないように構成されてもよい。さらに、端子４６の突出部分が介在することによる障害が無くなるので、孔４９ａ、４９ａ'の開口の方が凹部３０の開口より大きくてもよい。いずれにしても、凹部３０と孔４９ａ、４９ａ'との高い位置精度は要求されない。両者が、平面視において、その一部が重なっていればよい。また、端子４６は、その中心部が下方に向かって凸となった円盤形状を有する構成であるが、端子４６の形状は限定されるものではなく中心部が凹となっていてもよいし、円盤形状以外の形状を有していてもよい。さらに、端子４６の外縁の全てが、孔４９ａの外縁より径方向の外側に位置する構成であるが、端子４６の外縁の一部のみが、孔４９ａの外縁より径方向の外側に位置する構成であってもよいし、端子４６の外縁の全てが、孔４９ａの外縁より径方向の内側に位置する構成であってもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、流路ユニット４の上面に端子４６と対向する凹部３０が形成される構成であるが、凹部３０が形成されない構成であってもよい。この場合、導通配線４９ｂの下端面がアクチュエータユニット２１の下面から突出しないように形成されることが好ましい。

加えて、上述の実施の形態においては、アクチュエータユニット２１において、孔４７ａ、４８ａ、４９ａ内にスルーホール電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃが配置される構成であるが、孔４７ａ、４８ａ、４９ａ内にスルーホール電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃが配置されない構成であってもよい。このとき、孔４７ａ、４８ａ、４９ａ内に導通配線４７ｂ〜４９ｂが直接埋め込まれていればよい。

本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの外観斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図２に示すヘッド本体を上面から見た平面図である。 図３に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。 図３に示すヘッド本体における１つのアクチュエータユニットが配置されている１つの接着領域のみを示した部分平面図である。 図４に示すVI−VI線における断面図である。 （ａ）は図６に描かれた１点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図であり、（ｂ）はアクチュエータユニットの部分拡大平面図である。 図７に描かれた１点鎖線で囲まれた領域の部分拡大断面図である。 本実施の形態に係る変形例を示す部分拡大断面図である。

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
６ 接着剤
８ ノズル
１０ 圧力室
２１ アクチュエータユニット
３０ 凹部
３３ 補強電極
３４ 共通電極
３５ 個別電極
４１〜４３ 圧電シート
４６ 端子
４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ 導通配線

Claims (8)

1. 複数のノズルに連通した複数の圧力室を有する導電性材料からなる流路ユニットと、
   圧電層と、
   前記圧電層に積層された一又は複数の絶縁層と、
   それぞれが前記圧力室に対向する複数の個別電極と、
   前記複数の個別電極と共に前記圧電層を挟む共通電極と、
   前記流路ユニットと前記一又は複数の絶縁層のうちの最外層とを接着する導電性接着剤からなる接着層と、
   前記共通電極と電気的に接続されつつ前記最外層における前記流路ユニットとの接着面に到達しており、且つ、端部において前記接着層と電気的に接合された導電性部材とを備え、
   前記導電性部材の少なくとも一部が、前記最外層に設けられた孔であって、前記最外層内をその厚さ方向に延在し且つ前記最外層における前記流路ユニットとの前記接着面に開口を有する前記孔内に埋め込まれており、
   前記端部の外縁は、平面視において、前記孔の外縁より径方向の外側に位置しており、
   前記流路ユニットにおける前記最外層との接着面には、前記孔に対向して前記端部よりも径が大きい凹部が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記最外層の孔の内壁面には、前記最外層の接着面と同一平面上に一端を有する筒状の内部配線が配置され、前記導電性部材が前記内部配線内に埋め込ま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. 前記端部の少なくとも一部が前記接着面から突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記導電性部材を複数備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記複数の導電性部材に係る複数の前記端部によって、前記流路ユニットにおいて前記圧電層に対向した領域内にある複数の前記圧力室が取り囲ま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. 前記圧電層と前記一又は複数の絶縁層とが積層された積層体における最外層である前記圧電層の表面に、平面視において前記複数の個別電極を取り囲むように形成された複数の表面電極をさらに備えており、
   前記積層体内には、前記導電性部材が各一端に配置され且つ前記共通電極を一部として含む複数の内部導電体路が形成されており、
   前記内部導電体路の他端が前記表面電極と電気的に接合されており、
   平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記端部を避けて形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のインクジェットヘッド。
7. 平面視において、前記表面電極の少なくとも一部が、前記孔を避けて形成されていることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
8. 複数の前記圧力室が配列することによって形成された複数の圧力室群に対向しつつ、前記圧電層、前記１又は複数の絶縁層、複数の前記個別電極及び前記共通電極を含む複数のアクチュエータユニットが、前記圧力室群を形成する全ての前記圧力室に跨るサイズと形状とを有しており、
   前記アクチュエータユニットの外縁と前記圧力室群との間において、平面視で円形の外形形状を有する複数の前記凹部が等間隔に形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のインクジェットヘッド。

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