JP2005059337A - インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の個別電極と、その各個別電極に共通して設けられた内部電極にスルーホールを介して電気的に接続されたランド部と、を表面に備える圧電シートを有するインクジェットヘッドにおいて、製品の性能及び耐久性を向上させること。
【解決手段】 インクジェットヘッドは、表面に複数の個別電極１１が配設された個別電極形成領域１３を有し、内部に各個別電極と対向する内部電極を有する圧電シート１０を備える。圧電シートの表面には更に、内部電極とスルーホールを介して電気的に接続された複数の表面共通電極３１，３２が、上記ランド部として個別電極形成領域の周囲に設けられている。上記各表面共通電極は、個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成されており、長尺方向の一端部で、駆動回路に接続される基板の接続端子と接合される。また、他方の端部で、下方に形成されたスルーホールと接合されて、内部電極と電気的に接続される。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、インクジェットヘッド、及び、それを用いたインクジェットプリンタに関する。

従来より、圧電素子を駆動して、圧電素子に隣接する圧力室に充填されたインクを押圧し、その圧力室に連通されたノズルから、紙などの記録媒体に向けてインクを吐出して、その記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドが知られている。

例えば特許文献１記載のインクジェットヘッドは、キャビティプレートに菱形の圧力室が複数列形成されたものである。このインクジェットヘッドのキャビティプレート表面には、キャビティプレートの各圧力室に共通する共通電極を圧力室側に備え、それと対向する面に各圧力室毎の個別電極（駆動電極）を備えるシート状の圧電素子が積層されている。このインクジェットヘッドは、個別電極と共通電極との間に駆動電圧を印加し、圧電素子を圧力室方向に変位させて、圧力室内のインクを押圧し、その圧力室に連通するノズルからインクを吐出する。
特開平３−１５０１６５号公報

ところで、この種のインクジェットヘッドでは、共通電極が個別電極とは反対側の面に設けられているため、個別電極及び共通電極から駆動回路への配線が煩雑になる。このため、個別電極が設けられた圧電素子表面に、個別電極とは別のランドを設けて、共通電極とそのランドをスルーホールを介して電気的に接続することが考えられている。

このようにスルーホールを介して共通電極とランドとを接続すると、圧電素子の表面に、駆動回路に繋がる配線層（パッド）を備える基板を載置して、その配線層と個別電極及び上記ランドとを接合する程度で、煩雑な配線を行うことなしに、個別電極及び共通電極を駆動回路に電気的に接続することができる。

しかしながら、上記ランド及びスルーホールを圧電素子に設けると、そのランド及びスルーホールが原因で、個別電極と上記ランドとが隣接する領域において圧電素子の変形ムラが生じ、各個別電極に対応するノズルのインク吐出特性にばらつきが生じる。また、変形ムラが生じるのを抑制するために、共通電極とランドとの接続経路（スルーホール）を一系統しか設けないようにすると、断線等が起こった場合の予備配線がないため、製品の耐久性・信頼性が低下する。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであって、複数の個別電極と、その各個別電極に共通して設けられた内部電極にスルーホールを介して電気的に接続された複数のランド部とを、表面に備える圧電シートを有するインクジェットヘッドにおいて、製品の耐久性を高め、インクの吐出特性のばらつきを抑えることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１記載のインクジェットヘッドは、表面に複数の個別電極が配設された個別電極形成領域を有し、内部に個別電極形成領域の各個別電極と対向する内部電極を有する圧電シートを備える。圧電シートの表面には更に、上記内部電極とスルーホールを介して電気的に接続された複数のランド部が、個別電極形成領域の周囲に設けられている。また、このインクジェットヘッドは、上記各個別電極の夫々、及び、各ランド部の夫々と電気的に接続される接続端子を有する基板、を備え、その基板を介して上記圧電シートの各個別電極と各ランド部との間に駆動電圧を印加して、各個別電極に対応するノズルからインクを吐出する。

上記各ランド部は、個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成されており、長尺方向の一方の端部で、基板の接続端子と接合されて該接続端子と電気的に接続されている。また上記各ランド部は、他方の端部で、自身下方に形成されたスルーホールと接合されて、内部電極と電気的に接続されている。

請求項１記載のインクジェットヘッドでは、ランド部を個別電極形成領域側に広げることなく、その表面積を大きくできるように、各ランド部を個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成するようにしたので、基板の接続端子とランド部との接合面積を十分に確保しつつ、各ノズルにおけるインクの吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。

即ち、本発明（請求項１）によれば、接合面積が広いので基板−ランド部間（しいては基板−内部電極間）の電気的接続を良好に保つことができる。また、個別電極形成領域に対して間隔を空けてランド部及びスルーホールを設けることができるので、高性能で耐久性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。

また、本発明では、複数のランド部を下方のスルーホールと接続して、基板−内部電極の接続経路を複数系統設けるようにしたので、一の接続経路が断線した場合であっても、他の接続経路で基板−内部電極間の電気的接続を保つことができる。

ところで、上記発明（請求項１）は、複数の個別電極が一列に配置された圧電シートを備えるインクジェットヘッドに適用されてもよいし、複数の個別電極がマトリクス状（即ち、二次元状）に配列された圧電シートを備えるインクジェットヘッドに適用されてもよい。請求項２記載のインクジェットヘッドは、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、圧電シートの個別電極形成領域に、複数の個別電極をマトリクス状に配置したものである。この発明（請求項２）によれば、個別電極をマトリクス状に配置したインクジェットヘッドにおいて、製品の耐久性・信頼性を高めることができる。

その他、上記ランド部は、請求項３記載のように構成されるとよい。請求項３記載のインクジェットヘッドにおける各ランド部は、個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成されたランド本体部と、そのランド本体部の一方の端部から圧電シートの端縁側に延びる延設部と、を備える。このランド部は、ランド本体部及び延設部の境界領域である屈曲部位で、基板の接続端子と接合されて、その接続端子と電気的に接続され、ランド本体部の他方の端部で、下方に形成されたスルーホールと接合されて、内部電極と電気的に接続される。

請求項３記載のインクジェットヘッドでは、ランド本体部を個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成することで、ランド部を個別電極形成領域側に近づけることなく、そのランド部の表面積を大きくできるようにしているので、基板−ランド部間（しいては基板−内部電極間）の電気的接続を良好にすることができ、更には、各ノズルにおけるインクの吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。

また特に、請求項３記載のインクジェットヘッドでは、ランド本体部と圧電シート端縁との間の領域に延設部を設けて、基板の接続端子と接合されるランド部の面積を広くしたので、基板−ランド部間（しいては基板−内部電極間）の電気的接続を一層良好にすることができる。従って、この発明（請求項３）によれば、製品の耐久性・信頼性が一層向上する。

その他、各個別電極、及び、各ランド部における基板の接続端子が接合される部位には、請求項４記載のように、凸状の接点部を設けるとよい。凸状の接点部を設けると、圧電シートと基板とを対向させて接合する際に、その圧電シートと基板との間に微小な隙間が形成される。従って、この発明（請求項４）によれば、圧電シート上に微小なゴミ等が付着している場合であっても、接合時に、そのゴミによって圧電シートや基板が傷つくのを防止することができる。よって、本発明（請求項４）によれば、製品の信頼性を高めることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。

また請求項４記載のインクジェットヘッドにおいては、請求項５記載のように、各個別電極が備える接点部及び各ランド部が備える接点部の高さを略同一とするのが良い。請求項５記載のようにインクジェットヘッドを構成すると、ランド部の接点部及び個別電極の接点部に基板を均一に接続することができる。

従って、組み立て時に基板や圧電シートに局所的な負荷がかかるのを防止することができ、接触不良となる接点部が発生するのを防止することができる。その他、夫々の接点部の高さが同一にされているので、各接点部と基板の接続端子との間の電気的特性を揃えることができ、インクの吐出特性にばらつきが生じるのを抑えることができる。

その他、各個別電極の接点部及び各ランド部の接点部を、基板の接続端子にはんだ付けする場合には、請求項６記載のように、それら各接点部の表面積を略同一とするのが好ましい。はんだ付けにより接点部と基板の接続端子とを接合する場合に、各接点部の表面積が異なると、接点部に付着するはんだの量にばらつきが生じることになる。このような場合には、はんだの量が多すぎて全てのはんだが溶融せず接合が不完全になる接点部や、はんだの量が少なすぎてはんだが蒸発し接合が不完全になる接点部が現れる。

本発明（請求項６）のように表面積を略同一とすると、はんだの量を各接点部において均一にすることができ、接合の不完全な接点部が発生するのを防止することができる。従って、この発明（請求項６）によれば、耐久性・信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することができる。尚、各接点部の表面積の差が、接合が不完全になる接点部が生じない程度にはんだの量が均一となる面積差である場合、その面積差は許容され、それら表面積は略同一であるとみなされる。

また上述したインクジェットヘッドにおいては、圧電シート側に開口された圧力室を各個別電極に対応する位置に備えるキャビティプレートが、圧電シートの裏面に接合されることになるが、各個別電極が有する接点部、及び、各ランド部が有する接点部は、キャビティプレートに対して請求項７記載のように設けられるのが好ましい。

請求項７記載のインクジェットヘッドでは、各個別電極の接点部及び各ランド部の接点部の夫々が、圧電シートの裏面に接合されるキャビティプレートの接合面に対向する圧電シート表面の一部に配置されている。

キャビティプレート表面において圧力室が形成されていない領域（即ち、圧力室の周囲領域）は、圧電シートとキャビティプレートとの接合面を構成するものとなるが、各個別電極の接点部及び各ランド部の接点部を、圧力室に対向する圧電シート表面に（即ち圧力室上に）配置すると、圧電シート上に基板を載置して基板を取り付ける際、接点部を介して圧電シートに押圧力がかかり、キャビティプレートにより支持されていない圧電シートの領域が歪み損傷するといった問題が発生する。

請求項７記載のように、各個別電極の接点部及び各ランド部の接点部を、圧電シート表面においてキャビティプレートの接合面上に配置すると、圧電シート上に基板を載置して基板を取り付ける際に、圧電シートが破損するのを防止することができる。従って、請求項７記載のインクジェットヘッドによれば、製品の歩留まりが向上する。

以上、インクジェットヘッドの構成について説明したが、請求項１〜請求項７記載のインクジェットヘッドを用いて、請求項８記載のようにインクジェットプリンタを構成すれば、画質が良好で、耐久性に優れたインクジェットプリンタを提供することができる。またインクジェットヘッドの歩留まりが向上するので、インクジェットプリンタを安価に提供することができる。

以下に本発明の実施例について図面とともに説明する。尚、図１は、本発明が適用されたインクジェットヘッド９を備えるインクジェットプリンタ１の構成を表すブロック図である。

本実施例のインクジェットプリンタ１は、マイクロコンピュータなどからなる制御部３、ＵＳＢインタフェース等に代表されるＰＣインタフェース５、搬送ローラなどからなる用紙搬送部６、ユーザが当該インクジェットプリンタ１を操作するために必要な各種キーを備える操作部７、インクが充填されたインクタンク８、インクタンク８に接続されインクタンク８から提供されるインクをインク滴にしてノズル１１１から噴射する上記インクジェットヘッド９、を備える。

このインクジェットプリンタ１には、ＰＣインタフェース５を介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等が接続される。当該インクジェットプリンタ１を統括制御する制御部３は、ＰＣインタフェース５を介して外部（ＰＣ）から画像データを受信すると、用紙搬送部６を制御して、図示しない給紙トレイから用紙を取り出し、その用紙をインクジェットヘッド９側へと搬送する。

一方で、制御部３は、インクジェットヘッド９を主走査方向へ走査すると共に、外部（ＰＣ）から取得した画像データに基づき、インクジェットヘッド９を制御して、インクジェットヘッド９のノズル１１１からインク滴を噴射させ、そのインク滴によって外部（ＰＣ）から取得した画像データに基づく画像を用紙に形成する。この際、用紙は、インクジェットヘッド９の動作と連動して副走査方向に搬送される。また画像形成後、制御部３は、画像が形成された用紙を図示しない排紙トレイに排出し、印刷処理を終了する。

図２は、このインクジェットプリンタ１が備えるインクジェットヘッド９の概略構成を表した分解斜視図である。また図３は、インクジェットヘッド９の積層構造を表した分解斜視図であり、図４は、インクジェットヘッド９の積層構造を表した概略断面図である。

本実施例のインクジェットヘッド９は、略長方形に形成された薄い金属板が複数枚積層された構造にされている。具体的に、このインクジェットヘッド９は、略長方形の薄い金属板が９枚積層された９層構造となっており、図２〜図４に示すように、下層から、ノズルプレート１００、カバープレート２００、第一マニホールドプレート３００、第二マニホールドプレート４００、第三マニホールドプレート５００、サプライプレート６００、アパーチャプレート７００、ベースプレート８００、キャビティプレート９００が積層された構造にされている。

そして、このキャビティプレート９００の表面（即ち、上面）には、略台形状のプレート型の４枚の各圧電シート１０が重ならないように互い違いに積層される。この各圧電シート１０の上側には、フレキシブルプリント配線基板（以下、「ＦＰＣ基板」という）５０の先端部５１が載置され、圧電シート１０と電気的に接続される。尚、キャビティプレート９００において、積層された各圧電シート１０の周囲には、インクタンク８に連通されたインク供給口９０１が設けられている。

次に、各プレートについて説明する。図５は、ノズルプレート１００の構成を表す平面図であり、図６は、第一マニホールドプレート３００表面の構成を表す平面図である。また、図７は、第二マニホールドプレート４００表面の構成を表す平面図であり、図８は、第三マニホールドプレート５００表面の構成を表す平面図である。

図３〜図５に示すように、ノズルプレート１００には、略台形状の４つの領域１１０をそれぞれ一群にして、微小径のインク噴出用のノズル１１１が、要求される印字密度に対応して、多数個穿設されている。また、カバープレート２００の表面には、略台形状の４つの領域２１０をそれぞれ一群にして、微小径のインク通路用の貫通孔２１１が多数穿設されている。カバープレート２００の各貫通孔２１１は、ノズルプレート１００の各ノズル１１１と対向する位置に配設されており、カバープレート２００とノズルプレート１００とが積層された際に、ノズルプレート１００の各ノズル１１１と連通する。

また、第一マニホールドプレート３００には、図６に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔３１１が多数穿設されている。各貫通孔３１１は、カバープレート２００の各貫通孔２１１に対向する位置に配設されており（図４参照）、第一マニホールドプレート３００とカバープレート２００とが積層された際に、カバープレート２００の各貫通孔２１１と連通する。

その他、第一マニホールドプレート３００には、インクマニホールド流路２（図４参照）を構成する２つの溝貫通部３１２が長手方向に形成されている。上述した各貫通孔３１１は、この溝貫通部３１２の外周及び、溝貫通部３１２に囲まれた複数の浮島部３１３に配設されている。

また、複数の浮島部３１３は、下側をハーフエッチングされた複数の連結片３１４によって支持されている。尚、各連結片３１４は、第一マニホールドプレート３００の約半分程度の厚みで形成されている。その他、溝貫通部３１２には、複数のインク供給部３１５が延設されている。

また、第二マニホールドプレート４００には、図７に示すように、インクマニホールド流路２を構成する２つの溝貫通部４１２が長手方向に形成されている。この第二マニホールドプレート４００の各溝貫通部４１２は、第一マニホールドプレート３００の各溝貫通部３１２に対向する位置に配設されており、第二マニホールドプレート４００と第一マニホールドプレート３００とが積層された際に、第一マニホールドプレート３００の各溝貫通部３１２と連通する（図４参照）。

その他、溝貫通部４１２の外周、及び、溝貫通部４１２に囲まれた複数の浮島部４１３には、微小径のインク通路用の貫通孔４１１が多数穿設されている。この第二マニホールドプレート４００の各貫通孔４１１は、第一マニホールドプレート３００の各貫通孔３１１に対向する位置に配設されており、第二マニホールドプレート４００と第一マニホールドプレート３００とが積層された際に、第一マニホールドプレート３００の各貫通孔３１１と連通する。

また、複数の浮島部４１３は、上側をハーフエッチングされた複数の連結片４１４によって支持されている。尚、各連結片４１４は、第二マニホールドプレート４００の約半分程度の厚みで形成されている。

その他、溝貫通部４１２には、複数のインク供給部４１５が延設されている。この第二マニホールドプレート４００の各インク供給部４１５は、第一マニホールドプレート３００の各インク供給部３１５に対向する位置に配設されており、第二マニホールドプレート４００と第一マニホールドプレート３００とが積層された際に、第一マニホールドプレート３００の各インク供給部３１５と連通する。

また、第三マニホールドプレート５００には、図８に示すように、インクマニホールド流路２を構成する２つの溝貫通部５１２が長手方向に形成されている。この第三マニホールドプレート５００の各溝貫通部５１２は、第二マニホールドプレート４００の各溝貫通部４１２に対向する位置に配設されており、第三マニホールドプレート５００と第二マニホールドプレート４００とが積層された際に、第二マニホールドプレート４００の各溝貫通部４１２と連通する。

その他、溝貫通部５１２の外周及び、溝貫通部５１２に囲まれた複数の浮島部５１３には、微小径のインク通路用の貫通孔５１１が多数穿設されている。この第三マニホールドプレート５００の各貫通孔５１１は、おおよそ第二マニホールドプレート４００の各貫通孔４１１に対向する位置に配設されており、第三マニホールドプレート５００と第二マニホールドプレート４００とが積層された際に、第二マニホールドプレート４００の各貫通孔４１１と連通する。

また、複数の浮島部５１３は、上側をハーフエッチングされた複数の連結片５１４によって支持されている。尚、各連結片５１４は、第三マニホールドプレート５００の約半分程度の厚みで形成されている。

その他、溝貫通部５１２には、複数のインク供給部５１５が延設されている。この第三マニホールドプレート５００の各インク供給部５１５は、第二マニホールドプレート４００の各インク供給部４１５に対向する位置に配設されており、第三マニホールドプレート５００と第二マニホールドプレート４００とが積層された際に、第二マニホールドプレート４００の各インク供給部４１５と連通する。

続いて、サプライプレート６００、アパーチャプレート７００、ベースプレート８００、キャビティプレート９００について説明する。尚、図９は、サプライプレート６００に設けられた貫通孔６１２の拡大平面図（ａ）及び拡大断面図（ｂ）であり、図１０は、サプライプレート６００に設けられたインク供給口６０１の拡大平面図である。また、図１１は、アパーチャプレート７００に設けられたインク導入用の絞り部７１２の構成を表す平面図である。その他、図１２は、キャビティプレート９００表面の構成を表す平面図である。

サプライプレート６００には、略台形状の４つの領域６１０（図３参照）をそれぞれ一群にして、微小径のインク通路用の貫通孔６１１、及び、微小径のインク導入用の貫通孔６１２が多数個設けられている（図４参照）。そして、サプライプレート６００の各貫通孔６１２には、図９に示すように、インク内のゴミが侵入するのを防ぐためのフィルター孔６１３が多数個穿設されている。

このサプライプレート６００の各貫通孔６１１は、おおよそ第三マニホールドプレート５００の各貫通孔５１１に対向する位置に配設されており、サプライプレート６００と第三マニホールドプレート５００とが積層された際に、第三マニホールドプレート５００の各貫通孔５１１と連通する。

一方、サプライプレート６００の各貫通孔６１２は、第三マニホールドプレート５００の２つの溝貫通部５１２のいずれかと対向する位置に配設されており、サプライプレート６００と第三マニホールドプレート５００とが積層された際に、第三マニホールドプレート５００の２つの溝貫通部５１２のいずれかと連通する。

その他、サプライプレート６００には、略台形状の４つの領域６１０の外側に、小径のインク供給用のインク供給口６０１が複数個穿設されている（図３参照）。このサプライプレート６００の各インク供給口６０１は、第三マニホールドプレート５００の各インク供給部５１５に対向する位置に配設されており、サプライプレート６００と第三マニホールドプレート５００とが積層された際に、第三マニホールドプレート５００の各インク供給部５１５と連通する。また、サプライプレート６００の各インク供給口６０１には、図１０に示すように、インク内のゴミが侵入するのを防ぐためのフィルター孔６０２が多数個穿設されている。

また、アパーチャプレート７００には、略台形状の４つの領域７１０をそれぞれ一群にして、図４に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔７１１、及び、インク導入用の絞り部７１２が多数穿設されている。このアパーチャプレート７００の各貫通孔７１１は、おおよそサプライプレート６００の各貫通孔６１１に対向する位置に配設されており、アパーチャプレート７００とサプライプレート６００とが積層された際に、サプライプレート６００の各貫通孔６１１と連通する。

一方、アパーチャプレート７００の各絞り部７１２は、図１１に示すように、インク入口７１３及びインク出口７１４と、そのインク入口７１３及びインク出口７１４を連通させる溝貫通部７１５とによって構成されている。各絞り部７１２のインク入口７１３は、おおよそサプライプレート６００の各貫通孔６１２に対向する位置に配設されており、アパーチャプレート７００とサプライプレート６００とが積層された際に、サプライプレート６００の各貫通孔６１２と連通する。

その他、アパーチャプレート７００には、略台形状の４つの領域７１０の外側に、インク供給用のインク供給口７０１が複数個穿設されている（図３参照）。このアパーチャプレート７００の各インク供給口７０１は、サプライプレート６００の各インク供給口６０１に対向する位置に配設されており、アパーチャプレート７００とサプライプレート６００とが積層された際に、サプライプレート６００の各インク供給口６０１と連通する。

また、ベースプレート８００には、略台形状の４つの領域８１０をそれぞれ一群にして、微小径のインク通路用の貫通孔８１１、及び、微小径のインク導入用の貫通孔８１２が多数個設けられている。このベースプレート８００の各貫通孔８１１は、おおよそアパーチャプレート７００の各貫通孔７１１に対向する位置に配設されており、ベースプレート８００とアパーチャプレート７００とが積層された際に、アパーチャプレート７００の各貫通孔７１１と連通する。

一方、ベースプレート８００の各貫通孔８１２は、アパーチャプレート７００の各絞り部７１２のインク出口７１４に対向する位置に配設されており、ベースプレート８００とアパーチャプレート７００とが積層された際に、アパーチャプレート７００の各絞り部７１２のインク出口７１４と連通する。

その他、ベースプレート８００には、略台形状の４つの領域８１０の外側に、インク供給用のインク供給口８０１が複数個穿設されている（図３参照）。各インク供給口８０１は、アパーチャプレート７００の各インク供給口７０１に対向する位置に配設されており、ベースプレート８００とアパーチャプレート７００とが積層された際に、アパーチャプレート７００の各インク供給口７０１と連通する。

また、キャビティプレート９００には、略台形状の４つの領域９１０をそれぞれ一群にして、圧電シート１０及びベースプレート８００側に開口されたインク圧力室９１１が、要求される印字密度に対応して、マトリクス状に多数個貫設されている（図１２参照）。即ち、このキャビティプレート９００の各インク圧力室９１１は、前後方向及び左右方向に等間隔に配列されている。

この各インク圧力室９１１の先端部は、おおよそベースプレート８００の各貫通孔８１１に対向する位置に配設されており、キャビティプレート９００とベースプレート８００とが積層された際に、ベースプレート８００の各貫通孔８１１と連通する（図４参照）。

一方、各インク圧力室９１１の後端部は、おおよそベースプレート８００の各貫通孔８１２に対向する位置に配設されており、キャビティプレート９００とベースプレート８００とが積層された際に、ベースプレート８００の各貫通孔８１２と連通する。

その他、キャビティプレート９００には、略台形状の４つの領域９１０の外側に、インク供給用のインク供給口９０１が複数個設けられている。上述したこのキャビティプレート９００の各インク供給口９０１は、ベースプレート８００の各インク供給口８０１に対向する位置に配設されており、キャビティプレート９００とベースプレート８００とが積層された際に、ベースプレート８００の各インク供給口８０１と連通する。尚、このキャビティプレート９００の表面には、台形状にされた圧電シート１０の裏面が接合される。

次に、圧電シート１０について説明する。図１３は、圧電シート１０表面の構成を表す平面図であり、図１４は、圧電シート１０表面における右後端部の拡大平面図である。また、図１５は、圧電シート１０に形成された個別電極１１の拡大平面図（ａ）及び拡大断面図（ｂ）であり、図１６は、圧電シート１０に形成された表面共通電極３１，３２の拡大平面図（ａ）及び表面共通電極３１，３１’の拡大断面図（ｂ）並びに表面共通電極３２の拡大断面図（ｃ）である。その他、図１７は、キャビティプレート９００に設けられたインク圧力室９１１と、圧電シート１０に設けられた個別電極１１及び表面共通電極３１，３２との位置関係を表した圧電シート１０の一部透過平面図である。また、図１８は、ＦＰＣ基板５０載置前のインクジェットヘッド９の構成を表す断面図である。

本実施例の圧電シート１０には、図１３に示すように、個別電極１１が、要求される印字密度に対応して、マトリクス状に多数個形成されている。即ち、圧電シート１０中央部に設けられた個別電極形成領域１３には、個別電極１１が同一のパターンで等間隔に複数個配置されている。

この圧電シート１０の各個別電極１１は、キャビティプレート９００の各インク圧力室９１１に対向する位置に配設されており、圧電シート１０がキャビティプレート９００に積層され、キャビティプレート９００の各インク圧力室９１１の上部が圧電シート１０によって塞がれた際、各個別電極１１は、キャビティプレート９００の各インク圧力室９１１の上部に配置される（図１７及び図１８参照）。

また、各個別電極１１には、インク圧力室９１１に対向する面を形成する個別電極１１の対向部１５から延き出された延設部１６の端に、凸形状の接点部１７が形成されている（図１４及び図１５参照）。この接点部１７は、キャビティプレート９００におけるインク圧力室９１１の周囲領域である圧電シート１０とキャビティプレート９００との接合面ＳＳ上に（即ち、インク圧力室９１１から外れた位置に）設けられている。

また、圧電シート１０は、図１６に示すように、第１圧電層２１、第２圧電層２３、第３圧電層２４、第４圧電層２６が積層された構造にされており、第１圧電層２１と第２圧電層２３との間に、個別電極形成領域１３の各個別電極１１と対向する内部電極２２を備え、第２圧電層２３と第３圧電層２４との間に、内部電極２５を備える。

この内部電極２２は、導電材が充填された複数のスルーホール３３を介して、圧電シート１０の表面に形成された概略Ｌ字形状の表面共通電極３１，３１’に電気的に接続されている。また、内部電極２５は、スルーホール３４を介して、圧電シート１０の表面に形成された表面共通電極３２に電気的に接続されている。尚、上記各表面共通電極３１，３２は、圧電シート１０の表面において、上記個別電極１１が形成された個別電極形成領域１３には該当しない領域である個別電極形成領域１３の外周領域に設けられている。

表面共通電極３１，３２は、スルーホール３３，３４により異なる内部電極２２，２５と接続されている以外は同一構成にされており、個別電極形成領域１３より圧電シート１０の端縁側に所定間隔離れた位置で、個別電極形成領域１３の外縁（即ち、圧電シート１０の左右の辺）に沿って長尺に形成された本体部３５と、本体部３５の長尺方向後端から圧電シート１０の上下辺に沿って圧電シート１０の端縁側に延びる延設部３６と、を備える。この本体部３５及び延設部３６は互いに滑らかに接続されており、本体部３５及び延設部３６の境界領域は屈曲部３７として構成されている。そして、この屈曲部３７には凸形状の接点部３８が形成されている。

また、内部電極２２に接続されたスルーホール３３は、表面共通電極３１における本体部３５の長尺方向先端側に接合されており、内部電極２５に接続されたスルーホール３４は、表面共通電極３２における本体部３５の長尺方向先端側に接合されている。尚、表面共通電極３１，３２が備える接点部３８は、いずれもインク圧力室９１１周囲に位置するキャビティプレート９００と圧電シート１０との接合面ＳＳ上に（即ち、インク圧力室９１１から外れた位置に）設けられている。

その他、圧電シート１０には、押圧力をキャビティプレート９００と圧電シート１０との接合面ＳＳ上に伝達して、キャビティプレート９００と圧電シート１０との均一な接合を図るための突起部１８が、隣り合う個別電極１１の間に設けられている。尚、突起部１８及び接点部１７，３８は、本実施例において同一高さにされている。その他、突起部１８及び接点部１７，３８の表面積は、本実施例において略同一にされている。

次に、ＦＰＣ基板５０の概略構造について説明する。図１９は、パッド５２，５３の配置を表すＦＰＣ基板５０の平面図であり、図２０は、そのＦＰＣ基板５０表面における右後端部の拡大平面図である（但し、図２０では、下層の個別電極１１及び表面共通電極３１，３１’，３２を透過して表す）。また、図２１は、ＦＰＣ基板５０に設けられたパッド５２，５３及び配線層５４の概略構成を表すＦＰＣ基板５０の拡大断面図である。その他、図２２は、ＦＰＣ基板５０の個別電極であるパッド５２と圧電シート１０の個別電極１１との接続態様を表す断面図（ａ）、及び、ＦＰＣ基板５０の共通電極であるパッド５３と圧電シート１０の表面共通電極３１との接続態様を表す断面図（ｂ）である。また、図２３は、ＦＰＣ基板５０の電気的構成を概略的に表すブロック図である。

ＦＰＣ基板５０は、内部に配線層５４を有するものであり、先端部５１に、その配線層５４を構成する導体が一部露出されてなるパッド５２，５３を備える。このパッド５２，５３は、圧電シート１０の接点部１７，３８に接続される接続端子であり、接点部１７，３８と同一のパターンで配設されている。即ち、各パッド５２は、圧電シート１０における個別電極１１の接点部１７に対向する位置に設けられている。このパッド５２には、圧電シート１０の個別電極１１に形成された接点部１７に接合されるニッケルめっき層５５及びはんだ層５６が形成されている。

一方、各パッド５３は、表面共通電極３１，３２の接点部３８に対向する位置に設けられている。このパッド５３には、パッド５２と同様に、圧電シート１０の表面共通電極３１，３２に形成された接点部３８に接合されるニッケルめっき層５５及びはんだ層５６が形成されている。

このような構成のＦＰＣ基板５０が圧電シート１０に載置され、熱圧着によりはんだ付けが行われると、ＦＰＣ基板５０の各パッド５２は、圧電シート１０の各個別電極１１の接点部１７とはんだ層５６を介して接合され、対向する個別電極１１と電気的に接続される。一方、各パッド５３は、圧電シート１０の各表面共通電極３１，３２の接点部３８とはんだ層５６を介して接合され、対向する表面共通電極３１，３２と電気的に接続される。また、このはんだ付けにより、ＦＰＣ基板５０は圧電シート１０に固定される。

はんだ付けの際、圧電シート１０の各個別電極１１とパッド５２との接合部は、個別電極１１に塗布された絶縁樹脂であるＮ．Ｃ．Ｐ１９により、その周囲を覆われる。同様に、圧電シート１０の各表面共通電極３１，３２とパッド５３との接合部は、表面共通電極３１，３２に塗布された絶縁樹脂であるＮ．Ｃ．Ｐ１９により、その周囲を覆われる。

このように圧電シート１０と接合されるＦＰＣ基板５０は、図２４に示すように、駆動回路６０を備える。このＦＰＣ基板５０は、制御部３に制御されて、パッド５２，５３を介し圧電シート１０の各個別電極１１と表面共通電極３１，３２との間に駆動電圧を印加し、圧電シート１０を駆動する。

このＦＰＣ基板５０によって、個別電極１１に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された個別電極１１の真下に位置する圧電シート１０の圧電層２１，２３，２４，２６は、インク圧力室９１１方向に変形し、インク圧力室９１１内のインクを押圧する。これによりインク圧力室９１１に連通されたノズル１１１からはインク滴が吐出される。

次に、インクジェットヘッド９におけるインクの流れについて説明する。図１に示すように、下層から、ノズルプレート１００、カバープレート２００、第一マニホールドプレート３００、第二マニホールドプレート４００、第三マニホールドプレート５００、サプライプレート６００、アパーチャプレート７００、ベースプレート８００、キャビティプレート９００、圧電シート１０を積層すると、ノズルプレート１００のノズル１１１から吐出されるインクの流路は、図１８断面図で示されるようになる。

ノズルプレート１００のノズル１１１から吐出されるインクは、まずインクタンク８からインクマニホールド流路２に供給される。尚、インクタンク８からインクマニホールド流路２へのインク供給は、キャビティプレート９００のインク供給口９０１、ベースプレート８００のインク供給口８０１、アパーチャプレート７００のインク供給口７０１、サプライプレート６００のインク供給口６０１、第三マニホールドプレート５００のインク供給部５１５、第二マニホールドプレート４００のインク供給部４１５、第一マニホールドプレート３００のインク供給部３１５が連通されてなるインク供給路を介して行われる。このとき、サプライプレート６００のインク供給口６０１では、フィルター孔６０２によりインク内のゴミが除去される。

インクマニホールド流路２は、第三マニホールドプレート５００の溝貫通部５１２及び、第二マニホールドプレート４００の溝貫通部４１２、第一マニホールドプレート３００の溝貫通部３１２にて形成されている。インクマニホールド流路２を流れるインクは、サプライプレート６００の貫通孔６１２、アパーチャプレート７００の絞り部７１２のインク入口７１３、溝貫通部７１５、インク出口７１４、ベースプレート８００の貫通孔８１２を経て、キャビティプレート９００のインク圧力室９１１に導入される。このとき、サプライプレート６００の貫通孔６１２では、フィルター孔６１３により、インク内のゴミが除去される。

このような状態でＦＰＣ基板５０を介して圧電シート１０の個別電極１１に駆動電圧が印加されると、圧電シート１０は、キャビティプレート９００のインク圧力室９１１側に変形する。そして、このとき、キャビティプレート９００のインク圧力室９１１内のインクは、ベースプレート８００の貫通孔８１１に押し出される。

ベースプレート８００の貫通孔８１１に押し出されたインクは、ベースプレート８００の貫通孔８１１、アパーチャプレート７００の貫通孔７１１、サプライプレート６００の貫通孔６１１、第三マニホールドプレート５００の貫通孔５１１、第二マニホールドプレート４００の貫通孔４１１、第一マニホールドプレート３００の貫通孔３１１、カバープレート２００の貫通孔２１１を経て、ノズルプレート１００のノズル１１１から吐出される。

以上、本実施例のインクジェットプリンタ１及びインクジェットヘッド９について説明したが、本実施例ではスルーホール３３，３４に接続される表面共通電極３１，３２の本体部３５を、個別電極形成領域１３の外縁に沿って長尺に形成することで、表面共通電極３１，３２を個別電極形成領域１３側に広げることなく、表面共通電極３１，３２とパッド５３との接合面積が必要十分な大きさとなるようにした。

特に、このインクジェットヘッド９では、スルーホール３３，３４の断線等を予防するために設けられた本体部３５と圧電シート１０端縁との間の冗長な空間に、延設部３６を設けるようにして、表面共通電極３１，３２の面積を効率よく大きくし、表面共通電極３１，３２及びスルーホール３３，３４を個別電極形成領域１３から効率よく離して形成できるようにした。

このインクジェットヘッド９によれば、接合面積が広いのでＦＰＣ基板５０のパッド５３−表面共通電極３１，３２間の電気的接続を良好に保つことができる。また、表面共通電極３１，３２及びスルーホール３３，３４を個別電極形成領域１３から離して形成できるので、駆動電圧印加時に圧電シート１０の変形ムラが生じ、各ノズル１１１におけるインクの吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。

その他、本実施例によれば、圧電シート１０に複数の表面共通電極３１，３２及び複数のスルーホール３３，３４を設けて、ＦＰＣ基板５０のパッド５３−内部電極２２，２５間の接続経路を複数系統設けるようにしたので、ＦＰＣ基板５０−内部電極２２，２５間の電気的接続を一層良好に保つことができる。よって、本実施例によれば、高性能で耐久性・信頼性の高いインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタを製造することができる。

また本実施例では、各個別電極１１及び各表面共通電極３１，３２において、ＦＰＣ基板５０のパッド５２，５３にはんだ付けされる部位に、凸状の接点部１７，３８を設け、圧電シート１０とＦＰＣ基板５０とを対向させてはんだ付けする際に、その圧電シート１０とＦＰＣ基板５０との間に微小な隙間が形成されるようにした。

これにより、本実施例のインクジェットヘッド９によれば、圧電シート１０上に微小なゴミ等が付着している場合であっても、はんだ付け時に、そのゴミによって圧電シート１０やＦＰＣ基板５０が傷つくのを防止することができる。よって、本実施例によれば、インクジェットヘッド９の製造過程における歩留まりを向上させることができる。

その他、本実施例では、個別電極１１の接点部１７及び表面共通電極３１，３２の接点部３８の高さ（圧電シート１０における第一圧電層２１表面からの高さ）を同一とすることで、接点部１７，３８に、基板５０のパッド５２，５３を均一に接続できるようにした。従って、本実施例によれば、組み立て時にＦＰＣ基板５０や圧電シート１０に局所的な負荷がかかるのを防止することができ、接触不良となる接点部１７，３８が発生するのを防止することができる。

特に、本実施例では、はんだ付けされる各接点部１７,３８の表面積を略同一にすることで、各接点部１７，３８に付着するはんだの量が均一となるようにし、接合の不完全な接点部１７，３８が発生しないようにした。したがって、本実施例によれば、信頼性の高いインクジェットヘッド９を製造することができる。

また、各個別電極１１の接点部１７、及び、各表面共通電極３１，３２の接点部３８を、インク圧力室９１１に対向する圧電シート１０表面に（即ちインク圧力室９１１上に）配置すると、上述したように、圧電シート１０にＦＰＣ基板５０を取り付ける際、接点部１７，３８を介して圧電シート１０に押圧力がかかり、キャビティプレート９００により支持されていない圧電シート１０の領域が歪み損傷するといった問題が発生するが、本実施例では、各個別電極１１の接点部１７及び各表面共通電極３１，３２の接点部３８を、圧電シート１０表面において、インク圧力室９１１の周囲領域であるキャビティプレート９００の接合面ＳＳ上に配置するようにしたので、圧電シート１０上にＦＰＣ基板５０を取り付ける際に圧電シート１０が破損するのを防止することができる。

また本実施例では、突起部１８を圧電シート１０上に設けることで、圧電シート１０をキャビティプレート９００に接着する際に、キャビティプレート９００と圧電シート１０の接合面において、接着ムラが生じるのを抑制するようにした。圧電シート１０の上部から押圧力を加える際には、接点部１７，３８を通じて、圧電シート１０とキャビティプレート９００との接合面にその力が伝達されることになるが、この際に突起部１８がないと、接点部１７，３８周囲と、それ以外の領域とで接合面に加わる押圧力にムラが生じ、その結果として接着ムラが生じる。対して、本実施例のように突起部１８を設けると、押圧時に、接点部１７，３８及び突起部１８を通じて、圧電シート１０とキャビティプレート９００との接合面に均等にその力が伝達されることになるため、圧電シート１０裏面をキャビティプレート９００に均一に接着することができるのである。このような均一な接着が得られると、インクの吐出特性は、各ノズル１１１で均一となるため、インクジェットヘッド９の性能が向上する。

尚、本発明のランド部は、本実施例の表面共通電極３１，３１’，３２に相当し、ランド本体部は、表面共通電極３１，３１’，３２を構成する本体部３５に相当し、延設部は、表面共通電極３１，３１’，３２を構成する延設部３６に相当する。その他、基板の接続端子は、ＦＰＣ基板５０に形成されたパッド５２，５３に相当する。

また、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタは、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
上記実施例では表面共通電極３１，３２を本体部３５及び延設部３６を備える概略Ｌ字形状の電極としたが、図２４に示すように、延設部３６を設けないで直線形状としても良い。図２４は、変形例の圧電シート１０１０表面における右後端部の拡大平面図である。変形例の表面共通電極１０３１，１０３２は、個別電極形成領域１３の外縁に沿って長尺に形成されており、長尺方向の一端において、ＦＰＣ基板５０のパッド５３にはんだ付けされる凸形状の接点部１０３８を備える。

また表面共通電極１０３１は、パッド５３と接続される端部とは反対側の端部で、その下方に形成されたスルーホール３３と接合されて、内部電極２２と電気的に接続されている。その他、表面共通電極１０３２は、パッド５３と接続される端部とは反対側の端部で、下方に形成されたスルーホール３４と接合されて、内部電極２５と電気的に接続されている。

このように構成された圧電シート１０１０を備えるインクジェットヘッドによれば、上述したインクジェットヘッド９と同様に、製品の耐久性・信頼性を良好にしつつ、インクの吐出特性のばらつきを抑えることができる。

その他、上記実施例では、個別電極１１がマトリクス状に二次元配置された圧電シート１０を備えるインクジェットヘッド９を例に挙げたが、例えば、一方向にのみ個別電極が配列されたインクジェットヘッドについて、本発明を適用してもよい。

また、上記実施例ではＦＰＣ基板５０に駆動回路６０を設けたが、ＦＰＣ基板５０と別個に駆動回路６０を設けてもよい。この場合、ＦＰＣ基板５０は、個別電極１１及び表面共通電極３１，３２と、駆動回路とを電気的に接続する接続線としての機能を有する配線基板にされればよい。その他、複数の個別電極１１の配置は、マトリクス状に限定されるものではなく、所定の規則性を有する配置であればよい。

本発明が適用されたインクジェットプリンタ１の概略構成を表すブロック図である。 インクジェットヘッド９の概略構成を表す分解斜視図である。 インクジェットヘッド９の積層構造を表す分解斜視図である。 インクジェットヘッド９の積層構造を表す概略断面図である。 ノズルプレート１００の構成を表す平面図である。 第一マニホールドプレート３００表面の構成を表す平面図である。 第二マニホールドプレート４００表面の構成を表す平面図である。 第三マニホールドプレート５００表面の構成を表す平面図である。 サプライプレート６００に設けられたインク導入用の貫通孔６１２の構成を表す拡大平面図（ａ）及び拡大断面図（ｂ）である。 サプライプレート６００に設けられたインク供給口６０１の構成を表す拡大平面図である。 アパーチャプレート７００に設けられたインク導入用の絞り部７１２の構成を表す平面図である。 キャビティプレート９００表面の構成を表す平面図である。 圧電シート１０表面の構成を表す平面図である。 圧電シート１０表面における右後端部の拡大平面図である。 圧電シート１０に形成された個別電極１１の拡大平面図（ａ）及び拡大断面図（ｂ）である。 圧電シート１０に形成された表面共通電極３１，３２の拡大平面図（ａ）及び表面共通電極３１，３１’のＡ−Ａ断面図（ｂ）並びに表面共通電極３２のＡ−Ａ断面図（ｃ）である。 キャビティプレート９００に設けられたインク圧力室９１１と、圧電シート１０に設けられた各種電極との位置関係を表す圧電シート１０の一部透過平面図である。 ＦＰＣ基板５０載置前のインクジェットヘッド９の構成を表す断面図である。 パッド５２，５３の配置を表すＦＰＣ基板５０の平面図である。 ＦＰＣ基板５０表面における右後端部の拡大平面図である。 パッド５２，５３の概略構成を表すＦＰＣ基板５０の拡大断面図である。 ＦＰＣ基板５０のパッド５２と圧電シート１０の個別電極１１との接続態様を表す断面図（ａ）、及び、ＦＰＣ基板５０のパッド５３と圧電シート１０の表面共通電極３１，３２との接続態様を表す断面図（ｂ）である。 ＦＰＣ基板５０の電気的構成を概略的に表すブロック図である。 変形例の圧電シート１０１０表面における右後端部の拡大平面図である。

符号の説明

１…インクジェットプリンタ、３…制御部、５…ＰＣインタフェース、６…用紙搬送部、７…操作部、８…インクタンク、９…インクジェットヘッド、１０，１０１０…圧電シート、１１…個別電極、１３…個別電極形成領域、１５…対向部、１６…延設部、１７，３８，１０３８…接点部、１８…突起部、２１，２３，２４，２６…圧電層、２２，２５…内部電極、３１，３１’，３２，１０３１，１０３２，…表面共通電極、３３，３４…スルーホール、３５…本体部、３６…延設部、３７…屈曲部、５０…ＦＰＣ基板、５２，５３…パッド、５４…配線層、５５…ニッケルめっき層、５６…はんだ層、６０…駆動回路、１００…ノズルプレート、１１１…ノズル、２００…カバープレート、３００…第一マニホールドプレート、２１１，３１１，４１１，５１１，６１１，６１２，７１１，８１１，８１２…貫通孔、３１２，４１２，５１２…溝貫通部、３１５，４１５，５１５…インク供給部、４００…第二マニホールドプレート、５００…第三マニホールドプレート、６００…サプライプレート、６０１，７０１，８０１，９０１…インク供給口、７００…アパーチャプレート、７１２…絞り部、７１３…インク入口、７１４…インク出口、７１５…溝貫通部、８００…ベースプレート、９００…キャビティプレート、９１１…インク圧力室、ＳＳ…接合面

Claims (8)

1. 表面に、複数の個別電極が配設された個別電極形成領域を有し、内部に、該個別電極形成領域の各個別電極と対向する内部電極を有し、前記表面における個別電極形成領域の周囲に、前記内部電極とスルーホールを介して電気的に接続された複数のランド部を備える圧電シートと、
   前記各個別電極及び前記各ランド部の夫々と電気的に接続される接続端子を有する基板と、
   を備え、該基板を介して前記圧電シートの前記各個別電極と前記各ランド部との間に駆動電圧を印加して、各個別電極に対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドであって、
   前記各ランド部は、前記個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成され、長尺方向の一方の端部で、前記基板の接続端子と接合されて該接続端子と電気的に接続され、他方の端部で、自身下方に形成された前記スルーホールと接合されて、前記内部電極と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. 前記圧電シートの個別電極形成領域には、前記複数の個別電極がマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記各ランド部は、
   前記個別電極形成領域の外縁に沿って長尺に形成されたランド本体部と、
   該ランド本体部の一方の端部から、前記圧電シートの端縁側に延びる延設部と、
   からなり、前記ランド本体部及び前記延設部の境界領域である屈曲部位で、前記基板の接続端子と接合されて該接続端子と電気的に接続され、前記ランド本体部の他方の端部で、自身下方に形成された前記スルーホールと接合されて、前記内部電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインクジェットヘッド。
4. 前記各個別電極、及び、前記各ランド部の前記基板の接続端子に接合される部位には、凸状の接点部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記各個別電極が備える接点部及び前記各ランド部が備える接点部の高さは、略同一にされていることを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。
6. 前記各個別電極が備える接点部及び前記各ランド部が備える接点部は、前記基板に設けられた接続端子にはんだ付けされるものであり、それら各接点部の表面積は、略同一にされていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のインクジェットヘッド。
7. 前記圧電シートの裏面には、前記各個別電極に対応する位置に、前記圧電シート側に開口された圧力室を有するキャビティプレートが接合されており、
   前記各個別電極が備える接点部及び前記各ランド部が備える接点部は、夫々、前記圧電シートの裏面に接合される前記キャビティプレートの該接合面に対向する圧電シート表面の一部に配置されていることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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