(57)【要約】【課題】流路ユニット４とアクチュエータ２１とを有するインクジェットヘッド１において、アクチュエータ２１を流路ユニット４に接着する際の加圧力を均一に伝達し、吐出特性の均一化を図れる構成を提供する。【解決手段】流路ユニット４には、その表面に沿って相互に隣接させながら、複数の圧力室１０が形成される。この圧力室１０の容積を変化させるために前記流路ユニット４に対し接着されるアクチュエータ２１は、一定電位の共通電極３４ａ・３４ｂと各圧力室１０に対応する位置に配置された複数の個別電極３５とによって挟まれた、圧電シート４１を少なくとも含む。個別電極３５は、前記圧力室１０の一端の位置において前記アクチュエータ２１表面に形成されたランド部３６を介して、給電線に接続される。また、当該ランド部３６の前記圧力室１０の中心を挟んで反対側の位置に、前記個別電極３５と電気的に接続されない金属部材３７が配設される。【選択図】        図９
2004276562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路ユニットと、
この流路ユニットの表面に沿って相互に隣接配置するよう当該流路ユニットに形成された複数の圧力室と、
この圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニットに対し接着され、一定電位に保たれた共通電極と各圧力室に対応する位置に配置された複数の個別電極とによって挟まれた圧電シートを少なくとも含むアクチュエータユニットと、を備えたインクジェットヘッドであって、
それぞれの前記個別電極は、前記圧力室の一端部に相当する位置において前記アクチュエータユニット表面に形成されたランド部を介して、給電線に電気的に接続されており、
前記アクチュエータユニット表面には、当該ランド部の前記圧力室中心を挟んで反対側の位置において、前記個別電極と電気的に接続されない金属部材が配設され、
前記ランド部の頂部の高さと前記金属部材の頂部の高さは、互いに等しく、且つ、前記個別電極がアクチュエータユニット表面から突出する厚みよりも高くなっていることを特徴とする、インクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットヘッドであって、
前記個別電極は前記アクチュエータユニットにおいて二次元方向にマトリクス配置されていることを特徴とする、インクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェットヘッドであって、
それぞれの個別電極の周囲には、当該個別電極の前記ランド部および前記金属部材のほか、当該個別電極に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置される、インクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェットヘッドであって、
個別電極に対応する圧力室の中心を挟んで、
一方には、当該個別電極の一方側に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置され、
他方にも、当該個別電極の他方側に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置されることを特徴とする、インクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェットヘッドであって、
前記圧力室は、前記流路ユニットの表面に四角形状に形成され、
前記圧力室の周囲には、前記ランド部及び前記金属部材が全体として六角形状をなして配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェットヘッドであって、
前記四角形状は、菱形形状であって、
前記六角形状は、正六角形状であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドは、インクタンクからマニホールドに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圧力を付与することにより吐出ノズルからインクを吐出する構成となっている。各圧力室に対して圧力を付与する手段としては、圧力室上に配置された圧電素子を変形させることにより圧力室の容積を縮小させるものがある。この場合は一般に、圧電素子に設置された電極に対して駆動信号を出力することにより、圧電素子に電界を印加して変形させる。ここで、圧電素子の電極はフレキシブルプリントケーブル（以下、ＦＰＣと称する）などのプリント基板の端子と接合され、このプリント基板にさらに接続されたドライバＩＣからの駆動信号がプリント基板を介して圧電素子の電極へと伝達されるようになっている。
【０００３】
従来技術におけるプリント基板の端子と圧電素子の電極との接合に関しては、両者の間に半田を介在させて加熱圧着により接合する（例えば、特許文献１参照）のが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１５６６３７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、アクチュエータユニットと流路ユニットとの接着は、流路ユニットにおいて前記圧力室のそれぞれを区切る壁部上に接着剤層を形成して、アクチュエータユニットを流路ユニット上に位置合わせして配置し、アクチュエータユニット側からヒータ等を押し当てて加熱・押圧することで行うのが通例である。
【０００６】
このような事情から、圧電素子の電極に電気的に接続するランド部が、アクチュエータユニット上で凸状に形成されているのが通例である。また、このランド部は、圧力室を仕切る壁部の部分に相当する部分に配置されるのが通例である。
こうすることで、前述の加圧接合の際は、前記ヒータの押圧面に直接接触するのは凸状のランド部のみとなるようにして、脆いアクチュエータユニットの破損を回避することができる。また、盛り上がって容積がある程度大きいランド部と前記端子とを半田接合するようにすれば、圧電素子の電極を前記端子に直接半田づけする場合に比し、半田づけの際の断線を回避できるというメリットもある。
【０００７】
しかし、前記凸状のランド部は、圧電素子の電極一つに対し一つ、点状に設けられるのが通例であった。従って、アクチュエータユニットを流路ユニットに加圧接合する際に均等に力が伝達されにくく、両者間の接着剤層の厚みの不均一を招いていた。この接着剤層の厚みの不均一は圧力室内で発生する圧力の不均一を招来し、吐出特性のバラツキからくる形成画像の画質低下を招いてしまっていた。また極端な場合には、圧力室間のインク漏れを生じてしまう場合もあった。
【０００８】
なお、圧電素子の電極一つに対して複数のランド部を電気的に接続して配置する構成も考えられるが、ランド部の数（半田づけの箇所の数）が増大し、基板の端子に対する電気的接続のための構成が複雑になってしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１に記載のインクジェットヘッドは、流路ユニットと、この流路ユニットの表面に沿って相互に隣接配置するよう当該流路ユニットに形成された複数の圧力室と、この圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニットに対し接着され、一定電位に保たれた共通電極と各圧力室に対応する位置に配置された複数の個別電極とによって挟まれた圧電シートを少なくとも含むアクチュエータユニットと、を備えたインクジェットヘッドであって、それぞれの前記個別電極は、前記圧力室の一端部に相当する位置において前記アクチュエータユニット表面に形成されたランド部を介して、給電線に電気的に接続されており、前記アクチュエータユニット表面には、当該ランド部の前記圧力室中心を挟んで反対側の位置において、前記個別電極と電気的に接続されない金属部材が配設され、前記ランド部の頂部の高さと前記金属部材の頂部の高さは、互いに等しく、且つ、前記個別電極がアクチュエータユニット表面から突出する厚みよりも高くなっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のインクジェットヘッドは、前記個別電極は前記アクチュエータユニットにおいて二次元方向にマトリクス配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載のインクジェットヘッドは、それぞれの個別電極の周囲には、当該個別電極の前記ランド部および前記金属部材のほか、当該個別電極に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載のインクジェットヘッドは、個別電極に対応する圧力室の中心を挟んで、一方には、当該個別電極の一方側に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置され、他方にも、当該個別電極の他方側に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載のインクジェットヘッドは、前記圧力室は、前記流路ユニットの表面に四角形状に形成され、前記圧力室の周囲には、前記ランド部及び前記金属部材が全体として六角形状をなして配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載のインクジェットヘッドは、前記四角形状は、菱形形状であって、前記六角形状は、正六角形状であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
先ず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの全体構成について説明する。図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド１の外観斜視図である。
【００１８】
インクジェットヘッド１には、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ユニット７０と、ヘッドユニット７０に供給されるインクの流路が形成されたベースブロック７１と、が備えられている。そしてこのベースブロック７１は、ベースブロック７１を収容する把持部７２ａと、把持部７２ａの上面からベースブロック７１の平面に直交する方向に沿って所定間隔をなして延出された一対の平板部材７２ｂと、を含むホルダ７２によって、支持されている。
【００１９】
また、ヘッドユニット７０からはＦＰＣ５０が引き出され、このＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材８３を介して、ホルダ７２の平板部材７２ｂ表面に沿うように配置されている。そして、ＦＰＣ５０の、ホルダ７２の平板部７２ｂ表面に配置された部分の上には、ドライバＩＣ８０が設置されている。ＦＰＣ５０の内部には、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッドユニット７０のアクチュエータユニット２１（後に詳述）に伝達するための、給電線としての導体パターンが設けられている。
【００２０】
さらにドライバＩＣ８０の外側表面には、ヒートシンク８２が密着するよう配置されており、ドライバＩＣ８０にて発生する熱がヒートシンク８２に放出されるようになっている。またさらに、ホルダ７２の平板部７２ｂ表面に設置されたＦＰＣ５０上で、ドライバＩＣ８０及びヒートシンク８２の上方には、基板８１が備えられている。
【００２１】
次いで、図２を参照しつつ、図１に示したヘッドユニット７０、ベースブロック７１などの構成について、より詳細に説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００２２】
ヘッドユニット７０は、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の上面に接着剤を介して接着されたアクチュエータユニット２１とを含んでいる。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、アクチュエータユニット２１の上面にはＦＰＣ５０が接着されている。
【００２３】
流路ユニット４の上面において、アクチュエータユニット２１が接着されていない部分には、ベースブロック７１が固定されている。アクチュエータユニット２１はベースブロック７１の下面外側に設けられた凹部７１ａ内に配置され、ベースブロック７１とは接着されていない。
【００２４】
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り、ホルダ７２の把持部７２ａ内に接着固定されている。また、ベースブロック７１には、後に詳述する、２つの略直方体の中空領域を有するインク溜まり３が設けられている。
【００２５】
なお、平板部７２ｂの表面に配置されたヒートシンク８２は、シール部材８４を介して、基板８１及びＦＰＣ５０に固定されている。また、ＦＰＣ５０は、シール部材８５を介して、ホルダ７２における把持部７２ａ先端及びアクチュエータユニット２１上面に固定されている。
【００２６】
次いで、図３〜図６を参照しつつ、ベースブロック７１に形成されたインク溜まり３からヘッドユニット７０へのインクの流れについて説明する。
【００２７】
図３は、図１に示したヘッドユニット７０の平面図である。図３から、ヘッドユニット７０の長手方向には、図２にも示した２つのインク溜まり３が互いに所定間隔をなして平行に延在しているのがわかる。２つのインク溜まり３はそれぞれ一端に開口３ａを有し、この開口３ａを介してインクタンク（図示せず）に連通して常にインクで満たされている。また、各インク溜まり３には２つで１対となった開口３ｂが設けられている。２つのインク溜まり３に設けられた開口３ｂは、ヘッドユニット７０の幅方向において重ならないよう、それぞれ延在方向に所定間隔をなして配置されている。
【００２８】
１対の開口３ｂの間にはそれぞれ、台形の平面形状を有するアクチュエータユニット２１が配置されている。より詳細には、各アクチュエータユニット２１は、ヘッドユニット７０の長手方向に沿った平行対向辺（上辺及び下辺）を持つ台形の平面形状を有して、それぞれ千鳥状に配置され、隣接する斜辺同士をヘッドユニット７０の幅方向にオーバーラップしている。
【００２９】
図４は、図３内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図４から、各インク溜まり３に設けられた開口３ｂはマニホールド５に連通し、さらに各マニホールド５の先端部は２つに分岐して副マニホールド５ａを形成しているのがわかる。また、平面視において、アクチュエータユニット２１における２つの斜辺側それぞれから、隣接する開口３ｂから分岐した２つの副マニホールド５ａが延出している。つまり、平面視においては、アクチュエータユニット２１の平行対向辺に沿って計４つの副マニホールド５ａが延在している。
【００３０】
なお、アクチュエータユニット２１の下側に配置された流路ユニット４（図２参照）下面において、アクチュエータユニット２１の射影領域には、インクの吐出ノズル８がマトリクス状に配列され、インク吐出領域が形成されている（図４）。なお、吐出ノズル８は、図４において部分的に示されているが、流路ユニット４の下面におけるアクチュエータユニット２１の射影領域全体に配列されている。
【００３１】
図５は、図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図６は、ヘッドユニット７０及びその上面に配置されたＦＰＣ５０の要部断面図である。
図６に示すように、流路ユニット４における最上層のプレート（即ち、アクチュエータユニット２１が表面に接着される、後に詳述するキャビティプレート２２）には、圧力室１０に対応する開口が形成されている。この圧力室１０は、ヘッドユニット７０内に形成されているので、ヘッドユニット７０下面を示す図４及び図５では本来破線で描かれるべきであるが、図面を分かりやすくするため実線で描かれている。圧力室１０は、流路ユニット４の表面に沿って相互に隣接するよう形成されている。
【００３２】
また、図６に示すように、圧力室１０と副マニホールド５ａとは、アパーチャ１２を介して連通している。アパーチャ１２は、図５にも示すように、その一端を副マニホールド５ａの領域に、他端を略菱形である圧力室１０の鋭角部に、それぞれ配置されている。
【００３３】
なお、図５から、１つの圧力室１０に対して２つのアパーチャ１２が重なり合うように配置されているのがわかる。これは、圧力室１０とアパーチャ１２とを異なる高さに設けたことにより実現されたものである。これにより、圧力室１０を高密度に配列することが可能になると共に、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１で高解像度の画像形成を実現することが可能になっている。
【００３４】
本実施形態において、圧力室１０は、ヘッドユニット７０の長手方向（第１配列方向）と幅方向からやや傾いた方向（第２配列方向）との２方向に、アクチュエータユニット２１の射影領域内において、マトリクス状に形成されている。
【００３５】
また、インクの吐出ノズル８は、図５に示すように、ヘッドユニット７０の平面において、副マニホールド５ａの範囲外で且つ略菱形の各圧力室１０における一つの鋭角にほぼ対応する部分に配置されている。本実施形態において、吐出ノズル８は第１配列方向において５０ｄｐｉで配列され、圧力室１０は第２配列方向において各アクチュエータユニット２１に対応する領域内に最大で１２個含まれるように配列されている。そして、第２配列方向に配列された１２個の圧力室１０における第１配列方向を占める長さは、第１配列方向に隣接する２つの圧力室１０の占める長さに相当するようになっている。つまり、第１配列方向に隣接する２つの圧力室１０において、それぞれの鋭角部に配置された吐出ノズル８間の範囲内には、インクジェットヘッド１の幅方向に１２個の吐出ノズル８が存在している。なお、アクチュエータユニット２１の斜辺部（図４参照）では、インクジェットヘッド１の幅方向に対向するアクチュエータユニット２１の斜辺部と相補関係となることで、上記条件を満たしている。
【００３６】
したがって、本実施形態におけるインクジェットヘッド１によると、インクジェットヘッド１に対する用紙の副走査方向（図３参照）への相対的な移動に伴って、マトリクス状に配列された多数の吐出ノズル８から順次インク滴を吐出させることで、主走査方向に６００ｄｐｉで印刷を行うことができる。
【００３７】
以上に述べたように、本実施形態のインクジェットヘッド１には、インクタンク（図示せず）からインク溜まり３、マニホールド５、副マニホールド５ａ、アパーチャ１２、及び圧力室１０を経て、先細形状の吐出ノズル８の先端に形成された吐出ノズル８に至る、インク流路３２（図６参照）が形成されている。
【００３８】
次いで、図６〜図８を参照しつつ、ヘッドユニット７０及びその上面に配置されたＦＰＣ５０の断面構成についてより詳細に説明する。
【００３９】
図６に示すように、流路ユニット４は、アクチュエータユニット２１との接着側から順に、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、２８、カバープレート２９、ノズルプレート３０を構成する計９枚のプレートが積層され、互いに接着されたものである。これらプレートは、例えばステンレスなどの金属からなる。
【００４０】
図７の要部分解斜視図から、上述した流路ユニット４を構成する９枚のプレート２２〜３０、その上に積層されるアクチュエータユニット２１、及びＦＰＣ５０のそれぞれに、切り欠きや貫通孔が設けられているのがわかる。
【００４１】
ここで、図６に示すように、流路ユニット４における最上層のキャビティプレート２２は、圧力室１０に対応する略菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。
ベースプレート２３は、キャビティプレート２２に形成された各圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔、及び、圧力室１０から吐出ノズル８への連絡孔が設けられた金属プレートである。
アパーチャプレート２４は、アパーチャ１２、及び、ベースプレート２３に形成された連絡孔と連通する吐出ノズル８への連絡孔が設けられた金属プレートである。
サプライプレート２５は、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔、及び、アパーチャプレート２４に形成された連絡孔と連通する吐出ノズル８への連絡孔が設けられた金属プレートである。
マニホールドプレート２６、２７、２８は、副マニホールド５ａ、及び、サプライプレート２５に形成された連絡孔と連通する吐出ノズル８への連絡孔が設けられた金属プレートである。
カバープレート２９は、マニホールドプレート２６、２７、２８の連絡孔より小さな吐出ノズル８への連絡孔が設けられた金属プレートである。
ノズルプレート３０は、インクの吐出ノズル８が多数設けられた金属プレートである。
【００４２】
これら９枚のプレート２２〜３０を、図６に示したインク流路３２が形成されるよう、互いに位置合わせして積層することにより、流路ユニット４が構成されている。インク流路３２は、副マニホールド５ａから上方へ向かい、アパーチャ１２にて水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方に吐出ノズル８へと向かう。
【００４３】
また、図６に示したインク流路３２に相当する空間形状が、図８（ａ），（ｂ）にそれぞれ平面図及び斜視図として示されている。なお、図８（ａ），（ｂ）には、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの境界に設けられたフィルタ１３が示されている。このフィルタ１３は、インクに含まれる不純物を除去するためのものである。
【００４４】
次いで、図９，図１０を参照しつつ、流路ユニット４における最上層のキャビティプレート２２に積層された、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。図９は図６内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大断面図であり、図１０はアクチュエータユニット２１の表面に設けられた個別電極及びランド部の形状を示す平面図である。
【００４５】
図９に示すように、アクチュエータユニット２１には、４枚の連続平板層である圧電シート４１、４２、４３、４４が積層されている。これら圧電シート４１、４２、４３、４４のそれぞれは、加工性に富み且つ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り、略１５μｍの厚みを有している。これら圧電シート４１〜４４は、圧電素子を構成するものであり、インクジェットヘッド１内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されている。これにより、圧電素子の機械的剛性が高く保たれると共に、インクジェットヘッド１におけるインク吐出性能の応答性が高まるようになっている。
【００４６】
最上層の圧電シート４１上には、図１０に示す平面形状を有する個別電極３５が形成されている。また、図９に示すように、最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間、及び、圧電シート４３とその下側の圧電シート４４との間には、シート全面に形成された略２μｍの厚みの共通電極３４ａが介在している。なお、圧電シート４２と圧電シート４３の間には電極が配置されていない。これら個別電極３５及び共通電極３４ａ、３４ｂは共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなり、後に詳述するように、圧電シート４１〜４４に電界を印加して変形させることにより圧力室１０の容積を変化させるためのものである。
【００４７】
個別電極３５は、略１μｍの厚みで、図１０に示すように、圧力室１０とほぼ相似である略菱形（長さ８５０μｍ、幅２５０μｍ）の平面形状を有している。略菱形の個別電極３５における鋭角部の一方は延出され、その先端に、個別電極３５と電気的に接続された、円形のランド部３６が設けられている。ランド部３６は、厚み（頂部の高さ）が１０μｍ、径が略１６０μｍであって、図９に示すように、個別電極３５における延出部表面上に接着されている。ランド部３６の材質は、例えばガラスフリットを含む金である。
【００４８】
また図９・図１０に示すように、前記ランド部３６と圧力室１０の中心を挟んだ反対側には、厚みも径も前記ランド部３６と等しい、円形のダミーランド部（金属部材）３７が設けられている。このダミーランド部３７は、前記ランド部３６と同じ材質（ガラスフリットを含む金）からなるが、個別電極３５には電気的に接続されていない。
【００４９】
図９及び図５に示すように、ランド部３６は、圧力室１０の一端部に相当する位置に設けられ、ダミーランド部３７は、ランド部３６の前記圧力室１０の中心を挟んで反対側の位置に設けられている。圧電シート４１〜４４の積層方向において、個別電極３５の射影領域は圧力室１０の領域に含まれるよう配置されているが、上記のランド部３６も、ダミーランド部３７も、その射影領域は圧力室１０の領域に含まれていない。
【００５０】
なお、図４及び図５に示すように、アクチュエータユニット２１の外縁近傍には、接地用電極３８が多数離隔配置されている。この接地用電極３８は図９に示されていないが、アクチュエータユニット２１最上層の圧電シート４１表面に印刷されており、いずれも圧電シート４１に形成されたスルーホールを介して共通電極３４ａに接続されている。そしてこの共通電極３４ａともう一方の共通電極３４ｂとが、圧電シート４２、４３に形成されたスルーホールを介して接続されている。
【００５１】
また、図示されていないが、ＦＰＣ５０には、後述するドライバＩＣ８０と接続された配線である導体パターン５３以外に、接地用電極３８と接続される接地用端子を有し且つ接地するための配線である導体パターンと、接地用電極３８と電気的に接続される接地用端子とが設けられている。ＦＰＣ５０の接地用端子（図示せず）と接地用電極３８とが接合されると、接地用電極３８に接続された共通電極３４ａ、３４ｂが全ての圧力室１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれるようになっている。
【００５２】
ここで、本実施形態におけるアクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。
【００５３】
アクチュエータユニット２１における圧電シート４１〜４４の分極方向はその厚み方向であり、いわゆるユニモルフタイプの構成である。先ず、前記ドライバＩＣ８０を制御することにより、ＦＰＣ５０を介して、個別電極３５を正又は負の所定電位とする。例えば電界と分極とが同方向であれば、活性層である圧電シート４１が分極方向と直角方向に縮み、その他の圧電シート４２〜４４は電界の影響を受けないため自発的には縮まない。このとき圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間では分極方向への歪みに差が生じ、圧電シート４１〜４４全体に非活性側、即ち圧力室１０側に凸となる変形（ユニモルフ変形）が生じる。すると圧力室１０の容積が低下してインクの圧力が上昇し、図６に示した吐出ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５への駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート４１〜４４は元の形状に戻って圧力室１０の容積も元の容積に戻り、マニホールド５側からインクが吸い込まれる。
【００５４】
また、例えば電界と分極とが逆方向であれば、活性層である圧電シート４１が分極方向と直角方向に伸び、圧電シート４１〜４４は圧電横効果により圧力室側に凹となるように湾曲する。すると圧力室１０の容積が増加してマニホールド５側からインクが吸い込まれる。その後、個別電極３５への駆動電圧の印加が停止されると、圧電シート４１〜４４は元の形状に戻って圧力室１０の容積も元の容積に戻り、吐出ノズル８からインクが吐出される。
【００５５】
他の駆動方法としては、予め個別電極３５に電圧を印加しておき、吐出要求があるごとに一旦電圧の印加を停止し、その後所定のタイミングにて再び電圧を印加する方法もある。この場合、電圧の印加が停止されたタイミングで圧電シート４１〜４４が元の形状に戻ることにより、圧力室１０の容積は初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、マニホールド５側からインクが吸い込まれる。その後再び電圧が印加されたタイミングで圧電シート４１〜４４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、吐出ノズル８からインクが吐出される。
【００５６】
以上のようなアクチュエータユニット２１の流路ユニット４に対する接着は、流路ユニット４上（具体的には、キャビティプレート２２に形成されたそれぞれの圧力室１０同士を仕切る壁部の部分上）に接着剤層ｇを転写等の適宜の方法で形成した上で、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４上に位置合わせして配置し、その上から図１１のようにセラミックヒータを押し当てて押圧・加熱することで行われる。
【００５７】
ここで、本実施形態では、前記アクチュエータユニット２１の圧電シート４１上に、ランド部３６が凸状に形成されており、更にダミーランド部３７も凸状に形成されている。そして、ランド部３６とダミーランド部３７の頂部の高さは、何れも１０μｍ程度であって等しい。また、この１０μｍという高さは、個別電極３５がアクチュエータユニット２１表面より突出する厚み（１μｍ）よりも大きい。
【００５８】
従って、平坦な押圧面を有するセラミックヒータをアクチュエータユニット２１に接触して押圧する際には、当該押圧面は個別電極３５に対しては接触せず、ランド部３６とダミーランド部３７に対して接触することになる。そして接着の際は、ランド部３６に加えてダミーランド部３７も、セラミックヒータの加圧力を接着剤層ｇ側へ伝達するのに貢献する。従って、加圧力のムラが小さくなって接着剤層ｇの厚みが均一化されるので、吐出ノズル８からの吐出特性のバラツキが低減され、圧力室１０相互間のインクの漏れを回避できる。
【００５９】
なお、前述のように、圧電シート４１〜４４の積層方向において、上記のランド部３６も、ダミーランド部３７も、その射影領域は圧力室１０の領域に含まれていない。即ち、前記ランド部３６もダミーランド部３７は、圧力室１０を仕切る壁部上の接着剤層ｇ上に位置する。従って、ランド部３６もダミーランド部３７も、セラミックヒータからの加圧力を接着剤層ｇに対し伝達するのに、有効に寄与する。
【００６０】
ここで図１０に示すように、ランド部３６とダミーランド部３７とは、対をなして圧力室１０の中心を挟んで対称に配置される。この結果、圧力室１０の周りの接着剤層ｇの厚みが均一となり、吐出特性の安定化が実現される。
【００６１】
更に本実施形態では図１２に示すように、個別電極３５は、アクチュエータユニット２１において、二次元方向にマトリクス配置されている。この結果、ランド部３６及びダミーランド部３７の周期的な配置パターンが実現され、吐出特性の均一化と高解像度化を両立できる。
【００６２】
また図１２に示すように、それぞれの個別電極３５の周囲には、当該個別電極３５のランド部３６およびダミーランド部３７のほか、当該個別電極３５に隣接する個別電極３５の前記ランド部３６及び前記ダミーランド部３７が配置されている。
【００６３】
従って、隣の個別電極３５のランド部３６・ダミーランド部３７も押圧力を接着剤層ｇに伝えるのに寄与する形となるので、それぞれの圧力室１０周りの接着剤層ｇの厚みのより一層の均一化を図れる。
【００６４】
更には図１３に示すように、一つの個別電極３５＊に着目した場合、当該個別電極３５＊に対応する圧力室１０の中心を挟んで、一方には、当該個別電極３５＊の一方側に隣接する隣の個別電極（３５Ａ／３５Ｘ）の前記ランド部３６が配置される。また、前記中心を挟んで他方にも、当該個別電極３５＊の他方側に隣接する隣の個別電極（３５Ｂ／３５Ｙ）の前記ダミーランド部３７が配置される。
【００６５】
従って、ランド部３６とダミーランド部３７が対をなして圧力室１０の中心を挟んで対称に配置されるので、それぞれの圧力室１０周りの接着剤層ｇの厚みが一層均一となり、吐出特性の安定化に寄与する。
【００６６】
また、図１２に示すように、前記圧力室１０は、前記流路ユニット４の表面に、四角形状（具体的には、菱形形状）に形成されている。また、図１２の鎖線に示すように、前記圧力室１０の周囲には、前記ランド部３６及び前記ダミーランド部３７が、全体として六角形状（具体的には、ほぼ正六角形状）をなして配置されている。
【００６７】
従って、圧力室１０の周囲に形成された前記接着剤層ｇが、多数の点（即ち、六角形の頂点に位置する六つのランド部３６あるいはダミーランド部３７）で押圧される形となるから、加圧力がより均一となって、吐出特性の均一化が実現される。この効果は、前記圧力室１０を菱形形状とし、前記ランド部３６及びダミーランド部３７の配置形状を正六角形状とすることで、より一層良好に発揮される。
【００６８】
次いで、個別電極３５表面に配置されたランド部３６とＦＰＣ５０の端子との接合方法について、図１４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００６９】
接合方法を説明する前に、先ず、図１４（ａ）を参照しつつ、ＦＰＣ５０の構成について述べる。ＦＰＣ５０は、略２５μｍの厚みのベースフィルム５１と、その下面に形成された略９μｍの厚みの導体パターン５３と、ベースフィルム５１のほぼ全面を覆うように設けられた略２０μｍの厚みのカバーフィルム５２と、を含む。カバーフィルム５２には導体パターン５３の平面より小さな面積を有する貫通孔５２ａが複数形成されており、貫通孔５２ａの中心と導体パターン５３の中心とを対応させることにより、貫通孔５２ａを介して、導体パターン５３と後述の端子５４とが接するよう構成されている。なお、導体パターン５３の外周縁部分は、カバーフィルム５２に覆われている。
【００７０】
ベースフィルム５１及びカバーフィルム５２は、いずれも絶縁性を有するシート部材である。本実施形態において、ベースフィルム５１はポリイミド樹脂からなり、カバーフィルム５２は感光性材料からなる。このようにカバーフィルム５２として感光性材料を用いることで、多数の貫通孔５２ａを容易に形成することができる。
【００７１】
一方、ベースフィルム５１とカバーフィルム５２との間に配置された導体パターン（給電線）５３は、銅箔により形成されている。この導体パターン５３は図１及び図２で示したドライバＩＣ８０と接続された配線であり、ベースフィルム５１の下面において所定のパターンを形成するように設けられている。
【００７２】
上述のように、カバーフィルム５２の貫通孔５２ａを介して導体パターン５３に接着された端子５４は、例えばニッケルなどの導電性材料から構成されている。端子５４は、貫通孔５２ａを塞ぐと共に、貫通孔５２ａからハミ出してカバーフィルム５２下面から圧電シート４１側に凸となるよう形成されている。端子５４の径は略５０μｍ、カバーフィルム５２下面からの厚みは略３０μｍである。
【００７３】
なお、ＦＰＣ５０には端子５４が多数設けられており、そのそれぞれが１つのランド部３６と対応するよう構成されている。したがって、各ランド部３６と電気的に接続された各個別電極３５は、それぞれＦＰＣ５０における独立した導体パターン５３を介してドライバＩＣ８０に接続される。これにより、圧力室１０ごとに電位を制御することが可能となっている。
【００７４】
なお、前記端子５４は、ダミーランド部３７に対しては設けられていない。ダミーランド部３７は個別電極３５とは導通されないものであって、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４に接着する際に、前記セラミックヒータの加圧力を前記接着剤層ｇに均一に伝えるためだけに形成されるものだからである。
【００７５】
次いで、上述のように構成されたＦＰＣ５０の端子５４と、ランド部３６との接合方法の一例について説明する。先ず、端子５４の表面に、半田６０を付着させる作業を行う。この作業により、図１４（ａ）に示すように、端子５４の表面全体が、略１０μｍの厚みを有する半田６０により被覆される。
【００７６】
次に、半田６０を表面に有する端子５４を、図１４（ｂ）に示すように位置合わせしながら、ランド部３６に対して接触させ、例えばセラミックヒータ（図示せず）をＦＰＣ５０のベースフィルム５１側表面に設置して、加熱する作業を行う。この加熱作業により、半田６０を溶融させると共に、端子５４とランド部３６とを電気的に接続させることができる。
【００７７】
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の構成に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り様々な変容が可能である。
【００７８】
例えば、上記実施形態では金属部材（ダミーランド部３７）を前記ランド部３６と同一の材質の金属（ガラスフリット入りの金）としたが、これに限られず、ダミーランド部３７の材質は、金属である限り、ランド部３６と異なっていても良い。ただし、ダミーランド部３７の材質がランド部３６の材質と同じである方が、ランド部３６とダミーランド部３７を一度にアクチュエータユニット２１の表面上に形成でき、製造工数を簡素化できる点で望ましい。
【００７９】
また、アクチュエータユニット２１において、圧電シート４２と圧電シート４３との間に個別電極を更に配置する構成にも、本発明は同様に適用できる。この場合、圧電シート４１上の個別電極３５と、圧電シート４２・４３に挟まれた個別電極とは、当該圧電シート４１・４２に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されるようにすれば良い。
【００８０】
更には、ランド部３６とＦＰＣの端子５４とは、半田による接合に限らず、例えば加熱硬化性を有するＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ：異方性導電ペースト）を用いて電気的に接合しても良い。
【００８１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００８２】
即ち、請求項１に示すように、流路ユニットと、この流路ユニットの表面に沿って相互に隣接配置するよう当該流路ユニットに形成された複数の圧力室と、この圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニットに対し接着され、一定電位に保たれた共通電極と各圧力室に対応する位置に配置された複数の個別電極とによって挟まれた圧電シートを少なくとも含むアクチュエータユニットと、を備えたインクジェットヘッドであって、それぞれの前記個別電極は、前記圧力室の一端部に相当する位置において前記アクチュエータユニット表面に形成されたランド部を介して、給電線に電気的に接続されており、前記アクチュエータユニット表面には、当該ランド部の前記圧力室中心を挟んで反対側の位置において、前記個別電極と電気的に接続されない金属部材が配設され、前記ランド部の頂部の高さと前記金属部材の頂部の高さは、互いに等しく、且つ、前記個別電極がアクチュエータユニット表面から突出する厚みよりも高くなっているので、
ランド部のみならず金属部材も、アクチュエータユニットを流路ユニットに接着する際の押圧力を、両者間の接着層に伝える。従って、接着層の厚みが均一となるので、吐出特性のバラツキや圧力室間相互のインクの漏れを回避できる。また、ランド部と金属部材とが対をなして圧力室中心を挟んで対称に配置されるので、圧力室周りの接着層の厚みが均一となり、吐出特性の安定化が実現される。
【００８３】
請求項２に示すように、前記個別電極は前記アクチュエータユニットにおいて二次元方向にマトリクス配置されているので、
吐出特性の均一化と高解像度化を両立できる。
【００８４】
請求項３に示すように、それぞれの個別電極の周囲には、当該個別電極の前記ランド部および前記金属部材のほか、当該個別電極に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置されるので、
隣の個別電極のランド部／金属部材も押圧力を接着層に伝えるのに寄与する形となるので、それぞれの圧力室周りの接着層の厚みのより一層の均一化を図れる。
【００８５】
請求項４に示すように、個別電極に対応する圧力室の中心を挟んで、一方には、当該個別電極の一方側に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置され、他方にも、当該個別電極の他方側に隣接する個別電極の前記ランド部または前記金属部材の少なくとも一方が配置されるので、
ランド部／金属部材が対をなして圧力室中心を挟んで対称に配置されるので、それぞれの圧力室周りの接着層の厚みが一層均一となり、吐出特性の安定化に寄与する。
【００８６】
請求項５に示すように、前記圧力室は、前記流路ユニットの表面に四角形状に形成され、前記圧力室の周囲には、前記個別電極及び前記金属部材が全体として六角形状をなして配置されているので、
圧力室の周囲に形成された前記接着剤層が、多数の点（即ち、六角形の頂点に位置する六つのランド部／金属部材）で押圧される形となるから、加圧力がより均一となって、吐出特性の均一化が実現される。
【００８７】
請求項６に示すように、前記四角形状は、菱形形状であって、前記六角形状は、正六角形状であるので、
ランド部／金属部材の配置形状の対称性により、加圧力が一層均一となり、吐出特性の良好な均一化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図。
【図３】図１に示すヘッドユニットの平面図。
【図４】図３内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図５】図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図。
【図６】ヘッドユニット及びその上面に配置されたＦＰＣの要部断面図。
【図７】ヘッドユニット及びＦＰＣの要部分解斜視図である。
【図８】（ａ）は図６内に描かれたインク流路を形成する空間の平面図、（ｂ）は同じく斜視図。
【図９】図６内に描かれた二点鎖線で囲まれた領域の拡大断面図。
【図１０】アクチュエータユニットの表面に接着された個別電極及びランド部の形状を示す平面図。
【図１１】アクチュエータユニットを流路ユニットに対してヒータで加圧接合している様子を示す拡大断面図。
【図１２】アクチュエータユニット表面上の個別電極やランド部・ダミーランド部の配置を示す平面図。
【図１３】アクチュエータユニット表面上の個別電極やランド部・ダミーランド部の配置を示す平面図。
【図１４】ＦＰＣの端子とランド部との半田接合の過程を段階的に示す図。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド
４  流路ユニット
１０  圧力室
２１  アクチュエータユニット
３４ａ・３４ｂ  共通電極
３５  個別電極
３６  ランド部
３７  ダミーランド部（金属部材）
４１〜４４  圧電シート
５３  導体パターン（給電線）
【図１】
2004276562.tif 000003
【図２】
2004276562.tif 000004
【図３】
2004276562.tif 000005
【図４】
2004276562.tif 000006
【図５】
2004276562.tif 000007
【図６】
2004276562.tif 000008
【図７】
2004276562.tif 000009
【図８】
2004276562.tif 000010
【図９】
2004276562.tif 000011
【図１０】
2004276562.tif 000012
【図１１】
2004276562.tif 000013
【図１２】
2004276562.tif 000014
【図１３】
2004276562.tif 000015
【図１４】
2004276562.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月4日(2003.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１５６３７６号公報