(57)【要約】【課題】信頼性を向上したインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】実施形態によれば、内部に圧力発生室が設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートに隣接して設けられた振動板と、前記圧力発生室の前記振動板を介して対向する部分に設けられ、第１面に第１電極及び第２電極を有する圧電素子と、前記第１電極上に設けられ、前記第１電極に接続された第１コネクタと、前記第２電極上に設けられ、前記第２電極に接続された第２コネクタと、を備えるインクジェットヘッドが提供される。前記圧電素子の伸張方向に対して垂直な方向を含む前記圧電素子の第２面が、前記振動板に面し、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは圧接コネクタである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧力発生室が設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートに隣接して設けられた振動板と、
前記圧力発生室の前記振動板を介して対向する部分に設けられ、第１面に第１電極及び第２電極を有する圧電素子と、
前記第１電極上に設けられ、前記第１電極に接続された第１コネクタと、
前記第２電極上に設けられ、前記第２電極に接続された第２コネクタと、
を備え、
前記圧電素子の伸張方向に対して垂直な方向を含む前記圧電素子の第２面が、前記振動板に面し、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは圧接コネクタであるインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子が縦振動モードで動作する請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記圧電素子の層数が偶数である請求項１記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、圧力発生室に圧力を加えることにより外部へインクを吐出する。このとき、圧力発生室に圧力を加えるため圧電素子が使用される。圧電素子は、個別電極と共通電極とそれらの間に設けられたセラミック層を複数含む積層圧電素子の構造をしている。この積層圧電素子を駆動する際の導電接続方法おいて、半田の溶け出しや導電性ペーストの塗布不良などにより、個別電極と共通電極とが、短絡しないことが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８９２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
信頼性を向上したインクジェットヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、内部に圧力発生室が設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートに隣接して設けられた振動板と、前記圧力発生室の前記振動板を介して対向する部分に設けられ、第１面に第１電極及び第２電極を有する圧電素子と、前記第１電極上に設けられ、前記第１電極に接続された第１コネクタと、前記第２電極上に設けられ、前記第２電極に接続された第２コネクタと、を備えるインクジェットヘッドが提供される。前記圧電素子の伸張方向に対して垂直な方向を含む前記圧電素子の第２面が、前記振動板に面し、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタは圧接コネクタである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係るインクジェットヘッドを例示する斜視図である。
【図２】（а）は、図１に示すАーА’線による断面図である。（ｂ）は、図１に示すＢーＢ’線による断面図である。
【図３】実施形態に係るインクジェットヘッドを例示する平面図である。
【図４】比較例に係るインクジェットヘッドを例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態）
本実施形態に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドを例示する斜視図である。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１においては、振動板６２と振動板６２に隣接してノズルプレート６１が設けられている。
【０００９】
以下、本明細書においては、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を採用する。すなわち図１において、振動板６２に対して平行で、且つ相互に直交する２方向を「Ｘ方向」及び「Ｚ方向」とする。「Ｘ方向」の逆方向を「−Ｘ方向」とし、「Ｚ方向」の逆方向を「−Ｚ方向」とする。また、振動板６２のノズルプレート６１が設けられている側であって、振動板６２に対して垂直な方向を「Ｙ方向」とし、「Ｙ方向」の逆方向を「−Ｙ方向」とする。
【００１０】
振動板６２の形状は、ＸＺ平面に沿って拡がる板状である。振動板６２の−Ｙ方向側には、振動板６２に接して筐体５０の第１部分５１が設けられている。第１部分５１の−Ｙ方向側の面には略直方体状の筐体５０の第２部分５２が設けられている。第１部分５１の−Ｙ方向側の面には、インクが供給されるインク供給口７３が設けられている。筐体５０の第２部分５２上には構造体５５が設けられている。
【００１１】
構造体５５は、基板１０、コネクタホルダ１５、共通電極用コネクタ３１、個別電極用コネクタ３２により構成されている。筐体５０の第２部分５２上には、Ｙ方向に延びＸ方向に分離した複数の圧電素子４０が接着剤により固定されている。圧電素子４０上には、Ｘ方向に延びる共通電極用コネクタ３１及び個別電極用コネクタ３２が設けられている。共通電極用コネクタ３１及び個別電極用コネクタ３２の周囲には、それらの位置がずれないようにするためのコネクタホルダ１５が設けられている。共通電極用コネクタ３１及び個別電極用コネクタ３２上には、基板１０が設けられている。構造体５５と筐体５０は、基板１０及びコネクタホルダ１５を貫通し、第２部分５２で止まるネジ１１により固定されている。
【００１２】
図２（а）は、図１に示すАーА’線による断面図である。
図２（а）に示すように、ノズルプレート６１のＹ方向側の面には−Ｙ方向に行くほど開口面積が大きくなる穴が空けられており振動板６２に達している。この穴の開口部をノズル開口部７５といい、この穴を圧力発生室７１という。ノズルプレート６１内には振動板６２に接して共通インク室７２という空間が設けられている。圧力発生室７１と共通インク室７２はノズルプレート６１内の接続流路７４によりつながっている。
【００１３】
圧力発生室７１の振動板６２を介して対向する部分には、圧電素子４０が設けられている。圧電素子４０は、共通電極４２と個別電極４４とが交互に重なり合い、それらの間にセラミック層４９が設けられた積層圧電素子４５の構造をしている。共通電極４２同士は、圧電素子４０のＹ方向の側面に設けられた共通電極４６により接続されている。同様に、個別電極４４同士は、圧電素子４０の−Ｙ方向の側面に設けられた個別電極４７により接続されている。圧電素子４０の層数、すなわち、積層圧電素子４５の層数は、例えば、４層である。
【００１４】
共通電極４６は、圧力発生室７１の振動板６２を介して対向する部分に設けられ、振動板６２に接着剤により固定されている。２つの共通電極４２の間に挟まれた個別電極４４は、共通電極４６が設けられている位置までは延びていない。同様に、２つの個別電極４４の間に挟まれた共通電極４２は、個別電極４７が設けられている位置までは延びていない。これにより、共通電極４２と個別電極４４とは相互に接触しない。
【００１５】
圧電素子４０の下面には共通電極４２が設けられ筐体５０に接着剤により固定されている。圧電素子４０の上面には共通電極４２が設けられ共通電極用コネクタ３１に接続されている。圧電素子４０の上面には共通電極４２と離隔して個別電極４４が設けられ個別電極用コネクタ３２に接続されている。
【００１６】
共通電極４２は、共通電極用コネクタ３１内の導電部３６を介して、基板１０のグランド電極１２に接続されている。個別電極用コネクタ３２の構造は共通電極用コネクタ３１の構造と同様である。個別電極４４は、個別電極用コネクタ３２内の導電部３８を介して、基板１０の電源電極１３に接続されている。圧電素子４０と基板１０との間には、コネクタホルダ１５が設けられている。
【００１７】
図２（ｂ）は、図１に示すＢーＢ’線による断面図である。
図２（ｂ）に示すように、共通電極用コネクタ３１は、導電部３６と絶縁部３５とがＸ方向に交互に繰り返された構造をしている。１つの共通電極用コネクタ３１内に、複数の導電部３６がそれぞれ独立して形成されている。従って、１つの共通電極用コネクタ３１により、複数の圧電素子４０のそれぞれの共通電極４２に共通電位を印加することができる。図２（ｂ）は導電部３６と圧電素子４０が同じ間隔で配置されており、１本の圧電素子４０に対して１本の導電部３６が対応しているが、導電部３６を圧電素子４０よりも細かな間隔で配置して、１本の圧電素子４０に対して複数本の導電部３６を対応させてもよい。この場合、導電部３６と圧電素子４０の相対位置を正確に合わせる必要がない。同様に、１つの個別電極用コネクタ３２により、複数の圧電素子４０のそれぞれの個別電極４４に電源電位を印加することができる。
【００１８】
本実施形態に係るインクジェットヘッドにおいては、共通電極用コネクタ３１及び個別電極用コネクタ３２に、例えば、圧接コネクタを使用する。圧接コネクタは、外部から力を加えることにより電気的な接続を確立する。これにより、基板１０と筐体５０とをネジ１１により固定する際、共通電極用コネクタ３１の導電部３６、グランド電極１２及び共通電極４２が接続される。同様に、個別電極用コネクタ３２の導電部３６、電源電極１３及び個別電極４４が接続される。
なお、共通電極用コネクタ３１及び個別電極用コネクタ３２を圧接させたとき、積層圧電素子４５の構造が損傷されることは殆ど無い。
【００１９】
図３は、本実施形態に係るインクジェットヘッドを例示する平面図である。
図３に示すように、ノズルプレート６１内には複数の圧力発生室７１が設けられている。
【００２０】
本実施形態に係るインクジェットヘッドの動作について説明する。
図３に示すインク供給口７３から共通インク室７２を経由して圧力発生室７１にインクが供給される。図２に示すグランド電極１２から共通電極用コネクタ３１を介して、グランド電位が印加される。図２に示す電源電極１３から個別電極用コネクタ３２を介して、電源電位が印加される。すなわち、圧電素子４０の個別電極４４と共通電極４２との間に電圧Ｖが印加される。
【００２１】
これにより、図２に示すセラミック層４９に電圧Ｖが印加され、圧電素子４０は＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に伸張して圧力Ｐが発生する。これを縦振動モードという。この圧力Ｐにより振動板６２が押され圧力発生室７１の容積が減少する。圧力発生室７１の容積の減少分の一部がインク滴となってノズル開口部７５から吐出される。
【００２２】
本実施形態に係るインクジェットヘッドの効果について説明する。
本実施形態に係るインクジェットヘッドにおいては、図２（а）に示すように、積層圧電素子４５の層数が偶数の圧電素子４０を使用することにより、圧電素子４０の上面に共通電極４２及び個別電極４４を設けることができる。
【００２３】
共通電極用コネクタ３１に圧接コネクタを使用することにより、基板１０と筐体５０とをネジ止めする際の力を利用することができる。
これにより、圧電素子４０と基板１０を接続するために、半田や導電性ペーストを使用する必要がなくなる。それに伴って、共通電極４２と個別電極４４との間の短絡がなくなる。
【００２４】
その結果、信頼性を向上させたインクジェットヘッドを提供することができる。また、半田や導電性ペーストによって接続する製造工数を削減させることができる。
【００２５】
（比較例）
図４は、本比較例に係るインクジェットヘッドを例示する断面図である。
図４に示すように、本比較例に係るインクジェットヘッド２は、本実施形態に係るインクジェットヘッド１（図２（а）参照）と比較して、積層圧電素子４５の層数が３である点が異なっている。
【００２６】
セラミック層４９を共通電極４２と個別電極４４で挟みそれらの電極間に電圧を印加することにより、圧電素子４０は、例えば、縦振動モードで動作する。
図４に示すように、圧電素子４０の下面には筐体５０と接着剤により固定される共通電極４２が設けられている。積層圧電素子４５の層数が３の場合、セラミック層４９を介して、共通電極４２と個別電極４４とが交互に設けられるので、圧電素子４０の上面には個別電極４４が設けられ、共通電極４２を設けることは難しい。
【００２７】
従って、基板１０と共通電極４２を接続するためのコネクタとして、圧接コネクタを使用することは難しい。
【００２８】
以上、説明した実施形態によれば、信頼性を向上させたインクジェットヘッドを提供することができる。
【００２９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１：インクジェットヘッド、１０：基板、１１：ネジ、１２：グランド電極、１３：電源電極、１５：コネクタホルダ、３１：共通電極用コネクタ、３２：個別電極用コネクタ、３５：絶縁部、３６：導電部、３７：導電部、３８：導電部、４０：圧電素子、４２：共通電極、４４：個別電極、４５：積層圧電素子、４６：共通電極、４７：個別電極、４９：セラミック層、５０：筐体、５１：第１部分、５２：第２部分、５５：構造体、６１：ノズルプレート、６２：振動板、７１：圧力発生室、７２：共通インク室、７３：インク供給口、７４：接続流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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