(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル開口とそれぞれ連通する複数の圧力室と、
前記圧力室の一壁面を構成する弾性膜と、
前記複数の圧力室に対応して前記弾性膜上に形成された複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータに接続される複数の端子から成る端子列と、を備え、
前記複数のアクチュエータは、前記複数の圧力室に対応して前記弾性膜上に形成された複数の下部電極膜と、前記複数の下部電極膜上に形成された複数の圧電体膜と、前記複数の圧電体膜上に形成された複数の上部電極膜と、を有し、
前記複数の端子は、前記複数の上部電極膜のそれぞれに対応して設けられた複数のセグメント端子と、前記複数の下部電極膜をいくつかのグループに分類して前記各グループに対応して設けられた各コモン端子と、を有し、
前記各グループに属する前記下部電極膜同士を連結すると共に対応する前記コモン端子に前記下部電極膜を接続するコモン連絡導線をさらに有し、
前記コモン連絡導線は、前記端子列に近い側において、隣接する前記下部電極膜の端部同士を連結していることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項２】
前記各グループには一対の前記下部電極膜が属していることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータユニット。
【請求項３】
前記コモン連絡導線は、前記下部電極膜と同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータユニット。
【請求項４】
前記端子列は、前記アクチュエータユニットの互いに対向する一対の縁部のそれぞれに形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
【請求項５】
前記複数の圧力室が２列に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータユニット。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアクチュエータユニットと、
前記複数のノズル開口が形成されたノズルプレートと、を備えたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータユニット及び同ユニットを備えたインクジェット式記録ヘッドに係わり、特に、圧力室の上面開口を封止する弾性膜を圧電体膜の変位により振動させ、これにより圧力室内のインクの圧力を変化させてノズル開口からインク滴を吐出させるアクチュエータユニット及びインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧力発生手段によって圧力室内のインクを加圧してノズルプレートのノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドとして、軸方向に伸縮する縦振動モードの圧電振動子を圧力発生手段として利用するものと、たわみ振動モードの圧電振動子を圧力発生手段として利用するものとがある。
【０００３】
前者は、圧電振動子の端面を弾性板に当接させて圧電振動子の伸縮動作により圧力室の容積を変化させるものであり、高密度印刷に適した記録ヘッドの製作が可能である反面、圧電振動子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電振動子を圧力室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で弾性膜に圧電振動子（圧電体膜）を作りつけることができる。
【０００５】
図１０及び図１１は、たわみ振動モードの圧電振動子（圧電体膜）を備えた従来のインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの平面図及び透視図である。このアクチュエータユニットは、互いに対向する一対の縁部に、複数の端子１００、１０１から成る一対の端子列１０２を備えている。端子１００は互いに分離されたセグメント端子であり、端子１０１はコモン端子である。また、このアクチュエータユニットは、後述する連通孔形成基板１０５（図１２（ａ））を備えており、この連通孔形成基板１０５は、複数のノズル開口に連通するノズル連通孔１０３を列状に配置して成るノズル連通孔列１０４を２列備えている。
【０００６】
図１２及び図１３は、図１０及び図１１に示したアクチュエータユニットの各層を示した図である。図１２（ａ）は連通孔形成基板１０５を示し、図１２（ｂ）は圧力室形成基板１０６を示している。連通孔形成基板１０５には複数のノズル開口に連通する複数のノズル連通孔１０３が２列形成されており、また、リザーバに連通する複数のリザーバ連通孔１０８が２列形成されている。
【０００７】
圧力室形成基板１０６には、ノズル連通孔１０３及びリザーバ連通孔１０８に連通する複数の圧力室１０９がノズル連通孔１０３及びリザーバ連通孔１０８の各列に対応して２列形成されている。図１２（ｃ）に示したように圧力室形成基板１０６の上面には弾性膜１１０が形成されており、この弾性膜１１０によって複数の圧力室１０９の上面開口が封止されている。弾性膜１１０の上面には、図１２（ｄ）に示したように圧力室形成基板１０６の対向する両縁部に端子形成用の台座部１１１が形成されている。
【０００８】
さらに、図１３（ａ）に示したように弾性膜１１０の上面及び台座部１１１の上面には、複数の圧力室１０９の上方を通るようにして所定のパターンにて一対の下部電極膜１１２が、白金等の導電材料を用いた印刷工程によって形成されている。なお、図１３（ａ）において符号１１３は次述する複数の圧電体膜１１４の一部を支持する台座部である。
【０００９】
図１３（ｂ）に示したように、下部電極膜１１２の上面には、複数の圧力室１０９に対応して複数の圧電体膜１１４が印刷工程にて形成されている。複数の圧電体膜１１４の上面には、図１３（ｃ）に示したように複数の上部電極膜１１５が形成されている。
【００１０】
図１３（ｄ）に示したように、各上部電極膜１１５に接続するようにして各セグメント端子１００が台座部１１１上に形成されている。また、台座部１１１上には下部電極膜１１２に接続されたコモン端子１０１も形成されており、圧力室１０９の各列の両端に位置するコモン端子１０１同士の間は端子延長部１１６によって連結されている。なお、コモン端子１０１に対応する位置にある上部電極膜１１５は端子延長部１１６で覆われており、この位置にある圧力室１０９は使用されない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の記録ヘッドにおいては、端子列１０２の両端に各コモン端子１０１を配置しているので、一方のコモン端子１０１から他方のコモン端子１０１までの距離が長くなっている。このため、何らかの措置を講じなければ、一方のコモン端子１０１から
他方のコモン端子１０１に至るまでの間に電圧降下が発生し、各アクチュエータの特性が不均一になってしまう恐れがある。そこで、従来は、図１３（ａ）で示した下部電極膜１１２の一部に重ねるようにして、図１３（ｄ）に示したように、コモン端子１０１同士の間を、導電率の高い金属（例えば銀）から成る、太い線の端子延長部１１６によって連結するようにしていた。
【００１２】
このように従来の記録ヘッドは、下部電極膜１１２の一部に重ねて端子延長部１１６を形成するという追加の工程が必要になり、製造工程の複雑化と製造コストの上昇を招いていた。
【００１３】
また、従来の記録ヘッドにおいては、図１３（ｄ）に示したように両端に位置する４つの上部電極膜１１５が端子延長部１１６によって覆われてしまうので、これらの上部電極膜１１５に対応する圧電体膜１１４が使用不能となり、有効なノズル開口の数が減少してしまうという問題もあった。
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮して成されたものであって、その目的とするところは、製造工程の簡略化を図ることができると共に有効なノズル開口の数の減少を招くことなく、また、コモン端子における電圧降下を防止して複数のノズル開口の特性の均一化を図ることができるアクチュエータユニット及びインクジェット式記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるアクチュエータユニットは、複数のノズル開口とそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記圧力室の一壁面を構成する弾性膜と、前記複数の圧力室に対応して前記弾性膜上に形成された複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータに接続される複数の端子から成る端子列と、を備え、前記複数のアクチュエータは、前記複数の圧力室に対応して前記弾性膜上に形成された複数の下部電極膜と、前記複数の下部電極膜上に形成された複数の圧電体膜と、前記複数の圧電体膜上に形成された複数の上部電極膜と、を有し、前記複数の端子は、前記複数の上部電極膜のそれぞれに対応して設けられた複数のセグメント端子と、前記複数の下部電極膜をいくつかのグループに分類して前記各グループに対応して設けられた各コモン端子と、を有し、前記各グループに属する前記下部電極膜同士を連結すると共に対応する前記コモン端子に前記下部電極膜を接続するコモン連絡導線をさらに有し、前記コモン連絡導線は、前記端子列に近い側において、隣接する前記下部電極膜の端部同士を連結していることを特徴とする。
【００１６】
また、好ましくは、前記各グループには一対の前記下部電極膜が属している。
【００１７】
また、好ましくは、前記コモン連絡導線は、前記下部電極膜と同一平面上に形成されている。
【００２１】
また、好ましくは、前記端子列は、前記アクチュエータユニットの互いに対向する一対の縁部のそれぞれに形成されている。
【００２２】
また、好ましくは、前記複数の圧力室が２列に形成されている。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明によるインクジェット式記録ヘッドは、上記いずれかのアクチュエータユニットと、前記複数のノズル開口が形成されたノズルプレートと、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の参考例の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドについて図１乃至図５を参照して説明する。
【００２５】
図１は本実施形態による記録ヘッドにおける１つのアクチュエータ及びその周辺を拡大して示した縦断面図であり、図１に示したようにこの記録ヘッドは、ノズル開口１を有するノズルプレート２と、このノズルプレート２に積層された流路形成基板３と、この流路形成基板３に積層された供給口形成基板１７と、この供給口形成基板１７に積層されたアクチュエータユニット５とを備えている。
【００２６】
アクチュエータユニット５は、圧力室６が形成された圧力室形成基板７を有し、この圧力室形成基板７の上面には弾性膜８が形成されている。弾性膜８の上面には下部電極膜９及び台座膜２５が所定のパターンにて形成されており、下部電極膜９の上面には圧電体膜１１が形成されている。圧電体膜１１の上面には上部電極膜１２が形成されており、この上部電極膜１２はセグメント端子２０に接続されている。１つの圧電体膜１１、１つの上部電極膜１２、及び１つの下部電極膜９によって１つのアクチュエータ３０が構成される。アクチュエータユニット５の一部を構成する連通孔形成基板４には、複数のノズル連通孔１３及び複数のリザーバ連通孔１４が形成されている。
【００２７】
供給口形成基板１７には、ノズル連通孔１３に連通する第２のノズル連通孔１８と、リザーバ連通孔１４に連通するインク供給口１９とが形成されている。流路形成基板３には、ノズル開口１及び第２のノズル連通孔１８に連通する接続孔１５と、インク供給口１９に連通するリザーバ１６が形成されている。リザーバ１６には、複数の圧力室６に供給されるインクが貯留されている。なお、圧力室６からノズル開口１に連通するノズル連通孔１３と、リザーバ１６に連通するリザーバ連通孔１４とは、２つある孔のうちどちらかがそれぞれの役目を果たせば良い。
【００２８】
図２及び図３は、本実施形態による記録ヘッドのアクチュエータユニット５の平面図及び透視図である。このアクチュエータユニット５は、互いに対向する一対の縁部に、複数のセグメント端子２０及び複数のコモン端子２１から成る一対の端子列２２を備えている。
【００２９】
図４及び図５は、アクチュエータユニット５の各層を示した図である。図４（ａ）は連通孔形成基板４を示し、図４（ｂ）は連通孔形成基板４に積層される圧力室形成基板７を示している。連通孔形成基板４には、２列のノズル開口１に対応して２列のノズル連通孔１３が形成されており、ノズル連通孔１３に対応して２列のリザーバ連通孔１４が形成されている。
【００３０】
一方、圧力室形成基板７には、ノズル連通孔１３及びリザーバ連通孔１４に連通する複数の圧力室６が、ノズル連通孔１３及びリザーバ連通孔１４の各列に対応して２列形成されている。図４（ｃ）に示したように圧力室形成基板７の上面には弾性膜（振動板）８が形成されており、この弾性膜８によって複数の圧力室６の上面開口が封止されている。弾性膜８の上面には、図４（ｄ）に示したようにアクチュエータユニット５の両縁部に端子形成用の台座部２４が形成されている。
【００３１】
さらに、図５（ａ）に示したように弾性膜８の上面には、複数の圧力室６に対応して形成された複数の下部電極膜９と、隣接する下部電極膜９同士を連結すると共に対応するコモン端子２１（図２参照）に下部電極膜９を接続する略Ｔ字状のコモン連絡導線１０とが、白金等の導電材料を用いた印刷工程にて形成されている。下部電極膜９とコモン連絡導線１０とは、少なくとも圧電体膜１１を形成する前に、印刷により同時に形成される。コモン連絡導線１０の一部は、アクチュエータ６０同士の間を通って延設された細線部分１０ａで構成されている。細線部分１０ａの線幅は、圧力室６間の隔壁の幅よりも狭くなっている。なお、図５（ａ）において符号２５は圧電体膜１１の一部を支持する台座膜である。
【００３２】
図５（ｂ）に示したように、複数の下部電極膜９の上面には複数の圧電体膜１１が印刷工程にて形成されている。複数の圧電体膜１１の上面には、図５（ｃ）に示したように複数の上部電極膜１２が形成されている。
【００３３】
図５（ｄ）に示したように、台座部２４上には、各上部電極膜１２に接続された各セグメント端子２０と、各細線部分１０ａに接続された各コモン端子２１とが形成されている。このように本実施形態においては、隣接する一対の下部電極膜９を１つのグループとして、各グループに対応して各コモン端子２１を設けている。
【００３４】
以上述べたように本実施形態によるインクジェット式記録ヘッドによれば、複数の下部電極膜９をいくつかのグループに分類して各グループに対応して各コモン端子２１を設けたので、コモン連絡導線１０の全長が短くなって電圧降下の問題が解消される。このため、コモン連絡導線１０の上に銀等から成る太い線を重ねて形成しなくとも、複数のノズル開口の特性を均一化することが可能であり、記録ヘッドの製造工程の簡素化を図ることができると共に、両端の上部電極膜１２が使用不可能となることがないので有効なノズル開口の数の減少を招くことがない。
【００３５】
また、圧電体膜１１を形成する前にコモン連絡導線１０を下部電極膜９と同一平面上に同時に形成するようにしたので、圧電体膜１１間の狭い間隙に印刷を施す必要がなく、印刷工程が容易になる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドについて図６乃至図９を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した第１実施形態におけるコモン連絡導線の構成を変更したものであり、以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
図６及び図７は、本実施形態による記録ヘッドのアクチュエータユニット３５の平面図及び透視図である。また、図８及び図９は、アクチュエータユニット３５の各層を示した図である。
【００３８】
図６及び図７に示したように、隣接する一対のアクチュエータユニット７０を１つのグループとして各グループ毎に各コモン端子２１を設けている点は上記第１実施形態と同様である。また、図８（ａ）乃至（ｄ）に示したように、連通孔形成基板４及び圧力室形成基板７の構成も上記第１実施形態と同様であり、圧力室形成基板７の上面に弾性膜８が形成され、その上に台座部２４が形成される点も上記第１実施形態と共通する。
【００３９】
そして、本実施形態においては、図９（ａ）に示したようにコモン連絡導線３０は、端子列２２（図６参照）に近い側において、隣接する下部電極膜９の端部同士を連結している。上記第１実施形態とは異なり、アクチュエータ７０同士の間にはコモン連絡導線３０は形成されていない。
【００４０】
なお、図９（ｂ）乃至（ｄ）に示したように圧電体膜１１、上部電極膜１２、セグメント端子２０及びコモン端子２１のそれぞれの構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４１】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られると共に、アクチュエータ７０同士の間に細い導線を延設する必要がないので印刷精度に対する要求が緩和される。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、複数の下部電極膜をいくつかのグループに分類して各グループに対応して各コモン端子を設けたので、下部電極膜同士を連結するコモン連絡導線の全長が短くなって電圧降下の問題が解消される。このため、コモン連絡導線の上に銀等から成る太い線を重ねて形成しなくとも、複数のノズル開口の特性を均一化することが可能であり、製造工程の簡素化を図ることができると共に、両端の上部電極膜が使用不可能となることがないので有効なノズル開口の数の減少を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドにおける１つのアクチュエータ及びその周辺を拡大して示した縦断面図。
【図２】  本発明の参考例の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの平面図。
【図３】  本発明の参考例の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの透視図。
【図４】  本発明の参考例の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの各層を示した平面図。
【図５】  本発明の参考例の第１実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの各層を示した平面図。
【図６】  本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの平面図。
【図７】  本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの透視図。
【図８】  本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの各層を示した平面図。
【図９】  本発明の第２実施形態によるインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの各層を示した平面図。
【図１０】  従来のインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの平面図。
【図１１】  従来のインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの透視図。
【図１２】  従来のインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの各層を示した平面図。
【図１３】  従来のインクジェット式記録ヘッドのアクチュエータユニットの各層を示した平面図。
【符号の説明】
１  ノズル開口
２  ノズルプレート
３  流路形成基板
４  連通孔形成基板
５、３５  アクチュエータユニット
６  圧力室
７  圧力室形成基板
８  弾性膜
９  下部電極膜
１０、３０  コモン連絡導線
１０ａ  コモン連絡導線の細線部分
１１  圧電体膜
１２  上部電極膜
１３  ノズル連通孔
１４  リザーバ連通孔
１５  接続孔
１６  リザーバ
１７  供給口形成基板
１８  第２のノズル連通孔
１９  インク供給口
２０  セグメント端子
２１  コモン端子
２２  端子列
６０、７０  アクチュエータ
【図１】
0003844187.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003844187.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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