JP2003305852A - インクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプリンタ - Google Patents
インクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプリンタInfo
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Abstract
材との電気的接続の信頼性を向上させる。 【解決手段】 アクチュエータユニット21を構成する
圧電シートのうち、圧力室10から最も離れた圧電シー
ト41上にある各個別電極35aが、その両端近傍に対
応した2個所において、FPCの給電パッド55a、5
5bと電気的に接合されている。
Description
を吐出して印刷を行うインクジェットヘッド、及び、イ
ンクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに
関する。
クジェットヘッドは、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、
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。
て、複数の圧力室に跨る複数枚の連続平板状の圧電シー
トが積層され、その少なくとも1枚の圧電シートを、多
数の圧力室に共通であってグランド電位に保持された共
通電極と、各圧力室に対応する位置に配置された多数の
個別電極すなわち駆動電極とで挟み込んだ1つのアクチ
ュエータユニットを有するものが知られている(特許文
献1参照)。個別電極及び共通電極に挟まれ且つ積層方
向に分極された圧電シートの部分は、その両側にある個
別電極が共通電極と異なる電位にされると、活性層とし
て、いわゆる圧電縦効果により積層方向に伸縮する。こ
れにより圧力室内の容積が変動し、圧力室に連通したノ
ズルから印刷媒体に向けてインクを吐出することが可能
となっている。
ットヘッドでは、個別電極とこれに駆動信号を与える給
電部材とが直接的又は別部材を介して間接的に接続され
なければならない。かかる接続の信頼性を向上させるこ
とは、インクジェットヘッド及びこれを含むインクジェ
ットプリンタの故障を防止する上で非常に重要である。
ットの個別電極と給電部材との電気的接続の信頼性を向
上させることができるインクジェットヘッド及びこれを
含むインクジェットプリンタを提供することである。
ると、一端をノズルに他端をインク供給源にそれぞれ接
続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧力室が平面
に沿って相互に隣接配置された流路ユニットと、前記圧
力室の容積を変化させるために前記流路ユニットの一表
面に固定されたアクチュエータユニットと、前記アクチ
ュエータユニットに駆動信号を供給する給電端子が設け
られた給電部材とを備えており、前記アクチュエータユ
ニットが、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、互いに積
層された複数の圧電シートであって、少なくとも前記圧
力室から最も離れた前記圧電シートが前記共通電極と少
なくとも1つの前記個別電極とによって挟まれていると
共に、前記圧力室から最も離れた前記圧電シートの前記
圧力室側の面とは反対側の面上にある各個別電極がその
個別電極上にある複数の電気接点のそれぞれにおいて前
記給電端子に電気的に接合されている、複数の圧電シー
トとを含んでいるインクジェットヘッド、及び、このよ
うなインクジェットヘットを有するインクジェットプリ
ンタが提供される(請求項1)。
ルに他端をインク供給源にそれぞれ接続された複数の圧
力室を含み、前記複数の圧力室が平面に沿って相互に隣
接配置された流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化
させるために前記流路ユニットの一表面に固定されたア
クチュエータユニットと、前記アクチュエータユニット
に駆動信号を供給する給電端子が設けられた給電部材と
を備えており、前記アクチュエータユニットが、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、互いに積層された複数の圧
電シートであって、前記圧力室から最も離れた前記圧電
シート以外の少なくとも1つの前記圧電シートが前記共
通電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟ま
れている、複数の圧電シートと、前記圧力室から最も離
れた前記圧電シートの前記圧力室側の面とは反対側の面
の各個別電極に対応する位置に配置された複数の表面電
極であって、各表面電極が一又は複数の前記圧電シート
を貫くスルーホール内に設けられた導電材料を介して対
応する前記個別電極に接続され且つ表面電極上にある複
数の電気接点のそれぞれにおいて前記給電端子に電気的
に接合されている、複数の表面電極とを含んでいるイン
クジェットヘッドが提供される(請求項5)。
けられた給電端子とが直接的又は表面電極を介して間接
的に接続され、個別電極又は表面電極と給電部材とが複
数の電気接点において電気的に接合されているので、た
とえその中の一部の電気接点において個別電極又は表面
電極と給電部材との電気的接合が行われないことがあっ
たり、一部の電気接点で電気的接合が解除されたとして
も、両者間の電気的接続が確保される。そのため、個別
電極と給電部材との電気的な接続の信頼性が向上し、イ
ンクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプ
リンタの故障が生じにくくなる。
圧力室側の面とは反対側の面の各圧力室に対応する位置
に個別電極又は表面電極を配置し、かかる個別電極又は
表面電極と給電部材上に設けられた給電端子とが電気的
に接合されているため、個別電極又は表面電極と給電部
材とを電気的に接続するための導電部材を圧電シート上
に沿ってその端部まで別途形成する必要がない。かかる
別途の導電部材は最上層の圧電シート上にある個別電極
又は表面電極を避けて形成されるので、十分な電気的絶
縁性を確保しようとすると、個別電極同士又は表面電極
同士のスペースを十分に確保する必要が生じ、結果的に
圧力室の配置密度を低下させることにつながる。またか
かる別途の導電部材は圧電シートの積層方向への変形を
阻害することがある。本発明によると、上述のように別
途の導電部材を設けることなく個別電極又は表面電極と
給電部材とを電気的に接続することができるので、圧力
室の配置密度を向上させることができ、しかも、圧電シ
ートの積層方向への変形量を大きくすることができる。
力室の両端近傍に対応した2個所に設けられていてよい
(請求項2)。この場合、電気接点が近接配置されてい
る場合に比べて表面電極又は個別電極と給電端子との電
気的接続の信頼性が向上し、より故障が生じにくくな
る。
前記圧力室に対応する領域の外側に設けられていること
が好ましい(請求項3)。この場合、個別電極の圧力室
に対応する領域内の部分のアクチュエータユニットの積
層方向についての変形が電気接点によって阻害されるこ
とがほとんどない。従って、個別電極の圧力室に対応す
る領域内の部分が、圧力室内で発生する内圧に抗しなが
らアクチュエータユニットの積層方向について大きく変
位することができる。そのため、圧力室の容積変化量が
大きくなり、圧力室を小さくしてそのさらなる高集積化
を図ったとしても十分な量のインクを吐出することが可
能となる。
ルに他端をインク供給源にそれぞれ接続された複数の圧
力室を含み、前記複数の圧力室が平面に沿って相互に隣
接配置された流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化
させるために前記流路ユニットの一表面に固定されたア
クチュエータユニットと、前記アクチュエータユニット
に駆動信号を供給する給電端子が設けられた給電部材と
を備えており、前記アクチュエータユニットが、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、互いに積層された複数の圧
電シートであって、少なくとも前記圧力室から最も離れ
た前記圧電シートが前記共通電極と少なくとも1つの前
記個別電極とによって挟まれていると共に、前記圧力室
から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室側の面とは
反対側の面上にある各個別電極が前記給電端子に電気的
に接合されている、複数の圧電シートと、前記圧力室か
ら最も離れた前記圧電シートの前記圧力室側の面とは反
対側の面の前記複数の個別電極が存在する領域の周囲に
配置された複数の周囲電極であって、前記共通電極と電
気的に接続され且つ前記給電端子に電気的に接合されて
いるものが少なくとも1つある複数の周囲電極とを含ん
でいるインクジェットヘッド、及び、このようなインク
ジェットヘットを有するインクジェットプリンタが提供
される(請求項6)。
ルに他端をインク供給源にそれぞれ接続された複数の圧
力室を含み、前記複数の圧力室が平面に沿って相互に隣
接配置された流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化
させるために前記流路ユニットの一表面に固定されたア
クチュエータユニットと、前記アクチュエータユニット
に駆動信号を供給する給電端子が設けられた給電部材と
を備えており、前記アクチュエータユニットが、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、互いに積層された複数の圧
電シートであって、前記圧力室から最も離れた前記圧電
シート以外の少なくとも1つの前記圧電シートが前記共
通電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟ま
れている、複数の圧電シートと、前記圧力室から最も離
れた前記圧電シートの前記圧力室側の面とは反対側の面
の各個別電極に対応する位置に配置された複数の表面電
極であって、各表面電極が一又は複数の前記圧電シート
を貫くスルーホール内に設けられた導電材料を介して対
応する前記個別電極に接続され且つ前記給電端子に電気
的に接合されている、複数の表面電極と、前記圧力室か
ら最も離れた前記圧電シートの前記圧力室側の面とは反
対側の面の前記複数の表面電極が存在する領域の周囲に
配置された複数の周囲電極であって、前記共通電極と電
気的に接続され且つ前記給電端子に電気的に接合されて
いるものが少なくとも1つある周囲電極とを含んでいる
インクジェットヘッドが提供される(請求項10)。
シートの圧力室側の面とは反対側の面の個別電極又は表
面電極が存在する領域の周囲に配置された複数の周囲電
極の少なくとも1つが給電部材の給電端子に電気的に接
合されることにより、外部から給電部材にこれを引き剥
がすような力が加えられたときに、最初に給電部材と周
囲電極との電気的接合が解除されてから個別電極又は表
面電極と給電端子との電気的接合が解除されることにな
る。したがって、比較的大きな力を加えなければ個別電
極又は表面電極と給電端子との電気的接合が解除される
ことがなく、これらの電気的接続の信頼性が向上し、イ
ンクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプ
リンタの故障が生じにくくなる。
極と電気的に接続され且つ給電端子に電気的に接合され
ていることにより、給電部材以外の別途の部材を用いる
ことなく共通電極を一定電位に保つことができる。つま
り、給電部材を、個別電極に駆動信号を供給するため
と、共通電極を一定電位に保つためとに兼用することが
できるので、インクジェットヘッドの構造を簡略にする
ことができる。
圧力室側の面とは反対側の面の各圧力室に対応する位置
に個別電極又は表面電極を配置し、かかる個別電極又は
表面電極と給電部材上に設けられた給電端子とが電気的
に接合されているため、個別電極又は表面電極と給電部
材とを電気的に接続するための導電部材を圧電シート上
に別途形成する必要がない。したがって、圧力室の配置
密度を向上させることができ、しかも、圧電シートの積
層方向への変形量を大きくすることができる。
囲電極によって実質的に包囲されていてもよい(請求項
7)。この場合、給電部材を引き剥がすような力の方向
に関わらず、表面電極又は個別電極と給電パッドとの電
気的な接続の信頼性が向上する。
囲電極が、前記共通電極と電気的に接続され且つ前記給
電端子に電気的に接合されていることが好ましい(請求
項8)。これにより、共通電極の電位がより確実に一定
電位に保たれることになるので、インクジェットヘッド
及びこれを有するインクジェットプリンタの故障が生じ
にくくなる。
ルに他端をインク供給源にそれぞれ接続された複数の圧
力室を含み、前記複数の圧力室が平面に沿って相互に隣
接配置された流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化
させるために前記流路ユニットの一表面に固定されたア
クチュエータユニットと、前記アクチュエータユニット
に駆動信号を供給する給電端子が設けられた給電部材と
を備えており、前記アクチュエータユニットが、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、互いに積層された複数の圧
電シートであって、少なくとも前記圧力室から最も離れ
た前記圧電シートが前記共通電極と少なくとも1つの前
記個別電極とによって挟まれていると共に、前記圧力室
から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室側の面とは
反対側の面上にある各個別電極がその個別電極上にある
2つの電気接点のそれぞれにおいて前記給電端子に電気
的に接合されている、複数の圧電シートとを含んでお
り、前記個別電極が、前記圧力室と相似した平面形状を
有する第1の電極領域と、前記第1の電極領域の一端に
連結された、前記電気接点の1つが設けられる第2の電
極領域と、前記第2の電極領域と対向するように前記第
1の電極領域の他端に連結された、前記電気接点の1つ
が設けられる第3の電極領域とを有しており、前記第1
の電極領域と前記第2の電極領域との連結部が、前記第
2の電極領域と前記第3の電極領域とを結ぶ方向と実質
的に直交する方向に関して、前記第1の電極領域及び前
記第2の電極領域よりも短い長さを有しており、前記第
1の電極領域と前記第3の電極領域との連結部が、前記
第2の電極領域と前記第3の電極領域とを結ぶ方向と実
質的に直交する方向に関して、前記第1の電極領域及び
前記第3の電極領域よりも短い長さを有しているインク
ジェットヘッドが提供される(請求項11)。
チュエータユニットの個別電極と給電部材との電気的接
続の信頼性が向上することに加えて、第1の電極領域と
第2の電極領域との連結部、及び、第1の電極領域と第
3の電極領域との連結部に対応した活性層の範囲が小さ
くなり、それにより、隣接する圧力室に対応した活性層
同士の距離が大きくなるので、隣接する圧力室間でクロ
ストークが発生するのが抑制される。
について、図面を参照しつつ説明する。
インクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの
概略図である。図1に示すインクジェットプリンタ10
1は、4つのインクジェットヘッド1を有するカラーイ
ンクジェットプリンタである。このプリンタ101に
は、図中左方に給紙部111が、図中右方に排紙部11
2が、それぞれ構成されている。
ら排紙部112に向かって流れる用紙搬送経路が形成さ
れている。給紙部111のすぐ下流側には、画像記録媒
体たる用紙を挟持搬送する一対の送りローラ105a、
105bが配置されている。一対の送りローラ105
a、105bによって用紙は図中左方から右方へ送られ
る。用紙搬送経路の中間部には、二つのベルトローラ1
06、107と、両ローラ106、107間に架け渡さ
れるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト108と
が配置されている。搬送ベルト108の外周面すなわち
搬送面にはシリコーン処理が施されており、一対の送り
ローラ105a、105bによって搬送されてくる用紙
を、搬送ベルト108の搬送面にその粘着力により保持
させながら、一方のベルトローラ106の図中時計回り
(矢印104の方向)への回転駆動によって下流側(右
方)に向けて搬送できるようになっている。
び排出位置には、押さえ部材109a、109bがそれ
ぞれ配置されている。押さえ部材109a、109b
は、搬送ベルト108上の用紙が搬送面から浮かないよ
うに、搬送ベルト108の搬送面に用紙を押し付けて搬
送面上に確実に粘着させるためのものである。
すぐ下流側には、剥離機構110が設けられている。剥
離機構110は、搬送ベルト108の搬送面に粘着され
ている用紙を搬送面から剥離して、右方の排紙部112
へ向けて送るように構成されている。
端にヘッド本体1aを有している。ヘッド本体1aは、
それぞれが矩形断面を有しており、その長手方向が用紙
搬送方向に垂直な方向(図1の紙面垂直方向)となるよ
うに互いに近接配置されている。つまり、このプリンタ
101は、ライン式プリンタである。4つのヘッド本体
1aの各底面は用紙搬送経路に対向しており、これら底
面には微小径を有する多数のインク吐出口が形成された
ノズルが設けられている。4つのヘッド本体1aのそれ
ぞれからは、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの
インクが吐出される。
108の搬送面との間に少量の隙間が形成されるように
配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成さ
れている。この構成で、搬送ベルト108上を搬送され
る用紙が4つのヘッド本体1aのすぐ下方側を順に通過
する際、この用紙の上面すなわち印刷面に向けてノズル
から各色のインクが噴射されることで、用紙上に所望の
カラー画像を形成できるようになっている。
ジェットヘッド1に対するメンテナンスを自動的に行う
ためのメンテナンスユニット117を有している。この
メンテナンスユニット117には、4つのヘッド本体1
aの下面を覆うための4つのキャップ116や、図示せ
ぬパージ機構などが設けられている。
ェットプリンタ101で印刷が行われているときには、
給紙部111の直下方の位置(退避位置)に位置してい
る。そして、印刷終了後に所定の条件が満たされたとき
(例えば、印刷動作が行われない状態が所定の時間だけ
継続したときや、プリンタ101の電源OFF操作がさ
れたとき)は、4つのヘッド本体1aの直ぐ下方の位置
に移動して、この位置(キャップ位置)にて、キャップ
116によってヘッド本体1aの下面をそれぞれ覆い、
ヘッド本体1aのノズル部分のインクの乾燥を防止する
ようになっている。
108は、シャーシ113によって支持されている。シ
ャーシ113は、その下方に配置された円筒部材115
上に載置されている。円筒部材115は、その中心から
外れた位置に取り付けられた軸114を中心として回転
可能となっている。そのため、軸114の回転に伴って
円筒部材115の上端高さが変化すると、それに合わせ
てシャーシ113が昇降する。メンテナンスユニット1
17を退避位置からキャップ位置に移動させる際には、
予め円筒部材115を適宜の角度回転させてシャーシ1
13、搬送ベルト108及びベルトローラ106、10
7を図1に示す位置から適宜の距離だけ下降させ、メン
テナンスユニット117の移動のためのスペースを確保
しておく必要がある。
には、インクジェットヘッド1と対向する位置、つまり
上側にある搬送ベルト108の下面と接触することによ
って内周側からこれを支持するほぼ直方体形状(搬送ベ
ルト108と同程度の幅を有している)のガイド121
が配置されている。
ヘッド1の構造について、より詳細に説明する。図2
は、インクジェットヘッド1の斜視図である。図3は、
図2のIII−III線に沿った断面図である。図2及び図3
に示すように、本実施の形態によるインクジェットヘッ
ド1は、一方向(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1aと、ヘッド本体1aを支持する
ための基部131とを有している。基部131は、ヘッ
ド本体1aのほかに、個別電極35a、35b(図9
(a)参照)などに駆動信号を供給するドライバIC1
32及び基板133を支持している。
本体1aの上面と部分的に接着されることでヘッド本体
1aを支持するベースブロック138と、ベースブロッ
ク138の上面と接着されることでベースブロック13
8を保持するホルダ139とから構成されている。ベー
スブロック138は、ヘッド本体1aの長尺方向長さと
ほぼ同じ長さを有する略直方体形状の部材である。ステ
ンレスなどの金属材料からなるベースブロック138
は、ホルダ139を補強する軽量の構造体としての機能
を有している。ホルダ139は、ヘッド本体1a側に配
置されるホルダ本体141と、ホルダ本体141からヘ
ッド本体1aとは反対側に延在した一対のホルダ支持部
142とから構成されている。一対のホルダ支持部14
2は、いずれも平板状の部材であって、ホルダ本体14
1の長尺方向に沿って所定の間隔を隔てて互いに平行に
設けられている。
向と直交する方向)両端部には、下方に突出した一対の
スカート部141aが設けられている。ここで、一対の
スカート部141aは、いずれもホルダ本体141の長
尺方向全幅にわたって形成されているため、ホルダ本体
141の下面には、一対のスカート部141aによって
略直方体形状の溝部141bが形成されている。この溝
部141b内に、ベースブロック138が収納されてい
る。ベースブロック138の上面と、ホルダ本体141
の溝部141bの底面とは、接着剤によって接着されて
いる。ベースブロック138の厚さは、ホルダ本体14
1の溝部141bの深さよりも若干大きいため、ベース
ブロック138の下端部は、スカート部141aよりも
下方に飛び出している。
本体1aに供給されるインクの流路として、その長尺方
向に延在する略直方体形状の空隙(中空領域)であるイ
ンク溜まり3が形成されている。ベースブロック138
の下面145には、インク溜まり3に連通した開口3b
(図4参照)が形成されている。なお、インク溜まり3
は、プリンタ本体内の図示しないメインインクタンク
(インク供給源)に、図示しない供給チューブにより接
続されている。そのため、インク溜まり3には、メイン
インクタンクから適宜インクが補充されるようになって
いる。
口3bの近傍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138は、下面145の開
口3b近傍部分145aにおいてのみヘッド本体1aの
流路ユニット4(図3参照)と接触している。そのた
め、ベースブロック138の下面145の開口3b近傍
部分145a以外の領域は、ヘッド本体1aから離隔し
ており、この離隔部分にアクチュエータユニット21が
配されている。
面には、スポンジなどの弾性部材137を介してドライ
バIC132が固定されている。ドライバIC132の
外側面には、ヒートシンク134が密着配置されてい
る。ヒートシンク134は、略直方体形状の部材であっ
て、ドライバIC132で発生する熱を効率的に散逸さ
せる。ドライバIC132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 Cir
cuit)136が接続されている。ドライバIC132に
接続されたFPC136は、基板133及びヘッド本体
1aとハンダ付けによって電気的に接合されている。ド
ライバIC132およびヒートシンク134の上方であ
って、FPC136の外側には、基板133が配置され
ている。ヒートシンク134の上面と基板133との
間、および、ヒートシンク134の下面とFPC136
との間は、それぞれシール部材149で接着されてい
る。
下面と流路ユニット4の上面との間には、FPC136
を挟むようにシール部材150が配置されている。つま
りFPC136は、流路ユニット4およびホルダ本体1
41に対してシール部材150によって固定されてい
る。これにより、ヘッド本体1aが長尺化した場合の撓
みの防止、アクチュエータユニット21とFPC136
との接続部への応力印可の防止およびFPC136の確
実な保持が可能となる。
1の主走査方向に沿った下方角部近傍には、インクジェ
ットヘッド1の側壁に沿って6つの凸設部30aが均等
に離隔配置されている。これら凸設部30aは、ヘッド
本体1aの最下層にあるノズルプレート30(図7参
照)の副走査方向両端部に設けられた部分である。つま
り、ノズルプレート30は、凸設部30aとそれ以外の
部分との境界線に沿って約90度折り曲げられている。
凸設部30aは、プリンタ101において印刷に用いら
れる各種サイズの用紙の両端部付近に対応する位置に設
けられている。ノズルプレート30の折り曲げ部分は直
角ではなく丸みを帯びた形状となっているため、ヘッド
1と近接する方向に搬送されてきた用紙の先端部がヘッ
ド1の側面と接触することで生じる用紙の詰まりすなわ
ちジャミングが起こりにくくなっている。
である。図4において、ベースブロック138内に形成
されたインク溜まり3が仮想的に破線で描かれている。
図4に示すように、ヘッド本体1aは、一方向(主走査
方向)に延在した矩形平面形状をしている。ヘッド本体
1aは、後述する多数の圧力室10やノズル先端のイン
ク吐出口8(共に図5、図6、図7参照)が形成された
流路ユニット4を有しており、その上面には、千鳥状に
なって2列に配列された複数の台形のアクチュエータユ
ニット21が接着されている。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。そし
て、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の幅方向にオーバーラップしてい
る。
対応した流路ユニット4の下面は、インク吐出領域とな
っている。インク吐出領域の表面には、後述するよう
に、多数のインク吐出口8がマトリクス状に配列されて
いる。また、流路ユニット4の上方に配置されたベース
ブロック138内には、その長手方向に沿ってインク溜
まり3が形成されている。インク溜まり3は、その一端
に設けられた開口3aを介してインクタンク(図示せ
ず)に連通しており、常にインクで満たされている。イ
ンク溜まり3には、その延在方向に沿って開口3bが2
つずつ対になって、アクチュエータユニット21が設け
られていない領域に千鳥状に設けられている。
れた領域の拡大図である。図4及び図5に示すように、
インク溜まり3は、開口3bを介してその下層にある流
路ユニット4内のマニホールド5と連通している。開口
3bには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するた
めのフィルタ(図示せず)が設けられている。マニホー
ルド5は、その先端部が2つに分岐して副マニホールド
5aとなっている。1つのアクチュエータユニット21
の下部には、当該アクチュエータユニット21に対して
インクジェットヘッド1の長手方向両隣にある2つの開
口3bからそれぞれ2つの副マニホールド5aが進入し
てきている。つまり、1つのアクチュエータユニット2
1の下部には、合計で4つの副マニホールド5aがイン
クジェットヘッド1の長手方向に沿って延在している。
各副マニホールド5aは、インク溜まり3から供給され
たインクで満たされている。
れた領域の拡大図である。図5及び図6に示すように、
アクチュエータユニット21の上面には、平面形状がほ
ぼひし形の個別電極35aがマトリクス状に規則的に配
列されていると共に、アクチュエータユニット21の内
部であって、各個別電極35aと上下に重なる位置に
は、個別電極35aと同形状の個別電極35bが配置さ
れている。また、流路ユニット4のアクチュエータユニ
ット21に対応したインク吐出領域の表面には、多数の
インク吐出口8がマトリクス状に規則的に配列されてい
る。流路ユニット4内には、共に各インク吐出口8と連
通した、平面形状が個別電極35a、35bよりも一回
り大きいほぼひし形の圧力室(キャビティ)10と、ア
パーチャ12とがそれぞれマトリクス状に規則的に配列
されている。圧力室10は、個別電極35a、35bと
対応する位置に形成されており、平面視において個別電
極35a、35bの大部分は圧力室10の領域に含まれ
ている。なお、図5及び図6において、図面を分かりや
すくするために、アクチュエータユニット21内又は流
路ユニット4内にあって破線で描くべき圧力室10及び
アパーチャ12等を実線で描いている。また、図6に
は、便宜上、アクチュエータユニット21の上面に貼り
付けられたFPC136側に設けられた給電パッド55
a、55b、55cが描かれている。
タユニット21の上面外縁部付近には、それぞれが円形
を有する、周囲電極として多数の接地用電極38が形成
されている。多数の接地用電極38は、隣接するもの同
士の間隔がほぼ等間隔となるように離隔している。その
ため、アクチュエータユニット21上面の個別電極35
aが形成された領域は、その全周にわたって多数の接地
用電極38によって包囲されていることになる。
れに貼り付けられたフレキシブルプリント配線板の圧力
室長手方向に沿った部分断面図である。各インク吐出口
8は、図7からも分かるように、先細形状のノズルの先
端に形成されている。各インク吐出口8は、圧力室10
(長さ900μm、幅350μm)及びアパーチャ12
を介して副マニホールド5aと連通している。このよう
にして、インクジェットヘッド1には、インクタンクか
らインク溜まり3、マニホールド5、副マニホールド5
a、アパーチャ12及び圧力室10を経てインク吐出口
8に至るインク流路32が形成されている。
0とアパーチャ12とは異なる高さに設けられている。
これにより、図6に示すように、アクチュエータユニッ
ト21の下方にあるインク吐出領域に対応した流路ユニ
ット4内において、1つの圧力室10と連通したアパー
チャ12を、当該圧力室に隣接する圧力室10と平面視
で同じ位置に配置することが可能となっている。この結
果、圧力室10同士が密着して高密度に配列されるた
め、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド1に
より高解像度の画像印刷が実現される。
面内において、インクジェットヘッド1の長手方向(第
1配列方向)と、インクジェットヘッド1の幅方向から
やや傾いた方向(第2配列方向)との2方向にインク吐
出領域内で配列されている。第1配列方向と第2配列方
向は、直角よりもやや小さい角度θをなしている。イン
ク吐出口8は、第1配列方向には50dpiで配列され
ている。一方で、圧力室10は、第2配列方向には1つ
のアクチュエータユニット21に対応するインク吐出領
域内に12個が含まれるように配列されている。これに
より、インクジェットヘッド1の全幅内で、第1配列方
向に隣接する2つのインク吐出口8間の距離だけ離隔し
た範囲には、12個のインク吐出口8が存在するように
なっている。なお、各インク吐出領域の第1配列方向に
ついての両端部(アクチュエータユニット21の斜辺に
相当する)では、インクジェットヘッド1の幅方向に対
向する別のアクチュエータユニット21に対応するイン
ク吐出領域と相補関係となることで上記条件を満たして
いる。そのため、本実施の形態によるインクジェットヘ
ッド1では、第1及び第2配列方向に配列された多数の
インク吐出口8から、インクジェットヘッド1の幅方向
への用紙に対する相対的な移動に伴って順次インク滴を
吐出させることで、主走査方向に600dpiで印刷を
行うことが可能になっている。
れに貼り付けられたFPC136の部分分解斜視図であ
る。図7及び図8に示すように、インクジェットヘッド
1の底部側の要部は、上から、FPC136、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26,27,28、カ
バープレート29及びノズルプレート30の合計11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、FPC136及びアクチュエータユニット21
を除いた9枚のプレートから流路ユニット4が構成され
ている。
するように、5枚の圧電シートが積層され且つ電極が配
されることによってそのうちの3層が、電界印加時に活
性層となる部分を有する層(以下、単に「活性層を有す
る層」というように記する)とされ残り2層が非活性層
とされたものである。キャビティプレート22は、圧力
室10に対応するほぼひし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の1つの圧力室10について、圧力室10
とアパーチャ12との連絡孔及び圧力室10からインク
吐出口8への連絡孔がそれぞれ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、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12の
ほかに圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれ
ぞれ設けられた金属プレートである。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12と副マニホールド5aとの連絡
孔及び圧力室10からインク吐出口8への連絡孔がそれ
ぞれ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からインク吐出口8への連絡孔がそれぞ
れ設けられた金属プレートである。カバープレート29
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からインク吐出口8への連絡孔がそれぞ
れ設けられた金属プレートである。ノズルプレート30
は、キャビティプレート22の1つの圧力室10につい
て、ノズルとして機能する先細のインク吐出口8がそれ
ぞれ設けられた金属プレートである。
7に示すようなインク流路32が形成されるように、互
いに位置合わせして積層される。このインク流路32
は、副マニホールド5aからまず上方へ向かい、アパー
チャ12において水平に延在し、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インク吐出口8へと向かう。
及びこれとFPC136との接続について説明する。図
9(a)は、図6に描かれたIXA−IXA線に沿った、F
PC136が貼り付けられたアクチュエータユニットの
断面図であって、図7に描かれた一点鎖線で囲まれた領
域の拡大図である。図9(b)は、図6に描かれたIXB
−IXB線に沿った、FPC136が貼り付けられたアク
チュエータユニットの断面図である。図10(a)は、
図9(a)の一点鎖線で描かれた丸枠内拡大図である。
図10(b)は、図9(b)の一点鎖線で描かれた丸枠
内拡大図である。
アクチュエータユニット21は、それぞれ厚みが15μ
m程度で同じになるように形成された5枚の圧電シート
41、42、43、44、45を含んでいる。これら圧
電シート41〜45は、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
跨って配置されるように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41〜45が連続平板層
として多数の圧力室10に跨って配置されることで、例
えばスクリーン印刷技術を用いることにより、個別電極
35a、35b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35a、35b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。本実施の形態において、圧電シート41〜45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ものである。なお、図7及び
図9(a)では、FPC136と圧電シート41とが互
いの全面において接着されているように描かれている
が、実際には、両者は各個別電極35aの主電極部60
では接着されていない。これは、主電極部60に貼り付
けられたFPC136がアクチュエータユニット21の
圧力室10に対する変形を阻害するのを防止するためで
ある。図12(a)においても同様である。
る圧電シート41とその下方に隣接した圧電シート42
との間には、厚み2μm程度の共通電極34aが介在し
ている。共通電極34aは、1つのアクチュエータユニ
ット21内のほぼ全域にわたって延在した1枚の導電シ
ートである。同様に、圧電シート42の下方に隣接した
圧電シート43とその下方に隣接した圧電シート44と
の間にも、共通電極34aと同様の形状を有する厚み2
μm程度の共通電極34bが介在している。
向への射影領域が圧力室領域を含むように圧力室10よ
りも大きいものが圧力室10ごとに多数形成されてもよ
いし、或いは、射影領域が圧力室領域に含まれるように
圧力室10よりもやや小さいものが圧力室10ごとに多
数形成されてもよく、必ずしもシート全面に形成された
1枚の導電シートである必要はない。ただし、このと
き、圧力室10に対応する部分がすべて同一電位となる
ように共通電極どうしが電気的に接続されていることが
必要である。
の上面であって圧力室10に対応する位置には、厚み1
μm程度の個別電極35aが形成されている。図6の模
式的な部分拡大平面図である図11に示すように、個別
電極35aは、平面形状が略ひし形であって圧力室10
とほぼ相似形状(長さ850μm、幅250μm)を有
する主電極部60と、主電極部60よりも小さくその両
端の鋭角部から連続して形成されたほぼひし形形状の2
つの補助電極部61a,61bとを有している。主電極
部60は、その積層方向への射影領域が圧力室領域(図
11において破線で囲まれる領域)に含まれている。一
方、補助電極部61a,61bの大部分は、その積層方
向への射影領域が圧力室領域には含まれていない。
aにおいて、主電極部60と補助電極部61aとの連結
部63aの幅(2つの補助電極部61a、61bを結ぶ
方向と直交する方向に関する長さ)は、主電極部60の
幅及び補助電極部61aの幅よりも小さくなっている。
同様に、主電極部60と補助電極部61bとの連結部6
3bの幅は、主電極部60の幅及び補助電極部61bの
幅よりも小さくなっている。つまり、個別電極35aに
おいて、主電極部60と補助電極部61a、61bとの
連結部63a、63bは、くびれ形状となっている。
形状となっているため、連結部63a、63bがこのよ
うなくびれ形状となっておらず主電極部60と補助電極
部61a、61bとを太い幅で連結している場合と比較
して、連結部63a、63bに対応した活性層の範囲が
小さくなっている。それにより、隣接する圧力室10と
の距離が大きくなるので、隣接する圧力室10間でクロ
ストークが発生するのが抑制される。
あって個別電極35aと対応する位置には、個別電極3
5aと同様の形状を有する厚み2μm程度の個別電極3
5bが介在している。個別電極35bも個別電極35a
と同様にくびれ形状を有しているので、この点からもク
ロストーク抑制効果が得られる。圧電シート44とその
下方に隣接した圧電シート45との間、及び、圧電シー
ト45の下方には、電極が配置されていない。
と個別電極35bとの補助電極部61aに対応する位置
の間にある圧電シート41、42には、スルーホール4
1a、42aが形成されている。スルーホール41a、
42aには、図10(a)に示すように導電材料(銀パ
ラジウムなど)48が充填されており、この導電材料4
8を介して、個別電極35aと個別電極35bとが各圧
力室10に対応するものごとに互いに接続されている。
の下方には、圧電シート41、42、43を貫通するス
ルーホール41b、42b、43bが形成されている。
スルーホール41b、42b、43bには、図10
(b)に示すように導電材料(銀パラジウムなど)49
が充填されており、この導電材料49を介して、接地用
電極38が共通電極34a及び共通電極34bに接続さ
れている。本実施の形態において、電極34a、34
b、35a、35b、38は、Ag−Pd系等の金属材
料からなるものである。
21の個別電極35a、35b及び共通電極34a、3
4bと、ドライバIC132と、を接続するための部材
であって、図9(a)及び図9(b)に示すように、ア
クチュエータユニット21の上面に配置された個別電極
35a及び接地用電極38とハンダ付けにより電気的に
接合される多数の給電パッド55a、55b、55cを
下面に有している。
FPC136は、ベースフィルム51と、ベースフィル
ム51に貼り合わせされたカバーフィルム52と、両フ
ィルム51、52の間にパターン形成されたプリント配
線53とを有している。プリント配線53は、圧力室1
0ごとに別々にドライバIC132と接続される。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状の部材である。FPC136は、
アクチュエータユニット21の最上層にある圧電シート
41の上面に対してカバーフィルム52が当接するよう
に配置されている。
2a、52b、52cが形成されており、貫通孔52
a、52b、52c内には、カバーフィルム52とほぼ
同じ厚みを有する導電性材料からなる給電パッド55
a、55b、55cがそれぞれ配置されている。給電パ
ッド55a、55b、55cは、貫通孔52a、52
b、52cによって形成された凹部の底部においてプリ
ント配線53と接触している。
に示すように、圧力室10の長手方向やや外側、すなわ
ち、補助電極部61a、61bに対応する位置に設けら
れている。そして、給電パッド55a、55bは、それ
ぞれ補助電極部61a、61bとハンダ付けにより電気
的に接合されている。つまり、本実施の形態では、1つ
の個別電極35aが2つの電気接点(それぞれが各給電
パッド55a、55bに対応した位置にある)において
FPC136と電気的に接合されている。このように、
給電パッド55a、55bと個別電極35aの補助電極
部61a、61bとが電気的に接合されることにより、
プリント配線53及びスルーホール41a,42a内の
導電材料48を介して個別電極35a、35bの電位を
圧力室10ごとに独立して制御できるようになってい
る。
示すように、アクチュエータユニット21の外縁近傍に
形成された接地用電極38に対応する位置に設けられて
いる。そして、給電パッド55cは、接地用電極38と
ハンダ付けにより電気的に接合されている。これによ
り、プリント配線53及びスルーホール41b、42
b、43b内の導電材料49を介して共通電極34a、
34bの電位をグランド電位に維持できるようになって
いる。
38のすべてが給電パッド55cとハンダ付けにより電
気的に接合され且つ導電材料49を介して共通電極34
a、34bに接続されている。ただし、接地用電極38
の一部が給電パッド55cと電気的に接合されていなく
てもよいし、接地用電極38の一部が共通電極34a、
34bに接続されていなくてもよい。なぜなら、共通電
極34a、34bが全ての圧力室10に跨るような1枚
の連続平板として形成されているために、少なくとも1
つの接地用電極38が給電パッド55cと電気的に接合
され且つ共通電極34a、34bに接続されていれば、
全ての圧力室10に対応する領域において共通電極34
a、34bの電位をグランド電位に維持できるからであ
る。
1において、圧電シート41〜43はその厚み方向に分
極されている。従って、個別電極35a,35bを共通
電極34a,34bと異なる電位にして圧電シート41
〜43中に対してその分極方向に電界を印加すると、そ
の電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み
方向すなわち積層方向に伸長又は収縮し、その結果とし
て、圧電横効果のために積層方向と垂直な方向すなわち
面方向に収縮又は伸長しようとする。一方、残り2枚の
圧電シート44、45は、個別電極35a,35bと共
通電極34a,34bとに挟まれた領域をもたない非活
性層であるので、自発的に変形することができない。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)3枚の圧電シート41〜43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44,45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。
うにドライバIC132を制御して個別電極35a,3
5bを正又は負の所定電位とすると、圧電シート41〜
43の個別電極35a,35bと共通電極34a,34
bとで挟まれた活性層が面方向に収縮し、その一方で圧
電シート44,45は自発的には収縮しない。このと
き、図9(a)で示したように、圧電シート41〜45
の下面はキャビティプレート22に形成された圧力室1
0を区画する隔壁の上面に固着されているので、圧電横
効果に基づき、結果的に圧電シート41〜45は圧力室
10側へ凸になるように変形(ユニモルフ変形)する。
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、インク吐出口8からインクが吐出される。その
後、個別電極35a,35bの電位が元に戻れば、圧電
シート41〜45は元の平板形状となり、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。
35a,35bを共通電極34a,34b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35a,3
5bを共通電極34a,34b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35a,35b
を共通電極34a,34bと異なる電位にすることもで
きる。この場合は、個別電極35a,35bと共通電極
34a,34bとが同じ電位になるタイミングで、圧電
シート41〜45が元の形状に戻り、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、インクがマニホールド5側から圧力室10内に吸
い込まれる。その後再び個別電極35a,35bを共通
電極34a,34bと異なる電位にしたタイミングで、
圧電シート41〜45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。
向とその分極方向とが逆であれば、圧電横効果により、
個別電極35a,35bと共通電極34a,34bとで
挟まれた圧電シート41〜43中の活性層が分極方向と
直角方向に伸長しようとする。従って、圧電シート41
〜45は、圧力室10側に凹となるように変形する。こ
のため、圧力室10の容積が増加して、インクをマニホ
ールド5側から吸い込む。その後、個別電極35a,3
5bの電位が元に戻れば、圧電シート41〜45は元の
平板形状となり、圧力室10の容積が元の容積に戻るの
で、インク吐出口8からインクを吐出する。
ットヘッド1では、圧力室10から最も離れた圧電シー
ト41上に設けられた個別電極35aとFPC136と
が、補助電極部61aと給電パッド55aとの間の電気
接点、及び、補助電極部61bと給電パッド55bとの
間の電気接点の合計2個所の電気接点においてハンダ付
けによる電気的接合により直接的に接続されている。し
たがって、一方の電気接点において個別電極35aとF
PC136との電気的接合が行われないことがあった
り、一方の電気接点での電気的接合が解除されたとして
も、両者間の電気的接続が確保される。そのため、個別
電極35aとFPC136との電気的な接続の信頼性が
向上し、インクジェットヘッド1及びこれを有するイン
クジェットプリンタ101の故障が生じにくくなる。
ト41の圧力室10側の面とは反対側の面の各圧力室1
0に対応する位置に個別電極35aが配置され、かかる
個別電極35aとFPC136に設けられた給電パッド
55a、55bとがハンダ付けにより直接、電気的に接
合されているため、アクチュエータ21の側面において
FPC136と電気的に接合される、個別電極35aに
つながった導電部材を圧電シート41上に沿ってその端
部まで延在させる必要がない。かかる別途の導電部材は
圧電シート41上にある個別電極35aを避けて形成さ
れるので、十分な電気的絶縁性を確保しようとすると、
個別電極35a同士のスペースを十分に確保する必要が
生じ、結果的に圧力室10の配置密度を低下させること
につながる。またかかる別途の導電部材は圧電シート4
1〜45の積層方向への変形を阻害することがある。本
実施の形態によると、上述のように別途の導電部材を設
けることなく個別電極35aとFPC136とを電気的
に接続することができるので、圧力室10の配置密度を
向上させることができ、しかも、圧電シート41〜45
の積層方向への変形量を大きくすることができる。
トヘッド1では、補助電極部61aと給電パッド55a
との間及び補助電極部61bと給電パッド55bとの間
の合計2個所に設けられた電気接点が、共に、圧力室1
0外領域に対応しているので、個別電極35aの圧力室
10内領域に対応した主電極部60の積層方向について
の変形が阻害されることがほとんどない。従って、個別
電極35aの主電極部60が、圧力室10内の内圧に抗
しながら積層方向について大きく変位することができ
る。そのため、圧力室10の容積変化量が大きくなり、
圧力室10を小さくしてそのさらなる高集積化を図った
としても十分な量のインクを吐出することが可能とな
る。
が形成された領域の周囲に配置された接地用電極38
が、個別電極35aと電気的に接続された給電パッド5
5a、55bを有するFPC136とハンダ付けにより
電気的に接合されているので、外部からFPC136に
これを引き剥がすような力が加えられたときに、最初に
FPC136と接地用電極38との電気的接合が解除さ
れてから個別電極35aと給電パッド55a、55bと
の電気的接合が解除されることになる。従って、比較的
大きな力を加えなければ個別電極35aと給電パッド5
5a、55bとの電気的接合が解除されることがなく、
これらの電気的な接続の信頼性が向上し、インクジェッ
トヘッド1及びこれを有するインクジェットプリンタ1
01の故障が生じにくくなる。
ヘッド1では、個別電極35aと給電パッド55a、5
5bとの電気的接合解除を防止するための構造を共通電
極34a、34bをグランド電位に保つための給電構造
と一部兼用しているために、インクジェットヘッド1の
構造が簡略なものとなっている。
aが形成された領域が多数の接地用電極38によって包
囲されているため、FPC136を引き剥がすような力
がどの方向からの力であっても両者の電気的接合が解除
されにくく、個別電極35aと給電パッド55a、55
bとの電気的な接続の信頼性が向上する。
いているために、ヘッド本体1aとドライバIC132
との間を電気的に接続しやすくなっている。一方、FP
C136はこれを引き剥がすような力が加えられやすい
ものの、上述したように各圧力室10ごとに2つの電気
接点において個別電極35aと電気的に接合され且つ多
数の接地用電極38においてアクチュエータユニット2
1と電気的に接合されることにより強度が向上し、信頼
性が増す。
とFPC136との間の電気接点が、各圧力室10の両
端近傍に対応した2個所に設けられているが、電気接点
は各個別電極35aにつき3以上設けられていてもよ
い。また、各電気接点の位置についても、任意に変更す
ることができる。但し、近接配置されている場合より
も、本実施の形態のように比較的離れて配置されている
方がより好ましい。
5aが存在する領域の周囲に接地用電極38が配置され
ていなくてもよい。また、本実施の形態において、個別
電極35aが存在する領域の周囲に複数の接地用電極3
8が配置され且つ接地用電極38がFPC136と電気
的に接合されているものの、圧電シート41上に形成さ
れた個別電極35aが1つの電気接点(給電パッド55
a、55bのいずれか)においてFPC136に電気的
に接合されていてもよい。
された領域の周囲に2以上配置されていればよく、接地
用電極38の数及び配置は任意に変更することができ
る。従って、必ずしもインク吐出領域が全周にわたって
接地用電極38によって包囲されている必要はない。
がスルーホール41b内に設けられた導電材料49を介
して共通電極34aに接続されているが、接地用電極及
び共通電極のそれぞれに対して圧電シート端部まで引き
出すための導電部材を形成して、これら導電部材が圧電
シート端部においてFPC136と接続されてもよい。
て、図12(a)〜図13(b)をさらに参照しつつ説
明する。図12(a)及び図12(b)は、本実施の形
態によるインクジェットヘッドの、図9(a)及び図9
(b)に対応した断面図である。図13(a)は、図1
2(a)の一点鎖線で描かれた丸枠内拡大図である。図
13(b)は、図12(b)の一点鎖線で描かれた丸枠
内拡大図である。なお、本実施の形態において、第1の
実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略
する。
が、第1の実施の形態によるインクジェットヘッド1と
異なる点は、第1の実施の形態では、圧力室10から最
も離れた活性層を含む圧電シート41の圧力室10側の
面とは反対側の面上に個別電極35aが配置されている
のに対し、本実施の形態では、図12(a)に示すよう
に、アクチュエータユニット80に含まれる6枚の圧電
シート81〜86のうちの圧力室10から最も離れた圧
電シート81の圧力室10側の面とは反対側の面上に個
別電極の代わりに表面電極76が配置されている点であ
る。
におけるアクチュエータユニット80の構造について、
以下詳述する。図12(a)及び図12(b)に示すよ
うに、アクチュエータユニット80は、6枚の圧電シー
ト81、82、83、84、85、86を含んでいる。
これら圧電シート81〜86は連続平板層であり、圧電
シート81〜86は、インクジェットヘッド内の1つの
アクチュエータユニット80に対応するインク吐出領域
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。
2番目にある圧電シート82とその下方に隣接した圧電
シート83との間には、厚み2μm程度の共通電極74
aが介在している。共通電極74aは、1つのアクチュ
エータユニット80内のほぼ全域にわたって延在した1
枚の導電シートである。同様に、圧電シート83の下層
に隣接した圧電シート84とその下層に隣接した圧電シ
ート85との間にも、共通電極74aと同様の形状を有
する厚み2μm程度の共通電極74bが介在している。
3と圧電シート84との間であって圧力室10と対応す
る位置には、図11に示したような主電極部60とその
両側の2つの補助電極部61a、61bとを有する個別
電極35aと同様の形状を有する厚み2μm程度の個別
電極75aが介在している。さらに、圧電シート85と
圧電シート86との間であって個別電極75aと対応す
る位置には、個別電極75aと同様の形状を有する厚み
2μm程度の個別電極75bが介在している。
であって圧力室10に対応する位置には、個別電極75
aと同様の形状を有する厚み1μm程度の表面電極76
が形成されている。圧電シート81とその下方に隣接し
た圧電シート82との間、及び、圧電シート86の下方
には、電極が配置されていない。
aと個別電極75bとの一方の補助電極部に対応する位
置の間にある圧電シート81〜85には、スルーホール
81a、82a、83a,84a,85aが形成されて
いる。スルーホール81a、82a、83a,84a,
85aには、図13(a)に示すように導電材料(銀パ
ラジウムなど)98が充填されており、この導電材料9
8を介して、表面電極76と個別電極75aと個別電極
75bとが各圧力室10に対応するものごとに互いに接
続されている。
エータユニット80の上面外縁部付近には、図5及び図
6に示した接地用電極38と同様に、それぞれが円形を
有する、多数の接地用電極78が形成されている。多数
の接地用電極78は、隣接するもの同士の間隔がほぼ等
間隔となるように離隔している。そのため、アクチュエ
ータユニット80上面の表面電極76が形成された領域
は、その全周にわたって多数の接地用電極78によって
包囲されていることになる。
8の下方には、圧電シート81、82、83、84を貫
通するスルーホール81b、82b、83b、84bが
形成されている。スルーホール81b、82b、83
b、84bには、図13(b)に示すように導電材料
(銀パラジウムなど)99が充填されており、この導電
材料99を介して、接地用電極78が共通電極74a及
び共通電極74bに接続されている。本実施の形態にお
いて、電極74a、74b、75a、75b、78は、
Ag−Pd系等の金属材料からなるものである。
極76が2つの電気接点(それぞれが各給電パッド55
a、55bに対応した位置にある)においてFPC13
6に電気的に接合されている。これにより、プリント配
線53及びスルーホール81a〜85a内の導電材料9
8を介して個別電極75a、75bの電位を圧力室10
ごとに独立して制御できるようになっている。
電パッド55cと電気的に接合されている。これによ
り、プリント配線53及びスルーホール81b〜84b
内の導電材料99を介して共通電極74a、74bの電
位をグランド電位に維持できるようになっている。
ニット80は、3枚の圧電シート83〜85を活性層が
存在する層とし且つ圧電シート83〜85を挟むように
配置された3枚の圧電シート81、82、86を非活性
層とした構成となっている。そして、ドライバIC13
2を制御して表面電極76を介して個別電極75a、7
5bを正又は負の所定電位とすると、圧電シート83〜
85中の個別電極及び共通電極に挟まれた部分が活性層
として働く。そして、活性層が圧電効果によりシートの
厚さ方向に伸長又は収縮し、圧力室10の容積が変化し
てインク吐出口からインクが吐出される。
は、圧力室10から最も離れた圧電シート81上に設け
られた表面電極76とFPC136とが上述のような2
個所の電気接点においてハンダ付けによる電気的接合に
より直接的に接続されている。したがって、一方の電気
接点において表面電極76とFPC136との電気的接
合が行われないことがあったり、一方の電気接点での電
気的接合が解除されたとしても、両者間の電気的接続が
確保される。そのため、個別電極35a、35bとFP
C136との電気的な接続の信頼性が向上し、インクジ
ェットヘッド1及びこれを有するインクジェットプリン
タ101の故障が生じにくくなる。
ト81の圧力室10側の面とは反対側の面の各圧力室1
0に対応する位置に表面電極76が配置され、かかる表
面電極76とFPC136に設けられた給電パッド55
a、55bとがハンダ付けにより直接、電気的に接合さ
れているため、表面電極76とFPC136とを電気的
に接続するための導電部材を圧電シート81上に沿って
別途形成する必要がない。本実施の形態によると、かか
る別途の導電部材を設けることなく表面電極76とFP
C136とを電気的に接続することができるので、圧力
室10の配置密度を向上させることができ、しかも、圧
電シート81〜86の積層方向への変形量を大きくする
ことができる。
施の形態と同じ利益を得ることができる。
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、圧電シートや
電極の材料は、上述したものに限らず、その他の公知の
材料に変更してもよい。また、圧力室の平面形状や断面
形状、配置形態などは、適宜変更してよい。また、活性
層を含む圧電シートの数及び活性層を含まない圧電シー
トの数は、適宜変更することができる。また、活性層を
含む圧電シート及び活性層を含まない圧電シートのそれ
ぞれの層厚は、同じであってもよいし、異なっていても
よい。さらに、上述の実施の形態では非活性層はすべて
圧電シートであるが、非活性層として圧電シート以外の
絶縁シートを用いてもよい。
アクチュエータユニットの個別電極と給電部材との電気
的接続の信頼性に優れたインクジェットヘッド及びこれ
を有するインクジェットプリンタを提供することが可能
となる。
トヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図であ
る。
トヘッドの斜視図である。
るヘッド本体の平面図である。
大図である。
大図である。
られたフレキシブルプリント配線板の部分断面図であ
る。
られたフレキシブルプリント配線板の部分分解斜視図で
ある。
沿った、フレキシブルプリント配線板が貼り付けられた
アクチュエータユニットの断面図であって、図7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9(b)は、図6に描かれたIXB−IXB線に沿った、
フレキシブルプリント配線板が貼り付けられたアクチュ
エータユニットの断面図である。
かれた丸枠内拡大図である。 図10(b)は、図9(b)の一点鎖線で描かれた丸枠
内拡大図である。
によるインクジェットヘッドの、図9(a)に対応した
断面図である。 図12(b)は、本発明の第2の実施の形態によるイン
クジェットヘッドの、図9(b)に対応した断面図であ
る。
描かれた丸枠内拡大図である。 図13(b)は、図12(b)の一点鎖線で描かれた丸
枠内拡大図である。
部材)
Claims (13)
- 【請求項1】 一端をノズルに他端をインク供給源にそ
れぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧力
室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、 前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニット
の一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えており、 前記アクチュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、少なくと
も前記圧力室から最も離れた前記圧電シートが前記共通
電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟まれ
ていると共に、前記圧力室から最も離れた前記圧電シー
トの前記圧力室側の面とは反対側の面上にある各個別電
極がその個別電極上にある複数の電気接点のそれぞれに
おいて前記給電端子に電気的に接合されている、複数の
圧電シートとを含んでいることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項2】 前記電気接点が、前記圧力室の両端近傍
に対応した2個所に設けら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。 - 【請求項3】 前記電気接点が、前記圧力室に対応する
領域の外側に設けられ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。 - 【請求項4】 前記給電部材がフレキシブルプリント配
線板であ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。 - 【請求項5】 一端をノズルに他端をインク供給源にそ
れぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧力
室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニ
ットの一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えており、 前記アクチュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、前記圧力
室から最も離れた前記圧電シート以外の少なくとも1つ
の前記圧電シートが前記共通電極と少なくとも1つの前
記個別電極とによって挟まれている、複数の圧電シート
と、 前記圧力室から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室
側の面とは反対側の面の各個別電極に対応する位置に配
置された複数の表面電極であって、各表面電極が一又は
複数の前記圧電シートを貫くスルーホール内に設けられ
た導電材料を介して対応する前記個別電極に接続され且
つ前記表面電極上にある複数の電気接点のそれぞれにお
いて前記給電端子に電気的に接合されている、複数の表
面電極とを含んでいることを特徴とするインクジェット
ヘッド。 - 【請求項6】 一端をノズルに他端をインク供給源にそ
れぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧力
室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、 前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニット
の一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えており、 前記アクチュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、少なくと
も前記圧力室から最も離れた前記圧電シートが前記共通
電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟まれ
ていると共に、前記圧力室から最も離れた前記圧電シー
トの前記圧力室側の面とは反対側の面上にある各個別電
極が前記給電端子に電気的に接合されている、複数の圧
電シートと、 前記圧力室から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室
側の面とは反対側の面の前記複数の個別電極が存在する
領域の周囲に配置された複数の周囲電極であって、前記
共通電極と電気的に接続され且つ前記給電端子に電気的
に接合されているものが少なくとも1つある複数の周囲
電極とを含んでいることを特徴とするインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項7】 前記領域が複数の前記周囲電極によって
実質的に包囲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。 - 【請求項8】 2以上の前記周囲電極が、前記共通電極
と電気的に接続され且つ前記給電端子に電気的に接合さ
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。 - 【請求項9】 前記給電部材がフレキシブルプリント配
線板であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1
項に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項10】 一端をノズルに他端をインク供給源に
それぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧
力室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、 前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニット
の一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えており、 前記アクチュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、前記圧力
室から最も離れた前記圧電シート以外の少なくとも1つ
の前記圧電シートが前記共通電極と少なくとも1つの前
記個別電極とによって挟まれている、複数の圧電シート
と、 前記圧力室から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室
側の面とは反対側の面の各個別電極に対応する位置に配
置された複数の表面電極であって、各表面電極が一又は
複数の前記圧電シートを貫くスルーホール内に設けられ
た導電材料を介して対応する前記個別電極に接続され且
つ前記給電端子に電気的に接合されている、複数の表面
電極と、 前記圧力室から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室
側の面とは反対側の面の前記複数の表面電極が存在する
領域の周囲に配置された複数の周囲電極であって、前記
共通電極と電気的に接続され且つ前記給電端子に電気的
に接合されているものが少なくとも1つある周囲電極と
を含んでいることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項11】 一端をノズルに他端をインク供給源に
それぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧
力室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、 前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニット
の一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えており、 前記アクチュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、少なくと
も前記圧力室から最も離れた前記圧電シートが前記共通
電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟まれ
ていると共に、前記圧力室から最も離れた前記圧電シー
トの前記圧力室側の面とは反対側の面上にある各個別電
極がその個別電極上にある2つの電気接点のそれぞれに
おいて前記給電端子に電気的に接合されている、複数の
圧電シートとを含んでおり、 前記個別電極が、 前記圧力室と相似した平面形状を有する第1の電極領域
と、 前記第1の電極領域の一端に連結された、前記電気接点
の1つが設けられる第2の電極領域と、 前記第2の電極領域と対向するように前記第1の電極領
域の他端に連結された、前記電気接点の1つが設けられ
る第3の電極領域とを有しており、 前記第1の電極領域と前記第2の電極領域との連結部
が、前記第2の電極領域と前記第3の電極領域とを結ぶ
方向と実質的に直交する方向に関して、前記第1の電極
領域及び前記第2の電極領域よりも短い長さを有してお
り、 前記第1の電極領域と前記第3の電極領域との連結部
が、前記第2の電極領域と前記第3の電極領域とを結ぶ
方向と実質的に直交する方向に関して、前記第1の電極
領域及び前記第3の電極領域よりも短い長さを有してい
ることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項12】 一端をノズルに他端をインク供給源に
それぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧
力室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、 前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニット
の一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えたインクジェットヘ
ッドを含むインクジェットプリンタであって、前記アク
チュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、少なくと
も前記圧力室から最も離れた前記圧電シートが前記共通
電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟まれ
ていると共に、前記圧力室から最も離れた前記圧電シー
トの前記圧力室側の面とは反対側の面上にある各個別電
極がその個別電極上にある複数の電気接点のそれぞれに
おいて前記給電端子に電気的に接合されている、複数の
圧電シートとを含んでいることを特徴とするインクジェ
ットプリンタ。 - 【請求項13】 一端をノズルに他端をインク供給源に
それぞれ接続された複数の圧力室を含み、前記複数の圧
力室が平面に沿って相互に隣接配置された流路ユニット
と、 前記圧力室の容積を変化させるために前記流路ユニット
の一表面に固定されたアクチュエータユニットと、 前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する給電
端子が設けられた給電部材とを備えたインクジェットヘ
ッドを含むインクジェットプリンタであって、 前記アクチュエータユニットが、 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、 互いに積層された複数の圧電シートであって、少なくと
も前記圧力室から最も離れた前記圧電シートが前記共通
電極と少なくとも1つの前記個別電極とによって挟まれ
ていると共に、前記圧力室から最も離れた前記圧電シー
トの前記圧力室側の面とは反対側の面上にある各個別電
極が前記給電端子に電気的に接合されている、複数の圧
電シートと、 前記圧力室から最も離れた前記圧電シートの前記圧力室
側の面とは反対側の面の前記複数の個別電極が存在する
領域の周囲に配置された複数の周囲電極であって、前記
共通電極と電気的に接続され且つ前記給電端子に電気的
に接合されているものが少なくとも1つある複数の周囲
電極とを含んでいることを特徴とするインクジェットプ
リンタ。
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