JP2006035584A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 個別電極間のショートを防ぐとともに、製造コストを減少させる。
【解決手段】 アクチュエータユニット２１の上面には、複数の個別電極２６及び共通電極２７とそれぞれ電気的に接続された表面電極２８，２９が形成されている。アクチュエータユニット２１上に配置されたフレキシブルプリント回路５０は、ベースフィルム８１と導体パターン８２ａ，８２ｂとを含んでいる。導体パターン８２ａはドライバＩＣと、導体パターン８２ｂはグランドと接続されており、各導体パターン８２ａ，８２ｂがそれぞれ各表面電極２８，２９と接続されている。ベースフィルム８１には、流路ユニット４に向かって突出した突出部５２が形成されている。導体パターン８２ｂには、突出部５２上に延在する延出部５３が形成されている。そして、導体パターン８２ｂの延出部５３と流路ユニット４とが電気的に接続されている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッドに関する。

インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等において、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パルス状の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、圧電性の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。

かかるインクジェットヘッドの一例として、連続平板状の圧電シートを、複数の圧力室に跨って形成されたコモン電極（共通電極）と、各圧力室に対向して配置された複数の個別電極とで挟み込んだ圧電アクチュエータ（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）。このインクジェットヘッドにおいて、圧電アクチュエータの側面には、キャビティユニット（流路ユニット）の上面から圧電アクチュエータの積層方向に沿って導電性接着剤が塗布されている。この導電性接着剤によってキャビティユニットと圧電アクチュエータのコモン電極とが電気的に接続され、これら両者がフレキシブルフラットケーブルによってグランドに接続されている。

特開２００３−８０７０９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、キャビティユニットとコモン電極とが大量の導電性接着剤によって接続されているため、導電性接着剤が圧電アクチュエータ上に広がる可能性がある。導電性接着剤が圧電アクチュエータ上に広がると、圧電アクチュエータの上面に形成され且つそれぞれが各個別電極と接続された複数の表面電極どうしが電気的に接続される。その結果、個別電極間がショートする。また、導電性接着剤が塗布されたのち、その大量の導電性接着剤の形状を管理する工程が必要となるため、インクジェットヘッドの製造コストが上昇する。

そこで、本発明の目的は、個別電極間のショートを防ぐとともに、製造コストを減少させることが可能なインクジェットヘッドを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェットヘッドは、少なくとも１つの導電性部材を含んでおり、それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、それぞれが前記圧力室に関連して設けられた複数の個別電極と、それぞれが前記個別電極に電気的に接続された複数の個別配線、接地電位に保持された接地配線、及び、前記複数の個別配線及び前記接地配線を支持する絶縁フレキシブル層を含んでいる平型柔軟ケーブルとを備えている。そして、前記絶縁フレキシブル層は、当該絶縁フレキシブル層から突出する突出領域を有し、前記接地配線は、当該接地配線から延出する延出部を有し、前記延出部は、前記突出領域に支持されるとともに、前記流路ユニットに電気的に接続されている。

また、本発明のインクジェットヘッドは、別の観点では、少なくとも１つの導電性部材を含んでおり、それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、少なくとも１つの導電性部材を含んでおり、前記流路ユニットに電気的に接続されるように前記流路ユニットに固定されたフレームと、それぞれが前記圧力室に関連して設けられた複数の個別電極と、それぞれが前記個別電極に電気的に接続された複数の個別配線、接地電位に保持された接地配線、及び、前記複数の個別配線及び前記接地配線を支持する絶縁フレキシブル層を含んでいる平型柔軟ケーブルとを備えている。そして、前記絶縁フレキシブル層は、当該絶縁フレキシブル層から突出する突出領域を有し、前記接地配線は、当該接地配線から延出する延出部を有し、前記延出部は、前記突出領域に支持されるとともに、前記フレームに電気的に接続されている。

これによると、流路ユニットが平型柔軟ケーブルの接地配線と電気的に接続され接地されているので、上記公報のように大量の導電性接着剤を用いる必要がなく、個別電極間のショートを防ぐことが可能になるとともに、大量の導電性接着剤の形状を管理する工程がなくなり、インクジェットヘッドのコストが減少する。

本発明において、前記複数の圧力室に跨るように延在した圧電シートと、前記複数の個別電極と共に前記圧電シートを挟む共通電極とをさらに備えている。そして、前記複数の個別電極のそれぞれが、前記圧電シート上において各圧力室に対向する位置に配置されており、前記接地配線が前記共通電極に電気的に接続されていることが好ましい。これによると、個別電極、圧電シート及び共通電極からなるアクチュエータユニットをヘッドに用いた場合に、流路ユニットと共通電極との間に電位差が生じにくくなる。そのため、電位差に起因したアクチュエータユニットの破損を抑制することが可能になる。

また、本発明のおいて、前記接地配線の前記延出部が、前記流路ユニット又は前記フレームの表面上において接着剤によって固定されていることが好ましい。これにより、接地配線の延出部と流路ユニット又はフレームとの電気的接続の信頼性が向上する。

また、このとき、前記延出部が、前記流路ユニット又は前記フレームと直接的に接触していてもよい。これにより、接着剤に非導電性のものを用いることが可能になる。

また、本発明において、前記流路ユニット又は前記フレームの表面に凹部が設けられており、前記延出部の少なくとも一部が、前記凹部内にあることが好ましい。これにより、接地配線の延出部の先端が凹部内で引っ掛かりやすくなる。そのため、接地配線の延出部と、流路ユニット又はフレームとの電気的接続の信頼性がより向上する。

また、このとき、前記延出部が、前記凹部内において接着剤によって固定されていてもよい。これにより、接地配線の延出部と流路ユニット又はフレームとの電気的接続が確実なものとなる。

また、本発明において、前記延出部の一部が、前記絶縁フレキシブル層の前記突出領域から突出しており、且つ、当該一部において前記流路ユニット又は前記フレームと接触していることが好ましい。これにより、平型柔軟ケーブルの取り付け方向にかかわらず、接地配線の延出部を容易に流路ユニット又はフレームに接触させることができる。

また、このとき、前記一部が、接着剤によって前記流路ユニット又は前記フレームに固定されていてもよい。これにより、接地配線の延出部と流路ユニット又はフレームとの電気的接続の信頼性が向上する。また、接着剤に非導電性のものを用いることが可能になる。

また、このとき、前記接着剤が、前記延出部の前記一部を覆っていると共に前記延出部からはみ出して前記流路ユニット又は前記フレームと接触していてもよい。これにより、接地配線の延出部と流路ユニット又はフレームとの電気的接続の信頼性がより向上する。

また、本発明において、前記絶縁フレキシブル層の前記突出領域が、前記流路ユニット又は前記フレームに接触した前記延出部を前記流路ユニット又は前記フレームに押し付ける付勢力を有するように曲げられていることが好ましい。これにより、別途部材を設けなくても接地配線の延出部と流路ユニット又はフレームとの電気的接続が可能となる。したがって、インクジェットヘッドの製造コストが減少する。

また、このとき、前記突出領域がＵ字状に曲げられていてもよい。これにより、突出領域の曲げ工程が簡易なものとなる。

また、本発明において、前記流路ユニットは、導電性の複数のプレートが積層して構成されていることが好ましい。これにより、流路ユニット全体がほぼ接地電位になる。そのため、ドライバＩＣのショートを確実になくすことができる。

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。

図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１の斜視図である。図２は、図１のII−II線における断面図であり、インクジェットヘッドを構成するホルダにヘッド本体が組み付けられた状態を示している。図３は、図２に示すヘッド本体にフレームが接着された状態を示す斜視図である。図４は、図２に示すヘッド本体にフレキシブルプリント回路が固定された状態の斜視図である。インクジェットヘッド１は、シリアル式のインクジェットプリンタ（図示略）に用いられて、副走査方向に平行に搬送されてきた用紙に対してマゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの４色のインクを吐出して記録するものである。図１及び図２に示すようにインクジェットヘッド１は、４色のインクをそれぞれ貯溜する４つのインク室３が形成されたインクタンク７１と、このインクタンク７１の下方に配置されたヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上方に接合されたフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）５０とを備えている。

インクタンク７１の内部には、４つのインク室３が主走査方向に並んで形成されており、図２中左方のインク室３からマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのインクが順に貯溜されている。これら４つのインク室３は、対応するインクカートリッジ（図示せず）がチューブ４０（図１参照）によってそれぞれ接続されており、インクカートリッジからインク室３に各色のインクが供給されるようになっている。また、図２に示すようにインクタンク７１が、平面矩形形状のフレーム４１に組み付けられている。このフレーム４１は、略直方体形状を有するホルダ７２に紫外線型硬化剤４３で固着されている。さらに、このフレーム４１には、図３に示すように、平面形状が長方形形状の開口部４２が形成されており、この開口部４２内に後述のアクチュエータユニット２１を配置するようにしてヘッド本体７０が接着固定されている。インクタンク７１の下端部には、４つのインク室３にそれぞれ連通する４つのインク導出口３ａが形成されている。一方、フレーム４１には、図３に示すように、４つのインク導出口３ａとそれぞれ連なる平面形状が楕円形状の４つの貫通孔４１ａが形成されている。

ヘッド本体７０は、それぞれの色ごとに複数の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の上面にエポキシ系の熱硬化性接着剤によっ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。図４に示すように、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は、ともに長方形平面形状を有する複数の薄板を積層して構成され、インクタンク７１の下方に配置されている。流路ユニット４の上面には、アクチュエータユニット２１を避けて平面形状が楕円形状の４つのインク供給口４ａ（図５参照）が形成されている。これら４つのインク供給口４ａが形成された領域には、各インク供給口４ａと対向する位置に複数の微小孔が形成されたフィルタ４５が配置されている。こうして、インク供給口４ａから流路ユニット４内に流入するインク内のゴミなどがフィルタ４５によって捕獲される。

また、図３に示すようにフレーム４１には、流路ユニット４が接着されている。この構成により、フレーム４１に形成された貫通孔４１ａと流路ユニット４に形成されたインク供給口４ａとがそれぞれ連なる流路が形成されるので、インクタンク７１から４つのインク導出口３ａ及びフレーム４１に形成された４つの貫通孔４１ａを通ってそれぞれに対応する流路ユニット４の４つのインク供給口４ａから流路ユニット４内に至る一連の流路が形成されている。

図２に示すように、ヘッド本体７０は、ホルダ７２の下面に形成された段付き状の開口部７２ａに配置されている。より具体的には、インク吐出面７０ａが外部に露出するようにフレーム４１を介してホルダ７２に装着されている。ホルダ７２と流路ユニット４との隙間には、シール剤７３が配置されている。なお、インク吐出面７０ａはヘッド本体７０の底面でもあり、微小径を有する多数のノズル８（図６参照）が配列されている。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるＦＰＣ５０が接合され主走査方向の一方に引き出されるとともに、屈曲しながら上方に引き出されている。ＦＰＣ５０には、図４に示すようにＦＰＣ５０の先端一側部から流路ユニット４に向かって延在された延在部５１が形成されている。この延在部５１は、本実施の形態では、アクチュエータユニット２１の一側面を跨いで流路ユニット４まで延びている。ＦＰＣ５０のアクチュエータユニット２１と対向する部分における上面には、図２及び図３に示すように、ＦＰＣ５０及びアクチュエータユニット２１を保護しつつ、アクチュエータユニット２１が発する熱を放散するアルミプレート４４が貼付されている。このアルミプレート４４は、アクチュエータユニット２１の駆動している個別電極２６（図７参照）部分からの熱を放散し、アクチュエータユニット２１全体の温度分布を均一化している。

図２に示すように、アクチュエータユニット２１に接合されたＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材７４を介してインクタンク７１の側面に沿うように引き出され、その途中にドライバＩＣ７５が設置されている。つまり、ＦＰＣ５０は、搭載されたドライバＩＣ７５から出力された駆動信号をアクチュエータユニット２１（後に詳述）に伝達するように、ハンダ付けによって各個別電極２６に対して電気的に接合されている。

ホルダ７２のドライバＩＣ７５に対向する側壁には、開口部７２ｂが形成されている。また、ドライバＩＣ７５とこの開口部７２ｂとの間には、略直方体形状のアルミ板からなるヒートシンク７６が配置されている。ここには、弾性部材７４も配置されており、ドライバＩＣ７５は、間にＦＰＣ５０を挟んでヒートシンク７６に対して押圧されている。これらヒートシンク７６及び開口部７２ｂにより、ドライバＩＣ７５で発生した熱を効率的に散逸させることができる。また、開口部７２ｂ内には、ホルダ７２の側壁とヒートシンク７６の隙間を埋めるためのシール剤７７が配置されており、インクジェットヘッド１の本体にゴミやインクが侵入することを防いでいる。

図５は、図４に示すＦＰＣ５０及びヘッド本体７０の分解斜視図である。図６は、図４に示すVI−VI線における断面図である。図５から分かるように、ヘッド本体７０は、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とを含んでいる。このうち、流路ユニット４は、上から、キャビティプレート１８、サプライプレート１７、アパーチャプレート１６、２枚のマニホールドプレート１４，１５、ダンパプレート１３、カバープレート１２、ノズルプレート１１の計８枚のシート材が積層された積層構造である。本実施の形態において、流路ユニット４を構成する８枚のプレート１１〜１８は、すべて同じ金属からなり、例えば導電性のステンレス鋼からなる。

アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、２枚の絶縁シート２２，２３（図７参照）と２枚の圧電シート２４，２５（図７参照）とが積層され、活性部となる部分を有する１つの活性層（以下、単に「活性部を有する層」というように記する）と活性部を有しない３つの非活性層とを有している。なお、活性層となる総数は、要求されるアクチュエータユニット２１の変位量に応じて適宜決められるものであり、本実施の形態のように１層に限るものではない。すなわち、複数層積層することもできる。

ノズルプレート１１には、図５及び図６に示すように、微小径のノズル８が解像度に応じた間隔で複数形成されている。これらノズル８は、ノズルプレート１１における長手方向に沿って、千鳥状の５列に配列されている。

図５に示すように、キャビティプレート１８の中央部には、複数の圧力室１０がキャビティプレート１８の長手方向に沿って千鳥状配列で５列に穿設されている。また、キャビティプレート１８の長手方向の一端部側には、図５に示すように、インク供給口４ａとなる４つの孔３５がキャビティプレート１８の短手方向に沿って互いに離隔して形成されている。各圧力室１０は、細幅で角が丸められた略矩形形状に形成されている。それらの長手方向は、キャビティプレート１８の長手方向に対して直交している。また、各圧力室１０の一端部は、図５及び図６に示すように、サプライプレート１７、アパーチャプレート１６、２枚のマニホールドプレート１４，１５、ダンパプレート１３及びカバープレート１２に千鳥状配列で穿設されている微小径の貫通孔３１を介して、ノズルプレート１１におけるノズル８に連通している。

図５に示すように、２枚のマニホールドプレート１４，１５のうち、アパーチャプレート１６に近い側のマニホールドプレート１５には、５つのインク室半部１９ａが貫通状に形成されている。これら５つのインク室半部１９ａは、マニホールドプレート１５の長手方向に沿って延在されつつ、マニホールドプレート１５の短手方向に互いに離隔している。

一方、ダンパプレート１３側のマニホールドプレート１４にも、５つのインク室半部１９ａと同様の５つのインク室半部１９ｂが貫通して形成されている。図６に示すように、この構成で２枚のマニホールドプレート１４，１５、アパーチャプレート１６及びダンパプレート１３の計４枚を積層することにより、対向する２つのインク室半部１９ａ，１９ｂが相互に接合され、このとき形成される上下の開口が、上からのアパーチャプレート１６と下からのダンパプレート１３とにより覆われる。これにより、貫通孔３１の列の間及び外側に計５つの共通インク室５が形成される。なお、各共通インク室５の一端部がインク供給口４ａとそれぞれ対向している。

サプライプレート１７には、複数の貫通孔３１の他に、複数の連絡孔３２が貫通して形成されている。これらの連絡孔３２は、一方の開口において圧力室１０と連通し、他方の開口において後述のアパーチャ３３と連通している。さらに、複数の連絡孔３２は、各圧力室１０に対応してサプライプレート１７の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。また、サプライプレート１７には、長手方向の一端部側に、図５に示す４つの孔３６を有している。この孔３６は、それぞれキャビティプレート１８の４つの孔３５と対向するように形成されている。

アパーチャプレート１６には、複数の貫通孔３１の他に、アパーチャプレート１６の短手方向に沿って延在した略長方形平面形状のアパーチャ３３が、アパーチャプレート１６の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。アパーチャ３３は、一端部において連絡孔３２と連通し、他端部において共通インク室５と連通している。アパーチャ３３は、インク流動方向と直交する方向の断面積が若干小さくなっており、インク吐出時に圧力室１０から共通インク室５側に逆流しようとするインクの流れを制限するものである。また、アパーチャプレート１６には、４つの孔３５あるいは孔３６とそれぞれ対向する位置に孔３７が形成されている。各孔３７は、一方の開口において孔３６とそれぞれ連通し、他方の開口において対応する共通インク室５の一端側でそれぞれ連通している。

なお、４つの孔３７のうち、図５中最も奥に位置する１つの孔３７は、図５中奥の２つの共通インク室５と連通しており、他の３つの孔３７は、図５中手前の３つの共通インク室５とそれぞれ連通している。つまり、５つの共通インク室５のうち、図５中奥に位置する２つの共通インク室５には、１つのインク供給口４ａからのインクがそれぞれに供給され、他の３つの共通インク室５には、対応する１つのインク供給口４ａからのインクがそれぞれに供給される。本実施の形態において、図５中奥の２つの共通インク室５には、ブラックのインクが供給され、図５中手前から奥に向かって配置する３つの共通インク室５には、マゼンタ、イエロー及びシアンの順にインクが供給されている。

ダンパプレート１３には、図５及び図６に示すように５列のダンパ溝３８が凹設されている。これらダンパ溝３８は、カバープレート１２に向けてのみ開放するように形成され、その位置及び形状は共通インク室５と同形状となっている。したがって、マニホールドプレート１４，１５及びダンパプレート１３を接合したときは、ダンパプレート１３の共通インク室５と対向する部分には、ダンパ部３９が位置する。ここで、ダンパ部３９は、適宜弾性変形し得るステンレス鋼に形成された凹部の底面として構成されているので、共通インク室５側及びダンパ溝３８側に自由に振動することができる。このような構成により、インク吐出時に圧力室１０で発生した圧力変動が共通インク室５に伝播しても、これに対応してダンパ部３９が弾性変形することによって吸収減衰させることができる。

このような流路ユニット４の構成により、流路ユニット４の内部には、インク供給口４ａから順に共通インク室５、アパーチャ３３、連絡孔３２、圧力室１０及び貫通孔３１を通ってノズル８に至るインク流路が構成されている。インク供給口４ａから流路ユニット４内に流入したインクは、一旦共通インク室５に貯溜される。そして、アパーチャ３３を経由して、各圧力室１０に供給される。各圧力室１０でアクチュエータユニット２１により圧力が付与されたインクが、各貫通孔３１を経由して対応するノズル８から吐出される。

図７は、図６に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図８は、図４に示すヘッド本体７０の拡大平面図である。図７に示すように、アクチュエータユニット２１は、２枚の絶縁シート２２，２３と２枚の圧電シート２４，２５とが積層されて構成されている。圧電シート２５の上面には、複数の個別電極２６が、流路ユニット４における各圧力室１０に対向配置するように形成されている。これらの個別電極２６は、圧力室１０の配列に対応して、圧電シート２５の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。各個別電極２６は、全体として圧電シート２５の短手方向に細長く形成されている。また、各個別電極２６は、いずれか一方の端部から圧電シート２５の長手方向に延出された引き出し部２６ａを有している。なお、いずれの引き出し部２６ａも、各圧力室１０を区画する隔壁と対向する位置まで引き出されている。

圧電シート２４の上面には、複数の圧力室１０に跨って共通の共通電極２７が設けられている。図７に示すように、平面視で、引き出し部２６ａに対向する位置には共通電極２７が形成されない非形成領域（不図示）が存在する。これは、貫通孔６３内の導体が接続する個別電極２６と共通電極２７とを電気的に接続しないようにするためである。この構成で、各個別電極２６と共通電極２７とに挟まれる圧電シート２４の領域は、圧力室１０毎に対応した活性部となる。つまり、圧電シート２４は、活性部を有する層となり、それ以外の２枚の絶縁シート２２，２３及び圧電シート２５は、活性部を有しない非活性層となる。

最上段の絶縁シート２２の上面（すなわち、アクチュエータユニット２１の上面）には、各個別電極２６の夫々に接続する表面電極２８と、共通電極２７に接続する表面電極２９とが設けられている。表面電極２８は、図８に示すように、各圧力室１０を区画する隔壁と対向する位置に配置されており、各個別電極２６に対応してアクチュエータユニット２１の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。表面電極２８は、アクチュエータユニット２１の短手方向に沿って延在した長方形平面形状を有している。各表面電極２８の一端部には、ランド２８ａが設けられており、ＦＰＣ５０と電気的に接続されている。なお、ランド２８ａも、表面電極２８の列に沿って千鳥状に配置されている。

図８に示すように、表面電極２９は、絶縁シート２２の一端部上において、アクチュエータユニット２１の短手方向に沿って延在している。表面電極２９上には、ＦＰＣ５０と電気的に接続されるランド２９ａが設けられている。

絶縁シート２２，２３には、ランド２９ａと対向する位置に複数のスルーホール６１が形成され、ランド２８ａと対向する位置に複数のスルーホール６２が形成されている。また、圧電シート２４には、各スルーホール６２とそれぞれ連通した貫通孔６３が複数形成されている。各スルーホール６１，６２及び貫通孔６３には、導体６４が配置されており、表面電極２９が共通電極２７と、表面電極２８が引き出し部２６ａを介して個別電極２６と電気的に接続されている。

アクチュエータユニット２１の上方には、各表面電極２８，２９のランド２８ａ，２９ａと位置合わせして接続されたＦＰＣ５０が配置されている。ＦＰＣ５０は、ベースフィルム（絶縁フレキシブル層）８１と、その上面に形成された２種類の導体パターン８２ａ，８２ｂと、ベースフィルム８１のほぼ全体を覆うカバーフィルム８３とを含んでいる。さらに、ＦＰＣ５０は、その先端一側部から流路ユニット４に向かって延出された延在部５１を備えている。この延在部５１は、図７に示すように、ベースフィルム８１から突出した突出部（突出領域）５２と、導体パターン（接地配線）８２ｂから突出部５２上に沿って延出した延出部５３とを有している。延出部５３は、その延出方向における基端から中央近傍部分までが突出部５２によって支持されている。なお、カバーフィルム８３は延出部５３上には形成されておらず、延出部５３の上面が外部に露出されている。

図７及び図８に示すように、延出部５３の先端は、流路ユニット４のキャビティプレート１８の上面と接触している。延出部５３の先端上には、接着剤９０がその先端上面全体を覆うようにして且つ先端上面全体からはみ出すようにして配置されている。これにより、延在５３の先端がキャビティプレート１８の上面に固定されるとともに、流路ユニット４と導体パターン８２ｂとが電気的に接続される。

ベースフィルム８１には、複数の貫通孔８４が、各導体パターン８２ａ，８２ｂの夫々に対応するように形成されている。これらの貫通孔８４からは、導体パターン８２ａ，８２ｂの中央部が露出している。つまり、ベースフィルム８１、導体パターン８２ａ，８２ｂ及びカバーフィルム８３は、各貫通孔８４の中心と導体パターン８２ａ，８２ｂの中心とが対応し、導体パターン８２ａ，８２ｂの外周縁部分がベースフィルム８１に覆われるよう、互いに位置合わせして積層されている。

ＦＰＣ５０の端子８５ａ，８５ｂは、貫通孔８４を介して対応する各導体パターン８２ａ，８２ｂと接続されている。端子８５ａ，８５ｂは、例えば、ニッケル等の導電性材料から構成されている。端子８５ａ，８５ｂは、貫通孔８４を塞ぐと共に、貫通孔８４の外側周縁を覆い、カバーフィルム８３の下面より突出して形成されている。端子８５ａ，８５ｂは、対向するランド２８ａ，２９ａとそれぞれ半田８８を介して電気的に接続されている。

導体パターン８２ａ，８２ｂは、銅箔により形成されている。導体パターン８２ａ，８２ｂは、ベースフィルム８１の上面において所定のパターンを形成している。本実施の形態において、導体パターン（個別配線）８２ａはドライバＩＣ７５と接続されており、個別電極２６が表面電極２８のランド２８ａ及び端子８５ａを介してドライバＩＣ７５に接続されている。一方、導体パターン（接地配線）８２ｂはグランドと接続されており、共通電極２７が表面電極２９のランド２９ａ及び端子８５ｂを介してグランドに接続されるとともに、流路ユニット４もグランドに接続されている。このような構成により、共通電極２７をグランド電位にしつつ、任意の個別電極２６と共通電極２７との間にドライバＩＣ７５からの駆動電圧（駆動信号）を印加することが可能となる。このとき、流路ユニット４もアクチュエータユニット２１内で広い面積を有する共通電極２７と同じグランド電位となる。こうして、所望の個別電極２６に対応する活性部に、積層方向の歪みを発生させ、この個別電極２６に対応するノズル８からインクを吐出させることで、用紙への所定の印字が行われる。

以上のように、本実施の形態のインクジェットヘッド１によると、流路ユニット４のキャビティプレート１８がＦＰＣ５０の延出部５３と電気的に接続されているので、上記公報のように大量の導電性接着剤を用いる必要がなく、個別電極間のショートを防ぐことが可能になる。加えて、ＦＰＣ５０に延在部５１が形成されていることで、上記公報のように大量の導電性接着剤の形状を管理する工程がなくなる。そのため、インクジェットヘッド１のコストが減少する。また、流路ユニット４は、延出部５３と電気的に接続されているので、帯電した用紙からの電荷が流路ユニット４に流れようとしても、その電荷がＦＰＣ５０の延出部５３を通じてグランドに流れる。つまり、電荷がＦＰＣ５０のドライバＩＣ７５を迂回するようにＦＰＣ５０の導体パターン８２ｂを介してグランドに流れる。こうして、ドライバＩＣ７５は、電荷による電気的な損傷を免れることができる。

また、共通電極２７と流路ユニット４とが同じ導体パターン８２ｂと電気的に接続されていることで、帯電した用紙が流路ユニット４と接触しても流路ユニット４と共通電極２７との間に電位差が生じない。そのため、この電位差に起因したアクチュエータユニット２１の破損を抑制することが可能となる。これは、インクジェットヘッドに使用するインクには、水及び電解するとイオン性成分となる導電性組成物が含まれており、共通電極２７と流路ユニット４との間に電位差が生じると、圧力室１０内のインクが電解され、イオン化した導電性組成物などが流路ユニット４と共通電極２７との間に介在する圧電シート２４，２５内に浸透し、その結果、複数の個別電極間がショートしたり、圧電シート２４，２５の構成元素（鉛、チタン、亜鉛など）とイオン化した導電性組成物とが化学反応を起こして、圧電シート２４，２５自体を浸食する。さらに、共通電極２７と流路ユニット４との間の圧電シート２４，２５の厚さや耐電圧に対して、その帯電量が大幅に超えると、圧電シート２４，２５自体が破壊する可能性がある。しかし、上述したように流路ユニット４と共通電極２７とがグランドに接続されていることで、このような不具合を回避することが可能となる。

また、流路ユニット４が導電性を有する複数の金属プレートが積層して構成されているため、流路ユニット４全体が導電性を有することになる。これにより、流路ユニット４と帯電した用紙とが接触して流路ユニット４に電荷が蓄積したとしても、流路ユニット４全体が共通電極２７と同電位に保たれることになり、異なる電位差が流路ユニット４内に存在しなくなる。こうして、流路ユニット４内における異なる電位差による影響がなくなるとともに、流路ユニット４全体がグランド電位に保たれることでドライバＩＣ７５のショートを確実になくすことができる。

また、導体パターン８２ｂの延出部５３の先端が直接、流路ユニット４の上面（キャビティプレート１８の上面）に接触しているので、非導電性接着剤９０を用いることが可能になる。また、導体パターン８２ｂの延出部５３が、突出部５２の先端から突出しているので、延出部５３の先端は導体部だけとなる。そのため、ＦＰＣ５０の取り付け方向（ＦＰＣ５０を裏返すことなど）にかかわらず、延出部５３の先端を容易に流路ユニット４に接触させることができる。つまり、延出部５３が全長にわたって突出部５２より支持された状態であると、流路ユニット４の上面と直接接触させることができないが、本発明のように延出部５３を突出部５２から突出させることで、容易に流路ユニット４に接触させることができる。また、接着剤９０によって延出部５３の先端が流路ユニット４に固定されているので、導体パターン８２ｂと流路ユニット４との電気的接続の信頼性が向上する。さらに、接着剤９０は延出部５３の先端上面全体からはみ出しているので、そのはみ出した接着剤９０によって延出部５３と流路ユニット４とが強固に固定される。そのため、流路ユニット４と導体パターン８２ｂとの電気的接続の信頼性がより向上する。

本実施の形態においては、ＦＰＣ５０に形成された導体パターン８２ｂの延出部５３の先端が直接、流路ユニット４に接触しているが、図９に示すように延出部５３の先端が直接接触していなくてもよい。図９は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第１変形例を示す拡大断面図である。なお、上述したインクジェットヘッド１と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。第１変形例におけるインクジェットヘッドでは、延出部５３の先端がキャビティプレート１８と離隔して配置されており、導電性接着剤９３が延出部５３の先端全体を覆うようにして配置され延出部５３とキャビティプレート１８とが固定されている。これにより、流路ユニット４と導電パターン８２ｂとが電気的に接続される。したがって、上述と同様に延出部５３を流路ユニット４に強固に固定しつつ、個別電極間のショートを防ぐことができる。

また、本実施の形態においては、ＦＰＣ５０に形成された導体パターン８２ｂの延出部５３の先端が流路ユニット４に固定されているが、図１０に示すように延出部５３の先端が導電性のフレーム４１に固定されていてもよい。図１０は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第２変形例を示す拡大断面図である。なお、上述したインクジェットヘッド１と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。第２変形例におけるインクジェットヘッドでは、図１０に示すように、ＦＰＣ５０の延在部５１がフレーム４１に向かって（図１０中左方向に向かって）延在しており、延出部５３の先端がフレーム４１の上面と接触しつつ非導電性接着剤９４によって延出部５３とフレーム４１とが固定されている。このような構成においても、上述したインクジェットヘッド１と同様な効果を得ることができる。なお、延出部５３の先端はフレーム４１と離隔されていてもよく、導電性接着剤を介して延出部５３の先端とフレーム４１とが固定されておればよい。この変形例では、延出部５３の先端を湾曲させる必要がなく、フレーム４１に対しては比較的自由な状態で接触させることができる。そのため、先端が固定される部分に不必要な外力が加わることがなく、電気的接続の信頼性が向上する。

また、本実施の形態においては、ＦＰＣ５０に形成された導体パターン８２ｂの延出部５３が突出部５２の先端から突出しているが、図１１〜図１３に示すように延出部５３´が突出部５２´上のみに形成され、導体パターン８２ｂが延出部５３´を介して流路ユニット４と電気的に接続しておればよい。図１１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第３変形例を示す拡大断面図である。なお、上述したインクジェットヘッド１と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。第３変形例におけるインクジェットヘッドにおいては、図１１に示すように、ＦＰＣ５０のベースフィルム８１の突出部５２´上のみに導体パターン８２ｂの延出部５３´が形成されており、突出部５２´の先端が流路ユニット４の上面に接触しつつ導電性接着剤９５によって延在部５１´の先端が流路ユニット４に固定されている。接着剤９５は、延在部５１´の先端において、延出部５３´の先端上面を覆うようにして配置されている。これにより、流路ユニット４と導体パターン８２ｂとが接着剤９５及び延出部５３´を介して電気的に接続される。これにおいて、上述したインクジェットヘッド１と同様な効果が得られる。この場合、延出部５３´が突出部５２´に支持される構成である。そのため、延出部５３´の機械的強度が高くなり、電気的接続の信頼性が向上する。

図１２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第４変形例を示す拡大断面図である。なお、上述したインクジェットヘッド１と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。第４変形例におけるインクジェットヘッドにおいては、図１２に示すように、ＦＰＣ５０のベースフィルム８１の突出部５２´上のみに導体パターン８２ｂの延出部５３´が形成されており、延出部５３´の先端が流路ユニット４の上面と接触するように延在部５１´がＵ字状に曲げられている。延在部５１´がＵ字状に曲げられることで、突出部５２´の弾性復帰力によって延出部５３´の先端が流路ユニット４に押し付けられた状態となる。こうして、導体パターン８２ｂと流路ユニット４とが電気的に接続される。このような構成により、他の部材を設けなくても延出部５３´と流路ユニット４との電気的接続が可能になる。したがって、インクジェットヘッドの製造コストが減少する。また、延在部５１´がＵ字状に曲げられていることで、突出部５２を曲げる工程が簡易な工程となる。この場合は、上述の効果に加えて、延在部５１´が曲げられて取り付けられていることにより生じる押圧力が延出部５３´の固定された部分に働く。そのため、確実な電気的接触が得られる。

図１３は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第５変形例を示す拡大断面図である。なお、上述したインクジェットヘッド１と同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。第５変形例におけるインクジェットヘッドにおいては、図１３に示すように、ＦＰＣ５０のベースフィルム８１の突出部５２´上のみに導体パターン８２ｂの延出部５３´が形成されており、流路ユニット４の上面であってアクチュエータユニット２１とインク供給口４ａとの間に形成された凹部９６内に延在部５１´の先端が配置されている。凹部９６は、キャビティプレート１８の厚み方向に貫通した貫通孔９７がキャビティプレート１８とサプライプレート１７とが積層することで、貫通孔９７の下方が塞がれて形成されている。凹部９６内に配置された延在部５１´の先端は、延出部５３´の先端上面と凹部９６の内壁とが接触した状態で、導電性接着剤９８によって流路ユニット４と固定されている。こうして、導体パターン８２ｂと流路ユニット４とが電気的に接続されている。これにより、導体パターン８２ｂと流路ユニット４との電気的接続が確実なものとなる。なお、導電性接着剤９８は、非導電性接着剤であってもよい。これは、延出部５３´の先端上面と凹部９６の内壁とが接触しているからである。また、導電性接着剤９６が設けられていなくてもよい。これは、凹部９６内に延在部５１´の先端が配置されていることで、延在部５１´の先端が凹部９６内から抜けにくくなると共に、延在部５１の突出部５２´の上方に向かって働く弾性復帰力によって延出部５３´の先端上面が常に凹部９６の内壁と接触するからである。

このような第３〜第５変形例においては、フレーム４１に同様な形態で導電パターン８２ｂが電気的に接続されていもよい。これによっても上述と同様な効果が得られる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、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変更が可能なものである。例えば、上述した本実施の形態におけるインクジェットヘッド１において、ＦＰＣ５０に形成された導体パターン８２ｂの延出部５３の先端が接着剤９０によって流路ユニット４に固定されているが、延出部５３の先端が流路ユニット４に接触しておれば、特に接着剤９０を設けなくてもよい。また、上述したインクジェットヘッド１は、圧電方式のアクチュエータユニットによって駆動され、インクがノズルから吐出されるが、ＦＰＣ５０から送られた信号によって各圧力室内のインクを加熱し、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与する方式のインクジェットヘッドであっても適用可能である。つまり、ＦＰＣ５０の端子８５ａと電気的に接続される個別電極２６までは同じ構成とし、各圧力室に加熱体を設けて、各圧力室に対応する個別電極と加熱体とを接続しておれば、ＦＰＣからの信号によって加熱体を加熱することが可能となり、このようなインクジェットヘッドにも適用可能となる。

本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図２に示すヘッド本体にフレームが接着された状態を示す斜視図である。 図２に示すヘッド本体にＦＰＣが固定された状態の斜視図である。 図４に示すＦＰＣ及びヘッド本体の分解斜視図である。 図４に示すVI−VI線に沿った断面図である。 図６に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４に示すヘッド本体の拡大平面図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第１変形例を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第２変形例を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第３変形例を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第４変形例を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの第５変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
８ ノズル
１０ 圧力室
１７ サプライプレート
１８ キャビティプレート
２４，２５ 圧電シート
２６ 個別電極
２７ 共通電極
５０ ＦＰＣ（平型柔軟ケーブル）
５１ 延在部
５２ 突出部（突出領域）
５３ 延出部
８１ ベースフィルム（絶縁フレキシブル層）
８２ａ 導体パターン（個別配線）
８２ｂ 導体パターン（接地配線）
８３ カバーフィルム
９０ 接着剤

Claims (23)

1. 少なくとも１つの導電性部材を含んでおり、それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、
   それぞれが前記圧力室に関連して設けられた複数の個別電極と、
   それぞれが前記個別電極に電気的に接続された複数の個別配線、接地電位に保持された接地配線、及び、前記複数の個別配線及び前記接地配線を支持する絶縁フレキシブル層を含んでいる平型柔軟ケーブルとを備えており、
   前記絶縁フレキシブル層は、当該絶縁フレキシブル層から突出する突出領域を有し、
   前記接地配線は、当該接地配線から延出する延出部を有し、
   前記延出部は、前記突出領域に支持されるとともに、前記流路ユニットに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. 前記複数の圧力室に跨るように延在した圧電シートと、
   前記複数の個別電極と共に前記圧電シートを挟む共通電極とをさらに備えており、
   前記複数の個別電極のそれぞれが、前記圧電シート上において各圧力室に対向する位置に配置されており、
   前記接地配線が前記共通電極に電気的に接続さ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。
3. 前記接地配線の前記延出部が、前記流路ユニットの表面上において接着剤によって固定さ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。
4. 前記延出部が、前記流路ユニットと直接的に接触していることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記流路ユニットの表面に凹部が設けられており、
   前記延出部の少なくとも一部が、前記凹部内にあ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。
6. 前記延出部が、前記凹部内において接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記延出部の一部が、前記絶縁フレキシブル層の前記突出領域から突出しており、且つ、当該一部において前記流路ユニットと接触し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。
8. 前記一部が、接着剤によって前記流路ユニットに固定されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記接着剤が、前記延出部の前記一部を覆っていると共に前記延出部からはみ出して前記流路ユニットと接触していることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
10. 前記絶縁フレキシブル層の前記突出領域が、前記流路ユニットに接触した前記延出部を前記流路ユニットに押し付ける付勢力を有するように曲げ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。
11. 前記突出領域がＵ字状に曲げられていることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッド。
12. 少なくとも１つの導電性部材を含んでおり、それぞれがノズルに連通した複数の圧力室が形成された流路ユニットと、
    少なくとも１つの導電性部材を含んでおり、前記流路ユニットに電気的に接続されるように前記流路ユニットに固定されたフレームと、
    それぞれが前記圧力室に関連して設けられた複数の個別電極と、
    それぞれが前記個別電極に電気的に接続された複数の個別配線、接地電位に保持された接地配線、及び、前記複数の個別配線及び前記接地配線を支持する絶縁フレキシブル層を含んでいる平型柔軟ケーブルとを備えており、
    前記絶縁フレキシブル層は、当該絶縁フレキシブル層から突出する突出領域を有し、
    前記接地配線は、当該接地配線から延出する延出部を有し、
    前記延出部は、前記突出領域に支持されるとともに、前記フレームに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。
13. 前記複数の圧力室に跨るように延在した圧電シートと、
    前記複数の個別電極と共に前記圧電シートを挟む共通電極とをさらに備えており、
    前記複数の個別電極のそれぞれが、前記圧電シート上において各圧力室に対向する位置に配置されており、
    前記接地配線が前記共通電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
14. 前記接地配線の前記延出部が、前記フレームの表面上において接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッド。
15. 前記延出部が、前記フレームと直接的に接触していることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットヘッド。
16. 前記フレームの表面に凹部が設けられており、
    前記延出部の少なくとも一部が、前記凹部内にあることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッド。
17. 前記延出部が、前記凹部内において接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項１６に記載のインクジェットヘッド。
18. 前記延出部の一部が、前記絶縁フレキシブル層の前記突出領域から突出しており、且つ、当該一部において前記フレームと接触していることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッド。
19. 前記一部が、接着剤によって前記フレームに固定されていることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェットヘッド。
20. 前記接着剤が、前記延出部の前記一部を覆っていると共に前記延出部からはみ出して前記フレームと接触していることを特徴とする請求項１９に記載のインクジェットヘッド。
21. 前記絶縁フレキシブル層の前記突出領域が、前記フレームに接触した前記延出部を前記フレームに押し付ける付勢力を有するように曲げられていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッド。
22. 前記延出部がＵ字状に曲げられていることを特徴とする請求項２１に記載のインクジェットヘッド。
23. 前記流路ユニットは、導電性の複数のプレートが積層して構成されていることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。

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