JP2008246744A - 液体吐出装置及び液体吐出装置製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減することができる液体吐出装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】キャビティユニット２上に設けられ、表面端子６１として設けられた共通電極５１が形成された圧電アクチュエータ４と、圧電アクチュエータ４の反対側の面上に重ねられ、共通電極６１に対向して共通電極用配線９１が形成された基板８とを備え、共通電極用配線９１が、複数の導電性ろう材部７１を介して共通電極６１に接合されてなる液体吐出装置１において、複数の導電性ろう材部７１の少なくとも一つが第１導電性ろう材部７１′であり、共通電極６１及び共通電極用配線９１は、第１導電性ろう材部７１′が共通電極用配線９１と共通電極６１との間に介在され、その間から第１導電性ろう材部７１′の余剰部分が圧電アクチュエータ４の側端面４ｃを含んでキャビティユニット２の上面２ａにまで達した状態で接合される。
【選択図】図８

Description

本発明は、キャビティユニット及び圧電アクチュエータからなる液体吐出ヘッドに基板を固定してなる液体吐出装置、及びこの液体吐出装置の製造方法に関する。

上記液体吐出装置は、例えばインクジェットプリンタのインクジェットヘッド等に広く利用されている。特許文献１に例示されるインクジェットヘッドは、キャビティユニット及び圧電アクチュエータから構成される液体吐出ヘッドを主体として構成され、補強フレームに接着シート等を介して取り付けられた液体吐出ヘッドがヘッドホルダに搭載され、ヘッドホルダが所定の走査方向に移動しながらインクを吐出するような構成になっている。キャビティユニットは、ノズルと、ノズルに連通された圧力室とを有し、内部にインクを流通させる。圧電アクチュエータは、積層接着される圧電シートと、圧電シート間に配置された共通電極及び個別電極とを有しており、圧力室を覆うようにしてキャビティユニットの上端面に接合される。共通電極は圧電シートの平坦な広幅面に形成されていると共にグランドに接続され、個別電極は駆動電源線に接続されるとともに平面視において圧力室と重なるように配置される。個別電極に電圧を印加すると、圧電シートにおける共通電極と該個別電極とで挟まれた領域（活性部、或いはエネルギー発生部とも称される）が変形し、圧力室の容積が変動する。これにより、圧力室内に充填されたインクに圧力変動が付与され、このインクがノズルからキャビティユニットの外部に液滴となって吐出される。

圧電アクチュエータの上端面には、共通電極及び個別電極と導通された共通電極用端子及び個別電極用端子が互いに独立して設けられている。この圧電アクチュエータの上端面には、個別電極に供給する駆動電力を出力する駆動回路や、出力された駆動電力を伝送する配線が設けられた基板が固定される。基板のアクチュエータと対向する面（下側面）には、配線上にろう材が設けられていて、そのろう材を圧電アクチュエータの上記各端子に溶着させることにより圧電アクチュエータに接続固定されている。これにより、ろう材を介して圧電アクチュエータの端子と基板の配線とが導通され、個別電極が駆動回路に接続される。

一方、共通電極は、キャビティユニットの構成部材と導通させることにより、キャビティユニットをグランドに接続させてキャビティユニットへの電気的な影響による吐出のバラツキを抑制し、安定な吐出が行なわれるようになされている。そのため上端面に露出した共通電極用端子と、キャビティユニットの上端面との間に、圧電アクチュエータの側端面を通過して銀ペースト等のろう材が設けられる。
特開２００５−１６１７６２号公報

共通電極をグランドに接続する場合、共通電極をグランドに接続する際に、低粘度状態の銀ペーストが広がり、インクジェットヘッドと補強フレームとの接着領域にまで広がってしまうことがあるため、従来、共通電極をグランドに接続する工程は、基板を圧電アクチュエータの上端面に接合したインクジェットヘッドを、圧電アクチュエータを表出させるように対応した位置に貫通孔が開いた補強フレームに取り付けた後に行われていた。そのため、補強フレームの貫通孔内壁と圧電アクチュエータとの間が狭くなり、キャビティユニットの上端面はわずかしか露出しない。そのため、このような狭いスペースでは、ハンダ等の一般的なろう材を用いて、適切にろう付けすることが難しく、例えば銀ペーストのようなペースト状のものを用いてツリンジ等によって塗布するといったように、生産工程に手間がかかり、さらに高価な材料を用いざるを得なかった。

そこで本発明は、低コストで共通電極をグランドに接続することができる構造を有する液体吐出装置及び液体吐出装置製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液体吐出装置は、液滴を吐出するノズル、及び該ノズルと連通する圧力室を有するキャビティユニットと、前記キャビティユニット上に設けられ、前記キャビティユニット側とは反対側の面上に表面電極として設けられた共通電極を有する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータにおける前記反対側の面上に重ねられ、前記共通電極に対向する共通電極用配線が設けられた基板と、を備え、前記共通電極用配線が複数の導電性ろう材部を介して前記共通電極に接合されてなる液体吐出装置において、前記複数の導電性ろう材部のうちの少なくとも一つが、第１導電性ろう材部であり、前記共通電極用配線及び前記共通電極は、前記第１導電性ろう材部が、前記共通電極用配線及び前記共通電極の間に介在すると共にその間から前記圧電アクチュエータの側端面を含んで前記キャビティユニットの上面に達した状態で、接合されていることを特徴とする。

上記構成によると、共通電極用配線と共通電極とを接合するための導電性ろう材部の余剰部分を利用して、容易に共通電極とキャビティユニットとをグランドに接続することができる。

前記共通電極が、前記圧電アクチュエータの前記反対側の面状を外面のいずれか一辺縁側において、その辺に沿って帯状に延在し、前記圧電アクチュエータの成形材よりも前記第１導電性ろう材部の導電性ろう材に対する濡れ性の高い導電材から成形され、前記複数の導電性ろう材部が、前記共通電極の延在方向に相互に間隔を置いて設けられ、前記共通電極が該延在方向に対して幾つかに分断されて形成された複数の島部を有し、該複数の島部のうち少なくも１つの島部は、前記圧電アクチュエータの前記反対側の面上を前記一辺円の端部に達するまで、前記延在方向と直交する方向に延びて設けられ、該島部に溶着される導電性ろう材部を、前記第１導電性ろう材部としてもよい。

上記構成によれば、共通電極の島部に配置された第１導電性ろう材部が加熱されると、圧電アクチュエータに対してろう材部に対する濡れ性の高い共通電極上を流れていく。この島部は辺の端部に達するように設けられているため、第１導電性ろう材部の余剰部分が、共通電極と基板との間から外側へスムーズに流れ出る。

また、前記キャビティユニットの上面における第１導電性ろう材部が達する部分に、少なくとも一つのスリット溝が形成されていてもよい。

上記構成によれば、キャビティユニットの上面に達した導電性ろう材部の余剰部分が、スリット溝内に流れ込む。流れ込んだ導電性ろう材部は、毛細管現象の作用を受けてキャビティユニットの上端面をスリット溝の延びる方向に案内されて流れていく。このため、導電性ろう材部の余剰部分は、キャビティユニットの上面に達した後に、その場で留まったり、キャビティユニットとは反対側に逆流したりすることがない。したがって、簡単にこの余剰部分を、基板側からキャビティユニット側へとスムーズに流れ出させることができる。

また、第１導電性ろう材部が、他の導電性ろう材部よりも体積が大きいことが好ましい。

上記構成によれば、第１導電性ろう材部に、共通電極と共通電極用配線とを接続させた上で、外側に流れ出すための余剰部分が確保される。

また、キャビティユニットの上端面には、その内壁に圧電アクチュエータを表出するよう、圧電アクチュエータの外形状より略大きい貫通孔が形成された平面視枠形状の保持部材が取り付けられていて、スリット溝は、アクチュエータと貫通孔の内壁との間のキャビティユニットの上端面に形成されていてもよい。

上記構成によれば、スリット溝が保持部材の貫通孔の内側とアクチュエータとの間に位置するキャビティユニットの上端面上に設けられているため、第１の導電性ろう材部の余剰部分が保持部材とキャビティユニットとの取り付け面に流れていくことがないため、取り付け不良をなくすことができる。

また、本発明に係る液体吐出装置製造方法は、液滴を吐出するノズル、及び該ノズルと連通する圧力室を有したキャビティユニット、前記キャビティユニット上に設けられ、前記キャビティユニット側とは反対側の面上に表面電極として設けられた共通電極が形成された圧電アクチュエータとを備えて構成される液体吐出ヘッドに対し、共通電極用配線が設けられた基板を接合することによって液体吐出装置を製造する液体吐出装置製造方法であって、前記共通電極用配線上に複数の導電性ろう材のバンプを設ける第１工程と、前記複数の導電性ろう材のバンプを前記共通電極と対向させるようにして、前記基板を前記圧電アクチュエータの前記反対側の面上に設置する第２工程と、前記複数の導電性ろう材のバンプを溶融させ、前記基板を前記圧電アクチュエータの前記反対側の面上に接合する第３工程とを含み、前記第３工程において、前記複数の導電性ろう材のバンプの少なくとも一つを、前記共通電極用配線と前記共通電極との間に介在させ、且つ、その間から前記圧電アクチュエータの側端面を通過して、前記キャビティユニットの上端面にまで流れ出させることを特徴とする。

上記構成によれば、共通電極用配線と共通電極との間を導電性ろう材部で溶着する工程において、その導電性ろう材部の余剰部分を利用して、容易に共通電極とキャビティユニットとを接合することができる。このため、新たに導電性ろう材部を設ける必要がなく、また、ろう付けを行う工程を省略することができ、製造コストを低減することができる。

上記構成の本発明に係る液体吐出装置及び液体吐出装置製造方法によると、低コストで共通電極とキャビティユニットとを接続することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係るインクジェットヘッド１の分解斜視図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、それぞれ略矩形状の複数のプレートが積層接着されて構成されるキャビティユニット２と、キャビティユニット２の上端面２ａに接合された圧電アクチュエータ４とからなるヘッドユニット６を主体としており、圧電アクチュエータ４の作動に応じてキャビティユニット２の内部を流通するインクを液滴として吐出する。さらに、圧電アクチュエータ４に対する駆動電力を生成して出力する駆動回路１０を実装した配線基板８の一端が、ヘッドユニット６の上端面たる圧電アクチュエータ４の上端面４ａに重ねられるように接合される。

以降では、図１に矢印で示す通り略矩形状のキャビティユニット２の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向として説明し、また、上記の通りキャビティユニット２に対して圧電アクチュエータ４が設けられる側を上方として説明する。

このインクジェットヘッド１は、例えば記録紙等の被記録媒体にインクジェット方式の記録や印字を行う図示しないインクジェットプリンタに備えられる。インクジェットプリンタには、所定の走査方向（例えばＹ方向）に往復移動自在にキャリッジが設けられており、インクジェットヘッド１はこのキャリッジに搭載される。また、インクジェットプリンタは、インクジェットヘッド１の下方で前述した走査方向と直交する方向たる副走査方向（例えばＸ方向）へと記録媒体を搬送可能に構成されている。このインクジェットプリンタによれば、インクジェットヘッド１がキャリッジと共に走査方向へと往復移動しつつ被記録媒体に向けてインクを吐出することで、被記録媒体に対して記録が行われる。

図２は、インクジェットヘッド１と共にキャリッジに搭載される部品の分解斜視図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１のキャビティユニット２は、平面視で圧電アクチュエータ４よりも外形が大きく形成されているため、ヘッドユニット６は平面視で圧電アクチュエータ４の周囲にキャビティユニット２の上端面２ａが表出する構造となる。インクジェットヘッド１には、平面視矩形状の外形を有した補強フレーム１０１が上側から接着シート等を利用して接着され、この補強フレーム１０１の上端面には、上面が開放された箱状のヘッドホルダ１０２の下端面が接合される。ステンレス等の剛性の高い金属材から成形される補強フレーム１０１が接着されることにより、インクジェットヘッド１が該補強フレーム１０１に保持された構造となって剛性が確保される。補強フレーム１０１は、接着状態で圧電アクチュエータ４及び配線基板８の他端側を上方に表出させるための貫通孔１０１ａを有し、その下端面がキャビティユニット２の上端面２ａに接着される。この貫通孔１０１ａは、圧電アクチュエータ４の平面視外形よりもやや大きな矩形状に形成されており、補強フレーム１０１が全体として略矩形枠状に形成されている。インクジェットヘッド１に補強フレーム１０１が接着された状態では、貫通孔１０１ａを画定する内壁と圧電アクチュエータ４の側面とに囲まれて形成される略矩形枠状の間隙が形成される。ヘッドホルダ１０２の下端面を形成する底壁部１０２ａには、スリット１０２ｂが開口している。このため、ヘッドホルダ１０２が補強フレーム１０１に接合されるときに、配線基板８の他端側がこのスリット１０２ｂを通って更に上側へと引き出される。

箱状のヘッドホルダ１０２の内部には、配線基板８の発熱を吸収するヒートシンク１０５が上側から挿入されるようにして収容される。ヒートシンク１０５は平板状の板金を折り曲げて成形されており、ヘッドホルダ１０２の側壁に沿うようにして収容されている。スリット１０２ｂを通った配線基板８は、このヒートシンク１０５とヘッドホルダ１０２の側壁との間のクリアランスを通ってヘッドホルダ１０２の開放面から外部へと引き出され、電源基板等の電気部品に接続される。

更にヘッドホルダ１０２の内部には、図示しないインクカートリッジからのインクをインクジェットヘッド１に供給するためのインク供給装置１１０が収容される。インク供給装置１１０は、ポリプロピレン等の合成樹脂製であり、その内部に互いに色の異なる４種のインク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）を互いに独立して流通させるインク流通部が形成されている。インク流通部の下流端には下方に開口するインク流出口１１０ａが形成されており、ヘッドホルダ１０２の底壁部１０２ａには、インク供給装置１１０が収容されたときにインク流出口１１０ａと整合する部分に開口１０２ｃが形成されている。更に補強フレーム１０１には、ヘッドホルダ１０２が接合されたときに該開口１０２ｃと整合する部分に開口１０１ｂが形成されており、キャビティプレート２の上端面２ａには、補強フレーム１０１が接着されたときに該開口１０１ｂと整合する部分に後述するインク供給孔３０が形成されている。

図３は、図１のIII−III線に沿って切断したインクジェットヘッド１の部分断面図である。ただし、インクジェットヘッド１が組み付けられた状態を示している。図２に示すように、キャビティユニット２は、それぞれ平面視で略同一寸法の矩形状（Ｘ方向が長辺、Ｙ方向が短辺）に形成されたノズルプレート２１、スペーサプレート２２、ダンパプレート２３、マニホールドプレート２４（２４Ａ，２４Ｂ）、サプライプレート２５、ベースプレート２６、及びキャビティプレート２７を有し、該プレート２１〜２７が順に下方から上方に積層接着されて構成されている。キャビティプレート２７の上端面２７ａがキャビティユニット２の上端面２ａをなし、ノズルプレート２１の下端面２１ｂがキャビティユニット２の下端面２ｂをなす。ノズルプレート２１は、ポリイミド等の合成樹脂材から成形され、他のプレート２２〜２７は、４２％ニッケル合金鋼から成形される。各プレート２１〜２７は、平面視で略同一寸法の矩形状板厚が50〜150μｍ程度となっている。各プレート２１〜２７には、電解エッチング、レーザ加工、又はプラズマジェット加工等により開孔や溝が形成されている。このようなプレート２１〜２７が積層されると開孔や溝が連通し、キャビティユニット２には、上端面２ａに開口して前述した開口１０１ｂ，１０２ｃ及びインク供給装置１１０を介してインクカートリッジと接続されるインク供給口３０（図１及び図２参照）と、インク供給口３０に接続されてインクが流通するチャンネル３１とが形成される。チャンネル３１は、インク供給口３０に連通する単一の共通インク室３２と、上端面２ａにＸ方向に並んで開口形成された複数の圧力室３４と、共通インク室３２と各圧力室３４とを連通する複数の接続流路３３と、各圧力室３４から下方に延びる複数の連通流路３５と、下端面２ｂにＸ方向に並んで開口形成され、連通流路３５を介して対応する圧力室３４に連通された複数のノズル３６とからなる。したがって、インク供給口３０から流入したインクは、共通インク室３２、各接続流路３３、各圧力室３４、及び各連通流路３５を順に通り、各ノズル３６へと導かれる。

このインクジェットヘッド１は、インク供給装置１１０から供給される４種のインクを互いに独立して吐出可能に構成されている。すなわち、キャビティユニット２の上端面２ａには、各インクに対応して４つのインク供給口３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０ＫがＹ方向に並んで形成されている。そのうち使用頻度の高い黒インクが流入するインク供給口３０Ｋは、他より大型に形成されると共に２つのチャンネルと繋がり、他のインク供給口３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙはそれぞれ、互いに独立した１つのチャンネルと繋がる。このようにキャビティユニット２は、計５つのチャンネル３１を有し、これらのチャンネル３１がＹ方向に並んで形成されている。

図４は、圧電アクチュエータ４及び配線基板８の分解斜視図である。図５は、図４のV−V線に沿って切断したインクジェットヘッド１の部分断面図である。図６は、図３のVI−VI線に沿って切断したインクジェットヘッド１の部分断面図である。ただし、図５及び図６は、インクジェットヘッド１が組み付けられた状態を示している。

図３及び図４に示すように、圧電アクチュエータ４は、それぞれ平面視で略同一寸法の長方形状（Ｘ方向が長辺、Ｙ方向が短辺）に形成されて上下に積層接着される複数の圧電シート４０と、圧電シート４０の上端面に接着されるトップシート４５と、複数の圧電シート４０の間に設けられた共通電極５１及び個別電極５２とを備える。

複数の圧電シート４０は、それぞれチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から成形され、板厚が30μｍ程度となっており、矩形状の平坦な広幅面を有している。複数の圧電シート４０は、下から数えて奇数番目に配置される第１圧電シート４１，４１，…と、下から数えて偶数番目に配置される第２圧電シート４２，４２，…とを有する。トップシート４５は、絶縁材から成形され、最上層の第２圧電シート４２の上端面に接着される。

このように全体として直方体状の圧電アクチュエータ４は、キャビティユニット２の外形よりも小さく、トップシート４５の上端面４５ａがなす上端面４ａと、最下層の第１圧電シート４１Ａの下端面４１Ａｂがなす下端面４ｂと、上下端面４ａ，４ｂの間をＹ方向に延びて繋ぐ第１側端面（短辺側端面）４ｃと、上下端面４ａ，４ｂの間をＸ方向に延びて繋ぐ第２側端面（長辺側端面）４ｄとを有する。図２にも示すように、圧電アクチュエータ４の下端面４ｂ（４１Ａｂ）が、キャビティユニット２の上端面２ａのＸ方向の一端に設けられたインク供給口３０を表出させると共に圧力室３４と個別電極５２とを対応させるようにして、キャビティユニット２の上端面２ａ上に接合される。このとき、下端面４ｂにより各圧力室３４が覆われた状態となる。

共通電極５１は、前述した広幅面たる第１圧電シート４１の上端面４１ａの略全域を覆うようにして設けられている。個別電極５２は、Ｙ方向に長い平面視細長形状で、第２圧電シート４２の上端面４２ａにおいて平面視で圧力室３４と重なるように設けられている。すなわち、第２圧電シート４２のそれぞれの上端面４２ａに、圧力室３４と同数の個別電極５２が、圧力室３４と同様にしてＸＹ方向に並んで配列されている。

圧電アクチュエータ４の上端面４ａには、共通電極５１を外部と導通させるための共通電極用端子６１と、個別電極５２を外部と導通させるための個別電極用端子６２とが設けられている。共通電極用端子６１は、上端面４ａの両方の短辺４５ｙの近傍において、該短辺４５ｙに沿って帯状に延在している。個別電極用端子６２は、平面視において圧力室３４と重なるように設けられており、圧電アクチュエータ４の上端面４ａには、圧力室３４と同数の個別電極用端子５７が圧力室３４と同様にＸＹ方向に配列して設けられている。

なお、両電極５１，５２は銅材をスクリーン印刷して設けられており、両端子６１、６２は、銀―パラジウム系の導電部材をスクリーン印刷して設けられている。

また、圧電アクチュエータ４には、トップシート４５から最下層の第２圧電シート４２Ａまでを上下に貫通する断面円形状の共通電極用スルーホール５６ａが形成され、この共通電極用スルーホール５６ａの内部に、導電材を充填もしくは塗布してなる共通電極用中継配線５６が設けられている。共通電極用スルーホール５６ａは、圧電アクチュエータ４の上端面４ａの共通電極用端子６１が設けられている位置において開口し、積層方向に並ぶ各共通電極５１と共通電極用端子６１とが、共通電極用中継配線５６を介して導通される。なお、第２圧電シート４２の上端面４２ａにおける共通電極用スルーホール５６ａの貫通位置周辺の部分に導電材部５９が帯状に設けられており、共通電極用中継配線５６が第２圧電シート４２上で断線しない構造となっている。また、圧電アクチュエータ４には、トップシート４５から複数の圧電シートのうち下から３番目の第１圧電シート４１Ｂまでを上下に貫通する断面円形状の複数の個別電極用スルーホール５７ａが形成され、この個別電極用スルーホール５７ａの内部に、導電材を充填もしくは塗布してなる個別電極用中継配線５７が設けられている。個別電極用スルーホール５７ａは、圧電アクチュエータ４の上端面４ａの各個別電極用端子６２の一端部において開口している。すなわち、個別電極用スルーホール５７ａは、個別電極用端子６２及び圧力室３４と同数形成されている。各個別電極用中継配線５７を介し、積層方向に並ぶ個別電極用端子６２及び個別電極５２が導通される。なお、図４に示すように、最下層の第１圧電シート４１Ａ以外の第１圧電シート４１の上端面には、個別電極用スルーホール５７ａの貫通位置周辺に、共通電極５１が設けられず、替わりに共通電極５１と独立して島状に導電材が設けられる。このため、個別電極用中継配線５７が第１圧電シート４１上で断線しないと共に、共通電極５１と個別電極５２とが互いに電気的に独立した状態（非導通の状態）に保たれる。

図４乃至図６に示すように、配線基板８は、上端面に共通電極用配線９１及び個別電極用配線９２が設けられたフレキシブルな帯状の樹脂シート８１に、その上端面８１ａを覆うようにして保護シート８２が接着されてなる。この樹脂シート８１には、前述の駆動回路１０が実装される。樹脂シート８１は、電気絶縁性及び可撓性を有した合成樹脂材（例えば、ポリイミド樹脂）などで、銅箔からなる配線や端子がフォトレジスト等により形成されていて、電気絶縁性及び可撓性を有した合成樹脂材（例えばポリイミド樹脂）からなる保護シートにて被覆させている。

図４に示すように、共通電極用配線９１は、樹脂シート８１の両側の短辺８１ｙ（Ｙ方向の辺）の近傍のそれぞれに、該短辺８１ｙの延在方向（Ｙ方向）に延びるようにして設けられている。また、圧力室３４と同数の基板側端子９２ａが、圧電アクチュエータ４の個別電極用端子６２と対応してＸＹ方向に配列されている。各個別電極用配線９２は、対応する基板側端子９２ａから隣り合う基板側端子９２ａ間を通って共通電極用配線６１と略平行（Ｙ方向）に延び、駆動回路１０に接続されている。共通電極用配線９１、個別電極用配線９２及び基板側端子９２ａは、樹脂シート８１に導電材がスクリーン印刷されることにより形成されている。

図８に示すように、樹脂シート８１の圧電アクチュエータ４と対向して接続する面（裏面）側において、共通電極用配線９１が設けられている位置、及び各基板側端子９２ａが設けられている位置に貫通孔８１ｃ，８１ｄが形成され、配線９１及び端子９２ａが露出している。各貫通孔８１ｃ，８１ｄには、ハンダ材等の導電性ろう材のバンプ７１，７２が設けられており、樹脂シート８１は、その裏面が圧電アクチュエータ４の上端面４ａに接触するようにして圧電アクチュエータ４に設置される。このとき、共通電極用配線９１側の共通電極用貫通孔８１ｃ内に設けられる共通電極用バンプ７１は、共通電極用端子６１上に設置され、基板側端子９２ａ側の個別電極用貫通孔８１ｄ内に設けられる個別電極用バンプ７２は、対応する個別電極用端子６２の他端部６２ａ上に設置される。この状態で各バンプ７１，７２をヒーター等で加熱することにより、各バンプ７１，７２が溶融して、共通電極用配線９１と共通電極用端子６１とが接着され、個別電極用配線９２と個別電極用端子６２とが接着される。これにより、配線基板８が圧電アクチュエータ４の上端面４ａに固定されると共に、共通電極用配線９１と共通電極用端子６１とが導通され、個別電極用配線９２と個別電極用端子６２とが導通される。

上記構成のインクジェットヘッド１によると、駆動回路１０から出力される駆動電力は、各個別電極用配線９２、各個別電極用端子６２及び各個別電極用中継配線５７を介し、各個別電極５２に選択的に供給可能な構成となっている。一方、共通電極５１は、後述する通りグランドに接続される。このため、第１及び第２圧電シート４１，４２においては、個別電極５２と共通電極５１とに挟まれた領域が、分極されて圧電効果を発揮する活性部（エネルギー発生部とも称する）となる。個別電極５２に駆動電力が供給されて分極方向と平行（即ち、上下方向）に電圧が印加されると、第１及び第２圧電シート４１，４２の活性部が分極方向に伸長変形する。これにより、電力が供給された個別電極５２と上下に対向する圧力室３４内の容積が小さくなり、圧力室３４内のインクに圧力が付与され、圧力を付与されたインクが連通流路３５を通ってノズル３６からキャビティユニット２の外部下方に液滴となって吐出される。

なお、駆動電力の値に応じてインクに付与される圧力を変化させ、ノズル３６から吐出されるインク液滴の量を制御することができ、また、前述の通りシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクを互いに独立して吐出可能な構成となっている。したがって、ノズル３６と上下に対向させて紙等の記録媒体を設置すると、このインクジェットヘッド１を利用して記録媒体に対するフルカラー印刷を行うことができる。

以下、共通電極５１をグランドに接続するための構造と、この構造を製作するための方法について説明する。図７は、ヘッドユニット６を補強フレーム１０１に取り付けた状態で示す平面図である。図８は、図７のVIII−VIII線に沿って切断したインクジェットヘッド１の部分断面図であり、ヘッドユニット６に配線基板８を固定する前の状態を示している。図９は、図７のVIII−VIII線に沿って切断して示すインクジェットヘッド１の部分断面図であり、配線基板８が固定されたヘッドユニット６を補強フレーム１０１に取り付けた状態で示している。

図４及び図７に示すように、圧電アクチュエータ４の上端面４ａにおいて、一方の短辺４５ｙに設けられた共通電極用端子６１は、該端子の延在方向たるＹ方向に対して三つに分断されており、この分断によって、図７の紙面左側に位置する左側部６１ａと、図７の紙面右側に配置される右側部６１ｂと、左側部６１ａ及び右側部６１ｂに挟まれてＹ方向中央部に位置する中央部６１ｃとの３つの部位が島状に形成されている。分断する共通電極用端子６１は、圧電アクチュエータ４の両短辺の共通電極用端子６１のうちどちらか一方であれば十分にグランド接続させることができる。尚、図７では、分断する共通電極用端子６１をインク供給口３０側とはＸ方向に反対側に位置する短辺に沿って設けられた共通電極用端子６１を分断しているが、インク供給口３０側に位置する短辺に沿って設けてもよい。左側部６１ａ及び右側部６１ｂには、共通電極用スルーホール５６ａが開口しており、共通電極用中継配線５７と導通されている。中央部６１ｃは、左側部６１ａ及び右側部６１ｂと異なり、端子の延在方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に延び、短辺４５ｙの端部にまで達するように設けられている。

なお、共通電極用端子６１における３つの島状の部位６１ａ，６１ｂ，６１ｃのいずれもが、トップシート４５を成形する絶縁材よりも、溶着される導電性ろう材に対する濡れ性の高い材料から成形されている。

また、配線基板８の樹脂シート８１には、配線基板８が圧電アクチュエータ４の上端面４ａに設置されるときに中央部６１ｃと対向する位置に、複数の共通電極用貫通孔８１ｃのうちの一つが形成されている（以下、この共通電極用貫通孔を第１共通電極用貫通孔８１ｃ′と称し、他の共通電極用貫通孔を第２共通電極用貫通孔８１ｃ″と称することもある）。

さらに、キャビティユニット２の上端面２ａには、Ｘ方向に延びる複数のスリット溝２７ｂ，２７ｂ，…がＹ方向に並んで形成されている。圧電アクチュエータ４がキャビティユニット２と接合されたときに、圧電アクチュエータ４の第１側端面４ｃの下辺の中央部は、複数のスリット溝２７ｂ，２７ｂ，…の一端部に位置するが、圧電アクチュエータ４によってスリット溝２７ｂ，２７ｂ，…が覆われてしまうことはない。また、スリット溝２７ｂ，２７ｂ…の他端部は、補強フレーム１０１が接着されたときに、平面視で補強フレーム１０１の貫通孔１０１ａを画定する内壁と圧電アクチュエータ４との間の領域内に位置するように設けられており、スリット溝２７ｂ，２７ｂ…の先端が補強フレーム１０１で覆われないようにしている。なお、図４及び図８に示すように、各第１圧電シート４１の上端面４１ａには、共通電極５１が、Ｘ方向における端部にまで達するように（短辺４１ｙの辺縁にまで達するように）して設けられている。同様に、各第２圧電シート４２の上端面４２ａには、導電材部５９が、Ｘ方向における端部にまで達するように（短辺４２ｙの辺縁にまで達するように）して設けられている。このため、圧電アクチュエータ４の第１側端面４ｃには、共通電極５１及び導電材部５９が露出している。

さて、このようにキャビティユニット２、圧電アクチュエータ４及び配線基板８が構成されるインクジェットヘッド１において、ヘッドユニット６に配線基板８を組み付けるにあたっては、まず、各共通電極用貫通孔８１ｃ内に共通電極用バンプ７１を設け、各個別電極用貫通孔８１ｄ内に個別電極用バンプ７２を設ける。このとき、第１共通電極用貫通孔８１ｃ′内に設けられるバンプは、第２共通電極用貫通孔８１ｃ″内に設けられるバンプ及び個別電極用貫通孔８１ｄ内に設けられるバンプよりも体積が大きい（以下、第１共通電極用貫通孔８１ｃ′内に設けられるバンプを第１バンプ７１′と称し、第２共通電極用貫通孔８１ｃ″内に設けられるバンプを第２バンプ７１″と称することもある）。

そして、図７に示すように、各バンプ７１，７２を設けた状態の配線基板８を、ヘッドユニット６の上端面をなす圧電アクチュエータ４の上端面４ａに配置する。このとき、共通電極用バンプ７１が共通電極用端子６１に対向し、各個別電極用バンプ７２が個別電極用端子６２に対向する。共通電極用バンプ７１のうち第１バンプ７１′は、共通電極用端子６１の中央部６１ｃと対向し、第２バンプ７１″は、共通電極用端子６１の左側部６１ａ又は右側部６１ｂと対向する。

そして、配線基板８の上端面（保護シート８２の上端面）からヒーター等で加熱することによって各バンプ７１，７２を溶融させる。このとき、液状となった第１バンプ７１′は、中央部６１ｃの上面を濡らして広がり、トップシート４５の上端面４５ａの短辺４５ｙの端部に向けてＸ方向に流れ、トップシート４５の上端面４５ａと配線基板８の樹脂シート８１の間から外側に流れ出る。ここで、中央部６１ｃは、トップシート４５の成形材よりも導電性ろう材に対する濡れ性が高いため、第１バンプ７１′は、中央部６１ｃからトップシート４５の上端面４５ａのＸ方向内側にはみ出さない。このため、体積を大きくして設けられた第１バンプ７１′が個別電極用のバンプ７２とブリッジすることはない。同様に、中央部６１ｃからトップシート４５の上端面４５ａのＹ方向両側に、第１バンプ７１′がはみ出すことはなく、第１バンプ７１′のほぼ全量が、短辺４５ｙの端部に向けて流れる。

外側に流れ出た第１バンプ７１′は、圧電アクチュエータ４の第１側端面４ｃに沿って下方に向けて通過し、キャビティユニット２の上端面２ａに達する。キャビティユニット２の上端面２ａにおける第１バンプ７１′が到達する位置には、上記のスリット溝２７ｂ，２７ｂ，…が形成されており、キャビティユニット２の上端面２ａに到達した第１バンプ７１′は、一部がこれらスリット溝２７ｂ，２７ｂ，…内に流入する。スリット溝２７ｂ、２７ｂ，…内に流入した第１バンプ７１′は、毛細管現象の作用を受けて溝が延びるＸ方向に案内されて流れる。このため、第１バンプ７１′は、キャビティユニット２に到達した後にその場で留まったり、上方に逆流したりすることがなく、圧電アクチュエータ４の第１側端面４ｃを下方へ向けて順次スムーズに流れていく。また、キャビティユニット２に到達した第１バンプ７１′が、スリット溝２７ｂ，２７ｂ，…内に案内され、キャビティユニット２の上端面２ａで広がることもない。また、スリット溝２７ｂの延びる方向（Ｘ方向）の先端部が、補強フレーム１０１の貫通孔１０１ａを画定する内壁と圧電アクチュエータ４の側端面４ｃとの間の領域内に位置することで、補強フレーム１０１とキャビティユニット２との接着領域にまで余剰のハンダが流れ込むのを防ぐことができる。

そして、図９に示すように、第１バンプ７１′は、共通電極用配線９１と中央部６１ｃの間に介在すると共に、余剰部分がその間から圧電アクチュエータ４の側端面４ｃとキャビティユニット２の上端面２ａとに接触した状態で凝固する。なお、第２バンプ７１″は、共通電極用端子６１の左側部６１ａ及び右側部６１ｂと共通電極用配線９１との間に介在した状態で凝固し、各個別電極用バンプ７２は、対応する個別電極用端子６２と個別電極用配線９２との間に介在した状態で凝固する。

その後、補強フレーム１０１の貫通孔１０１ａに、インクジェットヘッド１の圧電アクチュエータ４を表出させた状態で、補強フレーム１０１をキャビティユニット２の上端面２ａに接着シートを介して取り付ける。ハンダは凝固している状態であるため、補強フレーム１０１とキャビティユニット２との接着に影響しない。

このように製造されたインクジェットヘッド１において、共通電極５１は、共通電極用中継配線５６、共通電極用端子６１の左側部６１ａ及び右側部６１ｂ、第２バンプ７１″、共通電極用配線９１、第１バンプ７１′を介して、キャビティユニット２に導通され、グランドに接続される。したがって、圧電アクチュエータ４の活性部（エネルギー発生部）における電気的影響による変形作動を抑制して安定して吐出を行わせることができるようになる。

このインクジェットヘッド１によると、ヘッドユニット６に配線基板８を固定する工程によって、共通電極５１がグランドに接続される。したがって、インクジェットヘッド１を製造する工程を簡略にすることができ、インクジェットヘッド１の製造コストを抑えることができるようになる。

また、従来は、ヘッドユニット６と補強フレーム１０１との接着を確実にするために、ヘッドユニット６と配線基板８とを組み付け、補強フレーム１０１に取り付けられた状態で、ヘッドユニット６と配線基板８との間に配置されている共通電極用端子６１とキャビティユニット２とをグランドに接続していたため、使用可能なろう材やろう付け方法も限定され、例えばハンダ鏝やヒータを用いたハンダ付けを行うことができず、銀ペーストを用いざるえないといったように製造コストの増加に繋がっていた。上記インクジェットヘッド１によると、廉価なハンダ等の導電性ろう材を利用して共通電極用端子６１とキャビティユニット２とを接続することができ、生産工程を減らすことができる。また、高価な銀ペーストを使用しないため、インクジェットヘッド１の製造コストを低減させることができる。また、キャビティユニット２の上端面２ａにおいてスリット溝２７ｂが設けられているため、ハンダを必要以上に広げずに固化させることができ、補強フレーム１０１とキャビティユニット２（インクジェットヘッド１）の接着領域を侵すことがない。そのため、接着不良を少なくし、歩留まりを良くすることもできる。

また、共通電極５１が、圧電アクチュエータ４の第１側端面４ｃに露出しているため、この露出部が、第１側端面４ｃに留まって凝固した第１バンプ７１′に直接的に接触する構造になっている。このため、たとえ第１バンプ７１′が共通電極用端子６１の間からキャビティユニット２の上端面２ａまで連続しておらず、中途に分断個所ができたとしても、共通電極５１をより確実にグランドに接続することができるようになる。さらに、第２圧電シート４２の上面４２ａに設けられて共通電極用中継配線５６と導通される導電材部５９についても、第１側端面４ｃに露出しており、上記と同様の作用を得て共通電極５１をより確実にグランドに接続することができるようになる。

以上のように、本発明に係る液体吐出装置及び液体吐出装置製造方法の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記実施形態の構成に限られない。例えば、上記実施形態においては、共通電極用端子６１を三分したうちの一つである中央部６１ｃに、他に比べて体積の大きい第１バンプ７１′を溶着させてその中央部６１ｃから第１バンプ７１′の余剰部分を流れ出させる構成及び製造方法を開示したが、このような第１バンプを複数設けてもよい。また、本発明は、インクジェットヘッドに限らず、他の流体吐出用途で用いる装置にも応用可能である。

本発明に係る実施形態として示すインクジェットヘッドの分解斜視図である。 インクジェットヘッドと共にキャリッジに搭載される部品の分解斜視図である。 組み立て状態として図１のIII−III線に沿って切断して示すインクジェットヘッドの部分断面図である。 圧電アクチュエータ及び配線基板の分解斜視図である。 図４のV−V線に沿って切断したインクジェットヘッドの部分断面図である。 図４のVI−VI線に沿って切断したインクジェットヘッドの部分断面図である。 ヘッドユニットの平面図である。 図７のVIII−VIII線に沿って切断したインクジェットヘッドの部分断面図であって、配線基板を圧電アクチュエータに固定する前の状態を示している。 図７のVIII−VIII線に沿って切断したインクジェットヘッドの部分断面図であって、配線基板を圧電アクチュエータに固定し、補強フレームに固定させた状態を示している。

符号の説明

１ インクジェットヘッド（液体吐出装置）
２ キャビティユニット
４ 圧電アクチュエータ
６ ヘッドユニット（液体吐出ヘッド）
８ 配線基板（基板）
２７ｂ スリット溝
３４ 圧力室
５１ 共通電極
６１ 共通電極用端子（表面電極）
６１ａ 左側部（島部）
６１ｂ 右側部（島部）
６１ｃ 中央部（島部）
７１ 共通電極用バンプ（導電性ろう材部）
７１′ 第１バンプ（第１の導電性ろう材部）
９１ 共通電極用配線
１０１ 補強フレーム

Claims (6)

1. 液滴を吐出するノズル、及び該ノズルと連通する圧力室を有するキャビティユニットと、
   前記キャビティユニット上に設けられ、前記キャビティユニット側とは反対側の面上に表面電極として設けられた共通電極を有する圧電アクチュエータと、
   前記圧電アクチュエータにおける前記反対側の面上に重ねられ、前記共通電極に対向する共通電極用配線が設けられた基板と、を備え、
   前記共通電極用配線が複数の導電性ろう材部を介して前記共通電極に接合されてなる液体吐出装置において、
   前記複数の導電性ろう材部のうちの少なくとも一つが、第１導電性ろう材部であり、
   前記共通電極用配線及び前記共通電極は、前記第１導電性ろう材部が、前記共通電極用配線及び前記共通電極の間に介在すると共にその間から前記圧電アクチュエータの側端面を含んで前記キャビティユニットの上面に達した状態で、接合されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記共通電極が、前記圧電アクチュエータにおける前記反対側の面のいずれか一辺の端部近傍に、該一辺に沿って帯状に延在し、前記圧電アクチュエータの成形材よりも前記第１導電性ろう材部のろう材に対する濡れ性の高い導電材から成形されており、
   前記複数の導電性ろう材部が、前記共通電極の延在方向に相互に間隔をおいて設けられ、
   前記共通電極が、前記延在方向にいくつかに分断されて形成された複数の島部からなり、
   該複数の島部のうち少なくとも１つが、前記延在方向と直交する方向に延びて前記反対側の面上を前記一辺の端部に達するまで設けられ、該島部に溶着される導電性ろう材部が前記第１導電性ろう材部であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記キャビティユニットの上端面における第１導電性ろう材部が達する部分に、少なくとも一つのスリット溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第１導電性ろう材部が、他の導電性ろう材部よりも体積が大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出装置。
5. 前記キャビティユニットの上端面には、その内壁に前記圧電アクチュエータを表出するよう、前記圧電アクチュエータの外形状より略大きい貫通孔が形成された平面視枠形状の保持部材が取り付けられていて、
   前記スリット溝は、前記アクチュエータと前記貫通孔の内壁との間の前記キャビティユニットの上端面に形成されていることを特徴とする請求項３乃至４のいずかれに記載の液滴吐出装置。
6. 液滴を吐出するノズル、及び該ノズルと連通する圧力室を有したキャビティユニットと、前記キャビティユニット上に設けられ、前記キャビティユニット側とは反対側の面上に表面電極として設けられた共通電極が形成された圧電アクチュエータとを備えて構成される液体吐出ヘッドに対し、共通電極用配線が設けられた基板を接合することによって液体吐出装置を製造する液体吐出装置製造方法であって、
   前記共通電極用配線上に複数の導電性ろう材のバンプを設ける第１工程と、
   前記複数の導電性ろう材のバンプを前記共通電極と対向させるようにして、前記基板を前記圧電アクチュエータの前記反対側の面上に設置する第２工程と、
   前記複数の導電性ろう材のバンプを溶融し、前記基板を前記圧電アクチュエータにおける前記反対側の面上に接合する第３工程と、を含み、
   前記第３工程において、前記複数の導電性ろう材のバンプの少なくとも一つを、前記共通電極及び前記共通電極用配線の間に介在させ、且つ、その間から前記圧電アクチュエータの側端面を通過して前記キャビティユニットの上端面にまで流れ出させることを特徴とする液体吐出装置製造方法。

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