JP4622376B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

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共通電極と、各圧力室に対向して配置され主電極領域及び外部より電圧が印加される補助電極領域からなる複数の個別電極とで挟み込んだ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、複数の個別電極の補助電極領域には、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）の接点とそれぞれ半田によって電気的に接続される接点に向かって凸状のランド部が形成されている。そして、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、個別電極がＦＰＣからの駆動信号の供給によって、共通電極と異なる電位にされると、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記録媒体に向けてインクが吐出される。

ところで、上述したランド部は、ガラスフリットを含む金又は銀などからなり、Ａｇ−Ｐｄ系の金属材料からなる個別電極と半田との接合力を高めている。これは、Ａｇ−Ｐｄ系の金属材料と半田との直接の結合性が弱いため、ＦＰＣの接点と個別電極の補助電極領域とを半田で接合しても、容易にＦＰＣと個別電極とが外れてしまうからである。つまり、ランド部−補助電極領域、ランド部−半田の高い結合特性をいかし、個別電極とＦＰＣの接点とをランド部及び半田を介して高い接合力で電気的に接続している。

特開２００４−１３６６６８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、複数の個別電極毎にランド部が形成されている。これらランド部は、アクチュエータユニットの表面に個別電極が焼成された後に、個別電極の補助電極領域上にランド部となる金属材料を１つずつ塗布して形成されている。このように形成されたランド部に対して半田付けをする場合、溶融した半田の広がり方によっては、隣接する電極を短絡したり、対応する圧力室の変形を妨げることが心配される。また、高解像度・高密度化の要求に応えようとしたときには、ランド部の形成位置がＦＰＣの接点と対向する所望位置に配置されているかどうかを１つずつ検査する必要がある。つまり、個別電極の補助電極領域にランド部を形成するためには、アクチュエータユニットの焼成工程後に、ランド部となる金属材料の塗布工程及びランド部の形成位置検査工程という非常に繁雑な工程が必要になり、インクジェットヘッドの製造工程数及び製造工程時間が増加する。

そこで、本発明の目的は、ランド部を用いなくとも圧電アクチュエータとＦＰＣなどの平型柔軟ケーブルとを接続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枚が圧電材料からなる積層された複数のシート、及び、前記複数のシートのうち最外層にあるシートの外側面上にインク吐出チャンネル毎に形成された複数の表面電極を含む圧電アクチュエータと、それぞれが前記表面電極に対向する位置に形成された複数の孔を有する絶縁性のフレキシブル層、それぞれが前記孔内に配置された複数の導電部材、及び、それぞれが前記導電部材に接合され且つ前記フレキシブル層の一方の面上において延在する複数の配線を含む平型柔軟ケーブルとを備えている。そして、前記圧電アクチュエータにおいて前記表面電極が形成された面と前記フレキシブル層の他方の面とが、絶縁性を有する接着剤で、前記フレキシブル層における前記複数の孔以外の領域において、前記複数の孔をそれぞれ囲み接着されており、前記導電部材が、前記配線及び前記表面電極よりも低い融点を有し、前記導電部材を介して前記配線と前記表面電極とが電気的に接続されている。

これによると、平型柔軟ケーブルのフレキシブル層の他方の面が圧電アクチュエータの最外層にあるシートと接着されているので、導電部材によって接合された配線と表面電極との電気的な接続状態を保持することが可能となる。そのため、配線と接合するために上記公報のようにランド部を表面電極上に形成する必要がない。したがって、インクジェットヘッドの製造工程数の減少及び製造時間の短縮が可能となる。また、導電部材の広がりの範囲を規制することが可能となり、隣接する表面電極間が短絡する不具合を防ぐことができる。

本発明において、前記孔の側壁が、前記圧電アクチュエータに向かって開いたテーパー面になっていることが好ましい。これにより、フレキシブル層の孔をエッチングで形成することができるので、レーザ加工などで孔を形成するよりも製造コストが低下する。

また、このとき、前記配線の周縁が、前記テーパー面と対向する位置に存在していてもよい。これにより、複数の配線を高密度に配置することが可能になる。

また、本発明において、前記導電部材の体積が、前記フレキシブル層における前記孔の占有体積よりも小さいことが好ましい。これにより、溶融した導電部材が、フレキシブル層の孔の外部に流出しにくくなる。そのため、表面電極間の短絡を抑制することができる。

また、本発明において、前記孔内の空間が、前記フレキシブル層の前記一方の面側に設けられた開口を介して外部と連通していることが好ましい。これにより、平型柔軟ケーブルと圧電アクチュエータとを加熱して接合した場合に、空間内に存在する空気が膨張して、フレキシブル層と圧電アクチュエータの表面との密着が阻害されない。

また、このとき、前記配線には放射状に延びた複数の突起が形成されており、各突起がその先端近傍において前記フレキシブル層の前記一方の面に固定されているとともに、隣接する２つの突起に挟まれた領域に前記孔の前記一方の面側に設けられた開口の一部が露出していてもよい。これにより、外部と連通できる複数の開口が形成されることになるので、空間内において膨張した空気を外部に確実に排出することができる。したがって、フレキシブル層と圧電アクチュエータの表面との密着が確保される。

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に示すヘッド本体とフレキシブルプリント回路とを分離させ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の上方に接着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及び図３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（圧電アクチュエータ）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内に流通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、貫通孔４１ａが形成されている。この貫通孔４１ａは、フレーム４１に接着された流路ユニット４のインク供給口４ａと連通している。この構成により、インクタンク７１から４つのインク導出口３ａ及び４つの貫通孔４１ａを通ってそれぞれに対応する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、ヘッド本体７０が、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ＦＰＣ（平型柔軟ケーブル）５０が接着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。図２及び図３に示すように、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、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５８（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に接着された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、各個別電極５８に対して電気的に接続されている。

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り、ヘッド本体７０とＦＰＣ５０とが固定さ
れた状態を示している。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を有している。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のうち、ノズルプレート１１を除く７枚のプレート１２〜１８がステンレス鋼からなり、ノズルプレート１１がポリイミド樹脂からなる。

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５２，５３（図７参照）と２枚の圧電シート５４，５５（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の一端部側には、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離隔して形成されている。各圧力室１０は、長手方向が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。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２０ａが貫通状に形成されている。これら５つのインク室半部２０ａ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２０ａと同様の５つのインク室半部２０ｂ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２０ａ，２０ｂが相互に接合され、このときに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、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。これら孔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と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に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図８は、図４に示すアクチュエータユニット２１の要部分解斜視図である。図７及び図８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５２，５３と２枚の圧電シート５４，５５とが積層されて構成されている。圧電シート５５の上面には、複数の個別電極５８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５８は、圧力室１０の配列に対応して、圧電シート５５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５８は、全体として圧電シート５５の短手方向に細長く形成されている。また、各個別電極５８は、いずれか一方の端部から圧電シート５５の長手方向に延出された引き出し部５８ａを有している。なお、いずれの引き出し部５８ａ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５４の上面には、複数の圧力室１０に跨って共通の共通電極５９が設けられている。図７及び図８に示すように、圧電シート５４の上面には、共通電極５９が形成されていない複数の非形成領域６０が存在する。これらの非形成領域６０は、引き出し部５８ａに対向して配置されている。各非形成領域６０内には、共通電極５９の代わりに後述のスルーホール６８の一部となる孔が夫々形成されている。これによって、スルーホール６８内に存在する導体６８ａと共通電極５９とが電気的に絶縁されている。この構成で、各個別電極５８と共通電極５９とに挟まれる圧電シート５４の領域は、圧力室１０毎に対応した活性部となる。なお、圧電シート５４以外の２枚の絶縁シート５２，５３及び圧電シート５５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５２の上面（すなわち、アクチュエータユニット２１の上面）には、図７及び図８に示すように、各個別電極５８の夫々に接続する表面電極６３と、共通電極５９に接続する表面電極６５とが設けられている。表面電極６３は、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５８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６３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形状を有している。表面電極６５は、絶縁シート５２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。

絶縁シート５２，５３には、表面電極６３と引き出し部５８ａとに対向する領域及び表面電極６５と共通電極５９とに対向する領域にスルーホール６８，６９の一部となる孔がそれぞれ形成されている。この構成で、２枚の絶縁シート５２，５３及び１枚の圧電シート５４のスルーホール６８，６９の一部となる孔を互いに位置合わせした状態で各シートを積層することで、アクチュエータユニット２１には２枚の絶縁シート５２，５３を連続して貫通するスルーホール６９と、２枚の絶縁シート５２，５３と１枚の圧電シート５４とを連続して貫通するスルーホール６８とが形成される。スルーホール６８内には、導体６８ａが配置されており、表面電極６３と個別電極５８とをそれぞれ電気的に接続している。スルーホール６９内には、導体６９ａが配置されており、表面電極６５と共通電極５９とをそれぞれ電気的に接続している。

図７に示すように、アクチュエータユニット２１の上面には、接着剤４９によって固定されたＦＰＣ５０が配置されている。図９は、ＦＰＣ５０の拡大平面図である。図７及び図９に示すようにＦＰＣ５０は、ベースフィルム（フレキシブル層）８１と、ベースフィルム８１の上面に複数形成された２種類の導体パターン（配線）８２，８３とを含んでいる。ベースフィルム８１は、ポリイミド樹脂からなり可撓性を有している。ベースフィルム８１には、厚み方向に貫通しつつ上面から下面に向かって拡大した複数の孔８４が形成されている。これらの孔８４は、本実施の形態においてエッチング法により形成されている。また、これら孔８４は、導体パターン８２，８３の末端部８２ｂ，８３ｂ（後述する）と対向する領域に形成されており、孔８４の上面側の開口が末端部８２ｂ，８３ｂに塞がれている。一方、下面側の開口は表面電極６３，６５に塞がれている。

導体パターン８２，８３は、銅箔により形成されている。導体パターン８２は、ベースフィルム８１上においてＦＰＣ５０の先端から基端に向かって延在された延在部８２ａと、延在部８２ａの先端に繋がった円形平面形状の末端部８２ｂとを有している。延在部８２ａの基端はドライバＩＣ７５と電気的に接続されている。導体パターン８３も、ベースフィルム８１上においてＦＰＣ５０の先端から基端に向かって延在された延在部８３ａと、延在部８３ａの先端に繋がった円形平面形状の末端部８３ｂとを有している。延在部８３ａの基端は、グランドに電気的に接続されている。

末端部８２ｂ，８３ｂは、図７及び図９に示すように、孔８４の上面側の開口面積より大きく、下面側の開口面積より小さい平面積を有している。また、末端部８２ｂ，８３ｂの周縁がベースフィルム８１上に接着されている。つまり、これら末端部８２ｂ，８３ｂの周縁が、平面視で孔８４の内壁であるテーパー面と重なっている。そのため、延在部８２ａ，８３ａの延在方向と直交する方向に関する末端部８２ｂどうしの間隙及び末端部８２ｂと末端部８３ｂとの間隙が比較的広くなる。言い換えると、複数の導体パターン８２，８３をＦＰＣ５０上に高密度に配置することが可能となる。

孔８４内には、図７に示すように、半田からなる導電部材８５が配置されている。導電部材８５を構成する半田量は、孔８４の内容積（ベースフィルム８１における孔８４の占有体積）よりも若干小さい体積を有している。導電部材８５は、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１との間に介在する接着剤４９により、末端部８２ｂ，８３ｂと表面電極６３，６５との電気的接続を失わないように保持されている。つまり、導電部材８５による末端部８２ｂ，８３ｂ及び表面電極６３，６５のそれぞれの接合箇所に直接的に外力がかかりにくくなっている。

さらに、接着剤４９により、孔８４の下面側開口がアクチュエータユニット２１で封止されている。つまり、末端部８２ｂ，８３ｂと表面電極６３，６５との半田付け時に、溶融した半田が対応する表面電極６３，６５以外の領域にまで広がらないようになっている。これにより、隣接する電極間の電気的短絡が防止され、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１との間の電気的接続の信頼性が向上している。

本実施の形態における導電部材８５には、半田が使用されているが導電性接着剤などであってもよい。好ましくは、導体パターン８２，８３の融点より低い融点を有しておればよい。これは、ＦＰＣ５０の下面（ベースフィルム８１の下面）とアクチュエータユニット２１との間に介在した接着剤４９を加熱して硬化させるとき、導体パターン８２，８３を溶融せずに導電部材８５だけを同時に溶融することが可能になり、溶融した導電部材８５が、孔８４内において末端部８２ｂ，８３ｂと表面電極６３，６５とに確実に接合するからである。これにより、末端部８２ｂ，８３ｂと表面電極６３，６５との電気的接続の信頼性が向上する。なお、本実施の形態における導電部材８５となる半田は、銅箔からなる導体パターン８２，８３よりも融点が低いので、上述した効果を有する。また、導電部材８５の体積が孔８４の内容積より小さい。そのため、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１との間の接着剤４９を加熱硬化させた場合に、溶融した導電部材８５が、孔８４内の空間から外部に流出しにくくなる。つまり、孔８４からはみ出すように導電部材が配置されていると、溶融した導電部材が孔８４から溢れでて外部に流出し、アクチュエータユニット２１の上面上に広がることが心配される。しかし、実際に配置されている導電部材８５は孔８４の内容積より少ないので、導電部材８５が溶融しても孔８４から溢れ出にくくなる。そのため、表面電極間の短絡を抑制することができる。

このような構成により、アクチュエータユニット２１の個別電極５８が表面電極６３を介してドライバＩＣ７５に接続され、共通電極５９が表面電極６５を介してグランドに接続される。これにより、共通電極５９をグランド電位にしつつ、アクチュエータユニット２１の各個別電極５８のうち、任意の個別電極５８と共通電極５９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。こうして、所望の個別電極５８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５８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、ＦＰＣ５０のベースフィルム８１の下面がアクチュエータユニット２１の上面と接着されているので、導電部材８５によって接合された導体パターン８２，８３と表面電極６３，６５とがそれぞれ電気的な接続状態を保持することが可能となる。つまり、ＦＰＣ５０に外力がかかっても、末端部８２ｂ，８３ｂと表面電極６３，６５とを接合している導電部材８５に直接、外力がかからないので、末端部８２ｂ，８３ｂと表面電極６３，６５との接合が外れにくくなる。そのため、上記公報のようにＦＰＣと接合するための複数のランド部を形成する必要がなくなる。すなわち、表面電極６３，６５上にランド部を形成しない分だけのインクジェットヘッド１の製造工程数の減少及び製造時間の短縮が可能となる。また、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１とが接着されていることの別の効果として、導電部材８５の不必要な広がり防止がある。導体パターン８２，８３と表面電極６３，６５との接合時に、導電部材８５が溶融して広がろうとするが、その広がりの範囲を規制する働きをしている。これにより、隣接する電極間が短絡する不具合を防ぐことができる。また、ＦＰＣ５０に形成された孔８４がエッチングにより形成されているので、レーザ加工などで孔を形成するよりも製造コストが低下する。

上述したインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０においては、末端部８２ｂ，８３ｂは共に円形平面形状を有しているが、図１０に示すように、末端部はともに、孔８４の中心からほぼ１２０°の角度をおいて、放射状に延在した３つの突起９１を有する末端部９２であってもよい。この変形例における末端部９２の各突起９１の先端は、ベースフィルム８１の上面に固定されている。より具体的には、固定部位は孔８４の上面側開口縁部である。これにより、末端部９２がベースフィルム８１に対してバランスよく均等に固定されている。また、３つの突起９１のうち、図１０中上方に延在した１つの突起９１と左右斜め下に延在した２つの突起９１との間からは、それぞれ孔８４の上面側開口の一部９３が露出している。この構成により、ＦＰＣとアクチュエータユニットとの接着には、接着剤の加熱が必要であっても、孔８４内の空気を開口９３から外部に逃がすことができる。つまり、上述したインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０では、末端部８２ｂ，８３ｂが円形平面形状で孔８４の上面側の開口全体を塞ぐように覆っている。そのため、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１とを加熱して接着したときに、孔８４内の膨張した空気が行き場を失い、末端部８２ｂ，８３ｂとベースフィルム８１あるいは、ベースフィルム８１とアクチュエータユニット２１とを剥がす可能性がある。しかし、本変形例では膨張した空気が開口９３から外部に逃げるので、このような膨張した空気による剥がれを防ぐことができる。また、末端部９２は、孔８４と重なる領域において、上述した末端部８２ｂ，８３ｂよりも表面積が小さくなっているので、変形させやすくなっている。そのため、後述する別の変形例に示すように、末端部９２に突出部が形成しやすい。

また、別の変形例によると、図１１に示すように、上述した末端部８２ｂ，８３ｂが中心近傍部分から表面電極６３，６５に向かって突出した突出部９５を有する円形平面形状の末端部９６であってもよい。末端部９６は、上述した末端部８２ｂ，８３ｂと同様にその周縁がベースフィルム８１と接着されている。末端部９６は、延在部８２ａ，８３ａとそれぞれ一体的に形成されており、同じ銅箔からなる。また、突出部９５は、ベースフィルム８１上に末端部９６及び延在部８２ａ，８３ａとが形成された後、先端が丸まった針状パンチによってプレス加工されて形成されており、突出部９５の先端がベースフィルム８１の下面より若干突出している。このような末端部９６を有するＦＰＣ９７とアクチュエータユニット２１とを接着剤４９により接合することで、突出部９５の先端が表面電極６３，６５とそれぞれ接触する。つまり、突出部９５が上述した導電部材８５と同じ役割をはたし、末端部９６と表面電極６３，６５とを電気的に接続している。

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、上述したインクジェットヘッド１においては、導体パターン８２，８３の末端部８２ｂ，８３ｂの平面形状は、どのような形状でもよい。また、延在部８２ａ，８３ａの先端が、ベースフィルム８１上において、孔８４に対向する領域を横切るまで延在し、その横切った延在部の途中部位と表面電極とが導電部材を介して接合されていてもよい。また、上述したインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０は、孔８４の内壁がベースフィルム８１の厚み方向と平行なストレート面を有していてもよい。また、孔８４の内壁は、テーパー面及びストレート面以外の屈曲した面であってもよい。

またさらに、末端部９６に突出部９５を形成した場合でも、突出部９５の先端に半田や導電性接着剤などの導電性部材を配設するとよい。この場合、突出部９５と表面電極６３，６５とを接合するために加熱工程を必要とするが、膨張した空気を孔８４外に開放するための開口を突出部９５が有していることが有効である。この開口を有することの効果は、上述の通りであるが、さらに突出部の形成が容易となる。また、実効的には導電部材を増やすことになるので、その分実際に配設することになる半田や導電性接着剤の消費量が少なくて済み、インクジェットヘッド１の低コスト化に寄与する。

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に示すヘッド本体とフレキシブルプリント回路とを分離させ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に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４に示すアクチュエータユニットの要部分解斜視図である。 ＦＰＣ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変形例を示しており、ＦＰＣ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他の変形例を示し、ヘッド本体とＦＰＣとの接合状況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
２１ アクチュエータユニット（圧電アクチュエータ）
４９ 接着剤
５０，９７ ＦＰＣ（平型柔軟ケーブル）
５２，５３ 絶縁シート
５６，５７ 圧電シート
５８ 個別電極
５９ 共通電極
６３ 表面電極
６５ 表面電極
８１ ベースフィルム（フレキシブル層）
８２，８３ 導体パターン（配線）
８２ａ，８３ａ 延在部
８２ｂ，８３ｂ，９２，９６ 末端部
８４ 孔
８５ 導電部材
９１ 突起

Claims (6)

1. 少なくとも１枚が圧電材料からなる積層された複数のシート、及び、前記複数のシートのうち最外層にあるシートの外側面上にインク吐出チャンネル毎に形成された複数の表面電極を含む圧電アクチュエータと、
   それぞれが前記表面電極に対向する位置に形成された複数の孔を有する絶縁性のフレキシブル層、それぞれが前記孔内に配置された複数の導電部材、及び、それぞれが前記導電部材に接合され且つ前記フレキシブル層の一方の面上において延在する複数の配線を含む平型柔軟ケーブルとを備えており、
   前記圧電アクチュエータにおいて前記表面電極が形成された面と前記フレキシブル層の他方の面とが、絶縁性を有する接着剤で、前記フレキシブル層における前記複数の孔以外の領域において、前記複数の孔をそれぞれ囲み接着されており、
   前記導電部材が、前記配線及び前記表面電極よりも低い融点を有し、前記導電部材を介して前記配線と前記表面電極とが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. 前記孔の側壁が、前記圧電アクチュエータに向かって開いたテーパー面になっ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. 前記配線の周縁が、前記テーパー面と対向する位置に存在することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記導電部材の体積が、前記フレキシブル層における前記孔の占有体積よりも小さい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。
5. 前記孔内の空間が、前記フレキシブル層の前記一方の面側に設けられた開口を介して外部と連通していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記配線には放射状に延びた複数の突起が形成されており、各突起がその先端近傍において前記フレキシブル層の前記一方の面に固定されているとともに、隣接する２つの突起に挟まれた領域に前記孔の前記一方の面側に設けられた開口の一部が露出し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。
   

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