JP7131021B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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Description

本発明は、インクなどの液体を媒体に向けて吐出する液体吐出ヘッドに関する。
液体吐出装置として、記録媒体に対して相対的に移動しつつ、記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェットプリンタのインクジェットヘッドが知られている。例えば、特許文献1に示されるインクジェットプリンタにおいては、複数の圧電材料層(セラミックスシート)が積層された圧電体を有するインクジェットヘッドが開示されている。
特開2011-212865号
特許文献1のインクジェットヘッドは、複数の圧電材料層が積層された圧電体を有している。最上層の圧電材料層には、複数の個別表面電極列が形成され、中間の圧電材料層には共通電極が形成されている。最上層の圧電材料層には、中間の圧電材料層の共通電極に電位を供給するための表面電極も形成されている。表面電極は、圧電材料層の端部と個別表面電極列との間を、個別表面電極列の延在方向と直交する方向に延在している。表面電極と共通電極との間には複数のスルーホールが形成されており、スルーホールに充填されている導電性材料を通じて、表面電極と共通電極とが導通している。これにより、共通電極の各部位における電位を一定にすることができる。
しかしながら、仮に1つのスルーホールに十分な量の導電性材料が充填されなかったなどの理由により、電気的に断線した場合、そのスルーホールを通じて電荷を供給していた箇所に、別のスルーホールを通じて電荷を供給することが困難である。
本発明の目的は、仮に1つのスルーホールに十分な量の導電性材料が充填されなかったなどの理由により、電気的に断線した場合であっても、そのスルーホールを通じて電荷を供給していた箇所に、別のスルーホールを通じて容易に電荷を供給することができる液体吐出ヘッドを提供することである。
本発明の態様に従えば、液体吐出ヘッドであって、
複数の圧電層が積層された圧電体であって、前記複数の圧電層の積層方向と直交する第1方向に離れた第1端及び第2端と、前記積層方向及び前記第1方向と直交する第2方向に離れた第3端及び第4端とを有する圧電体と、
前記積層方向と直交する面である第1面に沿って形成された共通電極と、
前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面の前記積層方向における位置と異なる第2面に沿って形成されたバイパス配線と、
前記第2面、又は、前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面及び前記第2面の前記積層方向における位置と異なる第3面に沿って形成された複数の個別電極と、を備え、
前記複数の個別電極は、前記第1端と前記第2端との間において、互いに間隙をあけて配置された複数の個別電極列を構成し、
前記複数の個別電極列は、第1個別電極列と、前記第1個別電極列と前記第1方向において並んで配置された第2個別電極列を有し、前記第1個別電極列は、前記第1方向において前記第1端と前記第2個別電極列との間に位置し、前記第2個別電極列は、前記第1方向において前記第1個別電極列と前記第2端との間に位置し、
前記第1個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿って配置され、
前記第2個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿って配置され、
前記共通電極は、
前記第2方向における、前記第4端と前記第2方向において最も前記第4端に近い前記個別電極の1つとの間を、前記第1方向に延在する第1延在部と、
前記第1延在部から前記第3端に向かって前記第2方向に延在する第2延在部と、
前記第2延在部から、前記第1端又は前記第2端に向かって前記第1方向に突出する複数の第1突出部であって、それぞれが前記積層方向において前記第1個別電極列を構成する前記個別電極と少なくとも一部が重なる複数の第1突出部と、
前記第1方向において前記第2延在部と前記第2端の間に位置し、前記第1延在部から前記第3端に向かって前記第2方向に延在する第3延在部と、
前記第3延在部から、前記第1端又は前記第2端に向かって前記第1方向に突出する複数の第2突出部であって、それぞれが前記積層方向において前記第2個別電極列を構成する前記個別電極と少なくとも一部が重なる複数の第2突出部と、を備え、
前記バイパス配線は、前記第2方向における、前記第4端と前記第2方向において最も前記第4端に近い前記個別電極の1つとの間を、前記第1方向に延在し、且つ、前記積層方向において少なくとも一部が前記第1延在部と重なり、
前記圧電体は、前記バイパス配線と前記第1延在部との間を前記積層方向に延在する第1スルーホールと、前記バイパス配線と前記第1延在部との間を前記積層方向に延在する第2スルーホールとを備え、
前記バイパス配線と前記第1延在部とが、前記第1スルーホール及び前記第2スルーホールに配置された導電性材料により電気的に接続され、
前記複数の個別電極は前記第2面に形成され、
前記第2面は、前記圧電体の最外面であり、
前記液体吐出ヘッドは、さらに、
前記複数の個別電極及び前記バイパス配線と電気的に連通する配線部材と、
前記配線部材に設けられた複数の端子の一部と前記複数の個別電極の端子と接合する複数の導電性接合部材と、を備え、
前記バイパス配線の少なくとも一部は、前記導電性接合部材と同じ導電性の材料により形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドが提供される。
上記構成によれば、バイパス配線と共通電極の第1延在部とが、第1スルーホール及び第2スルーホールに配置された導電性材料により接続されているので、バイパス配線と共通電極の第1延在部とが少なくとも2箇所において導通している。そのため、仮に1つのスルーホールに十分な量の導電性材料が充填されなかったなどの理由により、電気的に断線したとしても、もう一つのスルーホールを通じて、共通電極の、断線したスルーホールが電荷を供給していた部分に容易に電荷を供給することができる。そのため、バイパス配線と共通電極との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
本実施形態に係るインクジェットプリンタ1の概略を示す平面図である。 本実施形態に係るインクジェットヘッド5と配線部材50の概略図である。 本実施形態に係る積層体の概略分解図である。 (a)は本実施形態に係るインクジェットヘッドの走査方向の概略断面図であり、(b)は本実施形態に係るインクジェットヘッドの搬送方向の概略断面図である。 本実施形態に係る上部圧電層140の上面図である。 (a)は本実施形態に係る上部圧電層140の上面の一部を拡大した説明図であり、(b)は電気的経路を説明するための概略図である。 本実施形態に係る中間圧電層240の上面図である。 本実施形態に係る下部圧電層340の上面図である。 (a)は本実施形態に係る上部圧電層140と中間圧電層240の重なりを示す概略図であり、(b)は本実施形態に係る上部圧電層140と下部圧電層340の重なりを示す概略図である。 本実施形態にかかる圧電体40とCOF51との接合を示す概略断面説明図である。 (a)~(c)は、圧電体に発生する変形を説明するための概略図である。 (a)~(c)は、DC接合を説明するための概略図である。 (a)、(b)は、DC接合を説明するための概略図である。 (a)はバリア用の導電体層190の説明するための概略図であり、(b)はバリア用の導電体層191を説明するための概略図である。 変更形態にかかる導電体層160Sを説明するための概略図である。
<プリンタの概略構成>
本発明の実施形態について説明する。図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、プラテン2と、キャリッジ3と、キャリッジ駆動機構4と、インクジェットヘッド5と、搬送機構6と、コントローラ7と、インク供給ユニット8とを主に備えている。
プラテン2の上面には、記録媒体である記録用紙100が載置される。キャリッジ3は、キャリッジ駆動機構4により、プラテン2と対向する領域において2本のガイドレール10、11に沿って左右方向(以下、走査方向ともいう)に往復移動するように構成されている。キャリッジ駆動機構4は、ベルト12と、プラテン2の走査方向両側においてプラテン2を挟むように配置された2つのコロ13と、キャリッジ駆動モータ14とを備える。キャリッジ3にはベルト12が連結されている。ベルト12は、走査方向に離れて配置されている2つのコロ13の間を、上から見て、走査方向に長い長円状の環になるように張り回されている。図1に示されるように、右側のコロ13はキャリッジ駆動モータ14の回転軸に連結されている。キャリッジ駆動モータ14を回転させることにより、ベルト12を2つのコロ13の周りで周回させることができる。これに伴ってベルト12に連結されたキャリッジ3を走査方向に往復移動させることができる。
インクジェットヘッド5は、キャリッジ3に取り付けられており、キャリッジ3とともに走査方向に往復移動する。インク供給ユニット8は、4色(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のインクがそれぞれ貯留された4つのインクカートリッジ17と、4つのインクカートリッジ17が装着されるカートリッジホルダ18と、不図示のチューブとを備える。インクジェットヘッド5と4つのインクカートリッジ17とは、不図示のチューブを通じて接続されている。これにより、4色のインクがインク供給ユニット8からインクジェットヘッド5へ供給される。
インクジェットヘッド5の下面(図1の紙面向こう側の面)には、複数のノズル23が形成されている(図3参照)。複数のノズル23は、インクカートリッジ17から供給されたインクを、プラテン2に載置された記録用紙100に向けて吐出する。
搬送機構6は、前後方向にプラテン2を挟むように配置された2つの搬送ローラ18、19を有する。搬送機構6は、2つの搬送ローラ18、19によって、プラテン2に載置された記録用紙100を前方(以下、搬送方向ともいう)に搬送する。
コントローラ7は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び、制御回路を含むASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を備える。コントローラ7は、ROMに格納されたプログラムに従い、ASICにより、記録用紙100への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、コントローラ7は、PC等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド5やキャリッジ駆動モータ14等を制御して、記録用紙100に画像を印刷させる。具体的には、キャリッジ3とともにインクジェットヘッド5を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ18、19によって記録用紙100を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。
インクジェットヘッド5は、流路ユニット20、振動板30、圧電体40、配線部材50を主に備えている(図2参照)。流路ユニットは、図2、3に示すように、5枚の金属プレート21A~21Eと、ノズルプレート22を含む。また、流路ユニット20の金属プレート21Aの上には、振動板30が接合されている。以下の説明においては、流路ユニットと振動板30とを合わせたものを、積層体60と呼ぶ。つまり、積層体60は、図3に示すように、振動板30と、5枚の金属製のプレート21A~21Eと、ノズルプレート22を有し、これらのプレートをこの順に積層し、接合したものである。以下の説明においては、積層体60においてこれらのプレートが積層された方向を積層方向と呼ぶ。
振動板30は、搬送方向に長尺な略矩形状の金属プレートである。なお、金属プレート21A~21E及びノズルプレート22も同様の平面形状を有する略矩形状のプレートである。図2、図3に示されるように、振動板30の、搬送方向の端部には、後述のマニホールドにインクを供給するためのインク供給口となる4つの開口31a~31dが形成されている。4つの開口31a~31dは走査方向(左右方向)に並んで配置されている。開口31aはイエローインク用のインク供給口であり、開口31bはマゼンタインク用のインク供給口であり、開口31cはシアンインク用のインク供給口であり、開口31dは、ブラックインク用のインク供給口である。ブラックインク用のマニホールドは3本あり、開口31dは3本のマニホールドにブラックインクを供給すための供給口である。これに対して、カラーインク(シアン、マゼンタ、イエローの各インク)用のマニホールドは1本であり、開口31a~31cはそれぞれ、1本のマニホールドにカラーインクの1つを供給するための供給口である。そのため、開口31dの面積は、開口31a~31cの面積よりも大きくなっている。
プレート21Aは、複数の圧力室26として機能する開口が、規則的に形成された金属プレートである。また、振動板30の4つの開口31a~31dと重なる位置には、それぞれ開口が形成されている。複数の圧力室26は、配列ピッチPで搬送方向に配列された圧力室列25を構成しており、そのような圧力室列25が12列形成されている。12列の圧力室列25は、走査方向(左右方向)に並んで配置されている。
12列の圧力室列25のうち、6列はカラーインク用の圧力室列25であり、残りの6列はブラックインク用の圧力室列25である。図2に示されるように、6列のブラックインク用の圧力室列25は、搬送方向において、開口31dと並ぶように設けられている。6列のカラーインク用の圧力室列25は、2列のシアンインク用の圧力室列25、2列のマゼンタインク用の圧力室列25、2列のイエローインク用の圧力室列25を有している。2列のシアンインク用の圧力室列25は、搬送方向において、開口31cと並ぶように設けられている。2列のマゼンタインク用の圧力室列25は、搬送方向において、開口31bと並ぶように設けられている。2列のイエローインク用の圧力室列25は、搬送方向において、開口31aと並ぶように設けられている。
2列のシアンインク用の圧力室列25の間では、搬送方向における圧力室26の位置が、各圧力室列25の配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。2列のマゼンタインク用圧力室列25、2列のイエローインク用の圧力室列25についても同様である。図2においては明確には図示されていないが、6列のブラックインク用の圧力室列25は、搬送方向おける圧力室26の位置が、各圧力室列25の配列ピッチPの6分の1(P/6)だけずれている。
プレート21Bには、後述のマニホールド27(共通インク室)から各圧力室26へ通じる流路を形成する連通孔28a及び各圧力室26から後述の各ノズル23へ通じる流路を形成する連通孔28bが形成されている。プレート21Cの上面には、圧力室26とマニホールド27とを連通する連通路28cが凹部として形成されている。さらに、プレート21Cには、マニホールド27から圧力室26へ通じる流路を形成する連通穴28d及び圧力室26からノズル23へ通じる流路を形成する連通穴28eがそれぞれ形成されている。また、プレート21B、21Cの、振動板30の4つの開口31a~31dと重なる位置には、それぞれ開口が形成されている。プレート21D、21Eには、マニホールド27を形成する貫通孔29a、29bが形成され、さらに、圧力室26からノズル23へ通じる流路を形成する連通穴29c、29dがそれぞれ形成されている。
ノズルプレート22は合成樹脂(例えばポリイミド樹脂)のプレートであり、プレート21Aに形成された圧力室26に対応して、ノズル23が形成されている。
これらの振動板30、プレート21A~21E及びノズルプレート22が積層されて接合されることにより、図4(a)、(b)に示されるような、マニホールドから圧力室26を経てノズル23に至る複数の流路が形成されている。同時に、マニホールド27に対してインクを供給するためのインク供給流路も形成される。
振動板30及びプレート21A~21Eは金属プレートであるため、金属拡散接合により接合できる。また、ノズルプレート22は樹脂製のプレートであるため、金属拡散接合ではなく、接着剤などによりプレート21Eに接合される。なお、ノズルプレート22は金属プレートであってもよく、その場合には、他のプレートと同様に金属拡散接合により接合することができる。あるいは、全てのプレートを接着剤などにより接合してもよい。
<圧電体40>
例えば図2、3に示されるように、振動板30の上には、圧電体40が配置されている。圧電体40は略矩形状の平面形状を有している。図4(a)、(b)に示されるように、圧電体40には複数の圧電素子401が形成されている。複数の圧電素子401は、複数の圧力室26にそれぞれ対応して設けられている。各圧電素子401は振動板30と協働して、対応する圧力室26の容積を変える。これにより、各圧電素子401は振動板30と協働して、対応する圧力室26内のインクに圧力を加えて、当該圧力室26に連通するノズル23からインクを吐出させるためのエネルギーをインクに付与している。
以下、圧電体40の構成について説明する。図4(a)、(b)に示されるように、圧電体40は、3つの圧電層(上部圧電層140、中間圧電層240、下部圧電層340)、個別電極(上部電極)141、中間共通電極(中間電極)241、及び下部共通電極(下部電極)341を有する。振動板30の上には、下部圧電層340、中間圧電層240、上部圧電層140がこの順に積層されている。3つの圧電層140、240、340は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とする圧電材料で構成されている。あるいは、3つの圧電層140、240、340は、鉛が含有されていない非鉛系の圧電材料で形成されていてもよい。下部圧電層340の上面には、下部共通電極341が配置され、中間圧電層240の上面には、中間共通電極241が配置され、上部圧電層140の上面には個別電極141及び導電体層160、165などが配置されている。
以下の説明において、上部圧電層140の走査方向の両端部を端部140L、140Rと呼び、搬送方向の両端部を端部140U、140Dと呼ぶ(図5参照)。中間圧電層240の走査方向の両端部を端部240L、240Rと呼び、搬送方向の両端部を端部240U、240Dと呼ぶ(図7参照)。下部圧電層340の走査方向の両端部を端部340L、340Rと呼び、搬送方向の両端部を端部340U、340Dと呼ぶ(図8参照)。
図5に示されるように、上部圧電層140の走査方向の端部140Rには、搬送方向に並ぶ6つの端子180Rが形成されている。図7に示されるように、中間圧電層240の走査方向の端部240Rの、積層方向において5つの端子180Rと重なる位置には、それぞれ、端子280Rが形成されている。端子180R、280Rは、後述の個別電極141と同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))により形成されている。さらに、上部圧電層140の各端子180Rと重なる位置には、それぞれ2つのスルーホール181Rが形成されている。中間圧電層240の各端子280Rと重なる位置には、それぞれ2つのスルーホール281Rが形成されている。なお、スルーホール181Rとスルーホール281Rとは、積層方向において連続するように位置づけられている。連続する2つのスルーホール181R、281Rは、上部圧電層140及び中間圧電層240を貫くスルーホールを画成している。スルーホール181R、281Rの内部には、端子180R、280Rと同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))が充填されている。後述のように、スルーホール181R、281Rの内部に導電性材料を充填する工程と、スクリーン印刷等の手法で端子180R、280Rを形成する工程とが一連の工程として実行される。スルーホール281Rに充填された導電性材料は下部共通電極341(後述の延在部343(図8参照))と導通している。つまり、下部共通電極341はスルーホール281R、181R内の導電性材料を通じて上部圧電層140の上面の端子180Rまで引き出されている。
図5に示されるように、上部圧電層140の走査方向の端部140Lには、搬送方向に並ぶ5つの端子180Lが形成されている。端子180Lは、後述の個別電極141及び端子180Rと同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))により形成されている。上部圧電層140の各端子180Lと重なる位置には、それぞれ2つのスルーホール181Lが形成されている。スルーホール181Lの内部には、端子180Lと同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))が充填されている。スルーホール181Lに充填された導電性材料は中間共通電極241(後述の延在部243(図7参照))と導通している。つまり、中間共通電極241はスルーホール181L内の導電性材料を通じて上部圧電層140の上面の端子180Lまで引き出されている。
各端子180L、180Rには、それぞれ、後述のCOF51の不図示の端子と接続されるバンプ182L、182Rが形成されている。バンプ182L、182RがCOF51に接続されることにより、中間共通電極241及び下部共通電極341に対して、COF51を通じてドライバIC58から所定の電位(例えば0V)を供給することができる。
<個別電極141>
図4(a)、(b)に示されるように、上部圧電層140の上面の、複数の圧力室26にそれぞれ対応した位置には、複数の個別電極141が形成されている。個別電極141は、例えば、銀パラジウム(AgPd)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)などの導電性材料で形成することができる。本実施形態の個別電極141は銀パラジウム(AgPd)で形成されている。図5に示されるように、12列の圧力室列25に対応して、12列の個別電極列150が形成されている。12列の個別電極列150は走査方向に並んでいる。各個別電極列の各個別電極列150は、搬送方向に所定のピッチPで並んだ37個の個別電極141を含んでいる。なお、以下の説明においては、走査方向において、上部圧電層140の端部140Lに近いものから数えてn番目にあるものを、単に左からn番目と呼んでいる。中間圧電層240及び下部圧電層340においても同様に、走査方向において、中間圧電層240の端部240L(図7参照)に近いものから数えてn番目にあるもの、及び、下部圧電層340の端部340L(図8参照)に近いものから数えてn番目にあるもの、をいずれも左からn番目と呼んでいる。左から1番目と2番目の個別電極列150は、搬送方向において、互いに、上記配列ピッチPの1/2だけずれている。同様に、左から3番目と4番目の個別電極列150、及び、左から5番目と6番目の個別電極列150は、搬送方向において、互いに、上記配列ピッチPの1/2だけずれている。また、左から7番目と8番目の個別電極列150は、搬送方向において、互いに、上記配列ピッチPの1/6だけずれている。同様に、左から8番目と9番目の個別電極列150、左から9番目と10番目の個別電極列150、左から10番目と11番目の個別電極列150、左から11番目と12番目の個別電極列150は、搬送方向において、互いに、上記配列ピッチPの1/6だけずれている。
12列の個別電極列150のうち、左から1番目と2番目、3番目と4番目、5番目と6番目の個別電極列150のペアは、それぞれ、シアンインク用の圧力室列25、マゼンタインク用の圧力室列25、イエローインク用の圧力室列25に対応している。また、左から7番目、8番目、9番目、10番目、11番目、12番目の6つの個別電極列は、ブラックインク用の圧力室列25に対応している。
図5、6(a)に示されるように、各個別電極141は、矩形の平面形状を有する幅広部142(第1部分の一例)と、幅広部142から左右方向(走査方向)のいずれか一方に延びる幅狭部143(第2部分の一例)とを備える。各幅狭部143には、後述の配線部材50のCOF51に設けられた不図示の接点と電気的に接合されるバンプ191が形成されている。図5に示されるように、12列の個別電極列150のうち、左から1番目、3番目、5番目、8番目、10番目、12番目の個別電極列150を構成する個別電極141においては、幅広部142の走査方向の端部142Rから上部圧電層140の端部140Rに向かって幅狭部143が走査方向に延びている。12列の個別電極列150のうち、左から2番目、4番目、6番目、7番目、9番目、11番目の個別電極列150を構成する個別電極141においては、幅広部142の走査方向の端部142Lから上部圧電層140の端部140Lに向かって幅狭部143が走査方向に延びている。なお、幅狭部143は、対応する圧力室26に形成されたノズルと走査方向において反対側に延在している(図4(a)参照)。つまり、左から1番目、3番目、5番目、8番目、10番目、12番目の圧力室列25を構成する圧力室26においては、各圧力室26の、走査方向の中央よりも上部圧電層140の端部140Lに近い位置にノズル23が形成されている。左から2番目、4番目、6番目、7番目、9番目、11番目の圧力室列25を構成する圧力室26においては、各圧力室26の、走査方向の中央よりも上部圧電層140の端部140Rに近い位置にノズル23が形成されている。
走査方向に隣り合う個別電極列150のうち、(1)左から1番目の個別電極列150と左から2番目の個別電極列150、(2)左から3番目にある個別電極列150と左から4番目の個別電極列150、(3)左から5番目にある個別電極列150と左から6番目の個別電極列150、(4)左から8番目にある個別電極列150と左から9番目の個別電極列150、(5)左から10番目にある個別電極列150と左から11番目の個別電極列150は、それぞれ、個別電極列150を構成する個別電極141の幅狭部143が、走査方向において互いに向かい合うように配置されている。そのため、これらの2つの個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の、走査方向における間隔の大きさ(XL1)は、走査方向において幅狭部143が向き合っていない2つの個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の、走査方向における間隔の大きさ(XL2)よりも大きい。なお、左から6番目の個別電極列150と、左から7番目の個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の、走査方向における間隔の大きさ(XL3)は、XL1、XL2よりもさらに大きい。これは、左から1番目~6番目までの個別電極列150がカラーインク用の圧力室列25に対応し、左から7番目~12番目までの個別電極列150がブラックインク用の圧力室列25に対応していることに起因している。
走査方向における、左から6番目の個別電極列150と、左から7番目の個別電極列150との間には、搬送方向に個別電極141の配列ピッチPと同じ配列ピッチPで並ぶダミー電極171により構成されたダミー電極列170が設けられている。ダミー電極171は、個別電極141の幅広部142に対応するように作られたものであり、ダミー電極171の大きさ及び形状は、個別電極141の幅広部142の大きさ及び形状とほぼ同じである。なお、ダミー電極171にはドライバIC58から電位が供給されるわけではないので、個別電極141の幅狭部143に相当する部分は設けられていない。左から6番目の個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142とダミー電極171との走査方向における間隔の大きさと、左から7番目の個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142とダミー電極171との走査方向における間隔の大きさとは、XL1となっている。
<導電体層160>
図5に示されるように、上部圧電層140の端部140Uと、各個別電極列150の最も端部140Uに近い個別電極141との搬送方向における間には、7つの導電体層160が形成されている。7つの導電体層160は、積層方向において、中間共通電極241の延在部242と重なる位置に形成されている。なお、導電体層160は、個別電極141と同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))で形成されている。図5、6(a)に示されるように、7つの導電体層160は、走査方向に1列に並ぶように配置されている。7つの導電体層160の搬送方向における位置は全て同じである。言い換えると、上部圧電層140の端部140Uと導電体層160との間の、搬送方向における距離は全て同じである。
左から1番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から1番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。左から2番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から2、3番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。左から3番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から4、5番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。左から4番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から6番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。左から5番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から7、8番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。左から6番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から9、10番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。左から7番目の導電体層160の走査方向における位置は、左から11、12番目の個別電極列150の個別電極141の走査方向における位置と同じである。
左から1、4番目の導体層160の形状は、個別電極141の形状とほぼ同じである。左から1、4番目の導体層160は、個別電極141と同様に、矩形の平面形状を有する幅広部162と、幅広部162から左右方向(走査方向)のいずれか一方に延びる幅狭部163とを備える。左から1、4番目の導電体層160の幅広部162の走査方向の長さは、個別電極141の幅広部142の走査方向の長さと同じである。左から1、4番目の導電体層160の幅広部162の搬送方向の長さは、個別電極141の幅広部142の搬送方向の長さと同じである。左から2、3、5~7番目の導体層160の形状は同じであり、いずれも、矩形の平面形状を有する幅広部162と、幅広部162から左右方向(走査方向)の両方に延びる2つの幅狭部163とを備える。図5に示されるように、左から2、3、5~7番目の導体層160の幅広部162の走査方向の長さは、個別電極141の幅広部142の走査方向の長さの2倍よりも大きい。左から2、3、5~7番目の導体層160の幅広部162の搬送方向の長さは、個別電極141の幅広部142の搬送方向の長さと同じである。
<導電体層165>
図5、6(a)に示されるように、走査方向に隣り合う2つの導電体層160の幅広部162の、走査方向における間には、幅広部162搬送方向の端部162Lを連結する導電体層165が設けられている。また、左から1番目の導電体層160と端子180Lとの間にも、左から1番目の導電体層160と端子180Lとを連結する導電体層165が設けられている。導電体層165は、銀ペーストなどの導電性接着剤により形成されており、後述のDC接合によりCOF51(図10参照)に接合されている。後述のように、導電体層165は所定の間隔で配置された複数のバンプを上からCOF51で押しつぶすことにより、変形したバンプが互いに数珠つなぎに連結した導電体層165が形成されている。
<スルーホール168>
図5、6(a)に示されるように、左から2番目の導体層160の幅広部162の、走査方向の略中央部には、6つのスルーホール168が形成されている。6つのスルーホール168は、走査方向に2列に並ぶように配置されており、各列には3つのスルーホール168が搬送方向に並んでいる。6つのスルーホール168の、走査方向における位置は、後述の中間共通電極241の左から1番目の延在部244の走査方向における位置と同じである。なお、図6(a)においては、中間共通電極241の延在部244を点線で示している。図面の簡略化のため、中間共通電極241の延在部242及び突出部245の図示は省略している。図6(a)に示されるように、6つのスルーホール168の走査方向における位置は、延在部244の走査方向における位置と同じである。さらに言えば、6つのスルーホール168は、走査方向において、延在部242の内側に位置している。同様に、左から3、5~7番目の導体層160の幅広部162、それぞれ、6つのスルーホール168が形成されている。いずれのスルーホール168の走査方向における位置も、延在部244の走査方向における位置と同じである。また、図6(a)に示されるように、左から1番目の導体層160の幅広部162の、走査方向の略中央部には、3つのスルーホール168が形成されている。同様に、左から4番目の導体層160の幅広部162の、走査方向の略中央部にも、3つのスルーホール168が形成されている。
中間圧電層240の、スルーホール168と重なる位置には、後述の中間共通電極241の延在部242が設けられている(図7参照)。各スルーホール168には、導電体層160と同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))が充填されており、スルーホール168内の導電性材料は中間共通電極241の延在部242と導通している。上述のように、全ての導電体層160は導電体層165を通じて互いに導通しており、さらに、端子180Lとも導通している。これにより、中間共通電極241と端子180Lとは、導電体層160、165、及びスルーホール168内の導電性材料を通じて導通している。
上述のように複数のスルーホール168が形成された導電体層160は、走査方向に離れた複数の箇所に分散するように配置されている。そのため、端子180Lから中間共通電極241に至る電気的な経路は1つではなくバイパス経路も形成されている。つまり、導電体層160、165、及びスルーホール168内の導電体が、端子180Lから中間共通電極241に至る複数のバイパス配線を形成している。
例えば、図6(b)に示されるように、端子180Lから供給された電荷は、複数の電気的な経路を介して中間共通電極241に供給されている。なお、図6(b)においては、上部圧電層140の上面における電気的な経路を実線の矢印で図示し、中間圧電層240の上面における電気的な経路を点線の矢印で図示している。また、図6(b)においては、図面の簡略化のため、個別電極141、ダミー電極198の図示を省略するとともに、一部のハッチングを省略している。図6(b)に示されるように、端子182Lから供給された電荷の一部は2つのスルーホール181Lの1つを通って中間共通電極241の延在部243に供給され、さらに左から1番目の延在部245に供給される。また、端子182Lから供給された電荷の別の一部は、左から1番目の導電体層165を通って左から1番目の導電体層160に到達する。そして、左から1番目の導電体層160に到達した電荷の一部が、左から2番目の導電体層165を通って左から2番目の導電体層160に到達する。左から2番目の導電体層160に到達した電荷の一部が、導電体層160に形成された6つのスルーホール168の1つを通って、中間共通電極241の延在部242に供給され、左から1番目の延在部245に供給される。
このように、1つの延在部245に対して、上部圧電層140を通る電気的経路と、中間圧電層240を通る電気的経路とを通じて電荷を供給することができる。なお、図6(b)図に示された電気的経路はあくまで一例であり、図示されていない複数の電気的経路が存在している。また、図6(b)には図示されていないが、左から1番目の延在部245で大量の電荷が必要となった場合には、別の延在部245に供給される電荷の一部を、延在部242を介して左から1番目の延在部245に供給することもできる。
<ダミー電極198、199>
図5、6に示されるように、搬送方向における、導電体層160と個別電極列150との間には、個別電極141と同じ導電性材料で形成されたダミー電極198が配置されている。また、上述のように、個別電極列150は搬送方向において互いにずれるように配置されているため、導電体層160と個別電極列150との搬送方向における間隔は、個別電極列150に応じて異なっている。同様に、端部140Dと個別電極列150との搬送方向における間隔も、個別電極列150に応じて異なっている。ダミー電極198の搬送方向の長さは、導電体層160と個別電極列150との搬送方向における間隔に応じて設定されている。ダミー電極199の搬送方向の長さは、端部140Dと個別電極列150との搬送方向における間隔に応じて設定されている。具体的には、ダミー電極198と導電体層160との間の搬送方向における間隔と、ダミー電極198と個別電極141との搬送方向における間隔とが、搬送方向に隣接する2つの個別電極141の間隔と同じになるように、各ダミー電極198の搬送方向の長さが設定されている。
図5に示されるように、個別電極列150の個別電極141のうち、搬送方向において端部140Dに最も近い個別電極141と端部140Dとの、搬送方向における間には、個別電極141と同じ導電性材料で形成されたダミー電極199が配置されている。ダミー電極199の形状は、個別電極144と同じである。搬送方向において端部140Dに最も近い個別電極141とダミー電極199との搬送方向における間隔は、搬送方向に隣接する2つの個別電極141の間隔と同じである。
このようなダミー電極198、199を設けることにより、個別電極列150の搬送方向における両端に位置する個別電極141と、他の個別電極141との間で特性差が生じないようにしている。
<中間共通電極241>
図4(a)、(b)に示されるように、中間圧電層240の上面には、中間共通電極241が形成されている。図7に示されるように、中間共通電極241は、中間圧電層240の搬送方向の端部240Uを覆うように走査方向(左右方向)に延在する延在部242と、中間圧電層240の走査方向の端部240Lを覆うように搬送方向に延在する延在部243と、延在部242から、中間圧電層240の搬送方向の端部240Dに向かって搬送方向に延在する6本の延在部244と、各延在部244から走査方向の両側に突出する複数の突出部245とを有する。また、延在部243からも複数の突出部245が中間圧電層240の端部240Rに向かって走査方向に突出している。
延在部242及び延在部243は、積層方向において圧力室26及び個別電極141と重ならない位置にある。図9(a)に示されるように、延在部244は、個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142と積層方向において重ならないように、走査方向において隣り合う2つの個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の間を、搬送方向に延びている。図6において、6つの延在部244のうち、左から1番目の延在部244は、左から2番目と3番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から2番目の延在部244は、左から4番目と5番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から3番目の延在部244は、左から6番目の個別電極列150を構成する幅広部142と、ダミー電極列170を構成するダミー電極171の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から4番目の延在部244は、左から7番目と8番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から5番目の延在部244は、左から9番目と10番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から6番目の延在部244は、左から11番目と12番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。
左側から3番目の延在部244は、カラーインク用の圧力室列25とブラックインク用の圧力室列25との境に位置しており、上述のように走査方向における圧力室列25間の間隔が広くなっていることに応じて、他の延在部244よりも幅が広くなっている。残りの5つの延在部244の幅は同じである。なお、左から3番目の延在部244を除く5つの延在部244に関して、走査方向において各延在部244を挟む2つの個別電極列150を構成する個別電極141は、走査方向において幅狭部143が反対側に延在するように配置されている。つまり、左から3番目の延在部244を除く5つの延在部244に関して、走査方向において各延在部244を挟む2つの個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の、走査方向における間隔の大きさはL2となっている。これに合わせて、左から3番目の延在部244を除く5つの延在部244の走査方向の幅もL2となっている。
次に、図9(a)を参照しつつ、圧力室26、個別電極141及び中間共通電極241の位置関係について説明する。図9(a)においては、走査方向に並んだ4列の個別電極の列が図示されているが、ここでは、図9(a)の左から2番目の個別電極の列に含まれる個別電極141と、それと積層方向において重なる圧力室26及び中間共通電極241を例に挙げてこれらの位置関係を説明する。図面を見やすくするために、中間導体層240に形成されている中間共通電極241及び導体層260を実線で示し、圧力室26、個別電極141などを点線で表している。
圧力室26の走査方向の長さは、個別電極141の幅広部142の走査方向の長さよりも長い。なお、幅広部142と幅狭部143を合わせた個別電極141全体の走査方向の長さは、圧力室26の走査方向の長さよりも長い。中間共通電極241の突出部245の走査方向の長さは、個別電極141の幅広部142の走査方向の長さとほぼ同じである。
ノズル23は、走査方向において、圧力室の走査方向の端部26Lよりも端部26Rに近い位置にある。圧力室26の端部26Rは、走査方向において、延在部244の走査方向の端部244Lと端部244Rの間に位置している。圧力室26の端部26Lは、走査方向において、幅広部142の端部142Lと幅狭部143の走査方向の端部143Lの間に位置している。中間共通電極241の突出部245の走査方向の端部245Lと、幅広部142の端部142Lは、走査方向において、ほぼ同じ位置にある。個別電極141の幅広部142の走査方向の端部141Rと、延在部244の端部244Lと、ノズル23とは、走査方向においてほぼ同じ位置にある。
中間共通電極241の突出部245の搬送方向の中央位置と、圧力室26の搬送方向の中央位置と、個別電極141の幅広部142の搬送方向の中央位置は、搬送方向においてほぼ一致している。圧力室26の搬送方向の長さは、中間共通電極241の突出部245の搬送方向の長さよりも長く、これらの長さの比は約2:1となっている。そのため、圧力室26の搬送方向の両端部分(圧力室の搬送方向の長さの1/4程度)は、積層方向において、中間共通電極241の突出部245と重なっていない。また、個別電極141の幅広部142の、搬送方向の長さは、圧力室26の搬送方向の長さよりも長い。
<下部共通電極341>
図8に示されるように、下部圧電層340の上面には、下部共通電極341が形成されている。図8に示されるように、下部共通電極341は、下部圧電層340の搬送方向の端部340Dを覆うように走査方向(左右方向)に延在する延在部342と、下部圧電層340の走査方向の端部340Rを覆うように搬送方向に延在する延在部343と、延在部342から下部圧電層340の搬送方向の端部340Uに向かって搬送方向に延在する6本の延在部344と、各延在部344から走査方向の両側に突出する複数の突出部345とを有する。また、延在部343からも複数の突出部345が下部圧電層340の走査方向の端部340Lに向かって走査方向に突出している。なお、延在部342は、積層方向において圧力室26及び個別電極141と重ならない位置にある。また、積層方向において、中間共通電極241とも重ならない位置にある。
6本の延在部344は、それぞれ、個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142と積層方向において重ならないように、走査方向において隣り合う2つの個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の間を、搬送方向に延びている。図8において、6つの延在部344のうち、左から1番目の延在部344は、左から1番目と2番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から2番目の延在部344は、左から3番目と4番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から3番目の延在部344は、左から5番目と6番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から3番目の延在部344は、ダミー電極列170を構成するダミー電極171と、左から7番目の個別電極列150を構成する幅広部142との走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から5番目の延在部344は、左から8番目と9番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。左側から6番目の延在部344は、左から10番目と11番目の個別電極列150を構成する幅広部142の走査方向における間を通るように搬送方向に延在している。
なお、左側から4番目の延在部344は、カラーインク用の圧力室列25とブラックインク用の圧力室列25との境に位置している。6つの延在部344の幅は同じである。左から4番目の延在部344を除く5つの延在部344に関して、走査方向において各延在部344を挟む2つの個別電極列150を構成する個別電極141は、走査方向において幅狭部143が互いに向き合うように配置されている(図5参照)。つまり、左から4番目の延在部344を除く5つの延在部344に関して、走査方向において各延在部344を挟む2つの個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142の、走査方向における間隔の大きさはXL1となっている。また、左から4番目の延在部344を走査方向に挟む、ダミー電極列170を構成するダミー電極171と左から7番目の個別電極列150を構成する個別電極141の幅広部142との間の走査方向における間隔の大きさもXL1となっている。これに合わせて、6つの延在部344の走査方向における幅もXL1となっている。
次に、図9(b)を参照しつつ、圧力室26、個別電極141及び下部共通電極341の位置関係について説明する。図9(b)においては、走査方向に並んだ4列の個別電極の列が図示されているが、ここでは、図9(b)の左から2番目の個別電極の列に含まれる個別電極141と、それと積層方向において重なる圧力室26及び下部共通電極341を例に挙げてこれらの位置関係を説明する。図面を見やすくするために、下部導体層340に形成されている下部共通電極341及び貫通孔360を実線で示し、圧力室26、個別電極141などを点線で表している。
下部共通電極341の突出部345の走査方向の長さは、個別電極141の幅広部142の走査方向の長さとほぼ同じである。
圧力室26の端部26Lは、走査方向において、延在部344の走査方向の端部344Lと端部344Rの間に位置している。圧力室26の端部26Rは、下部共通電極341の突出部345の走査方向の端部345Rと走査方向においてほぼ同じ位置にある。下部共通電極341の延在部344の端部344Rは、走査方向において、圧力室26aの端部26Lと個別電極141の幅広部142の端部142Lとの間にある。
なお、上述のように、幅広部142の端部142Lは、中間共通電極241の突出部245の走査方向の端部245Lと、走査方向においてほぼ同じ位置にある(図9(a)参照)。そのため、中間共通電極241の突出部245と、下部共通電極341の延在部344とは、積層方向において重なっていないことがわかる。また、中間共通電極241の延在部244の端部244Lは、ノズル23と走査方向においてほぼ同じ位置にある(図9(a)参照)。そのため、下部共通電極341の突出部345と、中間共通電極241の延在部244とが走査方向において重なっていることが分かる。
下部共通電極341の突出部345の搬送方向の中央位置は、搬送方向に隣り合う2つの圧力室26の間の間隙の中央位置と、搬送方向においてほぼ一致している。搬送方向に隣り合う2つの圧力室26の間の間隙の、搬送方向の長さは、下部共通電極341の突出部345の搬送方向の長さよりも短い。そのため、圧力室26の搬送方向の両端部分は、積層方向において、下部共通電極341の突出部345と重なっている。なお、圧力室26と下部共通電極341の突出部345との積層方向における重なり部分の、搬送方向の長さは、圧力室26の搬送方向の長さの1/4よりも短い。上述のように、圧力室26の搬送方向の両端部分において、圧力室26の搬送方向の長さの1/4程度は、積層方向において、中間共通電極241の突出部245と重なっていない。そのため、下部共通電極341の突出部345と中間共通電極241の突出部245とは積層方向において重なっていない。
なお、上述のように、圧力室26の搬送方向の中央位置と、個別電極141の幅広部142の搬送方向の中央位置は、搬送方向においてほぼ一致しており、且つ、個別電極141の幅広部142の、搬送方向の長さは、圧力室26の搬送方向の長さよりも長い。そのため、幅広部142の搬送方向の両端部分は、積層方向において、下部共通電極341の突出部345と重なっている。幅広部142と下部共通電極341の突出部345との積層方向における重なり部分の、搬送方向の長さは、圧力室26と下部共通電極341の突出部345との積層方向における重なり部分の、搬送方向の長さよりも長い。
<配線部材50>
図2に示されるように、配線部材50は、COF51(Chip On Film)と、COF51に配置されたドライバIC58とを備える。COF51に形成された不図示の接点は、各個別電極141の幅狭部143に設けられたバンプ191(図6参照)と電気的に接続されており、各個別電極141に対して、個別に電位を設定できる。また、上述のように、ドライバIC58は、中間共通電極241及び下部共通電極341に対して、所定の定電位を設定することができる。なお、図10に示されるように、COF51の厚さは一様ではない。COF51は、基板52と、基板52上に配置された複数の配線53と、配線53を保護するのためのソルダーレジスト層54とを有している。配線53は、基板52上に一様に並んでいるわけではなく、配線53が密集する部分と配線53が配置されていない部分とがある。COF51の、配線53が密集する部分は、ソルダーレジスト層54で覆われている分だけ、配線53がない部分と比べて厚くなる。以降の説明においては、COF51の、配線53がソルダーレジスト層54で覆われることにより厚さが厚くなっている部分を膜厚部51Aと呼び、COF51の配線53がない部分を膜薄部51Bと呼ぶ。COF51は、膜厚部51Aと導電体層160とが積層方向において重なり、膜薄部51Bと導電体層165とが積層方向において重なるように配置されている。
<圧電素子401の駆動>
上述のように圧電体40は、複数の圧力室26を覆うように振動板30の上に配置された、平面視で略矩形状の板状の部材である(例えば図2参照)。圧電体40には、複数の圧力室26にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電素子401が形成されている。以下、圧電素子401の駆動について説明する。上部圧電層140の、積層方向において個別電極141と中間共通電極241とに挟まれた部分(以下、第1活性部41という(図4(a)、(b)参照))は、積層方向に分極している。また、上部圧電層140と中間圧電層240の、積層方向において個別電極141と下部共通電極341とに挟まれた部分(以下、第2活性部42という(図4(a)、(b)参照))も、積層方向に分極している。ここで、ドライバIC58が通電されている状態において、中間共通電極241には常に所定の第1電位(例えば24V)が印加され、下部共通電極341には常に所定の第2電位(例えば0V)が印加されている。また、各個別電極141には第1電位と第2電位とが選択的に印加される。具体的には、ある個別電極141に対応する圧力室26からインクを吐出しないときには、個別電極141には第2電位が付与されている。このとき、個別電極141と下部共通電極341との間には電位差が生じないので、第2活性部42は変形しない。しかしながら、個別電極141と中間共通電極241との間には、第1電位と第2電位の電位差(ここでは24V)が生じている。これにより、第1活性部41は下側(圧力室26側)に凸になるように変形している。
ある個別電極141に対応する圧力室26からインクを吐出するときには、個別電極141に第1電位が付与された後、第2電位に戻される。つまり、第2電位から第1電位に上がり、所定時間経過後に第2電位に戻るようなパルス状の電圧信号が個別電極141に付与される。個別電極141に第1電位が付与されるときには、個別電極141と中間共通電極241との間の電位差がなくなるので、下側(圧力室26側)に凸になるように変形していた第1活性部41が、元に戻ろうとする。このとき、第1活性部41は上に向かって変位するので、これにより、圧力室26の体積が増大する。このとき、個別電極141と下部共通電極341との間には電位差(ここでは24V)が生じ、第2活性部42は圧力室26の中央部分を上に持ち上げるように変形するので、圧力室26の体積の増加を大きくすることができる。次に、個別電極141の電位が第2電位に戻ると、上述のように、個別電極141と下部共通電極341との間には電位差がなくなるので、第2活性部42はもとにもどるが、個別電極141と中間共通電極241との間には、再び第1電位と第2電位の電位差(ここでは24V)が生じる。これにより、第1活性部41は下側(圧力室26側)に凸になるように変形する。このときに圧力室26に加えられた圧力により、圧力室26内のインクがノズル23から吐出される。
<圧電材料層の反り変形について>
一般に、圧電材料層の表面に個別電極、中間共通電極、下部共通電極のような金属薄膜層を形成する場合には、圧電材料のシートの上に印刷などにより金属薄膜層を形成し、それを焼成している。図11(c)に示されるように、焼成された圧電層に圧縮方向の熱応力が残留する。以下の説明においては、焼成した圧電層に残留する熱応力を単に残留応力と呼ぶ。残留応力の強さは、金属薄膜層の面積が大きいほど大きくなる。積層方向において、中立面NPを挟んで上側に残留する残留応力の大きさと、下側に残留する残留応力の大きさが異なる場合には、これらの残留応力の差に応じて、圧電体40が積層方向に反るように変形する。
中立面NPから、個別電極141が形成されている上部圧電層140の上面までの積層方向の距離は、中立面NPから中間圧電層240の上面までの積層方向の距離及び中立面NPから下部圧電層340の上面までの距離よりも大きい。そのため、上部圧電層140の上面に、余分な金属薄膜層を形成し、焼成した場合には、圧電体40の反り変形を大きくしてしまうことになる。
上記実施形態においては、上部圧電層140の上面に形成されている導電体層165は、DC接合によりCOF51と接合するためのバンプにより形成されているので、圧電体40の反り変形には寄与しない。以下、その理由について説明する。
一般に、圧電材料層の表面に形成された電極等の金属薄膜層と、COFとを接合するための手法として、CC接合(Cover Coat接合)、DC接合(Direct Connection接合)等が知られている。CC接合とは、まず、電極等の金属薄膜層の上に印刷(スクリーン印刷)などの手法によりバンプを形成し、形成したバンプを硬化させる。次に、COFの、バンプと対向する位置に熱硬化性接着剤を印刷する。そして、金属薄膜層の上に形成されたバンプと、COFの表面に配置された熱硬化性接着剤とを位置あわせした後、加熱及び加圧して、バンプと熱硬化性接着剤とを接合する。このように、CC接合においては、バンプとCOFとが熱硬化性接着剤によって接合される。これに対して、本実施形態において採用しているDC接合では、熱硬化性接着剤を用いずに、金属薄膜層の上に形成されたバンプと、COFとが直接接合される。
図12(a)~(c)及び図13(a)、(b)を参照しつつ、DC接合について説明する。まず、図12(a)に示されるように、下部圧電層340と、中間共通電極241が形成された中間圧電層240と、スルーホール168が形成された上部圧電層140とを積層した圧電体40を用意する。なお図12(a)においては図示されていないが、下部圧電層340には、下部共通電極341が形成され、中間圧電層240には端子280Rとスルーホール281とが形成されている。また、上部圧電層140にはスルーホール181L、181Rも形成されている。次に、図12(b)に示されるように、スルーホール168とほぼ同じ径の開口を有するマスクMを上部圧電層140の上に重ねて、導電性材料(銀パラジウム(AgPd))を上部圧電層140に塗布する。図12(b)には図示されていないが、マスクMは、スルーホール181L、181Rとほぼ同じ径の開口も有しており、上部圧電層140の上方にマスクMを位置合わせして配置したとき、マスクMからスルーホール168、181L、181Rが露出する。その状態で導電性材料(銀パラジウム(AgPd))を上部圧電層140に塗布することにより、スルーホール168、181L、181R内に導電性材料が充填される。次に、図12(c)に示されるように、マスクMを取り外した状態で、上部圧電層140の上面にスクリーン印刷等の手法により、銀パラジウム(AgPd)を用いて導電体層160を形成する。このとき、同時に個別電極141、端子180L、180R、ダミー電極198、199も同じ導電性材料(銀パラジウム(AgPd))で形成される。次に、積層体40を焼成した後、図13(a)に示されるように、導電体層160の上にスクリーン印刷などの手法によりバンプBPを形成する。上述のように、バンプBPは銀ペーストなどの導電性接着剤により形成される。次に、バンプBPが未硬化の状態で、導電体層160の上に形成されたバンプBPと、COF51とを位置合わせした後、図13(b)に示されるように、COF51をバンプBPに押しつけつつ加熱を行い、バンプBPを硬化させる。これにより、バンプBPとCOF51との接合を行う。COF51をバンプBPに押しつける過程において、バンプBPが押しつぶされる。上述のように、本実施形態においては、COF51により押しつぶされて変形したバンプBPが硬化することにより、変形したバンプBPが互いに数珠つなぎに連結した導電体層165が形成されている。上述のように、導電体層160が形成された状態でDC接合が行われるため、図13(b)に示されるように、導電体層165の一部が導電体層160の上に重なるように配置される。
上述のDC接合においても、バンプを硬化させる際に加熱しているが、個別電極141及び導体層160を焼成する際の温度に比べて低い温度で加熱している。そのため、導電体層165に残留する熱応力は、個別電極141及び導体層160を焼成した際に個別電極141及び導体層160に残留する熱応力と比べて無視できるほど小さい。
<本実施形態の作用効果について>
上記実施形態においては、中間共通電極241と端子180Lとが、導電体層160、165、及びスルーホール168内の導電体を通じて導通している。スルーホール168が形成された複数の導電体層160が、走査方向に離れた複数の箇所に分散するように配置されている。これにより、端子180Lから中間共通電極241に至る複数の電気的な経路(バイパス配線)が設けられている。そのため、仮にスルーホール168の一つに十分な導電体が充填されなかったなどの理由により、一つの電気的な経路が断線したとしても、バイパス配線を通じて、中間共通電極241に電荷を供給することができ、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
上記実施形態においては、上部圧電層140の端部140U近傍に複数の導電体層165が形成されており、DC接合によりCOF51と接続されている。上部圧電層140の端部140U近傍は、COF51が特に湾曲しやすい箇所であるので、この部分に導電体層165を設けることによりCOF51と圧電体40との接合強度を高めることができる。
上記実施形態においては、7つの導電体層160が間隔を隔てて走査方向に並んでおり、これらの7つの導電体層160を繋ぐように導電体層165が形成されている。導電体層165はDC接合によりCOF51と接合するためのバンプによりされているので、圧電体40の反り変形には寄与しない。そのため、1つの走査方向に長い導電体層160が設けられている場合(図14参照)と比べて、残留応力を小さく抑えることができ、圧電体40の反り変形を小さくすることができる。
圧電体40を振動板30に接着剤を用いて接合する際、接着剤が圧電体40の上面(すなわち上部圧電層140の上面)にはみ出してしまうことがある。接着剤が、個別電極141が形成されている領域まで流れた場合には、圧電素子としての機能を損なう原因となりうる。本実施形態においては、上部圧電層140の端部140Uと個別電極141との間に導電体層160、165が設けられているため、導電体層160、165が接着剤をせき止めるバリアとして機能している。走査方向に隣り合う導電体層160は、幅狭部163が走査方向に向かい合うように配置されているので、バリアとして機能させることができる。本実施形態においては、走査方向において隣り合う導電体層160の幅広部162を導電体層165が接続している。接着剤の影響をなるべく避けるように、幅広部162の搬送方向において端部140Uから離れた端部同士が導電体層165により接続されている。そのため、導電体層165と導電体層160との間の電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
また、導電体層165は、導電体層160と比べて高く形成されるため、バリアとしての効果が高い。なお、導電体層165の走査方向における位置は、個別電極141の幅狭部143の走査方向における位置と同じであり、幅狭部143にはCOF51と接合されるバンプ191が設けられている。そのため、導電体層165は、接着剤がバンプ191に到達することを抑制することができるため、COF51とバンプ191との電気的な接合の信頼性を向上させることができる。なお、バンプ191は幅狭部143の上に配置されるため、バンプ191の径を幅狭部143の搬送方向の長さより大きくすることはできない。しかしながら、導電体層165を形成する際に設けられるバンプの大きさにはそのような制限はないため、バンプ191の径よりも大きくして、導電体層165のバリア機能を高めることができる。また、導電体層165の断面積を大きくすることができるので、抵抗値を下げることができる。
なお、上部圧電層140の端部140Uと個別電極141との間に、接着剤をせき止めるためのバリアとして別の導電体層を設けることもできる。例えば、図14(a)に示されるように、上部圧電層140の端部140Uと導電体層160、165との間に、走査方向に延在する導電体層190を設けてもよい。例えば、図14(b)に示されるように、導体層160の幅広部162同士を連結するように導電体層191を設けてもよい。導電体層190、191は、導電体層160と同様に銀パラジウム(AgPd)などの導電性材料で形成することができる。その場合には、導電体層160、個別電極141と同一の工程で形成することができる。あるいは、導電体層190、191を導電体層160と同様に銀ペーストなどの導電性接着剤により形成してもよい。その場合には、導電体層165と、導電体層190、191とを同一工程で形成することができる。また、導電体層165と同様に、導電体層190、191をDC接合によりCOF51と接合させることにより、圧電体40とCOF51との接続強度をさらに大きくすることができる。
<変更形態>
上記実施形態においては、7つの導電体層160が設けられていたが、導電体層160の数は任意に設定することができる。また、導電体層160の形状も上記実施形態の例に限られず、任意に設定することができる。例えば、導電体層160を端子180Lと同様の形状にすることもできる。あるいは、図15に示されるように、上部圧電層140の端部140Uと、各個別電極列150の最も端部140Uに近い個別電極141との搬送方向における間に、走査方向に延在する1つの導電体層160Sを形成することもできる。上記実施形態と同様に、導電体160Sは、積層方向において、中間共通電極241の延在部242と重なる位置に形成されている。導電体層160Sの走査方向の端部は端子180Lと接続している。導電体層160Sは、個別電極141、端子180Lと同様に、銀パラジウム(AgPd)等の導電性材料で形成することができる。この場合には、導電体層160Sを個別電極141、端子180Lと同一の工程で形成することができる。導電体層160Sには、複数のスルーホール168が形成されており、各スルーホール168には導電体が充填されている。上記実施形態と同様に、各スルーホール168に充填された導電体は、中間共通電極241の延在部242と導通している。
上記実施形態においては、圧電体40は3層の圧電層を有しており、各圧電層の上面に電極が形成されていた。しかしながら、本教示はこのような態様には限られない。圧電体は2層または3層以上の圧電層を有してもよく、各圧電層において、下面に電極が形成されていてもよい。上記実施形態において、圧電体は2つの共通電極(中間共通電極及び下部共通電極)を有していたが、本教示はそのような態様には限られず、1つの共通電極のみを有していてもよい。また、共通電極の形状(延在部及び突出部の形状)も必要に応じて任意に設定しうる。上記実施形態において、個別電極141は幅広部142と幅狭部143とを有していたが、個別電極の形状は必ずしもそのような態様には限られない。例えば、個別電極の搬送方向の幅が、走査方向において一様であってもよい。また、個別電極列の数、一つの個別電極列当たりの個別電極の数、個別電極の走査方向におけるピッチ、及び隣り合う個別電極列の走査方向におけるシフトの大きさなども、上記実施形態の例には限られず、任意に設定しうる。
以上説明した実施形態及び変更形態は、本教示を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッド5に適用したものである。上記実施形態において、インクジェットヘッド5はいわゆるシリアル式のインクジェットヘッドであったが、本教示はこれに限られず、いわゆるライン式のインクジェットヘッドにも適用しうる。また、本教示はインクを吐出するインクジェットヘッドには限られない。画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本教示は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本教示を適用することは可能である。
5 インクジェットヘッド
40 圧電体
140 上部圧電層
141 個別電極
240 中間圧電層
241 中間共通電極
340 下部圧電層
341 下部共通電極

Claims (14)

  1. 液体吐出ヘッドであって、
    複数の圧電層が積層された圧電体であって、前記複数の圧電層の積層方向と直交する第1方向に離れた第1端及び第2端と、前記積層方向及び前記第1方向と直交する第2方向に離れた第3端及び第4端とを有する圧電体と、
    前記積層方向と直交する面である第1面に沿って形成された共通電極と、
    前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面の前記積層方向における位置と異なる第2面に沿って形成されたバイパス配線と、
    前記第2面、又は、前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面及び前記第2面の前記積層方向における位置と異なる第3面に沿って形成された複数の個別電極と、を備え、
    前記複数の個別電極は、前記第1端と前記第2端との間において、互いに間隙をあけて配置された複数の個別電極列を構成し、
    前記複数の個別電極列は、第1個別電極列と、前記第1個別電極列と前記第1方向において並んで配置された第2個別電極列を有し、前記第1個別電極列は、前記第1方向において前記第1端と前記第2個別電極列との間に位置し、前記第2個別電極列は、前記第1方向において前記第1個別電極列と前記第2端との間に位置し、
    前記第1個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿って配置され、
    前記第2個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿って配置され、
    前記共通電極は、
    前記第2方向における、前記第4端と前記第2方向において最も前記第4端に近い前記個別電極の1つとの間を、前記第1方向に延在する第1延在部と、
    前記第1延在部から前記第3端に向かって前記第2方向に延在する第2延在部と、
    前記第2延在部から、前記第1端又は前記第2端に向かって前記第1方向に突出する複数の第1突出部であって、それぞれが前記積層方向において前記第1個別電極列を構成する前記個別電極と少なくとも一部が重なる複数の第1突出部と、
    前記第1方向において前記第2延在部と前記第2端の間に位置し、前記第1延在部から前記第3端に向かって前記第2方向に延在する第3延在部と、
    前記第3延在部から、前記第1端又は前記第2端に向かって前記第1方向に突出する複数の第2突出部であって、それぞれが前記積層方向において前記第2個別電極列を構成する前記個別電極と少なくとも一部が重なる複数の第2突出部と、を備え、
    前記バイパス配線は、前記第2方向における、前記第4端と前記第2方向において最も前記第4端に近い前記個別電極の1つとの間を、前記第1方向に延在し、且つ、前記積層方向において少なくとも一部が前記第1延在部と重なり、
    前記圧電体は、前記バイパス配線と前記第1延在部との間を前記積層方向に延在する第1スルーホールと、前記バイパス配線と前記第1延在部との間を前記積層方向に延在する第2スルーホールとを備え、
    前記バイパス配線と前記第1延在部とが、前記第1スルーホール及び前記第2スルーホールに配置された導電性材料により電気的に接続され、
    前記複数の個別電極は前記第2面に形成され、
    前記第2面は、前記圧電体の最外面であり、
    前記液体吐出ヘッドは、さらに、
    前記複数の個別電極及び前記バイパス配線と電気的に連通する配線部材と、
    前記配線部材に設けられた複数の端子の一部と前記複数の個別電極の端子と接合する複数の導電性接合部材と、を備え、
    前記バイパス配線の少なくとも一部は、前記導電性接合部材と同じ導電性の材料により形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 前記第2面は、前記圧電体の最外面であり、
    前記バイパス配線は、
    前記第2面において、前記第1スルーホールの内部と導通するように、前記第1スルーホールの開口の周りに配置された前記導電性材料の層と、
    前記第2面において、前記第2スルーホールの内部と導通するように、前記第2スルーホールの開口の周りに配置された前記導電性材料の層と、
    前記第1スルーホールの前記開口の周りに配置された前記導電性材料の層、及び、前記第2スルーホールの前記開口の周りに配置された前記導電性材料の層の上に配置された部分と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記複数の個別電極は前記第2面に形成され、
    前記第2面の、前記バイパス配線と前記第2方向において最も前記第4端に近い前記個別電極の1つとの、前記第2方向における間には、前記個別電極のダミー電極が配置されている請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記バイパス配線の前記第2方向の長さは、前記個別電極の1つと前記端子の1つとを接合する前記導電性接合部材の1つの第2方向の長さよりも長い請求項1に記載の液体吐
    出ヘッド。
  5. 前記バイパス配線は、前記個別電極と同じ導電性の材料で形成された第1部分及び第2部分であって、前記第1方向に離れて配置された第1部分及び第2部分と、前記導電性接合部材と同じ前記導電性の材料で形成された第3部分であって、前記第1部分と前記第2部分とを電気的に接続する第3部分とを備え、
    前記第1スルーホールは前記第1部分に形成され、前記第2スルーホールは前記第2部分に形成されている請求項4に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記第3部分は、前記第1部分の前記第2方向の端部であって前記第4端に近い端部と、前記第2部分の前記第2方向の端部であって前記第4端に近い端部とを接続している請求項5に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記第1部分は、第1幅狭部と、前記第2方向の長さが前記第1幅狭部の前記第2方向の長さよりも大きい第1幅広部とを備え、
    前記第2部分は、第2幅狭部と、前記第2方向の長さが前記第2幅狭部の前記第2方向の長さよりも大きい第2幅広部とを備え、
    前記第1方向において前記第1幅狭部と第2幅狭部とが互いに向かい合うように配置されている請求項5又は6に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 前記第3部分は、前記第1幅広部と前記第2幅広部とを連結するように前記第1方向に延在する請求項7に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 前記第1幅狭部と前記第2幅狭部との間の、前記第1方向の間隔よりも、前記第1方向の長さが長い導体層であって、前記バイパス配線と接続していない導体層を備え、
    前記導体層の前記第2方向における位置は、第2方向における前記第3端と前記第1部分との間である請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 前記第1幅狭部と前記第2幅狭部との間の、前記第1方向の間隔よりも、前記第1方向の長さが長い導体層を備え、
    前記導体層は、前記第1部分の前記第2方向の端部であって前記第3端に近い端部と、前記第2部分の前記第2方向の端部であって前記第3端に近い端部とを接続している請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 前記導体層は、前記個別電極と同じ導電性材料で形成されている請求項9又は10に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 前記配線部材は、前記複数の個別電極に接続される複数の配線と、前記配線を覆う配線保護膜とを備え、
    前記第3部分は、前記積層方向において、前記配線部材の前記配線保護膜と重ならない位置に配置されている請求項5~11のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
  13. 前記複数の個別電極は前記第2面に形成され、
    前記バイパス配線の前記第2方向における位置が、前記第1個別電極列及び前記第2個別電極列の前記第2方向における位置と重なるように、前記バイパス配線が前記第1方向に延在している請求項1~12のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
  14. 液体吐出ヘッドであって、
    複数の圧電層が積層された圧電体であって、前記複数の圧電層の積層方向と直交する第1方向に離れた第1端及び第2端と、前記積層方向及び前記第1方向と直交する第2方向に離れた第3端及び第4端とを有する圧電体と、
    前記積層方向と直交する面である第1面に沿って形成された共通電極と、
    前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面の前記積層方向における位置と異なる第2面に沿って形成されたバイパス配線と、を備え、
    前記共通電極は、
    前記第1方向に延在する第1延在部と、
    前記第1延在部から前記第3端に向かって前記第2方向に延在する第2延在部と、
    前記第2延在部から、前記第1端又は前記第2端に向かって前記第1方向に突出する複数の第1突出部と、
    前記第1方向において前記第2延在部と前記第2端の間に位置し、前記第1延在部から前記第3端に向かって前記第2方向に延在する第3延在部と、
    前記第3延在部から、前記第1端又は前記第2端に向かって前記第1方向に突出する複数の第2突出部と、を備え、
    前記バイパス配線は、前記第1方向に延在し、且つ、前記積層方向において少なくとも一部が前記第1延在部と重なり、
    前記圧電体は、前記バイパス配線と前記第1延在部との間を前記積層方向に延在する第1スルーホールと、前記バイパス配線と前記第1延在部との間を前記積層方向に延在する第2スルーホールとを備え、
    前記バイパス配線と前記第1延在部とが、前記第1スルーホール及び前記第2スルーホールに配置された導電性材料により電気的に接続され、
    前記液体吐出ヘッドは、前記第2面に形成された複数の個別電極を備え
    前記第2面は、前記圧電体の最外面であり、
    前記液体吐出ヘッドは、さらに、
    前記複数の個別電極及び前記バイパス配線と電気的に連通する配線部材と、
    前記配線部材に設けられた複数の端子の一部と前記複数の個別電極の端子と接合する複数の導電性接合部材と、を備え、
    前記バイパス配線の少なくとも一部は、前記導電性接合部材と同じ導電性の材料により形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
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