JP6379939B2 - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置、及び、その製造方法に関する。

従来から、液体吐出装置において、ノズル内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータとして、圧電式のアクチュエータを採用したものが知られている。上記の液体吐出装置として、例えば、特許文献１には、圧電アクチュエータを有するインクジェットヘッドが開示されている。

特許文献１のインクジェットヘッドは、複数のノズル、及び、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室が形成された流路ユニットと、この流路ユニットに接合された圧電アクチュエータを有する。圧電アクチュエータは、複数の圧力室を覆うように配置された２枚の圧電層と、上層の圧電層の上面において複数の圧力室にそれぞれ対応して配置された複数の個別電極と、２枚の圧電層の間に配置された共通電極とを有する。この圧電アクチュエータにおいて、個別電極と共通電極との間に電位差が発生すると、上層の圧電層のうちの、前記２種類の電極に挟まれる部分に電界が作用して圧電変形が生じる。この圧電層の圧電変形により圧力室に容積変化が生じることで、圧力室内のインクに吐出エネルギーが付与される。

上層の圧電層の上面の複数の個別電極には、ドライバＩＣが実装された配線部材が接続されており、ドライバＩＣによって個別電極の電位を変化させることが可能となっている。また、上層の圧電層の上面には、多数の表面電極からなる導電パターンが配置され、これらの表面電極は、圧電層を貫通する導通部（スルーホール）によって共通電極と導通している。また、配線部材が、導電パターンを構成する表面電極と電気的に接続されることによって、共通電極の電位は常にグランド電位に保持されている。

ところで、特許文献１の圧電アクチュエータは、流路ユニットに接着剤で接合されている。その圧電アクチュエータの接合の際に、接着剤の一部が、流路ユニットと圧電アクチュエータとの接合部からはみ出し、さらに、このはみ出した接着剤が、上層の圧電層の上面までせり上がってくることがある。圧電層の上面に達した接着剤がさらに個別電極まで流れてしまうと、接着剤によって圧電層の変形が阻害されるなど、圧電アクチュエータの作動に悪影響が出る。

この点、特許文献１においては、上層の圧電層の上面において、複数の表面電極からなる表面導電パターンが、複数の個別電極を取り囲むように配置されている。また、表面導電パターンは、複数の個別電極を３重に取り囲んでおり、さらに、それらの３重の囲いの間で、表面導電パターンの位置が互いにずれている。これにより、圧電層の上面にせり上がってきた接着剤が、表面導電パターンの囲いによって堰き止められて、内側の個別電極へ流れ込みにくくなっている。

特開２０１２−２０６４４２号公報

上記の特許文献１の圧電アクチュエータでは、表面導電パターンが複数の個別電極を取り囲むように配置されているものの、表面導電パターンを構成する表面電極の間には多くの隙間が存在する。隙間が多い分、圧電層の上面にせり上がってきた接着剤が、隙間を通って内側へ流れ込む確率が高くなることから、接着剤が個別電極へ到達するのを確実に阻止できるとは言い難い。

この点、せり上がってきた接着剤が個別電極側へ流入することを確実に防止するには、表面導電パターンの表面電極の間に隙間が生じないように、多数の表面電極を全て繋いだ構成を採用することも考えられる。しかし、このような構成では、表面導電パターンと共通電極との間の、上層の圧電層を貫通する導通部の導通検査を行うことが難しくなる。即ち、表面導電パターンが複数の表面電極に分かれている場合は、適宜の導通検査装置（テスターなど）を用いて、異なる２つの表面電極にそれぞれプローブを当てて両者の導通状態を検査することによって、スルーホール内の導通部における導通不良を簡単に検出できる。しかし、表面導電パターンが、表面電極が全て繋がった連続的なパターンであると、上記の方法では、導通部の導通不良を検出できない。

本発明の目的は、表面導電パターンと、圧電層を挟んで反対側に位置する電極との間の導通検査を簡単に行える構成としつつ、圧電層の縁から表面にせり上がってくる接着剤が内側へ流入するのを確実に防止することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の液体吐出装置は、複数のノズル、及び、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に、接着剤によって接合された圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記流路構造体の前記複数の圧力室を覆うように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路構造体とは反対側の面に配置され、前記複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の第１電極と、前記圧電層の前記流路構造体側の面に配置された第２電極と、前記圧電層の前記流路構造体とは反対側の面において、前記複数の第１電極を取り囲むように配置された表面導電パターンと、前記圧電層の前記表面導電パターンが形成される領域において前記第１圧電層を貫通するスルーホール内に配置され、前記第２電極と前記表面導電パターンとを導通させる導通部と、を有し、
前記表面導電パターンは２つの分離パターンに分割され、前記２つの分離パターンは、前記第２電極と、前記導通部によってそれぞれ導通し、前記２つの分離パターンによって、前記複数の第１電極が取り囲まれていることを特徴とするものである。

本発明では、圧電層の流路構造体と反対側の面において、第２電極に導通する表面導電パターンが、複数の第１電極を取り囲むように配置されている。そのため、圧電アクチュエータを流路構造体に接着したときの余剰の接着剤が、圧電層の表面までせり上がってきても、表面導電パターンによって、複数の第１電極への接着剤の流入を抑制できる。また、表面導電パターンと第２電極とを導通させる導通部の導通検査のためには、表面導電パターンは２以上の分離パターンに分割されていることが望ましい。しかし、表面導電パターンの分割数が多いほど、分離パターンの間の隙間が多くなって接着剤が流入する確率が高くなる。また、導通部の導通検査のために、表面導電パターンの分割数を多くする必要は特になく、２つに分割されていれば十分である。この点、本発明では、表面導電パターンの分割数が２つであり、分離パターンの間の隙間が２つしか存在しない。そのため、導通部の導通検査を簡単に行うことが可能で、且つ、第１電極への接着剤の流入も確実に阻止できる。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記分離パターンの外側から内側へ向けて延びる、前記２つの分離パターンの間の隙間が、前記分離パターンの延在方向と直交する方向に対して、傾斜した方向に延びていることを特徴とするものである。

本発明では、表面導電パターンの２つの分離パターンの間の隙間が、分離パターンの延在方向と直交する方向に対して傾斜しているため、接着剤が分離パターンの間の隙間に入り込みにくくなる。また、隙間が傾斜していない場合、即ち、隙間が分離パターンの直交方向に延びている場合と比べて、隙間の実質的な長さが長くなっているため、隙間に接着剤が入り込んだ場合でも、接着剤が隙間を完全に通過しにくくなる。

第３の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記分離パターンの外側から内側へ向けて延びる、前記２つの分離パターンの間の隙間が、その途中で屈曲していることを特徴とするものである。

本発明では、表面導電パターンの２つの分離パターンの間の隙間が、途中で屈曲しているため、接着剤が分離パターンの間の隙間に入り込んだ場合でも、接着剤が隙間を通過しにくくなる。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記２つの分離パターンの隙間は、前記分離パターンの外側から内側へ向かう第１隙間と、前記第１隙間から分岐した第２隙間を含むことを特徴とするものである。

本発明では、表面導電パターンの２つの分離パターンの間の隙間が、分離パターンの外側から内側へ向かう第１隙間と、第１隙間から分岐する第２隙間を有する。そのため、分離パターンの外側から第１隙間に接着剤が入り込んだ場合でも、その接着剤が、途中の第２隙間にトラップされるため、内側の第１電極側へ接着剤が流れにくくなる。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記流路構造体と反対側の面に配置され、且つ、前記第１電極と前記第２電極とも導通していない第３電極を有し、前記２つの分離パターンは、前記複数の第１電極と前記第３電極とを取り囲むように配置され、前記２つの分離パターンの前記隙間の内側端部が、前記第１電極よりも前記第３電極に近い位置に配置されていることを特徴とするものである。

本発明において、圧電層の流路構造体と反対側の面、即ち、第１電極が配置される面には、さらに、第３電極が配置されている。この第３電極は、第１電極とも第２電極とも接続されていない電極であり、圧電アクチュエータの作動に直接関係しない電極である。また、２つの分離パターンは、複数の第１電極と第３電極とを取り囲むように配置されている。その上で、本発明では、２つの分離パターンの隙間の内側端部が、第１電極よりも第３電極に近い位置にある。そのため、接着剤が分離パターンの外側から隙間に流入し、隙間を通過したとしても、隙間の内側端部から出た接着剤は、まず先に第３電極に付着するため、第１電極には接着剤が付着しにくくなる。また、第３電極は、圧電アクチュエータの作動に直接関係しないことから、第３電極に接着剤が付着しても、それほど大きな問題は生じない。

第６の発明の液体吐出装置は、前記第５の発明において、前記流路構造体の前記複数の圧力室は、前記圧電層の面方向に沿った所定方向に配列されて、圧力室列を構成し、前記複数の第１電極も、前記圧力室の配列に対応して前記第１方向に配列されて、電極列を構成し、前記電極列に対して前記所定方向における両側に、前記第３電極がそれぞれ配置され、前記２つの分離パターンの間に形成される前記隙間の内側端部が、前記所定方向において、前記第３電極に対して前記複数の第１電極とは反対側に位置していることを特徴とするものである。

本発明において、複数の第１電極からなる電極列に対して、その配列方向の両端側に、第３電極がそれぞれ配置されている。その上で、２つの分離パターンの間に形成されている隙間の内側端部が、第３電極に対して、複数の第１電極とは反対側に位置している。そのため、接着剤が隙間に流入して、さらに、隙間を通過した場合でも、隙間から出た接着剤は、まず先に第３電極に付着するため、第１電極には接着剤が付着しにくくなる。

第７の発明の液体吐出装置の製造方法は、前記第１〜第６の何れかの液体吐出装置の製造方法であって、前記圧電アクチュエータの製造工程は、前記圧電層となるグリーンシートを焼成する焼成工程と、前記焼成工程後に、前記グリーンシートの焼成によって得られた前記圧電層の一面に、前記複数の第１電極と前記表面導電パターンの２つの分離パターンとを形成する、電極形成工程と、を含むことを特徴とするものである。

複数の第１電極を取り囲む表面導電パターンは、比較的面積の大きな導電パターンである。このような導電パターンを、複数の第１電極とともに、先にグリーンシートに形成してからグリーンシートの焼成を行うと、グリーンシートを構成する圧電材料と導電パターンを構成する導電性材料との間の熱膨張係数の差により、焼成後に得られる圧電層が大きく反ってしまう。本発明では、グリーンシートの焼成を行ってから、焼成で得られた圧電層に表面導電パターンを形成するため、表面導電パターンの面積が大きくても、圧電層に反りを生じさせる要因にはならない。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 図３のV-V線断面図である。 インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。 変更形態のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの平面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。

（プリンタの概略構成）
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、インクジェットヘッド４と、搬送機構５と、制御装置６等を備えている。

プラテン２の上面には、被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、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に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４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移動する。インクジェットヘッド４は、プリンタ１に装着された４色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１７と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル２５（図２〜図５参照）が形成されている。インクジェットヘッド４は、インクカートリッジ１７から供給された４色のインクを、複数のノズル２５からプラテン２に載置された記録用紙１００に対して吐出する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン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５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を搬送方向に搬送する。

制御装置６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備える。 制御装置６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、制御装置６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４やキャリッジ駆動モータ１５等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。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４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）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッド４の平面図である。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図５は、図３のV-V線断面図である。尚、図２〜図５では、インクジェットヘッド４の圧電アクチュエータ２１に接続されるＣＯＦ６３を二点鎖線で概略的に示している。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０と、この流路ユニット２０の上面に設けられた圧電アクチュエータ２１を備えている。

（流路ユニットの構成）
図４、図５に示すように、流路ユニット２０は、それぞれ流路孔が形成された５枚のプレート３１〜３５と、プレート３１の上面に接合されたインク封止膜４０とを有する。プレート３１の圧力室２６を覆うインク封止膜４０は、インク透過性の低い材料、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成されたものを好適に使用できる。流路孔が形成されるプレート３１〜３４は、ステンレス鋼等の耐食性の高い金属で形成されたものを好適に使用できる。最も下側に位置するプレート３５は、複数のノズル２５が形成されたノズルプレートであるが、このノズルプレート３５は、ポリイミド等の樹脂で形成されたものを好適に使用できる。

図２に示すように、インク封止膜４０は、その下側のプレート３１〜３５と比べて、平面積が一回り小さい。従って、プレート３１の上面には、インク封止膜４０が接合されない領域が存在する。プレート３１の、インク封止膜４０が接合されない領域のうちの、搬送方向上流側部分には、４つのインクカートリッジ１７（図１参照）と接続される４つのインク供給孔２３が形成されている。尚、以下の説明において、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のインクにそれぞれ対応する構成要素については、その構成要素を示す符号に、どのインクに対応するかが分かるように、適宜、ブラックを示す“ｋ”、イエローを示す“ｙ”、シアンを示す“ｃ”、マゼンタを示す“ｍ”の何れかの記号を付す。例えば、インク供給孔２３ｋは、ブラックインクのインクカートリッジ１７と接続されて、ブラックインクが供給されるインク供給孔２３である。

流路ユニット２０のプレート３３には、４つのインク供給孔２３にそれぞれ接続される４本のマニホールド２４が形成されている。各マニホールド２４には、インク供給孔２３を介して、インクカートリッジ１７（図１参照）に貯留されているインクが供給される。また、４本のマニホールド２４は、それぞれ搬送方向に延在している。

流路ユニット２０の、最も下側のノズルプレート３５には複数のノズル２５が形成されている。また、インク封止膜４０が接合されるプレート３１には、複数のノズル２５にそれぞれ対応する複数の圧力室２６が形成されている。

図２に示すように、流路ユニット２０の下面（図３の紙面向こう側の面）において、複数のノズル２５は搬送方向に沿って配列されており、４色のインクにそれぞれ対応した４つのノズル群２９（２９ｋ、２９ｙ、２９ｃ、２９ｍ）を構成している。４つのノズル群は、図２の左側から、マゼンタのノズル群２９ｍ、シアンのノズル群２９ｃ、イエローのノズル群２９ｙ、及び、ブラックのノズル群２９ｋの順に、走査方向に並んでいる。尚、ブラックのノズル群２９ｋとイエローのノズル群２９ｙとの間では、他のノズル群２９の間と比べて、走査方向の間隔が広くなっている。

４つのノズル群２９のそれぞれは、走査方向に並ぶ２列のノズル列２８を有する。つまり、流路ユニット２０のノズルプレート３５には、合計８列のノズル列２８が形成されている。図３に示すように、各ノズル列２８において、ノズル２５が搬送方向に配列間隔Ｐで配列されている。また、１つのノズル群２９を構成する２列のノズル列２８の間では、配列方向におけるノズル２５の位置が互いにずれている。これにより、１つのノズル群２９の全体では、ノズル２５が、搬送方向においてＰ／２の配列間隔で配列されている。

複数の圧力室２６は、４つのノズル群２９のそれぞれにおけるノズル２５の配列に対応して、搬送方向に配列され、合計８列の圧力室列３８を構成している。また、２列の圧力室列３８が１本のマニホールド２４の直上に配置されており、前記２列の圧力室列３８に属する圧力室２６が、前記１本のマニホールド２４に連通している。図４、図５に示すように、複数の圧力室２６は、プレート３１の上面に接合されたインク封止膜４０によって、上方から覆われている。

図３に示すように、各圧力室列３８の、搬送方向における圧力室２６の配列間隔は、ノズル列２８の配列間隔Ｐと等しい。各圧力室２６は、走査方向に長い、略矩形の平面形状を有する孔である。図４に示すように、各圧力室２６の長手方向一端部は、マニホールド２４と連通し、長手方向他端部はノズル２５と連通している。これにより、図４に矢印で示されるように、流路ユニット２０には、マニホールド２４から分岐して、圧力室２６を経てノズル２５に至る、個別インク流路が複数形成されている。尚、図４、図５においては、マニホールド２４及び複数の圧力室２６等の個別インク流路内に、符号Ｉで示されるインクが充填されている状態が示されている。

（圧電アクチュエータの構成）
圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０のインク封止膜４０の上面に配置されている。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ２１は、２枚の圧電層４１，４２、複数の個別電極４４、共通電極４５等を備えている。

２枚の圧電層４１，４２は、それぞれ圧電材料からなる。圧電層４１，４２を構成する圧電材料としては、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を採用することができる。その他、非鉛の圧電材料である、チタン酸バリウムや、ニオブ系の圧電材料を採用することもできる。圧電層４１，４２は互いに積層された状態でインク封止膜４０の上面に配置される。また、下側の圧電層４２はインク封止膜４０に接着剤３７で接合される。

複数の個別電極４４は、圧電層４１の、圧電層４２と反対側の面である上面に形成されている。複数の個別電極４４は、流路ユニット２０の複数の圧力室２６とそれぞれ対応して搬送方向に配列され、合計８列の個別電極列５０を構成している。個別電極列５０の、搬送方向における個別電極４４の配列間隔は、ノズル２５及び圧力室２６の配列間隔Ｐと等しい。各個別電極４４は、走査方向に長い略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室２６の中央部と対向している。各個別電極４４の長手方向一端部には、接続端子４６が設けられている。この接続端子４６は、圧電層４１の上面において、個別電極４４の前記一端部から、走査方向に沿って圧力室２６と対向しない領域まで延びている。

図４、図５に示すように、接続端子４６は、導電性のバンプ５３を介して、配線部材であるＣＯＦ６３と接合される。これにより、個別電極４４は、ＣＯＦ６３と電気的に接続される。ＣＯＦ６３は、プリンタ１の制御装置６（図１参照）と接続されている。また、ＣＯＦ６３には図示しないドライバＩＣが設けられている。ドライバＩＣは、制御装置６からの吐出制御信号に基づき、各個別電極４４の電位を、所定の駆動電位とグランド電位との間で切り換える。

共通電極４５は、２枚の圧電層４１，４２の間にほぼ全面的に配置されている。また、共通電極４５は、上側の圧電層４１を挟んで複数の個別電極４４のそれぞれと対向している。

図２、図３に示すように、上側の圧電層４１の上面の、縁部の全周にわたって、矩形枠状の表面導電パターン５１が形成されている。この表面導電パターン５１は、走査方向に２つの分離パターン６４，６５に分割されている。そして、表面導電パターン５１の２つの分離パターン６４，６５によって、複数の個別電極４４が取り囲まれている。

図２に示すように、圧電層４１の上面の、表面導電パターン５１の分離パターン６４，６５が形成されている領域には、圧電層４１を貫通するスルーホール４１ａが複数形成されている。各スルーホール４１ａには導電性材料が充填されて導通部５５が形成されている。２枚の圧電層４１，４２の間に配置されている共通電極４５は、複数の導通部５５によって、２つの分離パターン６４，６５とそれぞれ導通している。また、図２、図３に示すように、各分離パターン６４，６５には、複数のバンプ５４が配置されている。バンプ５４には、ＣＯＦ６３が押し付けられて接合される。これにより、共通電極４５は、ＣＯＦ６３に形成されているグランド配線（図示省略）と電気的に接続されており、共通電極４５は、常にグランド電位に維持されている。

また、本実施形態では、図２に示すように、各分離パターン６４，６５の、搬送方向に延びる部分６４ｂ，６５ｂの幅は、走査方向に延びる部分６４ｃ，６５ｃの幅よりも大きくなっている。また、圧電層４１を貫通するスルーホール４１ａは、各分離パターン６４，６５のうちの、幅の大きい、搬送方向に延びる部分６４ｂ，６５ｂの配置領域に形成されており、スルーホール４１ａ内の導通部は、各分離パターン６４，６５の上記幅広の部分６４ｂ，６５ｂと導通している。さらに、バンプ５４も、各分離パターン６４，６５の上記幅広の部分６４ｂ，６５ｂに配置されている。

尚、圧電アクチュエータ２１を流路ユニット２０に接着剤３７で接合したときに、図５に示すように、余剰の接着剤３７が、圧電層４１，４２の周縁から上面にせり上がってくる場合がある（図７（ｃ）参照）。この点、複数の個別電極４４を取り囲む表面導電パターン５１は、圧電層４１の上面にせり上がってきた接着剤３７が、複数の個別電極４４へ流れ込むことを防止する役割も有する。表面導電パターン５１の、接着剤３７の流入阻止効果、及び、その効果を上げるための構成面での工夫については、後で詳細に説明する。

図４に示される、圧電層４１の、個別電極４４と共通電極４５に挟まれた部分を、特に、活性部４３と呼ぶ。活性部４３は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極４４から共通電極４５に向かう方向に分極されている。

圧電アクチュエータ２１の、ノズル２５からインクを吐出させる際の動作は、以下の通りである。ＣＯＦ６３に実装されたドライバＩＣにより、ある個別電極４４の電位が、グランド電位から駆動電位に切り換えられたとする。このとき、個別電極４４とグランド電位に保持されている共通電極４５の間に電位差が生じる。これにより、図４に示される、圧電層４１の活性部４３に厚み方向の電界が生じる。また、活性部４３の分極方向と電界の方向とが一致するために、活性部４３はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この活性部４３の収縮変形に伴って、２つの圧電層４１，４２が圧力室２６側に凸となるように撓む。これにより、圧力室２６の容積が減少してその内部のインクに圧力が付与され、圧力室２６に連通するノズル２５からインクの液滴が吐出される。

また、圧電アクチュエータ２１は、前述した個別電極４４及び共通電極４５の他に、圧力室２６内のインクへの圧力付与には直接関係しない下記の電極パターンを、さらに有する。

（１）ダミー電極
先にも説明したが、図２、図３に示すように、圧電層４１の上面には、走査方向に並ぶ、合計８列の個別電極列５０が形成されている。そして、各個別電極列５０の、搬送方向上流側と下流側に、個別電極４４と同じ平面形状を有する、２つのダミー電極６１がそれぞれ配置されている。即ち、各個別電極列５０の、搬送方向上流側の配列端に位置する個別電極４４よりも、さらに搬送方向上流側にダミー電極６１が配置されている。また、各個別電極列５０の、搬送方向下流側の配列端に位置する個別電極４４よりも、さらに搬送方向下流側にダミー電極６１が配置されている。また、図３に示すように、各個別電極列５０の、端に位置する個別電極４４とダミー電極６１との離間距離は、個別電極列５０内における個別電極４４の配列間隔Ｐに等しい。

ダミー電極６１は、圧電アクチュエータ２１の活性部４３の駆動（即ち、ノズル２５からのインクの吐出）には寄与しない電極である。具体的には、個別電極４４とは異なり、ダミー電極６１はＣＯＦ６３とは接続されておらず、ダミー電極６１には駆動電位は印加されない。また、ダミー電極６１は、個別電極４４や共通電極４５とも接続されていない。

ダミー電極６１が設けられる主な目的は、複数の活性部４３の間での圧電特性差の解消にある。１列の圧力室列３８を構成する複数の圧力室２６のうち、端に位置する圧力室２６は、その配列方向の一方側にしか、他の圧力室２６が隣接していない。つまり、端以外の圧力室２６に対応する活性部４３の両側には、２つの圧力室２６に対応する２つの個別電極４４が存在するのに対して、端の圧力室２６に対応する活性部４３の隣には、１つの個別電極４４しか配置されていない。

ここで、両側に２つの個別電極４４が配置されている活性部４３と、一方側に１つの個別電極４４のみが配置されている活性部４３とでは、圧電層４１，４２の焼成時における、活性部４３の周囲の熱収縮等の条件が異なってくる。これにより、端の活性部４３とそれ以外の活性部４３とで、活性部４３の残留応力の程度が異なることになり、活性部４３の特性に違いが出る。この点、図２、図３のように、各個別電極列５０の端に位置する個別電極４４と、個別電極４４の配列方向である搬送方向において並ぶように、ダミー電極６１が配置されていることで、端の活性部４３の両側に、個別電極４４とダミー電極６１とが配置されることになる。これにより、端の活性部４３と端以外の活性部４３との間の特性差を小さくできる。

（２）共振周波数検査用のパターン
図２に示すように、流路ユニット２０の、ブラックのノズル群２９ｋとイエローのノズル群２９ｙとの間の間隔が大きくなっているのに対応して、圧電層４１の上面の、ブラックの個別電極列５０と、イエローの個別電極列５０との間にも、空いた領域が存在する。この領域には、圧電アクチュエータ２１の共振周波数を測定するための検査パターン５６が形成されている。

検査パターン５６は、搬送方向に並ぶ複数の検査電極５７と、複数の検査電極５７にそれぞれ導通する複数のパッド５８とを有する。複数の検査電極５７は、圧電層４１を挟んで、共通電極４５と対向している。各パッド５８にプローブ（図示省略）を当てて検査電極５７に電圧を印加し、且つ、その電圧印加の周波数を変化させる。このときの、共通電極４５の出力電流値の変化から、検査電極５７が設けられている部分の、圧電アクチュエータ２１の共振周波数を測定することが可能である。尚、各検査電極５７の搬送方向における両側には、ダミー検査電極５９が配置されている。また、各パッド５８の搬送方向における両側にも、ダミーパッド６０が配置されている。

尚、検査パターン５６の、検査電極５７、パッド５８、ダミー検査電極５９、及び、ダミーパッド６０は、それぞれ、ＣＯＦ６３に接続されておらず、また、個別電極４４や共通電極４５にも接続されていない。つまり、検査パターン５６も、上記のダミー電極６１と同様、圧電アクチュエータ２１の活性部４３の駆動（即ち、ノズル２５からのインクの吐出）には直接関係しない電極である。

（表面導電パターンの詳細）
次に、圧電層４１の上面に形成された表面導電パターン５１の詳細について説明する。上述したように、表面導電パターン５１が設けられている１つの目的は、２枚の圧電層４１，４２の間に配置されている共通電極４５を、圧電層４１の上面に接合されるＣＯＦ６３と電気的に導通をとることである。さらに、本実施形態の表面導電パターン５１は、圧電アクチュエータ２１を流路ユニット２０に接合したときに、圧電層４１，４２の側面を伝って、圧電層４１の縁部上面までせり上がってきた余剰の接着剤３７が、内側の複数の個別電極４４まで到達しないように、接着剤３７の流れを堰き止める役割も有する。

先にも述べたが、図２、図３に示すように、矩形枠状の平面形状を有する表面導電パターン５１は、走査方向に２つの分離パターン６４，６５に分割されている。尚、２つの分離パターン６４，６５からなる表面導電パターン５１は、圧電層４１の縁部全周に沿って配置され、複数の個別電極４４だけでなく、複数のダミー電極６１、及び、検査パターン５６も取り囲んでいる。また、２つの分離パターン６４，６５の間には２つの隙間６７が存在する。図２、図３に示すように、本実施形態では、２つの隙間６７は、搬送方向に沿って配列された複数の個別電極４４に対して、搬送方向の上流側と下流側にそれぞれ位置している。

ここで、せり上がってきた接着剤３７の流れを堰き止めるという観点だけを考えれば、表面導電パターン５１は複数のパターンに分割されておらず、隙間が全く存在しないことが好ましい。しかし、表面導電パターン５１が分割されていないと、この表面導電パターン５１と共通電極４５とを接続する導通部５５の導通検査を行うのが難しい、という問題がある。即ち、表面導電パターン５１が複数のパターンに分割されていると、テスター等の導通検査装置のプローブを、分離された２つのパターンにそれぞれ当てることにより、スルーホール４１ａ内の導通部５５の導通状態を簡単に確認することができる。

一方で、表面導電パターン５１のパターン分割数が多いほど、それらのパターンの間の隙間が多くなるため、この隙間を通って個別電極４４側へ接着剤３７が流入する確率が高くなる。また、導通部５５の導通検査のためには、表面導電パターン５１の分割数を多くする必要は特にない。そこで、本実施形態では、表面導電パターン５１の分割数が２つとなっており、分離パターン６４，６５の間の隙間６７が２つしか存在しない。これにより、導通部５５の導通検査を可能な構成としつつも、個別電極４４側への接着剤３７の流入が確実に阻止される。

また、２つの分離パターン６４，６５の間の隙間６７は、接着剤３７が通過しにくい形状になっていることが好ましい。この点、本実施形態では、各隙間６７は、分離パターン６４，６５の外側から内側に向けて延びる途中で、クランク状に屈曲した形状を有する。より詳細には、図３に示すように、隙間６７を挟んで左側の分離パターン６４の境界部６４ａは、右方に延びる延在部７３を有する。一方、隙間６７を挟んで右側の分離パターン６５の境界部６５ａは、左方に延びる延在部７４を有し、また、この延在部７４は、分離パターン６４の延在部７３と搬送方向に並んでいる。そして、左側の分離パターン６４の境界部６４ａと右側の分離パターン６５の境界部６５ａとの間に、外側から内側（個別電極４４側）へ向けて、搬送方向に延びる隙間部分７１ａ、走査方向に延びる隙間部分７１ｂ、及び、搬送方向に延びる隙間部分７１ｃが連なって構成された、クランク状の第１隙間７１が形成されている。また、隙間６７の外側端部６７ａと内側端部６７ｂは、走査方向にずれて配置されている。

さらに、右側の分離パターン６５の境界部６５ａは、延在部７４と、搬送方向において隙間（第２隙間７２）を挟んで配置され、且つ、左側の分離パターン６５の延在部７３の先端と近接する位置まで左方に延びる、延在部７５を有する。これにより、隙間６７は、外側から内側へ延びるクランク状の第１隙間７１に加えて、さらに、第１隙間７１から分岐して走査方向に延びる、第２隙間７２を有する。

２つの分離パターン６４，６５の間の隙間６７が、クランク状に屈曲した形状の第１隙間７１を有することから、接着剤３７が隙間６７に入り込んだ場合でも、接着剤３７が隙間６７を通過しにくくなる。さらに、隙間６７は、第１隙間７１から分岐して延びる第２隙間７２を有することから、外側から第１隙間７１に接着剤３７が入り込んだ場合でも、その接着剤３７の一部が、途中で分岐する第２隙間７２にトラップされるため、接着剤３７が個別電極４４側へ流れにくくなる。

図２に示すように、２つの隙間６７は、複数の個別電極４４に対して搬送方向上流側と下流側に配置されている。また、図３に示すように、各隙間６７の内側（個別電極４４側）の端部５７ｂは、搬送方向において検査パターン５６と並んでいる。この構成により、隙間６７の内側端部６７ｂは、個別電極４４よりも、圧電アクチュエータ２１の作動には直接関係しない検査パターン５６（特に、ダミー検査電極５９）に近い位置に配置されている。

また、図２、図３に示すように、個別電極列５０の配列方向両端には２つのダミー電極６１が配置されている。そして、２つの隙間６７の内側端部６７ｂは、それぞれ、ダミー電極６１よりも外側、即ち、ダミー電極６１に対して、個別電極列５０を構成する複数の個別電極４４とは反対側に位置している。

このように、隙間６７に近い位置に検査パターン５６があり、また、隙間６７と個別電極列５０との間にはダミー電極６１が存在する。そのため、外側から隙間６７に接着剤３７が流入して、その接着剤３７が隙間６７を通過した場合でも、隙間６７から出た接着剤３７は、まず先に、検査パターン５６、または、ダミー電極６１に付着することから、個別電極４４には接着剤３７が付着しにくい。また、ダミー電極６１や検査パターン５６は、個別電極４４や共通電極４５とは接続されていない電極パターンであって、圧電アクチュエータ２１の作動には直接関係しないことから、これらの電極パターンに接着剤３７が付着しても、それほど大きな問題は生じない。

次に、上述したインクジェットヘッド４の製造工程について説明する。図６は、インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。

（流路ユニットの製造工程）
図６では、図示が省略されているが、流路ユニット２０の製造は以下のようにして行う。流路ユニット２０の５枚のプレート３１〜３５のうち、４枚のプレート３１〜３４については、それぞれエッチングを行って、それぞれ圧力室２６、マニホールド２４等の流路孔を形成する。また、ノズルプレート３５には、レーザー加工等により、複数のノズル２５を形成する。そして、プレート３１〜３５とインク封止膜４０とを重ね合わせて接着剤で接合する。

（圧電アクチュエータの製造工程）
まず、未焼成の２枚のグリーンシート８１，８２を準備する。上層の圧電層４１となるグリーンシート８１には、スルーホール４１ａとなる孔を形成しておく。また、グリーンシート８２の一面に共通電極４５を形成する。そして、図６（ａ）に示すように、２枚のグリーンシート８１，８２を、共通電極４５を挟むように積層する。次に、これら２枚のグリーンシート８１，８２を所定温度で加熱して焼成し、２枚の圧電層４１，４２の積層体を得る。焼成後に、図６（ｂ）に示すように、圧電層４１の、圧電層４２とは反対側の面に、複数の個別電極４４、表面導電パターン５１、ダミー電極６１、検査パターン５６を形成する。また、その際に、図６では示されていないが、圧電層４１のスルーホール４１ａ内にも導電性材料を充填して、導通部５５を形成する。

ここで、圧電層４１の上面に形成される表面導電パターン５１は、複数の個別電極４４を取り囲むものであり、比較的面積の大きい導電パターンである。そのため、複数の個別電極４４や表面導電パターン５１等を先にグリーンシート８１に形成してから、グリーンシート８１の焼成を行うと、グリーンシート８１を構成する圧電材料と表面導電パターン５１等を構成する導電性材料との間の熱膨張係数の差により、焼成後に得られる圧電層４１が大きく反ってしまう。この点、本実施形態では、グリーンシート８１の焼成を行ってから、焼成後に圧電層４１に複数の個別電極４４や表面導電パターン５１等を形成するため、表面導電パターン５１の面積が大きくても、圧電層４１に反りを生じさせる要因にはならない。また、焼成後に表面導電パターン５１等を形成するため、例えば、１インチ以上の長さのノズル列２８を複数列囲うことができるような大きさの、表面導電パターン５１（２つの分離パターン６４，６５）を形成した場合でも、圧電層４１，４２が反ることがない。このように、焼成後に、面積の大きな表面導電パターン５１を形成することで、圧電層４１，４２の反りを抑えて、歩留まりを向上させることができる。

（接合工程）
図６（ｃ）に示すように、上記の圧電アクチュエータ２１を、流路ユニット２０に接着剤３７で接合する。まず、流路ユニット２０の上面に熱硬化性接着剤３７を塗布した後、この流路ユニット２０の上面に圧電アクチュエータ２１を載せる。次に、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１とを押圧しながら加熱することで、接着剤３７を硬化させる。

この接合工程において、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１との間から、余剰の接着剤３７が溢れ出し、その接着剤３７が圧電アクチュエータ２１の側面を伝って、圧電層４１の上面までせり上がる場合がある。しかし、圧電層４１の上面には、複数の個別電極４４を取り囲むように、表面導電パターン５１が形成されているため、この表面導電パターン５１によって、圧電層４１の縁部から内側に向かおうとする接着剤３７ａの流れが堰き止められる。

以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド４が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。流路ユニット２０が、本発明の「流路構造体」に相当する。個別電極４４が、本発明の「第１電極」に相当する。共通電極４５が、本発明の「第２電極」に相当する。ダミー電極６１と検査パターン５６（ダミー検査電極５９）が、それぞれ、本発明の「第３電極」に相当する。特に、ダミー電極６１は、本発明の請求項６の「第３電極」に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］２つの分離パターン６４，６５の構成は、前記実施形態の形状には限られない。例えば、各分離パターン６４，６５の、搬送方向に延びる部分６４ｂ，６５ｂと、走査方向に延びる部分６４ｃ，６５ｃが、同じ幅であってもよい。また、導通部５５（スルーホール４１ａ）が、各分離パターン６４，６５のうちの、走査方向に延びる部分６４ｃ，６５ｃに配置されてもよい。さらに、バンプ５４も、走査方向に延びる部分６４ｃ，６５ｃに配置されてもよい。

２］２つの分離パターン６４，６５の間の隙間６７の形状は、前記実施形態の形状には限られず、以下のような形状を採用してもよい。

例えば、図７に示すように、隙間６７が、分離パターン６４，６５の外側から内側へ向かう第１隙間７１のみからなり、第１隙間７１から分岐する第２隙間７２を有さない構成であってもよい。

あるいは、図８に示すように、２つの分離パターン６４，６５の境界部６４ａ，６５ａの縁が、分離パターン６４，６５の延在方向と直交する方向（図では搬送方向）に対してそれぞれ傾斜することにより、分離パターン６４，６５の間の隙間６７が、前記延在方向と直交する方向に対して傾いた方向に延びていてもよい。この構成では、圧電層４１の縁部上面にせり上がってきた接着剤３７が、隙間６７に流れ込みにくくなる。また、隙間６７が傾斜していない場合、即ち、隙間６７が分離パターン６４，６５の直交方向に延びている場合と比べて、隙間６７の実質的な長さが長くなっているため、隙間６７に接着剤３７が入り込んだ場合でも、接着剤３７が隙間６７を通過しにくくなる。

あるいは、図９に示すように、２つの分離パターン６４，６５の境界部６４ａ，６５ａの縁がジグザグ形状に形成されることで、２つの分離パターン６４，６５の間の隙間６７も、ジグザグに屈曲しながら外側から内側へ延びていてもよい。このように、隙間６７がジグザグ形状に形成されることで、隙間６７に接着剤３７が流入した場合でも、接着剤３７が隙間６７を通過しにくくなる。

また、図１０に示すように、２つの分離パターン６４，６５の隙間６７が、分離パターン６４，６５の延在方向と直交する方向に延びる形状であってもよい。この図１０では、前記実施形態の図３、あるいは、上記の図７〜図９の隙間６７の形状と比べると、接着剤３７が隙間６７を通りやすい。但し、２つの分離パターン６４，６５の隙間６７が２つしかないため、表面導電パターンに多数の隙間が存在する従来構成と比べると、接着剤３７が内側へ流れ込むのを阻止する効果は高い。

３］前記実施形態では、矩形枠状の表面導電パターン５１が、走査方向（左右方向）に２つの分離パターン６４，６５に分割されていたが、図１１に示すように、表面導電パターン５１が、搬送方向に２つの分離パターン６４，６５に分割されてもよい。

４］前記実施形態の圧電アクチュエータ２１では、圧電層４１の上面に、個別電極４４及び表面導電パターン５１の他に、ダミー電極６１や検査パターン５６が形成されているが、ダミー電極６１や検査パターン５６は、圧電アクチュエータ２１の作動に必須なものではないことから、適宜省略することが可能である。

以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、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に適用したものであるが、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発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。

４ インクジェットヘッド
２０ 流路ユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２５ ノズル
２６ 圧力室
３７ 接着剤
３８ 圧力室列
４１ 圧電層
４１ａ スルーホール
４４ 個別電極
４５ 共通電極
５０ 個別電極列
５１ 表面導電パターン
５５ 導通部
５６ 検査パターン
５９ ダミー検査電極
６１ ダミー電極
６４，６５ 分離パターン
６７ 隙間
６７ｂ 内側端部
７１ 第１隙間
７２ 第２隙間
８１ グリーンシート

Claims (7)

1. 複数のノズル、及び、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路構造体と、
   前記流路構造体に、接着剤によって接合された圧電アクチュエータと、を備え、
   前記圧電アクチュエータは、
   前記流路構造体の前記複数の圧力室を覆うように配置された圧電層と、
   前記圧電層の前記流路構造体とは反対側の面に配置され、前記複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の第１電極と、
   前記圧電層の前記流路構造体側の面に配置された第２電極と、
   前記圧電層の前記流路構造体とは反対側の面において、前記複数の第１電極を取り囲むように配置された表面導電パターンと、
   前記圧電層の前記表面導電パターンが形成される領域において前記圧電層を貫通するスルーホール内に配置され、前記第２電極と前記表面導電パターンとを導通させる導通部と、を有し、
   前記表面導電パターンは２つの分離パターンに分割され、前記２つの分離パターンは、前記第２電極と、前記導通部によってそれぞれ導通し、
   前記２つの分離パターンによって、前記複数の第１電極が取り囲まれていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記分離パターンの外側から内側へ向けて延びる、前記２つの分離パターンの間の隙間が、前記分離パターンの延在方向と直交する方向に対して、傾斜した方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記分離パターンの外側から内側へ向けて延びる、前記２つの分離パターンの間の隙間が、その途中で屈曲していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 前記２つの分離パターンの隙間は、前記分離パターンの外側から内側へ向かう第１隙間と、前記第１隙間から分岐した第２隙間を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置。
5. 前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記流路構造体と反対側の面に配置され、且つ、前記第１電極とも前記第２電極とも導通していない第３電極を有し、
   前記２つの分離パターンは、前記複数の第１電極と前記第３電極とを取り囲むように配置され、
   前記２つの分離パターンの前記隙間の内側端部が、前記第１電極よりも前記第３電極に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体吐出装置。
6. 前記流路構造体の前記複数の圧力室は、前記圧電層の面方向に沿った所定方向に配列されて、圧力室列を構成し、
   前記複数の第１電極も、前記圧力室の配列に対応して前記所定方向に配列されて、電極列を構成し、
   前記電極列に対して前記所定方向における両側に、前記第３電極がそれぞれ配置され、
   前記２つの分離パターンの間に形成される前記隙間の内側端部が、前記所定方向において、前記第３電極に対して前記複数の第１電極とは反対側に位置していることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の液体吐出装置の製造方法であって、
   前記圧電アクチュエータの製造工程は、
   前記圧電層となるグリーンシートを焼成する焼成工程と、
   前記焼成工程後に、前記グリーンシートの焼成によって得られた前記圧電層の一面に、前記複数の第１電極と前記表面導電パターンの２つの分離パターンとを形成する、電極形成工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出装置の製造方法。

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