JP6658855B2 - 液体噴射装置及び圧電アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射装置及び圧電アクチュエータに関する。

従来から、液体噴射装置において、液体に噴射エネルギーを付与する圧電アクチュエータを有するものが知られている。例えば、特許文献１には、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形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電アクチュエータとを有する、インクジェットヘッドが開示されている。

圧電アクチュエータは、複数の圧力室を覆う弾性膜の表面に、複数の圧力室とそれぞれ対向して配置された複数の圧電素子を有する。圧電素子は、圧電体層と、上電極膜及び下電極膜を有する。圧電体層は、二酸化シリコンからなる弾性膜の表面に、ゾルゲル法やＭＯＤ法等の成膜技術で形成される。

ところで、上述した圧電アクチュエータにおいて、圧電素子の一層の駆動効率向上や高速駆動の実現等の観点からは、圧電体層は薄いことが好ましい。しかし、圧電体層が薄くなるほど圧電体層に印加される電界が強くなり、圧電体層が大気中の湿気を吸収した場合には、電極膜の間に大きなリーク電流が発生して絶縁破壊に至る虞がある。そのため、圧電素子を大気から遮断して防湿することが求められる。特許文献１のインクジェットヘッドでは、流路形成基板に、複数の圧電素子をそれぞれ個別に覆う耐湿保護膜が形成されることで、圧電素子が大気と接触することが防止されている。

特開２００１−１３８５１１号公報

前記特許文献１の圧電アクチュエータにおいては、複数の圧電素子を形成した後に、これら複数の圧電素子をそれぞれ覆うように防湿保護膜を別に形成する必要がある。その分、圧電アクチュエータを構成する部材の数が増え、また、余計な工程が増えるため、製造コストが増加することになる。

本発明の目的は、専用の部材を特別に追加することなく、圧電素子の防湿を実現することである。

第１の発明の液体噴射装置は、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、前記流路構造体の一表面に、前記複数の圧力室とそれぞれ対向して配置された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子を駆動するドライバＩＣと、を備え、
前記流路構造体の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の駆動用端子を含む複数の接続端子が、前記複数の圧電素子の周囲領域に配置され、前記ドライバＩＣは、前記複数の圧電素子を覆うように前記流路構造体の前記一表面と対向して配置され、前記ドライバＩＣと前記流路構造体の一方に、それらの他方側へ突出する複数のバンプが設けられ、前記複数のバンプに含まれる複数の第１バンプによって、前記ドライバＩＣと前記複数の圧電素子の前記周囲領域に配置された前記複数の接続端子とが接続されることで、前記複数の圧電素子が前記複数の第１バンプによって取り囲まれ、前記複数の第１バンプの間に絶縁性の封止材が充填されていることを特徴とするものである。

本発明では、流路構造体の一表面に、複数の圧電素子を覆うようにドライバＩＣが配置される。そして、ドライバＩＣと、流路構造体の一表面において圧電素子の周囲領域に形成された複数の接続端子とが、複数の第１バンプで接続されたときには、これら複数の第１バンプによって複数の圧電素子が取り囲まれることになる。さらに、複数の第１バンプの間には絶縁性の封止材が充填される。これにより、ドライバＩＣ、複数の第１バンプ、及び、複数の第１バンプ間の封止材によって複数の圧電素子が密閉されて、複数の圧電素子は大気から遮断される。このように、ドライバＩＣと、このドライバＩＣを流路構造体側の複数の接続端子に接続するためのバンプを利用して、複数の圧電素子をカバーすることから、専用の部材を追加して部品点数を増やすことなく、圧電素子を大気から遮断して防湿することができる。

第２の発明の液体噴射装置は、前記第１の発明において、前記接続端子は、前記流路構造体の前記一表面の、前記圧力室と対向する領域よりも外側に配置されていることを特徴とするものである。

ドライバＩＣを流路構造体に押し付けて複数の接続端子と接続する際に、押し付けられる流路構造体側の部分が圧力室と対向していないために、押し付け力に耐えることができる。また、接合時に流路構造体に撓みが生じにくく、流路構造体の撓みによって圧電素子が破損することが防止される。

第３の発明の液体噴射装置は、前記第２の発明において、前記流路構造体の前記一表面の、前記複数の圧力室を隔てる隔壁部と対向する領域にも、前記バンプが接合されていることを特徴とするものである。

複数の圧力室が配置されている領域内においてもバンプを介してドライバＩＣが押し付けられるため、ドライバＩＣを流路構造体に強く押し付けて確実に接合できる。また、ドライバＩＣが複数の圧電素子の周囲領域にのみ押し付けられると、逆に、その内側領域（圧電素子の配置領域）において、流路構造体がドライバＩＣ側に反ってしまう虞がある。本発明では、流路構造体の一表面の、前記内側領域にも押し付け力が作用するため、反りが防止される。

第４の発明の液体噴射装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記複数の圧力室は、前記流路構造体の前記一表面に沿った所定方向に配列され、前記ドライバＩＣは、矩形の平面形状を有し、その長辺が前記所定方向に沿った状態で前記流路構造体の前記一表面と対向して配置され、前記流路構造体の前記一表面の、前記複数の圧電素子の周囲領域のうちの、前記ドライバＩＣの長辺に沿う領域には、前記複数の前記駆動用端子が配置され、前記流路構造体の前記一表面の、前記複数の圧電素子の周囲領域のうちの、前記ドライバＩＣの短辺に沿う領域には、前記駆動用端子以外の前記接続端子が配置されていることを特徴とするものである。

ドライバＩＣの平面形状が矩形である場合に、その長辺に沿って、複数の圧力室（複数の圧電素子）にそれぞれ対応した複数の駆動用端子が配置されることで、封止すべき長さが大きい長辺側を確実に封止することができる。一方、ドライバＩＣの短辺側は、長辺側よりも少ない数のバンプで封止できることから、この短辺側には駆動用端子以外の接続端子を配置する。

第５の発明の液体噴射装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記複数のバンプには、前記複数の第１バンプの間に配置された第２バンプがさらに含まれ、前記第２バンプは、前記流路構造体の前記一表面の、前記接続端子が配置されていない領域に接合され、前記第１バンプと前記第２バンプの間に、前記封止材が充填されていることを特徴とするものである。

第１バンプは、ドライバＩＣと流路構造体側の接続端子とを電気的に接続して圧電素子の駆動に寄与するものであり、それ故、第１バンプの数や間隔は、圧電素子の大きさや個数等の制約を受け、自由に設定できないこともあり得る。しかし、第１バンプの間隔が大きいと、隣接する第１バンプの間に封止材が保持されにくくなり、封止が困難となる。この点、本発明では、複数の第１バンプの間に、接続端子が配置されていない領域に接合される、いわゆるダミーの第２バンプが配置される。これにより、隣接する第１バンプの間隔が広い場合であっても、それらの間に第２バンプを配置することでバンプの間隔を狭めることができるため、バンプの間を封止材で確実に封止することができる。

第６の発明の圧電アクチュエータは、基板の一表面に配置された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子を駆動するドライバＩＣと、を備え、
前記基板の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の駆動用端子を含む複数の接続端子が、前記複数の圧電素子の周囲領域に配置され、前記ドライバＩＣは、前記複数の圧電素子を覆うように前記基板の前記一表面と対向して配置され、前記ドライバＩＣと前記流路構造体の一方に、それらの他方側へ突出する複数のバンプが設けられ、前記複数のバンプに含まれる複数の第１バンプによって、前記ドライバＩＣと前記複数の圧電素子の前記周囲領域に配置された前記複数の接続端子とが接続されることで、前記複数の圧電素子が前記ドライバＩＣと前記複数の第１バンプによって囲まれ、前記複数の第１バンプの間に絶縁性の封止材が充填されていることを特徴とするものである。

本発明の圧電アクチュエータでは、ドライバＩＣ、複数の第１バンプ、及び、複数の第１バンプ間の封止材によって、複数の圧電素子が密閉される。これにより、専用の部材を追加して部品点数を増やすことなく、圧電素子を大気から遮断して防湿することができる。

本発明によれば、ドライバＩＣ、複数の第１バンプ、及び、複数の第１バンプ間の封止材によって、複数の圧電素子が密閉される。このように、ドライバＩＣと、このドライバＩＣを流路構造体側の複数の接続端子に接続するためのバンプを利用して、複数の圧電素子をカバーすることができるため、専用の部材を追加して部品点数を増やすことなく、圧電素子を大気から遮断して防湿することができる。

本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 インクジェットヘッド（ドライバＩＣが取り付けられていない状態）の平面図である。 図２のIV-IV線断面図である。 図２のV-V線断面図である。 変更形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。 図６のVII-VII線断面図である。 別の変更形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。 別の変更形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。 図９のX-X線断面図である。 別の変更形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。 別の変更形態に係るインクジェットヘッド（ドライバＩＣが取り付けられていない状態）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、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。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。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。また、プラテン２の上方には、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイドレール１０，１１が設けられる。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。また、キャリッジ３には、２つのプーリ１２，１３間に巻き掛けられた無端ベルト１４が連結されており、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が走行駆動されたときに、キャリッジ３は、無端ベルト１４の走行に伴って走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４（液体噴射装置）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に装着されたインクカートリッジ（図示省略）と、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１６が形成されている。そして、このインクジェットヘッド４は、インクカートリッジから供給されたインクを、複数のノズル１６からプラテン２に載置された記録用紙１００に対して噴射する。

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を有し、これら２つの搬送ローラ１８，１９は、図示しないモータによって回転駆動される。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。

インクジェットプリンタ１は、プラテン２上に載置された記録用紙１００に対して、キャリッジ３とともに走査方向（図１の左右方向）に往復移動するインクジェットヘッド４からインクを噴射させる。これとともに、２つの搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向（図１の下方）に搬送する。以上の動作によって記録用紙１００に画像や文字等が記録される。

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の平面図である。また、図３は、図２に示されるドライバＩＣが取り付けられていない状態でのインクジェットヘッドの平面図である。図４は、図２のIV-IV線断面図である。尚、図４では、インク流路内に充填されているインクを符号“Ｉ”で示している。図２〜図４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（流路構造体）と、圧電アクチュエータ２１と、ドライバＩＣ４６等を備えている。

図４に示すように、流路ユニット２０は、それぞれ多数の流路形成孔が形成された５枚のプレート３０〜３４が積層された構造を有する。これら５枚のプレート３０〜３４が積層されたときに多数の流路形成孔が連通することによって、流路ユニット２０には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。尚、５枚のプレート３０〜３４の材質は特に限定はされないが、例えば、ステンレス鋼やニッケル合金鋼等の金属プレートであってもよい。あるいは、シリコン単結晶基板であってもよい。

図２に示すように、流路ユニット２０の上面には、図示しないインクカートリッジと接続されるインク供給孔２６が形成されている。流路ユニット２０の内部には、それぞれ搬送方向に延在する２本のマニホールド２５が形成されている。２本のマニホールド２５は１つのインク供給孔２６に共通に接続されており、インクカートリッジから供給されたインクが２本のマニホールド２５にそれぞれ供給される。

また、図２〜図４に示すように、流路ユニット２０は、最下層のノズルプレート３４に形成されて流路ユニット２０の下面に開口する複数のノズル１６と、複数のノズル１６にそれぞれ連通した複数の圧力室２４を有する。図２、図３に示すように、流路ユニット２０の下面（図２、図３の紙面向こう側の面）において、複数のノズル１６は搬送方向に沿って２列に配列されている。尚、複数のノズル１６の配置は、左右２列のノズル列の間でノズル１６の位置が搬送方向に互いにずれた、いわゆる、千鳥状の配置となっている。

複数の圧力室２４は、それぞれ、走査方向に長い略楕円形の平面形状を有する。複数の圧力室２４は平面的に配置され、これら複数の圧力室２４は振動板３０によって上方から覆われている。また、複数の圧力室２４は、複数のノズル１６にそれぞれ対応して、搬送方向に沿って千鳥状に２列に配列されている。各圧力室２４は、その長手方向一端部において対応するノズル１６と連通している。尚、左右２列の圧力室列の間で、圧力室２４とノズル１６との配置関係が逆になっている。即ち、図２〜図４に示すように、左側の圧力室列においては、各圧力室２４の長手方向右端部に対応するノズル１６が連通している。一方、右側の圧力室列においては、各圧力室２４の長手方向左端部に対応するノズル１６が連通している。これにより、図２、図３に示すように、２列の圧力室列の内側に、それぞれに対応した２列のノズル列が配置されている。

２列の圧力室列は、２本のマニホールド２５とそれぞれ重なる位置に配置され、各圧力室２４は、その直下に位置するマニホールド２５に連通している。これにより、図４に示すように、流路ユニット２０には、マニホールド２５から分岐して、圧力室２４を経てノズル１６に至る、個別インク流路２７が複数形成されている。

次に、圧電アクチュエータ２１について説明する。圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０の振動板３０の上面に配置されている。図２〜図４に示すように、圧電アクチュエータ２１は、圧電体４０と、複数の駆動電極４２と、共通電極４３とを有する。

図４に示すように、振動板３０の上面には、合成樹脂材料等の絶縁材料からなる絶縁膜４４がほぼ全面に形成されている。この絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面に、矩形状に形成された２つの圧電体４０が配置されている。２つの圧電体４０は、２列の圧力室列をそれぞれ覆うように、それらの長手方向が圧力室２４の配列方向（搬送方向）と平行となるように配置されている。圧電体４０は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体である、強誘電性のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。圧電体４０は、スパッタ法やゾルゲル法等の公知の成膜技術によって、絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面に直接形成することができる。あるいは、未焼成の薄いグリーンシートを焼成してから振動板３０に貼り付けることによって形成することもできる。

複数の駆動電極４２は、圧電体４０の下面の、複数の圧力室２４とそれぞれ対向する領域に形成されている。各駆動電極４２は、圧力室２４よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室２４の略中央部と対向するように配置されている。駆動電極４２は、絶縁膜４４によって振動板３０とは電気的に絶縁されている。

複数の駆動電極４２には複数の駆動用端子４５がそれぞれ接続されている。各駆動用端子４５は、絶縁膜４４上において、対応する駆動電極４２からその長手方向であってノズル１６とは反対側（外側）へ向けて、圧力室２４と対向しない領域まで引き出され、図３、図４に示すように圧電体４０から露出している。そして、複数の駆動用端子４５は、２つの圧電体４０の走査方向における両側において、搬送方向に沿って配列されている。複数の駆動用端子４５には後述のドライバＩＣ４６が接続され、ドライバＩＣ４６から複数の駆動電極４２のそれぞれに対して所定の駆動電圧が印加される。

共通電極４３は、２つの圧電体４０に跨ってそれら圧電体４０の上面全域を覆うように形成されている。尚、図３では、２つの圧電体４０を覆う共通電極４３にハッチングを施してある。詳細には、共通電極４３は、２つの圧電体４０の上面全域にそれぞれ形成された２つの電極部４３ａと、２つの電極部４３ａから圧力室２４の配列方向一方側（搬送方向上流側）に引き出されて、振動板３０の上面に形成された第１接続部４３ｂと、振動板３０の上面の２つの圧電体４０の間の領域に形成された第２接続部４３ｃとを有する。

第１接続部４３ｂは、矩形状の２つの圧電体４０の短辺に沿って走査方向に延在している。また、第２接続部４３ｃは、矩形状の２つの圧電体４０の長辺に沿って搬送方向に延在している。第１接続部４３ｂ及び第２接続部４３ｃは、絶縁膜４４によって振動板３０とは電気的に絶縁されている。また、第１接続部４３ｂ及び第２接続部４３ｃは、共に振動板３０の上面に形成されているために、圧電体４０の上面に形成された２つの電極部４３ａよりも低い位置にある。図４の断面で示されるように、共通電極４３は、第２接続部４３ｃにおいて局所的に窪んだ形状となっている。尚、第１接続部４３ｂは、振動板３０の上面の、複数の圧力室２４が形成された領域よりも搬送方向上流側にある。また、第２接続部４３ｃは、流路ユニット２０の、２列の圧力室２４の列を隔てる隔壁部２０ａと対向している。つまり、第１接続部４３ｂと第２接続部４３ｃは、共に、振動板３０の上面の、圧力室２４と対向しない領域に配置されている。

２つの圧電体４０に対して搬送方向上流側に位置する第１接続部４３ｂと、２つの圧電体４０の間に位置する第２接続部４３ｃは、共に、後述するドライバＩＣ４６と接続されてそのグランド配線と導通する。これにより、共通電極４３は、常にグランド電位に保持される。

図４に示すように、圧電体４０の、１つの駆動電極４２と共通電極４３の電極部４３ａとに挟まれる部分（以下、「圧電素子４１」ともいう）は、次に説明するように、駆動電極４２に駆動電圧が印加されたときに変形して、１つの圧力室２４内のインクに噴射エネルギーを付与する部分となる。本実施形態では、１つの圧電体４０が１列の圧力室列に属する複数の圧力室２４に跨って配置されることで、１列の圧力室列に対応する複数の圧電素子４１が一体化された構成となっている。また、複数の圧電素子４１の各々は、その厚み方向に分極されている。

ドライバＩＣ４６から駆動電極４２に駆動電圧が印加されると、この駆動電極４２と、グランド電位の共通電極４３の間に電位差が生じて、これら２つの電極４２，４３の間の圧電体４０の部分（圧電素子４１）に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は、圧電素子４１の分極方向と平行であるから、圧電素子４１は厚み方向に伸長するとともに面方向に収縮する。この圧電素子４１の収縮によって、圧力室２４を覆っている振動板３０が圧力室２４側に凸となるように撓み、圧力室２４の容積が減少する。その際に圧力室２４内のインクに圧力（噴射エネルギー）が付与され、ノズル１６からインクの液滴が噴射される。

次に、ドライバＩＣ４６について説明する。ドライバＩＣ４６の内部には、圧電アクチュエータを駆動するための各種回路が組み込まれている。図２に示すように、ドライバＩＣ４６は矩形の平面形状を有する。このドライバＩＣ４６は、その長辺が圧力室２４の配列方向に沿った状態で、流路ユニット２０の振動板３０の上面と対向して配置されて、２つの圧電体４０を上方から覆う形で振動板３０に接合される。

先にも述べたが、振動板３０の上面の、２つの圧電体４０の走査方向における両側の領域には、複数の駆動電極４２からそれぞれ引き出された複数の駆動用端子４５が配置されている。また、振動板３０の上面の、２つの圧電体４０よりも搬送方向上流側の領域には共通電極４３の第１接続部４３ｂが配置されている。さらに、図２、図３に示すように、２つの圧電体４０よりも搬送方向下流側の領域には、複数の入力端子４７（電源入力端子４７ａ、グランド入力端子４７ｂ、信号入力端子４７ｃ）が並べて配置されている。尚、複数の入力端子４７は、インクジェットヘッド４の動作を制御する制御基板（図示省略）と接続されている。

つまり、振動板３０の上面の、２つの圧電体４０の周囲領域に、複数の駆動用端子４５、共通電極４３の第１接続部４３ｂ、及び、複数の入力端子４７が形成されている。その他、振動板３０の上面の、２つの圧電体４０の間の領域には共通電極４３の第２接続部４３ｃが配置されている。以下、説明の便宜上、複数の駆動用端子４５、共通電極４３の第１接続部４３ｂ、第２接続部４３ｃ、及び、複数の入力端子４７をまとめて、「複数の接続端子５０」と呼ぶ。

一方で、ドライバＩＣ４６の、振動板３０と対向する下面（接続面）には、上述した複数の接続端子５０と接続される、導電性材料からなる複数のバンプ５１が、下方（図２の紙面向こう側）に突出して設けられている。まず、図２に示すように、矩形状のドライバＩＣ４６の２つの長辺４６ａ，４６ｂにそれぞれ沿う２つの縁部には、複数の駆動用端子４５に接続される複数の駆動バンプ５１ａが設けられている。ドライバＩＣ４６の一方の短辺４６ｃに沿う縁部には、共通電極４３の第１接続部４３ｂと接続される複数の第１共通電極バンプ５１ｂが設けられている。ドライバＩＣ４６の他方の短辺４６ｄに沿う縁部には、複数の入力端子４７とそれぞれ接続される複数の入力バンプ５１ｃが設けられている。また、ドライバＩＣ４６の中央部には、共通電極４３の第２接続部４３ｃと接続される複数の第２共通電極バンプ５１ｄも設けられている。

そして、ドライバＩＣ４６は、その長辺４６ａ，４６ｂが搬送方向と平行な状態で振動板３０の上面に配置されて、前述した複数のバンプ５１が、振動板３０の上面に形成された複数の接続端子５０とそれぞれ接続される。ドライバＩＣ４６が、複数の入力端子４７（電源入力端子４７ａ、グランド入力端子４７ｂ、信号入力端子４７ｃ）を介して制御基板と接続されることで、制御基板側からの電力供給、グランド接続、及び、制御信号の入力等が行われる。また、ドライバＩＣ４６は、複数の駆動用端子４５を介して複数の駆動電極４２と接続されるとともに、共通電極４３とも接続される。これにより、ドライバＩＣ４６は、共通電極４３をグランド電位に保持しつつ、複数の駆動電極４２に対して個別に駆動電圧を印加する。

ここで、図２、図３に示すように、ドライバＩＣ４６に設けられた複数のバンプ５１のうちの、ドライバＩＣ４６の縁部全周に沿って設けられているバンプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（本発明の第１バンプ）によって、２つの圧電体４０（複数の圧電素子４１）が取り囲まれる。図５は、図２のV-V線断面図である。図４、図５に示すように、ドライバＩＣ４６と複数の接続端子５０とを接続する複数のバンプ５１の間には、合成樹脂等の絶縁性材料からなる封止材５２が充填される。これにより、隣接するバンプ５１の間が絶縁されるとともにバンプ５１の間の隙間が完全に封止されている。従って、ドライバＩＣ４６、複数のバンプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（第１バンプ）、及び、これら複数のバンプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ間の封止材５２によって、複数の圧電素子４１が密閉されて大気から遮断される。

ドライバＩＣ４６と振動板３０側の複数の接続端子５０の電気的接続は、例えば、以下のようにして行う。まず、振動板３０の上面に、熱硬化性樹脂に導電性粒子が分散されてなる、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）などの異方性導電材を、複数の接続端子５０を覆うように配する。次に、流路ユニット２０を加熱しながら、ドライバＩＣ４６を振動板３０に押しつける。このとき、ドライバＩＣ４６側のバンプ５１と接続端子５０との間において、異方性導電材に局所的に大きな圧力が作用して熱硬化性樹脂が横へ押し出され、残存する導電粒子によってバンプ５１と接続端子５０が導通する。また、同時に、加熱によって熱硬化性樹脂が硬化し、ドライバＩＣ４６と流路ユニット２０とが機械的に接合される。尚、異方性導電材の、バンプ５１が押し付けられない部分にはほとんど圧力が作用せず、絶縁性が維持される。本実施形態では、ドライバＩＣ４６の押圧時に、隣接するバンプ５１間に入り込んだ異方性導電材が、これらのバンプ５１の間を絶縁するとともに隙間を封止する、上述の封止材５２として機能する。

また、ドライバＩＣ４６側のバンプ５１と流路ユニット２０側の接続端子５０とを、ハンダで接合してもよい。この場合には、ハンダ接合の後に、エポキシ樹脂等の液状の硬化性樹脂からなる封止材５２をバンプ５１の間に注入して硬化させる。

このように、本実施形態では、圧電アクチュエータ２１を駆動するドライバＩＣ４６と、このドライバＩＣ４６を流路ユニット２０側の複数の接続端子５０に接続するためのバンプ５１を利用して、複数の圧電素子４１をカバーして大気から遮断している。そのため、専用の部材を追加して部品点数を増やすことなく、複数の圧電素子４１を確実に防湿することができる。

また、図２〜図４に示すように、振動板３０側の複数の接続端子５０（複数の駆動用端子４５、共通電極４３の第１接続部４３ｂ、第２接続部４３ｃ、及び、複数の入力端子４７）は、振動板３０の、圧力室２４と対向する領域よりも外側に形成されている。従って、ドライバＩＣ４６を流路ユニット２０に押し付けて複数の接続端子５０と接合する際に、複数のバンプが押し付けられる振動板３０の部分がその押し付け力に耐えることができる。また、それ故、ドライバＩＣ４６の接合時に振動板３０に撓みが生じにくく、振動板３０の撓みによって圧電体４０（圧電素子４１）が破損することが防止される。

また、振動板３０の、２列の圧力室２４を隔てる隔壁部２０ａと対向する領域に、共通電極４３の第２接続部４３ｃが形成され、この第２接続部４３ｃに第２共通電極バンプ５１ｄが接合されている。つまり、複数の圧力室２４が配置されている領域内においてもバンプ５１ｄを介してドライバＩＣ４６が押し付けられるため、ドライバＩＣ４６を流路ユニット２０に強く押し付けて確実に接合できる。また、ドライバＩＣ４６が圧電体４０の周囲領域にのみ押し付けられる場合には、逆に、その内側領域（圧電体４０が配置されている領域）において振動板３０が上方（ドライバＩＣ４６側）に反ってしまう虞がある。これに対して、本実施形態では、振動板３０の前記内側領域にも押し付け力が作用するため、反りが防止される。

尚、圧電体４０を大気から確実に遮断するためには、圧電体４０を取り囲むバンプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（第１バンプ）間の隙間を封止材５２で完全に封止する必要があるが、これらのバンプ間の隙間が大きいと封止材５２を保持するのが難しく、封止が不十分になる虞がある。この点、本実施形態では、２つの圧電体４０の周囲領域のうち、ドライバＩＣ４６の長辺４６ａ，４６ｂに沿った領域に、複数の圧力室２４（複数の駆動電極４２）にそれぞれ対応した、数の多い駆動用端子４５が配置されている。これにより、封止すべき長さが大きい長辺側を確実に封止することができる。一方、ドライバＩＣ４６の短辺側は、長辺側よりも少ない数のバンプで封止できる。従って、駆動用端子４５よりも数の少ない入力端子４７は、圧電体４０の周囲領域のうちの、ドライバＩＣ４６の一方の短辺４６ｄに沿った領域に配置されている。尚、ドライバＩＣ４６の他方の短辺４６ｃ側に配置された第１接続部４３ｂについては、ドライバＩＣ４６との導通のみを考慮するならば、第１共通電極バンプ５１ｂの数はそれほど多くする必要はない。しかし、この他方側の短辺４６ｃの封止を確実にするという観点から、複数の入力バンプ５１ｃと同じ程度の数の、第１共通電極バンプ５１ｂが設けられることが好ましい。

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］ドライバＩＣ４６と接続される複数の接続端子５０の配置は、少なくとも一部の接続端子５０が複数の圧電素子４１を取り囲むように配置されていればよく、特定の配置には限定されない。

例えば、図６、図７に示すように、ドライバＩＣ４６が、２つの圧電体４０よりも搬送方向上流側に形成された第１接続部４３ｂにおいてのみ、バンプ５１ｂで共通電極４３と接続されてもよい。即ち、２つの圧電体４０の間の、圧力室２４を隔てる隔壁部２０ａと対向する領域にはバンプ５１が接合されない形態であってもよい。

あるいは、逆に、図８に示すように、ドライバＩＣ４６が、２つの圧電体４０の間の第２接続部４３ｃにおいてのみバンプ５１ｄで共通電極４３と接続されてもよい。この場合、ドライバＩＣ４６の短辺４６ｃ側には、複数の入力端子４７など、共通電極４３の接続用以外の他の接続端子５０を配置できる。

また、前記実施形態では、図２のように、ドライバＩＣ４６の長辺４６ａ，４６ｂ側に複数の駆動用端子４５が配置されていたが、駆動用端子４５以外の接続端子の数が多い場合には、駆動用端子４５がドライバＩＣ４６の短辺側に配置され、駆動用端子４５以外の接続端子５０がドライバＩＣ４６の長辺側に配置されてもよい。

２］前記実施形態では、ドライバＩＣ４６に設けられた複数のバンプ５１は、全て、流路ユニット２０側に形成された複数の接続端子５０と電気的に接続されていたが、前記複数のバンプ５１に、接続端子５０が配置されていない領域に接合される、いわゆる、ダミーバンプが含まれていてもよい。

例えば、図９、図１０に示すように、ドライバＩＣ４６に、複数の駆動バンプ５１ａの間に配置されたダミーバンプ５１ｅ（第２バンプ）が設けられてもよい。図１０に示すように、ダミーバンプは、振動板３０を覆う絶縁膜４４に直接接合されるものであり、駆動用端子４５等の接続端子５０とは電気的に接続されない。また、駆動バンプ５１ａとダミーバンプ５１ｅの間に封止材５２が充填されている。

駆動用バンプ５１ａ等の、接続端子５０と接続されるバンプ５１は、ドライバＩＣ４６と接続端子５０とを接続して圧電素子４１の駆動に寄与するものであり、それらのバンプ５１の間隔は、圧電素子４１の大きさや個数等の制約を受け、自由に設定できないこともあり得る。しかし、バンプ５１の間隔が大きいと、隣接するバンプ５１の間に封止材５２が保持されにくくなり、封止が困難となる。この点、図９、図１０の構成では、複数の駆動バンプ５１ａの間にダミーバンプ５１ｅを配置して、バンプ５１の間隔を狭めることができるため、隣接するバンプ５１の間を封止材５２で確実に封止することができる。

また、図９では、駆動バンプ５１ａとダミーバンプ５１ｅとが一直線上に配置されているが、図１１に示すように、駆動バンプ５１ａとダミーバンプ５１ｅとが、走査方向に位置がずれて配置されて、これらのバンプ５１が千鳥状に配列されていてもよい。この配置は、駆動バンプ５１ａの配列間隔が小さく、それらの間にダミーバンプ５１ｅを配置するのが難しい場合に好適である。また、駆動バンプ５１ａとダミーバンプ５１ｅが一直線上に配置されている形態（図９）と比べて、バンプ５１の間に保持される封止材５２の厚みを大きくすることができ、その分、封止機能が向上するという利点もある。

また、前記実施形態（図２〜図４）では、振動板３０の、２列の圧力室列の間を隔てる隔壁部２０ａと対向する領域に、共通電極４３との導通用のバンプ（第２共通電極バンプ５１ｄ）が接合されていたが、前述したように、振動板３０の反りを防止することのみを目的とするのであれば、このバンプは電極導通用のバンプである必要はなく、ダミーバンプであってもよい。

３］前記実施形態では、図３に示すように、１つの圧電体４０が複数の圧力室２４に跨って配置されることによって、複数の圧力室２４にそれぞれ対応する複数の圧電素子４１が一体化された構成であった。これに対して、図１２に示すように、複数の圧電素子４１が互いに分離され、複数の圧力室２４の中央部にそれぞれ配置されてもよい。

４］前記実施形態の図２や図３から理解されるように、複数の圧電素子４１がドライバＩＣ４６によって覆われるためには、ドライバＩＣ４６の大きさは複数の圧電素子４１の配置領域よりも大きい平面積を有する必要がある。逆に言えば、１つのヘッドが有する圧電素子４１の最大数（即ち、ノズル１６の最大数）は、ドライバＩＣ４６の大きさの制約を受ける。しかし、このことは、本発明を適用することによって、多数のノズル１６を有するインクジェットヘッドを実現することが困難になる、ということを意味するわけではない。即ち、図２、図３に示されるようなヘッドユニットを、複数組み合わせることによって、より多くのノズル１６を有するインクジェットヘッドを簡単に実現することができる。

５］前記実施形態では、ドライバＩＣ４６に、このドライバＩＣ４６と複数の接続端子５０とを接続する複数のバンプ５１が設けられていたが、複数のバンプ５１は、流路ユニット２０側の複数の接続端子５０に、上方（ドライバＩＣ４６側）へ突出するように形成されていてもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、液体噴射装置であるインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明の圧電アクチュエータは、液体に圧力を付与する用途で使用されるものには限られない。基板上に複数の圧電素子が配置され、ドライバＩＣによって複数の圧電素子をそれぞれ駆動して基板を変形させることによって、複数の固体の駆動対象物にそれぞれ変位や振動等を生じさせるといった、別の用途に使用するものであってもよい。

４ インクジェットヘッド
１６ ノズル
２０ 流路ユニット
２０ａ 隔壁部
２１ 圧電アクチュエータ
２４ 圧力室
３０ 振動板
４０ 圧電体
４１ 圧電素子
４２ 駆動電極
４３ 共通電極
４３ｂ 第１接続部
４３ｃ 第２接続部
４５ 駆動用端子
４６ ドライバＩＣ
４７ 入力端子
５０ 接続端子
５１ａ 駆動バンプ
５１ｂ 第１共通電極バンプ
５１ｃ 入力バンプ
５１ｄ 第１共通電極バンプ
５１ｅ ダミーバンプ
５２ 封止材

Claims (10)

1. 第１基板と、
   前記第１基板の一表面に配置された複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子を駆動する信号を供給する第２基板と、を備え、
   前記複数の圧電素子は、第１方向に配列され、
   前記複数の圧電素子列は、前記第１方向と交差する第２方向に複数並び、前記第１基板の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の接続端子が、前記複数の圧電素子列の間の領域に配置され、
   前記第２基板は、前記第１基板の前記一表面側に配置され、
   複数のバンプによって、前記第２基板と前記複数の圧電素子列の間の領域に配置された前記複数の接続端子とが接続され、
   前記複数のバンプにおける各バンプ間に絶縁材が設けられ、
   前記第２基板は、板厚方向において前記複数の圧電素子列と重なること
   を特徴とする液体噴射装置。
2. 前記複数の圧電素子列は２列であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 第１基板と、
   前記第１基板の一表面に配置された複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子を駆動する信号を供給する第２基板と、を備え、
   前記複数の圧電素子は、第１方向に配列され、
   前記複数の圧電素子列は、前記第１方向と交差する第２方向に複数並び、
   前記第１基板の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の接続端子が、前記複数の圧電素子列の間の領域に配置され、
   前記第２基板は、前記第１基板の前記一表面側に配置され、
   複数のバンプによって、前記第２基板と前記複数の圧電素子列の間の領域に配置された前記複数の接続端子とが接続され、
   
   前記複数のバンプにおける各バンプ間に絶縁材が設けられ、
   前記圧電素子列の間の前記バンプは、前記圧電素子の共通電極と接続されることを特徴とする液体噴射装置。
4. 前記共通電極と接続される前記バンプは、前記圧電素子列の間のみで接続されることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 第１基板と、
   前記第１基板の一表面に配置された複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子を駆動する信号を供給する第２基板と、を備え、
   前記複数の圧電素子は、第１方向に配列され、
   前記複数の圧電素子列は、前記第１方向と交差する第２方向に複数並び、
   前記第１基板の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の接続端子が、前記複数の圧電素子列よりも外側の領域に配置され、
   前記第２基板は、前記第１基板の前記一表面側に配置され、
   複数のバンプによって、前記第２基板と前記外側領域に配置された前記複数の接続端子とが接続され、
   
   前記複数のバンプにおける各バンプ間に絶縁材が設けられ、
   前記第１基板の前記一表面の、前記圧電素子列の間に、前記バンプが接合されており、
   前記圧電素子列の間の複数の前記バンプ間の距離は、前記接続端子と接続される前記外側の領域の複数の前記バンプ間の距離より大きいことを特徴とする液体噴射装置。
6. 前記圧電素子列の間の複数の前記バンプ間の距離は、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続される駆動用端子と接続される複数の前記バンプ間の距離より大きいことを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 第１基板と、
   前記第１基板の一表面に、前記複数の圧力室とそれぞれ対向して配置された複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子を駆動する信号を供給する第２基板と、を備え、
   前記複数の圧電素子は、第１方向に配列され、
   前記複数の圧電素子列は、前記第１方向と交差する第２方向に複数並び、前記第１基板の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の接続端子が、前記複数の圧電素子列より外側領域に配置され、
   前記第２基板は、前記第１基板の前記一表面側に配置され、
   複数のバンプによって、前記第２基板と前記複数の圧電素子の前記外側領域に配置された前記複数の接続端子とが接続され、
   前記複数のバンプにおける各バンプ間に絶縁材が設けられ、
   前記バンプは、前記第２方向に位置がずれて配置され、千鳥状に配列されることを特徴とする液体噴射装置。
8. 前記千鳥状に配列されるバンプは、前記接続端子と接続される第１バンプと、前記接続端子と接続されない第２バンプと、を含むことを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
9. 前記絶縁材は、少なくとも前記バンプの前記第２方向の両側に設けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体噴射装置。
10. 第１基板と、
    前記第１基板の一表面に配置された複数の圧電素子と、
    前記複数の圧電素子を駆動する信号を供給する第２基板と、を備え、
    前記複数の圧電素子は、第１方向に配列され、
    前記複数の圧電素子列は、前記第１方向と交差する第２方向に複数並び、
    前記第１基板の前記一表面には、前記複数の圧電素子にそれぞれ接続された複数の接続端子が、前記複数の圧電素子列の間の領域に配置され、
    前記第２基板は、前記第１基板の前記一表面側に配置され、
    複数のバンプに含まれる複数の第１バンプによって、前記第２基板と前記複数の圧電素子列の間の領域に配置された前記複数の接続端子とが接続され、
    
    前記圧電素子列の間の前記複数のバンプの各バンプ間に絶縁材が設けられ、
    前記第２基板は、板厚方向において前記複数の圧電素子列と重なることを特徴とする圧電アクチュエータ。

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