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図面 (9)

課題

アクチュエータ動作時に生じる駆動信号遮断を抑制でき、これにより、装置の性能を高めることが可能なアクチュエータインクジェットヘッドおよびインクジェット装置を提供する。

解決手段

アクチュエータ30は、圧電体層34と、圧電機能領域R1以外の圧電体層34への電圧印加遮蔽する絶縁層33と、圧電機能領域R1の上側に広がる圧電機能部35aおよび圧電機能部35aから端子部35cへと延びる配線部35bからなる電極層35と、圧電機能部35aと配線部35bとの境界橋架する補助配線層36と、を備える。

概要

背景

インクジェット装置は、インクジェットヘッドからインク吐出することにより、被印刷面に印字や描画を行う装置である。インクジェット装置に搭載されるインクジェットヘッドは、インクを充填するための圧力室と、圧力室にインクを導くための流路と、圧力室に繋がるノズルと、圧力室に充填されたインクに圧力を付与するアクチュエータとを備える。アクチュエータを駆動して圧力室内の圧力を高めることにより、圧力室に充填されたインクがノズルから吐出される。

上記構成のインクジェットヘッドでは、アクチュエータの駆動源として圧電体が用いられ得る。一般に、圧電体は、PZTチタン酸ジルコン酸鉛)等の材料により構成され得る。圧電体が薄くなるほど消費電力を抑制できるが、反面、圧電体に割れクラック等が生じ易くなる。

以下の特許文献1には、アクチュエータの製造工程における圧電素子と可撓板との接着工程において、圧電素子に生じる割れやクラックに対応するために、圧電素子の電極面上の端部より内側の略全領域にスクリーン印刷により導電性皮膜を設け、電極面の端部に引き出し線を接続する構成が示されている。

概要

アクチュエータ動作時に生じる駆動信号遮断を抑制でき、これにより、装置の性能を高めることが可能なアクチュエータ、インクジェットヘッドおよびインクジェット装置を提供する。アクチュエータ30は、圧電体層34と、圧電機能領域R1以外の圧電体層34への電圧印加遮蔽する絶縁層33と、圧電機能領域R1の上側に広がる圧電機能部35aおよび圧電機能部35aから端子部35cへと延びる配線部35bからなる電極層35と、圧電機能部35aと配線部35bとの境界橋架する補助配線層36と、を備える。

目的

本発明は、かかる検討に基づくものであり、アクチュエータ動作時に生じる駆動信号の遮断を抑制することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

圧電体層と、圧電機能領域以外の前記圧電体層への電圧印加遮蔽する絶縁層と、前記圧電機能領域の上側に広がる圧電機能部および前記圧電機能部から端子部へと延びる配線部からなる電極層と、前記圧電機能部と前記配線部との境界橋架する補助配線層と、を備える、ことを特徴とするアクチュエータ

請求項2

請求項1に記載のアクチュエータにおいて、前記補助配線層は、少なくとも前記電極層の上面に接触するよう形成されている、ことを特徴とするアクチュエータ。

請求項3

請求項2に記載のアクチュエータにおいて、前記補助配線層は、前記電極層の上面および両側面に接触するよう形成されている、ことを特徴とするアクチュエータ。

請求項4

請求項1ないし3の何れか一項に記載のアクチュエータにおいて、前記補助電極層は、前記圧電機能部と前記配線部との前記境界から前記配線部の略全長に亘って形成されている、ことを特徴とするアクチュエータ。

請求項5

請求項1ないし4の何れか一項に記載のアクチュエータにおいて、前記補助配線層は、展延性が高い導電性材料からなっている、ことを特徴とするアクチュエータ。

請求項6

請求項5に記載のアクチュエータにおいて、前記補助配線層は、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム亜鉛、錫、鉛、金、銀またはプラチナ、および、これら金属の1つ以上を含む合金からなっている、ことを特徴とするアクチュエータ。

請求項7

請求項1ないし6の何れか一項に記載のアクチュエータと、インク充填され、前記アクチュエータが駆動されることにより前記インクの圧力が変化する圧力室と、前記アクチュエータが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、を備える、ことを特徴とするインクジェットヘッド

請求項8

請求項7に記載のインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、を備えることを特徴とするインクジェット装置

技術分野

0001

本発明は、圧電体を用いたアクチュエータ、並びに、当該アクチュエータを用いたインクジェットヘッドおよびインクジェット装置に関する。

背景技術

0002

インクジェット装置は、インクジェットヘッドからインク吐出することにより、被印刷面に印字や描画を行う装置である。インクジェット装置に搭載されるインクジェットヘッドは、インクを充填するための圧力室と、圧力室にインクを導くための流路と、圧力室に繋がるノズルと、圧力室に充填されたインクに圧力を付与するアクチュエータとを備える。アクチュエータを駆動して圧力室内の圧力を高めることにより、圧力室に充填されたインクがノズルから吐出される。

0003

上記構成のインクジェットヘッドでは、アクチュエータの駆動源として圧電体が用いられ得る。一般に、圧電体は、PZTチタン酸ジルコン酸鉛)等の材料により構成され得る。圧電体が薄くなるほど消費電力を抑制できるが、反面、圧電体に割れクラック等が生じ易くなる。

0004

以下の特許文献1には、アクチュエータの製造工程における圧電素子と可撓板との接着工程において、圧電素子に生じる割れやクラックに対応するために、圧電素子の電極面上の端部より内側の略全領域にスクリーン印刷により導電性皮膜を設け、電極面の端部に引き出し線を接続する構成が示されている。

先行技術

0005

特許第3524940号公報

発明が解決しようとする課題

0006

近年、アクチュエータは、スパッタ法等の真空製膜技術を用いて圧電体層を形成する開発が進められている。この場合、上記のような接着工程を要しないため、接着工程に伴う圧電体の割れやクラックの問題も起こり得ない。むしろ、圧電体の電極面に導電性皮膜を設けると、圧電体の特性が低下する。

0007

真空製膜技術を用いてアクチュエータに製膜を行う場合、圧電体層の薄膜化がさらに進む。この場合、アクチュエータの動作時に、圧電体層に割れやクラックが起こり得る。本願発明者らは、アクチュエータの動作時に割れやクラックが起こり易い圧電体層の部位を検討し、また、このような割れやクラックがアクチュエータに及ぼす影響を検討した。

0008

本発明は、かかる検討に基づくものであり、アクチュエータ動作時に生じる駆動信号遮断を抑制することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の第1の態様は、アクチュエータに関する。第1の態様に係るアクチュエータは、圧電体層と、圧電機能領域以外の前記圧電体層への電圧印加遮蔽する絶縁層と、前記圧電機能領域の上側に広がる圧電機能部および前記圧電機能部から端子部へと延びる配線部からなる電極層と、前記圧電機能部と前記配線部との境界橋架する補助配線層と、を備える。

0010

アクチュエータ動作時には、層に段差が生じる絶縁層の境界付近において、圧電体層にクラックが生じ易い。圧電体層にクラックが生じると、圧電体層の上側に配された電極層にクラックが延進して、電極層が遮断されることが起こり得る。本態様に係るアクチュエータによれば、絶縁層の境界付近に対応する、電極層の圧電機能部と配線部との境界が、補助配線層により橋架されているため、圧電機能部と配線部との境界において電極層にクラックが生じても、補助配線層を介して圧電機能部に駆動信号が供給される。よって、アクチュエータ動作時における駆動信号の遮断を抑制することができる。

0011

本発明の第2の態様は、インクジェットヘッドに関する。第2の態様に係るインクジェットヘッドは、第1の態様に係るアクチュエータと、インクが充填され、前記アクチュエータが駆動されることにより前記インクの圧力が変化する圧力室と、前記アクチュエータが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、を備える。

0012

第2の態様に係るインクジェットヘッドによれば、アクチュエータ動作時に生じる駆動信号の遮断が抑制されるため、インクジェットヘッドの性能を高めることができる。

0013

本発明の第3の態様は、インクジェット装置に関する。第3の態様に係るインクジェット装置は、第2の態様に係るインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、を備える。

0014

第3の態様に係るインクジェット装置よれば、アクチュエータ動作時に生じる駆動信号の遮断が抑制されるため、インクジェット装置の性能を高めることができる。

発明の効果

0015

以上のとおり、本発明によれば、アクチュエータ動作時に生じる駆動信号の遮断を抑制でき、これにより、装置の性能を高めることが可能なアクチュエータ、インクジェットヘッドおよびインクジェット装置を提供することができる。

0016

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図面の簡単な説明

0017

図1(a)は実施の形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す図、図1(b)は実施の形態に係るアクチュエータと構造体とを組み合わせた構成を模式的に示す図である。
図2(a)は実施の形態に係るアクチュエータと構造体の一部を拡大した図、図2(b)は、メイン流路と圧力室の部分を模式的に示す図である。図2(c)は、構造体におけるノズルの配列を模式的に示す図である。
図3(a)は、実施の形態に係るアクチュエータに配された端子配線パターンを模式的に示す図、図3(b)は、実施の形態に係るアクチュエータの端子と駆動回路との接続を模式的に示す図である。
図4(a)〜(c)は、それぞれ、比較例に係るアクチュエータの電極層付近の構成を示す断面図、平面図および断面図である。
図5(a)〜(d)は、それぞれ、実施の形態に係るアクチュエータの電極層付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および要部断面図である。
図6(a)〜(c)は、それぞれ、実施の形態に係る電極層と補助配線層の状態を観察した写真である。
図7は、実施の形態に係るインクジェット装置の構成を示すブロック図である。
図8(a)〜(d)は、それぞれ、変更例に係るアクチュエータの電極付近の構成を示す断面図、平面図、断面図および要部断面図である。

実施例

0018

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するX、Y、Z軸が付記されている。Z軸方向がインクジェットヘッド1の高さ方向であり、Z軸正方向が下方向である。また、X軸方向がインクジェットヘッド1の厚み方向で、Y軸方向がインクジェットヘッド1の幅方向である。インクジェットヘッド1は、Z軸正方向(下方向)にインクを吐出する。

0019

図1(a)は、実施の形態に係るインクジェットヘッド1の構成を示す図であり、図1(b)は、実施の形態に係るアクチュエータ30と構造体40とを組み合わせた構成を模式的に示す図である。

0020

図1(a)に示すように、インクジェットヘッド1は、収納ボックス10と、ヘッドベース20とを備える。収納ボックス10は、ヘッドベース20に対して着脱可能となっている。

0021

収納ボックス10は、下面が開放された矩形箱体からなっている。収納ボックス10の上面には内部に繋がる切欠き10aが設けられ、この切欠き10aを介して回路基板11が収納ボックス10に収納されている。回路基板11にはアクチュエータ30を駆動するための駆動回路が実装されている。

0022

ヘッドベース20は、上下に貫通する矩形の開口20aを中央に有する枠体からなっている。開口20aのY軸正側とY軸負側に、それぞれ、開口20aと繋がる円形穴部20bが設けられている。開口20aの下端に、図1(b)に示すアクチュエータ30と構造体40が設置される。開口20aの下端には、アクチュエータ30と構造体40の組み合わせが2組設置される。アクチュエータ30は、開口20a内において回路基板11と電気的に接続される。穴部20bは、インク供給用チューブ(図示せず)を開口20a内部へと導くためのものである。アクチュエータ30と回路基板11の接続形態は、追って、図3(b)を参照して説明する。

0023

図1(b)に示すように、アクチュエータ30は、長方形輪郭を有する板体からなっている。アクチュエータ30は、構造体40の上面に重ねられる。構造体40には、長方形の輪郭を有する板体からなっている。また、構造体40には、X軸方向に並ぶ2つのメイン流路51が形成されている。

0024

アクチュエータ30のY軸正側の端部とY軸負側の端部には、それぞれ、上下に貫通する4つのインク供給口30aがX軸方向に並んで形成されている。Y軸方向に並ぶ2つのインク供給口30aはそれぞれ、一つのメイン流路51に繋がっている。また、アクチュエータ30の裏面には溝が形成されている。アクチュエータ30が構造体40に重ねられることにより、アクチュエータ30裏面の溝と構造体40の上面との間に、圧力室52が形成される。圧力室52は、構造体40に形成された連絡流路53(図2(b)参照)を介してメイン流路51に繋がっている。

0025

なお、アクチュエータ30上面のX軸負側の端部とX軸正側の端部には、それぞれ、回路基板11のFPCを接続するための端子群T1、T2が設けられている。端子群T1、T2の詳細については、追って、図3(a)を参照して説明する。

0026

図2(a)は、図1(b)の構成のY軸正側の端部を拡大した図である。上記のようにメイン流路51は、端部がインク供給口30aに繋がっている。メイン流路51に沿って多数の圧力室52が配置され、各圧力室52が連絡流路53によってメイン流路51に繋がっている。

0027

図1(b)に戻り、4つのインク供給口30aには、それぞれ、個別に管(図示せず)が嵌められ、各管にインク供給用のチューブ(図示せず)が接続される。管は、開口20a内に配された支持部材によって支持され、管に接続されたチューブが穴部20bを介して外部に引き出される。インク供給用のチューブと管を介してインクがインク供給口30aに供給される。これにより、メイン流路51および連絡流路53を通ってインクが圧力室52に供給される。

0028

Y軸方向に並ぶ2つのインク供給口30aには同じ色のインクが供給され、X軸方向に並ぶ4つのインク供給口30aには互いに異なる色のインクが供給される。したがって、図1(b)の構成では、2色のインクがアクチュエータ30に供給される。これにより、Y軸方向に並ぶ圧力室52には同じ色のインクが充填され、X軸方向に並ぶ圧力室52には互いに異なる色のインクが充填される。ヘッドベース20の開口20aの下端には、アクチュエータ30と構造体40の組み合わせが2組設置される。したがって、4色のインクがヘッドベース20の下面から吐出される。

0029

図2(b)は、図2(a)の右側の圧力室52付近を、圧力室52のY軸方向の中央位置において、X−Z平面に平行な面で切断した断面を模式的に示す断面図である。

0030

メイン流路51に流入されたインク60は、連絡流路53を通って圧力室52に充填される。構造体40は、メイン流路51および連絡流路53を有する上部材40aと、ノズル41を有する下部材40bからなっている。下部材40bには、圧力室52からZ軸正方向に延びる流路の部分に、ノズル41となる円形の孔が形成されている。ノズル41は、Z軸正方向に向かうに従って次第に径が小さくなっており、出口付近で径が均一になっている。

0031

アクチュエータ30は、圧力室層31の上部に、振動板層32、絶縁層33、圧電体層34、電極層35および補助配線層36が積層されて構成されている。振動板層32、絶縁層33、圧電体層34、電極層35および補助配線層36は、スパッタ法等の真空製膜技術により形成される。これらの層が塗布等の他の製膜技術により形成されてもよい。圧力室層31は、めっき工法等の厚膜形成技術により形成される。圧力室層31の下面に上部材40aが装着されることにより、圧力室52が形成される。振動板層32は、導電性金属材料から構成され、圧電体層34の下部電極共通電極)を兼ねている。絶縁層33は、圧電体層34に対して振動板層32を絶縁する。すなわち、絶縁層33は、圧電機能領域R1以外の圧電体層34への電圧印加を遮蔽する。

0032

圧電体層34は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)で形成される。圧電体層34の膜厚は数μm程度である。電極層35は、導電性材料により形成される。電極層35は、たとえば、貴金属を含むチタンから形成される。電極層35の膜厚は0.2μm程度である。電極層35の構成は、追って、図4(a)〜図5(c)を参照して説明する。補助配線層36の構成は、追って、図5(a)〜図5(c)を参照して説明する。

0033

電極層35に電圧印加されることにより圧電機能領域R1において圧電体層34がZ軸方向に変形し、これに伴い、振動板層32が変形する。圧電機能領域R1において振動板層32が下方に変形すると、圧力室52の容積が減少し、圧力室52に充填されたインク60の圧力が高まる。これにより、ノズル41からインク60の液滴61が吐出される。

0034

圧力室層31、振動板層32、絶縁層33、圧電体層34、電極層35および補助配線層36は、各々、必ずしも単層でなくともよく、複数の層によって形成されてもよい。また、各層の間に、さらに他の層が配置されてもよい。

0035

図2(c)は、構造体40におけるノズル41の配列を模式的に示す図である。

0036

図2(c)に示すように、構造体40には、複数のノズル41が一列に並ぶように配置されている。構造体40には、2つのノズル41の列L1、L2が配置されている。たとえば、列L1、L2に、それぞれ、200個のノズル41が一定間隔で設けられている。各列のノズル41の数はこれに限られるものではない。

0037

図3(a)は、アクチュエータ30に配された端子と配線パターンを模式的に示す図である。図3(a)は、アクチュエータ30をZ軸負側から見た平面図であり、便宜上、インク供給口30aが省略されている。

0038

図3(a)において、電極層35は、圧電機能部35aと、配線部35bと、端子部35cからなっている。圧電機能部35aは、電極層35のうち、図2(b)に示す圧電機能領域R1に含まれる部分である。圧電機能部35aからX軸に平行に配線部35bが延び端子部35cに繋がっている。H1、H2は、複数の圧電機能部35aからなる電極群を示している。

0039

上記のように、アクチュエータ30上面のX軸負側の端部とX軸正側の端部には、それぞれ、回路基板11側の駆動回路を接続するための端子群T1、T2が設けられている。端子群T1、T2は、それぞれ、複数の端子部35cを含んでいる。端子群T1は、電極群H1の各圧電機能部35aに駆動信号を印加するためのものであり、端子群T2は、電極群H2の各圧電機能部35aに駆動信号を印加するためのものである。なお、アクチュエータ30の上面は、破線で示す端子群T1、T2の配置領域を除いて、ポリイミド等の絶縁材料被覆されている。

0040

端子群T1、T2は、Y軸正側の端の端子PAD0と、端子PAD0のY軸負側に続く端子PAD1からなっている。端子PAD0は、共通電極(下部電極)である振動板層32に接続されている。端子PAD1は、電極層35の端子部35cからなっている。端子PAD1(端子部35c)は、Y軸方向に一定間隔で並んでいる。

0041

図3(b)は、アクチュエータ30の端子PAD0、PAD1と駆動回路80との接続を模式的に示す図である。なお、図3(b)には、端子群T1側の接続形態が示されているが、端子群T2側も同様の形態で、駆動回路が端子群T2に接続されている。

0042

図3(b)に示すように、FPC(Flexible printed circuits)70を介して、駆動回路80(ドライバIC)が端子群T1に接続される。FPC70の端部には、端子群T1の端子PAD0およびPAD1にそれぞれ接続される端子を備えた端子部71が設けられている。また、FPC70には、端子群T1の各端子に駆動信号を供給するための駆動回路80が実装されている。駆動回路80の各出力端子パターン配線によって、端子部71の端子に接続されている。駆動回路80は、制御信号に基づいて、端子部71の各端子に駆動信号を供給する。端子部71の各端子は、それぞれ、端子群T1の端子PAD0、PAD1に重ねられるようにして、半田等によって、端子群T1の端子PAD0、PAD1に接続される。

0043

ところで、スパッタ法等の真空製膜技術を用いてアクチュエータ30に圧電体層34を製膜すると、圧電体層34を数μm程度まで薄膜化できる。その一方、圧電体層34は、上記のようにPZT等の比較的脆い材料で形成されるため、アクチュエータの動作時に、圧電体層34に割れやクラックが起こり易い。本願発明者らは、アクチュエータ30の動作時に割れやクラックが起こり易い圧電体層34の部位を検討し、また、このような割れやクラックがアクチュエータ30に及ぼす影響を検討した。そして、この検討に基づき、動作時に生じる割れやクラックに対応するための構成をアクチュエータ30に適用した。

0044

以下、動作時に生じる割れやクラックの検討と、これに対応するための構成について説明する。

0045

図4(a)〜(c)は、それぞれ、比較例に係るアクチュエータ30の電極付近の構成を示す断面図、平面図および断面図である。図4(a)〜(c)には、図3(a)の右側の電極層35の1つに注目して、この電極層35付近の構成が示されている。図4(a)は、図4(b)に示す圧電機能部35aのX軸方向中央位置において、Y−Z平面に平行な平面でアクチュエータ30を切断した断面図である。図4(c)は、図4(b)に示す圧電機能部35aのY軸方向中央位置において、X−Z平面に平行な平面でアクチュエータ30を切断した断面図である。

0046

図4(a)〜(c)に示すように、圧電機能部35aは、圧電機能領域R1の上側に広がっている。ここでは、圧電機能部35aが、圧電機能領域R1よりもやや狭く設定されている。圧電機能部35aが、圧電機能領域R1と同じ広さか、圧電機能領域R1よりもやや広く設定されてもよい。平面視において圧電機能部35aは、X軸方向に長く、X軸正負端縁円弧形状となっている。平面視において、圧力室52も、圧電機能部35aと同様の輪郭となっている。端子部35cのY軸方向の幅は、圧電機能部35aよりも小さくなっている。配線部35bのY軸方向の幅は、端子部35cよりもさらに小さくなっている。平面視において、電極層35はY軸方向に対称な形状となっている。

0047

電極層35に電圧(駆動信号)が印加されると、圧電機能領域R1において、電極層35、圧電体層34および振動板層32がZ軸方向に振動する。上記のように圧電体層34は極めて薄いため、電圧(駆動信号)印加時に生じる上記振動により、圧電体層34にクラックが生じることが起こり得る。本願発明者らの検討によると、このようなクラックは、層に段差が生じる絶縁層33の境界付近において生じ易いことが確認された。たとえば、図4(c)において、絶縁層33の段差付近の領域S1において、圧電体層34にクラックが生じ易い。

0048

ところが、領域S1において圧電体層34にクラックが生じると、このクラックが圧電体層34からその直上付近の電極層35に延進することが起こり得る。電極層35は、圧電機能領域R1における圧電体層34および振動板層32の機能を確保するため薄膜に形成されている。このため、圧電体層34に生じたクラックが電極層35へと延びることが起こり易い。しかしながら、領域S1直上付近の位置P1において電極層35にクラックが生じると、電極層35が断線され、駆動信号が圧電機能部35aへと伝わらず、圧電機能領域R1の動作が阻害されてしまう。特に、配線部35bは幅が狭いため、容易に断線が起こり得る。

0049

そこで、本実施の形態では、断線が起こりやすい圧電機能部35aと配線部35bの境界(位置P1)を橋架する補助配線層36がさらに設けられている。

0050

図5(a)〜(c)は、それぞれ、実施形態に係るアクチュエータ30の電極付近の構成を示す断面図、平面図および断面図である。図4(a)〜(c)と同様、図5(a)〜(c)には、図3(a)の右側の電極層35の1つに注目して、この電極層35付近の構成が示されている。図5(a)は、図5(b)に示す圧電機能部35aのX軸方向中央位置において、Y−Z平面に平行な平面でアクチュエータ30を切断した断面図である。図5(c)は、図5(b)に示す圧電機能部35aのY軸方向中央位置において、X−Z平面に平行な平面でアクチュエータ30を切断した断面図である。図5(d)は、図5(b)に示す配線部35bのX軸方向中央位置において、Y−Z平面に平行な平面で配線部35bおよび補助配線層36を切断した断面図である。

0051

図5(b)、(c)に示すように、補助配線層36は、圧電機能部35aと配線部35bの境界(位置P1)を橋架し、さらに、配線部35bの略全長カバーするように電極層35に積層されている。補助配線層36は、電極層35の圧電機能部35aのX軸正側の端部のみに掛かっており、圧電機能部35aのその他の領域には積層されていない。このように、圧電機能部35aの大半の領域に補助配線層36を積層させないことにより、圧電機能部35aの機能を高精度に維持できる。図5(d)に示すように、補助配線層36は、電極層35の配線部35bの上面および両側面に接触するよう形成されている。

0052

補助配線層36は、導電性材料からなっている。補助配線層36は、圧電体層34および電極層35において生じたクラックが延進しにくいように、柔らかく展延性が高い導電性材料からなることが好ましい。補助配線層36は、たとえば、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム亜鉛、錫、鉛、金、銀またはプラチナ、および、これら金属の1つ以上を含む合金から形成され得る。

0053

図6(a)〜(c)は、それぞれ、実施形態に係る電極層35と補助配線層36の状態を観察した写真である。これらの写真は、電極層35に対応する層(以下、単に「電極層」という)に補助配線層36に対応する層(以下、単に「補助配線層」という)を積層した場合のクラックの延進状況を本願発明者らが検証のために撮像したものである。この検証では、補助配線層36は、銅からなっている。図6(a)〜(c)には、電極層35で生じたクラックが、破線で囲まれている。

0054

図6(a)の例では、補助配線層36の厚みが0.75μmに設定された。この場合、電極層35で生じたクラックは、補助配線層36に延進しなかった。よって、クラックが生じた電極層35の箇所が補助配線層36によって橋架され、補助配線層36により駆動信号の導通が確保できた。

0055

図6(b)の例では、補助配線層36の厚みが0.25μmに設定された。この場合、電極層35で生じたクラックは、補助配線層36に延進した。このため、補助配線層36も分断され、補助配線層36による駆動信号の導通を確保できなかった。

0056

図6(c)の例では、補助配線層36の厚みが0.50μmに設定された。この場合、電極層35で生じたクラックは、補助配線層36にも延進した。しかしながら、クラックが生じたものの補助配線層36は導通した。よって、クラックが生じた電極層35の箇所を補助配線層36により橋架でき、補助配線層36による駆動信号の導通を確保できた。

0057

以上の検証により、補助配線層36の厚みをある程度大きく設定することにより、クラックが生じた電極層35の箇所を補助配線層36により電気的に橋架でき、補助配線層36による導通を確保できることが分かる。上記検証により、補助配線層36の厚みは、0.50μm以上であることが好ましく、より好ましくは、0.75μm以上であるとよい。

0058

図7は、実施の形態に係るインクジェット装置の構成を示すブロック図である。

0059

インクジェット装置は、上記構成を備えたインクジェットヘッド1の他、インク供給部2と、コントローラ3と、インタフェース4とを備える。

0060

インク供給部2は、インクジェットヘッド1にインクを供給するための上述のチューブと、チューブに接続されたインクタンクと、インクタンクからチューブにインクを供給するためのポンプを備える。コントローラ3は、CPUとメモリを備え、メモリに保持されたプログラムに従ってインクジェットヘッド1およびインク供給部2を制御する。インタフェース4は、印刷すべき文字および図形等の描画情報の入力を受け付けて、当該描画情報をコントローラ3に出力する。

0061

コントローラ3は、入力された描画情報に従ってインクジェットヘッド1を制御し、被印刷面に印字や描画を行う。コントローラ3は、インクジェットヘッド1の回路基板11を介して駆動回路80を制御し、対応する端子部35cに駆動信号を印加する。こうして、印刷画像に対応するノズル41からインクが被印刷面に吐出される。

0062

<実施形態の効果>
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

0063

アクチュエータ30の動作時には、層に段差が生じる絶縁層33の境界付近において、圧電体層34にクラックが生じ易い。圧電体層34にクラックが生じると、圧電体層34の上側に配された電極層35にクラックが延進して、電極層35が遮断されることが起こり得る。本実施形態に係るアクチュエータ30によれば、図5(a)〜(d)に示すように、絶縁層33の境界付近(段差付近の領域S1)に対応する、電極層35の圧電機能部35aと配線部35bとの境界が、補助配線層36により橋架されているため、圧電機能部35aと配線部35bとの境界において電極層35にクラックが生じても、補助配線層36を介して圧電機能部35aに駆動信号が供給される。よって、アクチュエータ30の動作時における駆動信号の遮断を抑制することができる。

0064

図5(d)に示すように、補助配線層36は、電極層35の上面および両側面に接触するよう形成されている。このように、電極層35の周囲を囲むように補助配線層36を形成することにより、電極層35から延進したクラックにより補助配線層36が完全に分断される可能性を減らすことができる。よって、アクチュエータ30の動作時における駆動信号の遮断をより効果的に抑制することができる。

0065

図5(b)に示すように、補助配線層36は、圧電機能部35aと配線部35bとの境界から配線部35bの略全長に亘って形成されている。このため、境界付近において電極層35にクラックが生じた場合のみならず、長く延びる配線部35bのその他の箇所において何らかの要因によりクラックが生じた場合も、クラックが生じた箇所を補助配線層36により適切に橋架できる。よって、クラックによる駆動信号の遮断をより一層効果的に抑制することができる。

0066

補助配線層36は、展延性が高い導電性材料、たとえば、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、金、銀またはプラチナ、および、これら金属の1つ以上を含む合金からなっている。このように、補助配線層36が展延性の高い導電性材料から形成することにより、電極層35に生じたクラックが補助配線層36に延進しにくくなる。よって、クラックによる駆動信号の遮断を、さらに効果的に抑制することができる。

0067

図6(a)〜(c)の検証で示したとおり、補助配線層36の厚みは、0.50μm以上に設定することが好ましい。これにより、電極層35に生じたクラックが補助配線層36に延進して補助配線層36の導通が遮断されることを抑制することができる。よって、クラックによる駆動信号の遮断を、効果的に抑制することができる。

0068

本実施形態に係るアクチュエータ30をインクジェットヘッド1に用いることにより、インクジェットヘッド1の性能を高く維持することができる。また、本実施形態に係るアクチュエータ30を組み込んだインクジェットヘッド1をインクジェット装置に用いることにより、インクジェット装置の性能を高く維持することができる。

0069

<変更例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何らの制限を受けるものではない。

0070

たとえば、図8(a)、(d)に示すように、補助配線層36を配線部35bの側面に接触させずに配線部35bの上面のみに接触するように配置してもよい。この場合も、補助配線層36は、上記実施の形態と同様、圧電機能部35aと配線部35bの境界を橋架するように形成される。この変更例によっても、電極層35に生じたクラックを補助配線層36により橋架することができる。また、補助配線層36を配線部35bの上面に接触させずに配線部35bの両側面の何れか一方または両方に接触するように配置してもよい。

0071

また、図8(b)、(c)に示すように、補助配線層36を、アクチュエータ30の動作時にクラックが生じ易い圧電機能部35aと配線部35bの境界付近のみに形成してもよい。ただし、この場合は、長い配線部35bの他の箇所に何らかの要因によりクラックが生じた場合に、圧電機能部35aに対する駆動信号の印加が遮断される惧れがある。したがって、このような惧れを解消するためには、上記実施の形態のように、長い配線部35bの略全長に亘って、補助配線層36を配置することが好ましい。

0072

上記実施の形態では、図5(b)に示すように、配線部35bが直線状に延びているが、配線部35bの延び方は、必ずしもこれに限定されるものではない。たとえば、配線部35bが、1箇所または数カ所において途中で屈曲していてもよく、あるいは、曲線状に曲がっていてもよい。また、圧電機能部35aの輪郭や、配線部35bの長さ、幅も、図5(b)に示したものに限られず、適宜変更され得る。

0073

また、上記実施の形態では、図3(a)に示すように、1つのアクチュエータ30により2つの色を吐出可能なように、1つのアクチュエータ30に2列の圧電機能部35aが配置されたが、1つのアクチュエータ30に配置される圧電機能部35aの列の数はこれに限られるものではない。たとえば、1つのアクチュエータ30により4つの色を吐出可能なように、1つのアクチュエータ30に4列の圧電機能部35aが配置されてもよく、また、1つのアクチュエータ30により1つの色を吐出可能なように、1つのアクチュエータ30に1列の圧電機能部35aが配置されてもよい。1つのアクチュエータ30に4列の圧電機能部35aが配置される場合は、圧電機能部35aと端子部35cとの配置に応じて、配線部35bの引き回しパターンが設定される。

0074

この他、インクジェットヘッド1やアクチュエータ30の構成、および、メイン流路51、圧力室52、連絡流路53の形状や構成も、上記実施の形態のものに限定されるものではない。また、上記実施の形態では、Y軸方向に並ぶ2つのインク供給口30aからインクが供給されたが、一つのメイン流路に対して一つのインク供給口30aが設けられても良く、あるいは、インク供給口30aから圧力室52を経由した後インクを排出させるための流路とインク排出口が設けられても良い。

0075

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

0076

1 …インクジェットヘッド
2 …インク供給部
30 …アクチュエータ
33 …絶縁層
34 …圧電体層
35 …電極層
35a …圧電機能部
35b …配線部
35c …端子部
36 …補助配線層
41 …ノズル
52 … 圧力室

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