JP2004160942A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドの製造工程において圧電部材と流路部材とを良好に貼り合わせる。
【解決手段】複数の圧力室１６が上面に沿って設けられた流路部材としてのキャビティプレート１０と、電気的に駆動されることにより圧力室１６の容積を変化させる圧電部材としての圧電アクチュエータ２０とを、接着剤を挟んだ状態で加圧接着する前に、圧電アクチュエータ２０におけるキャビティプレート１０と接触する部分の裏側に相当する位置に、圧電アクチュエータ駆動用の表面電極３０，３１と材質及び厚みが同一のダミー表面電極３４を設ける。これにより、圧電アクチュエータ２０の上面を加圧した際の加圧力が、表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４を介して圧電アクチュエータ２０とキャビティプレート１０との接触部分に集中的に伝わることとなり、良好に貼り合わせることができる。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットヘッドとしては、複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、電圧が印加されることにより変形する圧電部材とを、接着剤で貼り合わせたものが知られている。
【０００３】
例えば、フレキシブルプリントケーブルと電気的に接合するための表面電極が上面の長辺縁に沿って設けられたセラミックス製の圧電アクチュエータ（圧電部材）と、多数の圧力室が長辺方向に沿って配設された金属板製のキャビティプレート（流路部材）とを、圧電アクチュエータの下面（表面電極が設けられた面の裏面）とキャビティプレートの圧力室が設けられた面とを向かい合わせた状態で接着剤で貼り合わせるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２５４６３４号公報（第４−８頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、セラミックス製の圧電部材は寸法精度が低いため、流路部材と良好に貼り合わせる際には、その圧電部材と流路部材とを接着剤を挟んで重ね合わせた状態で、非常に強い力で加圧する必要がある。
【０００６】
しかしながら、圧電部材に対して外部から接着用の圧力を加える加圧用部材は、圧電部材の表面電極に当接した状態で圧電部材を押圧することとなるため、圧電部材に対する加圧力は表面電極の形成されている部分に集中する。その結果、表面電極の形成されていない部分では、接着が不十分となって圧力室間にインクのリークが生じたり、接着剤の厚みが厚くなり過ぎたりすることがあり、インクの吐出性能を低下させる原因となっていた。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、圧電部材と流路部材とを良好に貼り合わせることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法は、インク供給源及び吐出ノズルに接続される複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、流路部材の上記表面に接着された状態で電気的に駆動されることにより圧力室の容積を変化させる板状の圧電部材とを有するインクジェットヘッドを製造するためのものである。そして、本製造方法は、流路部材と圧電部材とを接着剤を挟んだ状態で加圧接着する接着工程と、接着工程よりも前に行われる工程であって、圧電部材における接着工程によって流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に、一定の厚みのスペーサ部材を設けるスペーサ配設工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
このような請求項１のインクジェットヘッドの製造方法によれば、接着工程において、圧電部材に対して外部から接着用の圧力を加える加圧用部材は、圧電部材のスペーサに当接した状態で圧電部材を押圧することとなるため、スペーサ部材の設けられている部分、即ち、圧電部材と流路部材との接触部分に圧力が加わるようにすることができる。このため、圧電部材と流路部材とを良好に貼り合わせることができ、その結果、安定したインク吐出性能のインクジェットヘッドを製造することができる。
【００１０】
ところで、この種のインクジェットヘッドでは、圧電部材を駆動するための電極が、圧電部材における圧力室に面する部分の裏側に相当する位置に設けられる場合と、圧電部材における流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に設けられる場合とが考えられる。
【００１１】
ここで、前者の場合には、請求項２に記載のように、圧電部材における接着工程によって圧力室に面する部分の裏側に相当する位置に圧電部材を駆動するための電極を設ける電極配設工程を、接着工程よりも前に行うと共に、スペーサ配設工程では、スペーサ部材として電極と同じ厚みの部材を用いるとよい。これによれば、圧電部材に対する加圧力が、電極が設けられている部分に集中してしまうことを防ぐことができる。
【００１２】
一方、後者の場合には、請求項３に記載のように、圧電部材における接着工程によって流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に圧電部材を駆動するための電極を設ける電極配設工程を、接着工程よりも前に行うと共に、スペーサ配設工程では、スペーサ部材として電極と同じ厚みの部材を用いるとよい。これによれば、上記請求項２で述べた効果に加え、圧電部材に対する加圧力が、スペーサ部材及び電極が設けられている部分、即ち、圧電部材と流路部材との接触部分に集中するようになるため、流路部材と圧電部材とを必要最小限の加圧力で効果的に貼り合わせることができる。なお、スペーサ部材は、電極と重なり合わない位置に設けられることとなる。
【００１３】
また、上記請求項２，３のように、スペーサ配設工程でスペーサ部材として電極と同じ厚みの部材を用いる場合には、請求項４に記載のように、スペーサ部材として電極と同じ材質の部材を用いることが好ましい。圧電部材に対する加圧力が、スペーサ部材と電極とを介して同じ条件で加えられることとなるからである。
【００１４】
そして更に、この場合には、請求項５に記載のように、スペーサ配設工程が、電極配設工程と同時になされるようにすることで、スペーサ部材を設ける工程を簡略化することができる。
特に、請求項６に記載のように、スペーサ配設工程及び電極配設工程が、圧電部材における接着工程によって流路部材と接触する側の面の裏面に、電極及びスペーサ部材が繋がった導電膜を形成する導電膜形成工程であり、この導電膜形成工程よりも後に、導電膜における電極とスペーサ部材とを分離する分離工程を行うようにすれば、製造工程を一層簡略化することができる。なお、分離工程は接着工程の前後何れで行ってもよい。
【００１５】
一方、請求項７に記載のように、流路部材が、複数の圧力室が二次元方向に配置されたものである場合には、圧力部材と流路部材とを確実に貼り合わせるための困難性が一層高くなるが、本製造方法によれば良好に貼り合わせることができる。
【００１６】
次に、請求項８に記載のインクジェットヘッドは、インク供給源及び吐出ノズルに接続される複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、その流路部材に接着され、電気的に駆動されることにより圧力室の容積を変化させる圧電部材とを備えたものである。そして、本インクジェットヘッドは、圧電部材の流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に、一定の厚みのスペーサ部材を設けたことを特徴としている。この構成によれば、上記請求項１の製造方法で製造することができるため、安定したインク吐出性能を得ることができる。
【００１７】
ここで、圧電部材の圧力室に面する部分の裏側に相当する位置に圧電部材を駆動するための電極を設けたものについては、請求項９に記載のようにスペーサ部材の厚みが電極の厚みと同一であれば、上記請求項２の製造方法で製造することができる。
【００１８】
また、圧電部材の流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に圧電部材を駆動するための電極を設けたものについては、請求項１０に記載のようにスペーサ部材の厚みが電極の厚みと同一であれば、上記請求項３の製造方法で製造することができる。
【００１９】
また更に、上記請求項９，１０のようにスペーサ部材の厚みが電極の厚みと同一のものについては、請求項１１に記載のようにスペーサ部材の材質が電極の材質と同一であれば、上記請求項４の製造方法で製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、第１実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェットヘッドの断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、インクジェットヘッド１は、キャビティプレート１０と、圧電アクチュエータ２０と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）４０とを備えている。
ここで、まずキャビティプレート１０の構造について説明する。
【００２２】
図３は、キャビティプレート１０の分解斜視図であり、図４は、キャビティプレート１０の部分拡大分解斜視図である。
図３及び図４に示すように、キャビティプレート１０は、ベースプレート１２、スペーサプレート１３、第１マニホールドプレート１４、第２マニホールドプレート１５及びノズルプレート４３の５枚の薄板を接着剤で接合することにより積層した構造となっている。なお、本第１実施形態では、ノズルプレート４３を除いた各プレート１２，１３，１４，１５は、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さである。
【００２３】
ノズルプレート４３には、微小径のインク吐出用のノズル５４が、このノズルプレート４３の長手方向に沿って２列の千鳥配列状に配設されている。
また、第２マニホールドプレート１５には、ノズルプレート４３の各ノズル５４と対応する位置に複数の貫通孔１５ａが設けられており、更に、貫通孔１５ａの列の両側に沿って延びるように一対のマニホールド室１５ｂ，１５ｂが設けられている。同様に、第１マニホールドプレート１４にも、第２マニホールドプレートの貫通孔１５ａ及びマニホールド室１５ｂ，１５ｂと重なる位置に、貫通孔１４ａ及びマニホールド室１４ｂ，１４ｂが設けられている。なお、図４に示すように、第２マニホールドプレート１５のマニホールド室１５ｂ，１５ｂは、この第２マニホールドプレート１５の上面側にのみ開口した凹み形状となっている。
【００２４】
一方、スペーサプレート１３には、第１マニホールドプレート１４の各貫通孔１４ａと対応する位置に複数の貫通孔１３ａが設けられている。また、スペーサプレート１３における貫通孔１３ａの列の両側には、第１マニホールドプレート１４のマニホールド室１４ｂに連通する複数の貫通孔１３ｂが設けられており、更に、スペーサプレート１３の長手方向の一端にも、各マニホールド室１４ｂに連通する２つの供給孔１３ｃ，１３ｃが設けられている。
【００２５】
一方また、ベースプレート１２には、その長辺方向に沿った中心線と直交する方向（短辺方向）に延びる細幅の圧力室（厳密には、圧電アクチュエータ２０及びスペーサプレート１３が貼り合わせられることで圧力室となる開口空間）１６が多数設けられている。ここで、各圧力室１６の一端１６ａは、スペーサプレート１３及び各マニホールドプレート１４，１５に設けられた貫通孔１３ａ，１４ａ，１５ａを介してノズルプレート４３のノズル５４に連通している。また、各圧力室１６の他端１６ｂは、スペーサプレート１３の貫通孔１３ｂを介してマニホールドプレート１４，１５におけるマニホールド室１４ｂ，１５ｂに連通している。なお、図４に示すように、各圧力室１６の上記他端１６ｂは、ベースプレート１２の下面側にのみ開口した凹み形状となっている。
【００２６】
また更に、ベースプレート１２の長手方向の一端には、スペーサプレート１３の供給孔１３ｃ，１３ｃに連通する２つの供給孔１２ａ，１２ａが設けられている。そして、供給孔１２ａ，１２ａの上面には、その上方のインク供給源としてのインクタンク（図示せず）から供給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が張設されている。
【００２７】
このような構造により、インクタンク（図示せず）からベースプレート１２及びスペーサプレート１３における供給孔１２ａ，１３ｃを介して左右両マニホールド室１４ｂ，１５ｂ内に流入したインクは、この各マニホールド室１４ｂ，１５ｂから各貫通孔１３ｂを通って各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から各貫通孔１３ａ，１４ａ，１５ａを通って、各圧力室１６に対応するノズル５４に至る。
【００２８】
次に、圧電アクチュエータ２０の構造について説明する。
図５は、圧電アクチュエータ２０の分解斜視図であり、図６は、圧電アクチュエータ２０の部分拡大分解斜視図である。
図５に示すように、圧電アクチュエータ２０は、８枚の圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２２と、１枚の絶縁シート２３とを積層した構造となっている。なお、本第１実施形態では、各圧電シート２１ａ〜２１ｇ，２２及び絶縁シート２３の厚さは、いずれも１５μｍ〜４０μｍ程度である。また、絶縁シート２３は、製造上、他の圧電シートと全く同じ材料（例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックス材料）を用いることが好ましい。
【００２９】
最下層の圧電シート２２とそれを１番目として上方へ数えた場合の奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面（広幅面）のうち短辺の中央線を挟んだ両側には、細幅の個別電極２４が、これら各圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの短辺と平行に、且つ、長辺に沿って複数並べてパターン形成されている。ここで、個別電極２４は、キャビティプレート１０における各圧力室１６に対応した位置に形成されている。また、各個別電極２４の幅寸法は、これと対応する圧力室１６の広幅部よりも少し狭くなるように設定されている。
【００３０】
一方、下から偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面（広幅面）には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が形成されている。そして、各圧電シート２１ａ〜２１ｇのうち個別電極２４及びコモン電極２５が積層方向に重なる箇所（個別電極２４及びコモン電極２５に挟まれる箇所）が、圧電効果により機械的変位（歪み）を生じる活性部３５である。
【００３１】
また、圧力室１６は、ベースプレート１２の長辺方向に沿って２列に配列されているので、コモン電極２５は、この２列の圧力室１６を一体的に覆うように、偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの短辺方向の中央部において長辺方向に延びる平面視略矩形状に形成されている。そして、偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにおける短辺縁の近傍箇所には、この短辺縁の略全長にわたって延びる引き出し部２５ａ，２５ａが、コモン電極２５と一体形成されている。
【００３２】
また更に、偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面のうち活性部３５以外の箇所（偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにおける長辺縁の近傍箇所であって、コモン電極２５が形成されていない箇所）には、個別電極２４と略同じ幅寸法で長さの短いダミー個別電極２６が、個別電極２４と同じ上下位置に形成されている。これらダミー個別電極２６は、圧電アクチュエータ２０の変形作用（歪み）には寄与しない捨てパターンの電極であり、各圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３を積層した場合の部分的な厚さの変化を少なくするためのものである。
【００３３】
一方、奇数番目の圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面のうち引き出し部２５ａ，２５ａと対応する位置（同じ上下位置）には、捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７が形成されている。
一方また、最上層の圧電シートである絶縁シート２３の表面には、個別電極２４に対応する表面電極３０と、コモン電極２５の引き出し部２５ａに対応する表面電極３１とが、当該絶縁シート２３の長辺縁に沿って設けられている。
【００３４】
そして更に、絶縁シート２３の表面には、表面電極３０と交互にダミー表面電極３４が設けられている。このダミー表面電極３４は、圧電アクチュエータ２０の変形作用には寄与しない捨てパターンの電極であり、表面電極３０，３１と同じ材質且つ同じ厚みのものである。また、ダミー表面電極３４は、図７及び図８に示すように、キャビティプレート１０における圧電室１６と重ならず且つ圧力室１６に隣接する部分に相当する位置に形成されており、表面電極３０とダミー表面電極３４とにより各圧力室１６の周囲を取り囲むような配置となっている。
【００３５】
そして、最下層の圧電シート２２を除いて、他の全ての圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３には、表面電極３０と、これに対応する位置の個別電極２４及びダミー個別電極２６とが互いに連通するように、スルーホール３２が穿設されている。同様に、圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３には、少なくとも１つの表面電極３１（本第１実施形態では絶縁シート２３の四隅の表面電極３１）と、これに対応する位置の引き出し部２５ａ及びダミーコモン電極２７とが互いに連通するように、スルーホール３３が穿設されている。これら各スルーホール３２，３３には、個別電極２４やコモン電極２５等と同じ材質（例えばＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト等）の導電材料が充填されている。そのため、上下に積層した複数の圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３においては、同じ上下位置の個別電極２４とダミー個別電極２６と表面電極３０とがスルーホール３２内の導電材料を介して電気的に接続される一方、同じく上下複数枚のコモン電極２５とダミーコモン電極２７と表面電極３１とがスルーホール３３内の導電材料を介して電気的に接続される。
【００３６】
なお、各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３の各スルーホール３２，３３は、各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３の長辺方向に沿って一列状に整列しないように適宜ずらして穿設されている。
次に、圧電アクチュエータ２０の製造方法について説明する。なお、ここでは、シート状の素材から複数個の圧電アクチュエータ２０を製造する場合について述べる。
【００３７】
まず、圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１ｂ（２１ｄ，２１ｆ，２２も同様）の複数個分をマトリックス状に並べた大きさを有する第１素材シート（グリーンシート）の表面のうち各圧電シート２１ｂ（２１ｄ，２１ｆ）となる箇所に、複数個の個別電極２４と捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７とを設ける位置に対して、予めスルーホール３２を穿設する。
【００３８】
同様にして、圧電シート２１ａ（２１ｃ，２１ｅ，２１ｇも同様）の複数個分をマトリックス状に並べた大きさを有する第２素材シート（グリーンシート）の表面のうち各圧電シート２１ａ（２１ｃ，２１ｅ，２１ｇ）となる箇所に、複数個のコモン電極２５の引き出し部２５ａと捨てパターンの電極としてのダミー個別電極２６とを設ける位置に対して、予めスルーホール３３を穿設する。
【００３９】
更に、絶縁シート２３の複数個をマトリックス状に並べた大きさを有する第３素材シート（グリーンシート）の表面のうち各絶縁シート２３の箇所に、複数個の表面電極３０，３１を設ける位置に対して、スルーホール３２，３３を穿設する。
【００４０】
そして、各圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面に個別電極２４及びダミーコモン電極２７を、各圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面にコモン電極２５及びダミー個別電極２６を、絶縁シート２３の表面に表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４を、それぞれＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト等の導電材料を用いたスクリーン印刷にて形成する。なお、絶縁シート２３の表面にダミー表面電極３４を形成する工程が、スペーサ配設工程に相当し、絶縁シート２３の表面に表面電極３０，３１を形成する工程が、電極配設工程に相当する。
【００４１】
この場合、各スルーホール３２，３３は、第１〜第３素材シートの上下広幅面に貫通しているから、各スルーホール３２，３３内に導電材料が浸入し、各スルーホール３２，３３を介して各電極部分２４，２５，２６，２７，３０，３１を通じてシートの上下面で導通可能となる。次いで、各素材シートを乾燥したのち積層し、次いで積層方向にプレスすることにより一体化して１枚の積層体にして焼成する。その後所定の大きさにカットする。
【００４２】
以上により、上下に積層した複数の圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３においては、同じ上下位置の個別電極２４とダミー個別電極２６と表面電極３０とがスルーホール３２内の導電材料を介して電気的に接続される一方、同じく上下複数枚のコモン電極２５とダミーコモン電極２７と表面電極３１とがスルーホール３３内の導電材料を介して電気的に接続される。
【００４３】
次に、こうして製造された圧電アクチュエータ２０を、キャビティプレート１０及びＦＰＣ４０と貼り合わせてインクジェットヘッド１を製造する工程について説明する。
まず、圧電アクチュエータ２０の下面（キャビティプレート１０の圧力室１６と対向する広幅面）全体に、インク非浸透性の合成樹脂材からなる接着剤４１（図２）を予め塗布する。
【００４４】
次いで、図７に示すように、キャビティプレート１０に対して、圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４がキャビティプレート１０における各圧力室１６の各々に対応するように重ね合わせ、ヒータを内蔵すると共に平らな押圧面を有した加圧用部材としてのヒータバー（図示せず）により、圧電アクチュエータ２０の上面を加圧しつつ加熱する。ここで、圧電アクチュエータ２０の上面には、キャビティプレート１０と接触する部分の裏側に相当する位置に表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４が設けられており、これらがヒータバーの押圧面に当接する。このため、ヒータバーからの押圧力は、表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４が設けられた位置に相当する各圧力室１６の周囲部分に集中することとなり、圧電アクチュエータ２０とキャビティプレート１０とが良好に貼り合わせられる。なお、本工程が接着工程に相当する。
【００４５】
その後、圧電アクチュエータ２０の上面に、ＦＰＣ４０を重ね押圧することによって、ＦＰＣ４０における各種の配線パターン（図示せず）を各表面電極３０，３１に電気的に接合する。
そして、全個別電極２４とコモン電極２５との間に、通常の使用時よりも高い電圧を印可することで、圧電シート２１ａ〜２１ｇの上記両電極２４，２５間に挟まれる部分を分極処理する。
【００４６】
以上の構成において、圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４のうち任意の個別電極２４とコモン電極２５との間に電圧を印加することにより、圧電シート２１ａ〜２１ｇのうち電圧を印加した個別電極２４に対応する部分が圧電による積層方向の歪みを生じ、この歪みにて各個別電極２４に対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、圧力室１６内のインクがノズル５４から液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。
【００４７】
なお、本第１実施形態のインクジェットヘッド１では、キャビティプレート１０が、流路部材に相当し、圧電アクチュエータ２０（詳しくは、圧電アクチュエータ２０から表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４を除いたもの）が、圧電部材に相当し、ダミー表面電極３４が、スペーサ部材に相当している。
【００４８】
以上のように、本第１実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法によれば、キャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とを貼り合わせる際に、ヒータバーによる押圧力を、圧電アクチュエータ２０の表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４によって、確実な接着が要求される圧力室１６の周囲部分に伝えることができるため、キャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とを良好に貼り合わせることができる。その結果、圧力室１６間でのインクのリークや、接着剤４１の厚みが厚くなることによる圧力室１６の容積変化量の低下（インク吐出速度の低下）等を防止することができるため、安定したインク吐出性能のインクジェットヘッド１を製造することができる。
【００４９】
そして特に、本インクジェットヘッド１の製造方法では、ダミー表面電極３４の厚み及び材質を表面電極３０，３１と同じにしているため、表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４によってヒータバーからの押圧力を均等に伝達することができる。加えて、製造も容易となる。
【００５０】
次に、第２実施形態について説明する。
図９は、インクジェットヘッドの平面図である。図１０は、図９内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図１１は、図１０内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図１２は、図９に示すインクジェットヘッドの要部断面図である。図１３は、図９に示すインクジェットヘッドの要部分解斜視図である。
【００５１】
図９に示すように、インクジェットヘッド１０１は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状をしている。インクジェットヘッド１０１は、後述する多数の圧力室１１０やインク排出口（ノズル）１０８（共に図１０〜図１２参照）が形成された流路ユニット１０４を有しており、その上面には、千鳥状になって２列に配列された複数の台形のアクチュエータユニット１２１が接着されている。より詳細には、各アクチュエータユニット１２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット１０４の長手方向に沿うように配置されている。また、隣接するアクチュエータユニット１２１の斜辺同士が、流路ユニット１０４の幅方向にオーバーラップしている。なお、図９〜図１３では図示省略しているが、アクチュエータユニット１２１上には、後述する個別電極１３５及び共有電極１３４の電位を制御する信号を供給するためのＦＰＣ１５０（図１５参照）がそれぞれ貼り付けられている。
【００５２】
アクチュエータユニット１２１の接着領域と対応した流路ユニット１０４の下面は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のインク排出口１０８がマトリクス状に（二次元方向に）配列されている。また、流路ユニット１０４の上方には、その長手方向に沿ってインク溜まり１０３が配置されている。インク溜まり１０３は、その一端に設けられた開口１０３ａを介してインク供給源としてのインクタンク（図示せず）に連通しており、常にインクで満たされている。インク溜まり１０３には、その延在方向に沿って開口１０３ｂが２つずつ対になって、アクチュエータユニット１２１が設けられていない領域に千鳥状に設けられている。
【００５３】
図９及び図１０に示すように、インク溜まり１０３は、開口１０３ｂを介してその下層にある流路ユニット１０４内のマニホールド１０５と連通している。開口１０３ｂには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタ（図示せず）が設けられていてよい。マニホールド１０５は、その先端部が２つに分岐して副マニホールド１０５ａとなっている。１つのアクチュエータユニット１２１の下部には、当該アクチュエータユニット１２１に対してインクジェットヘッド１０１の長手方向両隣にある２つの開口１０３ｂからそれぞれ２つの副マニホールド１０５ａが進入してきている。つまり、１つのアクチュエータユニット１２１の下部には、合計で４つの副マニホールド１０５ａがインクジェットヘッド１０１の長手方向に沿って延在している。各副マニホールド１０５ａには、インク溜まり１０３から供給されたインクが満たされている。
【００５４】
図１０及び図１１に示すように、アクチュエータユニット１２１に対応したインク吐出領域の表面には、多数のインク排出口１０８が配列されている。各インク吐出口８は、図１２からも分かるように、先細形状のノズルとなっており、平面形状がほぼ菱形の圧力室（キャビティ）１０（長さ９００μｍ、幅３５０μｍ）及びアパーチャ１１２を介して副マニホールド１０５ａと連通している。このようにして、インクジェットヘッド１０１には、インクタンクからインク溜まり１０３、マニホールド１０５、副マニホールド１０５ａ、アパーチャ１１２及び圧力室１１０を経てインク吐出口８に至るインク流路１３２が形成されている。なお、図１０及び図１１において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット１２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０及びアパーチャ１１２を実線で描いている。更に、図１０及び図１１において、後述する溝部１５３及び導電膜１３８の図示を省略している。
【００５５】
また、図１１からも明らかなように、アクチュエータユニット１２１の下方にあるインク吐出領域に対応した流路ユニット１０４内では、１つの圧力室１１０と連通したアパーチャ１１２が当該圧力室に隣接する圧力室１１０と重複するように、圧力室１１０同士が密着して配列されている。このようなことが可能なことの一因は、図１２にも示すように、圧力室１１０とアパーチャ１１２とを異なる高さに設けるようにしたからである。このようにすることで、圧力室１１０を高密度に配列することが可能であり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１０１により高解像度の画像形成を実現している。
【００５６】
圧力室１１０は、図１０及び図１１に描かれた平面内において、インクジェットヘッド１０１の長手方向（第１配列方向）と、インクジェットヘッド１０１の幅方向からやや傾いた方向（第２配列方向）との２方向にインク吐出領域内で配列されている。インク吐出口８は、第１配列方向には５０ｄｐｉで配列されている。一方で、圧力室１１０は、第２配列方向には１つのインク吐出領域内に最大で１２個が含まれるように配列されており、そして、第２配列方向に１２個の圧力室１１０が配列されたことによる第１配列方向への変位は圧力室１１０の１つ分に相当している。これにより、インクジェットヘッド１０１の全幅内で、第１配列方向に隣接する２つのインク吐出口８間の距離だけ離隔した範囲には、１２個のインク吐出口８が存在するようになっている。なお、各インク吐出領域の第１配列方向についての両端部（アクチュエータユニット１２１の斜辺に相当する）では、インクジェットヘッド１０１の幅方向に対向するインク吐出領域と相補関係となることで上記条件を満たしている。そのため、本インクジェットヘッド１０１では、第１及び第２配列方向に配列された多数のインク吐出口８から、インクジェットヘッド１０１の幅方向への用紙に対する相対的な移動に伴って順次インク滴を吐出させることで、主走査方向に６００ｄｐｉで印刷を行うことが可能になっている。
【００５７】
次に、インクジェットヘッド１０１の断面構造について説明する。
図１２及び図１３に示すように、インクジェットヘッド１０１の底部側の要部は、上から、アクチュエータユニット１２１、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６，１２７，１２８、カバープレート１２９、ノズルプレート１３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット１２１を除いた９枚のプレートから流路ユニット１０４が構成されている。
【００５８】
アクチュエータユニット１２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シートが積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが活性層とされ残り３層が非活性層とされたものである。キャビティプレート１２２は、圧力室１１０に対応するほぼ菱形の開口（即ち、アクチュエータユニット１２１及びベースプレート１２３と貼り合わせられることで圧力室１１０となる開口空間）が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート１２３は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、圧力室１１０とアパーチャ１１２との連絡孔及び圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート１２４は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、アパーチャ１１２のほかに圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート１２５は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、アパーチャ１１２と副マニホールド１０５ａとの連絡孔及び圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート１２６，１２７，１２８は、副マニホールド１０５ａに加えて、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート１２９は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート１３０は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、ノズルとして機能する先細のインク吐出口８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００５９】
これら１０枚のシート１２１〜１３０は、図１２に示すようなインク流路１３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。このインク流路１３２は、副マニホールド１０５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１１２において水平に延在し、それから更に上方に向かい、圧力室１１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にインク吐出口８へと向かう。
【００６０】
次に、アクチュエータユニット１２１の詳細な構造について説明する。
図１４は、図１１に示す領域におけるアクチュエータユニット１２１の拡大平面図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ線に沿ったインクジェットヘッド１０１の部分断面図である。
【００６１】
図１４に示すように、アクチュエータユニット１２１の上面であって平面視で各圧力室１１０と実質的に重なり合う位置には、厚さ１．１μｍ程度の個別電極１３５がそれぞれ設けられている。個別電極１３５は、ほぼ菱形の電極部１３５ａと、電極部１３５ａの一方の鋭角部から連続して形成された矢印形状の電極部１３５ａとからなる。電極部１３５ａは、圧力室１１０よりも一回り小さくほぼこれと相似形状を有しており、平面視において圧力室１１０に収まるように配置されている。また、電極部１３５ａは、平面視においてそのほとんどの領域が圧力室１１０からはみ出している。
【００６２】
アクチュエータユニット１２１の上面の個別電極１３５以外の領域は、そのほとんどが個別電極１３５と同じ厚みで同じ材料からなる導電膜１３８で被覆されている。個別電極１３５と導電膜１３８との間は、個別電極１３５の外縁に沿ってアクチュエータユニット１２１の表面に形成された幅３０μｍ程度、深さ５〜１０μｍ程度の溝部１５３によって絶縁されている。後述するように、溝部１５３によって隣接する個別電極１３５同士の相互干渉が軽減されるので、クロストークの発生を抑制することが可能となっている。
【００６３】
図１５に示すように、アクチュエータユニット１２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート１４１，１４２，１４３，１４４を含んでいる。そして、アクチュエータユニット１２１には、個別電極１３５及び共通電極１３４の電位を制御する信号を供給するためのＦＰＣ１５０が貼り付けられている。圧電シート１４１〜１４４は連続平板層であり、アクチュエータユニット１２１は、インクジェットヘッド１０１内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１１０に跨って配置されている。圧電シート１４１〜１４４が連続平板層として多数の圧力室１１０に跨って配置されることで、圧電素子の機械的剛性を高く保つことができるので、インクジェットヘッド１０１におけるインク吐出性能の応答性を高めることができるようになっている。本第２実施形態において、圧電シート１４１〜１４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。
【００６４】
最上層にある圧電シート１４１とその下方に隣接した圧電シート１４２との間には、シート全面に形成された厚み２μｍ程度の共通電極１３４が介在している。また、上述したように、アクチュエータユニット１２１の上面つまり圧電シート１４１の上面には、平面形状が圧力室１１０と相似形状（長さ８５０μｍ、幅２５０μｍ）を有し且つ積層方向への射影領域が圧力室領域に含まれる電極部１３５ａと矢印形状の電極部１３５ｂとからなる個別電極１３５が、圧力室１１０毎に形成されている。更に、圧電シート１４３と圧電シート１４４との間、及び、圧電シート１４２と圧電シート１４３との間には、アクチュエータユニット１２１を補強するための補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂがそれぞれ介在している。補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂは、共通電極１３４とほぼ同じ厚さを有している。本第２実施形態において、個別電極１３５、導電膜１３８は下地にＮｉ（膜厚１μｍ程度）、表層にＡｕ（膜厚０．１μｍ程度）が形成された積層金属材料からなるものであり、共通電極１３４及び補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂは、Ａｇ−Ｐｄ系の金属材料からなるものである。補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂは電極として作用するものではなく必ずしも設ける必要はないが、補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂがあることで焼結後の圧電シート１４１〜１４４の脆さを補うことができ、圧電シート１４１〜１４４がハンドリングし易くなるという利点がある。
【００６５】
共通電極１３４は、図示しない領域においてＦＰＣ１５０を介して接地されている。これにより、共通電極１３４は、全ての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極１３５は、各圧力室１１０に対応するもの毎に電位を制御することができるように、矢印形状の電極部１３５ａにおいて、個別電極１３５毎に独立してＦＰＣ１５０内に配線されたリード線（図示せず）と接触しており、このリード線を介して図示しないドライバに接続されている。このように、本第２実施形態では、平面視において圧力室１１０の外側にある電極部１３５ａにおいて個別電極１３５とＦＰＣ１５０とが接続されていることにより、アクチュエータユニット１２１の積層方向への伸縮が阻害されることが少なく、圧力室１１０の容積変化量を大きくすることができるようになっている。なお、共通電極１３４は、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように或いは射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室１１０毎に多数形成されたものであってもよく、必ずしもシート全面に形成された１枚の導電シートである必要はない。ただし、このとき、圧力室１１０に対応する部分が全て同一電位となるように共通電極同士が電気的に接続されていることが必要である。
【００６６】
本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１において、圧電シート１４１〜１４４の分極方向はその厚み方向となっている。つまり、アクチュエータユニット１２１は、最上側（つまり、圧力室１１０から最も離れた）の圧力シート１４１を活性層とし且つ下側（つまり、圧力室１１０に近い）３枚の圧電シート１４２〜１４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。したがって、個別電極１３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば活性層である圧電シート１４１の電極に挟まれた部分が分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート１４２〜１４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、最上層の圧電シート１４１と下層の圧電シート１４２〜１４４との間で、シート間で分極方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート１４１〜１４４全体が非活性側に凸となる変形を生じる（ユニモルフ変形）。このとき、図１５で示したように、圧電シート１４１〜１４４の下面は圧力室を区画する隔壁（キャビティプレート）１２２の上面に固着されているので、結果的に圧電シート１４１〜１４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、インク吐出口８からインクが吐出される。その後、個別電極１３５への駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート１４１〜１４４は元の形状に戻って、圧力室１１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド１０５側から吸い込む。
【００６７】
なお、他の駆動方法として、予め個別電極１３５に電圧を印加しておき、吐出要求がある毎に一旦電圧の印加を停止し、その後所定のタイミングにて再び電圧を印加する方法を用いることもできる。この場合は、電圧の印加が停止されたタイミングで、圧電シート１４１〜１４４が元の形状に戻ることにより、圧力室１１０の容積は、初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、インクがマニホールド１０５側から吸い込まれ、その後再び電圧が印加されたタイミングで、圧電シート１４１〜１４４が圧力室側へ凸となるように変形し、圧力室の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
【００６８】
また、例えば電界と分極とが逆方向であれば電極に挟まれた活性層である圧電シート１４１の一部が分極方向と直角方向に伸びる。したがって、圧電シート１４１〜１４４の電極１３４，３５に挟まれた部分は、圧電横効果により、圧力室側に凹となるように湾曲する。このため、圧力室１１０の容積が増加して、インクをマニホールド１０５側から吸い込む。その後、個別電極１３５への駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート１４１〜１４４は元の形状に戻って、圧力室１１０の容積が元の容積に戻るので、インクをノズルから吐出する。
【００６９】
このように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１では、アクチュエータユニット１２１の圧力室から最も離れた圧電シート１４１が活性層であって、その圧力室側にある面とは反対側の面（上面）に個別電極１３５が形成されていると共に、圧電シート１４１の上面に個別電極１３５同士の離隔を保つような導電膜１３８が形成されている。そのため、接着力の強化のために個別電極１３５だけでなく圧電シート１４１上の全面にＦＰＣ１５０を接着により貼り合わせた場合に、個別電極１３５以外の領域に個別電極１３５とほぼ同じ厚さを有する導電膜１３８が存在するために、個別電極１３５が形成された領域とそれ以外の領域とに高低差がほとんど生じない。したがって、ＦＰＣ１５０を引き剥がそうとする外力がこれに加えられた場合であっても、ＦＰＣ１５０とアクチュエータユニット１２１とが剥がれにくくなって、インクジェットヘッド１０１の信頼性が向上する。
【００７０】
また、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、アクチュエータユニット１２１の圧力室から最も離れた圧電シート１４１だけが活性層であって、その圧力室側にある面とは反対側の面（上面）上だけに個別電極１３５が形成されたものである。そのため、アクチュエータユニット１２１を作製する際に、平面視で重なるように設けられた個別電極同士を互いに接続するためのスルーホールを形成する必要がなく、容易に製造可能である。
【００７１】
更に、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、圧力室１１０から最も離れた活性層としての圧電シート１４１と流路ユニット１０４との間に、３枚の非活性層としての圧電シートが配置されたものである。このように、１層の活性層に対して非活性層を３層とすることで、圧力室１１０の容積変化量を比較的大きくすることができ、したがって、個別電極１３５の駆動電圧の低電圧化と共に圧力室１１０の小型化及び高集積化を図ることが可能となる。
【００７２】
本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、活性層である圧電シート１４１と非活性層である圧電シート１４２〜１４４とが同じ材料で形成されているために、材料を交換する手間が不要となり、比較的簡略な製造工程により製造可能である。そのため、製造コストを低減できることが期待される。更に、活性層である圧電シート１４１と非活性層である圧電シート１４２〜１４４とが全て実質的に同じ厚みを有していることからも、製造工程の簡略化によるコスト削減を図ることができる。なぜなら、圧電シートとなるセラミックス材料を塗布積層していくときの厚さ調整工程を簡単に行うことができるようになるからである。
【００７３】
また、上述のように構成された本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１によれば、圧電シート１４１を共通電極１３４と個別電極１３５とで挟み込むことにより、圧電効果によって容易に圧力室１１０の容積を変化させることができる。また、活性層である圧電シート１４１が連続平板層であるため、容易に製造することが可能である。
【００７４】
また、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、圧力室１１０に近い圧電シート１４２〜１４４を非活性層とし、圧力室１１０から離れた圧電シート１４１を活性層としたユニモルフ構造のアクチュエータユニット１２１を有している。そのため、圧電横効果により圧力室１１０の容積変化量を大きくすることができて、圧力室１１０側が活性層でその反対側が非活性層のインクジェットヘッドと比較して、個別電極１３５に印加される電圧の低電圧化や圧力室１１０の高集積化を図ることが可能となる。印加電圧の低電圧化を図ることにより、個別電極１３５を駆動するドライバを小型化できてコストを抑えることができ、圧力室１１０を小さくできてその高集積化を図ったときであっても十分な量のインクを吐出することが可能となって、ヘッド１０１の小型化と印刷ドットの高密度配置が実現される。
【００７５】
次に、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法について、更に図１６〜図２０を参照しつつ説明する。
インクジェットヘッド１０１を製造するには、まず流路ユニット１０４及びアクチュエータユニット１２１をそれぞれ並行して別個に作製し、その後両者を接着する。流路ユニット１０４を作製するには、これを構成する各プレート１２２〜１３０に、パターニングされたフォトレジストをマスクとした異方性エッチングを施して、図１２及び図１３に示すような開孔及び凹部を各プレート１２２〜１３０のそれぞれに形成する。また、図１６に示すように、キャビティプレート１２２に圧力室１１０を形成する際、これと同時のエッチング工程により、円形のマーク（キャビティ位置認識マーク）１５５を形成する。つまり、圧力室１１０及びマーク１５５に相当する部分に開孔を有するフォトレジストをマスクとしてキャビティプレート１２２にエッチングを施す。マーク１５５は、後述するレーザ加工のトレース位置決定・修正のために設けられるものであり、例えば、インク吐出領域外において、キャビティプレート１２２の長手方向の所定間隔毎に、キャビティプレート１２２の幅方向に離れた２個所に形成される。マーク１５５は開孔であってもよいし、凹部であってもよい。なお、図１６においては、多数の圧力室１１０のうち一部の圧力室１１０だけを図示している。
【００７６】
変形例として、マーク１５５は、圧力室１１０を形成するためのエッチングと別工程で、つまり別のフォトレジストをマスクとして行うようにしてもよい。しかしながら、マーク１５５を形成するためのエッチングを圧力室１１０を形成するためのエッチングと同時の工程とすることで、圧力室１１０に対するマーク１５５の位置精度を高めることができ、後述するように個別電極１３５と圧力室１１０との位置精度が向上するという利益が得られる。
【００７７】
また、キャビティプレート１２２以外の８枚のプレート１２３〜１３０についても、エッチングにより開孔を形成する。その後、インク流路１３２が形成されるように９枚のプレート１２２〜１３０を接着剤を介在させつつ重ね合わせ、接着することで流路ユニット１０４を作製する。
【００７８】
一方、アクチュエータユニット１２１を作製するには、まず、圧電シート１４４となるセラミックス材料上に、補強用金属膜１３６ａとなる導電性のペーストをパターン印刷する。それと並行して、圧電シート１４３となるセラミックス材料上に補強用金属膜１３６ｂとなる導電性のペーストをパターン印刷すると共に、圧電シート１４２となるセラミックス材料上に共通電極１３４となる導電性のペーストをパターン印刷する。その後、４枚の圧電シート１４１〜１４４を冶具を用いて位置合わせしつつ重ね合わせることによって得られた積層物を所定の温度で焼成する。これにより、最上層にある圧電シート１４１の下面に共通電極１３４が形成された、個別電極を有しない積層物が形成される。この時点でのアクチュエータユニット１２１の部分拡大断面図を図１７に示す。
【００７９】
しかる後、圧電シート１４１上の全面に導電膜１３８を、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理的蒸着）、印刷又はメッキにより形成する。この時点でのインクジェットヘッド１０１の図１５に相当する断面図を図１８（ａ）に、その一点鎖線で囲った領域の部分拡大図を図１９（ａ）にそれぞれ示す。なお、この工程が、導電膜形成工程に相当する。
【００８０】
次に、上述のようにして作製されたアクチュエータユニット１２１となる積層物を、圧電シート１４４とキャビティプレート１２２とが接触するように流路ユニット１０４と接着することとなるが、その際、圧電シート１４４とキャビティプレート１２２との間に接着剤を介在させた状態で両者を重ね合わせ、ヒータを内蔵すると共に平らな押圧面を有した加圧用部材としてのヒータバー（図示せず）により、アクチュエータユニット１２１となる積層物の導電膜１３８形成面を加圧しつつ加熱する。その際、ヒータバーの押圧面は導電膜１３８全域に当接するため、ヒータバーからの押圧力が均一に加わることとなる。なお、本工程が接着工程に相当する。
【００８１】
なお、アクチュエータユニット１２１となる積層物と流路ユニット１０４との位置合わせは、流路ユニット１０４のキャビティプレート１２２の表面及び圧電シート１４１の表面にそれぞれ形成された位置合わせのための目印に基づいて行われるが、アクチュエータユニット１２１となる積層物に未だ個別電極が形成されていないことから、高い精度を要求されない。
【００８２】
次に、図１８（ｂ）及び図２０に示すように、キャビティプレート１２２上に形成されたマーク１５５を基準にして、平面視で圧力室１１０の外縁やや内側にレーザが照射されるよう出射方向を制御しつつ例えばＹＡＧレーザを用いてレーザ加工を行い、圧電シート１４１上の導電膜１３８の図１４に示す溝部１５３に対応する領域１５７（図２０において太線で示す）だけを除去する。こうして導電膜１３８を部分的に除去することにより、導電膜１３８とは絶縁した個別電極１３５のパターンが形成される。このときの図１８（ｂ）の一点鎖線で囲った領域の部分拡大図を図１９（ｂ）に示す。なお、この工程が、分離工程に相当する。
【００８３】
このように、本第２実施形態では、圧力室１１０のある流路ユニット１０４側に形成されたマーク１５５に基づいてレーザ加工により個別電極１３５のパターンを形成するので、予め個別電極などが形成されたアクチュエータユニットを流路ユニットに接着する場合と比較して、圧電シート１４１上に形成される個別電極１３５の圧力室１１０に対する位置精度が向上する。これにより、インク吐出性能の均一性が優れたものとなり、インクジェットヘッド１０１の長尺化を図ることが容易になる。つまり、本第２実施形態のようにアクチュエータユニット１２１を複数設け、それらを流路ユニット１０４の長手方向に配列するのではなく、アクチュエータユニット１２１として流路ユニット１０４と同じ程度に長いものを１つだけ用いるようにすることができる。
【００８４】
その後、個別電極１３５に電気信号を供給するためのＦＰＣ１５０をアクチュエータユニット１２１上に貼り付け、更に所定の工程を経ることによってインクジェットヘッド１０１の製造が完了する。
なお、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１では、流路ユニット１０４が、流路部材に相当し、アクチュエータユニット１２１（詳しくは、導電膜１３８を形成する前のアクチュエータユニット１２１）が、圧電部材に相当し、個別電極１３５を除く導電膜１３８が、スペーサ部材に相当している。
【００８５】
以上のように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法によれば、流路ユニット１０４とアクチュエータユニット１２１とを貼り合わせる際に、ヒータバーによる押圧力を、アクチュエータユニット１２１の導電膜１３８によって均一に伝えることができるため、流路ユニット１０４とアクチュエータユニット１２１とを良好に貼り合わせることができる。その結果、圧力室１１０間でのインクのリークや、接着剤の厚みが厚くなることによる圧力室１１０の容積変化量の低下（インク吐出速度の低下）等を防止することができるため、安定したインク吐出性能のインクジェットヘッド１０１を製造することができる。特に、本第２実施形態では、流路ユニット１０４に多数の圧力室１１０が二次元方向に配列されており、アクチュエータユニット１２１と確実に貼り合わせるための困難性が高くなっている分、一層効果的である。
【００８６】
また、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法では、圧電シート１４１〜１４４を積層する際に隣接する圧電シート間に個別電極を形成しない、つまり、圧力室１１０から最も離れた圧電シート１４１だけが活性層となるようにしているので、平面視で重なるように設けられた個別電極同士を互いに接続するためのスルーホールを圧電シート１４１〜１４４に形成する必要が無い。そのため、上述したように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、比較的簡易な工程により低コストで製造可能である。
【００８７】
更に、本第２実施形態では、４枚の圧電シート１４１〜１４４を積層し、そのうち最上層の圧電シート１４１だけが活性層となり残りの３枚の圧電シート１４２〜１４４が非活性層となるようにしている。このようにして製造されたインクジェットヘッド１０１によれば、上述したように、圧力室１１０の容積変化量を比較的大きくすることができ、したがって、個別電極１３５の駆動電圧の低電圧化と共に圧力室１１０の小型化及び高集積化を図ることが可能となる。
【００８８】
また、本第２実施形態では、導電膜１３８が除去された後もレーザ加工を引き続いて行うことにより、圧電シート１４１の厚さの１／３〜２／３程度の深さを有する溝部１５３を圧電シート１４１に形成する。このように、個別電極１３５と導電膜１３８との間に個別電極１３５の外縁に沿って溝部１５３を形成することによって、ある圧力室１１０に対応した圧電シートの変形による影響が隣接する圧力室１１０上の圧電シートに伝わりにくくなり、隣接した圧力室１１０間のクロストークの発生を低減させることが可能となっている。
【００８９】
また、本第２実施形態では、溝部１５３に対応する部分以外の導電膜１３８は除去しない。そのため、上述したように、接着力の強化のために個別電極１３５だけでなく圧電シート１４１上の全面にＦＰＣ１５０を接着により貼り合わせた場合に、個別電極１３５以外の領域に個別電極１３５とほぼ同じ厚さを有する導電膜１３８が存在することで、個別電極１３５が形成された領域とそれ以外の領域とに高低差がほとんど生じない。したがって、ＦＰＣ１５０を引き剥がそうとする外力がこれに加えられた場合であっても、ＦＰＣ１５０とアクチュエータユニット１２１とが剥がれにくくなって、インクジェットヘッド１０１の信頼性が向上するという利益が得られる。
【００９０】
なお、本第２実施形態では、個別電極１３５のみ、共通電極１３４及び補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂとは異なり圧電シート１４１〜１４４となるセラミックス材料と一緒に焼成しない。これは、個別電極１３５が露出しているために、焼成時の高温加熱により蒸発しやすく、セラミックス材料に被覆された共通電極１３４などに比べて厚みの制御が困難だからである。しかしながら、共通電極１３４なども焼成時に多少なりとも厚みが減少するので、焼成後の連続性を維持することを考慮するとその厚みを薄くすることが難しい。一方、個別電極１３５は、焼成後に上述したような手法で形成するために、共通電極１３４などよりも薄く形成することが可能である。このように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１では、最も上層にある個別電極１３５を共通電極１３４よりも薄くすることで、活性層である圧電シート１４１の変位が個別電極１３５によって規制されづらくなって、インクジェットヘッド１０１における圧力室１１０の容積変形量を向上させている。
【００９１】
また、圧電シートや電極の材料は、上述したものに限らず、その他の公知の材料に変更してもよい。また、圧力室の平面形状や断面形状、配置形態、活性層の数、非活性層の数などは、適宜変更してよい。また、活性層と非活性層とで層厚を異なる厚みにしてもよい。
【００９２】
また、上記第２実施形態では、エッチングにより流路ユニットを構成する各プレートに開孔やマークを形成しているが、エッチング以外の方法で各プレートに開孔やマークを形成してもよい。また、上記第２実施形態では、レーザ加工を行う際に個別電極となる以外の導電膜を残存させているが、個別電極となる領域以外の導電膜は完全に除去してもよい。ただし、上述した利益が得られなくなることに加え加工時間が増加してコストアップにつながるので個別電極となる領域以外の導電膜の除去は特に行う必要は無い。
【００９３】
また、上記第２実施形態では、最上層にある圧力室から最も離れた圧電シートだけを活性層としているが、それ以外の圧電シートを活性層としてもよい。このようなインクジェットヘッドを製造するには、圧電シートを積層する際に、活性層とする圧電シートの一方の面（例えば圧電シート１４２の下面）に接触するような個別電極をパターン印刷すればよい。この場合は、平面視で上下に重なり合う個別電極同士を接続するためのスルーホールを形成する必要があり、製造工程がやや煩雑となる。また、最上層の圧電シート以外と接触する個別電極の圧力室に対する位置精度は低下するものの、最上層の圧電シートが圧力室の容積変化に最も寄与すると考えられるため、本第２実施形態は有効である。
【００９４】
また、上記第２実施形態では、導電膜の除去に引き続いて最上層の圧電シートを一部除去して溝部を形成しているが、溝部は必ずしも形成しなくてもよい。また、溝部は共通電極を孤立させない限りは上から２層目の圧電シート以下まで達していてもよく、溝部を深く形成するほどクロストーク抑制効果は大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】キャビティプレートの分解斜視図である。
【図４】キャビティプレートの部分拡大分解斜視図である。
【図５】圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】圧電アクチュエータの部分拡大分解斜視図である。
【図７】圧電アクチュエータとキャビティプレートとの一端部を示す拡大斜視図である。
【図８】圧電アクチュエータの平面図である。
【図９】第２実施形態のインクジェットヘッドの平面図である。
【図１０】図９内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図１１】図１０内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図１２】図９に示すインクジェットヘッドの要部断面図である。
【図１３】図９に示すインクジェットヘッドの要部分解斜視図である。
【図１４】図１１に示す領域におけるアクチュエータユニットの拡大平面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線に沿ったインクジェットヘッドの部分断面図である。
【図１６】図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における、マークが形成されたキャビティプレートを示す平面図である。
【図１７】図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における、アクチュエータユニットの部分拡大断面図である。
【図１８】図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における部分断面図である。
【図１９】図１８に対応した部分拡大断面図である。
【図２０】図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における、レーザ照射される領域を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０…キャビティプレート、１２…ベースプレート、１３…スペーサプレート、１４…第１マニホールドプレート、１５…第２マニホールドプレート、１６…圧力室、２０…圧電アクチュエータ、２１ａ〜２１ｇ，２２…圧電シート、２３…絶縁シート、２４…個別電極、２５…コモン電極、３０，３１…表面電極、３４…ダミー表面電極、４３…ノズルプレート、５４…ノズル、１０１…インクジェットヘッド、１０３…インク溜まり、１０３ａ，１０３ｂ…開口、１０４…流路ユニット、１０５…マニホールド、１０５ａ…副マニホールド、１０８…インク排出口、１１０…圧力室、１１２…アパーチャ、１２１…アクチュエータユニット、１２２…キャビティプレート、１３０…ノズルプレート、１３２…インク流路、１３４…共通電極、１３５…個別電極、１３５ａ，１３５ｂ…電極部、１３６ａ，１３６ｂ…補強用金属膜、１４１…圧電シート（活性層）、１４２〜１４４…圧電シート（非活性層）、１５０…ＦＰＣ、１５３…溝部、１５５…マーク、１５７…領域

Claims (11)

1. インク供給源及び吐出ノズルに接続される複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、前記流路部材の前記表面に接着された状態で電気的に駆動されることにより前記圧力室の容積を変化させる板状の圧電部材とを有するインクジェットヘッドを製造するための製造方法であって、
   前記流路部材と前記圧電部材とを接着剤を挟んだ状態で加圧接着する接着工程と、
   前記接着工程よりも前に行われる工程であって、前記圧電部材における前記接着工程によって前記流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に、一定の厚みのスペーサ部材を設けるスペーサ配設工程と、
   を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記接着工程よりも前に行われる工程であって、前記圧電部材における前記接着工程によって前記圧力室に面する部分の裏側に相当する位置に、前記圧電部材を駆動するための電極を設ける電極配設工程を含み、
   前記スペーサ配設工程では、前記スペーサ部材として前記電極と同じ厚みの部材を用いること、
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
3. 請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記接着工程よりも前に行われる工程であって、前記圧電部材における前記接着工程によって前記流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置に、前記圧電部材を駆動するための電極を設ける電極配設工程を含み、
   前記スペーサ配設工程では、前記スペーサ部材として前記電極と同じ厚みの部材を用いること、
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記スペーサ配設工程では、前記スペーサ部材として前記電極と同じ材質の部材を用いること、
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
5. 請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記スペーサ配設工程は、前記電極配設工程と同時になされること、
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
6. 請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記スペーサ配設工程及び前記電極配設工程は、前記圧電部材における前記接着工程によって前記流路部材と接触する側の面の裏面に、前記電極及び前記スペーサ部材が繋がった導電膜を形成する導電膜形成工程であり、
   前記導電膜形成工程よりも後に、前記導電膜における前記電極と前記スペーサ部材とを分離する分離工程を行うこと、
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記流路部材は、前記複数の圧力室が二次元方向に配置されたものであること、
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
8. インク供給源及び吐出ノズルに接続される複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、
   その流路部材に接着され、電気的に駆動されることにより前記圧力室の容積を変化させる圧電部材と、
   を備えたインクジェットヘッドにおいて、
   前記圧電部材の前記流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置には、一定の厚みのスペーサ部材を設けたこと、
   を特徴とするインクジェットヘッド。
9. 請求項８に記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記圧電部材の前記圧力室に面する部分の裏側に相当する位置には前記圧電部材を駆動するための電極を設け、
   前記スペーサ部材の厚みは、前記電極の厚みと同一であること、
   を特徴とするインクジェットヘッド。
10. 請求項８に記載のインクジェットヘッドにおいて、
    前記圧電部材の前記流路部材と接触する部分の裏側に相当する位置には前記圧電部材を駆動するための電極を設け、
    前記スペーサ部材の厚みは、前記電極の厚みと同一であること、
    を特徴とするインクジェットヘッド。
11. 請求項９又は請求項１０に記載のインクジェットヘッドにおいて、
    前記スペーサ部材の材質は、前記電極の材質と同一であること、
    を特徴とするインクジェットヘッド。

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