JP4110997B2 - インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタ - Google Patents

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印刷を行うインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタにおいて、インクジェットヘッドは、インクタンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配する。そしてシート状の圧電セラミックからなるアクチュエータユニットなどによって圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与して圧力波を発生させることにより、各圧力室に接続するノズルからインクを吐出する。このようなヘッドを用紙の幅方向に高速で往復移動させながら、印字作業が行われる。
【０００３】
従来のインクジェットヘッドにおいて、圧力室やインク流路は、圧電セラミックにダイヤモンドカッターなどで切削加工を施すことにより形成されている。各圧力室に対応するアクチュエータユニットの上には金属薄膜からなる駆動電極が設けられている。一方、圧力室の下側にあるインク流路の表面には合成樹脂フィルムからなり多数のインク吐出口が形成されたノズルプレートが設けられている。
【０００４】
しかし、上記のような従来のインクジェットヘッドでは、ヘッド本体が圧電セラミックで構成されるため材料コストが高くなる。またさらに、ダイヤモンドカッターなどで切削加工を行うため製造コストも高くなる。
【０００５】
上記コスト問題を解決するものとして、比較的安価で加工が容易な金属プレートを用いて１次元的に配列した圧力室やインク流路を形成した流路ユニットと、複数の圧力室に跨った圧電セラミックの連続平板状層を用いたアクチュエータユニットとを互いに固定させて構成されたインクジェットヘッドが知られている（特許文献１参照）。このように流路ユニットを構成する材料として安価な金属プレートを用いる場合、材料コストを抑えることができる。また、金属プレートは圧電セラミックに比べて加工が容易で、エッチングなどで微細な肉抜きを多数施すことができるにもかかわらず、製造コストを抑えることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９１０２号公報 （第４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで金属と圧電セラミックという異種材料を固定するには、貼り合わせ作業がしやすい常温硬化型接着剤を用いるのが好ましいが、接着強度および耐インク性を十分確保するには、加熱硬化型接着剤を用い、加熱状態で両者を貼り合わせる必要がある。このように加熱状態で貼り合わせる場合、金属と圧電セラミックとでは線膨張係数の差が大きいため、常温に戻ったときに線膨張係数の大きな流路ユニットがアクチュエータユニットよりも面方向において大きく収縮しようとする。そのため、インクジェットヘッド全体としては、アクチュエータユニットに向かって凸となる反りが発生する。そしてこの反りが印字不良や製造歩留まり悪化の原因となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、印字不良や製造歩留まり悪化の原因となる反りを緩和できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点によると、一端をノズルに他端を開口にそれぞれ接続され且つ平面に沿って相互に隣接配置された複数の圧力室を有する流路ユニットと、流路ユニットの表面に固定された、圧力室の容積を変化させるためのアクチュエータユニットと、アクチュエータユニットが流路ユニットとの間に配置されるように流路ユニットの表面におけるアクチュエータユニットが固定されていない領域に固定され、アクチュエータユニットと対向する部分の内部に、一端を開口に他端をインク供給源に接続されたインク流路が形成されている支持部材とを備えており、流路ユニットを構成する材料の線膨張係数が、アクチュエータユニットを構成する材料の線膨張係数よりも大きく、且つ、支持部材を構成する材料の線膨張係数が、アクチュエータユニットを構成する材料の線膨張係数よりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッドが提供される（請求項１）。
【００２０】
また、本発明の第２の観点によると、一端をノズルに他端を開口にそれぞれ接続され且つ平面に沿って相互に隣接配置された複数の圧力室を有する流路ユニットと、圧力室の容積を変化させるためのアクチュエータユニットと、インク流路が内部に形成されている支 持部材とを含んだインクジェットヘッドの製造方法において、流路ユニットの表面に、流路ユニットを構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料から構成されたアクチュエータユニットを加熱状態で固定する工程と、アクチュエータユニットを構成する材料よりも線膨張係数が大きい材料から構成された支持部材を、流路ユニットの表面におけるアクチュエータユニットが固定されていない領域に、アクチュエータユニットが当該支持部材と流路ユニットとの間に配置されるように、且つ、インク流路がアクチュエータユニットの少なくとも一部に対向すると共にその一端が開口に他端がインク供給源にそれぞれ接続されるように固定する工程とを備えて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が提供される（請求項１０）。
【００２１】
上記第１及び第２の観点によると、アクチュエータユニットの一面にそれよりも線膨張係数の大きい材料から構成された流路ユニットを加熱状態で固定する共に、アクチュエータユニットの他面にそれよりも線膨張係数の大きい材料から構成された支持部材を配置することで、部材全体としての反りが緩和される。また、反りが緩和されることで、印字不良や製造歩留まり悪化の問題を軽減できる。
【００２２】
なお、アクチュエータユニットと支持部材とは貼り合わされていてもよいし、貼り合わされていなくてもよい。また、支持部材とアクチュエータユニットとは接触していてもよいし、隔離されていてもよい。
【００２３】
【００２４】
さらに、上記第１及び第２の観点によると、支持部材と流路ユニットとを固定させてアクチュエータユニットを挟むことで、支持部材と流路ユニットとが互いをダイレクトに支え合うようになって、流路ユニットおよびアクチュエータユニットの反りがより一層緩和される。したがって、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより効果的に軽減できる。
【００２５】
また、支持部材がアクチュエータユニットに固定されてよい（請求項３）。
【００２６】
上記構成によると、支持部材とアクチュエータユニットとが固定されることで、支持部材とアクチュエータユニットとの結合がより強くなって、流路ユニットおよびアクチュエータユニットの反りがより効果的に緩和される。したがって、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより確実に軽減できる。
【００２７】
また、アクチュエータユニットが、流路ユニットの表面に千鳥状に固定さており、支持部材が、流路ユニットの表面におけるアクチュエータユニットが固定されていない領域において、流路ユニットの表面に固定される千鳥状に配置された複数の固定部を有し、支持部材のインク流路が、固定部に形成された開口を介して流路ユニットと連通していることが好ましい（請求項２）。
【００２８】
製造方法では、アクチュエータユニット固定工程において、複数のアクチュエータユニットを、流路ユニットの表面に千鳥状に配置されるように、加熱状態で固定し、支持部材固定工程において、支持部材を、流路ユニットの表面に対する複数の固定部が千鳥状に配置されるように、且つ、当該固定部に形成された開口を介して流路ユニットと連通するように固定することが好ましい（請求項１１）。
【００２９】
上記構成によると、アクチュエータユニットと支持部材の流路ユニットの表面に対する固定部とを、流路ユニットの表面において互い違いになるよう千鳥状に固定することによって、流路ユニットとアクチュエータユニットとの線膨張係数の違いに起因する反りがより効果的に緩和される。流路ユニットよりもアクチュエータユニットの方が線膨張係数が小さいことから、流路ユニットの表面内でアクチュエータユニットが固定された部分には、アクチュエータユニットに向かって凸となる反りが発生する。例えば流路ユニットの表面にその長手方向に一列にアクチュエータユニットが固定されている場合、アクチュエータユニットが固定された長手方向に沿った部分に集中的に、偏った状態で反りが発生してしまうことになる。そのため、支持部材を流路ユニットのアクチュエータユニットが固定されていない領域に固定しても、このような反りの偏りは十分に緩和されない。これに対し、アクチュエータユニットを流路ユニットの表面に千鳥状に固定し、且つ、流路ユニットのアクチュエータユニットが固定されていない領域に、アクチュエータユニットより線膨張係数が大きい支持部材を、流路ユニットの表面に対する複数の固定部が千鳥状に配置されるように固定する場合は、流路ユニット表面全体において反りの偏りがないので、反りを効果的に緩和することができる。また、反りが緩和されることで、印字不良や製造歩留まり悪化の問題を軽減できる。
【００３０】
また、流路ユニットを構成する材料の線膨張係数が、支持部材を構成する材料の線膨張係数と実質的に同一であることが好ましい（請求項７）。
【００３１】
上記構成によると、アクチュエータユニットを挟む流路ユニットと支持部材とが実質的に同一の線膨張係数を有することで、線膨張係数の差を発生の要因とする反りがより効果的に緩和される。したがって、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより確実に軽減することができる。
【００３２】
また、流路ユニットを構成する材料と支持部材を構成する材料とが同一であることが好ましい（請求項８）。
【００３３】
上記構成のようにアクチュエータユニットを挟む流路ユニットと支持部材とを同一材料から構成することにより、２部材間の線膨張係数の差をほとんどなくして反りをより効果的に緩和することができる。したがって、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより確実に軽減することができる。
【００３４】
また、アクチュエータユニットが圧電セラミックから構成されており、流路ユニットおよび支持部材がステンレス、チタン、ジルコニアセラミックおよびアルミナセラミックからなる群より選択された少なくとも１つの材料から構成されていることが好ましい（請求項９）。
【００３５】
上記はより実際に即した構成であり、それぞれを構成する材料が耐久性・耐熱性を考慮したものとなる。
【００３６】
また、アクチュエータユニットが、複数の圧力室に跨るように配置された振動板と、振動板の圧力室とは反対側において複数の圧力室に跨るように配置され且つ厚み方向に分極された圧電セラミック層と、圧電セラミック層と振動板との間に配置された第１の電極と、圧電セラミック層における第１の電極とは反対側の表面において圧力室のそれぞれに対応するように形成された第２の電極とを含むと共に、第２の電極を第１の電極と異なる電位にしたときに圧電セラミック層における第１の電極と第２の電極とで挟まれた部分が圧電横効果により厚み方向と直交する面方向に収縮又は伸長することで、ユニモルフ変形を生じ、これにより圧力室の容積を変化させるものであって、支持部材がアクチュエータユニットに固定されていなくてよい（請求項４）。この構成によると、振動板及び圧電セラミック層が複数の圧力室に跨るように配置されたことで、アクチュエータユニットの機械的剛性及びインク吐出の応答性が高まると共に、例えばスクリーン印刷技術を用いて第２の電極を高密度に形成することができることから、圧力室の高集積化が可能となり、高解像度印刷が実現される。また、圧力室に近い側に圧電セラミック層、圧電セラミック層の圧力室とは反対側に振動板をそれぞれ設けた場合と比較して、第２の電極の駆動電圧の低 電圧化を図ることが可能となり、これにより当該電極のドライバの小型化及びコスト削減が実現される。さらに、支持部材がアクチュエータユニットに固定されていないため、アクチュエータユニットの動作が阻害されない。
【００３７】
また、流路ユニットが一方向に沿って延在し、支持部材のインク流路が上記一方向に沿って延在し、開口が上記一方向に関して間隔を隔てて複数配置されていることが好ましい（請求項５）。流路ユニットが長尺になるとインクの流路抵抗が大きくなるが、上記構成によると、支持部材から流路ユニットへと流路抵抗を抑えつつ安定したインク供給を行うことができる。さらに、インク流路が上記一方向に沿って平行に複数設けられていることがより好ましい（請求項６）。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
先ず、参考例について説明する。図１は、参考例によるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図である。図１に示すインクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１を有するカラーインクジェットプリンタである。このプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１１が、図中右方に排紙部１１２が、それぞれ構成されている。
【００４０】
プリンタ１内部には、給紙部１１１から排紙部１１２に向かって用紙が搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１１のすぐ下流側には、画像記録媒体たる用紙を挟持搬送する一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂが配置されている。一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって用紙は図中左方から右方へ送られる。用紙搬送経路の中間部には、二つのベルトローラ１０６、１０７と、両ローラ１０６、１０７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト１０８とが配置されている。搬送ベルト１０８の外周面すなわち搬送面にはシリコーン処理が施されており、一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト１０８の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ１０６の図中時計回り（矢印１０４の方向）への回転駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。
【００４１】
用紙のベルトローラ１０６に対する挿入及び排出位置には、押さえ部材１０９ａ、１０９ｂがそれぞれ配置されている。押さえ部材１０９ａ，１０９ｂは、搬送ベルト１０８上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト１０８の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。
【００４２】
用紙搬送経路に沿って搬送ベルト１０８のすぐ下流側には、剥離機構１１０が設けられている。剥離機構１１０は、搬送ベルト１０８の搬送面に粘着されている用紙を搬送面から剥離して、右方の排紙部１１２へ向けて送るように構成されている。
【００４３】
４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体１ａ（後述するように、圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力を与えるアクチュエータユニットとが貼り合わされたものである）を有している。ヘッド本体１ａは、それぞれが矩形断面を有しており、その長手方向が用紙搬送方向に垂直な方向（図１の紙面垂直方向）となるように互いに近接配置されている。つまり、このプリンタ１０１は、ライン式プリンタである。４つのヘッド本体１ａの各底面は用紙搬送経路に対向しており、これら底面には微小径を有する多数のインク吐出口が形成されたノズルが設けられている。４つのヘッド本体１ａのそれぞれからは、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのインクが吐出される。
【００４４】
ヘッド本体１ａは、その下面と搬送ベルト１０８の搬送面との間に少量の隙間が形成されるように配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト１０８上を搬送される用紙が４つのヘッド本体１ａのすぐ下方側を順に通過する際、この用紙の上面すなわち印刷面に向けてノズルから各色のインクが噴射されることで、用紙上に所望のカラー画像を形成できるようになっている。
【００４５】
インクジェットプリンタ１０１は、インクジェットヘッド１に対するメンテナンスを自動的に行うためのメンテナンスユニット１１７を有している。このメンテナンスユニット１１７には、４つのヘッド本体１ａの下面を覆うための４つのキャップ１１６や、図示せぬパージ機構などが設けられている。
【００４６】
メンテナンスユニット１１７は、インクジェットプリンタ１０１で印刷が行われているときには、給紙部１１１の直下方の位置（退避位置）に位置している。そして、印刷終了後に所定の条件が満たされたとき（例えば、印刷動作が行われない状態が所定の時間だけ継続したときや、プリンタ１０１の電源ＯＦＦ操作がされたとき）は、４つのヘッド本体１ａの直ぐ下方の位置に移動して、この位置（キャップ位置）にて、キャップ１１６によってヘッド本体１ａの下面をそれぞれ覆い、ヘッド本体１ａのノズル部分のインクの乾燥を防止するようになっている。
【００４７】
ベルトローラ１０６、１０７や搬送ベルト１０８は、シャーシ１１３によって支持されている。シャーシ１１３は、その下方に配置された円筒部材１１５上に載置されている。円筒部材１１５は、その中心から外れた位置に取り付けられた軸１１４を中心として回転可能となっている。そのため、軸１１４の回転に伴って円筒部材１１５の上端高さが変化すると、それに合わせてシャーシ１１３が昇降する。メンテナンスユニット１１７を退避位置からキャップ位置に移動させる際には、予め円筒部材１１５を適宜の角度回転させてシャーシ１１３、搬送ベルト１０８及びベルトローラ１０６、１０７を図１に示す位置から適宜の距離だけ下降させ、メンテナンスユニット１１７の移動のためのスペースを確保しておく必要がある。
【００４８】
搬送ベルト１０８によって囲まれた領域内には、インクジェットヘッド１と対向する位置、つまり上側にある搬送ベルト１０８の下面と接触することによって内周側からこれを支持するほぼ直方体形状（搬送ベルト１０８と同程度の幅を有している）のガイド１２１が配置されている。
【００４９】
次に、インクジェットヘッド１の構造について、より詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の斜視図である。図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド１は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体１ａと、ヘッド本体１ａを支持するための基部７１とを有している。基部７１は、ヘッド本体１ａのほかに、個別電極３５ａ、３５ｂ（図１１（ａ）参照）などに駆動信号を供給するドライバＩＣ８０および基板８１を支持している。
【００５０】
基部７１は、図２に示すように、ヘッド本体１ａの上面と部分的に接着されることでヘッド本体１ａを支持するベースブロック７５と、ベースブロック７５の上面と接着されることでベースブロック７５を保持するホルダ７２とから構成されている。ベースブロック７５は、ヘッド本体１ａの長尺方向長さとほぼ同じ長さを有する略直方体形状の部材である。ステンレスなどの金属材料からなるベースブロック７５は、ホルダ７２を補強する軽量の構造体としての機能を有している。ホルダ７２は、ヘッド本体１ａ側に配置されるホルダ本体７３と、ホルダ本体７３からヘッド本体１ａとは反対側に延在した一対のホルダ支持部７４とから構成されている。一対のホルダ支持部７４は、いずれも平板状の部材であって、ホルダ本体７３の長尺方向に沿って所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられている。
【００５１】
ホルダ本体７３の副走査方向（主走査方向と直交する方向）両端部には、下方に突出した一対のスカート部７３ａが設けられている。ここで、一対のスカート部７３ａは、いずれもホルダ本体７３の長尺方向全幅にわたって形成されているため、ホルダ本体７３の下面には、一対のスカート部７３ａによって略直方体形状の溝部７３ｂが形成されている。この溝部７３ｂ内に、ベースブロック７５が収納されている。ベースブロック７５の上面と、ホルダ本体７３の溝部７３ｂの底面とは、接着剤などによって接着されている。ベースブロック７５の厚さは、ホルダ本体７３の溝部７３ｂの深さよりも若干大きいため、ベースブロック７５の下端部は、スカート部７３ａよりも下方に飛び出している。
【００５２】
ベースブロック７５の内部には、ヘッド本体１ａに供給されるインクの流路として、その長尺方向に延在する２つの略直方体形状の空隙（中空領域）であるインク溜まり３が形成されている。これら２つのインク溜まり３は、ベースブロック７５の長手方向に沿って配置された隔壁７５ａを介することにより、ベースブロック７５の長手方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に設けられている。図３においてベースブロック７５の下面７５ｂの左側でインク溜まり３に対応する位置には、インク溜まり３に連通した開口３ｂ（図５参照）が形成されている。なお、インク溜まり３は、プリンタ本体内の図示しないメインインクタンク（インク供給源）に、図示しない供給チューブにより接続されている。そのため、インク溜まり３には、メインインクタンクから適宜インクが補充されるようになっている。
【００５３】
ベースブロック７５の下面７５ｂは、開口３ｂの近傍において周囲よりも下方に飛び出している。ベースブロック７５下側に支持されているヘッド本体１ａは、アクチュエータユニット２１と、その下面に接着された流路ユニット４とを備えている。そして、ベースブロック７５は、下面７５ｂの開口３ｂ近傍部分７５ｃにおいてのみヘッド本体１ａの流路ユニット４（図３参照）と接触している。そのため、ベースブロック７５の下面７５ｂの開口３ｂ近傍部分７５ｃ以外の領域は、ヘッド本体１ａから離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。
【００５４】
ホルダ７２のホルダ支持部７４の外側面には、スポンジなどの弾性部材８３を介してドライバＩＣ８０が固定されている。ドライバＩＣ８０の外側面には、ヒートシンク８２が密着配置されている。ヒートシンク８２は、略直方体形状の部材であって、ドライバＩＣ８０で発生する熱を効率的に散逸させる。ドライバＩＣ８０には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）５０が接続されている。ドライバＩＣ８０に接続されたＦＰＣ５０は、基板８１及びヘッド本体１ａとハンダ付けによって電気的に接合されている。ドライバＩＣ８０およびヒートシンク８２の上方であって、ＦＰＣ５０の外側には、基板８１が配置されている。ヒートシンク８２の上面と基板８１との間、および、ヒートシンク８２の下面とＦＰＣ５０との間は、それぞれシール部材８４で接着されている。
【００５５】
図３に描かれたヘッド本体の右側端部近傍の拡大断面図である図４に示すように、ホルダ本体７３のスカート部７３ａの下面と流路ユニット４の上面との間には、ＦＰＣ５０を挟むようにシール部材８５が配置されている。つまりＦＰＣ５０は、流路ユニット４およびホルダ本体７３に対してシール部材８５によって固定されている。これにより、ヘッド本体１ａが長尺化した場合の撓みの防止、アクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接続部への応力印可の防止およびＦＰＣ５０の確実な保持が可能となる。これにより、外部からＦＰＣ５０に力が加えられた場合でもＦＰＣ５０がアクチュエータユニット２１から剥がれにくく、アクチュエータユニット２１とドライバＩＣ８０との電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、ヘッド本体１ａ全体が撓むことによってアクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接着部に両者を剥離させようとする力が生じる場合があるが、このような力を抑制することもできる。さらに、導電性インクが外部からアクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接着部に侵入するのも防止されるため、両者の接続部の電気的な短絡を未然に防ぐことができる。
【００５６】
また、アクチュエータユニット２１の上面側にはＦＰＣ５０が配置されており、ベースブロック７５の開口３ｂ近傍における下面７５ｂからの突出高さは、アクチュエータユニット２１の下面からＦＰＣ５０の上面までの厚さよりも大きくなっている。つまり、ＦＰＣ５０の上面とベースブロック７５の下面７５ｂとの間に所定の間隙が形成されており、アクチュエータユニット２１とＦＰＣ５０との接着部に外部から力が直接的に加わるのが抑制されるようになっている。
【００５７】
図２に示すように、インクジェットヘッド１の主走査方向に沿った下方角部近傍には、インクジェットヘッド１の側壁に沿って６つの凸設部３０ａが均等に離隔配置されている。これらシート状部材は、ヘッド本体１ａの最下層にあるノズルプレート３０（図８参照）の副走査方向両端部に設けられた部分である。つまり、ノズルプレート３０は、凸設部３０ａとそれ以外の部分との境界線に沿って約９０度折り曲げられている。凸設部３０ａは、プリンタ１０１において印刷に用いられる各種サイズの用紙の両端部付近に対応する位置に設けられている。ノズルプレート３０の折り曲げ部分は直角ではなく丸みを帯びた形状となっているため、ヘッド１と近接する方向に搬送されてきた用紙の先端部がヘッド１の側面と接触することで生じる用紙の詰まりすなわちジャミングが起こりにくくなっている。
【００５８】
図５は、ヘッド本体１ａの模式的な平面図である。図５において、ベースブロック７５内に形成されたインク溜まり３が仮想的に破線で描かれている。図５に示すように、ヘッド本体１ａ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。ヘッド本体１ａは、後述する多数の圧力室１０やノズル先端のインク吐出口８（共に図６、図７、図８参照）が形成された流路ユニット４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２１が接着されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺および下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。そして、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向にオーバーラップしている。
【００５９】
アクチュエータユニット２１の接着領域と対応した流路ユニット４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、多数のインク吐出口８がマトリクス状に配列されている。また、流路ユニット４の上方に配置されたベースブロック７５内には、その長手方向に沿ってインク溜まり３が形成されている。インク溜まり３は、その一端に設けられた開口３ａを介してインクタンク（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３には、その延在方向に沿って開口３ｂが２つずつ対になって、アクチュエータユニット２１が設けられていない領域に対応して千鳥状に設けられている。このように、インク溜まり３が流路ユニット４の長手方向に沿って延在し且つ複数の開口３ｂが流路ユニット４の長手方向に間隔を隔てて配置されることにより、ヘッド１が長尺化した場合でも、インク溜まり３内のインクは、流路抵抗を抑えながら流路ユニット４に対して安定して供給される。
【００６０】
図６は、図５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５及び図６に示すように、インク溜まり３は、開口３ｂを介してその下層にある流路ユニット４内のマニホールド５と連通している。開口３ｂ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）が設けられている。マニホールド５は、その先端部が２つに分岐して副マニホールド５ａとなっている。１つのアクチュエータユニット２１の下部には、当該アクチュエータユニット２１に対してインクジェットヘッド１の長手方向両隣にある２つの開口３ｂからそれぞれ２つの副マニホールド５ａ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２１の下部には、合計で４つの副マニホールド５ａがインクジェットヘッド１の長手方向に沿って延在している。各副マニホールド５ａは、インク溜まり３から供給されたインクで満たされている。
【００６１】
図７は、図６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６及び図７に示すように、アクチュエータユニット２１の上面には、平面形状がほぼひし形の個別電極３５ａがマトリクス状に規則的に配列されていると共に、アクチュエータユニット２１の内部であって、各個別電極３５ａと上下に重なる位置には、個別電極３５ａと同形状の個別電極３５ｂが配置されている。また、流路ユニット４のアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域の表面には、多数のインク吐出口８がマトリクス状に規則的に配列されている。流路ユニット４内には、共に各インク吐出口８と連通した、平面形状が個別電極３５ａ、３５ｂよりも一回り大きいほぼひし形の圧力室１０と、アパーチャ１２とがそれぞれマトリクス状に規則的に配列されている。圧力室１０は、個別電極３５ａ、３５ｂと対応する位置に形成されており、平面視において個別電極３５ａ、３５ｂは圧力室１０に含まれている。なお、図６及び図７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２１内又は流路ユニット４内にあって破線で描くべき圧力室１０及びアパーチャ１２等を実線で描いている。また、図７には、便宜上、アクチュエータユニット２１の上面に配置されたＦＰＣ５０側に設けられた給電パッド５５、６０（図１１（ａ），（ｂ）参照）が描かれている。
【００６２】
図６及び図７に示すように、アクチュエータユニット２１の上面外縁部付近には、それぞれが円形を有する、周囲電極として多数の接地用電極３８が形成されている。多数の接地用電極３８は、隣接するもの同士の間隔がほぼ等間隔となるように離隔している。そのため、アクチュエータユニット２１上面の個別電極３５ａが形成された領域は、その全周にわたって多数の接地用電極３８によって包囲されていることになる。
【００６３】
図８は、図７に描かれたＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、図５に描かれたヘッド本体１ａ及びこの上面に配置されたＦＰＣ５０の部分断面図である。各インク吐出口８は、図８からも分かるように、先細形状のノズルの先端に形成されている。また、圧力室１０と副マニホールド５ａとの間には、アパーチャ１２が、圧力室１０と同様に流路ユニット４の表面と実質的に平行に延在している。このアパーチャ１２は、インクの流れを制限することで適当な流路抵抗を付与してインク吐出の安定化を図るためのものである。各インク吐出口８は、圧力室１０（長さ９００μｍ、幅３５０μｍ）およびアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａと連通している。このようにして、インクジェットヘッド１には、インクタンクからインク溜まり３、マニホールド５、副マニホールド５ａ、アパーチャ１２および圧力室１０を経てインク吐出口８に至るインク流路３２が形成されている。
【００６４】
また、図８から明らかなように、圧力室１０とアパーチャ１２とは異なる高さに設けられている。これにより、図７に示すように、アクチュエータユニット２１の下方にあるインク吐出領域に対応した流路ユニット４内において、１つの圧力室１０と連通したアパーチャ１２及び副マニホールド５ａを、当該圧力室に隣接する圧力室１０と平面視で互いに重なりを持つように配置することが可能となっている。この結果、圧力室１０同士が密着して高密度に配列されるため、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１により高解像度の画像印刷が実現される。
【００６５】
圧力室１０は、図６及び図７に描かれた平面内において、インクジェットヘッド１の長手方向（第１配列方向）と、インクジェットヘッド１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。第１配列方向と第２配列方向は、直角よりもやや小さい角度θをなしている。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１０は、第２配列方向には１つのアクチュエータユニット２１に対応するインク吐出領域内に１２個が含まれるように配列されている。これにより、インクジェットヘッド１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２１の斜辺に相当する）では、インクジェットヘッド１の幅方向に対向する別のアクチュエータユニット２１に対応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、インクジェットヘッド１では、第１および第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１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。
【００６６】
次に、図９を参照して、流路ユニット４の構造をより詳細に説明する。図９に示すように、圧力室１０は、第１配列方向に所定の間隔である５０ｄｐｉで列状に配列されている。このような圧力室１０の列は、第２配列方向には１２列配列されて、全体として圧力室１０は１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内において２次元配列をしている。
【００６７】
圧力室１０には、ノズルが図９中上側の鋭角部に接続されている圧力室１０ａと、下側の鋭角部に接続されている圧力室１０ｂとの２種類がある。複数の圧力室１０ａ及び複数の圧力室１０ｂは、共に第１配列方向に配列されて圧力室列１１ａ、１１ｂをそれぞれ形成している。図９に示すように、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内においては、図９中下側から順に２列の圧力室列１１ａが配列され、その上側に隣接して２列の圧力室列１１ｂが配列されている。このような２列の圧力室列１１ａと２列の圧力室列１１ｂとの合わせて４列の圧力室列を１組とした圧力室列の組が、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内において、下側から３回繰り返して配列されている。各圧力室列１１ａ、１１ｂ中の各圧力室の上側鋭角部を結ぶ直線は、この圧力室列に上側から隣接する圧力室列中の各圧力室の下側斜辺と交差している。
【００６８】
上述のように、図９の紙面に対して垂直な方向から見て、圧力室１０に接続されたノズルの配置位置が異なる第１の圧力室列１１ａと第２の圧力室列１１ｂとを２列ずつ隣接して配列することにより、全体として圧力室１０は規則正しく整列している。一方、ノズルは、これら４列の圧力室列を１組とした圧力室列の組の中において中央領域に集まって配列されることになる。これにより、上述のように、４列の圧力室列を１組として、下側から３回繰り返して圧力室列の組を配置した場合、圧力室列の組と組との境界近傍領域、すなわち、このような４列の圧力室列からなる組の両側には、ノズルが存在しない領域が形成される。そして、そこに各圧力室１０にインクを供給するための幅の広い副マニホールド５ａが延設されている。本案施の形態では、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内において、図中下側に１本、一番下側の圧力室列の組と二番目の圧力室列の組との間に１本、一番上側の圧力室列の組の両側に２本、合わせて４本の幅の広い副マニホールド５ａが第１配列方向に延設されている。
【００６９】
図９に示すように、インクを吐出するインク吐出口８に連通するノズルは、第１配列方向には、この方向に規則正しく並ぶ圧力室１０に対応して、５０ｄｐｉの等間隔で配列されている。また、第１配列方向と角度θで交差している第２配列方向にも１２個の圧力室１０が規則正しく配列されているのとは異なり、これら１２個の圧力室１０に対応した１２個のノズルは、上述したように圧力室１０の上側の鋭角部に連通したものと下側の鋭角部に連通したものとがあって、第２配列方向に規則的に一定の間隔で配列されていない。
【００７０】
他方、ノズルが圧力室１０の同じ側の鋭角部に常に連通している場合には、ノズルも第２配列方向の方向に規則的に一定の間隔で配列されることになる。すなわち、この場合、ノズルは、図中下側から上側に１圧力室列上がるごとに第１配列方向に印字時の解像度である６００ｄｐｉに相当する間隔ずつ変位するように配列される。これに対して、本参考例では、２列の圧力室列１１ａと２列の圧力室列１１ｂとの合わせて４列の圧力室列を１組として、これが下側から３回繰り返して配列されているので、図中下側から上側に１圧力室列上がるごとのノズル位置の第１配列方向への変位は常に同じではない。
【００７１】
インクジェットヘッド１において、第１配列方向に５０ｄｐｉに相当する幅（約５０８．０μｍ）を有し、この第１配列方向と直交する方向に延在する帯状領域Ｒについて考える。この帯状領域Ｒの中には、１２列の圧力室列の内の何れの列についても、ノズルが１つしか存在していない。すなわち、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内の任意の位置に、このような帯状領域Ｒを区画した場合、この帯状領域Ｒ内には、常に１２個のノズルが分布している。そして、これら１２個の各ノズルを第１配列方向に延びる直線上に射影した点の位置は、印字時の解像度である６００ｄｐｉに相当する間隔ずつ離隔している。
【００７２】
１つの帯状領域Ｒに属する１２個のノズルを第１配列方向に延びる直線上に射影した位置が左にあるものから順に、これら１２個のノズルを（１）〜（１２）と記することにしたとき、これら１２個のノズルは、下から、（１）、（７）、（２）、（８）、（５）、（１１）、（６）、（１２）、（９）、（３）、（１０）、（４）の順番に並んでいる。
【００７３】
このように構成されたインクジェットヘッド１において、アクチュエータユニット２１内の活性層を適宜駆動させると、６００ｄｐｉの解像度を有する文字や図形等を描画することができる。つまり、１２列の圧力室列に対応した活性層を印字媒体の搬送に合わせて順次選択的に駆動することで、特定の文字や図形を印字媒体に印刷することができる。
【００７４】
例えば、６００ｄｐｉの解像度で第１配列方向に延びる直線を印字する場合について説明する。まず、ノズルが圧力室１０の同じ側の鋭角部に連通している場合について簡単に説明する。この場合には、印字蝶体が搬送されるのに対応して、図９中一番下に位置する圧力室列中のノズルからインクの吐出を始め、順次上側に隣接する圧力室列に属するノズルを選択してインクを吐出する。これにより、インクのドットが第１配列方向に向かって６００ｄｐｉの間隔で隣接しながら形成されていく。最終的には、全体で６００ｄｐｉの解像度で第１配列方向に延びる直線が描かれることになる。
【００７５】
一方、本案施の形態では、図９中一番下に位置する圧力室列１１ａ中のノズルからインクの吐出を始め、印字媒体が搬送されるのに伴って順次上側に隣接する圧力室に連通するノズルを選択してインクを吐出していく。このとき、下側から上側に１圧力室列上がるごとのノズル位置の第１配列方向への変位が常に同じでないので、印字媒体が搬送されるのに伴って第１配列方向に沿って順次形成されるインクのドットは、６００ｄｐｉの間隔で等間隔にはならない。
【００７６】
すなわち、図９に示したように、印字媒体が搬送されるのに対応して、まず図中一番下の圧力室列１１ａに連通するノズル（１）からインクが吐出され、印字媒体上に５０ｄｐｉに相当する間隔（約５０８．０μｍ）でドット列が形成される。この後、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から２番目の圧力室列１１ａに連通するノズル（７）の位置に達すると、このノズル（７）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）の６倍だけ第１配列方向に変位した位置（約４２．３μｍ×６＝約２５４．０μｍ）に２番目のインクドットが形成される。
【００７７】
次に、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から３番目の圧力室列１１ｂに連通するノズル（２）の位置に達すると、ノズル（２）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）だけ第１配列方向に変位した位置に３番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から４番目の圧力室列１１ｂに連通するノズル（８）の位置に達すると、ノズル（８）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドットの位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）の７倍だけ第１配列方向に変位した位置（約４２．３μｍ×７＝約２９６．３μｍ）に４番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から５番目の圧力室列１１ａに連通するノズル（５）の位置に達すると、ノズル（５）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分（約４２．３μｍ）の４倍だけ第１配列方向に変位した位置（約４２．３μｍ×４＝約１６９．３μｍ）に５番目のインクドットが形成される。
【００７８】
以下同様にして、順次図中下側から上側に位置する圧力室１０に連通するノズルを選択しながらインクドットが形成されていく。このとき、図９中に示したノズルの番号をＮとすると、（倍率ｎ＝Ｎ−１）×（６００ｄｐｉに相当する間隔）に相当する分だけ、始めに形成されたドット位置から第１配列方向に変位した位置にインクドットが形成される。最終的に１２個のノズルを選択し終わったときには、図中一番下の圧力室列１１ａ中のノズル（１）により５０ｄｐｉに相当する間隔（約５０８．０μｍ）で形成されたインクドットの間が６００ｄｐｉに相当する間隔（約４２．３μｍ）毎に離れて形成された１２個のドットで繋げられ、全体で６００ｄｐｉの解像度で第１配列方向に延びる直線を描くことが可能になっている。
【００７９】
図１０は、図５に描かれたヘッド本体１ａ及びこの上面に配置されたＦＰＣ５０の部分分解斜視図である。図８及び図１０に示すように、インクジェットヘッド１の底部側の要部は、上から、ＦＰＣ５０、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６，２７，２８、カバープレート２９およびノズルプレート３０の合計１１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、ＦＰＣ５０およびアクチュエータユニット２１を除いた９枚のプレート２２〜３０から、流路ユニット４が構成されている。流路ユニット４は、これを構成するプレート２２〜３０の材料の違いから、ノズルプレート３０を含むノズルプレートユニット、及び、ノズルプレート３０を含まないメインユニットとの２つのユニットからなる。
【００８０】
アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、５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３層が電界印加時に活性層となる部分を有する層（以下、単に「活性層を含む層」と称する）とされ残り２層が非活性層とされたものである。流路ユニット４のメインユニットを構成する８枚のプレート２２〜２９のうち、キャビティプレート２２は、圧力室１０に対応するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔および圧力室１０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２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２のほかに圧力室１０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２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔および圧力室１０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２６、２７、２８は、副マニホールド５ａに加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０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２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０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。
【００８１】
流路ユニット４のメインユニットを構成するアクチュエータユニット２１側の８枚のプレート２２〜２９は、共に線膨張係数が略１６．０×１０^−６（／℃）であるステンレスからなっている。ここで線膨張係数が略１６．０×１０^−６（／℃）であるステンレスとしては、具体的にＳＵＳ３１６が挙げられる。また他にもＳＵＳ４３０（線膨張係数：略１０．４×１０^−６（／℃））やＳＵＳ３０４（線膨張係数：略１７．３×１０^−６（／℃））なども使用可能である。
【００８２】
一方、最下層にあって、流路ユニット４のノズルプレートユニットを構成するノズルプレート３０は、線膨張係数が略３．０×１０^−６（／℃）のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電セラミックからなっている。つまり、流路ユニット４は、線膨張係数の異なる２種類のプレート（ノズルプレート３０およびその他の金属プレート２２〜２９）から構成されている。ノズルプレート３０には、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズルの先端を構成する先細形状の孔がそれぞれ形成されており、各孔の下側の開口がインク吐出口８となっている（図８参照）。
【００８３】
これら１０枚のプレート２１〜３０は、図８に示すようなインク流路３２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３２は、副マニホールド５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１２において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０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１２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。なお、ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット２１に配された電極に対して位置合わせして積層されている。
【００８４】
次に、アクチュエータユニット２１の構造及びこれとＦＰＣ５０との接続について説明する。図１１（ａ）は、図７に描かれたＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、ＦＰＣ５０が上面側に配置されたアクチュエータユニット２１の断面図であって、図８内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大断面図である。図１１（ｂ）は、図７に描かれたＩＶ−ＩＶ線に沿った、ＦＰＣ５０が上面側に配置されたアクチュエータユニット２１の断面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の一点鎖線で描かれた丸枠内拡大図である。図１１（ｄ）は、図１１（ｂ）の一点鎖線で描かれた丸枠内拡大図である。
【００８５】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、アクチュエータユニット２１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５枚の圧電シート４１，４２，４３，４４，４５を含んでいる。これら圧電シート４１〜４５は、インクジェットヘッド１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１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。これにより、圧電シートの機械的剛性を高く保つことができ、さらにインクジェットヘッド１におけるインク吐出の応答性を高めることができるようになっている。また、圧電シート４１〜４５が連続平板層として多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより、個別電極３５ａ、３５ｂを高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５ａ、３５ｂに対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。
【００８６】
圧電シート４１〜４５は、共に強誘電性を有し、線膨張係数が略３．０×１０^−６（／℃）のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電セラミックからなっている。つまりアクチュエータユニット２１は、上述した流路ユニット４の最下層にあるノズルプレート３０と同一材料からなるものである。
【００８７】
アクチュエータユニット２１の最上層にある圧電シート４１とその下方に隣接した圧電シート４２との間には、厚み２μｍ程度の共通電極３４ａが介在している。共通電極３４ａは、１つのアクチュエータユニット２１内のほぼ全域にわたって延在した１枚の導電シートである。同様に、圧電シート４２の下方に隣接した圧電シート４３とその下方に隣接した圧電シート４４との間にも、共通電極３４ａと同様の形状を有する厚み２μｍ程度の共通電極３４ｂが介在している。
【００８８】
なお、共通電極３４ａ、３４ｂは、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように圧力室１０よりも大きいものが圧力室１０ごとに多数形成されてもよいし、或いは、射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室１０よりもやや小さいものが圧力室１０ごとに多数形成されてもよく、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１０に対応する部分がすべ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。
【００８９】
図１１（ａ）に示すように、圧電シート４１の上面であって圧力室１０に対応する位置には、厚み１μｍ程度の個別電極３５ａが形成されている。図７の模式的な部分拡大平面図である図１２に示すように、個別電極３５ａは、平面形状が略ひし形であって圧力室１０とほぼ相似形状（長さ８５０μｍ、幅２５０μｍ）を有する主電極部９０と、主電極部９０よりも小さくその一方の鋭角部から連続して形成されたほぼひし形形状の補助電極部９１とを有している。主電極部９０は、その積層方向への射影領域が圧力室領域（図１２において破線で囲まれる領域）に含まれている。一方、補助電極部９１の大部分は、その積層方向への射影領域が圧力室領域には含まれていない。
【００９０】
圧電シート４２と圧電シート４３との間であって個別電極３５ａと対応する位置には、個別電極３５ａと同様の形状を有する厚み２μｍ程度の個別電極３５ｂが介在している。なお、圧電シート４４とその下方に隣接した圧電シート４５との間、及び、圧電シート４５の下方には、電極が配置されていない。
【００９１】
図１１（ａ）に示すように、個別電極３５ａと個別電極３５ｂとの補助電極部９１に対応する位置の間にある圧電シート４１、４２には、スルーホール４１ａ、４２ａが形成されている。スルーホール４１ａ、４２ａには、図１１（ｃ）に示すように導電材料（銀パラジウムなど）４８が充填されており、この導電材料４８を介して、個別電極３５ａと個別電極３５ｂとが各圧力室１０に対応するものごとに互いに接続されている。
【００９２】
図１１（ｂ）に示すように、接地用電極３８の下方には、圧電シート４１、４２、４３を貫通するスルーホール４１ｂ、４２ｂ、４３ｂが形成されている。スルーホール４１ｂ、４２ｂ、４３ｂには、図１１（ｄ）に示すように導電材料（銀パラジウムなど）４９が充填されており、この導電材料４９を介して、接地用電極３８が共通電極３４ａ及び共通電極３４ｂに接続されている。各電極３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ、３８は、Ａｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなるものである。
【００９３】
ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット２１の個別電極３５ａ、３５ｂ及び共通電極３４ａ、３４ｂと、ドライバＩＣ８０と、を接続するための部材であって、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、アクチュエータユニット２１の上面に配置された個別電極３５ａ及び接地用電極３８とハンダ付けにより電気的に接合される多数の給電パッド５５、６０を下面に有している。
【００９４】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、ＦＰＣ５０は、ベースフィルム５１と、ベースフィルム５１に貼り合わせされたカバーフィルム５２と、両フィルム５１、５２の間にパターン形成されたプリント配線５３、５４とを有している。ベースフィルム５１及びカバーフィルム５２は、いずれも絶縁性を有するシート状の部材である。プリント配線５３は圧力室１０ごとに別々にドライバＩＣ８０と接続され、プリント配線５４は図示しない領域において接地されている。ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット２１の最上層にある圧電シート４１の上面にカバーフィルム５２が対向するように配置されている。
【００９５】
カバーフィルム５２には選択的に貫通孔５２ａ、５２ｂが形成されており、貫通孔５２ａ、５２ｂ内には、カバーフィルム５２とほぼ同じ厚みを有する導電性材料からなる給電パッド５５、６０がそれぞれ配置されている。給電パッド５５、６０は、貫通孔５２ａ、５２ｂによって形成された凹部の底部において、それぞれプリント配線５３、５４と接触している。
【００９６】
給電パッド５５は、図１１（ａ）に示すように、圧力室１０の長手方向やや外側、すなわち、補助電極部９１に対応する位置に設けられている。そして、給電パッド５５は、補助電極部９１とハンダ付けにより電気的に接合されている。つまり、本参考例では、１つの個別電極３５ａが２つの電気接点（それぞれが各給電パッド５５に対応した位置にある）においてＦＰＣ５０と電気的に接合されている。このように、給電パッド５５と個別電極３５ａの補助電極部９１とが電気的に接合されることにより、プリント配線５３及びスルーホール４１ａ，４２ａ内の導電材料４８を介して個別電極３５ａ、３５ｂの電位を圧力室１０ごとに独立して制御できるようになっている。
【００９７】
一方、給電パッド６０は、図１１（ｂ）に示すように、アクチュエータユニット２１の外縁近傍に形成された接地用電極３８に対応する位置に設けられている。そして、給電パッド６０は、接地用電極３８とハンダ付けにより電気的に接合されている。これにより、プリント配線５４及びスルーホール４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ内の導電材料４９を介して共通電極３４ａ、３４ｂの電位をグランド電位に維持できるようになっている。
【００９８】
本参考例では、多数の接地用電極３８のすべてが給電パッド６０とハンダ付けにより電気的に接合され且つ導電材料４９を介して共通電極３４ａ、３４ｂに接続されている。ただし、接地用電極３８の一部が給電パッド６０と電気的に接合されていなくてもよいし、接地用電極３８の一部が共通電極３４ａ、３４ｂに接続されていなくてもよい。なぜなら、共通電極３４ａ、３４ｂが全ての圧力室１０に跨るような１枚の連続平板として形成されているために、少なくとも１つの接地用電極３８が給電パッド６０と電気的に接合され且つ共通電極３４ａ、３４ｂに接続されていれば、全ての圧力室１０に対応する領域において共通電極３４ａ、３４ｂの電位をグランド電位に維持できるからである。
【００９９】
プリント配線５３、５４がベースフィルム５１とカバーフィルム５２とで挟まれているため、プリント配線５３、５４とアクチュエータユニット２１とが引き剥がされるような力が外部から加えられた場合でも、力が分散されるためにプリント配線５３、５４がアクチュエータユニット２１から剥がれにくい。このようにＦＰＣ５０がプリント配線５３、５４を含む構成であることにより、アクチュエータユニット２１とドライバＩＣ８０との電気的な接続の信頼性が向上する。また、図７に示すように、圧電シート４１上の個別電極３５ａが形成された領域が多数の接地用電極３８によって包囲されているため、ＦＰＣ５０を引き剥がすような力がどの方向からの力であっても両者の電気的接合が解除されにくく、個別電極３５ａと給電パッド５５との電気的な接続の信頼性が向上する。
【０１００】
なお、図１１（ａ），（ｂ）ではアクチュエータユニット２１の最上層にある圧電シート４１の上面とＦＰＣ５０のカバーフィルム５２の下面とが当接するように描かれているが、実際には、アクチュエータユニット２１の動作を阻害しないよう、圧電シート４１の上面とカバーフィルム５２の下面との間には間隙が形成されている。そしてＦＰＣ５０のカバーフィルム５２下側に配置された給電パッド５５，６０のみが、圧電シート４１の上面にある個別電極３５ａや接地用電極３８と接触している。
【０１０１】
インクジェットヘッド１において、圧電シート４１〜４３はその厚み方向に分極されている。従って、個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にして圧電シート４１〜４３に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート４１〜４３における電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み方向すなわち積層方向には伸長又は収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮又は伸長しようとする。一方、残り２枚の圧電シート４４、４５は、個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとに挟まれた領域をもたない非活性層であるので、自発的に変形することができない。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）３枚の圧電シート４１〜４３を活性層を含む層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）２枚の圧電シート４４，４５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。
【０１０２】
そのため、電界と分極とが同方向となるようにドライバＩＣ８０を制御して個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂに対して正又は負の所定電位とすると、圧電シート４１〜４３の個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとで挟まれた活性層が面方向に収縮し、その一方で圧電シート４４，４５は自発的には収縮しない。このとき、図１１（ａ）で示したように、圧電シート４１〜４５の下面はキャビティプレート２２に形成された圧力室１０を区画する隔壁の上面に固着されているので、圧電横効果に基づく面方向の収縮により、圧電シート４１〜４５は圧力室１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。すると、圧力室１０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３５ａ，３５ｂの電位が元に戻れば、圧電シート４１〜４５は元の平板形状となり、圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。
【０１０３】
なお、他の駆動方法として、圧電シート４１〜４５が圧力室１０側へ凸に変形するように、予め個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４５が元の形状に戻り、圧力室１０の容積は初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加し、インクがマニホールド５側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５ａ，３５ｂを共通電極３４ａ，３４ｂと異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４５が圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０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。
【０１０４】
圧電シート４１〜４３に印加される電界方向とその分極方向とが逆であれば、個別電極３５ａ，３５ｂと共通電極３４ａ，３４ｂとで挟まれた圧電シート４１〜４３中の活性層が分極方向と直角方向に伸長しようとする。従って、圧電シート４１〜４５は、圧電横効果に基づき、圧力室１０側に凹となるように変形する。このため、圧力室１０の容積が増加して、インクをマニホールド５側から吸い込む。その後、個別電極３５ａ，３５ｂの電位が元に戻れば、圧電シート４１〜４５は元の平板形状となり、圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インク吐出口８からインクを吐出する。
【０１０５】
次に、インクジェットヘッド１のヘッド本体１ａの製造方法について説明する。アクチュエータユニット２１を作製するには、まず、圧電シート４５〜４１となる圧電セラミックのグリーンシートを５枚積層し、そして焼成する。積層時において、各シート上には、個別電極３５ｂ、共通電極３４ａ，３４ｂとなる金属材料がパターン印刷される。焼成後、圧電シート４１上に個別電極３５ａとなる金属材料を全面めっきし、レーザーパターニングにより不要部分を除去するか、或いは、個別電極３５ａに対応する部分に開口を有するマスクを用いて圧電シート４１上に個別電極３５ａとなる金属材料を蒸着させる。
【０１０６】
このように、個別電極３５ａのみ、他の電極とは異なり圧電シート４１〜４５となるセラミック材料と一緒に焼成しないのは、個別電極３５ａ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、セラミック材料に被覆された他の電極３４ａ，３４ｂ，３５ｂに比べて厚みの制御が困難だからである。しかしながら、他の電極３４ａ，３４ｂ，３５ｂ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３５ａは、焼成後に上述したような手法で形成するために、他の電極３４ａ，３４ｂ，３５ｂよりも薄く形成することが可能である。このように、インクジェットヘッド１では、最も上層にある個別電極３５ａを他の電極３４ａ，３４ｂ，３５ｂよりも薄くすることで、活性層を含む圧電シート４１〜４３の変位が個別電極３５ａによって規制されづらくなって、アクチュエータユニット２１の効率（電気効率および面積効率）を向上させている。
【０１０７】
一方、流路ユニット４を作製する場合、キャビティプレート２２など８枚の金属プレート２２〜２９に対しては、それぞれエッチングにより多数の開口を形成した後、それらを互いに接着させて一体にする。圧電セラミックからなるノズルプレート３０に対しては、レーザーパターニングなどにより開口を形成する。そして開口が形成されたノズルプレート３０を一体化した８枚の金属プレート２２〜２９の下側に配置し、加熱硬化型接着剤を用いて両者を加熱状態で貼り合わせて固定することにより、流路ユニット４が作製される。
【０１０８】
このようにして作製されたアクチュエータユニット２１および流路ユニット４は、図８に示すように、下側から順にノズルプレート３０、８枚の金属プレート２２〜２９、アクチュエータユニット２１という配置になるよう、加熱硬化型接着剤により加熱状態で互いに貼り合わされ、固定される。なお、この各構成要素を固定する作業は、流路ユニット４最上層のキャビティプレート２２の表面およびアクチュエータユニット２１最上層の圧電シート４１の表面にそれぞれ形成された目印に基づいて、位置合わせしつつ行われる。このようにして、ヘッド本体１ａが製造される。
【０１０９】
なお、圧電セラミックからなるアクチュエータユニット２１と金属からなる流路ユニット４における上側８枚のプレートとを固定するとき、および、金属からなる上側８枚のプレートと圧電セラミックからなるノズルプレートとを固定するとき、加熱硬化型の接着剤を用いるのは、異種材料を固定する場合に接合強度および耐インク性を確保するためである。
【０１１０】
以上のように、インクジェットヘッド１では、アクチュエータユニット２１およびノズルプレート３０を線膨張係数がほぼ同じ圧電セラミックから構成し、アクチュエータユニット２１およびノズルプレート３０の間に位置する８枚の金属プレート２２〜２９を線膨張係数が圧電セラミックよりも大きなステンレスから構成することで、アクチュエータユニット２１および流路ユニット４全体としての反りが緩和される。これは、線膨張係数の異なる部材同士を加熱状態で貼り合わせて固定すると、加熱後常温に戻ったときに部材全体として反りが生じてしまうという問題が、膨張のバランスをとるように貼り合わせることで軽減されるからである。具体的には、流路ユニット４のメインユニットを構成する金属プレート２２〜２９の一方の面に線膨張係数が金属プレート２２〜２９よりも小さなアクチュエータユニット２１を固定し、他方の面に線膨張係数が金属プレート２２〜２９より小さなノズルプレート３０を固定することで、膨張のバランスをとることができる。さらに、このようにして反りが緩和されることで、印字不良や製造歩留まり悪化の問題が軽減される。
【０１１１】
また、アクチュエータユニット２１およびノズルプレート３０を構成する圧電セラミック、および流路ユニット４におけるアクチュエータユニット２１側に位置する８枚のプレート２２〜２９を構成するステンレスは、共に耐久性・耐熱性に優れ、加熱加工する場合に適した材料である。
【０１１２】
また、アクチュエータユニット２１は、活性層を含む圧電シート４１〜４３と活性層を含まない圧電シート４４、４５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で、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。さらに、活性層を含む圧電シート４１〜４３と活性層を含まない圧電シート４４、４５とがすべ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材料を塗布積層していくときの厚み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。
【０１１３】
また、インクジェットヘッド１のヘッド本体１ａでは、インク吐出領域ごとに分割された複数のアクチュエータユニット２１が、流路ユニット４の表面に接着された状態でその長手方向に沿って配列されている。これにより、焼結などによって成形されるために寸法精度にばらつきが生じやすいアクチュエータユニット２１ごとに流路ユニット４との位置合わせを行うことが可能となり、ヘッドを長尺化しても各アクチュエータユニット２１と流路ユニット４との位置ずれ量の増加が抑制され、両者を精度よく位置合わせすることができる。よって、目印から比較的遠くにある個別電極３５ａ、３５ｂについてもその圧力室１０に対する位置が所定位置から大幅にずれることが少なくなって、インクジェットヘッド１の製造歩留まりが飛躍的に向上する。他方、これとは異なり、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４と同様の長尺体として形成すると、アクチュエータユニット２１を流路ユニット４と重ねたときの平面視における各圧力室１０に対する個別電極３５ａ、３５ｂの位置の所定位置からのずれ量が目印から離れるに連れて大きくなり、目印から比較的離れた圧力室１０におけるインク吐出性能が劣化し、インクジェットヘッド１内でのインク吐出性能の均一性が失われてしまう。
【０１１４】
アクチュエータユニット２１では圧電シート４１〜４３を共通電極３４ａ、３４ｂと個別電極３５ａ、３５ｂとで挟み込んでいるので、圧電効果によって容易に圧力室１０の容積を変化させることができる。また、圧電シート４１〜４５が連続した層状の平板（連続平板層）であるため、アクチュエータユニット２１を容易に製造することが可能である。
【０１１５】
また、インクジェットヘッド１は、圧力室１０に近い圧電シート４４、４５を非活性層とし、圧力室１０から離れた圧電シート４１〜４３を活性層を含む層としたユニモルフ構造のアクチュエータユニット２１を有している。そのため、圧電横効果により圧力室１０の容積変化量を大きくすることができて、圧力室１０側に活性層、その反対側に非活性層が配置されたアクチュエータユニットと比較して個別電極３５ａ、３５ｂの駆動電圧の低電圧化および／又は圧力室１０の高集積化を図ることが可能となる。駆動電圧の低電圧化を図ることにより、個別電極３５ａ、３５ｂ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１０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１の小型化と印刷ドットの高密度配置が実現される。
【０１１６】
さらに、上述のように、インクジェットヘッド１のヘッド本体１ａでは、各アクチュエータユニット２１が実質的に台形形状を有しており、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺が流路ユニット４の長手方向に沿い且つ隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が流路ユニット４の幅方向にオーバーラップするように複数のアクチュエータユニット２１が千鳥状に２列配置されている。このように、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士がオーバーラップしていることで、インクジェットヘッド１の長手方向において、流路ユニット４の幅方向に沿って存在する圧力室１０同士が補完し合うことができ、高解像度印刷を実現しつつ、非常に幅の狭い小型のインクジェットヘッド１とすることができる。
【０１１７】
次に、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドについて、図１３、図１４、及び図１５を参照して説明する。図１３は、本実施の形態によるインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の図３に対応した断面図である。図１４は、図１３に描かれたヘッド本体の左側端部近傍の拡大断面図である。図１５は、図１３に描かれたベースブロックと流路ユニットとの接着領域を示す部分平面図である。なお、本実施の形態において、上記参考例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１８】
本実施の形態のインクジェットヘッド１１が、上記参考例によるインクジェットヘッド１と異なる点は、ベースブロックおよびヘッド本体を構成する材料のみである。上記参考例では、ヘッド本体１ａの流路ユニット４最下層にあるノズルプレート３０は線膨張係数が略３．０×１０^−６（／℃）のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電セラミックからなるのに対し、本実施の形態では、ノズルプレート１３０は線膨張係数が略１６．０×１０^−６（／℃）であるステンレスからなる。つまり、本実施の形態では、流路ユニット１４を構成する９枚のプレート全てが、線膨張係数が略１６．０×１０^−６（／℃）であるステンレスからなっている。また、上記参考例ではベースブロックを構成する材料について特に限定していないが、本実施の形態におけるベースブロック１７５は線膨張係数が略１６．０×１０^−６（／℃）であるＳＵＳ３１６からなる。
【０１１９】
ベースブロック１７５は、図１４によく示されているように、上記参考例の場合と同様に、下面１７５ｂの開口１３ｂ近傍部分１７５ｃにおいてのみ、ヘッド本体１１ａの流路ユニット１４に固定されている。そのため、ベースブロック１７５の下面１７５ｂの開口１３ｂ近傍部分以外の領域は、ヘッド本体１１ａから離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。
【０１２０】
また、図１５においてハッチングで描かれている領域が、ベースブロック１７５と流路ユニット１４との接着領域である。図１５に示すように、ベースブロック１７５は、流路ユニット１４のアクチュエータユニット２１が固定されていない領域において、インク溜まり３やインクタンク（図示せず）に連通する開口１３ａ，１３ｂの領域を回避しつつ、流路ユニット１４の長手方向に沿って２列に、千鳥状に固定されている。つまり、ベースブロック１７５は、アクチュエータユニット２１に固定されておらず、流路ユニット１４のアクチュエータユニット２１が固定されていない領域において、流路ユニット１４と固定されている。なお、流路ユニット１４の縁でハッチングのない領域は、図１３に示すホルダ本体７３のスカート部７３ａに対向する領域である。
【０１２１】
さらに、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１１の製造方法において、上記参考例と異なる点について説明する。本実施の形態では、ノズルプレート１３０を圧電セラミックでなくステンレスから構成しているので、他の金属プレート２２〜２９と同様に、ノズルプレート１３０に対してエッチングにより多数の開口を形成する。そして開口が形成されたノズルプレート１３０を含む９枚の金属のプレート２２〜２９，１３０を、加熱硬化型接着剤を用いることなく、互いに貼り合わせて固定する。そしてこのようにして作製された流路ユニット１４を、上記参考例と同様に、加熱硬化型接着剤を用いて、アクチュエータユニット２１と加熱状態で貼り合わせて固定する。流路ユニット１４は、上記参考例と同様に、千鳥状に配置されたアクチュエータユニット２１がない部分でベースブロック１７５に支持される構成となっている。
【０１２２】
アクチュエータユニット２１と流路ユニット１４とを互いに固定した後、アクチュエータユニット２１を介在するように、ベースブロック１７５を流路ユニット１４の表面に固定する。より詳細には、ベースブロック１７５の開口１３ｂ近傍部分１７５ｃを流路ユニット１４上面におけるアクチュエータユニット２１が接着されていない領域に、加熱硬化型接着剤を用いて加熱状態で貼り合わせて固定する。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態のインクジェットヘッド１１では、アクチュエータユニット２１は線膨張係数が略３．０×１０^−６（／℃）の圧電セラミックから構成され、流路ユニット１４およびベースブロック１７５は共に線膨張係数が略１６．０×１０^−６（／℃）のステンレスから構成されているので、貼り合わせて固定した後これらが常温に戻ったとき、流路ユニット１４とアクチュエータユニット２１との間の線膨張係数の差に起因して生ずるはずの反りが、ベースブロック１７５に支持されることにより緩和される。これは、上記参考例の場合と同様に、膨張のバランスがとれるからである。また反りが緩和されることで、印字不良や製造歩留まり悪化の問題を軽減できる。
【０１２４】
また、ベースブロック１７５がアクチュエータユニット２１に固定されず流路ユニット１４に固定されていることにより、アクチュエータユニット２１の動作（圧電シート４１〜４５の変位）が阻害されない。この場合、ベースロック１７５と流路ユニット１４とが互いにダイレクトに支え合うようになって、流路ユニット１４およびアクチュエータユニット２１の反りが緩和される。
【０１２５】
また、図１５に示すように、アクチュエータユニット２１とベースブロック１７５とを流路ユニット１４の表面に互い違いになるよう千鳥状に固定することによって、流路ユニット１４とアクチュエータユニット２１との線膨張係数の違いに起因する反りが、より効果的に緩和される。流路ユニット１４よりもアクチュエータユニット２１の方が線膨張係数が小さいことから、流路ユニット１４の表面内でアクチュエータユニット２１が固定された部分には、アクチュエータユニット２１に向かって凸となる反りが発生する。例えば流路ユニット１４の表面にその長手方向に一列にアクチュエータユニット２１が固定されている場合、アクチュエータユニット２１が固定された長手方向に沿った部分に集中的に、偏った状態で反りが発生してしまう。そのため、ベースブロック１７５を固定しても、このような反りの偏りは十分に緩和されない。これに対し、アクチュエータユニット２１を流路ユニット１４の表面に千鳥状に固定し、且つ、流路ユニット１４のアクチュエータユニット２１が固定されていない領域に、アクチュエータユニット２１より線膨張係数が大きいベースブロック１７５を千鳥状に固定した場合は、流路ユニット１４表面全体において反りの偏りがないので、反りを効果的に緩和することができる。また、反りが緩和されることで、印字不良や製造歩留まり悪化の問題を軽減できる。
【０１２６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【０１２７】
図１６及び図１７には、本発明の一実施形態における一変形例が示されている。図１６は図１４に対応した拡大断面図、図１７は図１５に対応した部分平面図である。この変形例では、図１６に示すように、ベースブロック２７５がアクチュエータユニット２１の表面に固定されている。つまり、ベースブロック２７５は、開口２０３ｂ近傍部分２７５ｃにおいて流路ユニット１４に固定されているだけではなく、その下面２７５ｂにおいてアクチュエータユニット２１の上面とも固定されている。図１７において、大まかなハッチングで描かれている領域がベースブロック２７５と流路ユニット１４との接着領域であり、細かいハッチングで描かれている領域がベースブロック２７５とアクチュエータユニット２１との接着領域である。
【０１２８】
この変形例によると、特に複数の活性層が積層され、活性層の有する圧電縦効果を利用するタイプの場合に、圧力室１０に対するアクチュエータユニット２１の変位効率を高めることができる。これは、アクチュエータユニット２１による厚み方向変位のうち、ベースブロック２７５側への変位が抑制され、圧力室１０側への変位が大きくなるためである。ただし、アクチュエータユニットがユニモルフタイプの場合は、アクチュエータユニットの動作を阻害しないよう、アクチュエータユニットとベースブロックとを接触させたり固定したりせず、離隔しておくのが好ましい。
【０１２９】
【０１３０】
【０１３１】
【０１３２】
【０１３３】
【０１３４】
上述の実施の形態において、流路ユニット１４およびベースブロック１７５、２７５を構成する材料としては、ステンレスに限定されず、チタン、ジルコニアセラミック、およびアルミナセラミックを選択してよく、これらの組み合わせであってもよい。
【０１３５】
また、上述の実施の形態において、流路ユニット１４およびベースブロック１７５、２７５を構成する材料としては、共にアクチュエータユニット２１を構成する材料の線膨張係数よりも大きいものであれば、必ずしも同一材料から構成しなくてよいし、略同一の線膨張係数を有するものでなくてもよい。ただし、流路ユニット１４およびベースブロック１７５、２７５を構成する材料を同一材料にしたり、略同一の線膨張係数を有するものにしたりすることで、線膨張係数の差を発生要因とする反りがより効果的に緩和される。そして印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより確実に軽減することができる。
【０１３６】
また、上述の実施の形態に係るインクジェットヘッド１１の製造方法では、アクチュエータユニット２１と流路ユニット１４とを固定する工程と、ベースブロック１７５、２７５をアクチュエータユニット２１の流路ユニット１４とは反対側の面に配置して固定する工程との順番はどちらが先であってもよく、同時でもよい。
【０１３７】
また、参考例および上述の実施の形態では、図５に示すように、ベースブロック７５，１７５、２７５内においてインクの流路となるインク溜まり３，１３が２つ平行に設けられているが、インク溜まり３，１３を１つのみとして千鳥状に配置されたアクチュエータユニット２１が無い部分に沿ってジグザグ状に設けてよい。また、流路ユニット４，１４およびアクチュエータユニット２１の反りを緩和するという目的のみに着目すれば、ベースブロック７５，１７５、２７５内にインクの流路となるインク溜まり３，１３を形成しなくてもよい。
【０１３８】
また、アクチュエータユニット２１における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を用いてもよい。圧力室１０の平面形状や断面形状、配置形態などは、適宜変更してよい。例えば、参考例及び上述の実施の形態では複数の圧力室１０を２次元的に配置しているが、一次元的に配置してもよい。また、活性層を含む圧電シートの数及び活性層を含まない圧電シートの数は、適宜変更することができる。また、活性層を含む圧電シート及び活性層を含まない圧電シートのそれぞれの層厚は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、非活性層として、圧電シート以外の絶縁シートを用いてもよい。
【０１３９】
また、参考例及び上述の実施の形態では共通電極３４ａ，３４ｂをグランド電位に保つものとしているが、各圧力室１０に共通の電位であればこれに限定されるものではない。
【０１４０】
また、参考例及び上述の実施の形態では、最上層の圧電シートの上方に個別電極を設けた構成となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば下方に個別電極、上方に共通電極を設けた圧電シートが最上層に配置されてもよい。また、参考例及び上述の実施の形態では活性層の圧力室１０側に非活性層を設けたユニモルフ構造のアクチュエータユニット２１としているが、本発明はこれに限定されず、非活性層の圧力室１０側に活性層を設けてもよいし、活性層の圧力室１０側に非活性層を設けなくてもよい。また、アクチュエータユニット２１に含まれる圧電シートは、多数の圧力室１０に跨って配置された連続平板層ではなく、圧力室１０ごとに形成されてもよい。
【０１４１】
また、参考例及び上述の実施の形態では、図５、図１５、及び図１７に示すように、台形とした複数のアクチュエータユニット２１を流路ユニット４、１４の表面に長手方向に沿って２列に千鳥状に配置しているが、アクチュエータユニットは必ずしも台形にしなくてもよく、複数のアクチュエータユニットを流路ユニット４、１４の長手方向に沿って１列に配列してもよい。或いは、アクチュエータユニットを３列以上に千鳥状に配置してもよい。
【０１４２】
また、参考例及び上述の実施の形態では、各構成部材を貼り合わせて固定する場合に、部位によって加熱硬化型接着剤を用いたり用いなかったりしているが、全ての部位に関して加熱硬化型接着剤を用いてよい。
【０１４３】
また、参考例及び上述の実施の形態では、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、ＦＰＣ５０にプリント配線５３、５４が含まれているが、給電パッド５５とドライバＩＣ８０とを接続するための配線および給電パッド６０を接地するための配線の少なくとも一方が単独の信号線として配置されていてもよい。
【０１４４】
また、参考例及び上述の実施の形態では共通電極３４ａ、３４ｂが接地されているが、必ずしも接地されている必要はない。例えば、アクチュエータユニット２１の動作が適切に行われるように、個別電極３５ａ、３５ｂに供給する駆動信号とは異なる駆動信号を共通電極３４ａ、３４ｂに対して供給すればよい。
【０１４５】
また、参考例及び上述の実施の形態ではシール部材８５を用いてＦＰＣ５０を流路ユニット４、１４やホルダ本体７３に対して固定しているが、シール部材８５などを用いずに、流路ユニット４、１４上面とホルダ本体７３のスカート部７３ａの下面との間、又はアクチュエータユニット２１上面とスカート部７３ａの下面との間で挟持することによりＦＰＣ５０を固定してもよい。
【０１４６】
【０１４７】
【０１４８】
【０１４９】
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項１０によると、アクチュエータユニットの一面にそれよりも線膨張係数の大きい材料から構成された流路ユニットを加熱状態で固定する共に、アクチュエータユニットの他面にそれよりも線膨張係数の大きい材料から構成された支持部材を配置することで、部材全体としての反りが緩和され、印字不良や製造歩留まり悪化の問題を軽減できる。さらに、支持部材と流路ユニットとが互いをダイレクトに支え合うため、流路ユニットおよびアクチュエータユニットの反りがより一層緩和され、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより効果的に軽減できる。
【０１５１】
請求項２および請求項１１によると、アクチュエータユニットと支持部材の流路ユニットの表面に対する固定部とを、流路ユニットの表面において互い違いになるよう千鳥状に固定することによって、流路ユニットとアクチュエータユニットとの線膨張係数の違いに起因する反りがより効果的に緩和される。
【０１５２】
請求項３によると、支持部材とアクチュエータユニットとの結合がより強くなって、流路ユニットおよびアクチュエータユニットの反りがより効果的に緩和され、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより確実に軽減できる。
【０１５３】
請求項４によると、アクチュエータユニットの機械的剛性及びインク吐出の応答性が高まると共に、圧力室の高集積化が可能となり、高解像度印刷が実現される。また、第２の電極の駆動電圧の低電圧化を図ることが可能となる。さらに、アクチュエータユニットの動作が阻害されない。
【０１５４】
請求項５によると、支持部材から流路ユニットへと流路抵抗を抑えつつ安定したインク供給を行うことができる。請求項７によると、線膨張係数の差を発生の要因とする反りをより効果的に緩和することができ、印字不良や製造歩留まり悪化の問題をより確実に軽減することができる。請求項８によると、請求項７による効果をより確実に実現することができる。請求項９によると、より実際に即した構成で、それぞれを構成する材料が耐久性・耐熱性を考慮したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例によるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略図である。
【図２】 本発明の参考例によるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】 図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】 図３に描かれたヘッド本体の右側端部近傍の拡大断面図である。
【図５】 図２に描かれたインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。
【図６】 図５に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図７】 図６に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図８】 図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、図５に描かれたヘッド本体及びこれに貼り付けられたフレキシブルプリント配線板の部分断面図である。
【図９】 図６に描かれた二点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図１０】 図５に描かれたヘッド本体及びこれに貼り付けられたフレキシブルプリント配線板の部分分解斜視図である。
【図１１】 （ａ）は、図７のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、フレキシブルプリント配線板が貼り付けられたアクチュエータユニットの断面図であって、図８内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大断面図である。（ｂ）は、図７のＩＶ−ＩＶ線に沿った、フレキシブルプリント配線板が貼り付けられたアクチュエータユニットの断面図である。（ｃ）は、図１１（ａ）の一点鎖線で描かれた丸枠内拡大図である。（ｄ）は、図１１（ｂ）の一点鎖線で描かれた丸枠内拡大図である。
【図１２】 図７の模式的な部分拡大平面図である。
【図１３】 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の図３に対応した断面図である。
【図１４】 図１３に描かれたヘッド本体の左側端部近傍の拡大断面図である。
【図１５】 図１３に描かれたベースブロックと流路ユニットとの接着領域を示す部分平面図である。
【図１６】 本発明の一実施形態の一変形例における、図１４に対応した拡大断面図である。
【図１７】 本発明の一実施形態の一変形例における、ベースブロックと流路ユニットとの接着領域及びベースブロックとアクチュエータユニットとの接着領域を示す図１５に対応した部分平面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
１ａ，１１ａ ヘッド本体
３、１３ インク溜まり（インク流路）
３ａ、３ｂ 開口
４，１４ 流路ユニット
５ マニホールド
５ａ 副マニホールド
８ インク吐出口（ノズル）
１０ 圧力室
１２ アパーチャ
２１ アクチュエータユニット
２２ キャビティプレート
３０ ノズルプレート
３２ インク流路
３４ｂ 共通電極（第１の電極）
３５ａ 個別電極（第２の電極）
３８ 接地用電極
４１〜４３ 圧電シート（圧電セラミック層）
４４、４５ 圧電シート（振動板）
５０ フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）
７１ 基部
７２ ホルダ
７５，１７５，２７５ ベースブロック（支持部材）
８５ シール部材
１０１ インクジェットプリンタ

Claims (12)

1. 一端をノズルに他端を開口にそれぞれ接続され且つ平面に沿って相互に隣接配置された複数の圧力室を有する流路ユニットと、
   前記流路ユニットの表面に固定された、前記圧力室の容積を変化させるためのアクチュエータユニットと、
   前記アクチュエータユニットが前記流路ユニットとの間に配置されるように前記流路ユニットの前記表面における前記アクチュエータユニットが固定されていない領域に固定され、前記アクチュエータユニットと対向する部分の内部に、一端を前記開口に他端をインク供給源に接続されたインク流路が形成されている支持部材とを備えており、
   前記流路ユニットを構成する材料の線膨張係数が、前記アクチュエータユニットを構成する材料の線膨張係数よりも大きく、且つ、前記支持部材を構成する材料の線膨張係数が、前記アクチュエータユニットを構成する材料の線膨張係数よりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記アクチュエータユニットが、前記流路ユニットの前記表面に千鳥状に固定さており、
   前記支持部材が、前記流路ユニットの前記表面における前記アクチュエータユニットが固定されていない領域において、前記流路ユニットの前記表面に固定される千鳥状に配置された複数の固定部を有し、
   前記支持部材の前記インク流路が、前記固定部に形成された前記開口を介して前記流路ユニットと連通していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記支持部材が前記アクチュエータユニットに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記アクチュエータユニットが、前記複数の圧力室に跨るように配置された振動板と、前記振動板の前記圧力室とは反対側において前記複数の圧力室に跨るように配置され且つ厚み方向に分極された圧電セラミック層と、前記圧電セラミック層と前記振動板との間に配置された第１の電極と、前記圧電セラミック層における前記第１の電極とは反対側の表面において前記圧力室のそれぞれに対応するように形成された第２の電極とを含むと共に、前記第２の電極を前記第１の電極と異なる電位にしたときに前記圧電セラミック層における前記第１の電極と前記第２の電極とで挟まれた部分が圧電横効果により前記厚み方向と直交する面方向に収縮又は伸長することで、ユニモルフ変形を生じ、これにより前記圧力室の容積を変化させるものであって、
   前記支持部材が前記アクチュエータユニットに固定されていないことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記流路ユニットが一方向に沿って延在し、
   前記支持部材の前記インク流路が前記一方向に沿って延在し、
   前記開口が前記一方向に関して間隔を隔てて複数配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記インク流路が前記一方向に沿って平行に複数設けられていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記流路ユニットを構成する材料の線膨張係数が、前記支持部材を構成する材料の線膨張係数と実質的に同一であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記流路ユニットを構成する材料と前記支持部材を構成する材料とが同一であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記アクチュエータユニットが圧電セラミックから構成されており、前記流路ユニットおよび前記支持部材がステンレス、チタン、ジルコニアセラミックおよ びアルミナセラミックからなる群より選択された少なくとも１つの材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
10. 一端をノズルに他端を開口にそれぞれ接続され且つ平面に沿って相互に隣接配置された複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化させるためのアクチュエータユニットと、インク流路が内部に形成されている支持部材とを含んだインクジェットヘッドの製造方法において、
    前記流路ユニットの表面に、前記流路ユニットを構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料から構成された前記アクチュエータユニットを加熱状態で固定する工程と、
    前記アクチュエータユニットを構成する材料よりも線膨張係数が大きい材料から構成された前記支持部材を、前記流路ユニットの前記表面における前記アクチュエータユニットが固定されていない領域に、前記アクチュエータユニットが当該支持部材と前記流路ユニットとの間に配置されるように、且つ、前記インク流路が前記アクチュエータユニットの少なくとも一部に対向すると共にその一端が前記開口に他端がインク供給源にそれぞれ接続されるように固定する工程とを備えて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。
11. 前記アクチュエータユニット固定工程において、複数の前記アクチュエータユニットを、前記流路ユニットの前記表面に千鳥状に配置されるように、加熱状態で固定し、
    前記支持部材固定工程において、前記支持部材を、前記流路ユニットの前記表面に対する複数の固定部が千鳥状に配置されるように、且つ、当該固定部に形成された前記開口を介して前記流路ユニットと連通するように固定することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に係るインクジェットヘッドを備えていることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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