(57)【要約】【課題】アクチュエータユニットが破損するのを抑制する。【解決手段】共通インク室、共通インク室の出口から圧力室を介してノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットの上面９ａに、窪み１２２ａが形成されている。窪み１２２ａは、平面形状がアクチュエータユニット２１を収容可能なサイズと形状を有しており、その底面１２２ｂにアクチュエータユニット２１が固定されている。窪み１２２ａの深さが、アクチュエータユニット２１の厚みよりも小さくなっており、アクチュエータユニット２１が、流路ユニットの上面９ａから突出している。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が供給される共通液体室、及び、前記共通液体室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、
前記流路ユニットの表面に固定され、前記ノズルから液体を吐出させるアクチュエータユニットであって、圧電層、前記圧電層に配置された個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を有するアクチュエータユニットとを備えており、
前記流路ユニットの表面に、平面形状が前記アクチュエータユニットを収容可能なサイズと形状とを有していると共に、深さが前記アクチュエータユニットの厚みよりも小さい窪みが形成されており、
前記窪みの底面に、前記圧力室が形成されていると共に、前記アクチュエータユニットが前記圧力室と対向するように固定されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記窪みの底面には、前記圧力室の開口と前記開口を画定する壁部とが配設されており、前記壁部の前記開口側の縁部を除く領域に、前記アクチュエータユニットと前記壁部との間に介在する介在物を逃がす複数の逃がし凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記窪みの底面における前記アクチュエータユニットの縁部を支持する領域には、前記逃がし凹部が形成されていないことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記複数の逃がし凹部は、網目状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記複数の逃がし凹部は、櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
液体が供給される共通液体室、及び、前記共通液体室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定され、前記ノズルから液体を吐出させるアクチュエータユニットであって、圧電層、前記圧電層に配置された個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を有するアクチュエータユニットとを有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路ユニットの表面に、平面形状が前記アクチュエータユニットを収容可能なサイズと形状とを有していると共に、深さが前記アクチュエータユニットの厚みよりも小さい窪みと、前記窪みの底面に配置された前記圧力室とが形成されるように、前記流路ユニットを製造する流路ユニット製造工程と、
前記アクチュエータユニットを製造するアクチュエータユニット製造工程と、
前記窪みの底面に、前記圧力室と対向するように前記アクチュエータユニットを固定する固定工程とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記固定工程において、
一対の加圧部材が、接着剤を介して前記窪みの底面に配置された前記アクチュエータユニットの表面と前記流路ユニットの前記窪みが形成された面と反対側の面とを挟持しつつ加圧することによって、前記窪みの底面に前記アクチュエータユニットを固定し、
前記アクチュエータユニットの表面に接した前記加圧部材が、前記流路ユニットの表面の前記窪み側の縁部に対向することを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記流路ユニット製造工程において、前記窪みの底面に開口する前記圧力室、前記圧力室を画定する壁部、及び、前記壁部の前記開口側の縁部を除く領域に配置された、前記アクチュエータユニットと前記壁部との間に介在する介在物を逃がす複数の逃がし凹部が形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記流路ユニット製造工程において、前記逃がし凹部がサンドブラスト加工によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記流路ユニット製造工程において、前記逃がし凹部がエッチング加工によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記固定工程において、前記加圧部材が、前記アクチュエータユニットを加熱することを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷用紙等の記録媒体にインク滴を吐出するインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルに連通した圧力室を含む多数の個別インク流路が形成された流路ユニットと、流路ユニットの表面に固定されており、各圧力室の容積を変化させることにより圧力室にインク滴の吐出エネルギーを付加するアクチュエータユニットとを有するものがある。このアクチュエータユニットは、多数の圧力室に跨る圧電シートと、圧電シートの表面において各圧力室と対向するように配置された多数の個別電極と、圧電シートを介して多数の個別電極と対向するように配置された共通電極とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４３１２６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流路ユニットの表面にアクチュエータユニットを固定する工程においては、流路ユニットの表面にアクチュエータユニットを配置した状態で、加圧部材がアクチュエータユニットを流路ユニットの表面に向かって加圧する。このとき、加圧部材におけるアクチュエータユニットと接していない領域が、アクチュエータユニットの角部を起点として加圧方向に湾曲する。このため、アクチュエータユニットの当該角部に応力が集中的に作用し、アクチュエータユニットが破損することがある。
【０００５】
本発明の目的は、アクチュエータユニットが破損するのを抑制することができる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体が供給される共通液体室、及び、前記共通液体室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定され、前記ノズルから液体を吐出させるアクチュエータユニットであって、圧電層、前記圧電層に配置された個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を有するアクチュエータユニットとを備えている。前記流路ユニットの表面に、平面形状が前記アクチュエータユニットを収容可能なサイズと形状とを有していると共に、深さが前記アクチュエータユニットの厚みよりも小さい窪みが形成されており、前記窪みの底面に、前記圧力室が形成されていると共に、前記アクチュエータユニットが前記圧力室と対向するように固定されている。
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体が供給される共通液体室、及び、前記共通液体室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定され、前記ノズルから液体を吐出させるアクチュエータユニットであって、圧電層、前記圧電層に配置された個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を有するアクチュエータユニットとを有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記流路ユニットの表面に、平面形状が前記アクチュエータユニットを収容可能なサイズと形状とを有していると共に、深さが前記アクチュエータユニットの厚みよりも小さい窪みと、前記窪みの底面に配置された前記圧力室とが形成されるように、前記流路ユニットを製造する流路ユニット製造工程と、前記アクチュエータユニットを製造するアクチュエータユニット製造工程と、前記窪みの底面に、前記圧力室と対向するように前記アクチュエータユニットを固定する固定工程とを備えている。
【０００８】
このとき、前記固定工程において、一対の加圧部材が、接着剤を介して前記窪みの底面に配置された前記アクチュエータユニットの表面と前記流路ユニットの前記窪みが形成された面と反対側の面とを挟持しつつ加圧することによって、前記窪みの底面に前記アクチュエータユニットを固定し、前記アクチュエータユニットの表面に接した前記加圧部材が、前記流路ユニットの表面の前記窪み側の縁部に対向することが好ましい。また、前記固定工程において、前記加圧部材が、前記アクチュエータユニットを加熱してもよい。
【０００９】
本発明によると、流路ユニットの表面に形成された窪み内にアクチュエータユニットが固定されているため、アクチュエータユニットを流路ユニットに固定するとき、アクチュエータユニットを押圧する加圧部材のアクチュエータユニットと接していない領域の少なくとも一部が窪みの縁部に支えられる。このため、当該領域がアクチュエータユニットの角部を起点として押圧方向に湾曲するのが抑制され、当該角部に作用する応力が緩和される。これにより、アクチュエータユニットが破損するのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッドにおいて、前記窪みの底面には、前記圧力室の開口と前記開口を画定する壁部とが配設されており、前記壁部の前記開口側の縁部を除く領域に、前記アクチュエータユニットと前記壁部との間に介在する介在物を逃がす複数の逃がし凹部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法では、前記流路ユニット製造工程において、前記窪みの底面に開口する前記圧力室、前記圧力室を画定する壁部、及び、前記壁部の前記開口側の縁部を除く領域に配置された、前記アクチュエータユニットと前記壁部との間に介在する介在物を逃がす複数の逃がし凹部が形成されることが好ましい。
【００１２】
これらによると、アクチュエータユニットの流路ユニットに固定される面に付着した不純物である介在物を逃がし凹部に逃がすことができるため、アクチュエータユニットを流路ユニットに向かって加圧するときに、アクチュエータユニットに部分的に応力が集中するのを防止することができる。これにより、アクチュエータユニットが破損するのを抑制することができる。
【００１３】
このとき、前記窪みの底面における前記アクチュエータユニットの縁部を支持する領域には、前記逃がし凹部が形成されていないことがより好ましい。これによると、アクチュエータユニットの縁部が確実に支えられ、アクチュエータユニットが破損するのをさらに抑制することができる。
【００１４】
本発明においては、前記複数の逃がし凹部が、網目状に形成されていてもよい。また、前記複数の逃がし凹部が、櫛歯状に形成されていてもよい。さらに、前記流路ユニット製造工程において、前記逃がし凹部がサンドブラスト加工によって形成されていてもよい。加えて、前記流路ユニット製造工程において、前記逃がし凹部がエッチング加工によって形成されていてもよい。これらによると、逃がし凹部を効率よく形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、流路ユニットの表面に形成された窪み内にアクチュエータユニットが固定されているため、アクチュエータユニットを流路ユニットに固定するとき、アクチュエータユニットを押圧する加圧部材のアクチュエータユニットと接していない領域の少なくとも一部が窪みの縁部に支えられる。このため、当該領域がアクチュエータユニットの角部を起点として押圧方向に湾曲するのが抑制され、当該角部に作用する応力が緩和される。これにより、アクチュエータユニットが破損するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの断面図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの幅方向に沿った断面図である。
【図３】図２に示すIII-III線に関する断面図である。
【図４】図３に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図５】図４に示すV−V線の断面図である。
【図６】図４に示すアクチュエータユニットを説明するための図である。
【図７】図３に示す流路ユニットの表面となるプレートの平面図である。
【図８】図７に示すVIII-VIII線の断面図である。
【図９】図７に示す窪みの底面の部分拡大平面図である。
【図１０】図１に示すインクジェットヘッドの製造方法に係る工程図である。
【図１１】図１０に示す固定工程におけるアクチュエータユニット及び流路ユニットの部分断面図である。
【図１２】変形例を説明するための図である。
【図１３】変形例を説明するための図である。
【図１４】変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、本発明の好適な実施形態のインクジェットプリンタの内部構成を示す断面図である。インクジェットプリンタ１０１は、図１に示すように、直方体形状の筐体１ａを有している。また、筐体１ａの上部には、排紙部３１が設けられている。さらに、筐体１ａ内は、上から順に３つの空間Ａ、Ｂ、Ｃに区分されている。空間Ａには、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１、及び、搬送ユニット２０が配置されている。空間Ｂ、Ｃはそれぞれ、筐体１ａに対して着脱可能な給紙ユニット１ｂ及びインクタンクユニット１ｃが配置される空間である。なお、本実施形態において、副走査方向とは搬送ユニット２０で用紙Ｐを搬送するときの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは副走査方向に直交する方向であって水平面に沿った方向である。
【００１９】
インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙ユニット１ｂから排紙部３１に向けて、用紙Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている（図１中太矢印）。給紙ユニット１ｂは、複数枚の用紙Ｐを収納することが可能な給紙トレイ２３と、給紙トレイ２３に取り付けられた給紙ローラ２５とを有している。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３に積層して収納された複数の用紙Ｐのうち、最も上方にある用紙Ｐを送り出す。給紙ローラ２５によって送り出された用紙Ｐは、ガイド２７ａ，２７ｂによりガイドされ且つ送りローラ対２６によって挟持されつつ搬送ユニット２０へと送られる。
【００２０】
搬送ユニット２０は、２つのベルトローラ６，７と、両ローラ６，７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８と、テンションローラ１０とを有している。テンションローラ１０は、搬送ベルト８の下側ループにおいて、その内周面に接触しつつ下方に付勢されることで搬送ベルト８にテンションを付加している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータＭから２つのギアを介して駆動力が与えられることで、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。
【００２１】
搬送ベルト８の外周面８ａにはシリコーン処理が施されており、粘着性を有している。用紙搬送経路上において搬送ベルト８を挟んでベルトローラ６と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙ユニット１ｂから送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付ける。外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐは、その粘着力によって外周面８ａ上に保持されつつ、図１右方へと搬送される。
【００２２】
また、用紙搬送経路上において搬送ベルト８を挟んでベルトローラ７と対向する位置には、剥離プレート５が設けられている。剥離プレート５は、搬送ベルト８の外周面８ａに保持されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離する。剥離プレート５によって外周面８ａから剥離された用紙Ｐは、ガイド２９ａ，２９ｂによりガイドされ且つ二組の送りローラ対２８によって挟持されつつ搬送され、筐体１ａ上部に形成された開口３０から排紙部３１へと排出される。
【００２３】
４つのインクジェットヘッド１は、それぞれ主走査方向に沿って延在し、副走査方向に並設されており、フレーム３を介して筐体１ａに支持されている。すなわち、インクジェットプリンタ１０１は、主走査方向に延びた吐出領域が形成されたライン式のカラーインクジェットプリンタである。各インクジェットヘッド１の下面は、インク滴が吐出される吐出面２ａとなっている。
【００２４】
搬送ベルト８のループ内には、４つのインクジェットヘッド１と対向するように、プラテン１９が配置されている。プラテン１９の上面は、搬送ベルト８の上側ループの内周面と接触しており、搬送ベルト８の内周側からこれを支持している。これにより、搬送ベルト８の上側ループの外周面８ａとインクジェットヘッド１の下面、即ち吐出面２ａとが対向しつつ平行になり、且つ、吐出面２ａと搬送ベルト８の外周面８ａとの間に僅かな隙間が形成されている。当該隙間は、用紙搬送経路の一部を構成している。搬送ベルト８の外周面８ａ上に保持されつつ搬送されてきた用紙Ｐが４つのヘッド１のすぐ下方を通過する際に、各ヘッド１から用紙Ｐの上面に向けて各色のインクが順に吐出され、用紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される。
【００２５】
インクジェットヘッド１はそれぞれ、空間Ｃに装着されたインクタンクユニット１ｃ内のインクタンク４９と接続されている。すなわち、４つのインクタンク４９にはそれぞれ対応するインクジェットヘッド１が吐出するインクが貯留されている。そして、各インクタンク４９からチューブ（図示せず）等を介してインクジェットヘッド１にインクが供給される。  
【００２６】
次に、図２、図３を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の幅方向である副走査方向に沿った断面図である。図３は、図２に示すIII−III線に関するインクジェットヘッド１の断面図である。なお、図３においては、下筐体８２が省略されている。
【００２７】
図２に示すように、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１と、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを含むヘッド本体２と、一端がアクチュエータユニット２１に接続されていると共にドライバＩＣ５２が実装されたＣＯＦ（Chip On Film：平型柔軟基板）５０と、ＣＯＦ５０の他端に接続された制御基板５４とを有している。インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１がアクチュエータユニット２１を挟んで流路ユニット９上に積層し、制御基板５４がリザーバユニット７１上に配設された積層構造体である。さらに、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１及び流路ユニット９を包囲する箱体を形成する上筐体８１及び下筐体８２と、上筐体８１の上方において制御基板５４を包囲するヘッドカバー５５とを有している。
【００２８】
リザーバユニット７１は、ヘッド本体２の上面に固定されていると共にヘッド本体２にインクを供給するものである。また、リザーバユニット７１は、プレート９１〜９４の４枚のプレートが互いに位置合わせされて積層されたものであり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ７２、及び、１０個のインク流出流路７３が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路７３のみが表れている。インク流入流路はインクタンク４９からのインクが流入する。インクリザーバ７２はインク流入流路から流入したインクを一時的に貯溜する。インク流出流路７３は、流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０５ｂに連通している。インクタンク４９からのインクは、インク流入流路を介してインクリザーバ７２に流入し、インク流出流路７３を通過して、インク供給口１０５ｂから流路ユニット９内に供給される。
【００２９】
また、プレート９４の下面には、凹部９４ａが形成されている。凹部９４ａは、流路ユニット９の上面との間で空隙９０を形成している。空隙９０には、流路ユニット９の上面に固定された４つのアクチュエータユニット２１が、積層体（インクジェットヘッド１）に関する長手方向に延びた中心線に沿って千鳥状に且つ等間隔で配列されている。また、空隙９０は、リザーバユニット７１の長手方向に沿って且つ中心線を挟んで交互に配置されるように、積層体の側面に形成された４つの開口９０ａを有している。
【００３０】
また、プレート９４の下面は、凸部（凹部９４ａ以外の部分）が流路ユニット９と接着されている。凸部内に形成されたインク流出流路７３を介して、リザーバ７２とインク供給口１０５ｂとが連通している。
【００３１】
ＣＯＦ５０は、その一方端部近傍がアクチュエータユニット２１の上面に接続されている。さらに、ＣＯＦ５０は、アクチュエータユニット２１の上面から水平方向に延在して開口９０ａを通過した後、上方に向かって略直角に湾曲するように折り曲げられ、上筐体８１及び下筐体８２の内壁面に形成された切欠き５３を通過してリザーバユニット７１の上方に引き出されている。また、ＣＯＦ５０は、リザーバユニット７１の上方において、図２中左方に延在した後に、上筐体８１に形成されたスリット８１ａから上筐体８１の上方に引き出されている。そして、上筐体８１の上方において、ＣＯＦ５０の他方端部がコネクタ５４ａを介して制御基板５４に接続されている。ＣＯＦ５０の途中部に実装されたドライバＩＣ５２が、リザーバユニット７１の上面に貼り付けられており、ドライバＩＣ５２とリザーバユニット７１とが、熱的に結合されている。これにより、ドライバＩＣ５２から発生した熱が、リザーバユニット７１に伝達されて内部のインクが温まり、インクの粘度が高くなるのを抑制している。
【００３２】
制御基板５４は、上筐体８１の上方に配置されており、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２を介してアクチュエータユニット２１の駆動を制御する。ドライバＩＣ５２は、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号を生成するものである。制御基板５４には、複数の電子部品が配設されており、インクに汚染されると短絡等の電気的不具合が生じる。しかし、制御基板５４は、図２に示すように、上筐体８１とヘッドカバー５５との空間内に配置され、外部からのインクやインクミストの浸入から保護されている。
【００３３】
さらに、図３〜図６を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図４では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びノズル１０８を実線で描いている。図５は、図４に示すV−V線に沿った部分断面図である。図６（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。
【００３４】
ヘッド本体２は、図３に示すように、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。図３及び図４に示すように、流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。
【００３５】
流路ユニット９は、リザーバユニット７１のプレート９４とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、長手方向に延びた中心線に沿って千鳥状に且つ等間隔で配列された４つの窪み１２２ａが形成されており、各窪み１２２ａ内にアクチュエータユニット２１が固定されている（図７参照）。窪み１２２ａの詳細については後述する。さらに、流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット７１のインク流出流路７３（図２参照）に対応して、計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図３及び図５に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面には、図４及び図５に示すように、多数のノズル１０８がマトリクス状に配置された吐出面２ａが形成されている。圧力室１１０も流路ユニット９におけるアクチュエータユニット２１の固定面においてノズル１０８と同様マトリクス状に多数配列されている。
【００３６】
本実施形態では、等間隔に流路ユニット９の長手方向に並ぶ圧力室１１０の列が、幅方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、後述のアクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側（下底側）から短辺側（上底側）に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル１０８も、これと同様の配置がされている。
【００３７】
流路ユニット９は、図５に示すように、９枚のステンレス鋼からなる金属製のプレート１２２〜１３０から構成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。
【００３８】
流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図３〜図５に示すように、リザーバユニット７１からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分配される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズル１０８に至る。
【００３９】
次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１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３枚の圧電シート１４１〜１４３から構成されている。また、最上層の圧電シート１４１の上面における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図６（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極１３５の大部分は、圧力室１１０の領域内にある。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０の外に延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された個別バンプ１３６が設けられている。
【００４０】
共通電極１３４は、すべての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位が付与されている。一方、個別電極１３５は、ＣＯＦ５０を介してドライバＩＣ５２の各出力端子と電気的に接続されており、ドライバＩＣ５２からの駆動信号が選択的に供給されるようになっている。なお、共通電極１３４は、スルーホールを介して圧電シート１４１の上面に形成された共通電極用バンプと接続されている。さらに、共通電極用バンプは、ＣＯＦ５０を介して制御基板５４と接続されている。
【００４１】
ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されている。個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。つまり、アクチュエータユニット２１には、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。例えば、分極方向と電界の印加方向とが同じであれば、活性部は分極方向に直交する方向（平面方向）に縮む。つまり、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を活性部が含まれる層とし、且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプのアクチュエータである。図６（ａ）に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するプレート１２２の上面に固定されているため、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、ノズル１０８からインク滴が吐出される。
【００４２】
なお、本実施形態においては、予め個別電極１３５に所定の電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極１３５をグランド電位にした後、所定のタイミングで再び個別電極１３５に所定の電位を付与するような駆動信号をドライバＩＣ５２から出力させる。この場合、個別電極１３５がグランド電位となるタイミングで圧電シート１４１〜１４３が元の状態に戻り、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、副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極１３５に所定の電位が付与されたタイミングで圧電シート１４１〜１４３において活性領域と対向する部分が圧力室１１０側に凸となるように変形し、圧力室１１０の容積低下によりインクの圧力が上昇し、ノズル１０８からインクが吐出される。
【００４３】
次に、図７〜図９を参照しつつ、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との位置関係について詳細に説明する。図７は、流路ユニット９の上面９ａとなるプレート１２２の平面図である。図８は、図７に示すVIII-VIII線の断面図である。なお、図８においては、窪み１２２ａ内にアクチュエータユニット２１が固定された状態を示している。また、断面において圧力室１１０が連続して現れるように模式的に描かれている。図９は、図７に示す窪み１２２ａの底面１２２ｂの部分拡大平面図である。
【００４４】
図３及び図７に示すように、流路ユニット９の上面９ａに形成された窪み１２２ａは、平面形状がアクチュエータユニット２１を収容可能なサイズの台形形状を有しており、その底面１２２ｂに熱硬化性接着剤を介してアクチュエータユニット２１が固定されている。また、図８に示すように、窪み１２２ａの深さが、アクチュエータユニット２１の厚みよりも小さくなっている。このため、アクチュエータユニット２１が、流路ユニット９（プレート１２２）の上面９ａから突出している。本実施形態では、アクチュエータユニット２１の上面９ａからの突出高さは、アクチュエータユニット２１の厚みの半分以下となっており、厚みの約４分の１程度である。アクチュエータユニット２１は、約４０μｍの厚みを有し、上面９ａから約１０μｍが突出している。
【００４５】
図７〜図９に示すように、窪み１２２ａの底面１２２ｂには、壁部１１０ａによって画定された複数の圧力室１１０が開口しており、アクチュエータユニット２１（個別電極１３５）が圧力室１１０の開口と対向するように固定されている。底面１２２ｂにおけるアクチュエータユニット２１の縁部を支持する領域のさらに内側には、アクチュエータユニット２１の外形に沿って延在する環状溝１２２ｃが形成されている。
【００４６】
壁部１１０ａにおける圧力室１１０の開口側の縁部１１０ｂ、及び、底面１２２ｂにおけるアクチュエータユニット２１の縁部を支持する領域を除く領域に、複数の逃がし凹部１２２ｄが形成されている。逃がし凹部１２２ｄは、図９中上下方向に延在した櫛歯状に形成されている細溝である。これにより、アクチュエータユニット２１と壁部１１０ａとの間に介在しようとする介在物を、逃がし凹部１２２ｄ及び環状溝１２２ｃ内に逃がすことができる。なお、介在物とは、アクチュエータユニット２１を製造するアクチュエータ製造工程において、アクチュエータユニット２１の表面に付着した不純物（異物）である。また、壁部１１０ａにおける、圧力室１１０の開口側の縁部１１０ｂに逃がし凹部１２２ｄが形成されていないため、アクチュエータユニット２１を底面１２２ｂに固定するための固定工程（後述）において、熱硬化性接着剤が圧力室１１０内に流れ込むのを防止することができる。また、アクチュエータユニット２１と壁部１１０ａとの間に異物を挟み込んでも、アクチュエータユニット２１に局所的な応力集中やクラックのような不具合を起こさない。
【００４７】
図１０を参照しつつ、インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。図１０は、インクジェットヘッド１の製造方法に係る工程図である。図１０に示すように、インクジェットヘッド１の製造方法は、流路ユニット製造工程と、アクチュエータユニット製造工程と、固定工程とを有している。流路ユニット製造工程においては、まず、上述のプレート１２２〜１３０をエッチング加工により形成する。このとき、プレート１２２の上面には、窪み１２２ａを形成し、窪み１２２ａの底面１２２ｂには、環状溝１２２ｃ、圧力室１１０、逃がし凹部１２２ｄを形成する。そして、これらプレート１２２〜１３０を、互いに位置合わせしつつ接着剤によって接合し、流路ユニット９を形成する。
【００４８】
なお、プレート１２２の加工には、複数回のエッチング処理が施される。初めのエッチング処理では、プレート１２２の全面にレジストが塗布される。プレート１２２の一方の面において、アクチュエータユニット２１が配置される部分を残して、レジストを露光する。露光後は、レジストの未露光部分が現像液によって剥離され、露光部分がエッチング用のマスクとなる。この状態でプレート１２２をエッチングする。エッチングの深さは約３０μｍである。この後、剥離液によってマスクを除去して初めのエッチング処理が完了する。これによって、窪み１２２ａの原形が形成される。
【００４９】
続いて、２回目のエッチング処理では、再びプレート１２２の全面にレジストが塗布される。窪み１２２ａが形成された面において、環状溝１２２ｃ及び逃がし凹部１２２ｄが形成される部分を残して、レジストを露光する。露光後は、レジストの未露光部分が現像液によって剥離され、露光部分がエッチング用のマスクとなる。この状態でプレート１２２をエッチングする。エッチング深さは、約１μｍである。この後、剥離液によってマスクを除去して２回目のエッチング処理が完了する。これによって、窪み１２２ａの底面に環状溝１２２ｃ及び逃がし凹部１２２ｄが形成される。
【００５０】
さらに、最後のエッチング処理では、再びプレート１２２の全面にレジストが塗布される。窪み１２２ａが形成された面と反対側の面において、圧力室１１０が形成される部分を残して、レジストを露光する。露光後は、レジストの未露光部分が現像液によって剥離され、露光部分がエッチング用のマスクとなる。この状態でプレート１２２をエッチングする。エッチング深さは、窪み１２２ａの底部を貫通する深さである。この後、剥離液によってマスクを除去して最後のエッチング処理が完了する。これによって、窪み１２２ａの底面に圧力室１１０が形成される。
【００５１】
アクチュエータユニット製造工程においては、圧電シート１４１の上面に個別電極１３５が配置され、圧電シート１４１と圧電シート１４２との間に共通電極１３４が配置されるように、圧電シート１４１〜１４３となるグリーンシートを、順に積層しつつ焼結し、アクチュエータユニット２１を形成する。ここで、各電極はスクリーン印刷法によって形成される。
【００５２】
次に、図１１を参照しつつ、固定工程について説明する。図１１は、固定工程におけるアクチュエータユニット２１及び流路ユニット９の部分断面図である。図１１に示すように、固定工程においては、まず、下面に熱硬化性接着剤が塗布されたアクチュエータユニット２１を、窪み１２２ａの底面１２２ｂに配置する。このとき、個別電極１３５が圧力室１１０と対向して配置される。そして、アクチュエータユニット２１の表面と流路ユニット９の吐出面２ａ（窪み１２２ａが形成された面と反対側の面）とを、一対の加圧部材で挟持しつつ加圧する。一方の加圧部材６０は、図示しないアクチュエータに取り付けられた金属製の加圧治具６１と、加圧治具６１のアクチュエータユニット２１に近い面に固定された弾性部材６２とを有している。挟持するとき、弾性部材６２が、流路ユニット９の上面９ａの窪み１２２ａ側の縁部に対向している。加圧部材６０は、図示しないヒーターが取り付けられており、アクチュエータユニット２１を加熱しつつ加圧することができるようになっている。他方の加圧部材（図示せず）は、吐出面２ａと接している。他方の加圧部材にも、ヒーターが取り付けられている。
【００５３】
この状態で、加圧部材６０のアクチュエータユニット２１と接していない領域が、窪み１２２ａの縁部に支えられるまで、アクチュエータユニット２１を底面１２２ｂに向かって加圧しつつ加熱する。これにより、熱硬化性接着剤が硬化し、アクチュエータユニット２１が底面１２２ｂに固定される。
【００５４】
本実施形態では、まず、一対の加圧部材がアクチュエータユニット２１及び流路ユニット９にそれぞれ接触する程度に挟持したところで、両者を所定の温度まで加熱する。この状態では、大きな加圧力は加えられておらず、弾性部材６２は、上面９ａの窪み１２２ａ側の縁部で上面９ａから離隔している。一対の加圧部材は、予め所定の温度に昇温されていてもよい。この加熱処理によって、接着剤は硬化を始めるが、完全に硬化する前にアクチュエータユニット２１及び流路ユニット９が所定の温度に達するように加熱条件が調整されている。これによって、アクチュエータユニット２１及び流路ユニット９は、それぞれの熱膨張係数に従って延びきった状態となる。ここで、大きな加圧力を加える。
【００５５】
このとき、アクチュエータユニット２１を加圧する加圧部材６０におけるアクチュエータユニット２１と接していない領域が、アクチュエータユニット２１の角部を起点として押圧方向に湾曲しようとするが、当該領域が窪み１２２ａの縁部に支えられため、加圧部材６０の湾曲が抑制される。なお、図１１においては、加圧部材６０のアクチュエータユニット２１と接していない両端領域が、それぞれ下方に向かって湾曲している状態を示しているが、実際の湾曲の程度は図１１に示すより遙かに小さいものである。さらに、湾曲の程度は、アクチュエータユニット２１が上面９ａ上に配置される場合に比べて格段に小さく、角部に加わる応力も小さい。そのため、角部に欠けや割れ等の損傷が生じることがない。また、窪み１２２ａの底部には、圧力室１１０の開口を避けるようにして、環状溝１２２ｃ及び逃がし凹部１２２ｄが形成されているので、仮にアクチュエータユニット２１を窪み１２２ａ内に配置するときに異物を挟んでも、異物は環状溝１２２ｃや逃がし凹部１２２ｄに入り込むことになる。これによって、異物の介在を起因とするアクチュエータユニット２１の破損が無い。
【００５６】
加圧を続けると、接着剤が完全に硬化する。このときを見計らって、加圧力を解除すると共に、所定の速度で積層体を冷却する。これによって、固定工程が完了する。なお、積層体が冷却されると、アクチュエータユニット２１及び流路ユニット９の熱膨張率の違いに対応して、アクチュエータユニット２１に圧縮応力が生じ、吐出特性が向上することになる。
【００５７】
その後、アクチュエータユニット２１にＣＯＦ５０を接続し、リザーバユニット７１、制御基板５４を含む各種電装部品、上筐体８１、下筐体８２及びヘッドカバー５５を組み付けてインクジェットヘッド１を完成させる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によるインクジェットヘッド１によると、流路ユニット９の上面９ａに形成された窪み１２２ａ内にアクチュエータユニット２１が固定されているため、固定工程において、アクチュエータユニット２１を流路ユニット９に固定するとき、アクチュエータユニット２１を加圧する加圧部材６０におけるアクチュエータユニット２１と接していない領域が、窪み１２２ａの縁部に支えられる。このため、アクチュエータユニット２１の角部を起点として押圧方向に湾曲するのが抑制され、当該角部に作用する応力が緩和される。これにより、アクチュエータユニット２１が破損するのを抑制することができる。
【００５９】
また、窪み１２２ａの底面１２２ｂに、複数の逃がし凹部１２２ｄが形成されているため、アクチュエータユニット２１と壁部１１０ａとの間に介在しようとする介在物を、逃がし凹部１２２ｄ内に逃がすことができる。このため、固定工程において、アクチュエータユニット２１を底面１２２ｂに向かって加圧するとき、アクチュエータユニット２１に部分的に応力が集中するのを防止することができ、アクチュエータユニット２１が破損するのを抑制することができる。
【００６０】
さらに、窪み１２２ａの底面１２２ｂにおけるアクチュエータユニット２１の縁部を支持する領域には、逃がし凹部１２２ｄが形成されていないため、アクチュエータユニット２１の縁部が確実に支えられ、アクチュエータユニット２１が破損するのをさらに抑制することができる。
【００６１】
加えて、窪み１２２ａの底面１２２ｂに複数の逃がし凹部１２２ｄが櫛歯状に形成されているため、アクチュエータユニット２１と壁部１１０ａとの間に介在しようとする介在物を、逃がし凹部１２２ｄ内に効率よく逃がすことができる。
【００６２】
さらに、流路ユニット形成工程において、逃がし凹部１２２ｄがエッチング加工によって形成されるため、逃がし凹部１２２ｄを効率よく形成することができる。
【００６３】
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の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変更が可能なものである。上述の実施形態では、窪み１２２ａの底面１２２ｂに複数の逃がし凹部１２２ｄが形成されている構成であるが、逃がし凹部１２２ｄが形成されていなくてもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態においては、窪み１２２ａの底面１２２ｂにおいて、複数の逃がし凹部１２２ｄが櫛歯状に形成されている構成であるが、図１２に示すように、細溝である複数の逃がし凹部２２２ｄが、網目状（格子状）に形成されていてもよい。また、図１３に示すように、円形の開口を有する複数の逃がし凹部３２２ｄが、底面１２２ｂに一様に分布するように形成されていてもよいし、図１４に示すように、略矩形の開口を有する複数の逃がし凹部３２２ｄが、底面１２２ｂに一様に分布するように千鳥状にマトリックス配列されるように形成されていてもよい。このように、底面１２２ｂに凹凸が形成されるのであれば、その形状は任意のものであってよい。
【００６５】
さらに、上述の実施形態においては、逃がし凹部１２２ｄがエッチング加工によって形成される構成であるが、サンドブラスト加工など他の加工方法によって形成されてもよい。
【００６６】
また、上述した実施形態においては、アクチュエータユニット２１がユニモルフタイプのアクチュエータであるが、アクチュエータの構成は任意のものであってよい。例えば、アクチュエータユニットが縦振動を利用する積層型のアクチュエータであってもよい。
【００６７】
本発明による記録ヘッドは、ライン式に限定されず、ヘッドが往復移動するシリアル式の記録ヘッドや、インク以外の液体を吐出する記録ヘッドにも適用可能である。さらに、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１     インクジェットヘッド
２     ヘッド本体
２ａ   吐出面
９     流路ユニット
９ａ   上面
２１   アクチュエータユニット
６０   加圧部材
６１   加圧治具
６２   弾性部材
１０１ インクジェットプリンタ
１１０ 圧力室
１１０ａ      壁部
１１０ｂ      縁部
１２２ プレート
１２２ａ      窪み
１２２ｂ      底面
１２２ｃ      環状溝
１２２ｄ      逃がし凹部
【図１】
2010173147.tif 000003
【図２】
2010173147.tif 000004
【図３】
2010173147.tif 000005
【図４】
2010173147.tif 000006
【図５】
2010173147.tif 000007
【図６】
2010173147.tif 000008
【図７】
2010173147.tif 000009
【図８】
2010173147.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010173147.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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