(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグループに分けられるノズル列を一方の面に有し、他方の面に外部からインクの供給を受けるリザーバ口を有するとともに、前記リザーバ口に接続するリザーバ室を備えた単一の流路ユニットと、
前記流路ユニットのノズル、及び前記リザーバ室にそれぞれに連通する複数の圧力発生室、前記圧力発生室の一方の面を封止する弾性変形可能な振動板、及び前記圧力発生室に対応して前記振動板の表面に形成された圧電振動子とからなる複数のアクチュエータユニットとを備え、
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ノズル列のグループのそれぞれに対応して前記流路ユニットの前記一方の面とは異なる他方の面に固定されている積層型インクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
複数のグループに分けられるノズル列が形成されたノズルプレートと、前記各グループのノズルに対応する複数のリザーバ室、及び前記ノズルに連通する連通孔を備えたリザーバ室形成基板と、前記リザーバ室形成基板の他面に固定され、第１、第２の連通孔を備えたインク供給口形成基板とを積層した単一の流路ユニットと、
側壁により区画された複数の圧力発生室を形成する圧力発生室形成基板と、該圧力発生室形成基板の一方の面に固定される振動板と、前記圧力発生室に対応して前記振動板の表面に形成された圧電振動子とからなり、前記グループに対応する複数のアクチュエータユニットとを備え、前記第１、第２の連通孔が前記圧力発生室に接続するように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ノズル列のグループのそれぞれに対応させて固定してなる積層型インクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記流路ユニットが金属板により構成され、また前記アクチュエータユニットがセラミックにより構成されている請求項１または請求項２に記載の積層型インクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記流路ユニットに外部からインクの供給を受けるリザーバ口が形成され、前記アクチュエータユニットが前記リザーバ口の形成領域外に配置されている請求項１または請求項２に記載の積層型インクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記ノズルがグループ毎に一定ピッチずれを有し、前記ずれに対応し前記アクチュエータユニットが相互にずれて配置されている請求項１または請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
各グループに属するリザーバ室にそれぞれ色の異なるインクが供給される請求項１または請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記複数のアクチュエータユニットに共通のフレキシブルケーブルが接続されている請求項１または請求項２に記載の積層型インクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】
前記ノズルプレートは、ノズルの近傍が薄肉部となるように他の領域に層を形成して構成されている請求項１または請求項２に記載の積層型インクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は印字データの入力を受けた時点で、インク滴を飛翔させて記録用紙にドットを形成させる、板材を積層して構成されたインクジェット式記録ヘッドに閉する。
【０００２】
【従来の技術】
入力情報に応じて複数のノズルからインク滴を噴射して文字や図形を出力するオンデマンド型インクジェットヘッドは、ワイヤドット式記録ヘッドに比較して印字品質が高く、かつ騒音が低く、さらにページプリンタに比較してランニングコストが低いため急速に普及している。
【０００３】
このインクジェット式記録ヘッドの中で、プレートに複数のノズルを穿孔してプレートの面に垂直な方向にインク滴を吐出させる、所謂フェイスイジェクト式インクジェットヘッドは、ノズル配置の自由度が高いことや、また積層構造であるため、製造が比較的簡単であるという特徴を備えている。
【０００４】
図１３は、このような積層構造を有するインクジェット式記録ヘッドの一例を示すもので、平面上に配列された細長い圧力発生室９６を区画するチャンネルプレート９４は、その一方の面を圧力発生室９６に対応して配置された圧電振動子９７を持つ振動板９５で封止され、他方の面を制限オリフィス９８を有する制限プレート９３で封止されて構成されている。
【０００５】
制限プレート９３の表面に積層されたマニフォールドプレート９２には、制限オリフィス９８を経由してそれぞれの圧力発生室９６にインクを供給するリザーバ室９９を区画する通孔が開けられいる。リザーバ室９９は、インクタンクからのインクを供給するための流路１００、１０１、１０２が、振動板９５とチャンネルプレート９４と制限プレート９３とを貫通して形成されている。
【０００６】
またインクを吐出するノズル１０３は、振動板９５と反対側に固定されるノズルプレート９０に穿孔され、ノズルと各圧力発生室を接続するノズル連通孔１０４、１０５、１０６がそれぞれ制限プレート９３とマニフォールドプレート９２とを貫通して形成されている。
【０００７】
この積層型インクジェット式記録ヘッドは、典型的には各圧力発生室は、一列０．０４インチから０．０６インチの間隔で２列対向配置され、またノズルは、０．０２インチから０．０３インチの間隔で一列に配置されたノズルに交互に接続されている。
【０００８】
ところで、このようなインクジェット式記録ヘッドの記録品質を向上させるには、吐出するインク滴を微細化し、記録される画素の密度を高くすることが重要である。更に、画素の密度を上げたうえで記録速度を確保するには、インク滴を吐出するノズルの数を増やすことも必要となる。特に、カラー記録にあっては、一画素を３色乃至４色の画素で形成するため、必然的に多くのノズルと、それに至るまでの複雑な流路構成が必要となる。
【０００９】
特に、記録される画素の密度を上げて記録品質を高めるには、ノズルの配列密度を高くする必要があり、インク収容部から個別のノズルに至る流路流路は極めて微細な構造となる。これは、平面的な寸法や配置のみならず、厚さに関しても同様である。平面寸法がより小さな通孔を板に加工するには、厚さも孔径と同程度にまで薄くする必要がある。
【００１０】
このような問題を解消するため、複数の記録ヘッドを、ノズルの位置をずらせて複数取付けることも実際に行われているが、各記録ヘッド間の相対位置精度を維持するために極めて高い組み立て精度が要求される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、比較的簡単な位置決め作業で、高い密度でノズルを形成できる新規な積層型インクジェット式記録ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、金属材料とセラミック材料という異なる材料で構成される２つのユニットの特性を生かして、安価に製造することができる新規な積層型インクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、複数のグループに分けられるノズル列を一方の面に有し、他方の面に外部からインクの供給を受けるリザーバ口を有するとともに、前記リザーバ口に接続するリザーバ室を備えた単一の流路ユニットと、前記流路ユニットのノズル、及び前記リザーバ室にそれぞれに連通する複数の圧力発生室、前記圧力発生室の一方の面を封止する弾性変形可能な振動板、及び前記圧力発生室に対応して前記振動板の表面に形成された圧電振動子とからなる複数のアクチュエータユニットとを備え、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ノズル列のグループのそれぞれに対応して前記流路ユニットの前記一方の面とは異なる他方の面に固定されている。
【００１３】
【作用】
プレス加工等により比較的精度が出し易い金属により、アクチュエータユニットを固定する基板を兼ねる流路ユニットを構成し、また焼成により固着が可能であるセラミックスを使用してアクチュエータユニットを構成して、流路ユニットのノズルの精度を十分に生かす。
【００１４】
【実施例】
そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例の基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の積層型インクジェット式記録ヘッドが搭載された記録装置の実施例を示すものであって、図中符号２は、印字機構部で、キャリッジモータ８１によって主走査方向（図中、矢印Ａの方向）に移動するキャリッジ８０に搭載されていて、プラテン８３に位置決めされながら紙送りモータ８４によって副走査方向（図中、矢印Ｂ方向）に移動する記録媒体８２の幅方向に移動するようになっている。
【００１６】
印字機構部２は、図２に示したように後述するインクジェット式記録ヘッド１０と、インク収容部７０と、これらを接合するヘッド固定部材２０とから構成されていている。
【００１７】
インク収容部７０は、大気連通口７６が形成された蓋体７７により封止可能な容器にインク吸収部材７４を収容するとともに、一端が記録ヘッド１０に、他端がインク収容部７０に延びるインク供給管７２により形成される流路２１を介してインクを記録ヘッド１０に供給できるように構成されている。なお、図中符号７１は、封止用のＯリングを、また７５は、インク供給管７２に設けられたフィルタを示す。
【００１８】
このような構成により、印字信号に応じて記録ヘッド１０を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出するとともに、インク収容部７０からインクの供給を受け、１行印刷後に記録媒体の副走査方向に移動させ、もって２次元面上に画像を形成する。
【００１９】
また、印字が一定時間以上行なわれない場合にはインク吸引手段８５が設けられている待機位置８６に移動する。インク吸引手段８５は、キャップ８７と、図示しないキャップ進退機構とを有し、記録ヘッド１０のノズル面にキャップ８７を当接させた状態で待機する。
【００２０】
なお、上述の実施例においては、インク収容部７０をキャリッジ８０に搭載しているが、ケース等にインクタンクを配置し、チューブを介して記録ヘッド１０にインクを供給するようにすることもできる。
【００２１】
図３、図４は、それぞれ上述のインクジェット式記録ヘッド１０の一実施例を示すもので、記録ヘッド１０は板状のアクチュエータユニット３０を、これを実装するのに十分な面積を持つ同じく板状の流路ユニット４０の表面に固定して構成されている。アクチュエータユニット３０の一方の面には、後述する圧電振動子への駆動信号を印加するためのフレキシブルケーブル２６の一端が接続されている。
【００２２】
図５は、アクチュエータユニットの一実施例を示すものであって、アクチュエータユニット３０は、封止基板３１と圧力発生室形成基板３２と振動板３３とを順次積層して構成されている。振動板３３の表面にはそれぞれの圧力発生室５に対応して、個別に分離された下部電極３５が形成されていて、この下部電極３５の表面に対応して電歪材料からなる圧電振動子３４の層が形成され、さらに圧電振動子３４の表面には下部電極３５とで圧電振動子３４を挟むように上部電極３６が複数の圧電振動子３４に股がるように形成されている。
【００２３】
すなわち、下部電極３５には個別の圧電振動子３４を選択的に駆動するための個別駆動信号が加えられる。共通電極として機能する上部電極３６と個別電極である下部電極３５は、振動板３３上に形成された接続端子３７とフレキシブルプリント基板（ＦＰ）２６とで外部の駆動回路に接続される。インク滴吐出に必要なインク圧力を発生する圧力発生室５は、圧力発生室形成基板３２に細長く形成された通孔により平面内の配列が規定され、通孔の周囲が側壁となり隣接する圧力発生室が区画、分離されている。
【００２４】
また、封止基板３１には圧力発生室５を封止すべく側壁と気密的に接合され圧力発生室３１の底壁を形成するとともに、各圧力発生室毎にアクチュエータユニット外からインクを供給するための第１の連通孔３８と、インク滴を吐出するノズル３と接続するための第２の連通孔３９とが形成されていて、各圧力発生室５の両端部近傍で圧力発生室５に接続している。
【００２５】
流路ユニット４０は、ノズルプレート４１とリザーバ室形成基板４２とインク供給口形成基板４３とを順次積層して構成されている。リザーバ室形成基板４２には、リザーバ室６を区画する通孔が形成されており、通孔の一方の面をノズルプレート４１で、他方の面をインク供給口形成基板４３で封止することで構成されている。リザーバ室６は、インク収容部７４からのインクを各圧力発生室５に分岐させるマニフォールドとしての機能を有し、基板面から見て、各圧力発生室５と平面的に重なる部分からアクチュエータユニット３０と平面的に重ならない部分に渡つて形成されている。
【００２６】
このリザーバ室６にあって、各圧力発生室５と平面的に重なる部分のインク供給口形成基板４３には、リザーバ室６から各圧力発生室５へ個別にインクを供給するインク供給口４が穿孔されており、アクチュエータユニット３０と平面的に重ならない領域には、インク収容部７４からのインクをリザーバ室６に導くリザーバ口８が穿孔されている。また、ノズルプレート４１にはインク滴を吐出するノズル３が、圧力発生室５に対応して穿孔されている。このノズル３と対応する圧力発生室５とを接続するため、インク供給口形成基板４３とリザーバ形成基板４２にはノズル３に対応してノズル連通孔４４、４５が形成されている。
【００２７】
流路ユニット４０の一方の面に開口するインク供給口４、及びノズル連通孔４４は、それぞれ一対一に対応するアクチュエータユニット３０の第１の連通孔３８、及び第２の連通孔３９に重なる位置に形成されており、アクチュエータユニット３０と流路ユニット４０との対応する開口を重ねて接合することにより、各ユニット間の流路が接続される。
【００２８】
次に、流路ユニット４０とアクチュエータユニット３０からなるヘッドユニット１０内のインク流れを細長い圧力発生室に沿つた断面構造を示す図６に基づいて説明する。
図６は、説明を簡素化するためにリザーバ口８を圧力発生室５と同一断面に配置して示すもので、インク収容部から導かれたインクはリザーバ口８、リザーバ室６、インク供給口４、連通孔３８を経由して圧力発生室５に供給される。インクの供給口は、流路へ初めてインクを充填する場合や流路内に気泡が発生したり、インクの粘度が大きくなった場合にはインク吸引手段８５を用いて、ノズル３から吸引して強制的に排出される。
【００２９】
また、印刷時には、ノズル３に形成されるメニスカスの毛細管力によってインク収容部から圧力発生室５にインクが流れ込む。圧電振動子３４は、振動板３３とともにユニモルフ振動子を構成しており、圧電振動子３４への電圧印加により圧電振動子３４は面内方向に収縮する。振動板３３は圧力発生室５を収縮する方向にたわみ変形して、圧力発生室５に圧力を発生させる。この圧力により、圧力発生室５から連通路３９、ノズル連通孔４４、４５を経てノズル３に至るインク流が発生し、ノズル３からインク滴が吐出する。
【００３０】
ところでこの実施例においては、ノズルプレート４１は、薄肉部４１ａと厚肉部４１ｂとの２層構造になっていて、ノズル３と接続する連通孔４５の近傍のみが薄肉部４１ａとして構成されている。
このノズルプレート４１は、圧力発生室５からのインクの圧力で弾性変形可能な金属板にノズル３をプレス加工等で穿設した後、ノズル３の近傍以外の領域をクローム等を強度が確保できる厚さにメッキして厚肉部４１ｂを形成して構成されている。
【００３１】
このようにノズル３の近傍にのみ薄肉部４１ａを備え、  他の領域を厚肉部４１ｂとすることにより、連通孔４５の近傍における薄肉部４１ａが圧力発生室５の圧力を受けて弾性変形するため、インク滴吐出に必要なコンプライアンスを確保できる一方、特に後述する複数のアクチュエータユニットを複数固定した記録ヘッドを構成する場合には、その剛性を高めてたわみを可及的に小さくすることができる。そして、ノズル３が一段低い位置に存在するため、記録用紙等との接触を防止することもできる。
【００３２】
この実施例においては一つのアクチュエータユニット３０に対向させて２列の圧力発生室５が形成されており、相互に圧力発生室配列間隔の２分の１だけ配列方向にずらして配置されている。また、対応するノズル３も相互にノズル配列間隔の２分の１だけずらして２列に配設されている。したがって主走査方向Ａから見たノズル３の配列間隔は圧力発生室間隔の２分の１となり、ノズル３の配列密度が実質的に２倍になっている。
【００３３】
一つのアクチュエータユニット３０には、１列あるいは３列以上に圧力発生室を配列することもできるが、２列の配列形態を採用すると、圧電振動子への給電線をアクチュエータユニット３０の両側の空間に配置できるため、配線構造が簡素化できる。
【００３４】
また、上述の実施例においては、２列の圧力発生室へＶ字あるいはＵ字型の共通のリザーバ室６を介してインクを供給するようにしているが、各列の圧力発生室に独立したリザーバ室を連通させることにより、各ノズル列から色の異なるインク滴を吐出させることが可能となる。
【００３５】
次ぎに、上述した流路ユニット４０の具体例について説明する。
厚さ５０乃室１５０μｍのステンレス板よりなるノズルプレート４１には開口径３０乃至５０μｍのテーパ孔からなるノズル３が、列内の間隔が５６４μｍで、２列に形成されている。リザーバ形成基板４２は厚さ１５０μｍのステンレス板をプレス加工してリザーバ室６を区画する通孔と、ノズル連通孔４５とが形成されている。
【００３６】
ノズル連通孔４５の直径は板材の厚みと同じ１５０μｍ程度が好ましい。インク供給口形成基板４３は５０乃室１５０μｍのステンレス板をプレス加工してインク供給口４とノズル連通孔４４が穿孔されている。インク供給孔４は圧力発生室５の圧力によって発生するインク流が、リザーバ室６側へ逃げるのを抑制してノズル３側へ向けるために、ノズルの流体インピーダンスと等しいか、大き目に設定するのが好ましい。
【００３７】
この実施例においてはインク供給口４は、ノズル３と同じ寸法に選択され、断面が厚さ方向に拡大するテーパ部を持つよう形状が選択されている。テーパを持たせたため、最狭部の直径を板厚より小さくでき、また精度良く形成することができる。ノズル連通孔４４の直径は、リザーバ室形成基板４２のノズル連通孔４５より大きく、圧力発生室５の幅よりは小さく、２００乃至３００μｍに選択されている。このように設定することにより、圧力発生室５からノズル３への流路を漸次狭くなるように構成でき、流路中に気泡が滞留するのを防止できる。
【００３８】
流路ユニットを構成するこれら３枚のプレートは、相互に関連付けられた通孔が連通するように積層されている。これらプレート相互は、ろう接合、拡散接合、接着剤、型抜きされた接着シート等が採用できるが、ここではインクに腐食されないエポキシ樹脂からなる接着剤により接合されている。
各プレートは、ステンレス板が用いられているが、インクに腐食されない素材であれば、セラミクス、硝子、シリコン等の無機材料や、ニッケル等の金属材料や、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリサルフォン等のプラスチック材料から適宜各プレートの機能に合わせて材料を選択して組み合わせることができる。
【００３９】
そして加工法としては、ノズルプレート４１やインク供給口形成基板４３は比較的基板が薄く、形成される穴の直径が小さく、高い精度を要求さえれるので、プラスチツクプレートをエキシマレーザで加工する方法や、ニッケルの電鋳で形成してもよい。
【００４０】
本発明では、流路ユニット４０は、アクチュエータユニット３０の固定基板を兼ねているため、高い剛性が要求されるため、靱性と剛性を兼ね備えた金属材料が好適である。特にリザーバ室形成基板４２は、形成される通孔のサイズが他のプレートの通孔よりも大きいため、他のプレートよりも厚いプレートを用いて剛性を確実に確保できる構造が好ましい。
【００４１】
次に、アクチュエータユニット３０の具体例について説明する。圧力発生室形成基板３２は、厚さ１５０μｍのジルコニアの焼成体で、複数の圧力発生室５がノズル３と同じく列内の間隔が５６４μｍで、２列に形成されている。圧力発生室５の幅は３５０乃至４５０μｍで長さは１乃至３ｍｍである。これらの寸法は、ドット形成に必要なインク滴量やノズル配列密度等により、最適な値に選択されている。
【００４２】
封止基板３１は厚さ１５０μｍのジルコニアの焼成体で、圧力発生室５の一方の表面を封止するように圧力発生室形成基板３２の一方の面に接合される。封止基板３１の１対の連通孔３８、３９の直径は共に３００μｍに選択されている。振動板３３は厚さ１０乃至２０μｍのジルコニアの焼成体で、圧力発生室５の他方の面を封止するように接合される。振動板３３上に圧力発生室５に対応して下部電極３５を形成し、その表面に幅が圧力発生室５の幅の８０乃室９０％で、厚さが２０乃至４０μｍのチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミクス材料を積層して圧電振動子３４が形成されている。なお、ジルコニアの代わりにアルミナ、窒化アルミ、チタン酸ジルコン酸鉛等の他のセラミック材料を用いることが出来る。
【００４３】
次ぎに上述したアクチュエータユニットの製造方法について説明する。
図７（Ａ）に示したように振動板３３と、予め圧力発生室５を区画する通孔がプレスで打ち抜かれた圧力発生室形成基板３２と、予めプレスで連通孔を打ち抜かれた封止基板とをグリーンシート、つまり粘土状の状態で圧着し、その後８００℃から１０００℃の温度で一体に焼成する。これにより各基板が接着剤を必要とすることなく接合される。
【００４４】
次に図７（Ｂ）に示すように下部電極３５として白金、パラジウム、銀一パラジウム、銀一白金、白金−パラジウムからなる合金のうち少なくとも１種類以上を主成分とする材料を印刷によって圧力発生室５に対応する部分に電極としてのパターンを形成し、これを焼成する。
その後、図７（Ｃ）に示すように圧電材料３４を同じく印刷によって積層し、焼成してアクチュエータユニットに仕上げる。そして最後に複数の圧電振動子に股がってクロム、金、ニッケル、銅等からなる共通電極をスバッタリングで形成する。
【００４５】
このように一体焼成によって構成されたアクチュエータ３０は、非常に微細な構造を持つ圧力発生室形成基板３２と薄い振動板３３とが焼成で強固に接合されているため、気密性と耐インク腐食性に優れたものとなる上に、その製造過程は粘土版を重ねる作業や、印刷技術でぺースト状の電極あるいは圧電振動子となる材料を塗布し、これを焼成するだけであるから、極めて簡単にかつ高い精度で製造することができる。
【００４６】
焼成によって一体に形成する上述の方法は非常に優れているが、従来行われているように、金属や樹脂からなる基板を接着や溶着や融着で接合する方法、硝子やシリコン基板をエッチングで加工する方法や、プラスチックの成型で形成する方法や、振動坂上にチップ状の圧電振動子を実装する方法等を組み合わせて、アクチュエータユニットを形成できることは言うまでもない。
【００４７】
なお、実施例では、圧力発生室５からリザーバ室６に戻るインクのインク流れを流路ユニット４０に設けたインク供給口４で制限するようにしているが、アクチュエータユニット３０に形成されている第１の連通孔３８を、インクの戻りを制限できるサイズに絞るようにしてもよい。
【００４８】
図８は、アクチュエータユニット３０の他の実施例を示すもので、前述の封止基板３１を設けること無く、アクチュエータユニット３０の一方の面に圧力発生室５を開口させ、流路ユニット４０のインク供給口形成基板４３によりこの開口を封止したものである。この実施例によれば、部品点数を削減でき、コストを抑さえることが可能となる。
【００４９】
次に、上述のアクチュエータユニットを複数使用していろいろな記録ヘッドを構成する手法を図９、図１０に基づいて説明する。
図中符号６０は、流路ユニットで、２列のノズルからなるノズル群３ａ、３ｂ、３ｃを、少なくとも３つのアクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃが重なることなく配置できるサイズの金属の板材からなるノズルプレート６１と、リザーバ室形成基板６２、インク供給口形成基板６３とを積層して構成されている。
【００５０】
ノズルプレート６１は、金属の板材にノズル３からなるノズル群３ａ、３ｂ、３ｃを形成するとともに、前述の図６に示したようにノズル３の近傍にコンプライアンスを確保するための薄肉部４１ａが形成されている。
【００５１】
リザーバ室形成基板６２は、リザーバ室６ａ、６ｂ、６ｃを区画する通孔が形成されており、通孔の一方の面をノズルプレート６１で、他方の面をインク供給口形成基板６３で封止することでリザーバ室６ａ、６ｂ、６ｃが構成され、インク収容部７４からのインクを各圧力発生室５に分岐させるマニフォールドとしての機能を有している。
【００５２】
各アクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの圧力発生室５と平面的に重なる領域のインク供給口形成基板６３には、リザーバ室６ａ、６ｂ、６ｃから各アクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの圧力発生室５ａ、５ｂ、５ｃにインクを供給するインク供給口４ａ、４ｂ、４ｃが穿孔されており、アクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃが重ならない領域には、インク収容部７４からのインクをリザーバ室６ａ、６ｂ、６ｃに導くリザーバ口８ａ、８ｂ、８ｃが設けられている。
【００５３】
流路ユニット６０の一方の面に開口するインク供給口４ａ、４ｂ、４ｃ、及びノズル連通孔６４ａ、６４ｂ、６４ｃは、それぞれ一対一に対応するアクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第１の連通孔３８、及び第２の連通孔３９に重なる位置に形成されており、アクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃと流路ユニット６０とを対応する開口を重ねて接合することにより、１枚の流路ユニット６０に３つのアクチュエータ３０ａ、３０ｂ、３０ｃの流路が接続できる。
【００５４】
このように流路ユニット６０は、前述したようにアクチュエータユニット毎に独立したリザーバ室６ａ、６ｂ、６ｃを持ち、各々のリザーバ室６ａ、６ｂ、６ｃに対応して独立したリザーバ口８ａ、８ｂ、８ｃが設けられているため、ノズル群３ａ、３ｂ、３ｃ毎に異なるインク、例えばシアン、マゼンタ、イエローの３色のインクを同一のヘッド供給して、同一流路ユニットから色の異なるインク滴を吐出させることができる。
【００５５】
また、流路ユニット６０は、簡単な加工法であるプレス加工等により高い位置精度でノズルの孔を形成できるとともに、比較的剛性の高い材料でもある金属を主体として構成することができる。一方、アクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、焼成により固着が可能で、しかも本質的に電気絶縁性を備えるものの、大きくなると焼成時に反りやうねりが生じ易いセラミックで構成されている。
【００５６】
このため、アクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを可及的に小型のものとして、製造の歩留まりを上げるとともに、これをノズルが高い位置精度で形成されている共通の流路ユニット６０に貼着することにより、高い密度と精度のノズルを備えた大型の記録ヘッドを高い歩留まりで製造することが可能となる。
また、駆動信号が印加される圧電振動子３４は、セラミックにより構成されて電気絶縁性を本質的に備えた振動板３３に形成できるから、電極形成のための特別な絶縁前処理が不要となる。
【００５７】
図１１は、各色毎にアクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃをシアンマゼンタ、イエローの各色に対応してドットを形成する場合の一実施例を、ノズル３と圧力発生室５との相対位置で示すものである。
【００５８】
この記録ヘッドは、各色のノズルは同一位置にインク像を生成できるよう、副走査方向Ｂの位置が同一に配置されている。一つの色に着目すると、ピッチＰ１で配置された圧力発生室が対向して２列有り、相互にピッチＰ１の半分であるピッチＰ２だけ副走査方向にずれて配置されている。このため、副走査方向の実質的ノズル密度はＰ２となっている。
【００５９】
一般にインク毎に性質が異なるため、同一の流路構成では、最艮の画像を得ることが難しいが、本発明のインクジェット式記録ヘッドでは、流路ユニット６０のノズル３の形状とインク供給口４ａ、４ｂ、４ｃの形状とをインク毎に最適に調整するだけで、アクチュエータユニットを同一の構造に構成しても最艮の画像を得ることができる。これにより同一のアクチュエータユニットを製造するだけで済むから、量産効果によるコストの引き下げが期待できる。
【００６０】
また、流路ユニット６０のノズル３の形状あるいはインク供給口４の形状を変えるだけで、各ノズル群３ａ、３ｂ、３ｃから異なるインク滴量のインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドが構成できるため、やはり同一のアクチュエータユニットを用いても濃度を滑らかに変化させることができるインクジェット式記録ヘッドを得ることができる。
【００６１】
図１２は、複数のアクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃを用いて、ドット密度の高いインクジェット式記録ヘッドを構成する場合の実施例を示すもので、この実施例においては、一つのアクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する２列のノズルは、各々６ｐピッチで並んでおり、副走査方向Ｂにｐだけずらして並置されている。対応する２列の圧力発生室は、副走査方向Ｂに３ｐピッチずらして並置されているため、各ノズルは圧力発生室の中心軸に対して片寄って配置される。
【００６２】
３つのアクチュエータユニット３０ａ、３０ｂ、３０ｃと夫々に対応したノズル列は、副走査方向Ｂに２ｐピッチずつ相互にずれており、従つて、主走査方向Ｂから見るとｐピッチ間隔でノズルが配置されることになる。すなわち、ピッチ６ｐで配置された圧力発生室５を用いて、その６倍の密度でドットを形成することができる。
【００６３】
以上説明したように本発明においては、１つの共通の流路ユニット６０に複数のアクチュエータユニットを取付けることにより、同一のアクチュエータユニットの流路ユニットに対する固定する位置を変えるだけで、いろいろな用途に対応した記録ヘッドを簡単に構成することができる。
【００６４】
また、アクチュエータユニットを同一の流路ユニット６０に分散させて実装しているため、圧電振動子の熱を速やかに放散させることができるばかりでなく、金属等の比較的高い精度で通孔を形成できる流路ユニットでノズルの位置やサイズの精度を規定できる一方、大型になる程、焼成が困難になるアクチュエータユニットを小型にすることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、プレス加工等により比較的精度が出し易い金属により、アクチュエータユニットを固定する基板を兼ねる流路ユニットを構成できて、ノズルを高い位置精度で形成することができるばかりでなく、焼成により固着が可能であるセラミックスからなるアクチュエータユニットを小型にして、焼成の歩留まりを向上することができ、さらに同一のアクチュエータを用いても比較的設計変更が容易な流路ユニットの構造を変えるだけでいろいろな用途の記録ヘッドを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドが適用される記録装置の一例を示す図である。
【図２】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。
【図３】流路ユニットに１つのアクチュエータユニットを固定して構成したインクジェット式記録ヘッドを示す図である。
【図４】同上記録ヘッドのアクチュエータユニット側の構造を示す図である。
【図５】同上記録ヘッドの内部構造を示す分解斜視図である。
【図６】同上記録ヘッドの断面構造を示す図である。
【図７】同図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ本発明の記録ヘッドに使用するアクチュエータユニットの製造方法を示す図である。
【図８】同上記録ヘッドの他の実施例を示す図である。
【図９】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明のインクジェット式記録ヘッドをアクチュエータユニットが取付けられている側の構造を示す図である。
【図１１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を、圧力発生室とノズルの配列形態で示す図である。
【図１２】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を、圧力発生室とノズルの配列形態で示す図である。
【図１３】従来の積層型インクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す図である。
【符号の説明】
３  ノズル
４  インク供給孔
５  圧力発生室
６  リザーバ室
２６  フレキシブルケーブル
３０  アクチュエータユニット
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  アクチュエータユニット
３１  封止基板
３２  圧力発生室形成基板
３３、５３  振動板
３４  圧電振動子
３５  下部電極
３６  上部電極
３８  第１の連通孔
３９  第２の連通孔
４０  流路ユニット
４３  インク供給口形成基板
６０  流路ユニット
６１  ノズルプレート
６２  リザーバ室形成基板
６３  インク供給口形成基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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