(57)【要約】【課題】内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合する。【解決手段】孔を有する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及びノズルプレート３０が積層状態において金属接合されることによって、副マニホールド５ａと個別インク流路３２とが形成されており、副マニホールド５ａを形成するマニホールドプレート２６、２７、２８の孔の面積は、アパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって次第に大きくなっている。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、
複数枚の前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、複数枚の前記薄板状部材の厚さ方向における中央部よりも前記出口側の一端部において小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、前記薄板状部材の厚さ方向中央部よりも前記出口側の一端部において小さく且つ中央部近傍よりも他端部近傍において大きい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。
【請求項３】
前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、前記出口側の一端部において、３段階以上に亘って段階的に変化し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。
【請求項４】
前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、前記出口側の一端部において、連続的に変化していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記共通インク室は、互いに隣接して積層された複数枚の前記薄板状部材に形成された複数の前記孔が連結されることによって形成され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。
【請求項６】
孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、
前記共通インク室を構成する前記薄板状部材に対して積層方向に隣接する複数枚の前記薄板状部材のうちで最も厚い薄板状部材が、これら複数枚の前記薄板状部材の積層方向中央位置と前記共通インク室との間に存在することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記最も厚い薄板状部材が、前記共通インク室の壁になっていることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記共通インク室は、複数の圧力室に沿って延在し、前記共通インク室の積層方向の長さが前記延在方向と垂直な幅方向よりも長い形状を有していることを特徴とする請求項６又は７に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、インクジェットヘッドに配置されているノズルからインクを吐出することにより被印刷媒体に対して印刷を施すことができる。このようなインクジェットヘッドにおいては、その内部に複雑且つ精密なインク流路を形成する必要がある。このため、インクジェットヘッドは薄板状のエッチングプレートを積層することによって形成される。エッチングプレートを積層して確実に接合するためには、例えば、エポキシ、ポリイミド、又はアクリル系の接着剤を用いて接合することが考えられる。しかしながら、塗布された接着剤の量が多い場合には、インクジェットヘッド内部に構成されるインク流路に接着剤が流れ込むことがあり、これによりインク流路を狭めたり、塞いだりすることがある。そこで薄板状のエッチングプレートを積層して金属接合の１つである拡散接合により接合するインクジェットヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、薄板状のエッチングプレートを強い結合力で接合することができるとともに、接着剤を利用しないため、インク流路に余分な接着剤が流れ込むことがなく、インク流路を狭めたり、塞いだりすることがない。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭５８−１４７７４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
金属接合による接合工程では、真空雰囲気の中で被接合物に対して接合方向に所定の圧力を加える必要がある。しかしながら、インクジェットヘッドの内部に大きな開口を有したインク流路（共通インク室）が形成されている場合には、エッチングプレートの接合方向に対して所定の圧力を加えた場合に、共通インク室に隣接して積層されているエッチングプレートは、圧力の印加方向に対して反対方向の支えがない状態になる。これによりこのエッチングプレートが共通インク室に向かって凸となる方向に撓んで、共通インク室に隣接するエッチングプレートと、これに隣接するエッチングプレートとの間に隙間が生じ、接合方向に対して所定の圧力を隙間部分に加えることができない。このため共通インク室に隣接するエッチングプレートとこれに隣接するエッチングプレートとの間で充分な接合強度を得ることができない。また、これらのエッチングプレートにより形成される他のインク流路寸法が変形する場合もあるため、信頼性のある金属接合を実現することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合することができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドは、孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、複数枚の薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、複数枚の薄板状部材の厚さ方向における中央部よりも出口側の一端部において小さい。
【０００７】
本発明によると、共通インク室に隣接する領域において、複数枚の薄板状部材が金属接合される際に、薄板状部材の厚さ方向に加えられる圧力が共通インク室を形成する薄板状部材に分散されるため、薄板状部材が（共通インク室に向かって凸となる方向に）撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象が起こりにくくなる。これにより、内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合することができる。
【０００８】
本発明においては、薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、薄板状部材の厚さ方向中央部よりも出口側の一端部において小さく且つ中央部近傍よりも他端部近傍において大きいことが好ましい。これによると、圧力が共通インク室を形成する薄板状部材にさらに分散されるため、薄板状部材が（共通インク室に向かって凸となる方向に）撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象がさらに起こりにくくなる。
【０００９】
本発明においては、薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、出口側の一端部において、３段階以上に亘って段階的に変化していてもよいし、薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、出口側の一端部において、連続的に変化していてもよい。これによると、薄板状部材間の隙間発生防止と、共通インク室の容積確保とを両立させやすくなる。
【００１０】
本発明においては、共通インク室が、互いに隣接して積層された複数枚の薄板状部材に形成された複数の前記孔が連結されることによって形成されていることが好ましい。これによると、共通インク室を作製しやすくなる。
【００１１】
別の観点において本発明のインクジェットヘッドは、孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、共通インク室を構成する薄板状部材に対して積層方向に隣接する複数枚の薄板状部材のうちで最も厚い薄板状部材が、これら複数枚の薄板状部材の積層方向中央位置と共通インク室との間に存在する。
【００１２】
本発明によると、共通インク室に隣接する領域において、複数枚の薄板状部材が金属接合される際に、最も厚い薄板状部材が、薄板状部材の厚さ方向に加えられる圧力に対して変形しにくいため、薄板状部材が（共通インク室に向かって凸となる方向に）撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象が起こりにくくなる。これにより、内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合することができる。
【００１３】
本発明においては、最も厚い薄板状部材が、共通インク室の壁になっていることが好ましい。これによると、最も厚い薄板状部材に圧力が集中するため、薄板状部材が撓んで撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象がさらに起こりにくくなる。
【００１４】
本発明においては、共通インク室が複数の圧力室に沿って延在し、共通インク室の積層方向の長さが延在方向と垂直な幅方向よりも長い形状を有していてもよい。これによると、薄板状部材が撓んで薄板状部材間に隙間が生じるという現象がさらに起こりにくくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。インクジェットヘッド１は、用紙に対してインクを吐出するための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７０と、ヘッド本体７０の上方に配置され且つヘッド本体７０に供給されるインクの流路である２つのインク溜まり３が形成されたベースブロック７１とを備えている。
【００１７】
ヘッド本体７０は、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）５０が接着され、左右に引き出されている。ベースブロック７１は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック７１内のインク溜まり３は、ベースブロック７１の長手方向に沿って形成された略直方体の中空領域である。
【００１８】
ベースブロック７１の下面７３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。そして、ベースブロック７１は、下面７３の開口３ｂ近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４と接触している。そのため、ベースブロック７１の下面７３の開口３ｂ近傍部分７３ａ以外の領域は、ヘッド本体７０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。
【００１９】
ベースブロック７１は、ホルダ７２の把持部７２ａの下面に形成された凹部内に接着固定されている。ホルダ７２は、把持部７２ａと、把持部７２ａの上面からこれと直交する方向に所定間隔をなして延出された平板状の一対の突出部７２ｂとを含んでいる。アクチュエータユニット２１に接着されたＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材８３を介してホルダ７２の突出部７２ｂ表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ７２の突出部７２ｂ表面に配置されたＦＰＣ５０上にドライバＩＣ８０が設置されている。ＦＰＣ５０は、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１（後に詳述）に伝達するように、両者とハンダ付けによって電気的に接合されている。
【００２０】
ドライバＩＣ８０の外側表面には略直方体形状のヒートシンク８２が密着配置されているため、ドライバＩＣ８０で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバＩＣ８０及びヒートシンク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。
【００２１】
図３は、図１に示したヘッド本体７０の平面図である。図３において、ベースブロック７１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。２つのインク溜まり３は、ヘッド本体７０の長手方向に沿って、互いに所定間隔をなして平行に延在している。２つのインク溜まり３はそれぞれ一端に開口３ａを有し、この開口３ａを介してインクタンク（図示せず）に連通することによって、常にインクで満たされている。また、開口３ｂは、ヘッド本体７０の長手方向に沿って各インク溜まり３に多数設けられていて、上述したように各インク溜まり３と流路ユニット４とを結んでいる。多数の開口３ｂは、対となる２つずつがヘッド本体７０の長手方向に沿って近接配置されている。一方のインク溜まり３に連通した開口３ｂの対と、他方のインク溜まり３に連通した開口３ｂの対とは、千鳥状に配置されている。
【００２２】
開口３ｂが配置されていない領域には、開口３ｂの対とは逆のパターンで、台形の平面形状を有する複数のアクチュエータユニット２１が千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット２１の平行対向辺（上辺及び下辺）は、ヘッド本体７０の長手方向と平行である。また、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺の一部同士がヘッド本体７０の幅方向にオーバーラップしている。
【００２３】
図４は、図３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４に示すように、各インク溜まり３に設けられた開口３ｂは共通インク室であるマニホールド５に連通し、さらに各マニホールド５の先端部は２つに分岐して副マニホールド５ａを形成している。また、平面視において、アクチュエータユニット２１における２つの斜辺側それぞれから、隣接する開口３ｂから分岐した２つの副マニホールド５ａが延出している。つまり、アクチュエータユニット２１の下方には、アクチュエータユニット２１の平行対向辺に沿って互いに離隔した計４つの副マニホールド５ａが延在している。
【００２４】
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、多数のノズル８がマトリクス状に配列されている。ノズル８は、図面を簡単にするために図４では幾つかだけを描いているが、実際にはインク吐出領域全体に亘って配列されている。
【００２５】
図５は、図４に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図４及び図５は、流路ユニット４における多数の圧力室１０がマトリクス状に配置された平面を、インク吐出面に対して垂直な方向から見た状態を示している。各圧力室１０は、角部にアールが施された略菱形の平面形状を有しており、その長い方の対角線は流路ユニット４の幅方向に平行である。各圧力室１０の一端はノズル８に連通しており、他端はアパーチャ１２（図６参照）を介して共通インク流路としての副マニホールド５ａに連通している。平面視において各圧力室１０と重なり合う位置には、圧力室１０と相似でこれよりも一回り小さい平面形状を有する個別電極３５が、アクチュエータユニット２１上に形成されている。図５には、図面を簡略にするために、多数の個別電極３５のうちの幾つかだけを描いている。なお、図４及び図５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。
【００２６】
図５において、圧力室１０がそれぞれ収容された仮想的な複数の菱形領域１０ｘは、互いに重なり合うことなく各辺を共有するように、配列方向Ａ（第１の方向）及び配列方向Ｂ（第２の方向）の２方向にマトリクス状に隣接配置されている。配列方向Ａは、インクジェットヘッド１の長手方向、すなわち副マニホールド５ａの延在方向であって、菱形領域１０ｘの短い方の対角線と平行である。配列方向Ｂは、配列方向Ａと鈍角θをなす菱形領域１０ｘの一斜辺方向である。圧力室１０は、対応する菱形領域１０ｘと中心位置が共通であって、両者の輪郭線は平面視において互いに離隔している。
【００２７】
配列方向Ａ及び配列方向Ｂの２方向にマトリクス状に隣接配置された圧力室１０は、配列方向Ａに沿って３７．５ｄｐｉに相当する距離ずつ離隔している。また、圧力室１０は、１つのインク吐出領域内において、配列方向Ｂに１８個並べられている。但し、配列方向Ｂの両端にある圧力室はダミーであって、インク吐出に寄与しない。
【００２８】
マトリクス状に配置された複数の圧力室１０は、図５に示す配列方向Ａに沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列は、図５の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、副マニホールド５ａとの相対位置に応じて、第１の圧力室列１１ａ、第２の圧力室列１１ｂ、第３の圧力室列１１ｃ、及び、第４の圧力室列１１ｄに分けられる。これら第１〜第４の圧力室列１１ａ〜１１ｄは、アクチュエータユニット２１の上辺から下辺に向けて、１１ｃ→１１ｄ→１１ａ→１１ｂ→１１ｃ→１１ｄ→…→１１ｂという順番で周期的に４個ずつ配置されている。
【００２９】
第１の圧力室列１１ａを構成する圧力室１０ａ及び第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０ｂにおいては、第３の方向から見て、配列方向Ａと直交する方向（第４の方向）に関して、ノズル８が図５の紙面下側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する菱形領域１０ｘの下端部に位置している。一方、第３の圧力室列１１ｃを構成する圧力室１０ｃ及び第４の圧力室列１１ｄを構成する圧力室１０ｄにおいては、第４の方向に関して、ノズル８が図５の紙面上側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する菱形領域１０ｘの上端部に位置している。第１及び第４の圧力室列１１ａ、１１ｄにおいては、第３の方向から見て、圧力室１０ａ、１０ｄの半分以上の領域が、副マニホールド５ａと重なっている。第２及び第３の圧力室列１１ｂ、１１ｃにおいては、第３の方向から見て、圧力室１０ｂ、１０ｃの全領域が、副マニホールド５ａと重なっていない。そのため、いずれの圧力室列に属する圧力室１０についてもこれに連通するノズル８が副マニホールド５ａと重ならないようにしつつ、副マニホールド５ａの幅を可能な限り広くして各圧力室１０にインクを円滑に供給することが可能となっている。
【００３０】
次に、ヘッド本体７０の断面構造について、図６及び図７を参照してさらに説明する。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図であり、第１の圧力室列１１ａに属する圧力室１０ａが描かれている。図７はヘッド本体の部分分解斜視図である。図６から分かるように、ノズル８は、圧力室１０（１０ａ）及びアパーチャ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、ヘッド本体７０には、副マニホールド５ａの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が圧力室１０ごとに形成されている。
【００３１】
ヘッド本体７０は、図７からも分かるように、上から、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及びノズルプレート３０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２１を除いた９枚の金属プレートから流路ユニット４が構成されている。また、各金属プレートは拡散接合により一括接合されている。
【００３２】
アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図８（ａ）参照）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「活性層を有する層」というように記する）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との連絡孔及び圧力室１０からインクノズル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、２つの孔とその間を結ぶハーフエッチング領域で形成されたアパーチャ１２のほかに圧力室１０からインクノズル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との連絡孔及び圧力室１０からインクノズル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、積層時に互いに連結して副マニホールド５ａを構成する孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃ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からインクノズル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からインクノズル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３０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８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００３３】
これら９枚の金属プレートは、図６に示すような個別インク流路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。この個別インク流路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ノズル８へと向かう。
【００３４】
特に共通インク室である副マニホールド５ａは、前述のようにマニホールドプレート２６、２７、２８の孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃにより形成されている。そして副マニホールド５ａにおける各金属プレートの面方向の断面積、つまり、副マニホールド５ａを形成するマニホールドプレート２６、２７、２８の孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃの開口面積は、アパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって、マニホールドプレート２６、２７、２８の積層順に段階的（３段階）に大きくなっている。
【００３５】
副マニホールド５ａを形成するマニホールドプレート２６、２７、２８の孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃは、副マニホールド５ａの幅方向の内面壁となる内面壁２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂを有している。内面壁２６ａ、２７ａ、２８ａは、副マニホールド５ａの図５に示す台形形状の底辺側（図面下側）の内面壁であり、内面壁２６ｂ、２７ｂ、２８ｂは、上辺側（図面上側）の内面壁である。尚、図４及び図５に示す副マニホールド５ａの幅形状はマニホールドプレート２８の内面壁２８ａ、２８ｂにより形成される幅形状を示している。内面壁２６ａ、２７ａ、２８ａは、副マニホールド５ａの前記底辺側の内面壁がアパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって段階的に前記底辺側にずれるように配置されている。また、内面壁２６ｂ、２７ｂ、２８ｂは、副マニホールド５ａの前記上辺側の内面壁が一直線上になるよう配置されている。つまり、副マニホールド５ａの幅方向における断面形状は略直角三角形状になっている。
【００３６】
次に、流路ユニット４における最上層のキャビティプレート２２に積層された、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。図８（ａ）はアクチュエータユニット２１と圧力室１０との部分拡大断面図であり、図８（ｂ）はアクチュエータユニット２１の表面に接着された個別電極の形状を示す平面図である。
【００３７】
図８（ａ）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４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、ヘッド本体７０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。圧電シート４１〜４４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圧電シート４１上に個別電極３５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３５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。圧電シート４１〜４４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。
【００３８】
最上層の圧電シート４１上には、個別電極３５が形成されている。最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、シート全面に形成された略２μｍの厚みの共通電極３４が介在している。これら個別電極３５、共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。
【００３９】
個別電極３５は、略１μｍの厚みで、図８（ｂ）に示すように、図５に示した圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の個別電極３５における鋭角部の一方は延出され、その先端に、個別電極３５と電気的に接続された、略１６０μｍの径を有する円形のランド部３６が設けられている。ランド部３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図８（ａ）に示すように、個別電極３５における延出部表面上に接着されている。また、ランド部３６は、ＦＰＣ５０に設けられた接点と電気的に接合されている。
【００４０】
共通電極３４は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は、すべての圧力室１０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３５は、各圧力室１０に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極３５ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド部３６を介してドライバＩＣ８０に接続されている（図１及び図２参照）。
【００４１】
次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。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）１枚の圧電シート４１を活性層が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４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。従って、個別電極３５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圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図８（ａ）に示したように、圧電シート４１〜４４の下面は圧力室を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室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。
【００４２】
以上説明した第１の実施の形態によると、副マニホールド５ａに隣接する領域において、各金属プレートが金属接合される際に各金属プレートの厚さ方向に加えられた圧力が、サプライプレート２５から副マニホールド５ａを形成するマニホールドプレート２６、２７、２８に順に分散される。このため、サプライプレート２５が副マニホールド５ａに向かって凸となる方向に撓まず、サプライプレート２５とアパーチャプレート２４との間に隙間が生じたり、サプライプレート２５とアパーチャプレート２４とで構成されているアパーチャ１２のインク流路内形が変形したりしない。これにより、流路ユニット４内に副マニホールド５ａが形成されていても、副マニホールド５ａに隣接する複数の金属プレートを確実に金属接合することができる。
【００４３】
また、副マニホールド５ａが、マニホールドプレート２６、２７、２８に形成された複数の前記孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃが連結されることによって形成されているため、副マニホールド５ａが所望の断面形状を有した態様で作製しやすくなる。
【００４４】
以上第１の実施の形態で説明したように、副マニホールド５ａの幅方向における断面形状は略直角三角形状になっているが、副マニホールド５ａにおける各金属プレートの面方向の断面積がアパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって大きくなっていればこのような形状に限定されるものではない。図９は、ヘッド本体７０の変形例の断面図である。例えば、図９（ａ）に示すように、マニホールドプレート２６、２７、２８に形成された孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃの内面壁が、マニホールドプレート２６、２７、２８の積層順に副マニホールド５ａの幅方向両側に広がることにより、副マニホールド５ａの幅方向における断面形状が略三角形状になってもよい。
【００４５】
また、上述した変形例では、副マニホールド５ａを構成するマニホールドプレート２６、２７、２８の孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃの面積は、アパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって、マニホールドプレート２６、２７、２８毎に段階的に大きくなっているが、このような形状に限定されるものではない。マニホールドプレート２６、２７、２８の孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃの面積が連続的に変化するような形状でもよい。例えば、副マニホールド５ａの幅方向における断面形状が直線で形成される略三角形状または略直角三角形状であってもよい。また、図９（ｂ）に示すように、副マニホールド５ａの幅方向における断面形状が台形形状であってもよいし、図９（ｃ）に示すような半円形状であってもよい。
【００４６】
また、図６では、副マニホールド５ａを構成する３つのマニホールドプレート２６、２７、２８の全ての孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃの面積が積層順に従って大きくなるように変化する構成であるが、このような構成に限定されるものではない。例えば、図９（ｄ）に示すように、マニホールドプレート２６、２７の孔２６ｃ、２７ｃの面積が積層順に従って大きくなるように変化するとともに、マニホールドプレート２７、２８の孔２７ｃ、２８ｃの面積が積層順に従って小さくなるように変化する構成でもよい。
【００４７】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４８】
第２の実施の形態に係るヘッド本体７０Ａは、第１の実施の形態に係るヘッド本体７０に相当し、第２の実施の形態に係るヘッド本体７０Ａの断面構造以外は第１の実施の形態と実質的に同様である。従って以下第２の実施の形態に係るヘッド本体７０Ａの断面構造についてのみ説明する。
【００４９】
図１０は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図であり、第１の圧力室列１１ａに属する圧力室１０ａが描かれている。図１０から分かるように、ノズル８は、圧力室１０（１０ａ）及びアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａＡと連通している。このようにして、ヘッド本体７０Ａには、副マニホールド５ａＡの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２Ａが圧力室１０ごとに形成されている。
【００５０】
ヘッド本体７０Ａは、上から、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２５Ａ、マニホールドプレート２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、カバープレート２９及びノズルプレート３０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２１を除いた９枚の金属プレートから流路ユニット４Ａが構成されている。また、各金属プレートは拡散接合により一括接合されている。
【００５１】
アクチュエータユニット２１は、４枚の圧電シート４１〜４４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電界印加時に活性層となる部分を有する層とされ、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との連絡孔及び圧力室１０からインクノズル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、２つの孔とその間を結ぶハーフエッチング領域で形成されたアパーチャ１２のほかに圧力室１０からインクノズル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２５Ａ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５ａＡとの連絡孔及び圧力室１０からインクノズル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。また、サプライプレート２５Ａの厚みは、流路ユニット４を構成する他の金属プレートの内で最も厚くなっている。このサプライプレート２５Ａの厚みは、拡散接合時に加えられる圧力に対して副マニホールド５ａ側に撓まない程度のものである。マニホールドプレート２６Ａ、２７Ａ、２８Ａは、積層時に互いに連結して副マニホールド５ａＡを構成する孔２６ｃＡ、２７ｃＡ、２８ｃＡ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からインクノズル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からインクノズル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３０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８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００５２】
これら９枚の金属プレートは、図１０に示すような個別インク流路３２Ａが形成されるように、互いに位置合わせして積層される。この個別インク流路３２Ａは、副マニホールド５ａＡ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ノズル８へと向かう。
【００５３】
インク流路の１つである副マニホールド５ａＡは、前述のようにマニホールドプレート２６Ａ、２７Ａ、２８Ａの孔２６ｃＡ、２７ｃＡ、２８ｃＡにより構成されている。そして、副マニホールド５ａＡの幅方向における断面形状は、幅方向の長さが金属プレートの積層方向の長さより長い矩形状になっている。
【００５４】
以上説明した第２の実施の形態によると、副マニホールド５ａＡに隣接する領域において大きな開口の孔２６ｃＡを有するマニホールドプレート２６Ａに隣接して、上述のような厚さを有するサプライプレート２５Ａが積層された構成になっている。そのため、各金属プレートが金属接合される際に各金属プレートの厚さ方向に加えられた圧力で、サプライプレート２５Ａが副マニホールド５ａＡに向かって凸となる方向に撓まず、サプライプレート２５Ａとアパーチャプレート２４との間に隙間が生じたり、サプライプレート２５Ａとアパーチャプレート２４とで構成されているアパーチャ１２のインク流路内が変形したりしない。これにより、内部に副マニホールド５ａＡが形成されていても、副マニホールド５ａＡに隣接する複数の金属プレートを確実に金属接合することができる。
【００５５】
以上第２の実施の形態で説明したように、副マニホールド５ａＡは、幅方向の長さが金属プレートの積層方向の長さより長い矩形状の断面形状を有しているが、このような形状に限定されるものではない。図１１は、ヘッド本体７０Ａの変形例の断面図である。例えば、図１１に示すように、幅方向の長さが金属プレートの積層方向の長さより短い矩形状の断面形状を有していてもよい。これによると、さらにサプライプレート２５Ａとアパーチャプレート２４との間に隙間が生じたり、サプライプレート２５Ａとアパーチャプレート２４とで構成されているアパーチャ１２のインク流路内が変形したりしないようにすることができる。
【００５６】
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、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形態では、３枚のマニホールドプレート２６、２７、２８の孔２６ｃ、２７ｃ、２８ｃにより副マニホールド５ａが形成される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、２枚以下の金属プレートの孔により副マニホールド５ａが形成される構成でもよいし、４枚以上の金属プレートの孔により副マニホールド５ａが形成される構成でもよい。尚、１枚の金属プレートの孔により副マニホールド５ａが形成される場合には、副マニホールド５ａを形成する金属プレートの孔における面方向の断面積が、アパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって大きくなるようにすればよい。
【００５７】
また、第２の実施の形態では、サプライプレート２５Ａの厚みが、流路ユニット４Ａを構成する金属プレートの内で最も厚くなる構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、サプライプレート以外の金属プレート、例えば、ベースプレートが、流路ユニット４Ａを構成する金属プレートの内で最も厚くなる構成でもよい。さらに、副マニホールド５ａＡを構成する各金属プレートの孔における面方向の断面積が、第１の実施の形態で説明したようにアパーチャプレート２４側からカバープレート２９側に向かって大きくなるように構成してもよい。
【００５８】
さらに、第１及び第２の実施の形態では、各金属プレートが拡散接合により接合される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、例えば各金属プレートが半田接合により接合される構成でもよい。尚、半田接合を行う場合には、銅メッキ、銀メッキ、及び金メッキ等の半田とぬれ性の良好な材料とで予めメッキされた、またはこれらの元素を含有したステンレス鋼版である金属プレートを真空雰囲気の中で高温接合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】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４】図３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】図４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】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図６に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。
【図８】図６に描かれたアクチュエータユニットの拡大図である。
【図９】図１に示すインクジェットヘッドのヘッド本体の変形例の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドのヘッド本体の断面図である。
【図１１】図１０に描かれたヘッド本体の変形例である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド
４  流路ユニット
５  マニホールド
５ａ  副マニホールド
１０  圧力室
１２  アパーチャ
２１  アクチュエータユニット
２２  キャバティプレート
２３  ベースプレート
２４  アパーチャプレート
２５  サプライプレート
２６、２７、２８  マニホールドプレート
２９  カバープレート
３０  ノズルプレート
７０  ヘッド本体
【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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