(57)【要約】【課題】  構造的クロストークを低減する。【解決手段】  アクチュエータユニット２１は４枚の圧電シート４１〜４４が積層され且つ圧電シート４１上に個別電極３５が配置されている。個別電極３５は圧力室１０と対向する位置に配置された主電極領域３５ａと主電極領域３５ａの一方に延出され表面にランド部３６を有する接続電極領域３５ｂとを含んでいる。個別電極３５には、主電極領域３５ａと接続電極領域３５ｂとの境界近傍部分であって主電極領域３５ａからランド部３６を挟んで当該個別電極３５に隣接する他の２つの個別電極３５に向けて延出された補助電極部３７が形成されている。補助電極部３７には、ランド部３６を挟んで当該個別電極３５に隣接する他の２つの個別電極３５に近接する近接部３９が設けられており、その近接部３９が、他の２つの個別電極３５に対向する圧力室１０と対向している。【選択図】  図１０
2005238721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿ってマトリクス状に互いに隣接配置された流路ユニットと、
前記流路ユニットの一表面に固定されて、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを備えており、
前記アクチュエータユニットが、
前記複数の圧力室の各々が前記平面において占める圧力室領域の内側にその各々が配置された複数の主電極領域と、前記主電極領域につながるとともに信号線が接続される接続電極領域とを含んで構成された複数の個別電極と、
複数の前記圧力室が形成された領域の全域に跨って設けられた共通電極と、
複数の前記圧力室に跨って設けられ、前記共通電極と前記個別電極とによって挟まれた圧電シートとを含んでおり、
前記複数の個別電極の各々には、前記個別電極から当該個別電極に隣接した他の個別電極に向けて引き出されるとともに、前記他の個別電極に対応する前記圧力室領域の内側において前記他の個別電極と近接して位置する近接部を有する補助電極部が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記補助電極部の前記近接部は、前記個別電極に前記信号線を介して信号が与えられたときに前記接続電極領域が前記他の個別電極に対応する前記圧力室に発生させる容積変化とは逆方向の容積変化を、前記他の個別電極に係る前記圧力室に発生させ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３】
前記補助電極部が、前記他の個別電極の主電極領域に向けて引き出されており、その引き出し先端に前記近接部を有す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】
前記圧力室の平面形状が２つの鋭角部を有する平行四辺形形状であると共に、前記接続電極領域が、前記圧力室の一方の鋭角部付近から前記圧力室領域の外まで延在し、且つ、２つの前記他の個別電極の各々の主電極領域の間に位置していることを特徴とする請求項１〜３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】
前記接続電極領域を挟んで当該個別電極に隣接する２つの前記他の個別電極に向けてそれぞれ前記補助電極部が引き出されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記補助電極部の前記近接部が、前記他の個別電極に係る前記圧力室領域の内側における前記接続電極領域が配置されていない他方の鋭角部付近に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記補助電極部が、前記主電極領域と前記接続電極領域との境界近傍から、前記他の個別電極に係る前記圧力室の前記他方の鋭角部付近に向かって直線的に延在し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】
前記補助電極部は、前記主電極領域と前記接続電極領域との境界近傍から延出し、前記圧力室の鈍角部の周辺領域を避けて延在し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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して印刷するインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等において、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し、各圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与することによりノズルからインクを吐出する。圧力室に選択的に圧力を付与するための一つの手段として、圧電性のセラミックからなる複数の圧電シートが積層されたアクチュエータユニットが用いられることがある。
【０００３】
かかるインクジェットヘッドの一例として、複数の圧力室に跨る複数枚の連続平板状の圧電シートが積層され、その少なくとも１枚の圧電シートを、多数の圧力室に共通であってグランド電位に保持された共通電極と、各圧力室に対向する位置に配置された多数の個別電極すなわち駆動電極とで挟み込んだ１つのアクチュエータユニットを有するものが知られている（特許文献１参考）。個別電極及び共通電極に挟まれ且つ積層方向に分極された圧電シートの部分は、その挟まれた部分の両側にある個別電極が共通電極と異なる電位にされると、圧電シートの分極方向に外部電界が印加されることにより、いわゆる圧電縦効果により積層方向に伸縮する。この場合、個別電極と共通電極とで挟まれた圧電シートの部分が外部電界が印加されると圧電効果で変形する活性層として働いている。これにより圧力室内の容積が変化し、圧力室に連通したノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３４１８５２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようなインクジェットヘッドにおいて、近年、画像の高解像度化や高速印字の要求に対応するために圧力室が高密度に配置されるに連れ、ある圧力室に対向した活性層を変形させることに起因して隣接する圧力室に対向した圧電シートまでもが変形し、本来インクを吐出すべきでないインク吐出口からインクが吐出されたり、インク吐出量が本来の量よりも増加又は減少したりする、いわゆる構造的クロストークが問題となってきている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、構造的クロストークを低減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である。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
圧力室が高密度配置、とりわけマトリクス状に互いに隣接配置するようになると、インクを吐出するために圧電シートの変形を起こした圧力室に隣接する圧力室にも均一なインクの吐出を阻害する方向の変位を伴う変形が伝搬してしまうというのは上述のとおりである。さらに、本発明者は、圧力室と対向しないように個別電極から延出されて形成され、個別電極に印加される電圧の入力部となるランド部があると、その周囲の圧電シートを変形させ、ランド部との位置関係に起因するクロストークの発生要因となり得ることを知見した。すなわち、本発明者は、ランド部が隣接する圧力室に対して当該ランド部を延出する個別電極よりも近接して配置されるため、その影響が無視しがたい程大きいことも突き止めた。かかる構造的クロストークが生じると、印刷された画像の画質が劣化してしまうため、インクジェットプリンタの品質を向上させるには、構造的クロストークの低減が極めて重要な問題である。
【０００８】
このような問題を解決する本発明のインクジェットヘッドは、ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿ってマトリクス状に互いに隣接配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの一表面に固定されて、前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットとを備えており、前記アクチュエータユニットが、前記複数の圧力室の各々が前記平面において占める圧力室領域の内側にその各々が配置された複数の主電極領域と、前記主電極領域につながるとともに信号線が接続される接続電極領域とを含んで構成された複数の個別電極と、複数の前記圧力室が形成された領域の全域に跨って設けられた共通電極と、複数の前記圧力室に跨って設けられ、前記共通電極と前記個別電極とによって挟まれた圧電シートとを含んでいる。そして、前記複数の個別電極の各々には、前記個別電極から当該個別電極に隣接した他の個別電極に向けて引き出されるとともに、前記他の個別電極に対応する前記圧力室領域の内側において前記他の個別電極と近接して位置する近接部を有する補助電極部が設けられている。
【０００９】
これによると、個別電極に対向した圧電シートの歪みが他の圧力室に対向した圧電シートに伝搬して他の圧力室に容積変化を与えたとしても、補助電極部の近接部に対向する圧電シートの歪みによってその容積変化を打ち消すような逆の容積変化を他の圧力室に与えることができる。そのため、構造的クロストークを低減することができる。これにより、吐出させるインク液滴の体積や速度をほぼ均一化することができる。
【００１０】
本発明において、前記補助電極部の前記近接部は、前記個別電極に前記信号線を介して信号が与えられたときに前記接続電極領域が前記他の個別電極に対応する前記圧力室に発生させる容積変化とは逆方向の容積変化を、前記他の個別電極に係る前記圧力室に発生させることが好ましい。これにより、不必要な消費電力を増やすことなく、構造的クロストークを低減することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記補助電極部が、前記他の個別電極の主電極領域に向けて引き出されており、その引き出し先端に前記近接部を有することが好ましい。これにより、個別電極に対向した圧電シートの歪みによる他の圧力室の容積変化の影響を効果的に打ち消すことが可能になる。
【００１２】
また、本発明において、前記圧力室の平面形状が２つの鋭角部を有する平行四辺形形状であると共に、前記接続電極領域が、前記圧力室の一方の鋭角部付近から前記圧力室領域の外まで延在し、且つ、２つの前記他の個別電極の各々の前記主電極領域の間に位置していることが好ましい。これにより、圧力室を高密度に配置した場合であっても、構造的クロストークを低減することができる。
【００１３】
また、このとき、前記接続電極領域を挟んで当該個別電極に隣接する２つの前記他の個別電極に向けてそれぞれ前記補助電極部が引き出されていてもよい。これにより、接続電極領域に隣接した他の２つの圧力室の容積変化の影響を効果的に打ち消すことが可能になる。
【００１４】
また、このとき、前記補助電極部の前記近接部が、前記他の個別電極に係る前記圧力室領域の内側における前記接続電極領域が配置されていない他方の鋭角部付近に配置されていてもよい。これにより、圧力室を高密度に配置した場合であっても、効果的に構造的クロストークを低減することができる。
【００１５】
また、このとき、前記補助電極部が、前記主電極領域と前記接続電極領域との境界近傍から、前記他の個別電極に係る前記圧力室の前記他方の鋭角部付近に向かって直線的に延在していてもよい。これにより、延設部の長さが短くなる。そのため、信号線を介して個別電極に印加する電圧の消費電力を低減させることができる。
【００１６】
また、このとき、前記補助電極部は、前記主電極領域と前記接続電極領域との境界近傍から延出し、前記圧力室の鈍角部の周辺領域を避けて延在していてもよい。これにより、当該個別電極に係る圧力室及び他の個別電極に係る圧力室に対して補助電極部と対向する圧電シートの歪みによる無駄な容積変化を与えないので、効果的に構造的クロストークを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態によ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。
【００１９】
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。アクチュエータユニット２１は、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、左右に引き出されるとともに、ＦＰＣ５０が図２中において屈曲しながら上方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。
【００２０】
ベースブロック７１の下面７３は、開口３ｂの近傍部分７３ａ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の近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４の上面における開口３ａ（図３参照）の近傍部分と接触している。そのため、ベースブロック７１の下面７３の開口３ｂの近傍部分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。
【００２１】
ホルダ７２は、ベースブロック７１を把持する把持部７２ａと、副走査方向に間隔をおいて設けられ把持部７２ａの上面から上方に向けて突出する一対の突出部７２ｂとを含んでいる。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。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。すなわち、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に伝達するものであり、アクチュエータユニット２１及びドライバＩＣ８０とハンダ付けによって電気的に接合されている。
【００２２】
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で接着されており、インクジェットヘッド１の本体にゴミやインクが侵入することを防いでいる。
【００２３】
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（図示せず）を有し、この開口を通じて外部に配置されたインクタンク（図示せず）からインクが供給され、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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つの斜辺側のそれぞれから、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。
【００２６】
アクチュエータユニット２１の接着領域と対向した流路ユニット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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
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、対向する菱形領域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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、それぞれ対向する菱形領域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、それぞれ対向する菱形領域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。
【００３２】
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。
【００３３】
ヘッド本体７０は、図７からも分かるように、上から順に、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。
【００３４】
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に対向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。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、流路ユニット４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の構造について説明する。図８は、図４に示されるアクチュエータユニット２１の部分拡大図で、（ａ）はアクチュエータユニット２１の上面の一部を示す拡大平面図であり、（ｂ）は図８（ａ）中に示したＸ−Ｘ線における部分断面図である。
【００３７】
アクチュエータユニット２１は、図８（ｂ）に示されるように、４枚の圧電シート４１〜４４の積層構造体として構成されている。各層は、連続した平板で、それぞれの厚みは、１５μｍ程度である。アクチュエータユニット２１は、複数の圧力室１０に跨って配置されている。各圧電シート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２３５が圧力室１０に対向して形成されている。また、最上層の圧電シート４１と積層方向の下側に配置される圧電シート４２との間には、シート全面に跨って共通電極３４が介在している。これら個別電極２３５と共通電極３４はともに、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなり、個別電極２３５は略１μｍ、共通電極３４は略２μｍの厚みをそれぞれ有している。
【００３９】
このように、圧電シート４１〜４４が連続平板層として複数の圧力室１０に跨って形成されているので、例えばスクリーン印刷技術を用いて圧電シート４１上に個別電極２３５を高密度に配置することができる。
【００４０】
本実施の形態では、個別電極２３５は図８（ａ）に示されるように、マトリクス状に配置されている圧力室１０に対応して配置されている。図８（ａ）中には、圧力室１０がキャビティプレート２２の上面で占める領域をアクチュエータユニット２１の平面上に対応させており、アクチュエータユニット２１の圧力室領域４０として点線で示してある。圧力室領域４０の外形形状は略菱形である。各個別電極２３５は、圧力室領域４０の内側に形成された主電極領域２３５ａと、主電極領域２３５ａの内側に形成されたＦＰＣ５０の端子と接合されるランド部３６からなる接続電極領域２３５ｂと、主電極領域２３５ａから延出して隣接した個別電極２３５に向かって延びる補助電極部２３７とを有して形成されている。
【００４１】
個別電極２３５の主電極領域２３５ａは、圧力室１０とほぼ相似の平面形状を有しており、その外形形状は略菱形である。図８（ａ）に示されるように、主電極領域２３５ａは、菱形の鋭角な頂点に対応する２つの鋭角部がともに切り欠かれている。この切り欠きに対応して、圧力室領域４０の２つの鋭角部は、当該主電極領域２３５ａが配設されていない欠設領域３８となっている。主電極領域２３５ａの鋭角からは、この主電極領域２３５ａが係る圧力室１０と隣接関係にある４つの他の圧力室１０に向けて、それぞれに１本の補助電極部２３７がほぼ直線的に延出している。
【００４２】
逆に、欠設領域３８に対応する領域には、これら隣接関係にある４つの他の圧力室１０の主電極領域２３５ａからそれぞれ１本の補助電極部２３７がほぼ直線的に延びてきている。すなわち、１つの欠設領域３８においては、圧力室領域４０の外から延出してきた２つの補助電極部２３７と、圧力室領域４０の外に延出していく２つの補助電極部２３７と、主電極領域２３５ａとが、圧力室１０の鋭角部に対向して互いに隣接配置されている。このうち、外から延出してきた２つの補助電極部２３７の先端部分が、後述する構造的クロストークを緩和、抑制するように働く近接部３９である。また、外から延出してきた２つの補助電極部２３７の近接部３９及び主電極領域２３５ａは、互いに電気的に絶縁されており、それぞれ個別に駆動電圧を印加することができるように配設されている。
【００４３】
このように本実施の形態においては、１つの圧力室領域４０内には、圧力室１０の容積を変化させてインクの吐出に寄与する主電極領域２３５ａの他に、隣接する他の圧力室領域４０に配設されている個別電極２３５と電気的に接続された２つの近接部３９とが配置されている。さらに、当該圧力室１０の容積変化により伝搬しにくい構造的クロストークを緩和、抑制するために、延出する２つの補助電極部２３７が配置されている点に特徴がある。
【００４４】
図９は、圧力室の容積変化に影響を与える領域を、インクの吐出に対する影響の仕方とその度合いに応じて区別して示した図である。図９中には、アクチュエータユニット２１の圧力室領域４０を実線で示してある。図９に示されるように、圧力室領域４０内の特定の位置には、基準線６０ａが示されている。この基準線６０ａは、そこに電極がありこれに駆動電圧が印加されたと仮定したときに、圧力室１０の容積変化に全く寄与しない位置を示すものである。基準線６０ａ上に電極が存在していたとしても、この電極には、インクを吐出する働きはない。この基準線６０ａは、圧力室１０とほぼ相似の略菱形の領域を囲んでいる。この基準線６０ａに囲まれた領域は、そこに電極がありこれに駆動電圧が印加されたと仮定したときに、圧力室１０の容積を変化させてインク吐出に寄与するように機能する機能領域６０である。この機能領域６０では、その中心に近づくにつれてインク吐出に対する寄与度が高まる。すなわち、機能領域６０は個別電極２３５に対応する圧力室１０の駆動に対して、プラスに影響する領域である。
【００４５】
一方、基準線６０ａの外側の領域は、そこに電極がありこれに駆動電圧が印加されたと仮定したときに、圧力室１０の容積を変化させるが、所望のインク吐出を阻害するように機能する。本実施の形態においては、図９に示されるように、所望のインク吐出を無視できない程度に阻害するように機能する阻害領域６１が、圧力室領域４０の２つの鈍角部近傍に形成されている。阻害領域６１は、圧力室領域４０の２つの鈍角部近傍に形成されている。阻害領域６１は、圧力室領域４０の２つの鈍角部から圧力室領域４０の外縁に沿って２つの鋭角部付近まで延在している。さらに、阻害領域６１のうち、特に所望インク吐出を阻害するように強く機能する領域を、領域６２として示してある。領域６２は、阻害領域６１とほぼ相似の外形形状を有している。これら阻害領域６１や領域６２は、個別電極２３５に対応する圧力室１０の駆動に対して、マイナスに影響する領域である。なお、図９では、少なくとも無視できない程度にインク吐出に対してマイナスに影響する領域（例えば、阻害領域６１や領域６２）を明示的に図示しているが、基準線６０ａの外側の領域は、程度に差こそあれ、インク吐出に対してマイナスに影響を与える。
【００４６】
主電極領域２３５ａは、図９に点線で示されるように、機能領域６０内に含まれるように配置されている。主電極領域２３５ａから延出する２つの補助電極部２３７は、阻害領域６１と極力重なりをもたないように配置されている。本実施の形態では、補助電極部２３７が欠設領域３８とその近傍において、阻害領域６１と重なっているが、隣接する他の圧力室領域４０に対応した阻害領域６１を避けてほぼ直線的に延出されている。また、圧力室領域４０の２つの欠設領域３８には、隣接する他の圧力室領域４０からほぼ直線的に延出されてきた補助電極部２３７の近接部３９が配置されている。
【００４７】
次に、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に対向する領域において、等しくグランド電位に保たれている。また、ドライバＩＣ８０に電気的に接続されたＦＰＣ５０（図１及び図２参照）が、個別電極２３５の接続電極領域２３５ｂのランド部３６に接続されている。これにより、個別電極２３５は、各圧力室１０に対応して個別に電位を制御することができるようになっている。本実施の形態では、ランド部３６は、略１６０μｍの径を有し、例えば、ガラスフリットを含む金から形成されている。その形成位置は、主電極領域２３５ａの一方の欠設領域３８の近傍である。ＦＰＣ５０の接続端子と個別電極２３５のランド部３６との接続は、通常の半田接合や導電性接着剤を用いて行われているが、ランド部３６が、圧力室１０の容積変化に一番寄与する領域である圧力室領域４０の中央部を避けて形成されているので、駆動電圧が印加されたときの変形効率を損なうことはない。
【００４８】
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２３５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に示したように、圧電シート４１〜４４の下面は圧力室１０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１０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２３５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。
【００４９】
なお、他の駆動方法として、予め個別電極２３５を共通電極３４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２３５を共通電極３４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２３５を共通電極３４と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極２３５と共通電極３４とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４４が元の形状に戻ることにより、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２３５を共通電極３４と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４４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。
【００５０】
また、圧電シート４１に印加される電界方向とその分極方向とが逆であれば、圧電横効果により、個別電極２３５と共通電極３４とで挟まれた圧電シート４１内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４１〜４４は、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２３５の電位が元に戻れば、圧電シート４１〜４４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、ノズル８からインクを吐出する。
【００５１】
上述したように、本実施の形態におけるインクジェットヘッド１は、接続電極領域２３５ｂも含めて大部分の個別電極２３５の領域が圧力室１０に対向して配置されている。また、アクチュエータユニット２１の圧力室１０に対向配置される部分（アクチュエータユニット２１の圧力室領域４０に対応する部分）においては、先にも説明したように、圧電シート４１〜４４のうち最上層の圧電シート４１だけが個別電極２３５と共通電極３４とに挟まれている。この挟まれた部分が活性層となる。個別電極２３５に駆動電圧が印加されると、個別電極２３５の真下の活性層が変形する。駆動電圧が作る電界の方向と圧電シート４１の分極の方向とが同じであれば、この活性層は圧電効果により分極方向に伸びるとともに、分極方向と直交する方向には縮もうとする。ここで、アクチュエータユニット２１の圧力室領域４０の周囲は、圧力室１０を区画する隔壁２２ａの上面に固定されているので、このような活性層の変位は、圧力室１０に対してその容積を小さくするように働く（ユニモルフ変形）。これは、インク吐出に対して寄与する。
【００５２】
さらに、この圧力室領域４０の活性層の変形は、周囲の圧電シート４１〜４４にも及ぶ。圧力室領域４０内の圧電シート４１が縮もうと変形すると、その周囲の圧電シート４１〜４４が逆に引き延ばされる。また、活性層の変形により誘起された圧力室１０の容積を小さくする方向の変位により、アクチュエータユニット２１が、固定された隔壁２２ａの上面を支点として、隣接する他の圧力室領域４０に対応する圧力室１０の容積を大きくする方向に変位させられる。このような活性層の周囲に対する影響は、この影響が及ぶ範囲内で、他の圧力室領域４０のインクを吐出しようとする変位を阻害することになる。
【００５３】
本実施の形態では、この影響は圧力室１０の配置形態や個別電極２３５の形状により、比較的等方的に圧力室１０の周囲に及ぶが、略菱形形状を有する圧力室１０の斜辺同士が対向する４つの隣接する圧力室１０に対して最も影響する。しかしながら、本実施の形態のアクチュエータユニット２１は、主電極領域２３５ａの鋭角部から隣接する他の圧力室１０に向けて補助電極部２３７が伸びているとともに、補助電極部２３７の近接部３９が隣接する圧力室１０の欠設領域３８に位置している。そのため、駆動電圧が個別電極２３５に印加された場合、この駆動電圧は、隣接する圧力室領域４０の欠設領域３８に位置する近接部３９にも印加されることになる。この近接部３９は主電極領域２３５ａと同様に働き、この近接部３９に対応する圧力室１０の容積も、主電極領域２３５ａに対応する圧力室１０と同様の方向に変化させられることになる。これにより、駆動電圧が印加されたときに、同時に誘起されてしまう隣接する他の圧力室１０でのインク吐出を阻害しようとする変位、すなわち、隣接する他の圧力室１０の容積を大きくしようとする変位は、隣接する他の圧力室領域４０に配置された近接部３９によって誘起される隣接する他の圧力室１０の容積を小さくしようとする変位によって打ち消される。したがって、圧力室１０が高密度に配置されていても構造的クロストークが緩和、抑制されることになる。
【００５４】
なお、近接部３９による圧力室１０の容積変化量は、近接部３９の面積と相関をもつ。そのため、近接部３９の面積は、駆動電圧が印加されたときに誘起されてしまう構造的クロストークを丁度相殺できる程度であることが理想である。しかし、インクの吐出特性の均一化という観点からは、その一部でも相殺できる程度あればよい。一方、近接部３９の面積を構造的クロストークを丁度相殺できる程度以上に広くとると、不必要に消費電力の増加を招くことになる。近接部３９の面積を広く取りすぎると、却って所望のインク吐出に対してマイナスに影響することになる。総合的に見れば、誘起される構造的クロストークを丁度相殺できる程度以下の働き有するように、近接部３９の面積を決めればよい。本実施の形態では、補助電極部２３７が、阻害領域６１の鋭角部の一部と重なりつつも、隣接する他の圧力室領域４０に対応して延出されている。そのため、補助電極部２３７が誘起する構造的クロストーク量も加味して近接部３９の面積を決めてもよい。いずれにしろ、駆動時に投入される電量を不必要に大きくしなくても、構造的クロストークがバランス良く緩和、抑制されることになる。
【００５５】
また、本実施の形態では、補助電極部２３７が、それ自身が属する圧力室領域４０や隣接する他の圧力室領域４０に対応して形成された阻害領域６１を避けてほぼ直線的に延出されている。そのため、補助電極部２３７が比較的短く形成されており、その占有面積も小さくなる。したがって、駆動電圧が印加されたときに消費される電力もさらに少なくて済み、効果的に構造的クロストークが緩和、抑制されることになる。
【００５６】
続いて、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドについて、以下に説明する。図１０は、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドにおけるアクチュエータユニットの部分拡大図で、（ａ）は図６に示す一点鎖線で囲まれた部分を示す拡大断面図であり、（ｂ）はアクチュエータユニット２１の上面の一部を示す拡大平面図である。第２実施形態のインクジェットヘッドは、第１実施形態のインクジェットヘッド１の個別電極２３５の一部の形状が異なるだけで、その他の部位は前述したものと同様なため、同符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５７】
第２実施形態のインクジェットヘッドは、図１０（ａ）に示すように、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枚の圧電シートで構成されたアクチュエータユニット２１を含んでいる。さらに、これら圧電シート４１〜４４は、多数の圧力室１０に跨って配置されるように層状の連続平板となっていることも、第１実施形態と同様である。
【００５８】
本実施の形態では、個別電極３５が図１０（ｂ）に示されるように、マトリクス状に配置されている圧力室１０に対応して隣接配置されている点でも、前述した第１実施形態と同様である。各個別電極３５は、圧力室領域４０の内側に形成されて主電極領域３５ａと、主電極領域３５ａの１つの鋭角部から延出した接続電極領域３５ｂと、同じ鋭角部から圧力室領域４０の外側まで延びる補助電極部３７とを有して形成されている。接続電極領域３５ｂの先端部には、円形のランド部３６が形成されており、このランド部３６がＦＰＣ５０と接合されて駆動電圧が個別電極３５に印加されることになる。
【００５９】
個別電極３５の主電極領域３５ａは、圧力室１０とほぼ相似形状の平面形状を有しており、その外形形状は略菱形である。図１０（ｂ）に示されるように、主電極領域３５ａは、１つの鋭角部の一部（図１０（ｂ）における左側鋭角部）が切り欠かれている。この切り欠きに対応して、圧力室領域４０の左側鋭角部は、当該主電極領域３５ａが配設されていない欠設領域３８となっている。この欠設領域３８に対応する領域には、この主電極領域３５ａが係る圧力室１０と隣接関係にある２つの他の圧力室１０の主電極領域３５ａからそれぞれ１本の補助電極部３７がほぼ直線的に延びてきている。すなわち、この欠設領域３８においては、圧力室領域４０の外から延出してきた２つの補助電極部３７と、主電極領域３５ａとが、圧力室１０の鋭角部に対向して互いに隣接配置されている。このうち、２つの補助電極部３７の先端部分が、後述する構造的クロストークを緩和、抑制するように働く近接部３９である。また、外から延出してきた２つの補助電極部３７の近接部３９及び主電極領域３５ａは、互いに電気的に絶縁されており、それぞれ個別に駆動電圧を印加することができるように配設されている。
【００６０】
一方、主電極領域３５ａの右側鋭角部からは、接続電極領域３５ｂが鋭角部から主電極領域３５ａの対角線と平行な方向（図１０（ｂ）における右方向）に延出して形成されている。この接続電極領域３５ｂは、主電極領域３５ａが係る圧力室１０と隣接関係にある２つの他の圧力室１０の間に配置されており、さらにその先端に略１６０μｍの径を有する円形のランド部３６が形成されている。したがって、ランド部３６は隣接する２つの他の圧力室１０に対応する２つの主電極領域３５ａの間に位置している。ランド部３６は、駆動電圧を印加するためにＦＰＣ５０の接点と接合される。さらに、ランド部３６は、図１０（ａ）に示すように、キャビティプレート２２に形成される圧力室１０を区画する隔壁２２ａに対向するように配置されている。なお、主電極領域３５ａと接続電極領域３５ｂとは、連続した同じ厚みの電極として形成されているので、本来、両者の境界は図面中には描かれないものであるが、図１０（ｂ）では便宜的に境界３５ｄとして示してある。
【００６１】
さらに、主電極領域３５ａの右側鋭角部であって、境界３５ｄの近傍部分３５ｃからは、この主電極領域３５ａが係る圧力室１０と隣接関係にある２つの他の圧力室１０に向けて、それぞれに補助電極部３７がほぼ直線的に延出して形成されている。これら補助電極部３７の近接部３９は、２つの他の圧力室１０に対応する主電極領域３５ａ内の欠設領域３８にそれぞれ位置している。
【００６２】
このように、本実施の形態は、１つの圧力室領域４０内に１つの欠設領域３８を有し、圧力室１０の容積を変化させてインクの吐出に寄与する主電極領域３５ａの他に、隣接する他の圧力室１０に対応して配設されている個別電極３５と電気的に接続された２つの近接部３９とが配置されている。さらに、圧力室領域４０の外に、当該圧力室１０の容積変化により伝搬していく構造的クロストークを緩和、抑制するために延出した２つの補助電極部３７と、駆動電圧を印加するために延出した接続電極領域３５ｂとが配置されている点に特徴がある。
【００６３】
図１１は、圧力室の容積変化に影響を与える領域を、インクの吐出に対する影響の仕方とその度合いに応じて区別して示した図である。図１１中には、アクチュエータユニット２１の圧力室領域４０を実線で示してある。図１１に示されるように、圧力室領域４０内の特定の位置には、基準線６０ａに囲まれた領域が存在する。この領域は駆動電圧が印加されたときに、圧力室１０の容積を変化させてインク吐出にプラスに影響する機能領域６０となっている。一方、基準線６０ａの外側の領域は、所望のインク吐出に対してマイナスに影響する阻害領域６１となっている。さらに、阻害領域６１中に所望のインク吐出をより阻害するように強く機能する領域６２が存在する。
【００６４】
圧力室領域４０の鋭角部と接続する接続電極領域３５ｂが、隣接する２つの圧力室領域４０の間に延出して形成されている。接続電極領域３５ｂは、これら２つの圧力室領域４０に挟まれている。その先端部には、ランド部３６が配設されている。ランド部３６の配設位置は、個別電極３５の他の部位と比べても、これら２つの圧力室領域４０により近い位置にある。そのため、本実施の形態では、接続電極領域３５ｂの大部分は阻害領域６１と重なりをもたないが、ランド部３６がこれら２つの圧力室領域４０に対応して存在する阻害領域６１とそれぞれに部分的な重なりを有している。ランド部３６は、その右方先端部（図１０（ｂ）における右方向側）で阻害領域６１とそれぞれ重なっている。また、境界３５ｄの近傍部分３５ｃから延出する２つの補助電極部３７が、それぞれ近傍部分３５ｃの近くにおいて、阻害領域６１と一部重なっているが、隣接する２つの圧力室領域４０に対応して形成された阻害領域６１を避けるようにして形成されている。
【００６５】
以上のように、本実施の形態では、圧力室領域４０の一方の鋭角部においては、接続電極領域３５ｂが主電極領域３５ａの右側鋭角部から２つの隣接する圧力室１０を区画する隔壁２２ａ上に向けて延出している。さらに、２つの補助電極部３７が延出した接続電極領域３５ｂを挟むようにして、隣接する他の圧力室領域４０に向けてほぼ直線的に延出されている。また、圧力室領域４０の他方の鋭角部においては、欠設領域３８が形成されている。この欠設領域３８に向けて隣接する２つの他の圧力室領域４０からそれぞれ１つの補助電極部３７がほぼ直線的に延出されており、欠設領域３８内には、補助電極部３７の先端部でもある近接部３９が２つ隣接配置されている。
【００６６】
上述したように、本実施の形態におけるインクジェットヘッドは、複数の圧力室１０に跨って配設されているアクチュエータユニット２１が、圧力室１０を区画する隔壁２２ａの上面に固定されている。アクチュエータユニット２１は、最上層の圧電シート４１だけが個別電極３５と共通電極３４とにより挟まれており、圧電効果に基づいて自発的に変位を生じる活性層となっている。隔壁２２ａの上面に固定されているのは、非活性層であり、最下層の圧電シート４４である。そして、圧電シート４１上に形成されているランド部３６及び接続電極領域３５ｂの大半は、隔壁２２ａの上面に対向するように配置されている。
【００６７】
ここで、個別電極３５に駆動電圧を印加させると、主電極領域３５ａの真下の活性層がユニモルフ変形をして圧力室１０の容積を少なくし、インクの吐出に寄与する。さらに、インク吐出に伴う圧力室領域４０に対応する活性層の変形が、圧力室領域４０の周囲の圧電シート４１〜４４を引き延ばしたり、隔壁２２ａの上面を支点として隣接する圧力室１０のインク吐出を阻害するように変形する。このようなインク吐出に対してマイナスとなるような影響が、比較的等方的に圧力室１０の周囲に及ぶ点については前述の第１実施形態の場合と同様である。
【００６８】
また、本実施の形態のアクチュエータユニット２１は第１実施形態と異なる構成として、主電極領域３５ａの右側鋭角部から圧力室領域４０外に向けて、接続電極領域３５ｂが延出されていると共に、接続電極領域３５ｂの先端部には、ランド部３６が隣接する圧力室領域４０と最も近接して形成されている。個別電極３５に駆動電圧が印加されると、ランド部３６及び接続電極領域３５ｂに対応した最上層の圧電シート４１の変位が、ランド部３６及び接続電極領域３５ｂを挟むようにして隣接する２つの他の圧力室領域４０に伝搬する。このとき、ランド部３６及び接続電極領域３５ｂに対応する圧電シート４１の部分が面方向に縮もうとすれば、２つの圧力室領域４０に対応する圧電シート４１〜４４の部分は逆に引き延ばされることになる。ここで誘起された変位は、隣接する圧力室１０のインク吐出を阻害するように作用する。このように、本実施の形態では、接続電極領域３５ｂが圧力室領域４０外に延出しているという個別電極３５の特異な形状に基づいて、第１実施形態に比べて構造的クロストークがランド部３６に隣接配置されている２つの別の圧力室領域４０に及びやすい構成となっている。
【００６９】
しかしながら、本実施の形態においては、個別電極３５の主電極領域３５ａから補助電極領域３７が延出されるように形成されており、補助電極部３７の近接部３９が隣接する２つの他の圧力室領域４０の欠設領域３８にそれぞれ配設されている。そのため、駆動電圧が個別電極３５の主電極領域３５ａに印加された場合、この駆動電圧は隣接する圧力室１０の欠設領域３８内に配設された近接部３９にも印加されることになる。この近接部３９は主電極領域３５ａと同様に働き、この近接部３９に対応する隣接する他の圧力室１０の容積を主電極領域３５ａに対応する圧力室１０と同様の方向に変化させる。
【００７０】
これにより、駆動電圧が印加されたときに、隣接する他の圧力室領域４０にまで及ぶインク吐出を阻害するように誘起されてしまう変位は、それぞれの隣接する他の圧力室領域４０に配置された近接部３９が逆の方向に他の圧力室領域４０自体を変位させることで打ち消される。また、本実施の形態では、ランド部３６が圧力室領域４０外に設置されることに関係して、ランド部３６に隣接している他の圧力室領域４０に対して、補助電極部３７を、接続電極領域３５ｂから直線的に延出するという構成を取っている。そのため、圧力室１０が高密度に配置されていても、ランド部３６の設置位置に左右されずに、構造的クロストークが効果的に緩和、抑制されることになる。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、圧力室１０が２つの鋭角部を有する平行四辺形の一種である菱形形状をしている。これと相似形状に形成された主電極領域３５ａの鋭角部から接続電極領域３５ｂを圧力室領域４０外に延出する構成である。図１１からも分かるように、圧力室１０（圧力室領域４０）の鋭角部近傍は、阻害領域６１や領域６２が構造的に発生しにくい部位に相当する。したがって、圧力室１０が高密度に配置されている形態で、接続電極領域３５ｂが圧力室領域４０外に延出されていても、構造的クロストークが効果的に緩和、抑制されることになる。圧力室領域４０外に延出して配設される接続電極領域３５ｂと阻害領域６１との位置関係で、誘起される構造的クロストーク量が決まることを考えると、本実施のような形態では、ランド部３６を可能な限り隣接する他の圧力室領域４０の鋭角部に近づけて配設することが好適である。
【００７２】
なお、近接部３９による圧力室１０の容積変化量は、近接部３９の面積と相関を持つことは前述の通りである。そのため、近接部３９の面積は、駆動電圧が印加されたときに誘起されてしまう構造的クロストークを丁度相殺できる程度であることが理想的であることに変わりはない。しかし、インクの吐出特性の均一化という観点からは、その一部でも相殺できる程度、例えば、ランド部３６及び大部分の接続電極領域３５ｂが隣接する他の圧力室領域４０に対して誘起する変位（構造的クロストーク量）を相殺できる程度あればよい。また、本実施の形態では、補助電極部３７が阻害領域６１の一部と重なりつつも、隣接する他の圧力室領域４０に対応して延出されている。そのため、補助電極部３７が誘起する構造的クロストーク量も加味して近接部３９の面積を決めるとよい。
【００７３】
続いて、本発明の第３実施形態によるインクジェットヘッドについて、以下に説明する。図１２は、本発明の第３実施形態によるインクジェットヘッドのアクチュエータユニットの一部を示した平面図である。第３実施形態によるインクジェットヘッドは、前述したインクジェットヘッド１の個別電極３５の一部の形状が異なるだけでその他は前述したものと同様なため、同符号を示して詳細の説明を省略する。
【００７４】
図１２に示すように、本実施の形態における個別電極１３５は、前述した第２実施形態における個別電極３５とほぼ同様なものであって、補助電極部１３７の平面形状が前述した補助電極部３７の平面形状と異なるだけである。個別電極１３５には、主電極領域３５ａと接続電極領域３５ｂとの境界近傍部分３５ｅにおける境界３５ｄと接続電極領域３５ｂの先端部に設けられたランド部３６との間の位置から、当該ランド部３６を挟むようにして隣接した他の２つの個別電極１３５に向けてそれぞれ延出された補助電極部１３７が形成されている。補助電極部１３７は、前述の補助電極部３７と同様に１つの個別電極１３５に対して２つ形成されており、それぞれの先端には他の主電極領域３５ａが配設されている圧力室領域４０の欠設領域３８に位置する近接部３９が形成されている。なお、個別電極１３５も前述した個別電極３５と同様に隣接する他の個別電極１３５と互いに接続されておらず、これに対応して欠設領域３８においても、主電極領域３５ａと隣接する他の個別電極１３５と接続されて配置されている２つの近接部３９とは互いに隣接配置されているが電気的には独立している。
【００７５】
図１３は、圧力室の容積変化に影響を与える領域を示した図であり、破線で個別電極１３５を描いて示している。図１３に示すように、補助電極部１３７は圧力室領域４０の鈍角部近傍をさけつつ、ほぼＵ字形状に湾曲した平面形状を有している。これは圧力室１０の容積変化に影響を与える領域６１，６２に全く重ならないように避けるようにして補助電極部１３７を配置するためで、本実施の形態では、阻害領域６１を避けるために補助電極部１３７は主電極領域３５ａからではなく接続電極領域３５ｂから延出している。これによって、ランド部３６により誘起される構造的クロストークは依然として存在するが、補助電極部１３７にランド部３６を介して電圧が印加されたときに、近接部３９以外の補助電極部１３７直下の活性層の変位が他の個別電極１３５に対向する圧力室１０の容積変化に与える悪影響を減少させることができる。したがって、近接部３９を除く補助電極部１３７直下の活性層の無駄な変位で圧力室１０の容積変化に影響を与えにくくなるので、効果的に構造的クロストークを低減することができる。すなわち、本実施の形態では、駆動電圧が印加されたときに、隣接する他の圧力室領域４０（圧力室１０）でのインク吐出を阻害するように誘起されてしまう変位は、それぞれの圧力室領域４０に配置された近接部３９がそれとは逆の方向に別の圧力室領域４０自体を変位させることで打ち消される。さらに、ランド部３６が圧力室領域４０外に設置されることに関係して、このランド部３６に隣接している他の圧力室領域４０に対して、補助電極部３７を接続電極領域３５ｂから曲線的に延出するという構成を取っている。そのため、圧力室１０が高密度に配置されていても、接続電極領域３５ｂ及びランド部３６の設置位置に左右されずに、構造的クロストークがより効果的に緩和、抑制されることになる。
【実施例】
【００７６】
続いて、第２及び第３実施形態によるインクジェットヘッドの個別電極３５，１３５に同じ所定電圧を印加してインク吐出速度のバラツキについて調べた結果を以下に説明する。解析を行うに当たり、解析対象に圧電性を考慮した有限要素法解析を利用した。この解析では、解析対象を微小領域に分解し、各微小領域に外部電界が印加された場合に、注目する微小領域の変動が周囲に配置された圧力室領域に及ぼす体積変動量を求めておく。この後、想定する表面電極（個別電極）の形態に微小領域を組み合わせ、これに対応した各圧力室領域の体積変動量の集積値を求めている。解析に考慮した材料は、ｘｙ等方ｚ分極型としてモデル化されたＰＺＴ（圧電シート）、内部電極（共通電極）としてのＡｇ−Ｐｄ合金、表面電極としての金、流路構成材料としてのステンレスである。境界条件として、内部電極相当接点に０ボルト、表面電極相当接点に２０ボルトの電圧が印加されているとし、隣接する境界には対象性を設定した。このうち、ＰＺＴの一層厚さを８μｍ〜２０μｍの範囲で数μｍ毎に変更して解析している。内部電極と表面電極は、それぞれ２μｍと１μｍの厚さを有しているとした。なお、解析対象は、事前に求めたクロストークが実質的に及ぶ範囲の広がりを有するとし、図１４あるいは図１５に示したような、９つの菱形領域が中央の１つの菱形領域を囲むように配置された形態をモデルにしている。
【００７７】
［第１実施例］
図１４は、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの解析モデルになるアクチュエータユニット２１の平面図である。図１３に示したのと同様に、９つの個別電極３５は菱形の領域１５１を形成するように隣接配置されている。領域１５１は、各個別電極３５が１つずつ配置されるように９つに分割された各領域Ｔ１〜Ｔ９を有しており、各領域Ｔ１〜Ｔ９は領域１５１の相似形状となっている。そして、９つの個別電極３５のうちの中央（領域Ｔ５）に位置する個別電極３５によるインク吐出により、当該個別電極３５の外周に隣接した８つの圧力室の容積変化に影響を与えた場合を想定し、当該個別電極３５に対する８つの個別電極３５によるインク吐出速度のバラツキを解析した。また、比較例として補助電極部３７が形成されていない個別電極が本実施例と同様に配置されたものについても同じようにして解析した。第１実施例及び比較例の解析値を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2005238721.tif 000003
【００７９】
表１に示す比較例において、領域Ｔ５に位置する個別電極に電圧を印加してインク吐出を行うと、領域Ｔ７及び領域Ｔ８に位置する個別電極とそれぞれ対向する圧力室の容積変化に大きな影響を与えた。ランド部が圧力室領域外にあり、補助電極部による補正効果が望めない構成であることから、それらのインク吐出速度が領域Ｔ５に位置する個別電極によるインク吐出速度に対して領域Ｔ７で−２．７４％、領域Ｔ８で−２．３７％減少し、他の領域Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ６,Ｔ９より大きな差が生じた。また、領域Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ６〜Ｔ９におけるインク吐出速度のバラツキの絶対値の合計が８．８５％となり、比較例はランド部を挟むように隣接するＴ７，Ｔ８で大きなインク吐出速度のバラツキを有し、全体としても大きなインク吐出速度のバラツキを有することになる。これに対して、表１に示す第１実施例において、領域Ｔ５に位置する個別電極３５に電圧を印加してインク吐出を行うと、領域Ｔ５に位置する個別電極３５によるインク吐出速度に対して領域Ｔ７で０．４７％、領域Ｔ８で０．２６％となって値が上昇し、インク吐出速度のバラツキの差が大幅に低下している。これは、領域Ｔ５に配置された個別電極３５から領域Ｔ７及び領域Ｔ８に向けて延設された補助電極部３７の近接部３９直下の活性層が変位することで、領域Ｔ５に位置する個別電極３５のランド部３６及び接続電極領域３５ｂ直下の活性層の変位によって誘起される領域Ｔ７及び領域Ｔ８に属する圧力室の容積変化を打ち消しているからである。また、領域Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ６〜Ｔ９におけるインク吐出速度のバラツキの絶対値の合計が５．９６％となり、比較例と比べてインク吐出速度のバラツキの差の合計も小さくなっている。なお、表１に示すように第１実施例の領域Ｔ４，Ｔ６での解析値が比較例の領域Ｔ４，Ｔ６と比べて約２倍、マイナス側に値が大きくなっている。この理由としては、個別電極３５から延出された補助電極部３７の近接部３９を除く部分が図１１に示したように基準線６０ａの外側にあるため、補助電極部３７と比較的近い領域Ｔ４，Ｔ６に属する圧力室１０にマイナス側の影響を与えるためである。しかし、インク吐出速度のバラツキを全体で考えると改善されている。
【００８０】
［第２実施例］
続いて、第３実施形態によるインクジェットヘッドの個別電極１３５におけるインク吐出速度のバラツキを以下に説明する。図１５は、本発明の第３実施形態によるインクジェットヘッドの解析モデルになるアクチュエータユニット２１の平面図である。図１５に示すように、９つの個別電極１３５は菱形の領域１７１を形成するように隣接配置されている。領域１７１の各領域Ｔ１１〜Ｔ１９は、第１実施例のように各個別電極１３５が１つずつ配置されており、いずれも領域１７１の相似形状を有している。そして、９つの個別電極１３５のうちの中央（領域Ｔ１５）に位置する個別電極１３５によるインク吐出により、当該個別電極１３５の外周に隣接した８つの圧力室の容積変化に影響を与えた場合を想定し、当該個別電極１３５に対する８つの個別電極１３５によるインク吐出速度のバラツキを解析した。この結果である第２実施例の解析値を表１に示す。なお、表１において、本実施例の各領域に対する符号は表１の領域の項の（  ）内に記載してある。
【００８１】
表１に示す第３実施例において、領域Ｔ１５に位置する個別電極１３５に電圧を印加してインク吐出を行うと、領域Ｔ１５に位置する個別電極１３５によるインク吐出速度に対して領域Ｔ１７で０．１４％、領域Ｔ１８で−０．１３％となり、インク吐出速度のバラツキの大きさが比較例と比べて大幅に低下している。これは、領域Ｔ１５に配置された個別電極１３５から領域Ｔ１７及び領域Ｔ１８に位置する個別電極１３５に向けて延設された補助電極部１３７の近接部３９直下の活性層が変位することで、領域Ｔ１５に属するランド部３６及び接続電極領域３５ｂ直下の活性層の変位によって生じる領域Ｔ１７及び領域Ｔ１８に属する圧力室の容積変化を打ち消しているからである。この点は、第１実施例と同様である。しかし、第１実施例及び第２実施例の各領域を比較すると、第２実施例の領域Ｔ１７，Ｔ１８の方が領域Ｔ１５に対するインク吐出速度のバラツキの差が低下している。これは、図１３で示したように阻害領域６１，６２を避けつつ、補助電極部１３７を隣接する他の個別電極１３５に向けて延設しているからである。また、領域Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ１６〜Ｔ１９におけるインク吐出速度のバラツキの絶対値の合計が４．６９％となり、比較例及び第１実施例と比べてインク吐出速度のバラツキの差の合計がさらに小さくなっている。なお、表１に示すように第２実施例の領域Ｔ１４，Ｔ１６での解析値が第１実施例と同様に比較例の領域Ｔ４，Ｔ６と比べて大きくなっているが、インク吐出速度のバラツキを全体で考えると第１実施例と同様に改善されていることにかわりはなく、第１実施例の領域Ｔ４，Ｔ６での解析値より小さくなっている。
【００８２】
以上のように第１及び第２実施例の解析結果によると、解析値の合計はいずれも比較例の各領域での値の合計値より小さくなっているので、個別電極３５，１３５の近接部３９（補助電極部３７，１３７）の効果が実証され、近接部３９直下の活性層が変位することで領域Ｔ７及び領域Ｔ８あるいは領域Ｔ１７及び領域Ｔ１８の個別電極３５，１３５と対向する圧力室に与える容積変化が、領域Ｔ５あるいは領域Ｔ１５に属するランド部３６や接続電極領域３５ｂが誘起する領域Ｔ７及び領域Ｔ８あるいは領域Ｔ１７及び領域Ｔ１８の個別電極３５，１３５と対向する圧力室の容積変化を打ち消すことができ、構造的クロストークが低減される。そのため、インク吐出速度のバラツキが抑制される。したがって、吐出させるインク液滴の体積や速度をほぼ均一化することができる。
【００８３】
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さまざまな設計変更が可能なものである。例えば、上述した個別電極３５，１３５，２３５の補助電極部３７，１３７，２３７の先端に近接部３９が設けられておらず、補助電極部の途中部位に近接部が存在していてもよい。また、補助電極部３７，１３７は、第２及び第３実施形態のように個別電極３５，１３５の接続電極領域３５ｂが形成されている側だけでなく、個別電極３５，１３５の接続電極領域３５ｂが形成されていない側や主電極領域３５ａの中央領域からから延出されていてもよい。また、補助電極領域３７，１３７、２３７は少なくとも１つ以上設けられていればよい。またさらに、補助電極部３７，１３７は接続電極領域３５ｂの先端から隣接する個別電極３５，１３５に向けて延出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの外観斜視図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】図１に示したヘッド本体の平面図である
【図４】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線における断面図である。
【図７】図５に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドにおけるアクチュエータユニットの部分拡大図で、（ａ）はアクチュエータユニットの上面の一部を示す拡大平面図であり、（ｂ）は図８（ａ）中に示したＸ−Ｘ線における部分断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドに関して、圧力室の容積変化に影響を与える領域を、インクの吐出に対する影響の仕方とその度合いに応じて区別した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドにおけるアクチュエータユニットの部分拡大図で、（ａ）は図６に示す一点鎖線で囲まれた部分を示す拡大断面図であり、（ｂ）はアクチュエータユニットの上面の一部を示す拡大平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドに関して、圧力室の容積変化に影響を与える領域を、インクの吐出に対する影響の仕方とその度合いに応じて区別した図である。
【図１２】本発明の第３実施形態によるインクジェットヘッドのアクチュエータユニットの一部を示した平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態によるインクジェットヘッドの圧力室の容積変化に影響を与える領域を示した図である。
【図１４】本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの解析モデルとなるアクチュエータユニットの平面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態によるインクジェットヘッドの解析モデルとなるアクチュエータユニットの平面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  インクジェットヘッド
４  流路ユニット
８  ノズル
１０  圧力室
２１  アクチュエータユニット
３４  共通電極
３５，１３５、２３５  個別電極
３５ａ，２３５ａ  主電極領域
３５ｂ、２３５ｂ  接続電極領域
３７，１３７、２３７  補助電極部
３９  近接部
４０  圧力室領域
４１〜４４  圧電シート
【図１】
2005238721.tif 000004
【図２】
2005238721.tif 000005
【図３】
2005238721.tif 000006
【図４】
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【図５】
2005238721.tif 000008
【図６】
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【図７】
2005238721.tif 000010
【図８】
2005238721.tif 000011
【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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【図１４】
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【図１５】
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