JP2003165212A - インクジェットヘッド - Google Patents
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧力室のさらなる高集積化を可能にする。
【解決手段】 インクジェットヘッドに含まれるアクチ
ュエータユニット２１において、圧力室１０側に配置さ
れた２枚の圧電シート４４、４５を電極で挟まれていな
い非活性層にし、非活性層に対して圧力室１０とは反対
側に配置された３枚の圧電シート４１〜４３を電極３４
ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂで挟まれた活性層にする。
圧電シート４１〜４５は連続平板層として複数の圧力室
１０に跨って配置されている。活性層及び非活性層の少
なくとも一方が複数設けられていることにより、アクチ
ュエータユニット２１の圧電横効果のために圧力室１０
の容積変化量が大きくなり、圧力室１０を小さくしてそ
のさらなる高集積化を図ることが可能となる。
ュエータユニット２１において、圧力室１０側に配置さ
れた２枚の圧電シート４４、４５を電極で挟まれていな
い非活性層にし、非活性層に対して圧力室１０とは反対
側に配置された３枚の圧電シート４１〜４３を電極３４
ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂで挟まれた活性層にする。
圧電シート４１〜４５は連続平板層として複数の圧力室
１０に跨って配置されている。活性層及び非活性層の少
なくとも一方が複数設けられていることにより、アクチ
ュエータユニット２１の圧電横効果のために圧力室１０
の容積変化量が大きくなり、圧力室１０を小さくしてそ
のさらなる高集積化を図ることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体にインク
を吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関する。
を吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットヘッドは、インクタンク
からマニホールドに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圧力を付与することにより
ノズル孔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、シート状の圧電セ
ラミック層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。
からマニホールドに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圧力を付与することにより
ノズル孔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、シート状の圧電セ
ラミック層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、特開平４−３４１８５２号公報には、複数の圧力室
に跨った圧電セラミック層の連続平板状層を用いたアク
チュエータユニットを有するものが記載されている。こ
の公報のインクジェットヘッドにおいて、アクチュエー
タユニットの圧電セラミック層は、概略的には、グラン
ド電位に保持された共通電極と各圧力室に対応する位置
に配置された駆動電極（個別電極）とで挟み込まれた圧
力室側にある活性層と、電極が設けられておらず圧力室
とは反対側にある非活性層とに分けられる。そして、イ
ンクを吐出すべき圧力室に対応する駆動電極を共通電極
とは異なる電位とすることで、いわゆる圧電縦効果によ
り活性層を積層方向に伸縮させて圧力室内の容積を変動
させることによってインクを圧力室から吐出することが
可能となっている。この際、非活性層は、活性層を上か
ら支えることでこれが効率よく積層方向に伸縮するのを
助ける役目を果たすだけで、それ自体はほとんど変形す
ることがない。
て、特開平４−３４１８５２号公報には、複数の圧力室
に跨った圧電セラミック層の連続平板状層を用いたアク
チュエータユニットを有するものが記載されている。こ
の公報のインクジェットヘッドにおいて、アクチュエー
タユニットの圧電セラミック層は、概略的には、グラン
ド電位に保持された共通電極と各圧力室に対応する位置
に配置された駆動電極（個別電極）とで挟み込まれた圧
力室側にある活性層と、電極が設けられておらず圧力室
とは反対側にある非活性層とに分けられる。そして、イ
ンクを吐出すべき圧力室に対応する駆動電極を共通電極
とは異なる電位とすることで、いわゆる圧電縦効果によ
り活性層を積層方向に伸縮させて圧力室内の容積を変動
させることによってインクを圧力室から吐出することが
可能となっている。この際、非活性層は、活性層を上か
ら支えることでこれが効率よく積層方向に伸縮するのを
助ける役目を果たすだけで、それ自体はほとんど変形す
ることがない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、圧力室のさらな
る高集積化を図ることが強く望まれている。しかしなが
ら、上述した公報に記載のインクジェットヘッドでは、
その要望に十分に応えることができないのが現状であ
る。
る高集積化を図ることが強く望まれている。しかしなが
ら、上述した公報に記載のインクジェットヘッドでは、
その要望に十分に応えることができないのが現状であ
る。
【０００５】そこで、本発明の目的は、圧力室のさらな
る高集積化を可能にするインクジェットヘッドを提供す
ることである。
る高集積化を可能にするインクジェットヘッドを提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のインクジェットヘッドは、一端を吐出ノ
ズルに、他端をインク供給源にそれぞれ接続した複数の
圧力室が相互に隣接配置されると共に、複数の前記圧力
室に対してアクチュエータユニットが設けられたインク
ジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータユニット
が、前記圧力室側に配置された圧電材料からなる非活性
層と、前記非活性層に対して前記圧力室とは反対側に配
置された圧電材料からなる活性層とを含む連続平板層と
して、複数の前記圧力室に跨って配置されており、前記
活性層が、グランド電位に保たれた共通電極と各圧力室
に対応する位置に配置された駆動電極とによって挟まれ
ており、且つ、前記活性層及び前記非活性層の少なくと
もいずれか一方を複数有している。
に、請求項１のインクジェットヘッドは、一端を吐出ノ
ズルに、他端をインク供給源にそれぞれ接続した複数の
圧力室が相互に隣接配置されると共に、複数の前記圧力
室に対してアクチュエータユニットが設けられたインク
ジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータユニット
が、前記圧力室側に配置された圧電材料からなる非活性
層と、前記非活性層に対して前記圧力室とは反対側に配
置された圧電材料からなる活性層とを含む連続平板層と
して、複数の前記圧力室に跨って配置されており、前記
活性層が、グランド電位に保たれた共通電極と各圧力室
に対応する位置に配置された駆動電極とによって挟まれ
ており、且つ、前記活性層及び前記非活性層の少なくと
もいずれか一方を複数有している。
【０００７】請求項２のインクジェットヘッドは、前記
駆動電極を前記共通電極と異なる電位としたときに前記
活性層が圧電横効果によって変形し、前記活性層と前記
非活性層とによるユニモルフ効果が生じて前記圧力室の
容積が変化することを特徴としている。
駆動電極を前記共通電極と異なる電位としたときに前記
活性層が圧電横効果によって変形し、前記活性層と前記
非活性層とによるユニモルフ効果が生じて前記圧力室の
容積が変化することを特徴としている。
【０００８】請求項１、２によると、ユニモルフ型のア
クチュエータユニットにおいて活性層及び非活性層の少
なくともいずれか一方を複数有しているために、圧力室
内で発生する内圧に抗しながらアクチュエータユニット
が圧電横効果により活性層及び非活性層の積層方向につ
いて大きく変位する。そのため、圧力室の容積変化量が
大きくなり、圧力室を小さくしてそのさらなる高集積化
を図ったとしても十分な量のインクを吐出することが可
能となって、印刷ドットの高密度配置が実現される。
クチュエータユニットにおいて活性層及び非活性層の少
なくともいずれか一方を複数有しているために、圧力室
内で発生する内圧に抗しながらアクチュエータユニット
が圧電横効果により活性層及び非活性層の積層方向につ
いて大きく変位する。そのため、圧力室の容積変化量が
大きくなり、圧力室を小さくしてそのさらなる高集積化
を図ったとしても十分な量のインクを吐出することが可
能となって、印刷ドットの高密度配置が実現される。
【０００９】請求項３のインクジェットヘッドは、前記
共通電極及び前記駆動電極のうちで最も前記圧力室から
離れた電極が最も薄い電極であることを特徴としてい
る。この構成によると、最も圧力室から離れた電極の厚
みを最も薄くしたことにより、十分なアクチュエータユ
ニットの変位を確保することが可能となる。
共通電極及び前記駆動電極のうちで最も前記圧力室から
離れた電極が最も薄い電極であることを特徴としてい
る。この構成によると、最も圧力室から離れた電極の厚
みを最も薄くしたことにより、十分なアクチュエータユ
ニットの変位を確保することが可能となる。
【００１０】請求項４のインクジェットヘッドは、最も
前記圧力室側にある電極が前記共通電極であることを特
徴としている。この構成によると、インクが電極電位か
らの悪影響を受けるのを抑制できるので、インクジェッ
トヘッドの正常な動作を担保することが可能である。
前記圧力室側にある電極が前記共通電極であることを特
徴としている。この構成によると、インクが電極電位か
らの悪影響を受けるのを抑制できるので、インクジェッ
トヘッドの正常な動作を担保することが可能である。
【００１１】請求項５のインクジェットヘッドは、前記
活性層の一層の厚さが２０μｍ以下であることを特徴と
している。この構成によると、活性層の一層の厚さを２
０μｍ以下としたことにより、極めて大きな変位を得る
ことが可能となる。
活性層の一層の厚さが２０μｍ以下であることを特徴と
している。この構成によると、活性層の一層の厚さを２
０μｍ以下としたことにより、極めて大きな変位を得る
ことが可能となる。
【００１２】請求項６のインクジェットヘッドは、前記
活性層及び前記非活性層の合計層数が４層以上であるこ
とを特徴としている。この構成によると、活性層及び非
活性層の合計層数を４層以上とすることにより、極めて
大きな変位を得ることが可能となる。
活性層及び前記非活性層の合計層数が４層以上であるこ
とを特徴としている。この構成によると、活性層及び非
活性層の合計層数を４層以上とすることにより、極めて
大きな変位を得ることが可能となる。
【００１３】請求項７のインクジェットヘッドは、前記
活性層と前記非活性層との合計厚さをＴ、前記活性層の
厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．８以下であることを
特徴としている。請求項８のインクジェットヘッドは、
前記活性層と前記非活性層との合計厚さをＴ、前記活性
層の厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．７以下であるこ
とを特徴としている。この構成によると、活性層と非活
性層との合計厚さに対する活性層の厚さの上限を適宜定
めたことにより、極めて大きな変位を得ることが可能と
なる。
活性層と前記非活性層との合計厚さをＴ、前記活性層の
厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．８以下であることを
特徴としている。請求項８のインクジェットヘッドは、
前記活性層と前記非活性層との合計厚さをＴ、前記活性
層の厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．７以下であるこ
とを特徴としている。この構成によると、活性層と非活
性層との合計厚さに対する活性層の厚さの上限を適宜定
めたことにより、極めて大きな変位を得ることが可能と
なる。
【００１４】請求項９のインクジェットヘッドは、前記
圧力室の短手方向の幅をＬ、幅Ｌと同方向の前記駆動電
極の幅をδとしたときに、０．１ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍ、且
つ、０．３≦δ／Ｌ≦１の条件を満たすことを特徴とし
ている。この構成によると、圧力室の短手方向の幅及び
これに対する駆動電極の幅δを適宜定めたことにより、
極めて大きな変位を得ることが可能となる。
圧力室の短手方向の幅をＬ、幅Ｌと同方向の前記駆動電
極の幅をδとしたときに、０．１ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍ、且
つ、０．３≦δ／Ｌ≦１の条件を満たすことを特徴とし
ている。この構成によると、圧力室の短手方向の幅及び
これに対する駆動電極の幅δを適宜定めたことにより、
極めて大きな変位を得ることが可能となる。
【００１５】請求項１０のインクジェットヘッドは、前
記活性層と前記非活性層とが同じ材料で形成されている
ことを特徴としている。この構成によると、活性層と非
活性層とを同じ材料で形成することができるために、製
造工程が簡略化される。
記活性層と前記非活性層とが同じ材料で形成されている
ことを特徴としている。この構成によると、活性層と非
活性層とを同じ材料で形成することができるために、製
造工程が簡略化される。
【００１６】請求項１１のインクジェットヘッドは、前
記活性層の一層及び前記非活性層の一層がすべて実質的
に同じ厚みを有していることを特徴としている。この構
成によると、活性層の一層及び非活性層の一層をすべて
実質的に同じ厚みにすることにより、製造工程が簡略化
される。
記活性層の一層及び前記非活性層の一層がすべて実質的
に同じ厚みを有していることを特徴としている。この構
成によると、活性層の一層及び非活性層の一層をすべて
実質的に同じ厚みにすることにより、製造工程が簡略化
される。
【００１７】
【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。
について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】図１は、本発明の一実施の形態によるイン
クジェットヘッドの底面図である。図２は、図１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３
は、図２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は、図１に示すインクジェットヘッドの要
部断面図である。図５は、図１に示すインクジェットヘ
ッドの要部分解斜視図である。図６は、図４内に描かれ
た一点鎖線で囲まれた領域を横方向から見た拡大断面図
である。
クジェットヘッドの底面図である。図２は、図１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３
は、図２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は、図１に示すインクジェットヘッドの要
部断面図である。図５は、図１に示すインクジェットヘ
ッドの要部分解斜視図である。図６は、図４内に描かれ
た一点鎖線で囲まれた領域を横方向から見た拡大断面図
である。
【００１９】図１に示すように、本実施の形態によるイ
ンクジェットヘッド１は一方向（主走査方向）に延在し
た矩形形状を有しており、その底面には、千鳥状になっ
て２列に配列された多数の台形のインク吐出領域２が設
けられている。インク吐出領域２の表面には、後述する
ように、インク排出口８（図２及び図３参照）が多数配
列されている。また、インクジェットヘッド１の内部に
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３
ａ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、イ
ンク吐出領域２が設けられていない領域に千鳥状に設け
られている。
ンクジェットヘッド１は一方向（主走査方向）に延在し
た矩形形状を有しており、その底面には、千鳥状になっ
て２列に配列された多数の台形のインク吐出領域２が設
けられている。インク吐出領域２の表面には、後述する
ように、インク排出口８（図２及び図３参照）が多数配
列されている。また、インクジェットヘッド１の内部に
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３
ａ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、イ
ンク吐出領域２が設けられていない領域に千鳥状に設け
られている。
【００２０】図１及び図２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
られていてよい。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つのイ
ンク吐出領域２の上部には、当該インク吐出領域２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つのインク吐出領域２の上
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には、インク溜まり３から供給されたイ
ンクが満たされている。
３は、開口３ｂを介してその下層にあるマニホールド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
られていてよい。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つのイ
ンク吐出領域２の上部には、当該インク吐出領域２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つのインク吐出領域２の上
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には、インク溜まり３から供給されたイ
ンクが満たされている。
【００２１】図２及び図３に示すように、インク吐出領
域２の表面には、多数のインク排出口８が配列されてい
る。各インク吐出口８は、図４からも分かるように、先
細形状のノズルとなっており、平面形状がほぼ菱形の圧
力室（キャビティ）１０（長さ９００μｍ、幅３５０μ
ｍ）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、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及び圧力室
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。なお、図２及び図３において、図面を分か
りやすくするために、インク吐出領域２の内部にあって
破線で描くべき圧力室１０及びアパーチャ１２を実線で
描いている。
域２の表面には、多数のインク排出口８が配列されてい
る。各インク吐出口８は、図４からも分かるように、先
細形状のノズルとなっており、平面形状がほぼ菱形の圧
力室（キャビティ）１０（長さ９００μｍ、幅３５０μ
ｍ）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、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及び圧力室
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。なお、図２及び図３において、図面を分か
りやすくするために、インク吐出領域２の内部にあって
破線で描くべき圧力室１０及びアパーチャ１２を実線で
描いている。
【００２２】また、図３からも明らかなように、インク
吐出領域２内では、１つの圧力室１０と連通したアパー
チャ１２が当該圧力室に隣接する圧力室１０と重複する
ように、圧力室１０同士が密着して配列されている。こ
のようなことが可能なことの一因は、図４にも示すよう
に、圧力室１０とアパーチャ１２とを異なる高さに設け
るようにしたからである。このようにすることで、圧力
室１０を高密度に配列することが可能であり、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
の画像形成を実現している。
吐出領域２内では、１つの圧力室１０と連通したアパー
チャ１２が当該圧力室に隣接する圧力室１０と重複する
ように、圧力室１０同士が密着して配列されている。こ
のようなことが可能なことの一因は、図４にも示すよう
に、圧力室１０とアパーチャ１２とを異なる高さに設け
るようにしたからである。このようにすることで、圧力
室１０を高密度に配列することが可能であり、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
の画像形成を実現している。
【００２３】圧力室１０は、図２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２
内で配列されている。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つのインク吐出領域２内に最大
で１２個が含まれるように配列されており、そして、第
２配列方向に１２個の圧力室１０が配列されたことによ
る第１配列方向への変位は圧力室１０の１つ分に相当し
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２
の第１配列方向についての両端部では、インクジェット
ヘッド１の幅方向に対向するインク吐出領域２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、
本実施の形態によるインクジェットヘッド１では、第１
及び第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。
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２
内で配列されている。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つのインク吐出領域２内に最大
で１２個が含まれるように配列されており、そして、第
２配列方向に１２個の圧力室１０が配列されたことによ
る第１配列方向への変位は圧力室１０の１つ分に相当し
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２
の第１配列方向についての両端部では、インクジェット
ヘッド１の幅方向に対向するインク吐出領域２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、
本実施の形態によるインクジェットヘッド１では、第１
及び第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。
【００２４】次に、本実施の形態によるインクジェット
ヘッド１の断面構造について説明する。図４及び図５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、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、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。
ヘッド１の断面構造について説明する。図４及び図５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、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、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。
【００２５】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層が活性層とされ残り
２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との連絡孔及び圧力室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。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、ノズルとして機能する先細のインク吐
出口８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
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層が活性層とされ残り
２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との連絡孔及び圧力室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。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、ノズルとして機能する先細のインク吐
出口８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００２６】これら１０枚のシート２１〜３０は、図４
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。
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。
【００２７】図６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、４
４、４５を含んでいる。これら圧電シート４１〜４５は
連続平板層であり、アクチュエータユニット２１は、イ
ンクジェットヘッド１内の１つのインク吐出領域２内に
形成された多数の圧力室１０に跨って配置されている。
圧電シート４１〜４５が連続平板層して多数の圧力室１
０に跨って配置されることで、圧電素子の機械的剛性を
高く保つことができるので、インクジェットヘッド１に
おけるインク吐出性能の応答性を高めることができるよ
うになっている。
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、４
４、４５を含んでいる。これら圧電シート４１〜４５は
連続平板層であり、アクチュエータユニット２１は、イ
ンクジェットヘッド１内の１つのインク吐出領域２内に
形成された多数の圧力室１０に跨って配置されている。
圧電シート４１〜４５が連続平板層して多数の圧力室１
０に跨って配置されることで、圧電素子の機械的剛性を
高く保つことができるので、インクジェットヘッド１に
おけるインク吐出性能の応答性を高めることができるよ
うになっている。
【００２８】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、シート全面に形成
された厚み２μｍ程度の共通電極３４ａが介在してい
る。同様に、圧電シート４２の下層に隣接した圧電シー
ト４３とその下層に隣接した圧電シート４４との間に
も、共通電極３４ａと同様に形成された厚み２μｍ程度
の共通電極３４ｂが介在している。また、圧電シート４
１の上方には、平面形状が圧力室１０と相似形状（長さ
８５０μｍ、幅２５０μｍ）を有し且つ積層方向への射
影領域が圧力室領域に含まれる厚み１μｍ程度の駆動電
極（個別電極）３５ａが、圧力室１０ごとに形成されて
いる（図３参照）。さらに、圧電シート４２と圧電シー
ト４３との間には、駆動電極３５ａと同様に形成された
厚み２μｍ程度の駆動電極３５ｂが介在している。一
方、圧電シート４３の下方に隣接した圧電シート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。
隣接した圧電シート４２との間には、シート全面に形成
された厚み２μｍ程度の共通電極３４ａが介在してい
る。同様に、圧電シート４２の下層に隣接した圧電シー
ト４３とその下層に隣接した圧電シート４４との間に
も、共通電極３４ａと同様に形成された厚み２μｍ程度
の共通電極３４ｂが介在している。また、圧電シート４
１の上方には、平面形状が圧力室１０と相似形状（長さ
８５０μｍ、幅２５０μｍ）を有し且つ積層方向への射
影領域が圧力室領域に含まれる厚み１μｍ程度の駆動電
極（個別電極）３５ａが、圧力室１０ごとに形成されて
いる（図３参照）。さらに、圧電シート４２と圧電シー
ト４３との間には、駆動電極３５ａと同様に形成された
厚み２μｍ程度の駆動電極３５ｂが介在している。一
方、圧電シート４３の下方に隣接した圧電シート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。
【００２９】共通電極３４ａ、３４ｂ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
ａ、３４ｂ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、駆動電
極３５ａ、３５ｂ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、駆動電極３５
ａ、３５ｂごとに独立した別のリード線（図示せず）を
介して図示しないドライバに接続されている。このと
き、上下で対になった駆動電極３５ａ、３５ｂどうしは
同じリード線を介してドライバに接続されてよい。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ごとに多数形成されたもの
であってもよく、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
共通電極どうしが電気的に接続されていることが必要で
ある。
域において接地されている。これにより、共通電極３４
ａ、３４ｂ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、駆動電
極３５ａ、３５ｂ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、駆動電極３５
ａ、３５ｂごとに独立した別のリード線（図示せず）を
介して図示しないドライバに接続されている。このと
き、上下で対になった駆動電極３５ａ、３５ｂどうしは
同じリード線を介してドライバに接続されてよい。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ごとに多数形成されたもの
であってもよく、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
共通電極どうしが電気的に接続されていることが必要で
ある。
【００３０】本実施の形態によるインクジェットヘッド
１において、圧電シート４１〜４５の分極方向はその厚
み方向となっている。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）３枚の
圧電シート４１〜４３を活性層とし且つ下側（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。従って、駆動電極３５ａ、３５ｂ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
活性層である圧電シート４１〜４３の電極に挟まれた部
分が分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４
４、４５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４１〜４３と下層の圧電シ
ート４４、４５との間で、シート間で分極方向への歪み
に差を生じることとなり、圧電シート４１〜４５全体が
非活性側に凸となる変形を生じる（ユニモルフ変形）。
このとき、図６で示したように、圧電シート４１〜４５
の下面は圧力室を区画する隔壁２２の上面に固着されて
いるので、結果的に圧電シート４１〜４５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、インク吐出口８か
らインクが吐出される。その後、駆動電極３５ａ、３５
ｂへの駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート４１
〜４５は元の形状に戻って、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。なお、他の駆動方法として、予め駆動電極３５ａ、
３５ｂに電圧を印加しておき、吐出要求があるごとに一
旦電圧の印加を停止し、その後所定のタイミングにて再
び電圧を印加する方法を用いることもできる。この場合
は、電圧の印加が停止されたタイミングで、圧電シート
４１〜４５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（予め電圧が印加された状態）と比較
して増加し、インクがマニホールド５側から吸い込ま
れ、その後再び電圧が印加されたタイミングで、圧電シ
ート４１〜４５が圧力室側へ凸となるように変形し、圧
力室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。
１において、圧電シート４１〜４５の分極方向はその厚
み方向となっている。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）３枚の
圧電シート４１〜４３を活性層とし且つ下側（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。従って、駆動電極３５ａ、３５ｂ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
活性層である圧電シート４１〜４３の電極に挟まれた部
分が分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４
４、４５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４１〜４３と下層の圧電シ
ート４４、４５との間で、シート間で分極方向への歪み
に差を生じることとなり、圧電シート４１〜４５全体が
非活性側に凸となる変形を生じる（ユニモルフ変形）。
このとき、図６で示したように、圧電シート４１〜４５
の下面は圧力室を区画する隔壁２２の上面に固着されて
いるので、結果的に圧電シート４１〜４５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、インク吐出口８か
らインクが吐出される。その後、駆動電極３５ａ、３５
ｂへの駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート４１
〜４５は元の形状に戻って、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。なお、他の駆動方法として、予め駆動電極３５ａ、
３５ｂに電圧を印加しておき、吐出要求があるごとに一
旦電圧の印加を停止し、その後所定のタイミングにて再
び電圧を印加する方法を用いることもできる。この場合
は、電圧の印加が停止されたタイミングで、圧電シート
４１〜４５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（予め電圧が印加された状態）と比較
して増加し、インクがマニホールド５側から吸い込ま
れ、その後再び電圧が印加されたタイミングで、圧電シ
ート４１〜４５が圧力室側へ凸となるように変形し、圧
力室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。
【００３１】また、例えば電界と分極とが逆方向であれ
ば電極に挟まれた活性層である圧電シート４１〜４３の
一部が分極方向と直角方向に伸びる。従って、圧電シー
ト４１〜４５の電極３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂに
挟まれた部分は、圧電横効果により、圧力室側に凹とな
るように湾曲する。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、駆動電極３５ａ、３５ｂへの駆動電圧の印加が停止
されれば、圧電シート４１〜４５は元の形状に戻って、
圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをノズ
ルから吐出する。
ば電極に挟まれた活性層である圧電シート４１〜４３の
一部が分極方向と直角方向に伸びる。従って、圧電シー
ト４１〜４５の電極３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂに
挟まれた部分は、圧電横効果により、圧力室側に凹とな
るように湾曲する。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、駆動電極３５ａ、３５ｂへの駆動電圧の印加が停止
されれば、圧電シート４１〜４５は元の形状に戻って、
圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをノズ
ルから吐出する。
【００３２】本実施の形態のインクジェットヘッド１に
おいては、活性層である圧電シート４１〜４３及び非活
性層である圧電シート４４、４５をそれぞれ複数有して
いることで、後の実施例で詳述するように、上述した公
報のように圧力室側が活性層でその反対側が非活性層の
インクジェットヘッドと比較して、電気効率（単位静電
容量当たりの圧力室１０の体積変化量）を向上させるこ
とができるようになるか、或いは、面積効率（単位投影
面積当たりの圧力室１０の体積変化量）を向上させるこ
とができるようになる（図７参照）。電気効率又は面積
効率が向上することで、電極３４ａ、３４ｂ、３５ａ、
３５ｂを駆動するドライバを小型化できてコストを抑え
ることができると共に、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。この効果は、本実施の
形態のインクジェットヘッド１のように、活性層及び非
活性層の合計層数が４層以上の場合に特に優れている。
なお、活性層及び非活性層のいずれか一方を複数有する
場合（例えば、活性層が１層で非活性層が２層、或い
は、活性層が２層で非活性層が１層など）にも、従来に
比べて電気効率又は面積効率を向上させることが期待で
きる。
おいては、活性層である圧電シート４１〜４３及び非活
性層である圧電シート４４、４５をそれぞれ複数有して
いることで、後の実施例で詳述するように、上述した公
報のように圧力室側が活性層でその反対側が非活性層の
インクジェットヘッドと比較して、電気効率（単位静電
容量当たりの圧力室１０の体積変化量）を向上させるこ
とができるようになるか、或いは、面積効率（単位投影
面積当たりの圧力室１０の体積変化量）を向上させるこ
とができるようになる（図７参照）。電気効率又は面積
効率が向上することで、電極３４ａ、３４ｂ、３５ａ、
３５ｂを駆動するドライバを小型化できてコストを抑え
ることができると共に、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。この効果は、本実施の
形態のインクジェットヘッド１のように、活性層及び非
活性層の合計層数が４層以上の場合に特に優れている。
なお、活性層及び非活性層のいずれか一方を複数有する
場合（例えば、活性層が１層で非活性層が２層、或い
は、活性層が２層で非活性層が１層など）にも、従来に
比べて電気効率又は面積効率を向上させることが期待で
きる。
【００３３】本実施の形態のインクジェットヘッド１で
は、活性層である圧電シート４１〜４３の厚みが１５μ
ｍと比較的薄いために、上述した効果がさらに優れたも
のとなっている。後の実施例で詳述するように、電気効
率又は面積効率を向上させる観点からは、活性層である
圧電シート４１〜４３の厚みが２０μｍ以下であること
が好ましい（図９参照）。
は、活性層である圧電シート４１〜４３の厚みが１５μ
ｍと比較的薄いために、上述した効果がさらに優れたも
のとなっている。後の実施例で詳述するように、電気効
率又は面積効率を向上させる観点からは、活性層である
圧電シート４１〜４３の厚みが２０μｍ以下であること
が好ましい（図９参照）。
【００３４】また、本実施の形態のインクジェットヘッ
ド１では、活性層と非活性層との合計厚さ（圧電シート
４１〜４５の合計厚さ）が７５μｍ、活性層の厚さ（圧
電シート４１〜４３の合計厚さ）が４５μｍであり、両
者の比は４５／７５＝０．６となっているために、上述
した効果がさらに優れたものとなっている。電気効率又
は面積効率を向上させる観点からは、後の実施例で詳述
するように、活性層と非活性層との合計厚さ（圧電シー
ト４１〜４５の合計厚さ）をＴ、活性層の厚さ（圧電シ
ート４１〜４３の合計厚さ）をｔとしたとき、ｔ／Ｔが
０．８以下であることが好ましく、０．７以下であるこ
とがより好ましい。
ド１では、活性層と非活性層との合計厚さ（圧電シート
４１〜４５の合計厚さ）が７５μｍ、活性層の厚さ（圧
電シート４１〜４３の合計厚さ）が４５μｍであり、両
者の比は４５／７５＝０．６となっているために、上述
した効果がさらに優れたものとなっている。電気効率又
は面積効率を向上させる観点からは、後の実施例で詳述
するように、活性層と非活性層との合計厚さ（圧電シー
ト４１〜４５の合計厚さ）をＴ、活性層の厚さ（圧電シ
ート４１〜４３の合計厚さ）をｔとしたとき、ｔ／Ｔが
０．８以下であることが好ましく、０．７以下であるこ
とがより好ましい。
【００３５】さらに、本実施の形態のインクジェットヘ
ッド１では、圧力室１０の短手方向の幅が３５０μｍ、
同方向の駆動電極３５ａ、３５ｂの幅（活性幅）が２５
０μｍであり、両者の比は２５０／３５０＝０．７１４
…となっているために、上述した効果がさらに優れたも
のとなっている。後の実施例で詳述するように、電気効
率又は面積効率を向上させる観点からは、圧力室１０の
短手方向の幅をＬ、幅Ｌと同方向の駆動電極３５ａ、３
５ｂの幅をδとしたときに、０．１ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍ、
且つ、０．３≦δ／Ｌ≦１の条件を満たすことが好まし
い（図１０参照）。
ッド１では、圧力室１０の短手方向の幅が３５０μｍ、
同方向の駆動電極３５ａ、３５ｂの幅（活性幅）が２５
０μｍであり、両者の比は２５０／３５０＝０．７１４
…となっているために、上述した効果がさらに優れたも
のとなっている。後の実施例で詳述するように、電気効
率又は面積効率を向上させる観点からは、圧力室１０の
短手方向の幅をＬ、幅Ｌと同方向の駆動電極３５ａ、３
５ｂの幅をδとしたときに、０．１ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍ、
且つ、０．３≦δ／Ｌ≦１の条件を満たすことが好まし
い（図１０参照）。
【００３６】また、本実施の形態では、インクジェット
ヘッド１に用いられている４つの電極３４ａ、３４ｂ、
３５ａ、３５ｂのうちで最も圧力室１０側の電極を共通
電極３４ｂとしている。これにより、導電性を有するイ
ンクが電位変動を伴う駆動電極３５ａ、３５ｂから悪影
響を受けて印刷が不安定になるのを抑制することがで
き、インクジェットヘッド１を正常に動作させることが
可能となっている。
ヘッド１に用いられている４つの電極３４ａ、３４ｂ、
３５ａ、３５ｂのうちで最も圧力室１０側の電極を共通
電極３４ｂとしている。これにより、導電性を有するイ
ンクが電位変動を伴う駆動電極３５ａ、３５ｂから悪影
響を受けて印刷が不安定になるのを抑制することがで
き、インクジェットヘッド１を正常に動作させることが
可能となっている。
【００３７】本実施の形態において、圧電シート４１〜
４５は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）系のセラミックス材料からなるものである。電極３
４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂは、Ａｇ−Ｐｄ系等の金
属材料からなるものである。
４５は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）系のセラミックス材料からなるものである。電極３
４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂは、Ａｇ−Ｐｄ系等の金
属材料からなるものである。
【００３８】アクチュエータユニット２１を作成するに
は、まず、圧電シート４５となるセラミックス材料、圧
電シート４４となるセラミックス材料、共通電極３４ｂ
となる金属材料、圧電シート４３となるセラミックス材
料、駆動電極３５ｂとなる金属材料、圧電シート４２と
なるセラミックス材料、共通電極３４ａとなる金属材
料、圧電シート４１となるセラミックス材料を積層して
焼成する。その後、圧電シート４１上に駆動電極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、駆動電極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上に駆動電極３５ａとなる金属材料を蒸着させ
る。
は、まず、圧電シート４５となるセラミックス材料、圧
電シート４４となるセラミックス材料、共通電極３４ｂ
となる金属材料、圧電シート４３となるセラミックス材
料、駆動電極３５ｂとなる金属材料、圧電シート４２と
なるセラミックス材料、共通電極３４ａとなる金属材
料、圧電シート４１となるセラミックス材料を積層して
焼成する。その後、圧電シート４１上に駆動電極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、駆動電極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上に駆動電極３５ａとなる金属材料を蒸着させ
る。
【００３９】このように、駆動電極３５ａのみ、他の電
極とは異なり圧電シート４１〜４５となるセラミックス
材料と一緒に焼成しないのは、駆動電極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、
セラミックス材料に被覆された他の電極３４ａ、３４
ｂ、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、駆動電極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、３
５ｂよりも薄く形成することが可能である。このよう
に、本実施の形態のインクジェットヘッド１では、最も
上層にある駆動電極３５ａを他の電極３４ａ、３４ｂ、
３５ｂよりも薄くすることで、活性層である圧電シート
４１〜４３の変位が駆動電極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
効率及び面積効率）を向上させている。
極とは異なり圧電シート４１〜４５となるセラミックス
材料と一緒に焼成しないのは、駆動電極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、
セラミックス材料に被覆された他の電極３４ａ、３４
ｂ、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、駆動電極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、３
５ｂよりも薄く形成することが可能である。このよう
に、本実施の形態のインクジェットヘッド１では、最も
上層にある駆動電極３５ａを他の電極３４ａ、３４ｂ、
３５ｂよりも薄くすることで、活性層である圧電シート
４１〜４３の変位が駆動電極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
効率及び面積効率）を向上させている。
【００４０】本実施の形態のインクジェットヘッド１
は、活性層である圧電シート４１〜４３と非活性層であ
る圧電シート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となり、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、活性層であ
る圧電シート４１〜４３と非活性層である圧電シート４
４、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ス材
料を塗布積層していくときの厚さ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。
は、活性層である圧電シート４１〜４３と非活性層であ
る圧電シート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となり、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、活性層であ
る圧電シート４１〜４３と非活性層である圧電シート４
４、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ス材
料を塗布積層していくときの厚さ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。
【００４１】また、本実施の形態によるインクジェット
ヘッド１では、アクチュエータユニット２１がインク吐
出領域２ごとに分割されている。これは、アクチュエー
タユニット２１を連続して形成すると、アクチュエータ
ユニット２１をキャビティプレート２２などと重ねる際
に生じるわずかな位置ずれが位置合わせ点から離れるに
連れて大きくなり、アクチュエータユニット２１に含ま
れる駆動電極３５ａ、３５ｂが対応する圧力室１０から
大きくずれてしまうことがあるからである。つまり、本
実施の形態のインクジェットヘッド１は、このような位
置ずれが起こりにくく、位置合わせ精度の高いものとな
っている。
ヘッド１では、アクチュエータユニット２１がインク吐
出領域２ごとに分割されている。これは、アクチュエー
タユニット２１を連続して形成すると、アクチュエータ
ユニット２１をキャビティプレート２２などと重ねる際
に生じるわずかな位置ずれが位置合わせ点から離れるに
連れて大きくなり、アクチュエータユニット２１に含ま
れる駆動電極３５ａ、３５ｂが対応する圧力室１０から
大きくずれてしまうことがあるからである。つまり、本
実施の形態のインクジェットヘッド１は、このような位
置ずれが起こりにくく、位置合わせ精度の高いものとな
っている。
【００４２】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
な設計変更が可能なものである。例えば、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
材料に変更してもよい。また、圧電室の平面形状や断面
形状、配置形態などは、適宜変更してよい。また、活性
層の数、非活性層の数は、そのいずれか一方が複数ある
という条件の下で適宜変更することができる。また、活
性層と非活性層とで層厚を異なる厚みにしてもよい。
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
な設計変更が可能なものである。例えば、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
材料に変更してもよい。また、圧電室の平面形状や断面
形状、配置形態などは、適宜変更してよい。また、活性
層の数、非活性層の数は、そのいずれか一方が複数ある
という条件の下で適宜変更することができる。また、活
性層と非活性層とで層厚を異なる厚みにしてもよい。
【００４３】
【実施例】次に、本発明によるインクジェットヘッドの
実施例及び比較例について説明する。
実施例及び比較例について説明する。
【００４４】＜非活性層を活性層に対して圧力室とは反
対側に配置した構造について＞ （実施例１）上述した実施の形態によるインクジェット
ヘッドと同様の概略構造を有するインクジェットヘッド
において、活性層を２層（駆動電極の幅２００μｍ）、
非活性層を２層にすると共に、活性層及び非活性層の１
層当たりの層厚をすべて１５μｍとしたものについて、
電気効率及び面積効率をシミュレーションにより算出し
た。その結果を表１に示す。なお、本シミュレーション
は、圧力室内で発生する最大内圧に相当する圧力を圧電
素子の底面全体に付加した状態で解析を行っている（以
下も同様）。 （実施例２、実施例３）駆動電極の幅を２５０μｍ（実
施例２）、３００μｍ（実施例３）とした以外は実施例
１で用いたインクジェットヘッド１と同様に製造された
インクジェットヘッド１について、電気効率及び面積効
率をシミュレーションにより算出した。その結果を同じ
く表１に示す。 （実施例４〜７）上述した実施の形態によるインクジェ
ットヘッドと同様の概略構造を有するインクジェットヘ
ッドにおいて、活性層を３層（実施例４：最上層の駆動
電極の幅が２５０μｍで残り２つの駆動電極の幅が３０
０μｍ、実施例５：最上層の駆動電極の幅が２００μｍ
で残り２つの駆動電極の幅が３００μｍ、実施例６：駆
動電極の幅がすべて３００μｍ、実施例７：最上層の駆
動電極の幅が１５０μｍで残り２つの駆動電極の幅が３
００μｍ）、非活性層を２層にすると共に、活性層及び
非活性層の１層当たりの層厚をすべて１５μｍとしたも
のについて、電気効率及び面積効率をシミュレーション
により算出した。その結果を表１に示す。 （比較例１）上述した特開平４−３４１８５２号公報に
記載されたものと同様の構造を有するインクジェットヘ
ッド（層数１０、層厚３０μｍ）について、電気効率及
び面積効率をシミュレーションにより算出した。その結
果を表１に示す。
対側に配置した構造について＞ （実施例１）上述した実施の形態によるインクジェット
ヘッドと同様の概略構造を有するインクジェットヘッド
において、活性層を２層（駆動電極の幅２００μｍ）、
非活性層を２層にすると共に、活性層及び非活性層の１
層当たりの層厚をすべて１５μｍとしたものについて、
電気効率及び面積効率をシミュレーションにより算出し
た。その結果を表１に示す。なお、本シミュレーション
は、圧力室内で発生する最大内圧に相当する圧力を圧電
素子の底面全体に付加した状態で解析を行っている（以
下も同様）。 （実施例２、実施例３）駆動電極の幅を２５０μｍ（実
施例２）、３００μｍ（実施例３）とした以外は実施例
１で用いたインクジェットヘッド１と同様に製造された
インクジェットヘッド１について、電気効率及び面積効
率をシミュレーションにより算出した。その結果を同じ
く表１に示す。 （実施例４〜７）上述した実施の形態によるインクジェ
ットヘッドと同様の概略構造を有するインクジェットヘ
ッドにおいて、活性層を３層（実施例４：最上層の駆動
電極の幅が２５０μｍで残り２つの駆動電極の幅が３０
０μｍ、実施例５：最上層の駆動電極の幅が２００μｍ
で残り２つの駆動電極の幅が３００μｍ、実施例６：駆
動電極の幅がすべて３００μｍ、実施例７：最上層の駆
動電極の幅が１５０μｍで残り２つの駆動電極の幅が３
００μｍ）、非活性層を２層にすると共に、活性層及び
非活性層の１層当たりの層厚をすべて１５μｍとしたも
のについて、電気効率及び面積効率をシミュレーション
により算出した。その結果を表１に示す。 （比較例１）上述した特開平４−３４１８５２号公報に
記載されたものと同様の構造を有するインクジェットヘ
ッド（層数１０、層厚３０μｍ）について、電気効率及
び面積効率をシミュレーションにより算出した。その結
果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】表１に示した結果をグラフにしたのが図７
である。図７から明らかなように、活性層又は非活性層
を複数有する実施例１〜７のインクジェットヘッドは、
従来技術による比較例１に比較して優れた電気効率及び
面積効率を有している。具体的には、電気効率が１〜２
倍となり、面積効率が３〜４倍となっている。そのた
め、実施例１〜７のインクジェットヘッドは、従来技術
のものと比較して、大幅に圧力室の高集積化及びドライ
バの小型化を図ることが可能なものであることが分か
る。
である。図７から明らかなように、活性層又は非活性層
を複数有する実施例１〜７のインクジェットヘッドは、
従来技術による比較例１に比較して優れた電気効率及び
面積効率を有している。具体的には、電気効率が１〜２
倍となり、面積効率が３〜４倍となっている。そのた
め、実施例１〜７のインクジェットヘッドは、従来技術
のものと比較して、大幅に圧力室の高集積化及びドライ
バの小型化を図ることが可能なものであることが分か
る。
【００４７】＜活性層及び非活性層の合計層数並びにこ
れに対する活性層の層数について＞それぞれが上述した
実施の形態によるインクジェットヘッドと同様の概略構
造を有する多数のインクジェットヘッドについて、活性
層及び非活性層の合計層数を２層から６層まで変えて電
気効率及び面積効率の積である変形効率をシミュレーシ
ョンにより算出した。圧力室の高集積化及びドライバの
小型化を両立するためには、言うまでもなく、上記の積
は大きいほど好ましい。その結果を図８に示す。なお、
このときの層厚は活性層及び非活性層すべて同じで１０
μｍ、１５μｍ、２０μｍの３種類、駆動電極の幅は１
５０μｍから５０μｍ刻みで３００μｍまでの４種類、
駆動電極の数は１層〜３層（合計層数が２層の場合を除
いて活性層及び非活性層の少なくともいずれか一方を複
数有しているという条件を満たすようにする）とした。
れに対する活性層の層数について＞それぞれが上述した
実施の形態によるインクジェットヘッドと同様の概略構
造を有する多数のインクジェットヘッドについて、活性
層及び非活性層の合計層数を２層から６層まで変えて電
気効率及び面積効率の積である変形効率をシミュレーシ
ョンにより算出した。圧力室の高集積化及びドライバの
小型化を両立するためには、言うまでもなく、上記の積
は大きいほど好ましい。その結果を図８に示す。なお、
このときの層厚は活性層及び非活性層すべて同じで１０
μｍ、１５μｍ、２０μｍの３種類、駆動電極の幅は１
５０μｍから５０μｍ刻みで３００μｍまでの４種類、
駆動電極の数は１層〜３層（合計層数が２層の場合を除
いて活性層及び非活性層の少なくともいずれか一方を複
数有しているという条件を満たすようにする）とした。
【００４８】図８から分かるように、変形効率は合計層
数が２層のときは１００ｐｌ2／（ｎＦ・ｍｍ2）程度で
あるが、合計層数が増加するに連れて増えていき５層の
ときに最大（６００ｐｌ2／（ｎＦ・ｍｍ2）程度）とな
り、６層では若干減少している。一般的に、変形効率は
層数が少ないほど高くなると考えられるが、一方で圧力
室内には数気圧の内圧が発生するため、圧電素子にはこ
れに抗する程度の機械的な剛性が必要となる。本実施例
のように一層当たりの厚さが２０μｍ以下のシートの積
層体で構成された圧電素子では、圧電素子の電圧印加に
よる変形と、それとは反対方向に変形させようとする内
圧に抗する剛性とのバランスが最も優れた点が５層辺り
であると考えられる。そのために、以上のような結果が
得られたと推論できる。
数が２層のときは１００ｐｌ2／（ｎＦ・ｍｍ2）程度で
あるが、合計層数が増加するに連れて増えていき５層の
ときに最大（６００ｐｌ2／（ｎＦ・ｍｍ2）程度）とな
り、６層では若干減少している。一般的に、変形効率は
層数が少ないほど高くなると考えられるが、一方で圧力
室内には数気圧の内圧が発生するため、圧電素子にはこ
れに抗する程度の機械的な剛性が必要となる。本実施例
のように一層当たりの厚さが２０μｍ以下のシートの積
層体で構成された圧電素子では、圧電素子の電圧印加に
よる変形と、それとは反対方向に変形させようとする内
圧に抗する剛性とのバランスが最も優れた点が５層辺り
であると考えられる。そのために、以上のような結果が
得られたと推論できる。
【００４９】合計層数が２層のときも比較例１による変
形効率よりも優れているが、活性層及び非活性層の少な
くともいずれか一方を複数有している合計層数が３層の
場合は、これよりもさらに優れた結果を得ることができ
た。特に、合計層数が４層以上（４層、５層、６層）の
場合には極めて優れた結果を得ることができ、５層の場
合に最も優れた結果を得ることができた。なお、本発明
において、活性層及び非活性層の合計層数を７層以上と
してもいいことはいうまでもない。
形効率よりも優れているが、活性層及び非活性層の少な
くともいずれか一方を複数有している合計層数が３層の
場合は、これよりもさらに優れた結果を得ることができ
た。特に、合計層数が４層以上（４層、５層、６層）の
場合には極めて優れた結果を得ることができ、５層の場
合に最も優れた結果を得ることができた。なお、本発明
において、活性層及び非活性層の合計層数を７層以上と
してもいいことはいうまでもない。
【００５０】また、活性層及び非活性層の合計層数が特
定層数のときに最適な活性層の層数をシミュレーション
に基づいて調べた（各層の層厚はすべて同じであると仮
定する）。すると、合計層数が３層である場合、活性層
及び非活性層の少なくともいずれか一方を複数有してい
るという条件を満たすためには活性層の層数が１層（活
性層厚／合計層厚＝０．３３）又は２層（活性層厚／合
計層厚＝０．６７）である必要があり、１層と２層では
２層の方が好ましいという結果が得られた。
定層数のときに最適な活性層の層数をシミュレーション
に基づいて調べた（各層の層厚はすべて同じであると仮
定する）。すると、合計層数が３層である場合、活性層
及び非活性層の少なくともいずれか一方を複数有してい
るという条件を満たすためには活性層の層数が１層（活
性層厚／合計層厚＝０．３３）又は２層（活性層厚／合
計層厚＝０．６７）である必要があり、１層と２層では
２層の方が好ましいという結果が得られた。
【００５１】合計層数が４層である場合、活性層及び非
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．２５）、２層（活性層厚／合計層厚
＝０．５）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．７５）で
ある必要があり、その中では１層又は２層が好ましく、
１層と２層では２層の方が好ましいという結果が得られ
た。また、３層の場合は変形効率の点でやや劣るもので
あった。
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．２５）、２層（活性層厚／合計層厚
＝０．５）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．７５）で
ある必要があり、その中では１層又は２層が好ましく、
１層と２層では２層の方が好ましいという結果が得られ
た。また、３層の場合は変形効率の点でやや劣るもので
あった。
【００５２】合計層数が５層である場合、活性層及び非
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．２）、２層（活性層厚／合計層厚＝
０．４）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．６）、４層
（活性層厚／合計層厚＝０．８）である必要があり、そ
の中では２層、３層が好ましいという結果が得られた。
また、４層の場合は変形効率の点でやや劣るものであっ
た。
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．２）、２層（活性層厚／合計層厚＝
０．４）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．６）、４層
（活性層厚／合計層厚＝０．８）である必要があり、そ
の中では２層、３層が好ましいという結果が得られた。
また、４層の場合は変形効率の点でやや劣るものであっ
た。
【００５３】合計層数が６層である場合、活性層及び非
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．１７）、２層（活性層厚／合計層厚
＝０．３３）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．５）、
４層（活性層厚／合計層厚＝０．６７）、５層（活性層
厚／合計層厚＝０．８３）である必要があり、その中で
は２層又は３層が好ましく、２層と３層では３層の方が
好ましいという結果が得られた。また、５層の場合は変
形効率の点でやや劣るものであった。
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．１７）、２層（活性層厚／合計層厚
＝０．３３）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．５）、
４層（活性層厚／合計層厚＝０．６７）、５層（活性層
厚／合計層厚＝０．８３）である必要があり、その中で
は２層又は３層が好ましく、２層と３層では３層の方が
好ましいという結果が得られた。また、５層の場合は変
形効率の点でやや劣るものであった。
【００５４】合計層数が７層である場合、活性層及び非
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．１４）、２層（活性層厚／合計層厚
＝０．２９）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．４
３）、４層（活性層厚／合計層厚＝０．５７）、５層
（活性層厚／合計層厚＝０．７１）、６層（活性層厚／
合計層厚＝０．８６）である必要があり、その中では３
層又は４層が好ましいという結果が得られた。また、６
層の場合は変形効率の点でやや劣るものであった。
活性層の少なくともいずれか一方を複数有しているとい
う条件を満たすためには、活性層の層数が１層（活性層
厚／合計層厚＝０．１４）、２層（活性層厚／合計層厚
＝０．２９）、３層（活性層厚／合計層厚＝０．４
３）、４層（活性層厚／合計層厚＝０．５７）、５層
（活性層厚／合計層厚＝０．７１）、６層（活性層厚／
合計層厚＝０．８６）である必要があり、その中では３
層又は４層が好ましいという結果が得られた。また、６
層の場合は変形効率の点でやや劣るものであった。
【００５５】このような結果から、本発明のインクジェ
ットヘッドでは、活性層と非活性層との合計厚さをＴ、
活性層の厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．８以下であ
ることが好ましく、０．７以下であることがより好まし
いといえる。なお、この結果は、活性層と非活性層とで
層厚を異なる厚みとした場合にも成り立つと推察され
る。
ットヘッドでは、活性層と非活性層との合計厚さをＴ、
活性層の厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．８以下であ
ることが好ましく、０．７以下であることがより好まし
いといえる。なお、この結果は、活性層と非活性層とで
層厚を異なる厚みとした場合にも成り立つと推察され
る。
【００５６】＜活性層及び非活性層の１層当たりの層厚
について＞それぞれが上述した実施の形態によるインク
ジェットヘッドと同様の概略構造を有する多数のインク
ジェットヘッドについて、各活性層及び各非活性層の層
厚を１０μｍ、１５μｍ、２０μｍと３通りに変えて電
気効率及び面積効率の積である変形効率をシミュレーシ
ョンにより算出した。その結果を図９に示す。なお、こ
のときの活性層及び非活性層の合計層数は３層から６層
までの４種類、駆動電極の幅は１５０μｍから５０μｍ
刻みで３００μｍまでの４種類、駆動電極の数は１層〜
３層（活性層及び非活性層の少なくともいずれか一方を
複数有しているという条件を満たすようにする）とし
た。
について＞それぞれが上述した実施の形態によるインク
ジェットヘッドと同様の概略構造を有する多数のインク
ジェットヘッドについて、各活性層及び各非活性層の層
厚を１０μｍ、１５μｍ、２０μｍと３通りに変えて電
気効率及び面積効率の積である変形効率をシミュレーシ
ョンにより算出した。その結果を図９に示す。なお、こ
のときの活性層及び非活性層の合計層数は３層から６層
までの４種類、駆動電極の幅は１５０μｍから５０μｍ
刻みで３００μｍまでの４種類、駆動電極の数は１層〜
３層（活性層及び非活性層の少なくともいずれか一方を
複数有しているという条件を満たすようにする）とし
た。
【００５７】図９から分かるように、変形効率は層厚が
１０μｍのときは６６０ｐｌ2／（ｎＦ・ｍｍ2）程度で
あってこのときに最大となっており、層厚が増加するに
連れて減っていき２０μｍのときに最小（２５０ｐｌ2
／（ｎＦ・ｍｍ2）程度）となっている。つまり、層厚
は、薄いほど好ましいことが分かるが実用面からは２０
μｍ以下であることが好ましい。
１０μｍのときは６６０ｐｌ2／（ｎＦ・ｍｍ2）程度で
あってこのときに最大となっており、層厚が増加するに
連れて減っていき２０μｍのときに最小（２５０ｐｌ2
／（ｎＦ・ｍｍ2）程度）となっている。つまり、層厚
は、薄いほど好ましいことが分かるが実用面からは２０
μｍ以下であることが好ましい。
【００５８】＜活性層の幅について＞それぞれが上述し
た実施の形態によるインクジェットヘッドと同様の概略
構造を有する多数のインクジェットヘッドについて、活
性幅、つまり駆動電極の短手方向の幅を１００μｍ、１
５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、３５
０μｍと６通りに変えて電気効率及び面積効率の積であ
る変形効率をシミュレーションにより算出した。その結
果を図１０に示す。なお、このときの活性層及び非活性
層の合計層数は３層から６層までの４種類、活性層及び
非活性層の１層当たりの層厚は１０μｍ、１５μｍ、２
０μｍの３種類、駆動電極の数は１層〜３層（活性層及
び非活性層の少なくともいずれか一方を複数有している
という条件を満たすようにする）とした。
た実施の形態によるインクジェットヘッドと同様の概略
構造を有する多数のインクジェットヘッドについて、活
性幅、つまり駆動電極の短手方向の幅を１００μｍ、１
５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、３５
０μｍと６通りに変えて電気効率及び面積効率の積であ
る変形効率をシミュレーションにより算出した。その結
果を図１０に示す。なお、このときの活性層及び非活性
層の合計層数は３層から６層までの４種類、活性層及び
非活性層の１層当たりの層厚は１０μｍ、１５μｍ、２
０μｍの３種類、駆動電極の数は１層〜３層（活性層及
び非活性層の少なくともいずれか一方を複数有している
という条件を満たすようにする）とした。
【００５９】図１０から分かるように、変形効率は活性
幅が１００μｍのときは１３０ｐｌ 2／（ｎＦ・ｍｍ2）
程度であるが、活性幅が増加するに連れて増えていき２
４０μｍ程度のときに最大（５００ｐｌ2／（ｎＦ・ｍ
ｍ2）程度）となり、それ以降は３５０μｍになるまで
減少し続ける。
幅が１００μｍのときは１３０ｐｌ 2／（ｎＦ・ｍｍ2）
程度であるが、活性幅が増加するに連れて増えていき２
４０μｍ程度のときに最大（５００ｐｌ2／（ｎＦ・ｍ
ｍ2）程度）となり、それ以降は３５０μｍになるまで
減少し続ける。
【００６０】この結果から、活性幅が１００μｍ（圧力
室１０の幅３５０に対する比が１００／３５０＝０．２
８）〜３５０（圧力室１０の幅３５０に対する比が３５
０／３５０＝１）の範囲で、上述した比較例１よりも優
れた変形効率が得られることが分かる。また、より優れ
た変形効率を得る観点からは、活性幅が１４０μｍ（前
記比が０．４）〜３３０μｍ（前記比が０．９４）であ
ることがより好ましく、１７０μｍ（前記比が０．４
９）〜３００μｍ（前記比が０．８６）であることがさ
らに好ましく、２００μｍ（前記比が０．５７）〜２７
０μｍ（前記比が０．７７）であることが最も好まし
い。なお、上記のシミュレーションでは、圧力室１０の
幅を０．１ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍとしている。
室１０の幅３５０に対する比が１００／３５０＝０．２
８）〜３５０（圧力室１０の幅３５０に対する比が３５
０／３５０＝１）の範囲で、上述した比較例１よりも優
れた変形効率が得られることが分かる。また、より優れ
た変形効率を得る観点からは、活性幅が１４０μｍ（前
記比が０．４）〜３３０μｍ（前記比が０．９４）であ
ることがより好ましく、１７０μｍ（前記比が０．４
９）〜３００μｍ（前記比が０．８６）であることがさ
らに好ましく、２００μｍ（前記比が０．５７）〜２７
０μｍ（前記比が０．７７）であることが最も好まし
い。なお、上記のシミュレーションでは、圧力室１０の
幅を０．１ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍとしている。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２によ
ると、ユニモルフ型のアクチュエータユニットにおいて
活性層及び非活性層の少なくともいずれか一方を複数有
しているために、アクチュエータユニットが圧電横効果
により活性層及び非活性層の積層方向について大きく変
位する。そのため、圧力室の容積変化量が大きくなり、
圧力室を小さくしてそのさらなる高集積化を図ったとし
ても十分な量のインクを吐出することが可能となって、
印刷ドットの高密度配置が実現される。
ると、ユニモルフ型のアクチュエータユニットにおいて
活性層及び非活性層の少なくともいずれか一方を複数有
しているために、アクチュエータユニットが圧電横効果
により活性層及び非活性層の積層方向について大きく変
位する。そのため、圧力室の容積変化量が大きくなり、
圧力室を小さくしてそのさらなる高集積化を図ったとし
ても十分な量のインクを吐出することが可能となって、
印刷ドットの高密度配置が実現される。
【００６２】請求項３によると、最も圧力室から離れた
電極の厚みを最も薄くしたことにより、十分なアクチュ
エータユニットの変位を確保することが可能となる。こ
れにより、駆動電圧を低下させることが可能となる。請
求項４によると、インクが電極電位からの悪影響を受け
るのを抑制できるので、インクジェットヘッドの正常な
動作を担保することが可能である。
電極の厚みを最も薄くしたことにより、十分なアクチュ
エータユニットの変位を確保することが可能となる。こ
れにより、駆動電圧を低下させることが可能となる。請
求項４によると、インクが電極電位からの悪影響を受け
るのを抑制できるので、インクジェットヘッドの正常な
動作を担保することが可能である。
【００６３】請求項５によると、活性層の一層の厚さを
２０μｍ以下としたことにより、極めて大きな変位を得
ることが可能となる。請求項６によると、活性層及び非
活性層の合計層数を４層以上とすることにより、極めて
大きな変位を得ることが可能となる。請求項７、８によ
ると、活性層と非活性層との合計厚さに対する活性層の
厚さの上限を適宜定めたことにより、極めて大きな変位
を得ることが可能となる。請求項９によると、圧力室の
短手方向の幅及びこれに対する駆動電極の幅δを適宜定
めたことにより、極めて大きな変位を得ることが可能と
なる。
２０μｍ以下としたことにより、極めて大きな変位を得
ることが可能となる。請求項６によると、活性層及び非
活性層の合計層数を４層以上とすることにより、極めて
大きな変位を得ることが可能となる。請求項７、８によ
ると、活性層と非活性層との合計厚さに対する活性層の
厚さの上限を適宜定めたことにより、極めて大きな変位
を得ることが可能となる。請求項９によると、圧力室の
短手方向の幅及びこれに対する駆動電極の幅δを適宜定
めたことにより、極めて大きな変位を得ることが可能と
なる。
【００６４】請求項１０によると、活性層と非活性層と
を同じ材料で形成することができるために、製造工程が
簡略化される。請求項１１によると、活性層の一層及び
非活性層の一層をすべて実質的に同じ厚みにすることに
より、製造工程が簡略化される。
を同じ材料で形成することができるために、製造工程が
簡略化される。請求項１１によると、活性層の一層及び
非活性層の一層をすべて実質的に同じ厚みにすることに
より、製造工程が簡略化される。
【図１】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘ
ッドの底面図である。
ッドの底面図である。
【図２】図１内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡
大図である。
大図である。
【図３】図２内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡
大図である。
大図である。
【図４】図１に示すインクジェットヘッドの要部断面図
である。
である。
【図５】図１に示すインクジェットヘッドの要部分解斜
視図である。
視図である。
【図６】図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域を横
方向から見た拡大断面図である。
方向から見た拡大断面図である。
【図７】本発明の実施例及び比較例のインクジェットヘ
ッドについてシミュレーションの結果得られた電気効率
及び面積効率を示すグラフである。
ッドについてシミュレーションの結果得られた電気効率
及び面積効率を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例及び比較例のインクジェットヘ
ッドについて、活性層及び非活性層の合計層数を２層か
ら６層まで変えたときの変形効率のシミュレーション結
果を描いたグラフである。
ッドについて、活性層及び非活性層の合計層数を２層か
ら６層まで変えたときの変形効率のシミュレーション結
果を描いたグラフである。
【図９】本発明の実施例のインクジェットヘッドについ
て、各活性層及び各非活性層の層厚を１０μｍ、１５μ
ｍ、２０μｍと３通りに変えたときの変形効率のシミュ
レーション結果を描いたグラフである。
て、各活性層及び各非活性層の層厚を１０μｍ、１５μ
ｍ、２０μｍと３通りに変えたときの変形効率のシミュ
レーション結果を描いたグラフである。
【図１０】本発明の実施例のインクジェットヘッドにつ
いて、活性幅を１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、
２５０μｍ、３００μｍ、３５０μｍと６通りに変えた
ときの変形効率のシミュレーション結果を描いたグラフ
である。
いて、活性幅を１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、
２５０μｍ、３００μｍ、３５０μｍと６通りに変えた
ときの変形効率のシミュレーション結果を描いたグラフ
である。
１ インクジェットヘッド
２ インク吐出領域
３ インク溜まり
３ａ、３ｂ 開口
５ マニホールド
５ａ 副マニホールド
８ インク排出口
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
３４ａ、３４ｂ 共通電極
３５ａ、３５ｂ 駆動電極（個別電極）
４１〜４３ 圧電シート（活性層）
４４、４５ 圧電シート（非活性層）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 廣田 淳
愛知県名古屋市瑞穂区苗代町15番１号 ブ
ラザー工業株式会社内
Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AF35 AG42 AG49 AG94
BA04 BA14
Claims (11)
- 【請求項１】 一端を吐出ノズルに、他端をインク供給
源にそれぞれ接続した複数の圧力室が相互に隣接配置さ
れると共に、複数の前記圧力室に対してアクチュエータ
ユニットが設けられたインクジェットヘッドにおいて、 前記アクチュエータユニットが、前記圧力室側に配置さ
れた圧電材料からなる非活性層と、前記非活性層に対し
て前記圧力室とは反対側に配置された圧電材料からなる
活性層とを含む連続平板層として、複数の前記圧力室に
跨って配置されており、 前記活性層が、グランド電位に保たれた共通電極と各圧
力室に対応する位置に配置された駆動電極とによって挟
まれており、且つ、 前記活性層及び前記非活性層の少なくともいずれか一方
を複数有し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】 前記駆動電極を前記共通電極と異なる電
位としたときに前記活性層が圧電横効果によって変形
し、前記活性層と前記非活性層とによるユニモルフ効果
が生じて前記圧力室の容積が変化す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】 前記共通電極及び前記駆動電極のうちで
最も前記圧力室から離れた電極が最も薄い電極であるこ
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】 最も前記圧力室側にある電極が前記共通
電極であ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】 前記活性層の一層の厚さが２０μｍ以下
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項６】 前記活性層及び前記非活性層の合計層数
が４層以上であることを特徴とする請求項１〜５のいず
れか１項に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項７】 前記活性層と前記非活性層との合計厚さ
をＴ、前記活性層の厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．
８以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項８】 前記活性層と前記非活性層との合計厚さ
をＴ、前記活性層の厚さをｔとしたとき、ｔ／Ｔが０．
７以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項９】 前記圧力室の短手方向の幅をＬ、幅Ｌと
同方向の前記駆動電極の幅をδとしたときに、０．１ｍ
ｍ≦Ｌ≦１ｍｍ、且つ、０．３≦δ／Ｌ≦１の条件を満
たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記
載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１０】 前記活性層と前記非活性層とが同じ材
料で形成されていることを特徴とする請求項１〜８のい
ずれか１項に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１１】 前記活性層の一層及び前記非活性層の
一層がすべて実質的に同じ厚みを有していることを特徴
とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジ
ェットヘッド。
Priority Applications (22)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001365497A JP2003165212A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | インクジェットヘッド |
| EP02026690A EP1316427B1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Inkjet head for inkjet printing apparatus |
| DE60228499T DE60228499D1 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Tintenstrahlkopf für Tintenstrahldruckgerät |
| DE60224492T DE60224492T2 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Tintenstrahldruckkopf für Tintenstrahldruckgerät |
| EP04029596A EP1518686B1 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Inkjet head for inkjet printing apparatus |
| US10/305,979 US6986565B2 (en) | 2001-11-30 | 2002-11-29 | Inkjet head for inkjet printing apparatus having pressure chambers and actuator unit |
| CNB021548544A CN100393516C (zh) | 2001-11-30 | 2002-12-02 | 喷墨打印机的喷墨头 |
| US10/367,714 US7014294B2 (en) | 2000-11-30 | 2003-02-19 | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| US10/367,693 US6984027B2 (en) | 2001-11-30 | 2003-02-19 | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| US10/368,351 US6953241B2 (en) | 2001-11-30 | 2003-02-20 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US11/125,098 US7891781B2 (en) | 2001-11-30 | 2005-05-10 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US12/230,072 US8393711B2 (en) | 2001-11-30 | 2008-08-22 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US12/289,959 US8118402B2 (en) | 2001-11-30 | 2008-11-07 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US12/385,060 US8025369B2 (en) | 2001-11-30 | 2009-03-30 | Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
| US13/346,325 US8684496B2 (en) | 2001-11-30 | 2012-01-09 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US14/185,262 US9114616B2 (en) | 2001-11-30 | 2014-02-20 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US14/707,536 US20150239244A1 (en) | 2001-11-30 | 2015-05-08 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US15/147,206 US9718271B2 (en) | 2001-11-30 | 2016-05-05 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US15/248,390 US9925774B2 (en) | 2001-11-30 | 2016-08-26 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US15/899,418 US10357968B2 (en) | 2001-11-30 | 2018-02-20 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US16/425,326 US10821730B2 (en) | 2001-11-30 | 2019-05-29 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
| US17/039,045 US11305536B2 (en) | 2001-11-30 | 2020-09-30 | Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head |
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|---|---|---|---|
| JP2001365497A JP2003165212A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | インクジェットヘッド |
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|---|---|
| JP2003165212A true JP2003165212A (ja) | 2003-06-10 |
Family
ID=19175513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001365497A Pending JP2003165212A (ja) | 2000-11-30 | 2001-11-30 | インクジェットヘッド |
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|---|---|
| US (1) | US6986565B2 (ja) |
| EP (2) | EP1316427B1 (ja) |
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| DE (2) | DE60228499D1 (ja) |
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| JP2006150816A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Brother Ind Ltd | インクジェット記録装置及び波形決定方法 |
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