JP3885808B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

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。

特許文献１には、流路ユニットに多数の圧力室をマトリクス状に相互に隣接配置し、圧電素子及び一方の電極（共通電極）を複数の圧力室に跨ったシート状にすると共に、共通電極との間で圧電素子を挟み込む他方の電極（個別電極）を各圧力室に対向する位置に配置したインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドでは、個別電極の電位を共通電極とは異なるものとすることによって、対応する圧力室に連通したノズルからインクが吐出される。

特開２００２−２９２８６０（図１）

本発明者は、特許文献１に記載されたようなタイプのインクジェットヘッドにおいて、圧電シートの中央部付近に対応する圧力室に連通したノズルからのインク吐出速度が、圧電シートの外縁部付近に対応する圧力室に連通したノズルからのインク吐出速度よりも速くなるので、画質に大きな影響を与えることを知見した。

そこで、本発明の目的は、圧電シート及び共通電極が複数の圧力室に跨ったインクジェットヘッドにおいて、ノズルからのインク吐出速度をほぼ均一に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効果

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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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いる。前記アクチュエータユニットは、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、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備えている。そして、前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも大きく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積よりも小さい。

この構成によると、インク吐出速度の相違が解消されるように個別電極と共通電極との対向面積がアクチュエータユニット内の場所に応じて調整されているために、アクチュエータユニットに対する圧力室の位置に拘わらず、ノズルからのインク吐出速度をほぼ均一にすることができる。しかも、電極平面形状以外の寸法パラメータや制御パラメータを変更する必要がほとんどなく、設計上有利である。

本発明において、前記アクチュエータユニットの中央部に配置された前記個別電極の面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部に配置された前記個別電極の面積よりも小さいことが好ましい。これによると、個別電極と共通電極との対向面積を容易に調整することができる。

本発明において、ノズルの高集積化を可能とする観点から、複数の前記個別電極がマトリクス状に配列されていてよい。この場合、特にインク吐出速度がアクチュエータユニット内において一方向に沿って変化するという傾向があるのであれば、インク吐出速度の相違を解消するために、前記アクチュエータユニット内において前記対向面積が一方向に沿って変化していることが好ましい。

本発明において、前記アクチュエータユニットには複数のブロックが存在していてよい。そして、このとき、１つの前記ブロック内における前記対向面積が同じであり、且つ、中央部の前記ブロック内における前記対向面積が外縁部の別の前記ブロック内における前記対向面積よりも小さいことが好ましい。この構成によると、ブロック単位で電極平面形状を変えればいいので、製造しやすくなる。

本発明において、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みは、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも大きくてもよい。この構成により、両電極の対向面積だけではなく個別電極の厚みによってもインク吐出速度の相違を解消することができるために、元々のインク吐出速度に大きな相違がある場合でもそれを均一にすることが可能となる。

別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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いる。前記アクチュエータユニットは、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に共通の共通電極と、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備えている。そして、前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも大きく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも大きい。

また、別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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いる。前記アクチュエータユニットは、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に共通の共通電極と、前記共通電極と前記個別電極とによって挟まれた複数枚の積層された圧電シートとを備えている。そして、前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも大きく、前記圧電シート中における前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が、前記アクチュエータユニットの中央部よりも外縁部で多い。

この構成によると、インク吐出速度の相違が解消されるように個別電極の厚み又は重畳数がアクチュエータユニット内の場所に応じて調整されているために、アクチュエータユニットに対する圧力室の位置に拘わらず、ノズルからのインク吐出速度をほぼ均一にすることができる。

さらに別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、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備えている。そして、前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも小さく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積よりも大きい。

この構成によると、インク吐出速度の相違が解消されるように個別電極と共通電極との対向面積がアクチュエータユニット内の場所に応じて調整されているために、アクチュエータユニットに対する圧力室の位置に拘わらず、ノズルからのインク吐出速度をほぼ均一にすることができる。しかも、電極平面形状以外の寸法パラメータや制御パラメータを変更する必要がほとんどなく、設計上有利である。

さらに別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に共通の共通電極と、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備えている。そして、前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも小さく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも小さい。
さらに別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に共通の共通電極と、前記共通電極と前記個別電極とによって挟まれた複数枚の積層された圧電シートとを備えている。そして、前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも小さく、前記圧電シート中における前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が、前記アクチュエータユニットの中央部よりも外縁部で少ない。
さらに別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、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備えている。そして、前記個別電極と前記共通電極との対向面積が同じである場合にインク吐出速度が前記アクチュエータユニットの外縁部よりも中央部で速いときに、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積よりも小さい。
さらに別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、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備えている。そして、前記個別電極の厚みが同じである場合にインク吐出速度が前記アクチュエータユニットの外縁部よりも中央部で速いときに、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも大きい。
さらに別の観点において、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配置された流路ユニットと、前記流路ユニットの表面に固定されて、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、各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、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備えている。そして、前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が同じである場合にインク吐出速度が前記アクチュエータユニットの外縁部よりも中央部で速いときに、前記圧電シート中における前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が、前記アクチュエータユニットの中央部よりも外縁部で多い。

この構成によると、ノズルからのインク吐出速度をほぼ均一にすることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、すなわち副マニホールド５ａを基準としたときの位置が、４通りに相違しており、これら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。

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の幅が可能な限り広く形成されており、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。

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、図６には、第１の圧力室列１１ａに属する圧力室１０ａが描かれている。図６から分かるように、各ノズル８は、圧力室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１０ａ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。

図６から明らかなように、複数の薄板の積層方向において、圧力室１０とアパーチャ１２とは異なる高さレベルに設けられている。これにより、図５に示すように、アクチュエータユニット２１の下方にあるインク吐出領域に対応した流路ユニット４内において、１つの圧力室１０と連通したアパーチャ１２を、当該圧力室に隣接する圧力室１０と平面視で同じ位置に重ねて配置することが可能となっている。この結果、圧力室１０同士が密着して高密度にマトリクス状に配列されるため、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印刷が実現される。

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、セラミックス材料からなる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２２〜３０から流路ユニット４が構成されている。アクチュエータユニット２１と流路ユニット４とを固定する場合は、加熱状態で接着剤を用いて両者を固定する。本実施の形態では、流路ユニット４を構成する金属プレート２２〜３０はステンレス製であり、セラミックス製のアクチュエータユニット２１より高い熱膨張係数を有している。

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１０（ａ）及び図１０（ｂ）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、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。

これら１０枚のシート２１〜３０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ている。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。

次に、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はアクチュエータユニット２１の平面図である。アクチュエータユニット２１上には、圧力室１０と同じパターンで多数の個別電極３５がマトリクス状に配置されている。この場合、本発明者の知見によると、アクチュエータユニット２１内のインク吐出速度のばらつきが、アクチュエータユニット２１の長手方向、つまり配列方向Ａに沿って生じることが多い。これは、アクチュエータユニット２１と、アクチュエータユニット２１が接着される流路ユニット４との熱膨張係数の違いにより生じたものと考えられる。以下では、この点について具体的に説明する。

インクジェットヘッド１を作製する際には、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とを接着剤を用いて加熱状態で圧着させた後に、数分間かけて冷却させることにより接着剤を硬化させて、これら流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とを接合する。このとき、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１の熱膨張係数の違いによる影響により、インクジェットヘッド１は、アクチュエータユニット２１の面内方向に応力が付与された状態となる。アクチュエータユニット２１の中央部と外縁部とのどちらにより大きな応力が付与されるかは、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とのうち、どちらがより大きな熱膨張係数を有しているかという点に応じて決定されることが本発明者によって見出されている。

より具体的には、流路ユニット４の方がアクチュエータユニット２１よりも高い熱膨張係数を有している場合に、アクチュエータユニット２１の外縁部で中央部よりも大きな応力が付与された状態となり、流路ユニット４の方がアクチュエータユニット２１よりも低い熱膨張係数を有している場合に、アクチュエータユニット２１の中央部で外縁部よりも大きな応力が付与された状態となる。また、応力が付与される現象は、アクチュエータユニット２１の長手方向で顕著となることが判明している。

また、本発明者は、アクチュエータユニット２１の面内方向に付与された応力の大きさに応じて、アクチュエータユニット２１における（後述の）駆動素子に印加する電圧を一定とした場合に圧力室１０の容積変化量が小さくなる、すなわちインク吐出速度が遅くなることを見出した。

本実施の形態では、流路ユニット４がステンレス製であり、アクチュエータユニット２１がセラミック製であるため、アクチュエータユニット２１よりも流路ユニット４の熱膨張係数の方が大きい。したがって、配列方向Ａに沿ってアクチュエータユニット２１の両端部でのインク吐出速度が中央部よりも遅くなる。

そこで、本実施の形態では、駆動素子に印加する電圧を一定とした場合であっても、アクチュエータユニット２１内における全ての駆動素子でインク吐出速度が同等となるように図るため、以下で説明する構造とされている。

すなわち、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１では、個別電極３５として、互いに相似形状で平面サイズの異なる２種類（大きい方を符号３５ａで、小さい方を符号３５ｂで表すこととする）を用意すると共に、配列方向Ａに沿って左側（図８中においてアクチュエータユニット２１の左側）にある個別電極１０個分の幅を有する平行四辺形ブロック５１、及び、配列方向Ａに沿って右側（図８中においてアクチュエータユニット２１の右側）にある個別電極１０個分の幅を有する平行四辺形ブロック５２に個別電極３５ａを形成し、且つ、２つの平行四辺形ブロック５１、５２に挟まれた、アクチュエータユニット２１の中央にある台形ブロック５３には、個別電極３５ｂを形成している。すなわち、アクチュエータユニット２１を配列方向Ａに沿って見たときの中央部分には、台形ブロック５３に属する個別電極３５ｂが配置されている。また、アクチュエータユニット２１を配列方向Ａに沿って見たときの外縁部分、すなわち、アクチュエータユニット２１の台形の斜辺に近接した部分には、平行四辺形ブロック５１、５２に属する個別電極３５ａが配置されている。

本実施の形態では、平行四辺形ブロック５１，５２（第２の領域）及び台形ブロック５３（第１の領域）からなる複数の領域がアクチュエータユニット２１に設定されており、第１及び第２の領域にそれぞれ２種類の個別電極３５ａ，３５ｂのうちの一方が配置されている。また、図８に示すように、アクチュエータユニット２１は、図中左右の両縁部（アクチュエータユニット２１の外縁に相当）にそれぞれ平行な２本の仮想分割線によって３つの領域（平行四辺形ブロック５１，５２及び台形ブロック５３）に分割されている。なお、図８から明らかであるように、アクチュエータユニット２１の中央部に設定された第１の領域（台形ブロック５３）の占有面積は、アクチュエータユニット２１の外縁部に設定された第２の領域（平行四辺形ブロック５１，５２）の占有面積よりも大とされている。

図９（ａ）は個別電極３５ａの平面図であり、図９（ｂ）は個別電極３５ｂの平面図である。図１０（ａ）は、図９（ａ）のXA−XA線に沿った断面図である。図１０（ｂ）は、図９（ｂ）のXB−XB線に沿った断面図である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）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３５ａ、３５ｂ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３５ａ、３５ｂ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。

最上層の圧電シート４１上には、個別電極３５ａ、３５ｂ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、アクチュエータユニット２１の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３５ａ、３５ｂ及び共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。

インクジェットヘッド１においては、アクチュエータユニット２１内に配置された個別電極３５の各々、共通電極３４、及び圧電シート４１，４２，４３，４４が積層された部位が、対応する位置に形成された圧力室１０の容積をそれぞれ変形させる駆動素子として機能することとなる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、個別電極３５ａ、３５ｂは共に、圧力室１０とほぼ相似である菱形又は略菱形の平面形状を有している。菱形又は略菱形の個別電極３５ａ、３５ｂにおける下方鋭角部は延出され、その先端に、個別電極３５ａ、３５ｂと電気的に接続された円形のランド部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９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、個別電極３５ａ、３５ｂにおける延出部表面上に接着されている。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）ではＦＰＣ５０の図示を省略しているものの、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。

個別電極３５ａは長さＬ１及び幅Ｗ１を有しており、個別電極３５ｂは長さＬ２及び幅Ｗ２を有している。個別電極３５ａの長さＬ１及び幅Ｗ１は、個別電極３５ａの平面形状が圧力室１０に収まるようなサイズである。本実施の形態において、長さＬ１は長さＬ２よりも１０％長く、幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも１０％大きい。原理的には、個別電極３５が圧力室１０に収まる大きさの範囲内であれば、個別電極３５の面積が大きくなるほどアクチュエータユニット２１に大きな変位を生み、インク吐出速度は速くなる。そこで、２種類の個別電極３５ａ、３５ｂの長さ及び幅は、アクチュエータユニット２１内における配列方向Ａに沿ったインク吐出速度の不均一が解消されて、平行四辺形ブロック５１、５２内におけるノズル８からの平均のインク吐出速度と、台形ブロック５３内におけるノズル８からの平均のインク吐出速度との差がほぼ無くなるように決定されている。

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３５ａ、３５ｂ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）。

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（圧力発生部）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９（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隔壁（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３５ａ、３５ｂ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。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５ａ、３５ｂ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３５ａ、３５ｂ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３５ａ、３５ｂ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３５ａ、３５ｂ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３５ａ、３５ｂ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。

図５に戻って、配列方向Ａに３７．５ｄｐｉに相当する幅（６７８．０μｍ）を有し、配列方向Ｂに延在する帯状領域Ｒについて考える。この帯状領域Ｒの中では、１６列の圧力室列１１ａ〜１１ｄの内の何れの列についても、ノズル８が１つしか存在していない。すなわち、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内の任意の位置に、このような帯状領域Ｒを区画した場合、この帯状領域Ｒ内には、常に１６個のノズル８が分布している。そして、これら１６個の各ノズル８を配列方向Ａに延びる直線上に射影した点の位置は、印字時の解像度である６００ｄｐｉに相当する間隔ずつ離隔している。

１つの帯状領域Ｒに属する１６個のノズル８を配列方向Ａに延びる直線上に射影した位置が左にあるものから順に、これら１６個のノズル８を（１）〜（１６）と記することにしたとき、これら１６個のノズル８は、下から、（１）、（９）、（５）、（１３）、（２）、（１０）、（６）、（１４）、（３）、（１１）、（７）、（１５）、（４）、（１２）、（８）、（１６）の順番に並んでいる。このように構成されたインクジェットヘッド１において、アクチュエータユニット２１内を印字媒体の搬送に合わせて適宜駆動させると、６００ｄｐｉの解像度を有する文字や図形等を描画することができる。

例えば、６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線を印字する場合について説明する。まず、ノズル８が圧力室１０の同じ側の鋭角部に連通している一実施例の場合について簡単に説明する。この場合には、印字蝶体が搬送されるのに対応して、図５中一番下に位置する圧力室列中のノズル８からインクの吐出を始め、順次上側に隣接する圧力室列に属するノズル８を選択してインクを吐出する。これにより、インクのドットが配列方向Ａに向かって６００ｄｐｉの間隔で隣接しながら形成されていく。最終的には、全体で６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線が描かれることになる。

一方、本実施の形態では、図５中一番下に位置する圧力室列１１ｂ中のノズル８からインクの吐出を始め、印字媒体が搬送されるのに伴って順次上側に隣接する圧力室に連通するノズル８を選択してインクを吐出していく。このとき、下側から上側に１圧力室列上がるごとのノズル８の位置の配列方向Ａにおける変位が同じでないので、印字媒体が搬送されるのに伴って配列方向Ａに沿って順次形成されるインクのドットは、６００ｄｐｉの間隔で等間隔にはならない。

すなわち、図５に示したように、印字媒体が搬送されるのに対応して、まず図中一番下の圧力室列１１ｂに連通するノズル（１）からインクが吐出され、印字媒体上に３７．５ｄｐｉに相当する間隔でドット列が形成される。この後、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から２番目の圧力室列１１ａに連通するノズル（９）の位置に達すると、このノズル（９）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分の８倍だけ配列方向Ａに変位した位置に２番目のインクドットが形成される。

次に、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から３番目の圧力室列１１ｄに連通するノズル（５）の位置に達すると、ノズル（５）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分の４倍だけ配列方向Ａに変位した位置に３番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から４番目の圧力室列１１ｃに連通するノズル（１３）の位置に達すると、ノズル(１３)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドットの位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分の１２倍だけ配列方向Ａに変位した位置に４番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から５番目の圧力室列１１ｂに連通するノズル（２）の位置に達すると、ノズル（２）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分のだけ配列方向Ａに変位した位置に５番目のインクドットが形成される。
以下同様にして、順次図中下側から上側に位置する圧力室１０に連通するノズル８を選択しながらインクドットが形成されていく。このとき、図５中に示したノズル８の番号をＮとすると、（倍率ｎ＝Ｎ−１）×（６００ｄｐｉに相当する間隔）に相当する分だけ、始めに形成されたドット位置から配列方向Ａに変位した位置にインクドットが形成される。最終的に１６個のノズル８を選択し終わったときには、図中一番下の圧力室列１１ｂ中のノズル（１）により３７．５ｄｐｉに相当する間隔で形成されたインクドットの間が６００ｄｐｉに相当する間隔毎に離れて形成された１５個のドットで繋げられ、全体で６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線を描くことが可能になっている。

なお、各インク吐出領域の配列方向Ａにおけるの両端部（アクチュエータユニット２１の斜辺）近傍では、ヘッド本体７０の幅方向に対向する別のアクチュエータユニット２１に対応するインク吐出領域の配列方向Ａにおける両端部近傍と相補関係となることで６００ｄｐｉの解像度での印刷が可能となっている。

上述した説明から分かるように、本実施の形態のインクジェットヘッド１においては、平行四辺形ブロック５１、５２内に形成された個別電極３５ａの平面サイズが台形ブロック５３内に形成された個別電極３５ｂの平面サイズよりも大きく、しかも、共通電極３４がアクチュエータユニット２１の全域に亘って設けられているので、台形ブロック５３よりも平行四辺形ブロック５１、５２で個別電極３５と共通電極３４との対向面積が大きくなっている。そして、各ブロック５１、５２、５３における電極対向面積は、各ブロック５１、５２、５３における個別電極の面積に等しい。３つのブロック５１、５２、５３での電極対向面積を調整しない場合には、特に配列方向Ａにおけるインク吐出速度のばらつきが大きくなって画質が劣化する。しかしながら、本実施の形態では、電極対向面積が調整されているために、３つのブロック５１、５２、５３での平均インク吐出速度がほぼ同じになっている。したがって、印刷画像の画質が大幅に向上する。しかも、本実施の形態のような電極対向面積の調整によるインク吐出速度の均一化は、かかる調整に伴って、電極平面形状以外の寸法パラメータや制御パラメータを変更する必要がほとんどないという点において設計上有利である。

また、本実施の形態では、電極対向面積を調整するために、アクチュエータユニット２１内のブロックに応じて個別電極３５の平面サイズを変更している。そのため、共通電極３４の形状を変更する必要がなく、個別電極３５と共通電極３４との対向面積を容易に調整することができる。

さらに、本実施の形態では、アクチュエータユニット２１を３つのブロック５１、５２、５３に分けて、各ブロック内での個別電極３５の平面サイズを同じにしている。そのため、ブロックが設けられておらず各個別電極３５についてその平面サイズを調整する場合に比べて、インク吐出速度のばらつき調整効果はやや劣るものの、ブロック単位で個別電極３５の平面サイズを変えればいいので、製造しやすくなる。

なお、本実施の形態の変形例として、個別電極３５の平面サイズを調整することに加えて、個別電極３５が厚くなると個別電極３５自体の剛性が高くなり変形しにくくなるので、インク吐出速度が遅くなるという原理を利用してもよい。つまり、個別電極３５ｂの厚みを個別電極３５ａの厚みよりも大きくすることによって、インク吐出速度のばらつきを少なくできる。この場合、電極対向面積だけではなく個別電極３５の厚みによってもインク吐出速度の相違を補償することができるために、元々のインク吐出速度に大きな相違がある場合でもそれを均一にすることが可能となる。

また、別の変形例として、個別電極３５の平面サイズをブロック５１、５２、５３で共通としておき且つ共通電極３４の形状を調整することによって、ブロック５１、５２での電極対向面積がブロック５３での電極対向面積よりも大きくなるようにしてもよい。或いは、個別電極３５及び共通電極３４の両方を調整することで、電極対向面積を制御してもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態によるインクジェットヘッドは、個別電極３５の形状が第１の実施の形態と部分的に相違したものである。つまり、図１〜図７に描かれた構造に関して、本実施の形態のインクジェットヘッドは第１の実施の形態と同じであり、図８、図９、１０（ａ）及び図１０（ｂ）に描かれた構造に関して両者は相違している。そこで、以下、その相違点を中心に説明することとし、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

図１１（ａ）は、本実施の形態におけるヘッド本体の図１０（ａ）に対応した断面図である。図１１（ｂ）は、本実施の形態におけるヘッド本体の図１０（ｂ）に対応した断面図である。本実施の形態において、図８に示す３つのブロック５１、５２、５３のうち、ブロック５１、５２には個別電極３５ｃが形成され、ブロック５３には個別電極３５ｄが形成されている。個別電極３５ｃ及び個別電極３５ｄは、共に図９（ａ）に示した個別電極３５ａと同じ平面サイズを有している。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）から分かるように、個別電極３５ｄは個別電極３５ｃよりも肉厚である。これは、個別電極３５が厚くなれば個別電極３５自体の剛性が高くなって、同じ駆動電圧が電極に印加されても電極が厚いためにアクチュエータユニット２１の活性層の変位が妨げられることになり、その結果としてインク吐出速度が遅くなるという上述した原理を利用して、３つのブロック５１、５２、５３での平均インク吐出速度を調整するためである。

本実施の形態において、個別電極３５ｃ及び個別電極３５ｄの厚さは、３つのブロック５１、５２、５３における平均インク吐出速度がほぼ同じになるような厚さに調整されている。かかる調整が行われていない場合、特に配列方向Ａに沿ったインク吐出速度のばらつきが大きくなって印刷画像の画質が劣化する。しかしながら、本実施の形態では、３つのブロック５１、５２、５３での平均インク吐出速度がほぼ同じになるように電極厚みが調整されているために、印刷画像の画質が大幅に向上する。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の利益が得られる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態によるインクジェットヘッドは、個別電極３５の重畳数が第１の実施の形態と部分的に相違したものである。つまり、図１〜図７に描かれた構造に関して、本実施の形態のインクジェットヘッドは第１の実施の形態と同じであり、図８、図９、１０（ａ）及び図１０（ｂ）に描かれた構造に関して両者は相違している。そこで、以下、その相違点を中心に説明することとし、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

図１２（ａ）は、本実施の形態におけるヘッド本体の図１０（ａ）に対応した断面図である。図１２（ｂ）は、本実施の形態におけるヘッド本体の図１０（ｂ）に対応した断面図である。本実施の形態において、図８に示す３つのブロック５１、５２、５３のうち、ブロック５１、５２には、圧電シート４１上に個別電極３５ｅが形成されていると共に、圧電シート４２と圧電シート４３との間の個別電極３５ｅと対向する位置に個別電極３５ｆが形成されている。一方、ブロック５３には、個別電極３５ｇが形成されている。個別電極３５ｅ、３５ｆ、３５ｇは、共に図９（ａ）に示した個別電極３５ａと同じ平面サイズ及び厚みを有している。

ブロック５１、５２内のランド部３６下において、圧電シート４１、４２には、スルーホールが形成されており、このスルーホールは導電材料（銀パラジウムなど）で充填されている。そのため、ブロック５１、５２内の２つの個別電極３５ｅ、３５ｆは、導電材料を介して電気的に接続されており、個別電極３５ｆは個別電極３５ｅと同電位に制御される。ブロック５１、５２では、圧電シート４１において個別電極３５ｅと共通電極３４とに挟まれた領域に加えて、圧電シート４２において個別電極３５ｆと共通電極３４とに挟まれた領域が活性層として働く。つまり、アクチュエータユニット２１のブロック５１、５２は、上側２枚の圧電シート４１、４２を活性層が存在する層とし且つ下側２枚の圧電シート４３、４４を非活性層としたユニモルフタイプの構成となっている。一方、ブロック５３は、上側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３枚の圧電シート４２、４３、４４を非活性層としたユニモルフタイプの構成となっている。

原理的には、個別電極３５の重畳数が増えれば、同じ駆動電圧が印加されても、変位を生じる活性層の数が増えることになり、アクチュエータユニット２１により大きな変位が生じるために、インク吐出速度が速くなる。本実施の形態において、ブロック５１、５２における個別電極３５の重畳数を２とし、ブロック５３における個別電極３５の重畳数を１とすることによって、３つのブロック５１、５２、５３における平均インク吐出速度がほぼ同じになっている。３つのブロック５１、５２、５３における個別電極３５の重畳数が同じである場合、特に配列方向Ａにおけるインク吐出速度のばらつきが大きくなって印刷画像の画質が劣化する。しかしながら、本実施の形態では、３つのブロック５１、５２、５３での平均インク吐出速度がほぼ同じになるように個別電極３５の重畳数が調整されているために、印刷画像の画質が大幅に向上する。その他、本実施の形態によると、第１の実施の形態と同様の利益が得られる。

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内容を逸脱しない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、圧力室及び個別電極が、マトリクス状配列ではなく、一方向に沿って配列されていてもよく、その場合、電極対向面積や個別電極の厚み、重畳数が上記一方向に沿って調整されていればよい。

また、上述した実施の形態では、アクチュエータユニット内において電極対向面積や個別電極の厚みなどがアクチュエータユニットの長手方向に沿って変化するように調整されているが、アクチュエータユニットに対応したノズルからのインク吐出速度のばらつきの様子によっては、アクチュエータユニットの長手方向とこれと交差する方向との２方向に沿って変化するように電極対向面積が調整されていてもよい。また、ノズルからのインク吐出速度のばらつきがアクチュエータユニットの長手方向よりもそれと交差する方向に大きい場合には、アクチュエータユニットの長手方向と交差するだけに沿って変化するように電極対向面積などが調整されていてもよい。

さらに、インク吐出速度の調整手段として、上述の実施の形態において電極対向面積、個別電極の厚み又は個別電極の重畳数を変更する例について説明したが、これら手法のうちの任意の２以上を組み合わせることによってインク吐出速度を調整してもよい。

また、上述の実施の形態では、アクチュエータユニット内に設けた３つのブロックごとに電極対向面積などを等しくしているが、ブロックの数は任意の数に変更してよい。また、このようなブロックをアクチュエータユニット内に設けず、個別電極ごとに電極対向面積などを調整してもよい。さらに、上述の実施の形態では、アクチュエータユニット内の複数のノズルのインク吐出速度が均一化されるように、個別電極のサイズ、厚みなどを適宜調整しているが、これらはインク吐出速度を完全に均一化するものに限定されない。すなわち、全ての個別電極のサイズなどを同一に形成する場合との対比において、ノズルのインク吐出速度の差が実用上耐えうる程度まで少なくなっていればよい。

さらに、圧力室と共通インク室との配置は、上述した実施の形態に限られるものではなく、様々な設計変更が可能である。

また、上述した実施の形態では、流路ユニット４がステンレス製であり、アクチュエータユニット２１がセラミック製であることを前提としているため、アクチュエータユニット２１よりも流路ユニット４の熱膨張係数の方が大きい。しかしながら、例えば、流路ユニット４をいわゆる４−２合金で作製するなどして、アクチュエータユニット２１よりも流路ユニット４の熱膨張係数の方が小さい場合には、個別電極３５と共通電極３４との対向面積、個別電極３５の厚み、或いは個別電極３５の重畳数などが、アクチュエータユニット２１の中央部と外縁部とで上述の実施の形態とは逆となるように設計し、これによってノズルのインク吐出速度が均一化されるように調整すればよい。

以上説明したように、上述した実施の形態は、セラミック製のアクチュエータユニットと、金属製の流路ユニットとを加熱状態で接着固定した場合に生じる、アクチュエータユニットの中央部のインク吐出速度が外縁部付近のインク吐出速度よりも速くなるという現象に対処すべくなされたものである。上述した実施の形態の場合では、セラミックス製のアクチュエータユニットより金属製の流路ユニットの熱膨張係数が高いため、本発明者は、中央部のインク吐出速度が外縁部のインク吐出速度よりも速くなる要因が、熱膨張係数に関係していると推定している。しかし、他の要因によって、アクチュエータユニットの外縁部付近のインク吐出速度が中央部のインク吐出速度よりも速くなるケースがないとは断定できない。そのようなケースが生じた場合には、アクチュエータユニットの外縁部における個別電極と共通電極の対向面積を中央部のそれよりも小さくしたり、外縁部での個別電極の厚さを中央部よりも厚くしたり、外縁部での活性層数を中央部よりも少なくすることで、インク吐出速度を調整することができる。勿論、これらの手法のうちの任意の２以上を組み合わせることによってインク吐出速度を調整してもよい。

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１のII−II線に沿った断面図である。 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５のVI−VI線に沿った断面図である。 図６に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。 図６に描かれたアクチュエータユニットの平面図である。 図９（ａ）は、アクチュエータユニットの左右ブロック表面に形成された個別電極の平面図である。図９（ｂ）は、アクチュエータユニットの中央ブロック表面に形成された個別電極の平面図である。 図１０（ａ）は図９（ａ）のXA−XA線に沿った断面図である。図１０（ｂ）は図９（ｂ）のXB−XB線に沿った断面図である。 図１１（ａ）は、図１０（ａ）に対応した、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（ｂ）は、図１０（ｂ）に対応した断面図である。 図１２（ａ）は、図１０（ａ）に対応した、本発明の第３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１２（ｂ）は、図１０（ｂ）に対応した断面図である。

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
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
３５ａ、３５ｂ 個別電極
４１、４２、４３、４４ 圧電シート
５１、５２、５３ ブロック
７０ ヘッド本体

Claims (14)

1. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
   前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
   各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
   複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、
   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備えており、
   前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも大きく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積よりも小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記アクチュエータユニットの中央部に配置された前記個別電極の面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部に配置された前記個別電極の面積よりも小さ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。
3. 複数の前記個別電極がマトリクス状に配列され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。
4. 前記アクチュエータユニット内において前記対向面積が一方向に沿って変化していることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記アクチュエータユニットには複数のブロックが存在しており、
   １つの前記ブロック内における前記対向面積が同じであり、且つ、中央部の前記ブロック内における前記対向面積が外縁部の別の前記ブロック内における前記対向面積よりも小さい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。
6. 前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも大きい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。
7. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
   前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
   各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
   複数の前記圧力室に共通の共通電極と、
   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備えており、
   前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも大きく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
8. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
   前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
   各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
   複数の前記圧力室に共通の共通電極と、
   前記共通電極と前記個別電極とによって挟まれた複数枚の積層された圧電シートとを備えており、
   前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも大きく、前記圧電シート中における前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が、前記アクチュエータユニットの中央部よりも外縁部で多いことを特徴とするインクジェットヘッド。
9. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
   前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
   各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
   複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、
   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備えており、
   前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも小さく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積よりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
10. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
    前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
    各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
    複数の前記圧力室に共通の共通電極と、
    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備えており、
    前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも小さく、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
11. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
    前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
    各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
    複数の前記圧力室に共通の共通電極と、
    前記共通電極と前記個別電極とによって挟まれた複数枚の積層された圧電シートとを備えており、
    前記流路ユニットの熱膨張係数が前記アクチュエータユニットの熱膨張係数よりも小さく、前記圧電シート中における前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が、前記アクチュエータユニットの中央部よりも外縁部で少ないことを特徴とするインクジェットヘッド。
12. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
    前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
    各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
    複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、
    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備えており、
    前記個別電極と前記共通電極との対向面積が同じである場合にインク吐出速度が前記アクチュエータユニットの外縁部よりも中央部で速いときに、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積が、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極と前記共通電極との対向面積よりも小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
13. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
    前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
    各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
    複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、
    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備えており、
    前記個別電極の厚みが同じである場合にインク吐出速度が前記アクチュエータユニットの外縁部よりも中央部で速いときに、前記アクチュエータユニットの中央部における前記個別電極の厚みが、前記アクチュエータユニットの外縁部における前記個別電極の厚みよりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
14. ノズルに連通した複数の圧力室が平面に沿って配置された流路ユニットと、
    前記流路ユニットの表面に固定されて、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、
    各圧力室に対向する位置に配置された複数の個別電極と、
    複数の前記圧力室に跨って設けられた共通電極と、
    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備えており、
    前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が同じである場合にインク吐出速度が前記アクチュエータユニットの外縁部よりも中央部で速いときに、前記圧電シート中における前記個別電極の圧電シート積層方向の重畳数が、前記アクチュエータユニットの中央部よりも外縁部で多いことを特徴とするインクジェットヘッド。

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