JP2005138314A - 気体排除処理方法、インクジェットヘッドの気体排除処理方法、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 インク流路内に気体が残留するのを防ぐ。
【解決手段】 水が充填された容器１５１の排出管１５２を加熱して水蒸気を生成し、チューブ１８を介してインクジェットヘッド１内のインク流路に水蒸気を充填する。次に、インクジェットヘッド１のインク吐出面７０ａに形成されたノズルから空気がインク流路内に侵入しないようにインク吐出面７０ａをキャップで封止する。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッド内のインク流路に存在する気体を排除するインクジェットプリンタにおける気体排除処理方法及びインクジェットヘッドの気体排除処理方法、また、そのインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドに関する。

特許文献１には、インクジェットプリンタのキャリッジに着脱可能に固定されるインクジェット記録ヘッドが、キャリッジに固定される前において、袋状の梱包部材にＣＯ₂ガスと一緒に密封される技術について記載されている。この技術において、インクジェット記録ヘッドは梱包部材によって密封される前に、吸引ポンプで梱包部材内、及び、インクジェット記録ヘッドの流路内の空気が排出され、そして梱包部材内にＣＯ₂ガスが充填されている。そのため、インクジェット記録ヘッド内の流路には、空気に換わってＣＯ₂ガスが充填されることになる。したがって、インクジェット記録ヘッドの流路にはＣＯ₂ガスしか存在していないので、インクジェット記録ヘッドの流路にインクを充填する場合においては、充填したインク中にＣＯ₂ガスが溶解するため、流路内に気体が残ることはなく、インクジェット記録ヘッドの流路内に空気による気泡が発生するのを防ぐことができる。

特開２００２−１９０９９号公報（図３）

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、インクジェット記録ヘッドをキャリッジに固定する場合に、梱包部材から取り出すので、インクジェット記録ヘッド内の流路に空気が入り込む可能性が高い。そのため、インクジェット記録ヘッドにインクを初期導入した場合に、流路内に入り込んだ空気が気泡となって流路内に存在する可能性がある。また、ＣＯ₂ガスが空気よりインクに溶解し易くても、気体であるＣＯ₂ガスをインクジェット記録ヘッドに充填しているので、流路内にはインクに溶解しないＣＯ₂ガスの気泡が残留する可能性がある。

そこで、本発明の一つの目的は、インク流路内に気体が残留するのを防ぐ気体排除処理方法及び、インクジェットヘッドのインク流路内に気体が残留するのを防ぐインクジェットヘッドの気体排除処理方法を提供することである。
本発明の別の目的は、インク流路内に気体が残留しにくいインクジェットヘッド及びその製造方法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

本発明の気体排除処理方法は、インクが導入されるインク導入孔とノズルとが連通するインク流路が形成されたインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドのインク吐出面を塞ぐことが可能なキャップとを備えたインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドの気体排除処理方法であって、前記インクジェットヘッドの外部において、常温で液体に戻る物質の蒸気を生成する第１工程と、前記インクジェットヘッドに形成された前記インク流路内に、前記蒸気を充填する第２工程と、前記インク流路内に前記蒸気が充填された状態において、少なくとも前記キャップで前記インク吐出面を塞ぐ工程を行うことにより前記インク流路を外部に対して封止する第３工程とを備えている。

これにより、インクジェットヘッドの外部からインク流路に蒸気が充填されるので、インク流路内に存在するインクに溶解しにくい気体（酸素や窒素など）を多く含む空気がインクジェットヘッド内から排出される。そして、インク吐出面がキャップで封止されることで、インク流路内が蒸気で満たされた状態で維持される。この蒸気は常温に戻ると液体に戻るので、キャップで封止されたインク流路内はほぼ真空状態になる。そのため、空気がインク流路内に存在しなくなり、インクジェットヘッドのインク流路に気体が残留するのを防ぐことができる。

本発明において、前記第３工程は、前記インク導入孔から前記インクジェットヘッド内に充填された前記蒸気が前記ノズルから排出され始めてから前記キャップでインク吐出面を塞ぐことが好ましい。これにより、インク流路が蒸気で完全に満たされた状態で封止することができる。

また、本発明において、前記インクジェットプリンタが、一端が前記インクジェットヘッドの前記インク導入孔に接続され、他端がインクが充填されたインクカートリッジと接続離脱可能なインク供給管と、前記インク供給管内の流路を開閉可能な弁とをさらに備えており、前記第３工程は、前記キャップで前記インク吐出面を塞ぐ工程の後に実行される前記弁を閉じる工程を含むことが好ましい。これにより、蒸気が充填されたインク流路に空気が入り込むのを防ぐことができる。そのため、インクジェットヘッドのインク流路に気体が残留しなくなる。

また、このとき、前記第３工程は、前記弁を閉じる工程の後に前記インク流路内に充填された前記蒸気を液化させる工程を含んでいてもよい。これにより、封止されたインク流路をほぼ真空状態とすることができる。

また、このとき、前記第２工程において、前記蒸気を前記インク流路及び前記インク供給管内の流路の両方に充填していてもよい。これにより、インクジェットヘッドにインク供給管を介してインクを初期導入するときにおいても、インク供給管内の流路を含むインク流路全体に気体が残留するのを防ぐことができる。

また、本発明において、前記第１工程において、インクに含有させる液体成分を気化させることによって前記蒸気を生成することが好ましい。これにより、蒸気が完全に液化せずに蒸気のままインクジェットヘッドのインク流路に存在していても、蒸気はインクに溶けやすい性質をもつことになるので、インク流路に気体が残留するのを効果的に防ぐことができる。

また、本発明において、前記第３工程の後であって、前記インク流路内にインクを導入する工程の前に、前記インクよりも気体が溶けやすい脱気インクを前記インク流路内に導入する工程を備えていることが好ましい。これにより、流路内にわずかに空気が残っていたとしても脱気インクによってほぼ完全にインク流路内の空気が除去される。そのため、インクを初期導入したときに、よりインク流路内に気体が残留しにくくなる。

また、本発明のインクジェットヘッドの気体排除処理方法は、インクが導入されるインク導入孔とインクを吐出するノズルとが連通するインク流路が形成されたインクジェットヘッドの気体排除処理方法であって、前記インクジェットヘッドの外部において、常温で液体に戻る物質の蒸気を生成する第１工程と、前記インクジェットヘッドに形成された前記インク流路内に、前記蒸気を充填する第２工程と、前記蒸気が充填された状態の前記インク流路を外部に対して封止する第３工程とを備えている。これにより、インクジェットヘッドの外部からインク流路に蒸気が充填されるので、インク流路内に存在するインクに溶解しにくい気体（酸素や窒素など）を多く含む空気をインクジェットヘッド内から排出することができるとともに、蒸気は常温で液化するため、インクジェットヘッドのインク流路に気体が残留するのを防ぐことができる。

また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インクが導入されるインク導入孔とインクを吐出するノズルとを連通させるインク流路と、前記インク流路内のインクを前記ノズルから吐出させるインク吐出手段とを備えたヘッド本体を形成するヘッド本体形成工程と、前記ヘッド本体形成工程の後に行われ、前記ヘッド本体の外部において、常温で液体に戻る物質の蒸気を生成する第１工程と、前記ヘッド本体の前記インク流路内に、前記蒸気を充填する第２工程と、前記蒸気が充填された状態の前記インク流路を外部に対して封止する第３工程とを備えている。これにより、インクジェットヘッド内のインク流路に気体が残留しにくいインクジェットヘッドを得ることができる。

また、本発明のインクジェットヘッドは、インクが導入されるインク導入孔とインクを吐出するノズルとが連通するインク流路が形成されたインクジェットヘッドであって、前記ノズルが形成されたインク吐出面を塞ぐキャップと、一端が前記インク導入孔に接続され、他端がインクカートリッジと接続されるインク供給管と、前記インク供給管内の流路を開閉可能な弁とを備えている。そして、前記インク流路内が真空状態であって、前記キャップが前記インク吐出面を塞ぎ且つ前記弁が閉じられている。これにより、インク流路内が真空状態を維持することができる。そのため、インクジェットヘッドのインク流路にインクを初期導入したときにおいて、インク流路に気体が残留しにくくなる。

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、本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドが適用されたインクジェットプリンタの全体的な構成を示す側面図である。図１に示すインクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１を有するカラーインクジェットプリンタである。このプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１１が、図中右方に排紙部１１２が、それぞれ構成されている。

プリンタ１０１内部には、給紙部１１１から排紙部１１２に向かって用紙が搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１１のすぐ下流側には、記録媒体である用紙を挟持搬送する一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂが配置されている。一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって用紙は図中左方から右方へ送られる。用紙搬送経路の中間部には、２つのベルトローラ１０６、１０７と、両ローラ１０６、１０７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト１０８とが配置されている。搬送ベルト１０８の外周面すなわち搬送面にはシリコン処理が施され粘着性を有しており、一対の送りローラ１０５ａ、１０５ｂによって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト１０８の搬送面の粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ１０６の図中時計回り（矢印１０４の方向）の回転駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。

用紙のベルトローラ１０６に対する挿入及び排出位置には、押さえ部材１０９ａ、１０９ｂがそれぞれ配置されている。押さえ部材１０９ａ、１０９ｂは、搬送ベルト１０８上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト１０８の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。

用紙搬送経路に沿って搬送ベルト１０８のすぐ下流側には、剥離機構１１０が設けられている。剥離機構１１０は、搬送ベルト１０８の搬送面に粘着されている用紙を搬送面から剥離して、右方の排紙部１１２へ向けて送るように構成されている。

４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体７０を有している。ヘッド本体７０は、それぞれが矩形断面を有しており、その長手方向が用紙搬送方向に垂直な方向（図１の紙面垂直方向）となるように互いに近接配置されている。つまり、このプリンタ１０１は、ライン式プリンタである。４つのヘッド本体７０の各底面は用紙搬送経路に対向しており、微小径を有する多数のノズル８（図７参照）が配列されたインク吐出面７０ａとなっている。４つのヘッド本体７０のインク吐出面７０ａのそれぞれからは、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのインクが吐出される。

ヘッド本体７０は、そのインク吐出面７０ａと搬送ベルト１０８の搬送面との間に少量の隙間が形成されるように配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト１０８上を搬送される用紙が４つのヘッド本体７０のすぐ下方側を順に通過する際、この用紙の上面すなわち印刷面に向けてノズルから各色のインクが吐出されることで、用紙上に所望のカラー画像を形成できるようになっている。

インクジェットプリンタ１０１は、インクジェットヘッド１に対するメンテナンスを自動的に行うためのメンテナンスユニット１１７を有している。図２は、図１に示すメンテナンスユニット１１７を用紙搬送方向から見た説明図である。図１に示すように、メンテナンスユニット１１７は断面が凹形状のフレーム１１８と、フレーム１１８に固着され４つのインクジェットヘッド１に対応して４つ設けられたキャップ１１６とを備えている。キャップ１１６は、ゴム等の弾性体で形成されており、図２に示すように中央部分に凹部１１９が形成されている。凹部１１９の用紙搬送方向に沿う両端部には段差部１２０が形成されるとともに、インクジェットヘッド１のインク吐出面７０ａが段差部１２０に嵌合可能な形状となっている。また、キャップ１１６のフレーム１１８と対向する面には、２つの凹部１２１，１２２が形成されている。そして、凹部１２１，１２２が形成されることにより、キャップ１１６の肉厚が薄くなった薄肉部１２５が形成されている。

図２に示すようにメンテナンスユニット１１７には、吸引ポンプ１３１と廃インク溜め１３５とが接続されている。吸引ポンプ１３１に接続されたチューブ１３２のメンテナンスユニット１１７側の端部には、中空針１３３が設けられている。中空針１３３が設けられた側であって、チューブ１３２の途中部位には、開閉弁１３４が設けられている。また、廃インク溜め１３５に接続されたチューブ１３６のメンテナンスユニット１１７側の端部には、中空針１３７が設けられている。中空針１３５，１３７は、先端部が尖るように斜めにカットされている。中空針１３７が設けられた側であって、チューブ１３６の途中部位には、開閉弁１３８が設けられている。図２に示されるように中空針１３３，１３７は、フレーム１１８の貫通孔を通過してキャップ１１６の薄肉部１２５を突き破っており、これにより、吸引ポンプ１３１と廃インク溜め１３５はキャップ１１６がインクジェットヘッド１のインク吐出面７０ａに嵌合したときにインク吐出面７０ａとキャップ１１６の凹部１１９とで囲まれた領域と通ずるようになっている。

このようなメンテナンスユニット１１７のキャップ１１６の段差部１２０にヘッド本体７０のインク吐出面７０ａの縁部分が嵌合されたときに、吸引ポンプ１３１を駆動することで、インク吐出面７０ａと凹部１１９とで囲まれた領域が負圧となってインクジェットヘッド１の内部のインクがその領域に吸い出されて排出される（吸引パージ）。また、吸引パージが行われると、インク吐出面７０ａと凹部１１９とで囲まれた領域に吸い出されたインクが中空針１３７及びチューブ１３６を流通して廃インク溜め１３５に廃棄される。

また、メンテナンスユニット１１７は、キャップ１１６を支持するフレーム１１８を移動させる図示しない移動機構を備えている。この移動機構は、フレーム１１８を図１に示す退避位置とキャップ１１６が各ヘッド本体７０のインク吐出面７０ａと対向するメンテナンス位置との間で移動させる。また、各ヘッド本体７０は、メンテナンス位置に位置づけられたフレーム１１８上のキャップ１１６と嵌合しえるように、図示しない昇降機構によって昇降可能とされている。

ベルトローラ１０６，１０７や搬送ベルト１０８は、シャーシ１１３によって支持されている。シャーシ１１３は、その下方に配置された円筒部材１１５上に載置されている。円筒部材１１５は、その中心から外れた位置に固定された軸１１４を中心として回転可能となっている。そのため、軸１１４の回転に伴って円筒部材１１５の上端高さが変化すると、それに合わせてシャーシ１１３が昇降する。これにより、ベルトローラ１０６，１０７や搬送ベルト１０８は用紙搬送位置と退避位置との間を変位可能となっている。そして、メンテナンスユニット１１７を退避位置からインク吐出面７０ａに対向するメンテナンス位置に移動させる際には、予め円筒部材１１５を適宜の角度回転させてシャーシ１１３、搬送ベルト１０８及びベルトローラ１０６，１０７を図１に示す位置から適宜の距離だけ下降させることで、メンテナンスユニット１１７の移動のための空間を確保することが可能となっている。

メンテナンスユニット１１７は、インクジェットプリンタ１０１で印刷が行われているときには、給紙部１１１の直下方の位置（退避位置）に位置している。そして、印刷終了後に所定条件が満たされたとき（例えは、印刷動作が行われない状態が所定時間だけ継続したときや、インクジェットプリンタ１０１の電源オフ操作がされたとき）は、先ず、シャーシ１１３を下降させ、次にフレーム１１８を前述したように移動機構によって４つのヘッド本体７０の直ぐ下方のメンテナンス位置に移動させ、更に各ヘッド本体７０を下降させてキャップ１１６によってヘッド本体７０の下面をそれぞれ覆い、ヘッド本体７０のノズル部分のインクの乾燥を防止、及び、吸引パージ可能となっている。

走行する搬送ベルト１０８をガイドするガイド１４１が配置されている。ガイド１４１は全体がほぼ直方体形状であるとともに搬送ベルト１０８と同程度の幅を有しており、搬送ベルト１０８の用紙と当接する上側の部分をその下面側から支持することで、搬送ベルト１０８の上側の部分の走行面を規定している。

［インクジェットヘッドへのインク供給構成］
インクジェットプリンタ１０１において、インクジェットヘッド１に対してインクを供給するための構成を、図３を参照して説明する。図３は、図１に示すインクジェットプリンタのインク供給経路の構成を示す概略図である。図３に示すように、それぞれのインクジェットヘッド１に異なる色のインクを供給するために、インクジェットプリンタ１０１内の適宜の位置に、インクカートリッジ６０が設けられている。そして、互いに離れた箇所にあるインクジェットヘッド１とインクカートリッジ６０とが、可撓性を有するチューブ１８によって接続されている。これにより、インクカートリッジ６０からインクジェットヘッド１に至るインク供給経路（インク流路）が構成されている。なお、インクカートリッジ６０及びチューブ１８は、インクジェットヘッド１の数に対応してそれぞれ４つ設けられている。

図３に示すようにインクカートリッジ６０は、合成樹脂製のハウジング６１の内部に、インク袋６２を備えた構成となっている。このインク袋６２は、脱気されたインクを内包している。インク袋６２は、その開口部を封止する樹脂製のスパウトを有し、このスパウトは、シリコンゴム製またはブチルゴム製のキャップ６３を備えている。インク袋６２は、可撓性を有する複数のフィルムを熱圧着して形成されたパウチフィルムで構成されている。このパウチフィルムは、最内側にポリプロピレン層が形成され、外側に向かって順に基材としてのポリエステル層と、そのポリエステル層に敷設されるガスバリア層としてのアルミ箔層と、フィルムの強度向上のためのナイロン層とが多重に積層された構造となっている。

キャップ６３には、後述の中空針６５を貫通できるようになっており、また、インクカートリッジ６０内部のインクが切れたときには、キャップ６３から中空針６５を抜いて、インクタンク６０ごと交換できるようになっている。

前述したインクジェットヘッド１のヘッド本体７０は、その長手方向一端部側において、インク吐出面７０ａの反対側の面に形成されたインク導入孔にチューブ１８の一端を接続するためのジョイント部材１９を備えている。インクカートリッジ６０から導入されたインクがインク導入孔を通じてヘッド本体７０内部のインク流路に導かれ、吐出ノズルから吐出されるように構成されている。

また、図３に示すようにチューブ１８のインクカートリッジ６０側の端部には、金属製の中空針６５が直結されている。中空針６５は円筒形状を有しつつ、インクカートリッジ６０側の端部が尖るように斜めにカットされている。チューブ１８に直結された中空針６５は、図３に示すようにインクカートリッジ６０のキャップ６３に水平に貫通されており、中空針６５とチューブ１８とで、インクカートリッジ６０とインクジェットヘッド１との間を繋ぐインク流路が形成される。そして、中空針６５及びチューブ１８を介してインクカートリッジ６０のインクがインクジェットヘッド１に供給される。また、チューブ１８の中空針６５近傍には、開閉弁６６が配置されており、この開閉弁６６を開閉することで、インクカートリッジ６０とインクジェットヘッド１とのインク流路の流れを変化させることができる。つまり、開閉弁６６を「開」状態にすると、インク流路が流通可能となり、開閉弁６６を「閉」状態にすると、インク流路の流通が遮断される。

［インクジェットヘッドの全体構造］
図４は、図１に示すインクジェットヘッド１の外観斜視図である。図５は、図４のV−V線に沿った断面図である。インクジェットヘッド１は、主に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インク溜まり３が形成されたリザーバユニットであるベースブロック７１と、ヘッド本体７０及びベースブロック７１を保持するホルダ７２とから構成されている。

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の上面にエポキシ系の熱硬化性接着剤によって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が半田によって接着されて引き出されている。

図６は、ヘッド本体７０の平面図である。図６に示すように、流路ユニット４は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状を有している。図６において、流路ユニット４内に設けられた共通インク室であるマニホールド流路５が破線で描かれている。マニホールド流路５内へは、複数の開口３ａを介してベースブロック７１のインク溜まり３からインクが供給される。マニホールド流路５は、流路ユニット４の長手方向と平行に延在する複数の副マニホールド流路５ａに分岐している。

流路ユニット４の上面には、平面形状が台形である４つのアクチュエータユニット２１が、開口３ａを避けるように、千鳥状になって２列に配列されつつ接着されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。そして、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向に部分的にオーバーラップしている。

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、多数のノズル８（図８参照）がマトリクス状に配列されたインク吐出領域となっている。アクチュエータユニット２１に対向する流路ユニット４の上面には、多数の圧力室１０（図８参照）がマトリクス状に配列された圧力室群９が形成されている。言い換えると、アクチュエータユニット２１は、多数の圧力室１０に跨る寸法を有している。

図５に戻って、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。インク溜まり３は、その一端に設けられたインク導入孔と通じるジョイント部材１９（図５においては図示せず）を介してインクカートリッジ６０に連通しており、インクカートリッジ６０からインクが供給される。ベースブロック７１には、インク溜まり３に通じる開口３ｂが、２つずつ対になって、アクチュエータユニット２１が設けられていない領域において開口３ａと接続されるように千鳥状に設けられている。

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。

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。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に接着されてアクチュエータユニット２１から引き出された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がハンダ付けされて設置されている。これにより、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に伝達するように、両者を電気的に接合している。

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７は、図６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７に示すように、アクチュエータユニット２１に対向した流路ユニット４内には、流路ユニット４の長手方向と平行に４本の副マニホールド流路５ａが延在している。各副マニホールド流路５ａには、その出口からノズル８に至る多数の個別インク流路が接続されている。図８は、個別インク流路を示す断面図である。図８から分かるように、各ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャすなわち絞り１３を介して副マニホールド流路５ａと連通している。このようにして、ヘッド本体７０には、副マニホールド流路５ａの出口からアパーチャ１３、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路７が圧力室１０ごとに形成されている。

［ヘッド断面構造］
ヘッド本体７０は、図８からも分かるように、上から、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた９枚のプレートから流路ユニット４が構成されている。

アクチュエータユニット２１は、図１０に示すように、４枚の圧電シート４１〜４４が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性部となる部分を有する層（以下、単に「活性部を有する層」というように記する）とされ、残り３層が活性部を有しない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の空隙を構成するほぼ菱形の孔が、アクチュエータユニット２１の貼付範囲内に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１３との連絡孔２３ａ及び圧力室１０からノズル８への連絡孔２３ｂ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１３となる孔のほかに圧力室１０からノズル８へ至る流路を形成する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１３と副マニホールド流路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、副マニホールド流路５ａを形成する孔に加えて、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からノズル８へ至る流路を形成する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へ至る流路を形成する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の圧力室１０の各々に対応するノズル８が設けられた金属プレートであり、圧力室１０と同数のノズル８が形成されている。

これら１０枚のシート２１〜３０は、図８に示すような個別インク流路７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７は、副マニホールド流路５ａからまず図８中上方へ向かい、アパーチャ１３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１３から離れる方向に斜め下方に向かって延在し、更に垂直下方に延在しノズル８へと向かう。

図８から明らかなように、各プレートの積層方向において圧力室１０とアパーチャ１３とは異なる高さレベルに設けられている。これにより、図７に示すように、アクチュエータユニット２１に対向した流路ユニット４内において、１つの圧力室１０と連通したアパーチャ１３を、当該圧力室に隣接する別の圧力室１０と平面視で重複位置に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。

ベースプレート２３及びマニホールドプレート２８の上下面と、サプライプレート２５及びマニホールドプレート２６、２７の上面と、カバープレート２９の下面には、余分な接着剤を流すための逃し溝１４が、各プレートの接合面に形成された開口を取り囲むように設けられている。この逃し溝１４があることによって、プレートどうしを接着する際の接着剤が個別インク流路内にはみ出して流路抵抗が変動することが防止される。

［流路ユニットの詳細］
図７に戻って、アクチュエータユニット２１の貼付範囲内には、多数の圧力室１０からなる圧力室群９が形成されている。圧力室群９は、アクチュエータユニット２１の貼付範囲とほぼ同じ大きさの台形形状を有している。圧力室群９は、各アクチュエータユニット２１について１つずつ形成されている。

図７から明らかなように、圧力室群９に属する各圧力室１０は、その長い対角線の一端においてノズル８に連通されていると共に、長い対角線の他端においてアパーチャ１３を介して副マニホールド流路５ａに連通されている。また、図９及び図１０に示されるように、アクチュエータユニット２１上には、平面形状がほぼ菱形で圧力室１０よりも一回り小さい個別電極３５が、圧力室１０と対向するようにマトリクス状に配列されている。なお、図７において、図面を分かりやすくするために、流路ユニット４にあって破線で描くべき、ノズル８、圧力室１０及びアパーチャ１３等を実線で描いている。

圧力室１０は、配列方向Ａ（第１の方向）及び配列方向Ｂ（第２の方向）の２方向に配列する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、すなわち流路ユニット４の延在方向であって、圧力室１０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をなす圧力室１０の一斜辺方向である。そして、圧力室１０の両方の鋭角部は、隣接する別の２つの圧力室の間に位置している。

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つのアクチュエータユニット２１内において、配列方向Ｂに１６個並べられている。

マトリクス状に配置された多数の圧力室１０は、図７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７の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、副マニホールド流路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列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７の紙面下側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する圧力室１０の下端部付近と対向している。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７の紙面上側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する圧力室１０の上端部付近と対向している。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、副マニホールド流路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のほぼ全領域が、副マニホールド流路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が副マニホールド流路５ａと重ならないようにしつつ、副マニホールド流路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。

図７に示すように、ヘッド本体７０には、台形である圧力室群９の対となる平行辺のうちの長辺に沿って、圧力室１０と同じ形状及び同じ大きさを有する多数の周縁空隙１５が長辺の全域に亘って一直線状に配列されている。周縁空隙１５は、キャビティプレート２２に形成された圧力室１０と同じ形状及び同じ大きさを有する孔がアクチュエータユニット２１及びベースプレート２３によって塞がれることによって画定されている。つまり、周縁空隙１５にはインク流路が接続されておらず、しかも周縁空隙１５には対向する個別電極３５が設けられていない。つまり、周縁空隙１５はインクで満たされることがない。

また、ヘッド本体７０には、台形である圧力室群９の対となる平行辺のうちの短辺に沿って、多数の周縁空隙１６が短辺の全域に亘って一直線状に配列されている。さらに、ヘッド本体７０には、台形である圧力室群９の両斜辺に沿って、多数の周縁空隙１７が両斜辺の全域に亘って一直線状に配列されている。周縁空隙１６、１７は、共に平面視正三角形の領域においてキャビティプレート２２を貫通している。周縁空隙１６、１７にはインク流路が接続されておらず、しかも周縁空隙１６、１７には対向する個別電極３５が設けられていない。つまり、周縁空隙１５と同様、周縁空隙１６、１７はインクで満たされることがない。

［アクチュエータユニットの詳細］
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。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。各個別電極３５は、平面視において圧力室１０と対向する位置に配置されている。

図９は個別電極３５の平面図である。図９に示すように、個別電極３５は、圧力室１０と対向する位置に配置されて平面視において圧力室１０内に収容される主電極領域３５ａと、主電極領域３５ａにつながっており且つ圧力室１０外に対向する位置に配置された補助電極領域３５ｂとから構成されている。

図１０は、図９のX−X線に沿った断面図である。図１０に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、ヘッド本体７０内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４が連続平板層として多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。

最上層の圧電シート４１上に形成された個別電極３５の主電極領域３５ａは、図９に示すように、圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の主電極領域３５ａにおける下方鋭角部は延出されて、圧力室１０外に対向する補助電極領域３５ｂにつながっている。補助電極領域３５ｂの先端には、個別電極３５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。図１０に示すように、ランド部３６は、キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない領域（桁部）に対向している。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に示すように、補助電極領域３５ｂにおける延出部表面上に接着されている。図１０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。この接合を行う際に、ＦＰＣ５０の接点を、ランド部３６に対して押圧する必要があるが、ランド部３６に対向するキャビティプレート２２の領域に、圧力室１０が形成されていないため、十分な押圧により確実な接合を行うことができる。

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、圧電シート４１と同じ外形及び略２μｍの厚みを有する共通電極３４が介在している。個別電極３５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。

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一定の電位、本実施の形態ではグランド電位に保たれている。また、個別電極３５は、各圧力室１０に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極３５ごとに独立した複数のリード線を含むＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ８０に接続されている。

［アクチュエータユニットの駆動方法］
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を活性部が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性部（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。

本実施の形態では、圧電シート４１において主電極領域３５ａと共通電極３４とによって挟まれた部分は、電界が印加されると圧電効果によって歪みを発生する活性部として働く。一方、圧電シート４１の下方にある３枚の圧電シート４２〜４４は、外部から電界が印加されることが無く、そのために活性部としてほとんど機能しない。したがって、圧電シート４１において主に主電極領域３５ａと共通電極３４とによって挟まれた部分が、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変位しないので、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１０に示したように、圧電シート４１〜４４で構成されたアクチュエータユニット２１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、圧力室１０内のインクに付与される圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、圧力室１０内は減圧され、これにより、副マニホールド５ａ内のインクが圧力室１０内に吸い込まれる。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５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３５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３５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３５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、インクが副マニホールド流路５ａ側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５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すると、圧力室１０内の容積低下により圧力室１０内のインクに付与される圧力が上昇し、インクが吐出される。

［印字時の動作例］
再び図７に戻って、配列方向Ａに３７．５ｄｐｉに相当する幅（６７７．３μｍ）を有し、配列方向Ａと直交する方向（第４の方向）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参考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９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７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位置の配列方向Ａへの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７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７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についての両端部（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についての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。

［インクジェットヘッドの製造方法］
次に、上述したインクジェットヘッド１の製造方法について、図１１を参照しつつ説明する。図１１は、インクジェットヘッド１の製造工程図である。

初めにインクジェットヘッド１のヘッド本体７０を製造するヘッド本体形成工程について説明する。インクジェットヘッド１を製造するには、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１などの部品を別々に作製し、それから各部品を組み付ける。まず、ステップ１（Ｓ１）では、流路ユニット４を作製する。流路ユニット４を作製するには、これを構成する各プレート２２〜３０に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチングを施して、図８に示すような孔を各プレート２２〜３０に形成する。その後、個別インク流路７が形成されるように位置合わせされた９枚のプレート２２〜３０を、エポキシ系の熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる。そして、９枚のプレート２２〜３０を熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加圧しつつ加熱する。これによって、熱硬化性接着剤が硬化して９枚のプレート２２〜３０が互いに固着され、図８に示すような流路ユニット４が得られる。

なお、他の例として、９枚のプレート２２〜３０間の熱硬化性接着剤を、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間の熱硬化性接着剤と共に硬化させてもよい。また、９枚のプレート２２〜３０を、金属接合によって互いに固着してもよい。ノズルプレート３０の孔は、エッチングではなく、パンチング加工やレーザ加工によって形成してもよい。

一方、アクチュエータユニット２１を作製するには、まず、ステップ２（Ｓ２）において、圧電セラミックスのグリーンシートを複数用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで形成される。そのうちの一部のグリーンシート上に、導電性ペーストを共通電極３４のパターンにスクリーン印刷する。そして、治具を用いてグリーンシート同士を位置合わせしつつ、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートの下に、共通電極３４のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを２枚重ね合わせる。

そして、ステップ３（Ｓ３）において、ステップ２で得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、４枚のグリーンシートが圧電シート４１〜４４となり、導電性ペーストが共通電極３４となる。その後、ステップ４（Ｓ４）において、最上層にある圧電シート４１上に、導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷する。そして、積層体を加熱処理することによって導電性ペーストを焼成して、圧電シート４１上に個別電極３５を形成する。しかる後、ガラスフリットを含む金を個別電極３５上に印刷して、ランド部３６を形成する。このようにして、図１０に描かれたようなアクチュエータユニット２１を作製することができる。

なお、ステップ１の流路ユニット作製工程と、ステップ２〜４のアクチュエータユニット作製工程は、独立に行われるものであるため、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

次に、ステップ５（Ｓ５）において、ステップ１で得られた流路ユニット４の圧力室に相当する凹部が多数形成された面に、熱硬化温度が８０℃程度であるエポキシ系の熱硬化性接着剤を、バーコーターを用いて均一に塗布する。熱硬化性接着剤としては、例えば二液混合タイプのものが用いられる。

続いて、ステップ６（Ｓ６）において、流路ユニット４に塗布された熱硬化性接着剤層上に、アクチュエータユニット２１を載置する。このとき、各アクチュエータユニット２１は、活性部と圧力室１０とが対向するように流路ユニット４に対して位置決めされる。この位置決めは、予め作製工程（ステップ１〜ステップ４）において流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１に形成された位置決めマーク（図示せず）に基づいて行われる。

次に、ステップ７（Ｓ７）において、流路ユニット４と、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間の熱硬化性接着剤層と、アクチュエータユニット２１との積層体を、図示しない加熱・加圧装置で熱硬化性接着剤の硬化温度以上に加熱しながら加圧する。そして、ステップ８（Ｓ８）において、加熱・加圧装置から取り出された積層体を自然冷却する。こうして、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とで構成されたヘッド本体７０が製造される。これをもってヘッド形成工程は終了する。

しかる後、ＦＰＣ５０の接着を行った後、リザーバユニット７１の接着工程などを経ることによって、上述したインクジェットヘッド１が完成する。

なお、他の例として、個別電極３５及びランド部３６が形成されていないアクチュエータユニット（本明細書において、このようなものを便宜上アクチュエータユニットということがある）と流路ユニット４との加熱接着後に、アクチュエータユニット上に導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷し、さらに加熱処理を行ってもよい。また、導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷したグリーンシートを用意し、その下に、共通電極３４のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを２枚重ね合わせた積層体に加熱処理を施してもよい。

続いて、製造されたインクジェットヘッド１のインク流路内に存在する空気を排除する工程について、以下に説明する。図１２はインクジェットヘッド１のインク流路内に存在する空気を排除する工程を示す工程図である。図１３は、インクジェットヘッドのインク流路内に蒸気を充填する状況を示した概略図である。図１４は、蒸気が充填されたインクジェットヘッド１にキャップ１１６を取り付けた状況を示す概略図であり、図２に示したメンテナンスユニット１１７の構成も示されている。

まず、製造されたインクジェットヘッド１に、中空針６５が接続されたチューブ１８を接続する。そして、図１３に示すように、水が充填された容器１５１から図１３中右方に延出された排出管１５２の端部に設けられたキャップ１５３に中空針６５を突き刺して接続する。なお、キャップ１５３は、前述したインクカートリッジ６０に設けられたキャップ６３と同様なものである。また、本実施の形態において、容器１５１に充填された液体として、水を使用しているが、インクカートリッジ６０のインクに含まれる成分（例えば、保湿剤など）を含んでいてもよい。

容器１５１の排出管１５２の中央外周部分には、排出管１５２を加熱するとともに排出管１５２内の水を加熱する加熱装置１５５が配置されている。ステップ１０（Ｓ１０）においては、この加熱装置１５５で排出管１５２内の水を加熱して水を気化させて、水蒸気を生成する。このステップ１０が第１工程となる。

次に、ステップ１１（Ｓ１１）において、チューブ１８に設けられた開閉弁６６を「開」の状態にする。すると、排出管１５２内で生成された水蒸気がチューブ１８側に流通して、インクジェットヘッド１のインク流路全体の隅々にまで行きわたる。こうして、インクジェットヘッド１のインク流路とチューブ１８内のインク流路とに水蒸気を充填させる。このステップ１１が第２工程となる。

次に、ステップ１２（Ｓ１２）において、インクジェットヘッド１に充填された蒸気がノズル８から排出されたら、図１４に示すようにキャップ１１６の凹部１１９をヘッド本体７０のインク吐出面７０ａと対向させつつ、段差部１２０にインクジェットヘッド１を嵌合させて、キャップ１１６でインク吐出面７０ａを外部に対して封止する。さらにステップ１３（Ｓ１３）においては、開閉弁６６を「閉」の状態にする。こうして、インクジェットプリンタ１０１に組み付ける前のインクジェットヘッド１が完成する。

このように、インクジェットヘッド１のインク流路とチューブ１８内のインク流路とに水蒸気を充填させることで、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路に存在する空気が水蒸気によってノズル８から押し出される。そのため、インク流路内には空気が存在しない状態となる。そして、インク吐出面７０ａをキャップ１１６で封止するとともに、開閉弁６６を「閉」の状態にすることで、外部の空気がノズル８及び中空針６５から侵入できなくなる。そのため、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路が水蒸気だけで満たされた状態で維持される。

次に、ステップ１４（Ｓ１４）において、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路に充填された水蒸気が液化するまで待つ。こうすることで、水蒸気が水になり、その体積が減少してインクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路がほぼ真空状態となる。以上のステップ１２〜１４が第３工程となる。

次に、図１４に示すようにインクジェットプリンタ１０１に設けられたフレーム１１８から突き出た中空針１３３，１３７の先端部とキャップ１１６の薄肉部１２５とが対向する位置に配置させる。そして、中空針１３３，１３７で薄肉部１２５を突き破らせ、中空針１３３，１３７の先端部がインク吐出面７０ａと凹部１１９とで囲まれた領域に存在するようにしつつ、キャップ１１６をフレーム１１８に固着させる。このとき、中空針１３３，１３７に接続されたチューブ１３２，１３６に設けられた開閉弁１３４，１３８は共に「閉」の状態にされているので、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路の真空状態は保たれたままとなっている。こうして、インク流路の空気が排除された状態のままインクジェットヘッド１及びチューブ１８をインクジェットプリンタ１０１に組み付けることができる。

また、本実施の形態では、インクジェットプリンタ１０１にインクジェットヘッド１を取り付ける中で説明していたが、単にインクジェットヘッド１を前述したように製造する場合においては、製造されたインクジェットヘッド１にチューブ１８を接続せず、排出管１５２を直接、インクジェットヘッド１に接続して、排出管１５２で前述と同様に生成された水蒸気をインクジェットヘッド１のインク流路に充填する。そして、水蒸気がインク流路内に充填された状態でインク吐出面７０ａをキャップ１１６で封止してインクジェットヘッド１を製造してもよい。こうすると、インクジェットヘッド１内のインク流路に空気がほとんど残留していないインクジェットヘッドを得ることができる。また、インクジェットヘッドのインク流路に水蒸気が充填されるので、前述のようにインク流路内に存在する空気をインクジェットヘッド１内から排出することができるとともに、水蒸気は常温で液化するため、インクジェットヘッド１のインク流路に気体が残留するのを防ぐことができる。

続いて、インクジェットプリンタ１０１に組み付けられたインクジェットヘッド１にインクを初期導入するときの導入工程について、以下に説明する。図１５は、インクジェットヘッド１にインクを初期導入するときの状況を示す概略図であり、図２に示されたメンテナンスユニット１１７の構成も示されている。

インクジェットプリンタ１０１に組み付けられたインクジェットヘッド１にインクを初期導入するときは、図１５に示すようにインクジェットヘッド１を脱気インクが充填されたインクカートリッジ１７１に接続する。このインクカートリッジ１７１は、前述したインクカートリッジ６０とほぼ同じ構成を有しているが、インクカートリッジ１７１のインク量が少ない分だけ小さくなっている点と、充填されているインクが気体が溶け込みやすい脱気インクという点だけが異なっている。なお、インクカートリッジ１７１のキャップ１７２は、前述したインクカートリッジ６０のキャップ６３と同様である。

次に、図１５に示すようにインクカートリッジ１７１のキャップ１７２にチューブ１８に直結された中空針６５を突き刺してから開閉弁６６を「開」の状態にする。すると、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路はほぼ真空状態で減圧されているために、脱気インクはインク流路内に導入されその隅々に行きわたる。そのとき、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路に僅かな空気が残っていても、その空気は残らず脱気インクに溶け込むため、インク流路内にわずかに空気が残留していても、それを排除することができる。以上が脱気インクをインク流路内に導入する工程となる。

次に、吸引ポンプ１３１を駆動させると共に、開閉弁１３４，１３８を「開」の状態にして、キャップ１１６の凹部１１９とインク吐出面７０ａとで囲まれた領域内に漏れだしている脱気インクとインクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路の脱気インクとを吸引して廃インク溜め１３５に廃棄する。

次に、吸引ポンプ１３１を停止すると共に、開閉弁６６を「閉」の状態にする。そして、インクカートリッジ１７１を中空針６５から抜き取り、インクカートリッジ６０のキャップ６３に中空針６５を突き刺してインクジェットヘッド１とインクカートリッジ６０とをチューブ１８を介して接続する。

次に、吸引ポンプ１３１を駆動させると共に、開閉弁６６を「開」の状態にする。そして、チューブ１８及びインクジェットヘッド１内のインク流路の脱気インクがインクカートリッジ６０に充填されているインクに入れ替わるまで、吸引ポンプ１３１を駆動させ、インクが入れ替われば吸引ポンプ１３１を停止させる。こうして、インクジェットヘッド１へのインクの初期導入が終了する。

なお、本実施の形態においては、インクカートリッジ６０のインクをインクジェットヘッド１に導入する前に、インクカートリッジ１７１の脱気インクを導入しているが、上述したようにインクジェットヘッド１及びチューブ１８内はほぼ真空状態とされているので必ずしも脱気インクをインクジェットヘッド１に導入する必要性はなく、はじめからインクカートリッジ６０のインクをインクジェットヘッド１に初期導入してもよい。こうすることで、脱気インクをインクジェットヘッド１に導入する手間が省けることになる。

以上のような本実施の形態によるインクジェットプリンタ１０１のインクジェットヘッド１によると、インク吐出面７０ａはキャップ１１６で封止され、チューブ１８は開閉弁６６によって閉じられているので、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路に充填された水蒸気が液化すると、インク流路内をほぼ真空状態に維持することができる。そのため、インクを初期導入したときに、そのインク流路内には空気が存在しないので、インク流路中のインクに気泡が混入することがない。また、インクジェットヘッド１の気体排除方法によると、インクジェットヘッド１を製造した後、インクジェットヘッド１及びチューブ１８内のインク流路に水蒸気を充填することで、このインク流路内の空気が外部に排出される。そして、キャップ１１６及び開閉弁６６で外部とインク流路とを遮断することで、インク流路には空気が入り込まなくなる。この状態で、インクジェットプリンタ１０１に組み付けられるので、インクをインク流路に初期導入しても上述したようにインク流路中のインクには気泡が混入しなくなる。

また、インクジェットヘッド１のインク流路とチューブ１８のインク流路とに水蒸気が充填されているので、チューブ１８を介してインクを初期導入するときにおいても、チューブ１８及びインクジェットヘッド１内のインク流路に気体が残留するのを防ぐことができる。つまり、インクカートリッジと接続されたチューブ等のインク供給管が接続されたインクジェットヘッドだと、インクジェットヘッド１内のインク流路に蒸気を充填しインクジェットヘッド１内のインク流路を真空状態としても、インク初期導入時にインクとともにインク供給管内の空気がインクジェットヘッドのインク流路に流れてきて、インク流路内に空気が残存して気泡が生じるが、本発明においては、インクジェットヘッド１内のインク流路とともにインク供給管となるチューブ１８にも水蒸気を充填して真空状態を形成しているので、インク流路内に気体が残留するのを確実に防ぐことが可能となる。

また、インクカートリッジ６０のインク成分に含まれる水を気化させた水蒸気を使用しているため、水蒸気が完全に液化せずに水蒸気のままインクジェットヘッド１及びチューブ１８のインク流路に存在していても、水蒸気はインクに溶けやすいのでインクジェットヘッド１内のインク流路に気体が残留するのを効果的に防ぐことができる。また、インク初期導入時において、水蒸気は冷やされることになり、直ぐに水蒸気が液化してインク内に溶け込んでしまう。

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、上述したインクジェットヘッド１は、活性部を変化させて圧力室のインクに圧力を与えてインクを吐出させているが、他の方式のインクジェットヘッドにおいても蒸気をインク流路に充填することで、上述した効果を得ることができる。また、本発明は、ライン式のだけでなく、シリアル式のインクジェットプリンタにも適用可能である。

また、上述したインクジェットヘッド１のインク流路内の気体排除方法において、インクジェットヘッド１に蒸気を充填させるときに、インク吐出面７０ａから蒸気が出ていなくても、キャップ１１６で封止してもよく、この場合においても、インク流路内に残留する気体を減少させることができる。また、チューブ１８が備えていないインクジェットヘッドにも適用することができる。

本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドが適用されたインクジェットプリンタの全体的な構成を示す側面図である。 図１に示すメンテナンスユニットを用紙搬送方向から見た説明図である。 図１に示すインクジェットプリンタのインク供給経路の構成を示す概略図である。 図１に示すインクジェットヘッドの外観斜視図である。 図４のV−V線に沿った断面図である。 図１に示す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６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７に示すヘッド本体の圧力室に対応した部分断面図である。 図６に描かれたアクチュエータユニット上に形成された個別電極の平面図である。 図９のX−X線に沿った断面図である。 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドの製造工程図である。 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドのインク流路内に存在する空気を排除する工程を示す工程図である。 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドのインク流路内に蒸気を充填する状況を示した概略図である。 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドにキャップを取り付けた状況を示す概略図である。 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドにインクを初期導入するときの状況を示す概略図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
８ ノズル
１０ 圧力室
１８ チューブ
２１ アクチュエータユニット（インク吐出手段）
６６ 開閉弁
７０ ヘッド本体
７０ａ インク吐出面
１０１ インクジェットプリンタ
１１６ キャップ
１１７ メンテナンスユニット
１５１ 容器
１５２ 排出管

Claims (10)

1. インクが導入されるインク導入孔とノズルとが連通するインク流路が形成されたインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドのインク吐出面を塞ぐことが可能なキャップとを備えたインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドの気体排除処理方法であって、
   前記インクジェットヘッドの外部において、常温で液体に戻る物質の蒸気を生成する第１工程と、
   前記インクジェットヘッドに形成された前記インク流路内に、前記蒸気を充填する第２工程と、
   前記インク流路内に前記蒸気が充填された状態において、少なくとも前記キャップで前記インク吐出面を塞ぐ工程を行うことにより前記インク流路を外部に対して封止する第３工程とを備えていることを特徴とする気体排除処理方法。
2. 前記第３工程は、前記インク導入孔から前記インクジェットヘッド内に充填された前記蒸気が前記ノズルから排出され始めてから前記キャップでインク吐出面を塞ぐことを特徴とする請求項１に記載の気体排除処理方法。
3. 前記インクジェットプリンタが、
   一端が前記インクジェットヘッドの前記インク導入孔に接続され、他端がインクが充填されたインクカートリッジと接続離脱可能なインク供給管と、
   前記インク供給管内の流路を開閉可能な弁とをさらに備えており、
   前記第３工程は、前記キャップで前記インク吐出面を塞ぐ工程の後に実行される前記弁を閉じる工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の気体排除処理方法。
4. 前記第３工程は、前記弁を閉じる工程の後に前記インク流路内に充填された前記蒸気を液化させる工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の気体排除処理方法。
5. 前記第２工程において、前記蒸気を前記インク流路及び前記インク供給管内の流路の両方に充填することを特徴とする請求項３又は４に記載の気体排除処理方法。
6. 前記第１工程において、インクに含有させる液体成分を気化させることによって前記蒸気を生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気体排除処理方法。
7. 前記第３工程の後であって、前記インク流路内にインクを導入する工程の前に、前記インクよりも気体が溶けやすい脱気インクを前記インク流路内に導入する工程を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気体排除処理方法。
8. インクが導入されるインク導入孔とインクを吐出するノズルとが連通するインク流路が形成されたインクジェットヘッドの気体排除処理方法であって、
   前記インクジェットヘッドの外部において、常温で液体に戻る物質の蒸気を生成する第１工程と、
   前記インクジェットヘッドに形成された前記インク流路内に、前記蒸気を充填する第２工程と、
   前記蒸気が充填された状態の前記インク流路を外部に対して封止する第３工程とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッドの気体排除処理方法。
9. インクが導入されるインク導入孔とインクを吐出するノズルとを連通させるインク流路と、前記インク流路内のインクを前記ノズルから吐出させるインク吐出手段とを備えたヘッド本体を形成するヘッド本体形成工程と、
   前記ヘッド本体形成工程の後に行われ、前記ヘッド本体の外部において、常温で液体に戻る物質の蒸気を生成する第１工程と、
   前記ヘッド本体の前記インク流路内に、前記蒸気を充填する第２工程と、
   前記蒸気が充填された状態の前記インク流路を外部に対して封止する第３工程とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
10. インクが導入されるインク導入孔とインクを吐出するノズルとが連通するインク流路が形成されたインクジェットヘッドであって、
    前記ノズルが形成されたインク吐出面を塞ぐキャップと、
    一端が前記インク導入孔に接続され、他端がインクカートリッジと接続されるインク供給管と、
    前記インク供給管内の流路を開閉可能な弁とを備え、
    前記インク流路内が真空状態であって、前記キャップが前記インク吐出面を塞ぎ且つ前記弁が閉じられていることを特徴とするインクジェットヘッド。

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