JP4193684B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱膨張係数が異なる２つのユニットが重ね合わせられたインクジェットヘッドの製造方法に関する。

特許文献１には、ノズル及び圧力室を含むインク流路が複数形成された流路ユニットと、複数の圧力室に跨る寸法を有するアクチュエータユニットとを重ね合わせたインクジェットヘッドが記載されている。アクチュエータユニットは、絶縁体である複数の圧電セラミックシートを含んでいる。これら圧電セラミックシートの何枚かは、その両側に配置された電極によって挟まれている。圧電セラミックシートの電極に挟まれた部分は、製造過程において高電圧を印加されることによって、分極された活性部となっている。アクチュエータユニットには、活性部が圧力室ごとに形成されている。活性部の両側にある２つの電極を異なる電位にすると、活性部がシートの厚み方向に伸びる。そして、これに伴って圧力室の容積が減少して圧力室内のインクに圧力が加えられると、圧力室に連通したノズルからインクが吐出される。かかるインクジェットヘッドでは、圧電セラミックシートが複数の圧力室に跨る寸法を有しているために、圧電セラミックシート上に多数の電極を高密度に配置することが可能となっている。そのため、各電極に対向するように圧力室を高密度に配置することが可能となって、高解像度印刷が実現できるようになる。

各活性部は、その両側にある電極と共にキャパシタを構成している。活性部は、静電容量が大きいほどその伸縮量が大きくなる。したがって、活性部の静電容量が大きいほど、対応するノズルからのインク吐出速度が速くなる。

上述のようなインクジェットヘッドにおいて、流路ユニットとアクチュエータユニットとは、接着剤によって接着されるのが一般的である。接着剤としては、耐インク性に優れていること、硬化時間が短いこと、及び、接着直前の粘度が低いために硬化後の厚みのばらつきが小さいことなどの理由から、現状において熱硬化性接着剤が用いられる。

特開２００３−２３７０７８号公報（図１〜図４）

本発明者は、熱硬化性接着剤を用いて２つのユニットが重ね合わせられた上述のインクジェットヘッドにおいて、ノズルがアクチュエータユニット内のどの場所に対向しているかに応じて、ノズルからのインク吐出速度が異なることを知見した。これについて、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、特許文献１に記載された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の平面図である。アクチュエータユニット２０１は、平面形状が台形であって、重心２０２を有している。本発明者が知見したアクチュエータユニット内の場所に応じてノズルからのインク吐出速度が異なる現象の一例として、ノズルからのインク吐出速度は、アクチュエータユニット２０１においてノズルが対向する場所の重心２０２からの距離に依存することがある。詳細には、ノズルからのインク吐出速度は、アクチュエータユニット２０１においてノズルが対向する場所の重心２０２からの距離が長くなるに連れて遅くなる。これを、アクチュエータユニットの重心２０２からの距離と、接着前後における各活性部の静電容量の変化率との関係として描いたグラフが、図１３である。図１３に描かれた曲線２１０が示すように、静電容量の変化率は、重心２０２からの距離が長くなるに連れて減少する。このようなインク吐出速度のばらつきは、印刷される画像の画質劣化を発生させることになる。

そこで、本発明の主たる目的は、ノズルからのインク吐出速度のばらつきを減少させることである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明者は、鋭意研究の結果、上述したようなインク吐出速度の場所依存性が、流路ユニットとアクチュエータユニットとの熱膨張係数の相違に起因して発生することを見出した。以下、本発明者が見出した、インク吐出速度の場所依存性が発生する原因について説明する。

一般に、流路ユニットは、耐インク性及び加工性の面から例えばＳＵＳ４３０のような金属材料から形成されている。一方、アクチュエータユニットは、熱膨張係数が流路ユニットよりも大幅に小さい圧電セラミックシートを主たる部品としている。また、流路ユニットとアクチュエータユニットとの接着時においては、熱硬化性接着剤の厚みを一定に保つために、流路ユニット及びアクチュエータユニットを一対の押圧部材で挟持し、これらが互いに押圧される方向に圧力を加えなければならない。その際、現状においては、流路ユニット及びアクチュエータユニットに圧力を加えた状態においてこれらを熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度まで昇温させ、熱硬化性接着剤が硬化してから圧力を解放している。つまり、昇温時において、アクチュエータユニットは、大きな圧力で流路ユニットに拘束された状態となっている。このとき、アクチュエータユニットには、全体的に均一に圧力がかかるわけではないので、アクチュエータユニット内の位置に応じて拘束力にばらつきが生じる。このばらつきは、アクチュエータユニットの面積が大きいほど顕著になる。そのため、熱膨張係数が流路ユニットよりも大幅に小さい圧電セラミックシートを含むアクチュエータユニットは、両者の伸び量の差を両者の界面に沿ったずれとして逃がしにくい大きい圧力で拘束された場所（例えば、アクチュエータユニットの重心に近い場所）ほど、流路ユニットに引きずられるようにして面方向に大きく伸びる。一方、小さな圧力で拘束された場所においては両者の界面に沿ったずれが生じるため、アクチュエータユニットは自身の熱膨張係数に応じて小さく伸びる。

熱硬化性接着剤が硬化した後の温度降下時には、流路ユニットとアクチュエータユニットとが硬化した熱硬化性接着剤によってずれが生じないように接着されているので、両者は、熱膨張係数が異なるにもかかわらず、同じ長さだけ縮む。他方、上述したように、アクチュエータユニットの昇温時における伸び量は大きな圧力で拘束された場所ほど大きいため、常温に戻った後にアクチュエータユニットに加えられる圧縮応力は、大きな圧力で拘束された場所ほど小さくなる。言い換えると、昇温時に小さな圧力で拘束されていた場所は、常温に戻った後は流路ユニットに引きずられて大きく縮もうとするため、大きな圧縮応力が加えられる。このような圧縮応力の場所による相違によって、活性部の静電容量も場所により相違する。静電容量は、誘電率、電極面積、厚みに基づいて決まるが、圧縮応力の相違により厚みが相違するからである。その結果、１つのアクチュエータユニットに対向する範囲内にある多数のノズルからのインク吐出速度にばらつきが生じるのである。

本発明は、本発明者が得た上記のような認識に基づいて完成されたインクジェットヘッドの製造方法であって、圧力室を経てインクを吐出するノズルに達するインク流路が複数形成された流路ユニットを作製する工程と、熱膨張係数が前記流路ユニットとは異なるとともに複数の前記圧力室に跨る寸法を有する圧電セラミックシートを含んで構成され、前記圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットを作製する工程と、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとを熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる工程と、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを、前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上の所定温度に加熱する工程と、前記熱硬化性接着剤が硬化する前であって前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットが前記所定温度に達してから、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに、前記熱硬化性接着剤を介して互いに押圧される方向の圧力を加える工程と、前記熱硬化性接着剤が硬化した後に、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに加えられた圧力を解除する工程とを備えている。

これによると、アクチュエータユニットには、接着後に常温に戻った状態において、場所によらず、ほぼ均等な大きさの圧縮応力が加えられることになる。そのため、アクチュエータユニット内の異なる位置に設けられたノズルからのインク吐出速度のばらつきを少なくすることができる。したがって、アクチュエータユニットの製造歩留まりを向上させることができる。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、前記圧力を解除する工程の後に、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを前記所定温度から冷却する工程を更に備えていてもよい。

本発明では、前記加熱する工程において、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットの積層体を、予め前記所定温度とされた物質に接触させてもよい。これによると、アクチュエータユニット及び流路ユニットを速やかに昇温させることができるために、流路ユニット及びアクチュエータユニットが所定温度に達してから熱硬化性接着剤が硬化するまでの時間を広げることができる。そのため、圧力を加え始める時刻に十分な余裕が生じて、製造が容易となる。

本発明では、前記圧力を加える工程において、一対の前記加熱冶具によって前記積層体を挟持することで前記積層体に圧力を加えてもよい。これによると、一対の加熱治具を流路ユニット及びアクチュエータユニットの加熱と加圧とに兼用することができるので、インクジェットヘッドの製造に要する設備を簡素化することができる。

本発明において、前記重ね合わせる工程は、前記流路ユニットに前記熱硬化性接着剤を転写する工程と、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを所定の位置関係に位置決めする工程とを含んでいてもよい。

本発明において、前記流路ユニットは複数の前記圧力室がマトリクス状に配列されたものであってよい。この場合に上述した本発明の効果がより一層発揮される。
本発明では、前記圧力を加える工程において、緩衝材としての樹脂シートを介して前記アクチュエータユニットに圧力を加えてもよい。
本発明では、前記圧力を加える工程において、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットへの加圧を、前記熱硬化性接着剤の粘度が最小となるときに開始してもよい。
本発明では、前記流路ユニットは、複数の金属薄板が積層された積層構造を有しており、前記複数の金属薄板が金属接合によって固着されるものであってよい。
本発明において、前記流路ユニットは、複数の薄板が熱硬化性接着剤を介して積層された積層構造を有していてよい。この場合に、前記重ね合わせる工程において前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとが重ね合わされた時点では、前記複数の薄板同士が接着されておらず、前記加熱する工程が行われることによって、前記複数の薄板同士が接着されるようにしてもよい。
別の観点において、本発明は、複数の薄板が積層された積層構造を有し且つ圧力室を経てインクを吐出するノズルに達する複数のインク流路が形成された流路ユニットと、熱硬化性接着剤を介して前記流路ユニットに接着され且つ前記圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記圧力室に対向してそれぞれ配置された複数の個別電極と、一定の電位に保たれる共通電極と、前記個別電極と前記共通電極との間に挟まれるとともに、熱膨張係数が前記流路ユニットとは異なる圧電セラミックシートとを含む前記アクチュエータユニットを作製する工程と、前記流路ユニットを構成する前記複数の薄板を積層する工程と、積層された前記複数の薄板と前記アクチュエータユニットとを、前記熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる工程と、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを、前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上の所定温度に加熱する工程と、前記熱硬化性接着剤が硬化する前であって前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットが前記所定温度に達してから、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに、前記熱硬化性接着剤を介して互いに押圧される方向の圧力を加える工程と、前記熱硬化性接着剤が硬化した後に、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに加えられた圧力を解除する工程とを備えている。

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。

＜ヘッド全体構造＞
本発明の一実施の形態に係る製造方法によって製造されたインクジェットヘッドについて説明する。図１は、本実施の形態によるインクジェットヘッド１の斜視図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。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が形成されたリザーバユニットであるベースブロック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、左又は右に引き出されている。

図３は、ヘッド本体７０の平面図である。図３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３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５参照）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の表面には、多数の圧力室１０（図５参照）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２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開口（図示せず）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、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。

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、及び、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、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５は、個別インク流路を示す断面図である。図５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５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、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図７参照）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５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から垂直下方にノズル８へと向かう。

図５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とは異なるレベルに設けられている。これにより、図４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と平面視で同じ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４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４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。後述するように、アクチュエータユニット２１上には、平面形状がほぼひし形で圧力室１０よりも一回り小さい個別電極３５（図６及び図７参照）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４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４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４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４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４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４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６は個別電極３５の平面図である。図６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７は、図６のVII−VII線に沿った断面図である。図７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６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７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６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７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。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。

＜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７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、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクを副マニホールド流路５ａ側から吸い込む。

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。

＜印字時の動作例＞
再び図４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６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４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４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４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８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、インクジェットヘッド１の製造工程図である、図９は、インクジェットヘッド１を製造工程順に描いた側面図である。

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５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５に示すような流路ユニット４が得られる。

変形例として、９枚のプレート２２〜３０間の熱硬化性接着剤を、後で行う加熱工程（ステップ６〜ステップ９）において、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。本明細書では、このように熱硬化性接着剤が硬化していない状態のものを、流路ユニットと称することがある。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、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７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。

変形例として、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。この場合、流路ユニットに形成された圧力室１０に対向させて、個別電極３５を高い位置精度で形成することができる。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。この場合、予め個別電極３５のパターンが印刷形成されるので、一度の加熱処理でアクチュエータユニットを形成することができる。

なお、ステップ１の流路ユニット作製工程と、ステップ２〜３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４（Ｓ４）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た転写によって塗布する。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。図９（ａ）は、バーコーターの巻線ロッド１０１が流路ユニット４上を図中矢印方向に移動していく様子を描いたものである。図９（ａ）に示すように、バーコーターを用いることによって、流路ユニット４上には、均一な厚みの熱硬化性接着剤層９１が形成される。

続いて、ステップ５（Ｓ５）において、図９（ｂ）に示すように、熱硬化性接着剤層９１上に、４枚の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３）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。その後、アクチュエータユニット２１上に、緩衝材として、ナフロン（登録商標）のような樹脂シート９２を載せる。

次に、ステップ６（Ｓ６）において、図９（ｃ）に示すように、流路ユニット４と熱硬化性接着剤層９１とアクチュエータユニット２１と樹脂シート９２との積層体９３を、加圧加熱装置１０２の下治具１０３上に載置する。加圧加熱装置１０２の下治具１０３及び上治具１０４は、それぞれ内部に図示しないヒータを有している。そのため、ヒータへの電流をオンオフすることによって、下治具１０３及び上治具１０４を所望温度に維持することが可能となっている。ステップ６では、下治具１０３及び上治具１０４を予め１２０℃に加熱しておく。上治具１０４の位置が固定されているのに対して、エアシリンダ１０５によって支持された下治具１０３は、上治具１０４との距離が変化する方向に昇降可能となっている。そのため、加圧加熱装置１０２は、下治具１０３上に配置した部材を加熱しつつ、下治具１０３と上治具１０４との間に挟んでこの部材に所望の圧力を加えることが可能となっている。ステップ６では、下治具１０３を下方位置に固定しておくので、下治具１０３上に載置された積層体９３と上治具１０４との間は離隔している。なお、この場合、エアシリンダ１０５のストッパ位置を可変にすることで、積層体９３と上治具１０４との間をできるだけ狭くして加熱効率を上げることも可能である。

積層体９３は、下治具１０３上に載置された後、下治具１０３及び上治具１０４の温度を１２０℃に保ったまま、下治具１０３と上治具１０４との間に挟まれることなく、１２０秒間放置される（ステップ７（Ｓ７））。

１２０℃に保持された下治具１０３上に積層体９３を載置すると、積層体９３を構成する流路ユニット４、アクチュエータユニット２１及び熱硬化性接着剤層９１の温度は上昇し始める。また、熱硬化性接着剤層９１は、その温度上昇に伴って次第に粘度が変化する。図１０において、曲線１３０は、１２０℃に保持された下治具１０３上に積層体９３が載置された時刻からの、アクチュエータユニット２１の温度変化の様子を示している。また、曲線１３１は、熱硬化性接着剤層９１の粘度指数の変化の様子を示している。曲線１３０から分かるように、積層体９３は、下治具１０３上に載置されると、その直後から急速に温度上昇して５０秒程度の短時間のうちに１２０℃近くの温度に達する。一方、曲線１３１から分かるように、熱硬化性接着剤層９１の粘度は積層体９３の加熱開始直後から低下し始め、２００秒程度経過してから上昇に転じる。したがって、積層体９３が１２０℃近くの温度に達した時点で、熱硬化性接着剤層９１は未だ硬化していない。

積層体９３は、その温度上昇に伴って各積層部材が別々に熱膨張する。本実施の形態において、積層体９３を構成する流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は、加熱開始から５０秒程度経過した時点で、１２０℃に達し、その温度に応じた寸法となる。このとき、熱膨張係数が流路ユニット４よりも大幅に小さい圧電セラミックシートを含むアクチュエータユニット２１は、積層体９３が加圧されておらず且つ熱硬化性接着剤層９１が未だ硬化していないために、流路ユニット４に引きずられることなく、流路ユニット４の伸び量とは無関係に伸びる。したがって、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１の伸び量は、それぞれの熱膨張係数に応じた量となり、アクチュエータユニット２１の伸び量が場所によって相違することはほとんどない。

積層体９３の加熱開始から１２０秒経過後、ステップ８において、エアシリンダ１０５を駆動することによって、下治具１０３を上昇させる。これによって、図９（ｄ）に示すように、積層体９３が下治具１０３と上治具１０４との間に挟まれ、所定圧力で加圧され始める。このとき、熱硬化性接着剤層９１は未だ硬化していない。積層体９３を加圧することによって、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間に挟まれた熱硬化性接着剤層９１の厚みが、場所による相違や個体差なく均一化された小さな値となる。この加圧工程の間も、下治具１０３及び上治具１０４の温度を１２０℃に保ったままとする。なお、積層体９３に緩衝材として含まれる樹脂シート９２は、エアシリンダ１０５が発生する外部圧力を積層体９３全体に均一に分散して加えるように働き、熱硬化性接着剤層９１の厚みの均一化に寄与している。

また、積層体９３の加熱開始から加圧開始までの時間は、下治具１０３及び上治具１０４の温度を１２０℃としたときに、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とが１２０℃に達する５０秒以上であり、且つ、熱硬化性接着層９１が硬化反応を始めてある程度の硬度に達する３００秒以下であればよい。さらに、加圧は熱硬化性接着剤の粘度が最小となる２００秒以前に開始しておくことが好ましい。これにより、所定の加圧力に対応した熱硬化性接着剤層９１の厚みを再現性よく得ることができる。

加圧工程は、加熱開始時刻から４００秒程度が経過するまで行われる。したがって、曲線１３１から分かるように、加圧工程の間に熱硬化性接着剤層９１は硬化し、冷却されても接着部で流路ユニット４とアクチュエータインターフェースニットユニット２１とが圧力解放時にずれが生じない程度に固定される。４００秒程度経過後、エアシリンダ１０５を逆駆動することによって、図９（ｅ）に示すように、下治具１０３を下降させる。これによって、積層体９３に加えられていた圧力が解放される（ステップ９）。

その後、ステップ１０では、積層体９３への圧力を解放した状態において、積層体９３を冷却して常温まで温度を低下させる。本実施の形態では、冷却は自然放置により行う。この自然冷却の過程において、積層体９３を構成する流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は、収縮しようとする。このとき、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とが硬化した熱硬化性接着剤層９１によってずれが生じないように接着されているので、両者は、熱膨張係数が異なるにもかかわらず、ほぼ同じ長さだけ縮む。上述したように、加熱による昇温時に積層体９３を構成する各部材は自由に膨張し、場所によってその伸び量が相違することはほとんどないまま固定されるため、常温に戻った後にアクチュエータユニット２１に内在することになる圧縮応力にも、場所による分布がほとんどない。

しかる後、ＦＰＣ５０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。

図１１は、本実施の形態によって製造されたインクジェットヘッド１について、図１３と同様、アクチュエータユニット２１の重心からの距離と、接着前後における各活性部の静電容量の変化率との関係を描いたグラフである。図１１に描かれた曲線１４０が示すように、上述したように製造されたインクジェットヘッド１において、圧縮応力を内在することによる静電容量の低下は見られるが、静電容量の変化率は、重心からの距離にほとんど依存していない。したがって、１つのアクチュエータユニット２１に対向する範囲内にある多数のノズル８からのインク吐出速度にほとんどばらつきが生じない。よって、インクジェットヘッド１によって印刷される画像の画質を大幅に向上させることができる。

また、アクチュエータユニット２１には場所にかかわらず比較的大きな圧縮応力を内在することになるので、たとえ製造過程において大きな引っ張り力が加えられてもアクチュエータユニット２１にクラックが発生しにくくなる。したがって、アクチュエータユニット２１の製造歩留まりを向上させることができる。

また、上述した製造方法では、ステップ６において予め下治具１０３を予め１２０℃としているので、下治具１０３上に積層体９３を載置してから下治具１０３を昇温させる場合に比較して、積層体９３を速やかに昇温させることができる。したがって、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１が１２０℃に達してから熱硬化性接着剤層９１が硬化するまでの時間を広げることができる。そのため、下治具１０３を上昇させて積層体９３に圧力を加え始める時刻に十分な余裕が生じて、製造が容易となる。

また、加熱加圧装置１０２は、ステップ６において、下冶具１０３上に配置した積層体９３を加熱しつつ、下冶具１０３と上冶具１０４との間に挟んで積層体９３に所望の圧力を加えることが可能である。したがって、積層体９３の加熱と加圧との両方を加熱加圧装置１０２で行うことができるので、インクジェットヘッド１の製造に要する設備を簡素化することができる。また、積層体９３をより均一な温度分布で昇温することができる。さらに、昇温時に生じる熱硬化性接着剤の粘度低下によって流路ユニット４上でアクチュエータユニット２１が流れるように変位してしまうことを防ぐことができる。なお、この場合の加圧力は、積層体９３の各構成部材の膨張を規制しない程度であることが重要である。

また、ステップ６において下治具１０３上に積層体９３を載置してから下治具１０３を１２０℃まで昇温させてもよい。この場合、積層体９３の昇温ペースが上述した場合よりも遅くなる。

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、樹脂シート９２は用いなくてもよい。また、上述した実施の形態では多数の圧力室及びノズルがマトリクス状に配列されたインクジェットヘッドについて説明したが、本発明は、ノズルが１列又は２列に配列されたインクジェットヘッドにも適用可能である。さらに、流路や圧力室の形状などは適宜変更されてよい。また、上述の実施の形態では、流路ユニットの熱膨張係数がアクチュエータユニットよりも大きい場合を説明したが、熱膨張係数の大小関係は逆であってもよい。また、さらに、接着後の積層体９３を速やかに冷却するという観点から、上記実施の形態では自然冷却を行っているが、風冷や水冷による強制的な冷却手段をとってもよい。

また、本発明において、流路ユニットとアクチュエータユニットは、それぞれ別の工程を経て作製されるため、並行して作製してもよいし、どちらかを先に作製してもよい。また、上記実施の形態では圧力を解除する工程の後に冷却する工程を備えているが、両工程は同時に進行させてもよい。

本発明の一実施の形態によって製造されたインクジェットヘッドの外観斜視図である。 図１に示すインクジェットヘッドの断面図である。 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３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図３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３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３に描かれたアクチュエータユニットの部分断面図である。 本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドの製造工程図である。 図１に示すインクジェットヘッドを製造工程順に描いた側面図である。 加熱開始時刻からの、アクチュエータユニットの温度変化及び熱硬化性接着剤層の粘度指数の変化の様子を示している。 図１に示すインクジェットヘッドについて、アクチュエータユニットの重心からの距離と、接着前後における各活性部の静電容量の変化率との関係を描いたグラフである。 特許文献１に記載された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の平面図である。 特許文献１に記載されたインクジェットヘッドについて、アクチュエータユニットの重心からの距離と、接着前後における各活性部の静電容量の変化率との関係を描いたグラフである。

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
２１ アクチュエータユニット
３５ 個別電極
４１〜４４ 圧電シート
９１ 熱硬化性接着剤層
９２ 樹脂シート
９３ 積層体
１０１ バーコーターの巻線ロッド
１０２ 加圧加熱装置
１０３ 下治具
１０４ 上治具
１０５ エアシリンダ

Claims (11)

1. 圧力室を経てインクを吐出するノズルに達するインク流路が複数形成された流路ユニットを作製する工程と、
   熱膨張係数が前記流路ユニットとは異なるとともに複数の前記圧力室に跨る寸法を有する圧電セラミックシートを含んで構成され、前記圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットを作製する工程と、
   前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとを熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる工程と、
   前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを、前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上の所定温度に加熱する工程と、
   前記熱硬化性接着剤が硬化する前であって前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットが前記所定温度に達してから、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに、前記熱硬化性接着剤を介して互いに押圧される方向の圧力を加える工程と、
   前記熱硬化性接着剤が硬化した後に、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに加えられた圧力を解除する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。
2. 前記圧力を解除する工程の後に、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを前記所定温度から冷却する工程を更に備えた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の製造方法。
3. 前記加熱する工程において、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットの積層体を、予め前記所定温度とされた加熱治具に接触させ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の製造方法。
4. 前記圧力を加える工程においては、一対の前記加熱冶具によって前記積層体を挟持することで前記積層体に圧力を加え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の製造方法。
5. 前記重ね合わせる工程は、前記流路ユニットに前記熱硬化性接着剤を転写する工程と、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを所定の位置関係に位置決めする工程とを含む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の製造方法。
6. 前記流路ユニットにおいて複数の前記圧力室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１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記圧力を加える工程において、緩衝材としての樹脂シートを介して前記アクチュエータユニットに圧力を加え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の製造方法。
8. 前記圧力を加える工程において、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットへの加圧を、前記熱硬化性接着剤の粘度が最小となるときに開始することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記流路ユニットは、複数の金属薄板が積層された積層構造を有しており、
   前記複数の金属薄板が金属接合によって固着され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の製造方法。
10. 前記流路ユニットは、複数の薄板が熱硬化性接着剤を介して積層された積層構造を有しており、
    前記重ね合わせる工程において前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとが重ね合わされた時点では、前記複数の薄板同士が接着されておらず、前記加熱する工程が行われることによって、前記複数の薄板同士が接着され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の製造方法。
11. 複数の薄板が積層された積層構造を有し且つ圧力室を経てインクを吐出するノズルに達する複数のインク流路が形成された流路ユニットと、熱硬化性接着剤を介して前記流路ユニットに接着され且つ前記圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
    前記圧力室に対向してそれぞれ配置された複数の個別電極と、一定の電位に保たれる共通電極と、前記個別電極と前記共通電極との間に挟まれるとともに、熱膨張係数が前記流路ユニットとは異なる圧電セラミックシートとを含む前記アクチュエータユニットを作製する工程と、
    前記流路ユニットを構成する前記複数の薄板を積層する工程と、
    積層された前記複数の薄板と前記アクチュエータユニットとを、前記熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる工程と、
    前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットを、前記熱硬化性接着剤の硬化温度以上の所定温度に加熱する工程と、
    前記熱硬化性接着剤が硬化する前であって前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットが前記所定温度に達してから、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに、前記熱硬化性接着剤を介して互いに押圧される方向の圧力を加える工程と、
    前記熱硬化性接着剤が硬化した後に、前記流路ユニット及び前記アクチュエータユニットに加えられた圧力を解除する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。

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