JP2007216672A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性部が複数の吐出グループに分けられている液滴吐出装置において、活性部に印加する駆動電圧をすべての吐出グループでほぼ同じにする。
【解決手段】圧電アクチュエータ２の活性部５４の変位により、キャビティユニット１の圧力室３６の容積を変化させて、圧力室３６の液体をノズルから吐出するように構成された液滴吐出装置において、活性部５４は長さ寸法が相違する（Ｐｂ＞Ｐｃ）複数の吐出グループに分けられ、複数の吐出グループの活性部５４に印加する駆動電圧をすべての吐出グループで実質的に同じにするべく、活性部５４の長さ寸法の長い吐出グループは当該活性部５４の幅寸法を広く、活性部５４の長さ寸法の短い吐出グループは当該活性部５４の幅寸法を狭くする（ｗｂ＞ｗｃ）。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧電アクチュエータにおける活性部の変位によりキャビティユニットから液滴を吐出する液滴吐出装置に関するものである。

液滴吐出装置としてはインクジェットヘッド等がある。本出願人は、特許文献１（特開２００４−２９１５４３号公報）等において、ノズルを備えたキャビティユニットに、圧電アクチュエータから吐出圧力を与えて、前記ノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドを開示している。特許文献１において、略扁平形状のキャビティユニットの内部には、キャビティユニットの一方の面に形成された複数の圧力室から他方の面に形成された複数のノズルに至るインク流通路がノズル毎に形成されている。

圧電アクチュエータは、複数の圧電層と、圧力室にそれぞれ対応する複数の個別電極と、共通電極とを有しており、個別電極と共通電極とで挟まれた圧電層の領域が、個別電極と共通電極との間に印加した駆動電圧によって変位する活性部を形成している。キャビティユニットの前記一方の面には、圧電アクチュエータが複数の圧力室に跨った状態で積層され、キャビティユニットに固着されている。ここで、圧電アクチュエータは、活性部が圧力室にそれぞれ対応するように、キャビティユニットの前記一方の面に配置されている。

このように形成されたインクジェットヘッドでは、活性部が変位することで、圧力室の容積が変化し、圧力室に充填されたインクがノズルから吐出する。所定量のインク滴を所定の速度で吐出するためには、圧力室の容積を所定量変化させる必要がある。
特開２００４−２９１５４３号公報（図５及び図７参照）

液滴吐出装置において、ノズルによって吐出量及び／又は吐出速度を変えることが望まれる。例えば、カラー記録のための複数の色のインクを備えているインクジェットヘッドでは、吐出するインクの色に応じて吐出量を変えることが望まれる場合がある。具体的には、主にテキストの記録に用いられるブラックインクの場合には、１滴当たりの吐出量を多くして記録速度を速めたいという要望がある一方で、主に画像記録に用いられるイエロー、マゼンタ、シアン等のカラーインクの場合には、１滴当たりの吐出量を少なくして高精彩に記録したいという要望がある。

インクの色に応じて吐出量を変化させるために、インク色に対応して、活性部に印加する駆動電圧の値を変えることによって、活性部が圧力室に与える容積変化を変える方法もある。しかしながら、この方法では、駆動電圧を制御する制御装置（駆動ＩＣ等）に、あらかじめ複数の駆動電圧値を設定しておく必要があり、制御装置のコストがアップするという問題があった。

本発明は、複数の吐出グループに分けられた活性部が形成された液滴吐出装置において、すべての吐出グループに属する活性部に印加する駆動電圧をほぼ同じにすることを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の態様に従えば、物体に液体の滴を吐出する液滴吐出装置であって、複数のノズル、及び、前記ノズルにそれぞれ対応し第１の方向に長い複数の圧力室を有するキャビティユニットと、複数の前記圧力室を覆って前記キャビティユニットに積層される圧電アクチュエータであって、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、所定の駆動電圧が印加されることにより圧力室の容積を変化させ、且つ、第１の方向に長い複数の活性部を有する圧電アクチュエータとを備え、前記複数の活性部、前記ノズル及び前記圧力室は第１の吐出グループと第２の吐出グループとを形成し、第１の吐出グループに含まれる前記活性部の第１の方向の長さは、第２の吐出グループに含まれる前記活性部の第１の方向の長さよりも長く、第１の吐出グループに含まれる前記活性部の、第１の方向に直交する第２の方向の長さは、第２の吐出グループに含まれる前記活性部の第２の方向の長さよりも長く、第１の吐出グループに含まれる活性部に印加する駆動電圧と、第２の吐出グループに含まれる活性部に印加する駆動電圧とが同じである液滴吐出装置が提供される。

本発明の第１の態様によれば、第１の吐出グループと第２吐出グループとにおいて、活性部の長さ（第１方向の長さ）及び幅（第２方向の長さ）を相違するように調節して、これらの吐出グループで活性部の駆動電圧をほぼ同じにしている。そのため、駆動電圧を制御する制御装置（駆動ＩＣ等）において、駆動電圧値を吐出グループ毎に個別に設定する必要が無く、制御装置のコストダウンを図ることができる。なお、第１の吐出グループの活性部の幅は、第２の吐出グループの活性部の幅よりも約３％以上大きいことが望ましい。

本発明の液滴吐出装置において、第１の吐出グループから吐出される液体の物性と、第２の吐出グループから吐出される液体の物性が異なってもよく、第１の吐出グループと、第２の吐出グループにおいて吐出条件が異なってもよい。

本発明の液滴吐出装置によれば、第１の吐出グループと第２の吐出グループにおいて、例えば、液体の物性（粘度、表面張力、色等）及び／又は、吐出条件（ノズル径、吐出量、吐出速度等）が相違していても、活性部の長さ及び幅を調節することにより、これらの吐出グループの駆動電圧を実質的に同じにして、制御装置のコストダウンを図ることができる。

本発明の液滴吐出装置では、第１の吐出グループ及び第２の吐出グループにおいて、前記駆動電圧で前記ノズルから吐出される液体の速度がほぼ同じであってもよい。

この場合にも、制御装置のコストダウンを図ることができる。さらに、ノズルから吐出される液体の速度がほぼ同じであるので、例えば、液滴吐出装置がインクジェトヘッドである場合に、ノズルから吐出されるインク滴の記録状態（着弾位置）が、吐出グループ間でばらつくことを防止でき、記録画質の向上を図ることができる。

本発明の液滴吐出装置において、第１の吐出グループ及び第２の吐出グループは、吐出量が異なるように設定され、第１の吐出グループ及び第２の吐出グループのうち、吐出量の多い吐出グループの前記活性部の第１の方向の長さ及び第２の方向の長さは、それぞれ、吐出量の少ない吐出グループの前記活性部の第１の方向の長さ及び第２の方向の長さに比べて大きくてもよい。

この場合には、吐出量の多い吐出グループは、吐出量の少ない吐出グループに比べて活性部の長さ（第１方向の長さ）と幅（第２方向の長さ）をいずれも大きくすることで、活性部の面積が大きくなるから、同じ駆動電圧でも、活性部の変位の総量を大きくすることができ、吐出量を多くすることができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記吐出量の多い吐出グループのノズルの径は、吐出量の少ない吐出グループのノズルの径よりも大きくてもよい。

この場合には、吐出グループに応じて、ノズルの径の大きさを変えることで、吐出グループに応じての液体の吐出量を相違させることができ、例えば液体がインクである場合には、記録画質の向上を図ることができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記吐出量の多い吐出グループのノズルから吐出する前記液体は、顔料インクであってもよく、前記吐出量の少ない吐出グループのノズルから吐出する前記液体は、染料インクであってもよい。

この場合、吐出量の多い吐出グループは顔料インクを吐出するグループであり、吐出量の少ない吐出グループは染料インクを吐出するグループである。換言すれば、顔料インクの吐出量を染料インクの吐出量よりも多くしているから、顔料インクが、染料インクに比べて滲み難い場合であっても、記録媒体に着弾したときの顔料インクと染料インクの広がり（面積）のバランスを良くすることができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記顔料インクは、ブラックインクであってもよく、前記染料インクは、カラーインクであってもよい。

この場合には、顔料インクがブラックインクであり、染料インクがその他のカラーインクであるから、記録媒体でのブラックインクとその他のカラーインクの１滴当たりの広がりのバランスが向上され、記録品質を良好にすることができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記圧電アクチュエータは積層された複数の圧電層を有してもよい。この場合には、圧電アクチュエータの変形を大きくすることができ、活性部に印加する駆動電圧を低く押さえることができる。

本発明の液滴吐出装置において、第１の吐出グループに含まれる圧力室の第１の方向の長さは、第２の吐出グループに含まれる圧力室の第１の方向の長さよりも長くてもよい。この場合には、例えば黒インクのように大量に使用される液体について、容量の大きな圧力室を利用することができる。

本発明の液滴吐出装置において、前記液滴吐出装置は、インクの滴を吐出するインクジェットヘッドであってもよい。この場合には、各吐出グループに応じた駆動電圧を設定する必要が無いので、電源及びこれを制御する制御部を簡素化することができる。

以下に、本発明の基本的な実施形態を、図１〜図８を用いて説明する。

図１は、液滴吐出装置の実施形態であるインクジェットヘッド１００の分解斜視図である。複数のプレートを備えるキャビティユニット１に板状の圧電アクチュエータ２が接合され、圧電アクチュエータ２の上面には、外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル３が接合されている。キャビティユニット１の下面に開口するノズル４（図３参照）から、下向きにインクが吐出される。

図２に示すように、前記キャビティユニット１は、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、ダンパープレート１３、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６、及びキャビティプレート１７の８枚の薄い平板を備え、これらの平板を積層して、接着剤で接合して形成されている。

本実施形態では、各プレート１１〜１７の厚さは４０〜１５０μｍ程度である。ノズルプレート１１はポリイミド等の合成樹脂で形成されており、その他のプレート１２〜１７は４２％ニッケル合金鋼板で形成されている。前記ノズルプレート１１には、微小間隔で並ぶ複数のノズル４が形成されている。各ノズル４の径は、１７〜２１μｍ程度である。ノズル４は、ノズルプレート１１の長辺方向（Ｘ方向）に沿って５列に配列されている。

インクジェットヘッド１００は、カラー記録のために、ブラックインク（Ｂｋ）、イエローインク（Ｙ）、マゼンタインク（Ｍ）、シアンインク（Ｃ）の４色のインクを吐出できる。インクジェットヘッド１００には、５つのノズル列が形成されている。各ノズル列に属するノズルからは同一の色のインクが吐出される。ブラックインクの吐出用に２つのノズル列が用いられ、他のカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用にそれぞれ１つのノズル列が用いられる。

図３に示すように、ノズル４は、スペーサプレート１２、ダンパープレート１３、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６に形成された貫通路３８を介して、キャビティプレート１７に形成された圧力室３６に連通している。

図２に示すように、キャビティプレート１７には、複数の圧力室３６がキャビティプレート１７の長辺（Ｘ方向、第２の方向）に沿って５列に配列されている。各圧力室３６は細長い形状に形成されており、圧力室３６の、インクの流れる方向に平行な長さは、これに直交する幅よりも大きい。圧力室３０の長手方向は、キャビティプレート１７の短辺方向（Ｙ方向、第１の方向）に沿っている。圧力室３０は、キャビティプレート１７を貫通する貫通孔として形成されている。図３に示すように、各圧力室３６の長手方向の一端３６ａは、後述する連通孔３７及び接続流路４０を介して共通インク室７と連通する。各圧力室３６の長手方向の他端３６ｂは、前記貫通路３８と連通する。ノズル列に対する４色のインクの割り当てに対応して、５列に配列された圧力室３６において、ブラックインク用に２つの圧力室列が用いられ、他の３色のカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用にそれぞれ１つの圧力室列が用いられる。

キャビティプレート１７の下に配置されたベースプレート１６には、圧力室３６の一端３６ａに接続する連通孔３７が形成されている。ベースプレート１６の下に配置されたサプライプレート１５には、共通インク室７から圧力室３６へインクを供給するための複数の接続流路４０が形成されている。図３に示すように、接続流路４０には、共通インク室７からインクが流入する入口孔（流入孔）４０ａと、連通孔３７と対向して開口する出口孔４０ｂと、入口孔と出口孔との間に形成され、接続流路４０において最も大きな流路抵抗を持つように小さな断面積に形成された絞り部４０ｃとが備えられている。この絞り部は、圧力室３６に吐出圧力が加えられたときに、インクが共通インク室７側へ逆流することを防止してインクを効率よくノズル４側に流すことによって、インクをノズル４から吐出するために形成されている。

２枚のマニホールドプレート１４ａ，１４ｂには、その長辺方向（Ｘ方向）に長い５つの共通インク室（マニホールド室）７が形成されている。共通インク室７は、前記ノズル４の列に沿って延びる貫通孔として形成されている。図３に示すように、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂを積層し、かつその上面及び下面をそれぞれサプライプレート１５及びダンパープレート１３で覆うことにより、５つの共通インク室７が形成される。各共通インク室７は、平面視で（各プレートの積層方向から見て）、前記圧力室３６の一部と重なっており、且つ、圧力室３６の列方向（ノズル４の列方向）に沿って延在している。

図２及び図３に示すように、マニホールドプレート１４ａの下に配置されたダンパープレート１３の下面側には、共通インク室７と隔絶されたダンパー室４１が溝（凹部）として形成されている。図２に示すように、平面視におけるダンパー室４１の位置および形状は、共通インク室７と一致する。ダンパープレート１３は、弾性変形可能な金属素材で形成されているため、ダンパー室４１の上部の薄い板状の天井部は、共通インク室７側及びダンパー室４１側に自由に振動することができる。インク吐出時に、圧力室３６で発生した圧力変動が共通インク室７に伝播した場合であっても、前記天井部は、弾性変形して振動することにより、前記圧力変動を吸収減衰させるダンパーとして機能する（ダンパー効果）。従って、圧力変動が他の圧力室３６へ伝播する現象（クロストーク）を抑制することができる。

図２に示すように、キャビティプレート１７の一方の短辺側の端部には、キャビティユニット１へのインクの流入口として４つのインク供給口４２が形成されている。ベースプレート１６とサプライプレート１５の、インク供給口４２と重なる位置には、それぞれ接続口４３が形成されている。インク源から供給されたインクが、インク供給口４２及び接続口４３を介して、共通インク室７の長手方向の一方端部に供給される。キャビティプレート１７には、４つのインク供給口４２に対応する濾過部２０ａを有するフィルタ体２０が、インク供給口４２を覆って、接着剤等で貼着されている。

この実施形態では、インク供給口４２及び接続口４３がそれぞれ４つ設けられている。これに対して共通インク室７は５つ設けられている。図２における左端に位置するインク供給口４２は、２つの共通インク室７にインクを供給する。本実施形態では、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことを考慮して、２つの共通インク室７にインクを供給するインク供給口４２には、ブラックインクが供給される。他のインク供給口４２には、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクがそれぞれ供給される。

前記圧電アクチュエータ２には、特開２００２−２５４６３４号公報等に開示された公知のものと同様に、全ての圧力室を覆うことができる大きさの平板状の形状であって、その面方向と直交する方向（厚さ方向）に積層された複数のセラミックス層と、複数のセラミックス層の面上に配置される複数の電極（電極層）とが備えられている。ここで、圧電アクチュエータ２は以下のように形成される。先ず、セラミックス粉末、バインダ、溶剤の混合物を、１５〜４０μｍ程度の厚さのシートに成形して、複数の圧電セラミックス素材のシート（グリーンシート）を形成する。グリーンシートの表面上に、印刷法等によって導電性ペーストで電極を形成する。電極が形成された複数のグリーンシートを積層して焼成することで、圧電アクチュエータ２が形成される。

電極は、駆動電極（圧力室３６に対応して形成される個別電極４６と複数の圧力室２４に跨って形成される共通電極４７）と、表面電極４８とを含む。個別電極４６と共通電極４７とは、セラミックス層の積層方向に、セラミックス層を挟んで交互に配置されている。表面電極４８は、圧電アクチュエータ２の最上面（キャビティユニット側とは反対側の面）に配置されている。表面電極４８は、個別電極４６及び共通電極４７と、電気的なスルーホールを介して接続され（図１参照）、各表面電極４８はフレキシブルフラットケーブル３に電気的に接続される。

このように電極が層状に配置された圧電アクチュエータ２では、公知のように個別電極４６と共通電極４７との間に高電圧を印加することで、両電極に挟まれたセラミックス層の部分が分極される。分極されたセラミックス層の部分は、圧電特性を有する活性部５４となる。この実施形態では、後述するように複数のセラミックス層（以下ベース圧電層５１という）に活性部５４が形成されており、これらの活性部５４は、圧電層の積層方向に重なっている。図５に示すように、個別電極４６は圧力室３６の形状に対応した細長い形状に形成されており、共通電極４７は複数の圧力室３６を覆う幅広い形状に形成されているから、多層に重ねられた活性部５４の形状は、個別電極４６と共通電極４７との重なり部分の形状に等しい。図５では、活性部５４がハッチングにより図示されている。

セラミックス層は、個別電極４６と共通電極４７とで挟まれた活性部５４が形成されたベース圧電層５１と、ベース圧電層５１とキャビティユニット１との間に配置され活性部５４を含まないボトム層５２と、ベース圧電層５１の、キャビティユニット１と反対側に配置され、活性部５４を含まないトップ層５３とを含む。

トップ層５３は、活性部５４が圧力室３６と反対側（トップ層５３側）に凸となるように変形しないように、活性部５４を抑圧して、活性部５４の変位（変形）を圧力室３６側に効率よく伝達させるために設けられている。ボトム層５２は、圧力室３６の開口を覆う圧電アクチュエータ２に圧力室３６のインクが浸透して電極間が短絡することを防止するために設けられている。この実施形態の圧電アクチュエータ２には、単層のボトム層５２と、多層のベース圧電層５１及びトップ層５３が形成されている。図４には、４つのベース圧電層５１と、１つのボトム層５２と、２つのトップ層５３によって形成された圧電アクチュエータ２が例示されている。なお、本願において、１つの層とは、一枚のグリーンシートから形成されるセラミックス層を指す。例えば、電極層を挟まずに２枚のグリーンシートが重ねられて焼成され、見掛け上、２枚のグリーンシートが一体化していても、２つの層が形成されているものとする。

プレート型の圧電アクチュエータ２は、圧電層の積層方向と、圧電アクチュエータ２とキャビティユニット１との積層方向とが一致するように、キャビティユニット１に重ねられて、接着剤などにより固定される。このとき、圧電アクチュエータ２の個別電極４６とキャビティユニット１に形成された圧力室３６とが、それぞれ重なるように配置する。圧電アクチュエータ２の上面には、前記フレキシブルフラットケーブル３（図３参照）が接合され、フレキシブルフラットケーブル３のパターン配線（図示せず）が、表面電極４８に電気的に接合される。

実施形態のインクジェットヘッド１００では、ノズルを高密度で配置するために、ノズルピッチ（Ｘ方向の解像度）を７５ドットパーインチ（ｄｐｉ）に設定している。圧力室３６は、ノズルピッチ７５ｄｐｉに対応するピッチで、キャビティプレート１７に形成される。キャビティプレート１７に圧力室３６を形成する際における製造上の安定性等を確保するためには、圧力室３６のインクの流れに直交する方向の幅Ｗ（図５参照）は、２６０±２０μｍであることが望ましい。この場合、圧力室列において、隣接する圧力室３６の間の間隔Ｗ０は約８０μｍとなる。なお、ノズルピッチが７５ｄｐｉ以上となるように、ノズルをさらに高密度で配置してもよい。

インクジェットヘッド１００では、カラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）は、主に画像記録に使用され、ブラックインクは主にテキスト記録に使用される。ブラックインクの１滴当たりの吐出量を、カラーインクよりも多くして、記録速度を高速化したいという要望があった。さらに、文字記録などでブラックの先鋭度を高め、且つ、カラーを鮮やかにするために、ブラックインクとして顔料インクを使用し、他の３色のインクとして染料インクを使用する場合がある。この場合には、顔料インクが滲みにくい性質を有していることから、同じ体積の顔料インクと染料インクとを記録媒体に吐出してドットを形成しても、顔料インクのドットは染料インクのドットよりも小さく形成される。従って、顔料インクであるブラックインクと染料インクであるカラーインクとのドットバランス（記録品質）を改善するためにも、ブラックインクの１滴当たりの吐出量を多くしたいという要望があった。

そのために、本実施形態では、ブラックインク用のノズル４の径を、カラーインク用のノズル４の径よりも大きくするとともに、ブラックインク用の圧力室３６の容積を、カラーインク用の圧力室３６の容積よりも大きくした。ここでは、ブラックインク用のノズルの径は２０．５μｍであり、カラーインク用のノズルの径は１７．０μｍである。

圧力室３６の幅は、前述の７５ｄｐｉのノズルピッチを維持するように規定されており、圧力室３６の深さは、キャビティプレート１７が均一な厚みであることによって規定されている。しかしながら、ブラックインク用の圧力室３６の長手方向の長さは、カラーインク用の圧力室３６の長手方向の長さよりも長く形成されているので、ブラックインク用の圧力室３６の容積は、カラーインク用の圧力室３６との容積よりも大きい。詳細には、ブラックインク用の圧力室３６の長さＬｂは、１．４±０．１ｍｍ〜１．５±０．１ｍｍ（以下１．４ｍｍという）であり、他のカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用の圧力室３６の長さＬｃは、１．１±０．１ｍｍ〜１．２±０．１ｍｍ（以下１．１ｍｍという）である。

活性部５４の変形（変位）を効率よく圧力室３６に伝達するために、活性部５４は、圧力室３６よりもひと回り小さい形状に形成されている（図５参照）。ブラックインク用の圧力室３６の長さとカラーインク用の圧力室３６の長さが異なることに対応して、ブラックインク用の活性部５４は、カラーインク用の活性部５４よりも長く形成されている。ここでは、ブラックインク用の活性部５４の長さＰｂは、１．２ｍｍであり、他のカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用の活性部５４の長さＰｃは、０．９ｍｍである（Ｐｂ＞Ｐｃ）。

本願の出願人は、活性部５４の幅を決定するにあたり、まず、ブラックインク用の活性部５４の幅ｗｂ及びカラーインク用の活性部５４の幅ｗｃを、１６０μｍ（ｗｂ＝ｗｃ＝１６０μｍ）として、活性部の長さのみが異なるインクジェットヘッドを用いて吐出実験を行った。図６に吐出実験の結果を示す。

吐出実験では、１６個（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）のインクジェットヘッド１００について、インク滴を所定の吐出速度（９ｍ／ｓ）で吐出させるのに必要な、ブラックインク用（「Ｂｋ」と図示）の活性部５４の駆動電圧と、インク滴を所定の吐出速度（９ｍ／ｓ）で吐出させるのに必要な、カラーインク用（「ＣＬ」と図示）の活性部５４の駆動電圧とを調べた。図６中の「電圧差」の項目に、ブラックインク用の活性部５４の駆動電圧とカラーインク用の活性部５４の駆動電圧との差を示している。１６個のインクジェットヘッド１００の平均は、０．６Ｖであることが判明した。このように、黒インク用の活性部５４の幅とカラーインク用の活性部５４の幅を同じにした場合には、電圧差が０．６Ｖになるので、駆動電圧を制御する制御装置（駆動ＩＣ等，図示せず）において、ブラックインク用の駆動電圧値とカラーインク用の駆動電圧値とを別個に設定しておく必要があり、制御装置のコストがアップする。

そこで、本願の出願人は、ブラックインク用の活性部５４とカラーインク用の活性部５４において、長さだけでなく幅も相違させて、前述と同様の吐出実験を繰返し行った。その結果、ブラックインク用の活性部５４の幅ｗｂを１６０μｍとし、カラーインク用の活性部５４の幅ｗｃを１５４μｍとすることで、活性部５４に印加する駆動電圧がほぼ同じになることを確認した。この吐出実験の結果を、図７に示す。なお、活性部５４の長さは、図６に示した実験における活性部５４の長さと同様である。図７は、２６個のインクジェットヘッド１００に対して行った測定の結果を示している。所定速度（９ｍ／ｓ）でインク滴を吐出する場合の、ブラックインク用の駆動電圧とカラーインク用の駆動電圧との「電圧差」の平均は、０．１Ｖであった。このような小さい電圧差であれば、制御装置に設定する駆動電圧値を、ブラックインク用とカラーインク用とで同じ値にあらかじめ設定しても、同じ吐出速度でインク滴を吐出できる。

すなわち、ブラックインクの１滴あたりの吐出量を、他のカラーインクの１滴当たりの吐出量よりも多くする場合であっても、長い活性部５４（ブラックインク用）の幅を広くし、短い活性部５４（その他のカラーインク用）の幅を狭くすることで、すべての活性部５４を同じ駆動電圧で駆動でき、且つ、吐出される液滴の吐出速度を同じにすることができる。

ところで、キャビティユニット１と圧電アクチュエータ２との接合（組み立て）に伴って、圧力室３６と活性部５４に位置ズレが生じることがある。この位置ズレ量が大きいと、活性部５４の変位が効率よく圧力室３６に伝達されず、その結果、インク滴を所定速度よりも低い速度でしか吐出できなくなる。

本願出願人の実験によると、ブラックインク用の活性部５４がカラーインク用の活性部５４よりも長く且つ幅が同じである場合には、図８に示すように、活性部５４の幅方向の位置ズレ量に対する吐出速度の低下は、ブラックインク用の活性部よりもカラーインク用の活性部の方が敏感であることが判明した。これは、カラーインク用の活性部５４の面積の方がブラックインク用の活性部５４の面積よりも小さく、変位のエネルギーが小さいから、同じ位置ズレ量であっても、吐出される液滴が受ける影響が大きくなるためと考えられる。

カラーインク用の活性部５４の幅をブラックインク用の活性部５４の幅よりもを狭くする、つまり、短い活性部５４の幅を、長い活性部の幅よりも狭くすると、前述したような駆動電圧を同じにできる効果に加えて、前記幅方向への位置ズレに対する吐出低下の感度を鈍くすることができるという効果も得られる。これにより、キャビティユニット１と圧電アクチュエータ２との接合時に、仮に位置ズレが生じても、ブラックインクとその他のカラーインクとで吐出特性のバラツキが生じることを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、液滴吐出装置として、インクを吐出するインクジェットヘッドを例示したが、本発明は、着色液体を媒体に塗布する装置、媒体に薄膜を形成する装置、あるいは１または複数の液体を定量的に吐出する装置などにも適用することができる。

また、上記実施形態では、活性部（及び活性部に対応する圧力室、ノズル）を、吐出する液体の色（吐出量の違い）に応じて２つの吐出グループ（第１の吐出グループ及び第２の吐出グループ）に分け、全ての吐出グループで、同じ駆動電圧で且つ同じ吐出速度となるように、活性部５４の長さと幅とを決定していた。しかしながら、吐出グループの分け方は、液体の色に限定するものではなく、目的に応じて、液体の他の物性（例えば表面張力、粘度等）に応じて分けてもよく、ノズル径や吐出速度、吐出量等の吐出条件の相違によって分けてもよい。例えば、吐出グループ毎に異なる吐出速度を設定してもよいし、物性の相違で吐出グループを分け、且つ吐出量が同じになるように設定してもよい。

液滴吐出装置としてのインクジェットヘッドの分解斜視図である。 キャビティユニットの分解斜視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 圧力室と活性部との位置関係を示す説明図である。 吐出実験の結果を示す図である。 別の吐出実験の結果を示す図である。 位置ズレ量に対する吐出速度の低下を示す図である。

符号の説明

１ キャビティユニット
２ 圧電アクチュエータ
３ フレキシブルフラットケ−ブル
４ ノズル
３６ 圧力室
４６ 個別電極
４７ 共通電極
４８ 表面電極
５４ 活性部
１００ インクジェットヘッド

Claims (11)

1. 物体に液体の滴を吐出する液滴吐出装置であって、
   複数のノズル、及び、前記ノズルにそれぞれ対応し第１の方向に長い複数の圧力室を有するキャビティユニットと、
   複数の前記圧力室を覆って前記キャビティユニットに積層される圧電アクチュエータであって、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、所定の駆動電圧が印加されることにより圧力室の容積を変化させ、且つ、第１の方向に長い複数の活性部を有する圧電アクチュエータとを備え、
   前記複数の活性部、前記ノズル及び前記圧力室は第１の吐出グループと第２の吐出グループとを形成し、
   第１の吐出グループに含まれる前記活性部の第１の方向の長さは、第２の吐出グループに含まれる前記活性部の第１の方向の長さよりも長く、
   第１の吐出グループに含まれる前記活性部の、第１の方向に直交する第２の方向の長さは、第２の吐出グループに含まれる前記活性部の第２の方向の長さよりも長く、
   第１の吐出グループに含まれる活性部に印加する駆動電圧と、第２の吐出グループに含まれる活性部に印加する駆動電圧とが同じである液滴吐出装置。
2. 第１の吐出グループから吐出される液体の物性と、第２の吐出グループから吐出される液体の物性が異なる請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 第１の吐出グループと、第２の吐出グループにおいて吐出条件が異なる請求項１に記載の液滴吐出装置。
4. 第１の吐出グループ及び第２の吐出グループにおいて、前記駆動電圧で前記ノズルから吐出される液体の速度がほぼ同じである請求項１に記載の液滴吐出装置。
5. 第１の吐出グループ及び第２の吐出グループは、吐出量が異なるように設定され、第１の吐出グループ及び第２の吐出グループのうち、吐出量の多い吐出グループの前記活性部の第１の方向の長さ及び第２の方向の長さは、それぞれ、吐出量の少ない吐出グループの前記活性部の第１の方向の長さ及び第２の方向の長さに比べて大きい請求項１に記載の液滴吐出装置。
6. 前記吐出量の多い吐出グループのノズルの径は、吐出量の少ない吐出グループのノズルの径よりも大きい請求項５に記載の液滴吐出装置。
7. 前記吐出量の多い吐出グループのノズルから吐出する前記液体は、顔料インクであり、前記吐出量の少ない吐出グループのノズルから吐出する前記液体は、染料インクである請求項５に記載の液滴吐出装置。
8. 前記顔料インクは、ブラックインクであり、前記染料インクは、カラーインクである請求項７に記載の液滴吐出装置。
9. 前記圧電アクチュエータは積層された複数の圧電層を有する請求項１に記載の液滴吐出装置。
10. 第１の吐出グループに含まれる圧力室の第１の方向の長さは、第２の吐出グループに含まれる圧力室の第１の方向の長さよりも長い請求項１に記載の液滴吐出装置。
11. 前記液滴吐出装置は、インクの滴を吐出するインクジェットヘッドである請求項１に記載の液滴吐出装置。

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