JP2014008643A - 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反りが生じ難い液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置を提供する。
【解決手段】液体吐出ヘッド２は、平板状で、第１の主面４−１に吐出孔を備えているヘッド本体と、ヘッド本体２の第１の主面４−１と反対側の第２の主面に沿って配置されている、ヘッド本体を駆動する信号を伝える信号伝達部と、第２の主面に、間に信号伝達部を挟むように、かつ信号伝達部を跨ぐよう配置された接合部５１ｃ−１で接合されている、ヘッド本体に液体を供給するリザーバ４０とを備えている液体吐出ヘッド２であって、ヘッド本体は、ヘッド本体単体では、第２の主面の中央部がリザーバ４０側に凸になっており、リザーバ４０は、リザーバ４０とヘッド本体との間にある信号伝達部を介して、ヘッド本体を押圧している押圧部５１ｄを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液滴を吐出させる液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関する。

近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。

このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。

また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。

そこで一方方向の長い液体吐出ヘッドを、共通流路であるマニホールドおよびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した流路部材と、前記加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有するアクチュエータユニットとを積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられたアクチュエータユニットの変位素子を変位させることで、各吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。

また、このような流路部材に重ねて使用されるリザーバ流路として、エッチングした金属プレートを積層して、内部に流路を設けて、リザーバとしたものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００３−３０５８５２号公報 特開２００４−１１４４１５号公報

特許文献１あるいは２に記載のヘッド本体（リザーバは含まない）では、プレートを積層して流路部材を作製したり、流路部材と圧電アクチュエータ基板とを積層する際に、接着積層が行なわれ、その際、高温で硬化する接着剤や樹脂で接着する方が、接着強度や耐インク性などが良好である場合が多く、そのような接着剤や樹脂が用いられる。そのように接着すると、接合するのは高温時であるので、室温（あるいは液体吐出ヘッドの使用温
度）まで降温させた際に、ヘッド本体の部材として熱膨張係数の異なる部材を用いるとヘッド本体に反りが生じるおそれがあった。

上述以外の要因であっても、反りが生じると、ヘッド本体にある吐出孔の方向がずれるので、液体の吐出する方向がずれることがあり、吐出した液体の着弾精度が悪くなるおそれがあった。

したがって、本発明の目的は、反りが生じ難い液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置を提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、 平板状で、第１の主面に吐出孔を備えているヘッド本体と、該ヘッド本体の前記第１の主面と反対側の第２の主面に沿って配置されている、前記ヘッド本体を駆動する信号を伝える信号伝達部と、前記第２の主面に、間に前記信号伝達部を挟むように、かつ前記信号伝達部を跨ぐよう配置された接合部で接合されている、前記ヘッド本体に液体を供給するリザーバとを備えている液体吐出ヘッドであって、前記ヘッド本体は、前記ヘッド本体単体では、前記第２の主面の中央部が前記リザーバ側に凸になっており、前記リザーバは、該リザーバと前記ヘッド本体との間にある前記信号伝達部を介して、前記ヘッド本体を押圧している押圧部を有することを特徴とする。

また、本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記信号伝達部に電気的に接合されており、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、リザーバにより、ヘッド本体が押圧されているので、吐出孔のある第１の主面が平坦に近づき、印刷精度を高くできる。

本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体の平面図である。 図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。 図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。 図１の液体吐出ヘッドを構成しているヘッド本体および信号伝達部の、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面に相当する部分の縦断面図である。 図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体の縦断面図である。

図１は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ１に固定されている液体吐出ヘッド２は、図１の手前から奥へ向かう方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。

プリンタ１には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１には、液体吐出ヘ
ッド２や給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。

給紙ユニット１１４は、複数枚の印刷用紙Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された印刷用紙Ｐのうち、最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。

給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａおよび１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。

搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、印刷用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。

ベルトローラ１０６には、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。

ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。

給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された印刷用紙Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。

液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体２ａを有している。ヘッド本体２ａの下面は、液体を吐出する多数の吐出孔が設けられている、第１の主面である吐出孔面４−１となっている。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２には図示しない外部液体タンクから液体が供給される。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は、吐出孔面４−１に開口しており、一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向であり、液体吐出
ヘッド２の長手方向）に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、例えば、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。各液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３の下面である吐出孔面４−１と搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。

搬送ベルト１１１によって搬送された印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体２ａから印刷用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Ｐの上面には、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。

搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａおよび１２１ｂならびに１２２ａおよび１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、印刷用紙Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ〜１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。

なお、印刷用紙Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Ｐの先端位置を検出することができる。紙面センサ１３３による検出結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果により、印刷用紙Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２や搬送モータ１７４等を制御することができる。

次に、本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、ヘッド本体２ａの平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した平面図である。図４は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため図３とは異なる一部の流路を省略した図である。なお、図３および図４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべきしぼり６、吐出孔８、加圧室１０などを実線で描いている。また、図４の吐出孔８は、位置を分かりやすくするため、実際の径よりも大きく描いてある。図５はヘッド本体２ａおよび信号伝達９２の縦断面図であり、図３におけるＶ−Ｖ線に沿った断面に相当する部位の縦断面図である。なお、接続電極２、および接続電極２６と配線９２ｂとが電気的に接続される部位は、この縦断面から外れた位置にあるので、この縦断面図においては、接続電極２６と配線９２ｂとが電気的に接続される部位は見えない。図６は、液体吐出ヘッドの縦断面図である。図６において、ヘッド本体２ａの細部の構造は省略してある。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａとリザーバ４０と金属製の筐体９０とを含んでいる。ヘッド本体２ａおよびリザーバ４０は、いずれも一方方向に長く、互いに沿うように接合されている。また。ヘッド本体２ａは、流路部材４と、変位素子（加圧部）３０が作り込まれている圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。さらに、リザーバ４０は、リザーバ本体４１と分岐流路部材５１とを含んでいる。

ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、マニホールド５と、マニホールド５と繋がっている複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８とを備え、加圧室１０は流路部材４の上面に開口しており、流路部材４の上面が加圧室面４−２となっている。また、流路部材４の上面にはマニホールド５と繋がる開口５ａを有し、この開口５ａより液体が供給されるようになっている。

また、流路部材４の上面には、変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１が接合されており、各変位素子３０が加圧室１０上に位置するように設けられている。また、圧電アクチュエータ基板２１には、各変位素子３０に信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの信号伝達部９２が接続されている。図２には、２つの信号伝達部９２が圧電アクチュエータ基板２１に繋がる状態が分かるように、信号伝達部９２の圧電アクチュエータ２１に接続される付近の外形を点線で示した。信号伝達部９２の圧電アクチュエータ基板２１に対向している領域には、多数の配線９２ｂが、ヘッド本体２ａの短手方向に沿って配置されており、図２の左右の図示されていない部分にまで繋がっている。制御部１００から送られた信号は、必要に応じて他の回路基板などを経た後、信号伝達部９２を伝わって、変位素子３０に供給される。配線９２ｂの圧電アクチュエータ基板２１側は、圧電アクチュエータ２１に電気的に接続されている電極になっており、この電極は、信号伝達部９２の端部に、矩形状に配置されている。この電極は導電性樹脂のバンプである接続電極２６を介して、変位素子２０の個別電極２５に電気的に接続されている。２つの信号伝達部９２は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部にそれぞれの端がくるように接続されている。２つの信号伝達部９２は、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の長辺に向かって伸びている。

また、図２には、リザーバ４０とヘッド本体２とが接合される接合部の領域５１ｃ−１、およびリザーバ４０がヘッド本体２を押圧するように接触する押圧部５１ｄが配置される位置が示されている。リザーバ４０は、ヘッド本体２ａとの間に、信号伝達部９２がヘッド本体２ａの第１の主面４−１に沿って配置されている部位を挟むように配置されている。また、接合部５１ｃ−１は、信号伝達部９２がヘッド本体２ａの第１の主面４−１に沿って配置されている部位を跨ぐように配置されている。

また、信号伝達部９２にはドライバＩＣが実装されている。ドライバＩＣは金属製の筐体に押し付けられるように実装されており、ドライバＩＣの熱は、金属製の筐体に伝わり、外部に放散される。圧電アクチュエータ基板２１上の変位素子３０を駆動する駆動信号は、ドライバＩＣ内で生成される。駆動信号の生成を制御する信号は、制御部１００で生成され、信号伝達部９２の圧電アクチュエータ基板２１と接続された側と反対側の端から入力される。制御部１００と信号伝達部９２との間には、必要に応じて、液体吐出ヘッド２内に回路基板などが設けられる。

リザーバ４０は、単にヘッド本体２ａに液体を供給できるものであればよいが、次に説明するような機能を有している方が好ましい。リザーバ４０は、リザーバ流路４２が形成されているリザーバ本体４１と分岐流路５２が形成されている分岐流路部材５１とが接合されて構成されている。リザーバ流路４２の供給孔４２ａは外部に向けて開口しており、外部から供給された液体は、供給孔４２ａ、リザーバ流路４２、分岐流路５２をこの順に通って、流路部材４のマニホールド５に供給される。なお、分岐流路５２を設けずに、リザーバ流路４２を直接マニホールド５に繋げてもよい。

リザーバ４０の下面（分岐流路部材５１の下面）は、ヘッド本体２ａと接合される接合部５２ｃ−１と、圧電アクチュエータ基板２１および信号伝達部９２が収容される収容部５４と、収容部５４の中に配置されており、信号伝達部９２に接触しており、信号伝達部９２を介してヘッド本体２ａを押圧している押圧部５１ｄとを含んでいる。信号伝達部９２は、ヘッド本体２ａの長辺側に引き出され、そこからヘッド本体２ａの上方に向う。信号伝達部９２が引き出された、リザーバ４０とヘッド本体２ａとの間の隙間は、側面から筐体９０で押さえられて塞がれる。

リザーバ本体４１は、プレート４１ａ、ｃ、ｄと、ダンパプレート４１ｂとが積層され
て構成されている。プレート４１ｄは厚さが５〜１０ｍｍ程度とされており、プレート４１ａ、ｃ、ダンパプレート４１ｂの３層は全体で０．５〜２ｍｍ程度の厚さとされている。プレート４１ａ、ｃ、ｄは金属や樹脂あるいはセラミックスにより形成することができる。

プレート４１ｄは、リザーバ流路４２の基本的構造を構成するものである。プレート４１ａｄ上側にプレート４１ｂ、下側に分岐流路部材５２が積層されることで、長尺状のリザーバ本体４１の長さ方向に延在するとともに、リザーバ本体４１を上下に貫通するリザーバ流路４２がほぼ構成される。リザーバ流路４２がリザーバ本体４１を上下に貫通する間にフィルタ４８が設けられており、液体中の異物などの通過を抑制する。また、リザーバ流路４２は、リザーバ本体４１の長手方向の一端部から他端部まで延在しており、その両端には、外部へ開口するリザーバ流路の供給孔４２ａが１箇所ずつ、計２箇所設けられている。このようにすることで、最初に液体を入れる際に一方から液体を入れ、他方から気体および液体を排出することで、流路内の気体の残存を少なくすることができる。そして、印刷時には、液体はどちらか一方から供給され、他方は不図示のプリンタの機構によって閉じるようにする。そのようにするとリザーバ流路４２内の液体は、液体が供給される方のリザーバ流路４２の供給孔４２ａから中央の分岐流路の供給孔５２ａまでの流れが主になり、閉じられている方の側ではあまり液体は流動しない。

リザーバ流路４２の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパプレート４１ｂで構成されたダンパ４６になっている。ダンパ４６のリザーバ流路４２と反対の面が面する方向に変形できるように開口しているため、ダンパ４６は弾性変形することでリザーバ流路４２の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に多くなった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。ダンパプレート４１ｂの材質は、例えば、樹脂や金属であり、厚みは５〜３０μｍ程度にされる。

分岐流路部材５１には、分岐流路５２が設けられており、分岐流路５２の中央部の供給孔（中央流路）５２ａは、リザーバ本体４１の中のリザーバ流路４２の中央部と繋がっている。分岐流路５２は、途中で分岐して、流路部材４の中のマニホールド５の開口５ａと繋がっている。

分岐流路５２を設けて、マニホールド５の両端から流路部材４へ液体を供給することにより、液体の供給不足が起り難くできる。また、マニホールド５の一端から供給する場合と比較して、マニホールド５を液体が流れる際に生じる圧力損失の差を約半分にできるため、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。さらに、圧力損失の差を少なくするために、マニホールド５の中央付近で供給したり、マニホールド５の途中の数か所から供給することも考えられるが、そのような構造では液体吐出ヘッド２の幅が大きくなり、吐出孔８の配置の幅方向への広がりも大きくなってしまう。そうなると、液体吐出ヘッド２をプリンタ１に取り付ける角度のずれが印刷結果に与える影響が大きくなるので好ましくない。複数の液体吐出ヘッド２を用いて印刷する場合においても、複数の液体吐出ヘッド２の全体の吐出孔８が配置されている面積が広がるので、複数の液体吐出ヘッド２の相対的な位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなるので好ましくない。そのため、液体吐出ヘッド２の幅を小さくしつつ、圧力損失の差を少なくするためには、マニホールド５の両端から供給するのが好ましい。なお、分岐流路５２を設けず、リザーバ流路４２とマニホールド５の開口５ａとを直接繋げてもよい。

また、圧力損失を少なくするため、平面視した際の、分岐流路５２の長手方向の両方の端の位置と、マニホールド５の両方の端の位置とを同じにしておき、分岐流路５２の両方の端からマニホールド５の両方の端へは、直線的に下方に向かう流路で繋ぐことが好ましい。

分岐流路５２の供給孔（中央流路）５２ａは、長手方向の中央部に形成されているため、複数の部分で繋がるマニホールド５までの流路長の長さの差を比較的小さくすることができるので、液体の供給を安定化させることができる。ここで言う中央部とは、リザーバ流路４２の両端の間の中央の１／３の部分のことであり、中央流路５２ａを設ける範囲を、両端の間の中央の１／１０にすれば、分岐した後の分岐流路５２の長さをより近くできる。

分岐流路部材５１の流路部材４に接合されている長尺形状の両端の間に凹部が設けられており、圧電アクチュエータ基板２１が収められている。このような構造であるため、圧電アクチュエータ基板２１として、幅が流路部材４の８０％以上、長さがマニホールドの開口５ａ間の８０％以上、変位素子３０を構成する個別電極２５が４インチにわたって形成されている非常に大きなものを用いることができる。これにより、接合する圧電アクチュエータ基板２１の数を少なくできるので、工程を簡略化できるとともに、複数の圧電アクチュエータ基板２１を用いる際に生じる圧電アクチュエータ基板２１間の変位素子３０のばらつきがなくなるため、吐出ばらつきを低減できる。

分岐流路部材５１はプレート５１ａ〜５１ｃを積層して構成されている。分岐流路５２は、分岐流路５２の供給孔５２ａの直下で長手方向の一方および他方に分岐し、長手方向の端近くで下側に向かい、分岐流路５２の流出孔５２ｂで流路部材４のマニホールド５の開口５ａに繋がる。分岐した後の分岐流路５２は、マニホールド５までの流路長はそれぞれ略等しくなっている。これにより、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、マニホールド５との複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、液体吐出ヘッド２内の液滴の吐出特性のバラツキをより少なくできる。なお、ここで言う略等しいとは、最も長い流路長に対して、最も短い流路長が８０％以上であることであり、９０％以上であるとより好ましい。また、分岐流路５２は、それぞれの長さが略等しいだけでなく、断面積も略等しいことが好ましい。ここで断面積が略等しいとは、分岐流路５２の液体導入孔６０ｂから同じ流路長である場所での、流路の断面積の差が２０％以下であることであり、１０％以下であるとより好ましい。

ヘッド本体２ａは、平板状の流路部材４と、流路部材４上に接合された変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１を１つ有している。圧電アクチュエータ基板２１の平面形状は長方形状であり、その長方形の長辺が流路部材４の長手方向に沿うように流路部材４の上面である加圧室面４−２に配置されている。

流路部材４の内部には２つのマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向の一端部側から、他端部側に延びる細長い形状を有しており、その両端部において、流路部材４の上面に開口しているマニホールドの開口５ａが形成されている。マニホールド５の両端部から流路部材４へ液体を供給することにより、液体の供給不足が起り難くできる。また、マニホールド５の一端から供給する場合と比較して、マニホールド５を液体が流れる際に生じる圧力損失の差を約半分にできるため、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。

また、マニホールド５は、少なくとも加圧室１０に繋がっている領域である長手方向の中央部分が、短手方向に間隔を開けて設けられた隔壁１５で仕切られている。隔壁１５は、加圧室１０に繋がっている領域である長手方向の中央部分では、マニホールド５と同じ高さを有し、マニホールド５を複数の副マニホールド５ｂに完全に仕切っている。このようにすることで、平面視したときに、隔壁１５と重なるように、吐出孔８および吐出孔８から加圧室１０に繋がっているディセンダを設けることができる。

図２では、マニホールド５の両端部を除く全体が隔壁１５で仕切られている。このようにする以外に、両端部のうちのどちらか一端部以外が隔壁１５で仕切られているようにしてもよい。また、流路部材４の上面に開口している開口５ａ付近のみが仕切られておらず、開口５ａから流路部材４の深さ方向に向かう間に隔壁が設けられるようにしてもよい。

複数に分けられた部分のマニホールド５を副マニホールド５ｂと呼ぶことがある。本実施形態においては、マニホールド５は独立して２本設けられており、それぞれの両端部に開口５ａが設けられている。また、１つのマニホールド５には、７つの隔壁１５が設けられており、８つの副マニホールド５ｂに分けられている。副マニホールド５ｂの幅は、隔壁１５の幅より大きくなっており、これにより副マニホールド５ｂに多くの液体を流すことができる。また、７つの隔壁１５は、短手方向の中央に近いほど、長さが長くなっており、マニホールド５の両端において、短手方向の中央に近い隔壁１５ほど、隔壁１５の端がマニホールド５の端に近くなっている。これにより、マニホールド５の外側の壁により生じる流路抵抗と、隔壁１５により生じる流路抵抗との間のバランスがとれ、各副マニホールド５ｂのうち、加圧室１０に繋がる部分である個別供給流路１４が形成されている領域の端における液体の圧力差を少なくできる。この個別供給流路１４での圧力差は、加圧室１０内の液体に加わる圧力差につながるため、個別供給流路１４での圧力差を少なくすれば、吐出ばらつきを低減できる。

流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に広がって形成されている。加圧室１０は、角部にアールが施されている、２つの鋭角部と２つの鋭角部を有するほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。

加圧室１０は１つの副マニホールド５ｂと個別供給流路１４を介して繋がっている。１つの副マニホールド５ｂに沿うようにして、この副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０の列である加圧室行１１が、副マニホールド５ｂの両側に１列ずつ、合計２列設けられている。したがって、１つのマニホールド５に対して、１６列の加圧室１１が設けられており、ヘッド本体２ａ全体では３２列の加圧室行１１が設けられている。各加圧室行１１における加圧室１０の長手方向の間隔は同じであり、例えば、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。

各加圧室行１１の端にはダミー加圧室１６が設けられている。このダミー加圧室１６は、マニホールド５とは繋がっているが、吐出孔８とは繋がっていない。また、３２列の加圧室行１１の外側には、ダミー加圧室１６が直線状に並んだダミー加圧室行が設けられている。このダミー加圧室１６は、マニホールド５および吐出孔８のいずれとも繋がっていない。これらのダミー加圧室１６により、端から１つ内側の加圧室１０の周囲の構造（剛性）が他の加圧室１０の構造（剛性）と近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。なお、周囲の構造の差の影響は、距離の近い、長手方向に隣接する加圧室１０の影響が大きいため、長手方向の両端にもダミー加圧室１６を設けてある。短手方向については、影響が比較的小さいため、ヘッド本体２１ａの端に近い方のみに設けている。これにより、ヘッド本体２１ａの幅を小さくできる。

１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、液体吐出ヘッド２の長手方向である行方向と短手方向である列方向とに沿って、行上および列上で、それぞれ略等間隔で配置されている。行方向は、菱形形状の加圧室１０の鈍角部同士を結ぶ対角線に沿った方向であり、鈍角部を対向させて並んでいる加圧室１０の面積重心を結んでできる方向でもある。加圧室１０の菱形形状は、辺の長さが１０％程度異なっていてもよい。また、鈍角部同士を結ぶ対角線の方向と行方向とは、加圧室１０が平面内で回転した状態で配置されていたり、辺の長さが異なることにより、１０度以下程度の角度がついていていてもよい。列方向は、菱形形状の加圧室１０の鋭角部同士を結ぶ対角線に沿った方向であり、鋭角部
を対向させて並んでいる加圧室１０の面積重心を結んでできる方向でもある。鋭角部同士を結ぶ対角線の方向と列方向とは、加圧室１０が平面内で回転した状態で配置されていたり、辺の長さが異なることにより、１０度以下程度の角度がついていていてもよい。つまり、加圧室１０の菱形形状の対角線が行方向および列方向となす角度が小さい状態になっている。加圧室１０を格子状に配置し、そのような角度の菱形形状の加圧室１０を配置することにより、クロストークを小さくできる。これは１つの加圧室１０に対して、行方向、列方向のいずれの方向においても、角部同士が対向する状態になっているため、辺同士で対向して場合よりも、流路部材４を通じて、振動が伝わり難いためである。なお、ここで、鈍角部同士を長手方向に対向させることにより、長手方向における加圧室１０の密度を高くして配置でき、これにより、長手方向の吐出孔８の密度を高くでき、高解像度の液体吐出ヘッド２とすることができる。行上および列上での加圧室１０の間隔は、等間隔にすれば、間隔が他より狭いところがなくなりクロストークを小さくできるが、間隔は±２０％程度異なるようにしてもよい。

加圧室１０を格子状の配置にして、圧電アクチュエータ２１を、行および列に沿った外辺を有する矩形状にすると、圧電アクチュエータ基板２１の外辺から、加圧室１０の上に形成されている個別電極２５が等距離に配置されることになるので、個別電極２５を形成する際に、圧電アクチュエータ基板２１に変形が生じ難くできる。圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合する際に、この変形が大きいと外辺に近い変位素子３０に応力が加わり、変位特性にばらつきが生じるおそれがあるが、変形を少なくすることで、そのばらつきを低減できる。また、最も外辺に近い加圧室行１１の外側にダミー加圧室１６のダミー加圧室行が設けられているために、変形の影響をより受け難くできる。加圧室行１１に属する加圧室１０は等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５も等間隔で配置されている。加圧室行１１は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５の列も短手方向に等間隔で配置されている。これにより、特にクロストークの影響が大きくなる部位をなくすことができる。

流路部材４を平面視したとき、１つの加圧室行１１に属する加圧室１０が、隣接する加圧室行１１に属する加圧室１０と、液体吐出ヘッド２の長手方向において、重ならないように配置することにより、クロストークを抑制できる。一方、加圧室行１１の間の距離を離すと、液体吐出ヘッド２の幅が大きくなるので、プリンタ１に対する液体吐出ヘッド２の設置角度の精度や、複数の液体吐出ヘッド２を使用する際の、液体吐出ヘッド２の相対位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなる。そこで、隔壁１５の幅を副マニホールド５ｂよりも小さくすることで、それらの精度が印刷結果に与える影響を少なくできる。

１つの副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０は、２行の加圧室行１１を構成しており、１つの加圧室行１１に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８は、１つの吐出孔行９を構成している。２行の加圧室行１１に属する加圧室１０に繋がっている吐出孔８はそれぞれ、副マニホールド５ｂの異なる側に開口している。図４では隔壁１５には、２列の吐出孔行９が設けられているが、それぞれの吐出孔行９に属する吐出孔８は、吐出孔８に近い側の副マニホールド５ｂに加圧室１０を介して繋がっている。隣接する副マニホールド５ｂに加圧室行１１を介して繋がっている吐出孔８と液体吐出ヘッド２の長手方向において重ならないように配置されていると、加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路間のクロストークが抑制できるので、さらにクロストークを小さくすることができる。加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路全体が、液体吐出ヘッド２の長手方向において重ならないように配置されていると、さらにクロストークを小さくすることができる。

また、平面視において、加圧室１０と副マニホールド５ｂとが重なるように配置することにより、液体吐出ヘッド２の幅を小さくできる。加圧室１０の面積に対する、重なっている面積の割合が８０％以上、さらに９０％以上にすることで、液体吐出ヘッド２の幅を
より小さくできる。また、加圧室１０と副マニホールド５ｂとが重なっている部分の加圧室１０の底面は、副マニホールド５ｂと重なっていない場合と比較して剛性が低くなっており、その差により吐出特性がばらつくおそれがある。加圧室１０全体の面積に対する、副マニホールド５ｂと重なっている加圧室１０の面積の割合を、各加圧室１０で略同じにすることで、加圧室１０を構成する底面の剛性が変わることによる吐出特性のばらつきを少なくすることができる。ここで略同じとは、面積の割合の差が、１０％以下、特に５％以下であることを言う。

１つのマニホールド５に繋がっている複数の加圧室１０により加圧室群が構成されており、マニホールド５が２つあるため、加圧室群は２つある。各加圧室群内における吐出に関わる加圧室１０の配置は同じで、短手方向に平行移動させた配置されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなった部分があるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。つまり、これらの加圧室１０によって形成された加圧室群は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接合されることで閉塞されている。

加圧室１０の個別供給流路１４が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材４の下面の吐出孔面４−１に開口している吐出孔８に繋がるディセンダが伸びている。ディセンダは、平面視において、加圧室１０から離れる方向に伸びている。より具体的には、加圧室１０の長い対角線に沿う方向に離れつつ、その方向に対して左右にずれながら伸びている。これにより、加圧室１０は各加圧室行１１内での間隔が３７．５ｄｐｉになっている格子状の配置にしつつ、吐出孔８は、全体で１２００ｄｐｉの間隔で配置することができる。

これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている１６個の吐出孔８、全部で３２個の吐出孔８が、１２００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、全てのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に１２００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がっている１個の吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で６００ｄｐｉの等間隔になっている。これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で２色の画像が形成可能となる。この場合、２つの液体吐出ヘッド２を用いれば、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となり、６００ｄｐｉで印刷可能な液体吐出ヘッドを用いるよりも、印刷精度が高くなり、印刷のセッティングも簡単にできる。

圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には個別電極２５がそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。引出電極２５ｂは、一端部が個別電極本体２５ａに接続されており、他端部が加圧室１０の鋭角部を通り、加圧室１０の外側で、加圧室１０の２つの鋭角部１０ａを結ぶ対角線を延長した列と重ならない領域に引き出されている。これによりクロストークが低減できる。

また、圧電アクチュエータ基板２１の上面（第２の主面２１ａ−１にあたる）には、共通電極２４とビアホールを介して電気的に接続されている共通電極用表面電極２８が形成されている。共通電極用表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央
部に、長手方向に沿うように２列形成され、また、長手方向の端近くで短手方向に沿って１列形成されている。図示した、共通電極用表面電極２８は直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。

圧電アクチュエータ基板２１は、後述のようにビアホールを形成した圧電セラミック層２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂを積層し、焼成した後、個別電極２５および共通電極用表面電極２８を同一工程で形成するのが好ましい。個別電極２５と加圧室１０との位置ばらつきは吐出特性に大きく影響を与えこと、個別電極２５を形成した後、焼成すると圧電アクチュエータ基板２１に反りが生じるおそれがあり、反りが生じた圧電アクチュエータ基板２１を流路部材４に接合すると、圧電アクチュエータ基板２１に応力が加わった状態になり、その影響で変位がばらつくおそれがあることから、個別電極２５は、焼成後に形成される。共通電極用表面電極２８も同様に反りを生じされるおそれがあることと、個別電極２５と同時に形成した方が、位置精度が高くなり、工程も簡略化できるので、個別電極２５と共通電極用表面電極２８は同一工程で形成される。

このような圧電アクチュエータ基板２１を焼成する際に生じるおそれのある、焼成収縮によるビアホールの位置ばらつきは、主に圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に生じるので、共通電極用表面電極２８が偶数個あるマニホールド５の中央、別の言い方をすれば、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央に設けられており、共通電極用表面電極２８が圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に長い形状をしていることにより、ビアホールと共通電極用表面電極２８とが位置ずれにより電気的に接続されなくなることを抑制できる。

圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部９２が、圧電アクチュエータ基板２１の２つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置され、接合される。その際、圧電アクチュエータ基板２１ａの引出電極２５ｂおよび共通電極用表面電極２８の上に、それぞれ、接続電極２６および共通電極用接続電極を形成して接続することで、接続が容易になる。また、その際、共通電極用表面電極２８および共通電極用接続電極の面積を接続電極２６の面積よりも大きくすれば、信号伝達部９２の端部（先端および圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端）にける接続が、共通電極用表面電極２８上の接続により強くできるので、信号伝達部９２が端からはがれ難くできる。

また、吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子３０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。

ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ〜ｊ、カバープレート４ｋおよびノズルプレート４ｌである。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体２ａは、加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路１２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室１０を介してマニホールド５と吐出孔８とが繋がる構成を有している。

各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート４ａに形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端からマニホールド５へと繋がる個別供給流路１４を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート４ｃ（詳細にはマニホールド５の出口）までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路１４には、アパーチャプレート４ｃに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であるしぼり６が含まれている。

第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート４ｌ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。ノズルプレート４ｌの孔は、吐出孔８として、流路部材４の外部に開口している径が、例えば１０〜４０μｍのもので、内部に向かって径が大きくなっていくものが開けられている。第４に、マニホールド５を構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート４ｅ〜ｊに形成されている。マニホールドプレート４ｅ〜ｊには、副マニホールド５ｂを構成するように隔壁１５が残るように孔が形成されている。各マニホールドプレート４ｅ〜ｊにおける隔壁１５は、マニホールド５となる部分全体を孔にすると、保持できない状態になるので、隔壁１５は、ハーフエッチングしたタブで各マニホールドプレート４ｅ〜ｊの外周と繋がった状態にされる。

第１〜４の連通孔が相互に繋がり、マニホールド５からの液体の流入口（マニホールド５の出口）から吐出孔８に至る個別流路１２を構成している。マニホールド５に供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、マニホールド５から上方向に向かって、個別供給流路１４に入り、しぼり６の一端部に至る。次に、しぼり６の延在方向に沿って水平に進み、しぼり６の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８へと進む。

圧電アクチュエータ基板２１は、圧電体である２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板２１の圧電セラミック層２１ａの下面から圧電セラミック層２１ｂの上面までの厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０を跨ぐように延在している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、例えば、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。

圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極２４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極２５を有している。個別電極２５は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている個別電極本体２５ａと、そこから引き出された引出電極２５ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極２６が形成されている。接続電極２６は、例えば銀粒子を含ませて、導電性とした樹脂からなり、厚さが５〜１００μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極２６は、信号伝達部９２に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極２５には、制御部１００から信号伝達部９２を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。

共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面
方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内の全ての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極２４の厚さは２μｍ程度である。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂ上に個別電極２５からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂに形成されたビアホールを介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極２８は、多数の個別電極２５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。

なお、後述のように、個別電極２５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極２５に対応する加圧室１０の体積が変わり、加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路１２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータ基板２１における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子３０に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする圧電アクチュエータである変位素子３０が加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極２５により作り込まれており、圧電アクチュエータ基板２１には加圧部である変位素子３０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は１．５〜４．５ｐｌ（ピコリットル）程度である。

多数の個別電極２５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部９２および配線を介して、個別に制御部１００に電気的に接続されている。個別電極２５を共通電極２４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部１００により個別電極２５を共通電極２４に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。

本実施の形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極２５を共通電極２４より高い電位（以下高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極２５を共通電極２４と一旦同じ電位（以下低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極２５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが元の形状に戻り、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極２５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極２５に供給することになる。このパルス幅は、圧力波がしぼり６から吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、加圧
室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。

また、階調印刷においては、吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行なわれる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔８から連続し
て行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合後から吐出される液滴の速度が速くなると考えられるが、その方が複数の液滴の着弾点が近くなり、好ましい。

以上のようなヘッド本体２ａを作製すると、様々な理由で反りが発生することがある。例えば、ヘッド本体２を熱硬化性樹脂などで、加熱接着積層すると、接合するのは高温時であるので、室温あるいは液体吐出ヘッド２の使用温度では、温度が下がる際の熱膨張係数の差により反りが発生する。具体的には、圧電アクチュエータ基板２１の材料として、流路部材４より熱膨張係数が低いＰＺＴなどの圧電セラミックスを用いると反りが生じることがある。また、流路部材４のプレートとして、材質が異なるものを組み合わせると反りが生じることがある。例えば、吐出孔形状の精度を高めるために、光学的な手法で作製した型を用いて、ノズルプレートを電鋳で作製する際に、ノズルプレートの材質としては、ニッケルを主体とするものを用いることが考えられる。そのような場合、ノズルプレートの熱膨張率が高いため、流路部材４単体で反りが生じる。

上述の場合を含めて、ヘッド本体２ａが反ると、吐出孔面４−１が湾曲し、ノズルプレートに形成されている吐出孔８に繋がる孔も傾くことになるので、液体の吐出方向がずれるおそれがある。ヘッド本体２ａの反りとしては、吐出孔８の形成されている領域の長手方向の長さ約１０ｃｍに対して５０μｍより大きく反った場合に、吐出方向のずれの影響が顕著になる。ヘッド本体２ａの長手方向の長さが短かったり、厚さが厚いと、反りは生じ難いので、このような反りの対策の必要性が強くなるのは、長さが２．５ｃｍ以上、特に５ｃｍ以上、厚さは３ｍｍ以下、特に２ｍｍ以下の場合である。

このような場合、そもそも反りが生じないようにしてもよいが、そのような構成を実現する材料の選択が困難であれば、他の方法で補正する必要がある。本実施形態では、ヘッド本体２ａ単体で、ヘッド本体２ａの上面である第２の主面２ａ−１の中央部が、リザーバ４０側に凸であるヘッド本体２ａに対して、リザーバ４０が、その反りと反対の反りになる方向に押圧するようにする。より具体的には、第２の主面２ａ−１に沿って配置されている信号伝達部９２を跨ぐようにヘッド本体２ａとリザーバ４とを接合し、その接合した部分の間にある信号伝達部９２を介して、ヘッド本体２ａを押圧する。

ヘッド本体２ａ単体での反りとは、ヘッド本体２ａとリザーバ流路４とを接合する前の反りであり、また、液体吐出ヘッド２をヘッド本体２ａとリザーバ４とに分解したときの反りである。

本実施形態では、１つのヘッド本体２ａに１つの信号伝達部９２に覆われた領域があり、その領域の両端に２か所の接合部があるが、このような形態には限らない。信号伝達部９２に覆われた領域が２か所以上あってもよいし、接合部、は信号伝達部９２に覆われた領域を囲むようになっていてもよい。しかし、液体吐出ヘッド２として、長方向にできるだけ広い印刷領域を確保し、印刷精度を高くするために短手方向の長さを短くしようとすると、本実施形態のように、長手方向の中央部に信号伝達部９２に覆われた領域を配置し、その領域の長手方向の外側に接合部を設けるのがよい。

押圧する具体的な方法としては、ヘッド本体２ａからリザーバ４０に向う方向を正とし、反りの量をＸμｍ、ヘッド本体２ａから信号伝達部９２の上部までの距離Ｙμｍとした場合、信号伝達部９２を跨いだ接合部の位置に対して、押圧部の下端の位置が（Ｙ＋Ｘ）μｍよりも下（小さい値）とすればよい。図６で、リザーバ４０自体の反りがないとすれ
ば、プレート５１ｂの下端から接続部５１ｃの下端までの厚さから、プレート５１ｂの下端から押圧部５１ｄの下端までの厚さを引いた値が、（Ｙ＋Ｘ）μｍ以下であればよい。押圧する量は、吐出孔面（第１の主面）４−１の全体の反り（両端部に対する中央部の位置）が０に近づくようにするのが好ましいが、ヘッド本体２ａ単体の反りと逆の方向に、ヘッド本体２ａ単体の反りよりも小さい絶対値で反るようにしても構わない。また、液体吐出ヘッド２を使用する温度が室温以外の温度であれば、使用する温度領域で反りが小さくなるようにするのが好ましい。いずれにしても、接合後のヘッド本体２ａの反りは長さ１００ｃｍに対して５０μｍ以下、特に２５μｍ以下とするのが好ましい。

また、リザーバ４０自体の反りが生じている場合、その反りの分、押圧部５１ｄの下端の位置を調整すればよい。さらに、接合すると、リザーバ４０も押圧した分の力を受けるため、リザーバ４０が押圧によって反り難いように、リザーバ４０の厚さは、ヘッド本体２ａの厚さの５倍以上に、特に１０倍以上であることが好ましい。

信号伝達部９２を介して押圧するようにしたことで、ヘッド本体２ａに押圧するための特別な領域（信号伝達部９２に覆われていない領域）を設ける必要がないので、ヘッド本体２ａを短手方向に短くできる。ヘッド本体２ａは、短手方向の中央部に個別電極２５が配置されてない領域があるが、その部分には共通電極用表面電極２８が配置されており、２つの信号伝達部９２の端は短手方向の中央に近接して配置されているので、余分な領域は、ほとんどない。また、液体吐出ヘッド２では、液体を吐出する動作をすると変位素子３０の変位や、液体を吐出させた反動などで、数十ｎｍ程度の振動が生じることがある。この振動も印刷精度を悪くする原因の一つであるが、信号伝達部９２とヘッド本体２ａとの電気的接続を、接続電極２６である導電性樹脂のバンプで行なえば、振動を吸収して、印刷精度をよくできる。押圧部５１ｄの少なくとも一部をゴムや樹脂などの弾性部材で作製すれば、振動を抑制する効果がより高くなり、印刷精度をよりよくできる。またさらに、押圧部５１ｄと信号伝達部９２とを接合すれば、押圧部５１ｄ（ひいてはリザーバ４０）と信号伝達部９２とがより強く連動して動かなければいけないようになるので、振動を抑制する効果がより高くなる。

押圧部５１ｄの長手方向の位置は、どの位置であっても、ヘッド本体２ａの反りを小さくする効果があるが、長手方向の中央部に配置すれば、全体の反りをより小さくできる。ここで、中央部とは、信号伝達部９２を跨いだ位置にある接続部間の長さの１／５の長さの中央の領域内のことであり、特に１／１０の長さの領域のことである。

押圧部５１ｄは長手方向に複数設けてもよく、その場合中央に対して、対称な位置に設ければ、全体の反りをより小さくできる。押圧部５１ｄを３か所以上設ける場合、中央に近い押圧部５１ｄほど、ヘッド本体２ａに近い位置に配置すれば、反りをより小さくできる。

押圧部５１ｄの短手方向の配置については、長手方向に交差する方向にわたって設けられていれば、短手方向の反りを生じ難くできる。押圧部５１ｄは、図２に示すように連続的に設けられていてもよいし、断続的に設けられていてもよいが、連続的に設けられていれば、短手方向の反りをより生じ難くできる。短手方向の長さを短くする場合は、押圧部５１ｄは短手方向の中央部に配置すれば、短手方向の反りを生じ難くできる。

また、押圧部５１ｄを導電性の部材で構成し、信号伝達部９２のグランド電位となる配線と電気的に接続し、導電性の部材で構成されたリザーバ４０の主要部分とも電気的に接続するようすれば、グランド電位が安定して、圧電アクチュエータ基板２１の動作を安定させることができる。この場合リザーバ４０の部材のうち、少なくともリザーバ４０の長手方向と同程度の大きさを有する部材を導電性の部材とすればよい。

信号伝達部９２がＦＰＣであれば、ＦＰＣ自体が柔軟で変形可能であるので、信号伝達部９２自体が反ることがないので、信号伝達部９２の反りがヘッド２本体２ａの反りに影響しないので好ましい。また、配線９２ｂを挟んでいる被覆層９２ａ、ｃは樹脂であり、この部分でも、振動の吸収をすることができる。信号伝達部９２は、ＦＰＣ以外に、ある程度硬質な樹脂の基板であるプラスチック基板や、セラミック基板を用いてもよい。

以上のような液体吐出ヘッド２は、例えば、以下のようにして作製する。ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層２１ａ、２１ｂとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極２４となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を充填する。

ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着した後、長方形状に切断し、さらに、高濃度酸素雰囲気下で焼成する。焼成の圧電アクチュエータ素体の表面に有機金ペーストをスクリーン印刷で印刷し、焼成して個別電極２５を形成した。スクリーン印刷は、枠に対して４５度の角度でメッシュを貼りつけてあるスクリーンを用いて、長方形状の圧電アクチュエータ素体をスクリーンの枠と平行になるように置き、スキージを圧電アクチュエータ素体の長手方向に平行に移動させて印刷した。その後、Ａｇペーストを用いて接続電極２６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータ基板２１を作製する。

次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート４ａ〜ｋを、接着層を介して積層して作製する。プレート４ａ〜ｋに、マニホールド５、個別供給流路１４、加圧室１０およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。ノズルプレート４ｌは、型を用いてニッケルを主体とする組成で電鋳法で作製した。

これらプレート４ａ〜ｌは、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。

リザーバ４０は、次のように作製した。流路部材４と同じ組成のプレート４１ａ、ｃ、ｄ、５１ａ、ｂ、ｃに対して、プレート４１ａ、ｃはエッチングで、プレート４１ｄ、５１ｃは研削加工し、孔を開けた。５１ｃには押圧部５１ｄである突起を作製した。これらと樹脂フィルムであるダンパプレート４１ｂとを接着積層した。

上述の工程の接着は、例えば接着層を介してする加熱接着積層で行なう。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ基板２１や流路部材４への影響をおよぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを加熱接合することができる。

次に圧電アクチュエータ基板２１と制御回路１００とを電気的に接続するために、接続電極２６に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバＩＣを実装した信号伝達部９２であるＦＰＣを載置し、熱を加えて銀ペーストを硬化させて電気的に接続させる。なお、ドライバＩＣの実装は、ＦＰＣに半田で電気的にフリップチップ接続した後、半田周囲に保護樹脂を供給して硬化させた。

続いて、リザーバ４０と流路部材４とを、上述と同様に接着積層する。ここで、押圧部５１ｄは、信号伝達部９２を介して、ヘッド本体２ａを押圧するようにする。ここで、ヘッド本体２ａを平坦なものの上に置き、リザーバ４０の両端に圧力をかければ、リザーバ４０の中央部が上に凸になるように変形した状態で、接合される。このリザーバ４０の反りが、ヘッド本体２ａを押圧すことになる。また、接合される高温時においては、ヘッド本体２ａの反りは、室温よりも小さくなっている上、高温時に再度反ることになるので、ヘッド本体２ａを凹形状のものの上に置き、リザーバ４０を積層する際に、ヘッド本体２ａを凹形状に沿った形に反らせれば、複数の液体吐出ヘッド２間での押圧の状態のばらつきが小さくなり、反りのばらつきもの小さくなるので好ましい。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
２ａ−１・・・第２の主面
４・・・流路部材
４ａ〜ｌ・・・（流路部材の）プレート
４−１・・・吐出孔面（第１の主面）
４−２・・・加圧室面
５・・・マニホールド（共通流路）
５ａ・・・（マニホールドの）開口
５ｂ・・・副マニホールド
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
９・・・吐出孔行
１０・・・加圧室
１１・・・加圧室行
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
１５・・・隔壁
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続電極（バンプ）
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
４０・・・リザーバ
４１・・・リザーバ本体
４１ａ、ｃ、ｄ・・・（リザーバの）プレート
４１ｂ・・・ダンパプレート
４２・・・リザーバ流路
４２ａ・・・リザーバ流路の供給孔
４２ｂ・・・リザーバ流路の流出孔
４６・・・ダンパ
４８・・・フィルタ
５１・・・分岐流路部材
５１ａ〜ｃ・・・（分岐流路部材の）プレート
５１ｃ−１・・・接合部（が接合される領域）
５１ｄ・・・押圧部
５２・・・分岐流路
５２ａ・・・中央流路（分岐流路の供給孔）
５２ｂ・・・分岐流路の流出孔
５４・・・（圧電アクチュエータ基板の）収容部
９２・・・信号伝達部
９２ａ、ｃ・・・被覆層
９２ｂ・・・配線

Claims (10)

1. 平板状で、第１の主面に吐出孔を備えているヘッド本体と、
   該ヘッド本体の前記第１の主面と反対側の第２の主面に沿って配置されている、前記ヘッド本体を駆動する信号を伝える信号伝達部と、
   前記第２の主面に、間に前記信号伝達部を挟むように、かつ前記信号伝達部を跨ぐよう配置された接合部で接合されている、前記ヘッド本体に液体を供給するリザーバと
   を備えている液体吐出ヘッドであって、
   前記ヘッド本体は、前記ヘッド本体単体では、前記第２の主面の中央部が前記リザーバ側に凸になっており、
   前記リザーバは、該リザーバと前記ヘッド本体との間にある前記信号伝達部を介して、前記ヘッド本体を押圧している押圧部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記信号伝達部と前記ヘッド本体とは、複数の導電性樹脂のバンプを介して電気的に接続されており、前記リザーバは、前記信号伝達部の前記複数の導電性の樹脂バンプが接続されている部位を介して、前記ヘッド本体を押圧していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ヘッド本体が一方方向に長く、前記ヘッド本体と前記リザーバとは、前記ヘッド本体の両端で接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記押圧部は、前記リザーバの前記一方方向における中央部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記押圧部は、前記リザーバの前記一方方向における中央部に対して対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記押圧部は、前記一方方向に交差する方向にわたって配置されている請求項３〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記押圧部の、少なくとも一部が弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記押圧部および前記リザーバの主要部分は、導電性の物質で構成されており、前記押圧部は、前記信号伝達部のグランドと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記押圧部と前記信号伝達部が接合されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記信号伝達部に電気的に接合されており、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部を備えていることを特徴とする記録装置。

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