JP2014124910A - 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置、ならびに液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マニホールドと加圧室との配置の影響による吐出特性のばらつきが生じにくい液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置、ならびにそれらに用いられる液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法を提供する。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、複数のプレート２２〜３１が接着剤層を介して積層されており、複数の吐出孔８、複数の加圧室１０および共通流路５を有している流路部材４を含み、加圧室１０と共通流路５とが重なっている領域を第１の領域Ｄ１とし、重なっていない領域を第２の領域Ｄ２とするとき、加圧室１０を構成しているプレート２２、２３のうちでもっとも共通流路５側にあるプレート２２と、共通流路５を構成しているプレート２５〜３０のうちでもっとも加圧室側にあるプレート２５との間にある接着剤層３８ｂ、ｃの第１の領域Ｄ１における厚さが、第２の領域Ｄ２における厚さ以下である。
【選択図】図５

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、ならびに液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法に関するものである。

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、および記録媒体より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。

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する吐出孔の密度を高くする必要がある。

そこでヘッド本体を、マニホールド（共通流路）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が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このヘッド本体の流路部材は、吐出孔、加圧室およびマニホールドとなる多数の孔が開口したプレートを、接着剤層を介して接合して作製されている。

特開２００３−３０５８５２号公報

特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドの流路部材を、プレートを接合して作製する場合、吐出される液体の位置精度に影響の大きい吐出孔となる孔が開口したプレートを基準にして、間に熱硬化性の接着剤を塗布しながら他のプレートを順に積層し、積層した後、加熱加圧して各プレートを接合させることが考えられる
また、特許文献１に記載されている液体吐出ヘッドの流路部材は、液体が加圧される加
圧室と、そこに液体を供給するマニマニホールド（共通流路）とが、積層方向に離れて配置されていて、加圧室の中には、マニホールドと重なっている位置にあるものと、重なっていない位置にあるものが存在する流路構造を有している。そのような流路部材を上述のような積層方法で積層した場合、次のような問題がある。

直下にマニホールドのない加圧室については、加圧室の直下は、吐出孔に繋がる流路が少し存在するがほぼ中実の状態であるため、加圧の圧力が直接的に作用する。これに対して、直下にマニホールドのある加圧室については、マニホールの空間があるため、プレートはマニホールドの空間側にたわむことができ、その分加わる圧力が小さくなる。そのため、積層された流路部材における、マニホールドを構成するプレートのうちでもっとも加圧室側のプレートから、加圧室を構成するプレートのうちでもっともマニホールド側のプレートまでの剛性を比較すると、マニホールドが直下にある加圧室の方の剛性が低くなってしまう。この部分は、加圧室に圧力が加わった際にわずかに振動する部分なので、この部分の剛性に差があると、液体に加わる圧力の状態に差が生じて、液体の吐出量や吐出速度などの吐出特性に差が生じる。周囲の構造や圧力を加える駆動信号がどのようなものなのかにもよるが、剛性が低いために振動が生じるとエネルギーが逃げることになるので、マニホールドが直下にある加圧室からの吐出は、吐出速度が低くなったり、吐出量が少なくなったりする。

なお、直下にマニホールドがない加圧室は、直下にマニホールドがある加圧室と比較すると、加圧室の直下にあるプレートの総厚が厚いので、その分さらに振動し難くなるが、上述しているのは、その影響とは別に生じる、マニホールドを構成するプレートのうちでもっとも加圧室側のプレートから、加圧室を構成するプレートのうちでもっともマニホールド側のプレートまでの剛性に差である。

したがって、本発明の目的は、マニホールドと加圧室との配置の影響による吐出特性のばらつきが生じにくい液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置、ならびに、マニホールドと加圧室との配置の影響による吐出特性のばらつきが生じにくい液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法を提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の孔が開口している複数のプレートが接着剤層を介して積層されており、前記複数の孔が繋がって構成されている、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室と繋がっている共通流路を有している流路部材と、前記複数の加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記流路部材を平面視したときの、前記複数の加圧室が存在する領域のうちで、前記共通流路と重なっている領域を第１の領域とし、前記共通流路と重なっていない領域を第２の領域とするとき、前記複数の加圧室を構成している前記プレートのうちでもっとも前記共通流路側にあるプレートと、前記共通流路を構成している前記プレートのうちでもっとも前記加圧室側にあるプレートとの間にある前記接着剤層の第１の領域における厚さＴ１［μｍ］が、前記第２の領域における厚さＴ２［μｍ］以下であ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、前記複数の加圧部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

さらに、本発明の液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法は、複数の孔が開口している複数のプレートが積層されており、前記複数の孔が繋がって構成されている、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室と繋がっ
ている共通流路とを有し、平面視したときに前記複数の加圧室の少なくとも一部と前記共通流路とが重なっている液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法であって、前記複数のプレートを積層し、接合させる工程が、前記加圧室を構成する前記プレートのうちでもっとも前記共通流路側の第１のプレートから、前記共通流路を構成するプレートのうちでもっとも前記加圧室側の第２のプレートまでを接合する第１の接合工程と、前記第２のプレートと、当該第２のプレートの前記加圧室と反対側の前記プレートとを接合する第２の接合工程とを有し、前記第２の接合工程の前に、前記第１の接合工程を行うことを特徴とする。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、第２の領域の、加圧室を構成しているプレートのうちでもっとも共通流路側にあるプレートから、共通流路を構成しているプレートのうちでもっとも加圧室側にあるプレートまでの剛性が、第１の領域の、同じ部分の剛性以上になるため、加圧室と共通流路との重なり方の差により生じる、吐出特性の差を小さくすることができ、液体吐出ヘッド内の吐出特性のばらつきを小さくできる。

また、本発明の液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法によれば、加圧室を構成するプレートのうちでもっとも共通流路側の第１のプレートから、共通流路を構成するプレートのうちでもっとも加圧室側の第２のプレートまでを接合する第１の接合工程を、第２のプレートと、その第２のプレートの加圧室と反対側のプレートとを接合する第２の接合工程の前に行うため、通流路となる孔があることによって加わる圧力に差が生じることがなく、第１の接合工程で接合された部位の場所よる剛性の差が小さくなり、吐出特性の場所による差を小さくできる。

本発明の一実施形態に係る記録装置である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流路部材および圧電アクチュエータの平面図である。 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。 （ａ）は、図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部の拡大図であり、（ｃ）は、図３の別の部位の縦断面図である。

図１は、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。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、紙などの記録媒体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、記録媒体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、複数枚の記録媒体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記録媒体Ｐのうち、最も上にある記録媒体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、記録媒体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から送り出された記録媒体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、記録媒体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へと送り出された記録媒体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、記録媒体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、記録媒体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、記録媒体Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。

４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端のヘッド本体１３とヘッド本体１３に取りつけられた筺体９０を有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の吐出孔８が設けられている吐出孔面４ａとなっている（図５（ａ）参照）。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔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の吐出孔８は一方方向（記録媒体Ｐと平行で記録媒体Ｐ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、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の下面の吐出孔開口平面４ａ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記録媒体Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１
１１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１３から記録媒体Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、記録媒体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記録媒体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、記録媒体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、記録媒体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、印刷済みの記録媒体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、記録媒体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、搬送経路上の記録媒体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、記録媒体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１３のうち流路部材４および圧電アクチュエータ２１を示す平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図である。図３および４では、図面を分かりやすくするために、一部の流路を省略して描いている。また、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加圧室１０、しぼり１２および吐出孔８などを実線で描いている。

図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の要部の拡大図であり、図５（ｃ）は、図３の別の部位の縦断面図である。図５（ａ）は、加圧室１０においてマニホールド５と重なる領域Ｄ１の割合が重ならない領域Ｄ２の割合よりの大きい加圧室１０を含む断面であり、図５（ｂ）は、加圧室１０においてマニホールド５と重なる領域Ｄ１の割合が重ならない領域Ｄ２の割合よりの小さい加圧室１０を含む断面である。図５（ａ）、（ｃ）と図３領域Ｄ１と領域Ｄ２の割合が異なるのは、図（ａ）、（ｃ）が模式的に描かれているためであり、実際の割合は図３に示された通りである。また、図５（ｂ）に描かれている接着剤層３８ａ、ｂ、ｃは、実際の厚みよりも厚く示されており、図（ａ）、（ｂ）では、接着剤層３８ａ、ｂ、ｃは薄いため、他のプレートの層間および圧電アクチュエータ基板２１とプレートとの間にある接着剤層も含めて省略してある。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外にリザーバや、金属製の筐体を含んでいる。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。

ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、加圧部である変位素子５０を含む圧電アクチュエータ基板２１とを有している。圧電アクチュエータ基板２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータ基板２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータ基板２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラ
ップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータ基板２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。

流路部材４の内部にはマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータ基板２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。

流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがあり、開口５ｂから副マニホールド５ａまでのマニホールド５を液体供給路５ｃということがある）。開口５ｂに繋がる液体供給路５ｃは、圧電アクチュエータ基板２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータ基板２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータ基板２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。すなわち、副マニホールド５ａの両端は、液体供給路５ｃに繋がっている。

流路部材４は、複数の加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの加圧室群９を有している。加圧室１０は、角部にアールが施された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は流路部材４の上面に開口するように形成されている。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に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの加圧室１０によって形成された各加圧室群９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が接着されることで閉塞されている。

本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。

全体では、マニホールド５から繋がる加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各加圧室列に含まれる加圧室１０の数は、加圧部である変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。

つまり、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３に示した仮想直線のＲの範囲に、各副マニホールド５ａ繋がっている４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔になっている。また、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分け
て繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されている。

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後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５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おり、圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。

流路部材４の下面の液体吐出面には多数の吐出孔８が形成されている。これらの吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。

また、これらの吐出孔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５０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。吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。

ヘッド本体１３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２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１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。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａ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１３は、図５（ａ）に示されているように、加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路３２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を介して副マニホールド５ａ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２２に形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。

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２３（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。

第４に、副マニホールド５ａ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２７〜２９に形成されている。

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５
ａ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、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２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、図５（ａ）に示されるように、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全体の厚さは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（図３参照）。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂ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。

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３４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５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３５の一端は、加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。この接続電極３６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６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３５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３４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３４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３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。

図５（ａ）に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータ基板２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータ基板２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。

なお、後述のように、個別電極３５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３５に対応する加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２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５０に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図５（ａ）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５０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３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５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５０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５〜７ｐｌ（ピコリットル）程度である。

多数の個別電極３５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。

本実施形態における圧電アクチュエータ基板２１においては、個別電極３５を共通電極３４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。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータ基板２１は、上側（つまり、加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａ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。

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３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、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、予め個別電極３５を共通電極３４より高い電位とする第１の電圧Ｖ１Ｖ（ボルト、以下で省略することがある）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４とを一旦、第１の電圧Ｖ１よりも低い第２の電圧を加えて低電位、例えば同じ電位にし、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３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂ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３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂ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３５に供給することになる。このパルス幅は、加圧室１０内において圧力波がマニホールド５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。

このような液体吐出ヘッド２で印刷を行なう際には、吐出孔８から吐出される液滴の速度や量が、ヘッド本体１３の中に位置によって差が少ない方が、印刷精度が高くなるので好ましい。加圧室１０の周囲の構造に着目すると、加圧室１０には、マニホールド５と重なっている領域Ｄ１と重なっていない領域Ｄ２がある。また、本実施形態では、加圧室列１１ａ、ｂに属する加圧室１０は、ほとんどマニホールド５と重なっており、加圧室列１１ｃ、ｄに属する加圧室１０は、ほとんどマニホールド５と重なっていない状態となっている。

加圧室１０に駆動の圧力が加わるとその直下のプレートにも、圧力が加わり振動する。その際、マニホールド５と重なっている領域Ｄ１では、振動する直下のプレートはプレート２３〜２５であり、マニホールド５と重なっていない領域Ｄ２では、振動する直下のプレートはプレート２３〜３１である。したがって、領域Ｄ１のプレートの方が、振動が生じやすい。マニホールド５からの加わる振動や、液体やプレートの共振などもあるため一概には言えないが、領域Ｄ１では、振動によってエネルギーが逃げやすいので、領域Ｄ１の割合の高い加圧室１０から吐出される液滴は、吐出速度が低くなったり、吐出量が少なくなりやすい。いずれにしても、直下のプレートの振動のし易さ（剛性）に差があるので、その差が吐出特性に影響して、ヘッド本体１３内でばらつきが大きくなる。

また、このような流路部材４を作製する際には、通常、吐出孔８のあるノズルプレート３１から順に積層されて、接合される。液体の吐出位置を決める吐出孔８の基準にして工程を進める方が精度を高め易いし、構造的下側と認識されているノズルプレート３１から積層するが自然である。特に、圧電アクチュエータ基板２１も含めて積層する場合、割れやすい圧電アクチュエータ基板２１を最下層にして作製すると行程中で割れが生じる割合が高くなるし、圧電アクチュエータ基板２１が焼成により作製したセラミック製である場合などは、形状の位置精度が劣るため基準とし難い。

積層および接合に関しては、すべての積層を終えてから接合する方法、各プレートを積層した後接合することを順次繰り返す方法が考えられる。また、何枚か積層した後、途中で接合することも考えられる。一括で接合させる場合、圧力を加えるとマニホールド５上のプレートは、マニホールド５側にたわむことができるので、その分圧力が逃げることになる。順次接合を行っていく場合も、ノズルプレート３１側から積層・接合を行っていけば、同様にマニホールド５上では圧力が逃げることになる。

このためマニホールド５上のプレートの接合は、他の部位と比較して剛性が低くなってしまう。上述の説明では領域Ｄ１とＤ２の差についてプレートの厚みの差についてだけ述べたが、これに加えて上述のような製造方法では、領域Ｄ１は、領域Ｄ２に対して、プレート２３（加圧室１０を構成してプレートのうちでもっともマニホールド側のプレート）からプレート２５（マニホールド５を構成してプレートのうちでもっとも加圧室側のプレート）までの剛性が低い状態となる。つまり、領域Ｄ１の直下のプレートは、この点でも振動しやすくなるので、差がより大きな状態となる。

そこで、本発明の製造方法では、加圧室１０を構成するプレートのうちでもっともマニホールド５側の第１のプレート２３から、マニホールド５を構成するプレートのうちでもっとも加圧室１０側の第２のプレート２５までを接合する第１の接合工程を、第２のプレート２５と、第２のプレート２５の加圧室１０と反対側のプレートとを接合する第２の接合工程の前に行なう。このようすれば、マニホールド５となる孔があることによって加わる圧力に差が生じることがなく、第１の接合工程で接合された第１プレート２３〜第２のプレート２５において、場所よる剛性の差が小さくでき、吐出特性のばらつきを小さくす
ることができる。

吐出特性のばらつきをさらに小さくするには、第１の接合工程において、接合する複数のプレートを加圧する際に、マニホールド５と重なる領域に周囲よりも高い圧力を加えるようにすればよい。そうすることで領域Ｄ１の直下のプレートの剛性を高くできる。そうすると、領域Ｄ１と領域Ｄ２とのプレートの厚みの差による剛性の差の一部が、領域Ｄ１における第１のプレート２３〜第２のプレート２５までの剛性が、領域Ｄ３における第１のプレート２３〜第２のプレート２５までの剛性より高いことより相殺されるので、吐出特性のばらつきを小さくできる。

マニホールド５と重なる領域に周囲よりも高い圧力を加えるには、例えば次のような方法がある。加圧する加圧治具に、マニホールド５と略同形状の凸部を設けておけば、その凸の分だけ圧力が高くなる。圧力の差は凸部の高さにより調整できる。また、平らな加圧治具で加圧する前または後に、マニホールド５と略同形状の加圧治具で加圧してもよい。さらに、マニホールド５と略同形状の部位と、他の部位がスライドできるような加圧治具を用いて、マニホールド５と略同形状の部位と、他の部位とに、それぞれ別に圧力を加えるようにしてもよい。いずれの場合においても、加圧する際には周囲に圧力が伝搬するので、マニホールド５と略同形状とは、マニホールド５と配置が一致している程度にしておけば効果がある。幅などについてはマニホールド５と同じような寸法にしなくても構わないが、幅なども含めてほぼ同じ寸法にするのがより好ましい。

接着剤層３８（３８ａ、ｂ、ｃ）を介してプレートを接着積層する場合、熱硬化性の接着剤を用いて、積層を終えた後、加熱加圧して接合させるのが好ましい。このような場合、あるいはノズルプレート３１の側から順次積層・接合した場合、第１のプレート２３〜第２のプレート２５までの剛性の差は、接着剤層３８ｂ、ｃの厚みの差となって現れる。すなわち、マニホールド５があることにより第２のプレート２５がたわむことで、領域Ｄ１の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ１［μｍ］が、領域Ｄ２の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ２［μｍ］よりも厚くなる。これは、領域Ｄ１の接着剤層３８ｂ、ｃが、密度が低い状態で硬化したり、粘度の低い接着剤の場合、周囲の圧力の高い部分から流動してきて厚くなるためだと考えられる。具体的には、上述のように一括して接合（圧電アクチュエータ基板２１まで含めて一括接合）した場合、領域Ｄ２の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ２は１．０μｍであるのに対し、領域Ｄ１の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ１は１．６μｍとなり、加圧室１０がほぼ領域Ｄ２で占められている加圧室列１０ｃ、ｄからの吐出速度の平均は９．０ｍ／ｓであるのに対し、加圧室１０がほぼ領域Ｄ１で占められている加圧室列１０ａ、ｂからの吐出速度の平均は８．０ｍ／ｓとなる。

これに対し、本発明の方法で積層した場合、接着剤層３８ｂ、ｃの厚さは、ほぼ場所に依らなくなるので、その分吐出特性の差は小さくなる。具体的は、例えば、第１のプレート２３〜第２のプレート２５を積層した後、加熱加圧して接合し、その後、その積層体も含めて、ノズルプレート３１から順次積層した後、加熱加圧（圧電アクチュエータ基板２１まで含めて一括接合）するなどの方法で作製すればよい。そのように作製した場合、領域Ｄ２およびＤ１の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ１およびＴ２は１．０μｍとなり、加圧室１０がほぼ領域Ｄ２で占められている加圧室列１０ｃ、ｄからの吐出速度は９．０ｍ／ｓであるのに対し、加圧室１０がほぼ領域Ｄ１で占められている加圧室列１０ａ、ｂからの吐出速度はの平均は８．７ｍ／ｓとなり、ばらつきを低減できる。つまり、全体を一括接合した場合に生じていた領域Ｄ１とＤ２の吐出速度の差１．０ｍ／ｓのうち、０．７ｍ／ｓが第１のプレート２３〜第２のプレート２５の剛性の差、０．７ｍ／ｓがプレート２３〜２５とプレート２３〜３１との厚みの差による剛性の差ということになり、接着剤層３８ｂ、ｃの厚さを位置に依らずほぼ一定にすることで、前者の差をほぼなくすことができる。このような構造は、加圧室１０からマニホールド５までの厚さが薄く、積層時にた
わみ易く、吐出する際もその部分が振動し易い場合に特に有用である。具体的は、第１のプレート２３〜第２のプレート２５の厚さが、７００μｍ以下、さらに５００μｍ以下、特に３００μｍ以下の場合に、特に有用である。

全体を一括に接合する製造方法などでは、領域Ｄ１における第１のプレート２３〜第２のプレート２５まで間の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ１を、領域Ｄ２における第１のプレート２３〜第２のプレート２５まで間の接着剤層３８ｂ、ｃの厚さＴ２以下にすることはできず、上述の本発明によれば、Ｔ１をＴ２以下にすることができる。ここでＴ１がＴ２以下であるとは、断面におけるＴ１およびＴ２をそれぞれ３カ所ずつ測定し、Ｔ１の厚さの平均が、Ｔ２の厚さの平均の±３０％以下であることをいい、より好ましくは、Ｔ２の厚さの平均の±１５％以下である。

また、マニホールド５と重なる領域に強い圧力を加えた場合、Ｔ１はＴ２より薄くできる。ここでＴ１がＴ２より薄いとは、断面におけるＴ１およびＴ２をそれぞれ３カ所ずつ測定し、Ｔ１の厚さの平均が、Ｔ２の厚さの平均の±３０％より小さいことをいい、より好ましくは、Ｔ２の厚さの平均の±４５％より小さくされる。例えば、マニホールド５と略同形状の凸部を有する加圧治具を用いることでＴ１の厚さ０．６５μｍをＴ２の厚さを１．０μｍとすれば、領域Ｄ１における第１のプレート２３〜第２のプレート２５まで剛性を、領域Ｄ２における第１のプレート２３〜第２のプレート２５まで剛性より高くできるので、プレート２３〜２５とプレート２３〜３１との厚みの差による剛性の差の一部を相殺できるので、より吐出特性のばらつきを小さくできる。なお、接着剤層３８ｂ、ｃの厚さを領域Ｄ１とＤ２とで異ならせるために、接着剤の塗布量を場所によって変えてもよい。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４ａ・・・吐出孔面
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口（液体導入孔）
５ｃ・・・液体供給路
６・・・個別供給流路
８・・・吐出孔
９・・・加圧室群
１０・・・加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・加圧室列
１２・・・しぼり
１３・・・ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・吐出孔列
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
２２〜３１・・・プレート
２３・・・第１のプレート（加圧室を構成するプレートのうちでもっともマニホールド側のプレート）
２５・・・第２のプレート（マニホールドを構成するプレートのうちでもっとも加圧室側のプレート）
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
３８ａ、ｂ、ｃ・・・接着剤層
５０・・・変位素子（加圧部）
Ｄ・・・加圧室の存在する領域
Ｄ１・・・加圧室とマニホールドが重なっている領域
Ｄ２・・・加圧室とマニホールドが重なっていない領域

Claims (6)

1. 複数の孔が開口している複数のプレートが接着剤層を介して積層されており、前記複数の孔が繋がって構成されている、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室と繋がっている共通流路を有している流路部材と、前記複数の加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、
   前記流路部材を平面視したときの、前記複数の加圧室が存在する領域のうちで、前記共通流路と重なっている領域を第１の領域とし、前記共通流路と重なっていない領域を第２の領域とするとき、
   前記複数の加圧室を構成している前記プレートのうちでもっとも前記共通流路側にあるプレートと、前記共通流路を構成している前記プレートのうちでもっとも前記加圧室側にあるプレートとの間にある前記接着剤層の第１の領域における厚さＴ１［μｍ］が、前記第２の領域における厚さＴ２［μｍ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 厚さＴ１が、厚さＴ２より薄いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 請求項１または２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、前記複数の加圧部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。
4. 複数の孔が開口している複数のプレートが積層されており、前記複数の孔が繋がって構成されている、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室と繋がっている共通流路とを有し、平面視したときに前記複数の加圧室の少なくとも一部と前記共通流路とが重なっている液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法であって、
   前記複数のプレートを積層し、接合させる工程が、
   前記加圧室を構成する前記プレートのうちでもっとも前記共通流路側の第１のプレートから、前記共通流路を構成するプレートのうちでもっとも前記加圧室側の第２のプレートまでを接合する第１の接合工程と、
   前記第２のプレートと、当該第２のプレートの前記加圧室と反対側の前記プレートとを接合する第２の接合工程とを有し、
   前記第２の接合工程の前に、前記第１の接合工程を行うことを特徴とする液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法。
5. 前記第１の接合工程において、接合する複数の前記プレートを加圧する際に、前記共通流路と重なる領域に周囲よりも高い圧力を加えることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法。
6. 前記第１の接合工程において、接合する複数の前記プレートを加圧する際に、前記共通流路と略同形状の凸部を有する加圧治具を用いて、前記プレートの前記共通流路と重なる領域を加圧することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド用流路部材の製造方法。

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