JP2015085621A - 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】液体吐出ヘッドの共振による吐出特性の変動の少ない液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置を提供する。
【解決手段】複数の吐出孔を有している流路部材４と、複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板２１と、リザーバとを備えている液体吐出ヘッドであって、複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、複数の変位素子群は、一方方向に沿って配置されているとともに、複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、リザーバは、前記一方方向に長いとともに、流路部材４と前記一方方向の両端部で接合されており、流路部材４における、圧電アクチュエータ基板２１が接合されている面に、複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の溝３２が配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関する。

従来、液体吐出ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なうインクジェットヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えば、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平板状の流路部材と、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圧電アクチュエータ基板とを積層して構成される（例えば、特許文献１を参照。）。

国際公開第１３／０１４９７７号パンフレット

特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドを使用していると、変位素子を特定周波数で駆動した際に、液体吐出ヘッドが幅方向に共振することにより、液体の吐出特性（吐出速度や吐出量など）が変動したり、時には液体が吐出されないという問題があった。

したがって、本発明の目的は、液体吐出ヘッドの共振による吐出特性の変動の少ない液体吐出ヘッド、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、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有している流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板と、前記流路部材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、前記流路部材および前記圧電アクチュエータ基板は、平板状で一方方向に長く、前記複数の加圧室は、互いに離間している複数の加圧室群に分かれて配置されており、前記複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、前記複数の加圧室群および前記複数の変位素子群は、前記一方方向に沿って配置されているとともに、前記複数の加圧室群の各群および前記複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、前記リザーバは、前記一方方向に長いとともに、前記流路部材と前記一方方向の両端部で接合されており、前記圧電アクチュエータ基板には、前記複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の溝または１以上の貫通溝が配置されていることを特徴とする。

また、本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有している流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板と、前記流路部材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、前記流路部材および前記圧電アクチュエータ基板は、平板状で一方方向に長く、前記複数の加圧室は、互いに離間している複数の加圧室群に分かれて配置されており、前記複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、前記複
数の加圧室群および前記複数の変位素子群は、前記一方方向に沿って配置されているとともに、前記複数の加圧室群の各群および前記複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、前記リザーバは、前記一方方向に長いとともに、前記流路部材と前記一方方向の両端部で接合されており、前記流路部材における、前記圧電アクチュエータ基板が接合されている面に、前記複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の溝が配置され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は、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有している流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板と、前記流路部材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、前記流路部材および前記圧電アクチュエータ基板は、平板状で一方方向に長く、前記複数の加圧室は、互いに離間している複数の加圧室群に分かれて配置されており、前記複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、前記複数の加圧室群および前記複数の変位素子群は、前記一方方向に沿って配置されているとともに、前記複数の加圧室群の各群および前記複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、前記リザーバは、前記一方方向に長いとともに、前記流路部材と前記一方方向の両端部で接合されており、前記流路部材の内部に、前記複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の空隙が配置されていることを特徴とする。

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。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、ヘッド本体とリザーバと接合さている両端部の間において、複数ある変位素子群の境界に渡って、圧電アクチュエータ基板に溝または貫通溝が配置されているか、流路部材に溝または空隙が配置されているため、流路部材の平面方向の振動を小さくでき、それによる吐出特性のばらつきを低減できる。

（ａ）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の側面図であり、（ｂ）は平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図である。 図２（ａ）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（ａ）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、図３のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図であり、（ｃ）は、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドにおける（ｂ）に相当する部位の縦断面図である。 （ａ）は、図５（ｂ）と同じ部位の９０度異なる方向の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）と同じ部分の流路部材の平面図である。 （ａ）は、図１の液体吐出ヘッドの長手方向に沿った部分縦断面図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、リザーバを構成する部材の平面図である。 （ａ）は、本発明の他の液体吐出ヘッドの実施形態の図５（ｂ）に相当する部位の縦断面図であり、（ｂ）は、本発明のさらに他の液体吐出ヘッドの実施形態の図５（ｂ）に相当する部位の縦断面図である。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド２を含む記録装置である（カラーインクジェット）プリンタ１の概略の側面図であり、図１（ｂ）は、概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐを搬送ローラ８０ａから搬送ローラ８０ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。制御部８８は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド２を制御して、記録媒体Ｐに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させて、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行なう。

本実施形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっている。本発明の記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。

プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行するように平板状の（ヘッド搭載）フレーム７０が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。５つの液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成しており、プリンタ１は、４つのヘッド群７２を有している。

液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下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。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の２つの液体吐出ヘッド２は搬送方向に沿ってずれた位置で、３つ液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。

４つのヘッド群７２は、記録用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体（インク）が供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、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。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。

プリンタ１に搭載される液体吐出ヘッド２の個数は、単色で、１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷するのなら１つでもよい。ヘッドの群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッドの群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷することで、印刷速度（搬送速度）を速くすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。

さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。

プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行なう。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０ａに巻き取られた状態になっており、２つのガイドローラ８２ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、その後２つの搬送ローラ８２ｂの間を通り、最終的に回収ローラ８０ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２ｂを回転させることで印刷用紙Ｐは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０ｂは、搬送ローラ８２ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻き取る。搬送速度は、例えば、７５ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。

記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、布などでもよい。また、プリンタ１を、印刷用紙Ｐの代わりに搬送ベルトを搬送する形態にし、記録媒体は、ロール状のもの以外に、搬送ベルト上に置かれた、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどにしてもよい。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。

また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付け、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。特に、液体吐出ヘッド２から吐出される液体の吐出特性（吐出量や吐出速度など）が外部の影響を受けるようであれば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力に応じて、液体吐出ヘッド２において液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。

次に、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッド２について説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示された液体吐出ヘッド２の要部であるヘッド本体２ａを示す平面図である。図２（ａ）は概略の構造を示しており、図２（ｂ）は、果たす役割により領域を分けて示してある。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２ａの一部である。図３では、説明のため、一部の流路を省略して描いている。図４は、図３と同じ位置の拡大平面図であり、図３とは別の一部の流路を省略して描いている。なお、図３および図４において、図面を分かり易くするために、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６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３のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図である。図６（ａ）は、図５（ｂ）と同じ部位の９０度異なる方向の縦断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）と同じ部分の流路部材４の平面図である。図７（ａ）は、図１に示された液体吐出ヘッド２の長手方向に沿った部分縦断面図であり、図７（ｂ）〜（ｅ）は、リザーバ４０を構成する部材の平面図である。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外にヘッド本体２ａに液体を供給するリザーバ４０を含んでおり、さらに金属製の筐体９０を含んでいてもよい。また、ヘッド本体２ａは、流路部材４と、変位素子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２ａを構成する流路部材４は、共通流路であるマニホールド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とを備えている。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の上面は、マニホールド５と繋がっている開口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配置されている。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６０が接続されている。図２には、２つの信号伝達部６０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６０の圧電アクチュエータ基板２１に接続される付近の外形を点線で示した。圧電アクチュエータ基板２１に電気的に接続されている、信号伝達部６０に形成されている電極は、信号伝達部６０の端部に、矩形状に配置されている。２つの信号伝達部６０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６０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。

ヘッド本体２ａは、平板状の流路部材４と、流路部材４上に接続された変位素子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。

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における中央部分において、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においては、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に繋がっている流路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。いずれにしても、仕切られていない部分があることにより、流路抵抗が小さくなり、液体の供給量を多くできるので、マニホールド５の両端部が隔壁１５で仕切られていない方が好ましい。

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、幅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、幅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たほぼ菱形あるいは楕円形状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の行である加圧室行１１が、副マニホールド５ｂの両側に１行ずつ、合計２行設けられている。したがって、１つのマニホールド５に対して、１６行の加圧室１１が設けられており、ヘッド本体２ａ全体では３２行の加圧室行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の列が１列設けられている。このダミー加圧室列のダミー加圧室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行の加圧室行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１行設けられている。このダミー加圧室行のダミー加圧室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、長さ方向に隣接する加圧室１０の影響が大きいため、長さ方向には、両端にダミー加圧室を設けてある。幅方向については、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、矩形状の圧電アクチュエータ基板２１の各外辺に沿った行および列をなす格子上に配置されている。これにより、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の行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。

本実施形態では、加圧室１０は格子状に配置したが、隣り合う圧室列１１の加圧室１０が互いの間に位置するように千鳥状に配置してもよい。このようにすると、隣接加圧室行１１に属する加圧室１０の間の距離がより長くなるので、よりクロストークを抑制できる。

加圧室行１１をどのように並べるかによらず、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列の加圧室行１１をなしており、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をなしている。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行の吐出孔行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少な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少なくすることができる。

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（変位素子群３１と同じ範囲である）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位置に配置されている。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。

流路部材４の上面には、ヘッド本体２ａの長手方向に沿って、変位素子群３１の境界に渡って第１の溝３２が配置されている。第１の溝３２については、後で詳述する。

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に繋がる流路が伸びている。この流路は、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、すべてのマニホールド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。なお、ヘッド本体２ａの短手方向に並んでいる１列の加圧室列に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８で、仮想直線のＲの範囲がカバーされている。

液体吐出ヘッド２には、ヘッド本体２ａの両端部にあるマニホールドの開口５ａに液体を供給するために、リザーバ４０が積層されている。リザーバ４０は、ヘッド本体２ａと同じ方向に長い平板形状をなしているが、液体を溜めておくため、ヘッド本体２ａの５倍以上、さらには１０倍以上の厚さを有する。リザーバ４と流路部材４とは、長手方向の両
端部のそれぞれで接合されている。リザーバ４０と流路部材４とは、間に圧電アクチュエータ基板２１を挟むように積層されている。リザーバ４０の流路部材４側には、リザーバの凹部４１があり、圧電アクチュエータ基板２１はリザーバの凹部４１に収容される。リザーバの凹部４１の短手方向の両側にできる開口は、金属板などがねじ止めで取り付けられ、周囲に樹脂を塗布して、圧電アクチュエータ基板２１のある部位に、インクなどの液体が侵入し難いようにされる。

リザーバ４０は、リザーバ流路４２と分岐流路４４とを有している。また、リザーバ４０は、平板状のプレート４０ａ、ｃ〜ｇおよびダンパプレート４０ｂが積層されている構造を有している。ダンパプレート４０ｂは、リザーバ４０の平面方向全体に広がっていなくてもよく、リザーバ流路４２の特定の領域にダンピング効果が与えられるように、リザーバ流路４２に面するように内部で張り付けられる構造としてもよい。リザーバ流路４２となる凹部あるいは孔が形成されているプレート４０ｄ、ｆは厚さが５〜１０ｍｍ程度とされており、ダンパプレート４０ｂ以外の他のプレートは０．１〜５ｍｍ程度とされる。

リザーバ流路４２は、液体吐出ヘッド２の長手方向の一端部から他端部まで延在している。リザーバ流路４２の一端部には、流入孔４２ａが開口しており、外部から液体が供給される。リザーバ流路４２の一端部には、開口４２ｃが開口している。開口４２ｃは、液体吐出ヘッド２が空の状態から液体を入れる際には開けた状態にされるが、液体を吐出する際には閉じられる。液体を吐出する際には、液体は、リザーバ流路４２の長手方向の中央部にある流出孔４２ｂを通じて分岐流路４４に流れ込む。

分岐流路４４は液体吐出ヘッド２の一端部から他端部まで延在している。分岐流路４４の中央部に入った液体は、分岐流路４４の中を液体吐出ヘッド２の一端部と、他端部とに分かれて進み、分岐流路４４の両端部にある流出孔４４ｂに到達し、それぞれの流出孔４４ｂから、マニホールドの開口５ａへと流れ込む。

本実施形態のリザーバ流路４２は、流入孔４２ａから入った液体が途中で２つに分かれ、液体吐出ヘッド２の短手方向に並んだ進んだ後、２本ある分岐流路４４にそれぞれ流れ込むようになっているが、このように分岐しなくてもかまわない。しかし、このような分岐を行なえば、リザーバ４０における液体吐出ヘッド２の短手方向へ液体の分配が、リザーバ流路４２によって行なわれ、長手方向へ液体の分配が、分岐流路４４で行なわれるため、液体の分配を効率よく行なうことができる。

液体吐出ヘッド２が空の状態から液体を入れる際には、開口４２ｃは開けた状態にされる。このようにすることで、リザーバ流路４２内に最初にあった空気が、流入孔４２ａから入ってきた液体と混じった状態で、開口４２ｃから排出されるため、ヘッド本体２ａに空気が入り込み難くなり、ヘッド本体２ａに入り込んだ空気に起因する不吐出などを起こり難くできる。

また、リザーバ流路４２の途中にはフィルタ４８が設けられており、異物や気泡が、ヘッド本体２ａに入り込み難くされている。ダンパプレート４０ｂの一部は、リザーバ流路４２に面しており、リザーバ流路４２の体積を可変可能なダンパ４６となっている。ダンパ４６は、液体の吐出量が急激に変化した場合などに、リザーバ流路４２の体積を変えることにより、液体の供給を安定させることができる。

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。また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、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行形成され、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。共通電極用表面電極２８と共通電極２４とは、圧電セラミック層２１ｂに配置された、図示しないビアホール内の導体を通じて、電気的に接続される。

圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部６０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２１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６０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）における接続が、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６０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。流路部材４の厚さは、５００μｍ〜２ｍｍ程度である。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の個別供給路１４が繋がっている端と反対の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔である。この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称されることがある。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。

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となる仕切り部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における仕切り部は、ハーフエッチングした支持部（図では省略してある）で各マニホールドプレート４ｅ〜ｊ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。加圧室１０からディセンダに入った液体は、水平方向にも移動しつつ、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８に至って、外部に吐出される。

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、ＮａＮｂＯ_３系、ＢａＴｉＯ_３系、（ＢｉＮａ）ＮｂＯ_３系、ＢｉＮａＮｂ_５Ｏ_１５系などのセラミックス材料からなる。なお、圧電セラミック層２１ｂは、振動板として働いており、必ずしも圧電体である必要はなく、代わりに、圧電体でない他のセラミック層や金属板を用いてもよい。

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２６は、信号伝達部６０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８８から信号伝達部６０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、アクチュエータ基板２１に対向する領域内のすべての加圧室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２１ａ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２１ａを貫通して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、制御部８８と直接あるいは間接的に接続されている。

圧電セラミック層２１ａの個別電極２５と共通電極２４とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極２５に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子３０となっている。より具体的には、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２１ａ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８８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２１ａ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２１ｂ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２１ａと圧電セラミック層２１ｂ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。

続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部８８からの制御でドライバＩＣなどを介して、個別電極２５に供給される駆動信号により、変位素子３０が駆動（変位）させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。

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（平らな）形状に戻り（始め）、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。これにより、加圧室１０内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室１０内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室１０の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室１０の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室１０の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極２５を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ内を伝搬し、吐出孔８から液体を吐出させる。

つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極２５に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、圧力室１０の液体の固有振動周期の半分の時間であるＡＬ（Acoustic Length）とすると、原理的には、液体の吐出速度
および吐出量を最大にできる。圧力室１０の液体の固有振動周期は、液体の物性、圧力室１０の形状の影響が大きいが、それ以外に、アクチュエータ基板２１の物性や、加圧室１０に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。

なお、パルス幅は、吐出される液滴を１つにまとめるようにするなど、他に考慮する要因もあるため、実際は、０．５ＡＬ〜１．５ＡＬ程度の値にされる。また、パルス幅は、ＡＬから外れた値にすることで、吐出量を少なくすることができるため、吐出量を少なくするためにＡＬから外れた値にされる。

液体吐出ヘッド２の構成について改めてまとめると、ヘッド本体２ａは、一方方向に長い平板状であり厚さは１ｍｍ程度であるのに対して、短手方向で２ｃｍ以上、長手方向では１０ｃｍ以上の寸法となっている。ヘッド本体２ａは、２つの変位素子群３１を有している。各変位素子群３１は、ヘッド本体２ａの長手方向に沿って配置されているとともに、長手方向に交差する方向であるヘッド本体２ａの短手方向に離間して配置されている。なお、ここで、離間しているとは、変位素子群３１内における変位素子３０同士の間隔に対して、異なる変位素子群３１の端にある変位素子３０同士の間隔が広くなっていることを言う。また、流路部材４も２つの加圧室群を有しており、加圧室群の配置は、変位素子群３１と同じである。そして、ヘッド本体２ａは、リザーバ４０と両端部のそれぞれで固定されている。

各変位素子３０は、駆動周期ごとに（吐出を行なう際は）駆動され、ヘッド本体２ａを平面方向に伸縮させる。特定周波数で駆動すると、この伸縮が次第に積み重なり、ヘッド本体２ａを、平面方向に伸縮させる振動が大きくなることがある。この振動が大きくなると、液体の吐出特性が変動したり、状態がひどくなると、液体が吐出されなくなる。詳細な原理は不確かなところもあるが、この振動により、加圧室１０が平面方向に伸縮し、それにより生じる加圧室１０の体積変化が、変位素子３０に液体を吐出させるために加えられる変位素子３０の変位による加圧室１０の体積変化に干渉することが原因と考えられる。このような現象が生じることは、液体の吐出特性の変動が大きくなる駆動周波数と、ヘッド本体２ａの短手方向の端部の位置の変化が大きくなる周波数が、ほぼ一致することで確認できる。短手方向の端部の位置の変化は、例えば、レーザ変位計で測定することができる。

このような短手方向の振動が大きくなる原因は、ヘッド本体２ａが厚さの厚いリザーバ４０と両端部で固定されていることで、長手方向には伸縮し難く、平面方向の伸縮が、比較的フリーな状態にされている、短手方向の中央部に集中することにあると考えられる。

この振動を低減する構造として、ヘッド本体２ａの長手方向に沿って、流路部材４の圧電アクチュエータ基板２１が接合されている面である加圧室面４−２に第１の溝３２を設ける。平面方向の振動は、圧電アクチュエータ基板２１により起きているため、第１の溝３２を設けることにより、流路部材４の加圧室面４−２が、短手方向に２つの領域に分けられ、流路部材４は、擬似的に短手方向に２つに分かれた振動体と見なせる状態となる。そのため各振動体の振幅は、第１の溝３２がない場合と比較して約半分になり、吐出特性に対する影響が低減できる。

振幅を小さくするには、流路部材４を貫通する貫通溝を設けるのが望ましいが、ヘッド本体２の剛性が低下したり、吐出孔面４−１のワイピングが難しくなるなどの問題があるため、溝の状態にする。振動源である圧電アクチュエータ基板２１が加圧室面４−２上に存在することから、振動が大きくなる加圧室面４−２における振動の振幅が、複数の領域に分散されて小さくなるように、第１の溝３２は、加圧室面４−２に配置される。第１の溝３２は、深い方が振動低減効果が高く、深さを流路部材４の厚さの１／２以上とすれば、振幅をほぼ半減させることができる。吐出孔８の形成されたプレート４ｌは薄いため、その上のプレート４ｋには第１の溝３２を形成しない状態にするのがよい。ヘッド本体２ａの剛性と上述の振動低減効果の観点から、第１の溝３２の深さは流路部材４の厚さの１／２以上２／３以下にするのがよい。

第１の溝３２は、変位素子群３１の境界に渡って設ける。ここで、変位素子群３１の境界に渡って配置されているとは、変位素子群３１が対向している領域の長さのほぼ全体に配置されているということであり、より具体的には、第１の溝３２は、変位素子群３１が対向している領域の長さの８０％以上、さらに９０％以上であることが好ましい。さらには、第１の溝３２は、変位素子群３１が対向している領域の長さ全体に配置されるのが好ましく、さらにその外側まで伸びているのが好ましい。

圧電アクチュエータ基板２１が溝３２を跨ぐように接合されている場合、溝３２の両端のうち少なくとも一方の端は、圧電アクチュエータ基板２１より外側に伸びているのが好ましい。溝３２と圧電アクチュエータ基板２１とで閉空間が形成されるようになっていると、圧電アクチュエータ基板２１を流路部材４と重ねた際に位置ずれの原因となったり、温度が変わった際に、閉空間中の空気の体積変化により生じるおそれのある不具合を低減できる。

流路部材４とリザーバ４０とは、それらの両端部にある第１および第２の接合領域１８
で接合されている。第１の溝３２の両端のうち一方の端は、第１接合領域１８まで伸びており、第１の溝３２の他方の端は、第２の接合領域１８まで伸びていれば、流路部材４を２つの領域に分ける効果が高められるので好ましい。また、第１の溝３２の端の位置がずれると、ヘッド本体２ａの振動の仕方が変わり、吐出特性が変動するおそれがあるが、、第１の溝３２の両端が、第１および第２の接合領域１８のいずれかの中にまで入り込んでいれば、リザーバ４０の剛性が高いため、位置ずれの影響を小さくできる。

平面方向の振動源は、圧電アクチュエータ基板２１であるから、流路部材４中では、圧電アクチュエータ基板２１と接合されているプレート４ａの振動が一番大きくなる。そして、吐出特性が変動する原因は、平面方向の振動による加圧室１０の体積変化であるから加圧室１０の側壁を形成しているプレート４ａの振動が一番問題である。流路部材４がプレート４ａ〜ｌを、接着剤層を介して接合されている場合、各接着剤層は、プレート４ａ〜ｌよりもやわらかいため、プレート４ａ〜ｌ間で伝わる振動を伝え難くする。逆に言えば接着剤層があるため、プレート４ａからプレート４ｂには振動が伝わりにくいため、プレート４ａの振動が大きくなる。このため、第１の溝３２は、圧電アクチュエータ基板２１に接合されているプレート４ａを貫通する深さがあれば十分効果が得られる。効果を高めるためには、加圧室１０の底面を構成しているプレート４ｂまで貫通した深さにするのがよい。

第１の溝３２の上の圧電アクチュエータ基板２１に、貫通溝を形成すれば、さらに振動低減効果を高くできる。

第１の溝３２は、プレート４ａ〜ｋのうちの任意の深さのプレートに形成された貫通溝３２ａが連なって構成されている。貫通溝３２にはヘッド本体２ａの長手方向に長い形状になるため、製造工程中で変形して位置精度が低くなるおそれがある。位置精度を高くするためには、貫通溝３２ａの両壁を短手方向に繋げる支持部３６を設けるのが好ましい。図６（ａ）、（ｂ）では、支持部３６を密集して描いたが、支持部３６は、貫通溝３２ａの長さ１０ｃｍに４〜１０個程度設ければよい。支持部３６は平面方向の振動を伝えにくいように、支持部３６が形成されているプレートの厚さより薄くなっているのが好ましい。これは、例えばハーフエッチングで加工でき、厚さはプレートの約半分にされる。

支持部３６は他のプレートや圧電アクチュエータ基板２１と接合されていなければ、振動が伝わり難いので好ましい。特に、圧電アクチュエータ基板２１に接合されているプレート４ａの支持部３６は、圧電アクチュエータ基板２１に接合されていないのが好ましい。これは、例えば、接着剤を塗布しないことで行なってもよいが、支持部３６の厚さを薄くして、プレート４ａの下側に配置すれば、接合されなくなるので、そのようにする好ましい。同様に第１の溝３２の一番下のプレート４ｇの支持部３６は、厚さを薄くしてプレート４ｇの上側に配置すれば下のプレート４ｈと接合されないようにできる。

また、支持部３６同士が接合されているかどうかにかかわらず、流路部材４を平面視したときに重なる位置に設けると、その部分で平面方向の振動が伝わり易くなるので、支持部３６は重ならないように配置するのが好ましい。

図５（ｃ）は、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドの縦断面図である。この液体吐出ヘッド全体の構成は、図２〜４、図５（ａ）および図５（ｂ）を用いて説明したものとほぼ同じであり、差異の少ない部分については、同じ符号を付けて説明を省略する。なお、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に相当する部位の縦断面図である。

この液体吐出ヘッドの流路部材４には、第１の溝３２ではなく空隙３３が配置されている。空隙３３は、第１の溝３２と同様に変位素子群３２の境界に渡って配置されている。
空隙３３が、プレートに形成された貫通溝３３ａが繋がって構成される点や、支持部３６を設けるのが好ましいなどについても、第１の溝３２と同様である。

図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドの縦断面図である。これら液体吐出ヘッド全体の構成は、図２〜４、図５（ａ）および図５（ｂ）を用いて説明したものとほぼ同じであり、差異の少ない部分については、同じ符号を付けて説明を省略する。なお、図８（ａ）および（ｂ）は、いずれも図５（ｂ）に相当する部位の縦断面図である。

図８（ａ）の液体吐出ヘッドでは、振動を低減する構造として、複数ある変位素子群３１の境界に渡って、圧電アクチュエータ基板２１に貫通溝３４を設ける。これにより、圧電振動が生じる圧電アクチュエータ基板２１において、変位素子群３１の間が分断されるので、ヘッド本体２ａに平面方向の共振が起こり難くなる。貫通溝３４は、圧電アクチュエータ基板２１を厚さ方向に貫通しており、変位素子群３１の境界に渡って配置されている。ここで、変位素子群３１の境界に渡って配置されているとは、変位素子群３１が対向している領域の長さのほぼ全体に配置されているということであり、より具体的には、貫通溝３４は、変位素子群３１が対向している領域の長さの８０％以上、さらに９０％以上であることが好ましい。さらには、貫通溝３４は、変位素子群３１が対向している領域の長さ全体に配置されるのが好ましく、さらにその外側まで伸びているのが好ましく。またさらに、圧電アクチュエータ基板２１は貫通溝３４により変位素子群３１毎に分離されるのが好ましい。そのようにすることで、各変位素子群３１で生じた平面方向の伸縮が、他方の伸縮と合わさって、より大きな伸縮となることを抑制できる。

変位素子群３１毎に分離されている圧電アクチュエータ基板２１を流路部材４に接合させようとすると工数が増えるだけでなく、別々に接合した、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材との平面方向の位置がわずかに異なる。分割された圧電アクチュエータ基板２１により吐出された液滴が隣り合って着弾した場合、その部分で吐出特性の差が目立ち易くなる。圧電アクチュエータ基板２１を分割しないような貫通溝３４を形成する場合、貫通溝３４を形成された状態で流路部材に取り付けることは、原理的には不可能ではないものの、貫通溝３４以外のわずかな部分でしか繋がっていない圧電アクチュエータ基板２１は、取り扱いが著しく困難であり、工程のコストが高くなったり、工数が増えたりするので、貫通溝３４は、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合してから形成するのが好ましい。

貫通溝３４は、ダイシングなどの切削加工や、レーザ加工で形成することができる。貫通溝３４は、連続的に設けることが望ましいが、断続的に設けてもよい。断続的に設ける場合、途中で繋がっている部分の長さの合計は、変位素子群３１が対向している領域の長さの２０％以下にするのが好ましい。

貫通溝３４の下流路部材４には、貫通溝３４に沿って第１の溝３２が設けられているのが好ましい。第１の溝３２は、プレート４ａ、ｂに形成された孔３２ａと、その孔３２ａの下に位置するプレート４ｃにより構成されている。第１の溝３４があると、貫通溝３４をダイシングなどで形成する場合、流路部材４を削らないようにできるので、流路部材４が削られて、その削り深さがばらつくことなどにより吐出特性のばらつきなどが生じ難い。また、金属の切削屑が付着することなどにより生じる不具合を起き難くできる。

また、第１の溝３２があることで、変位素子群３１同士の伸縮運動が合わさって大きな伸縮になり難くできる。

圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接着剤で接合する場合、貫通溝３４の周
囲の、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４との間には、接着剤が存在しない非接着領域３８が存在することが好ましい。その部分に接着剤が存在すると、レーザ加工を行なうと熱により接着が剥がれるおそれがあり、切削加工などを行なうと振動により接着が剥がれるおそれがある。いずれにしても、貫通溝３４からどの程度離れた位置まで剥がれるかはばらつくので、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とが接合されている領域がばらつくことになり、吐出特性がばらつくおそれがある。あらかじめ接着剤のない非接着領域３８を設けておけば、このばらつきを抑制できる。

非接着領域３８は、接着剤の塗布する領域を調整することで設けてもよいが、接着剤の逃がし溝である第２の溝３７を設けることで、接着剤が存在する領域と非接着領域３８とが分かれるようにするのが好ましい。第２の溝３７は流路部材４の最も上のプレート４ａの厚さより浅い溝であり、第１の溝３２よりも浅く、第１の溝３２を囲むように配置されている。圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接着する際に、第２の溝３７の外側に接着剤を供給し、第２の溝３７に囲まれた内側には接着剤を供給しなければ、接着剤は、第２の溝３７の中に入り込むが、第２の溝３７に囲まれた内側に入らないようにできるため、非接着領域３８を、その範囲をより正確にして設けることができる。

貫通溝３４を加工する際、圧電アクチュエータ基板２１の一部が欠けたり、加工する際に圧電アクチュエータ基板２１にクラックが生じ、その後その分が欠けたりして生じた小片が不具合を起こすことが考えられる。そこで、貫通溝３４を形成する前に、圧電アクチュエータ基板２１の貫通溝３４が形成される位置に、貫通溝３４の幅よりも広く樹脂３９を塗布し、硬化させ、その後貫通溝３４を形成する。樹脂３９により加工中に欠けが生じ難くなり、加工中に生じたクラックがその後進展して、圧電アクチュエータ基板２１から小片が生じても、その小片が樹脂３９と付いていれば、小片が外れ難くなる。

図８（ｂ）の液体吐出ヘッドでは、振動を低減する構造として、複数ある変位素子群３１の境界に渡って、圧電アクチュエータ基板２１に第３の溝３５を設ける。第３の溝３５は、圧電駆動が生じる圧電セラミック層２１ｂを貫通する深さを有するのが好ましい。その他、第３の溝３５の配置や、樹脂３９を設けた方がの望ましい点などについて、第３の溝３５は、基本的に圧電アクチュエータ基板２１の貫通溝３４と同様の特徴を持つ。第３の溝３５を形成した後に残る、圧電アクチュエータ基板２１の断面積は、圧電アクチュエータ基板２１の貫通溝３４を形成した場合と比較すれば大きくなるが、やはり第３の溝３５で割れ易くなるため、圧電アクチュエータ基板２１を流路部材に接合してから、第３の溝３５を形成するのが好ましい。

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、圧電セラミック原料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。一部のグリーンシートには、その表面に共通電極２４となるＡｇ−Ｐｄ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共通電極２４と共通電極用表面電極２８とを繋ぐビアホールを形成する。

次に、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、焼成体を得る。その後、焼成体表面に有機金ペーストを用いて個別電極２５を印刷して、焼成する。さらに、Ａｇペーストを用いて接続電極２６および共通電極用表面電極２８を印刷し、焼成する。Ａｇペーストは、印刷した際に、グリーンシートに開けたビアホールに入り込み、共通電極２４に接続するので、焼成後、共通電極用表面電極２８と共通電極２４とは電気的に接続される。

次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート４ａ〜ｌを、接着層を介して積層
して作製するプレート４ａ〜ｌ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。第１の溝３２あるいは空隙３３を設ける場合には、この際に、第１の３２となる貫通溝３２ａあるいは空隙３３となる貫通孔３３ａを形成する。

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。

圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。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。

その後、必要に応じて、貫通溝３４を形成する位置に、貫通溝３４よりも広い幅で樹脂３９を塗布し硬化させる、変位素子群３１の境界に沿って貫通溝３４をダイシングやレーザで形成する。その後、個別電極２５と共通電極２４との間に電圧を加え、これらの間に挟まれている部位の圧電セラミック層２１ｂを分極することで、液体吐出ヘッド２を得ることができる。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・流路部材
４ａ〜ｌ・・・（流路部材の）プレート
４−１・・・吐出孔面
４−２・・・加圧室面
５・・・マニホールド
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
１６・・・ダミー加圧室
１８・・・第１および第２の接合領域
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、３２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ、３２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子
３１・・・変位素子群（加圧室群も同じ範囲）
３２・・・第１の溝
３２ａ・・・（第１の溝となるプレートの）貫通溝
３３・・・空隙
３３ａ・・・（空隙となるプレートの）貫通溝
３４・・・（圧電アクチュエータ基板の）貫通溝
３５・・・第３の溝
３６・・・支持部
３７・・・第２の溝
３８・・・非接着領域
３９・・・樹脂
４０・・・リザーバ
４０ａ、ｃ〜ｇ・・・（リザーバの）プレート
４０ｂ・・・ダンパプレート
４１・・・リザーバの凹部
４２・・・リザーバ流路
４２ａ・・・リザーバ流路の流入孔
４２ｂ・・・リザーバ流路の流出孔
４２ｃ・・・リザーバ流路の開口
４４・・・分岐流路
４４ｂ・・・分岐流路の流出孔
４６・・・ダンパ
４８・・・フィルタ
６０・・・信号伝達部
７０・・・（ヘッド搭載）フレーム
７２・・・ヘッド群
８０ａ・・・給紙ローラ
８０ｂ・・・回収ローラ
８２ａ・・・ガイドローラ
８２ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ｐ・・・印刷用紙

Claims (12)

1. 複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有している流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板と、前記流路部材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、
   前記流路部材および前記圧電アクチュエータ基板は、平板状で一方方向に長く、
   前記複数の加圧室は、互いに離間している複数の加圧室群に分かれて配置されており、
   前記複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、
   前記複数の加圧室群および前記複数の変位素子群は、前記一方方向に沿って配置されているとともに、前記複数の加圧室群の各群および前記複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、
   前記リザーバは、前記一方方向に長いとともに、前記流路部材と前記一方方向の両端部で接合されており、
   前記圧電アクチュエータ基板には、前記複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の溝または１以上の貫通溝が配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有している流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板と、前記流路部材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、
   前記流路部材および前記圧電アクチュエータ基板は、平板状で一方方向に長く、
   前記複数の加圧室は、互いに離間している複数の加圧室群に分かれて配置されており、
   前記複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、
   前記複数の加圧室群および前記複数の変位素子群は、前記一方方向に沿って配置されているとともに、前記複数の加圧室群の各群および前記複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、
   前記リザーバは、前記一方方向に長いとともに、前記流路部材と前記一方方向の両端部で接合されており、
   前記流路部材における、前記圧電アクチュエータ基板が接合されている面に、前記複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の溝が配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記流路部材は、複数のプレートが接合されて構成されており、前記複数のプレートのうち、前記圧電アクチュエータ基板と接合されている側から数えて１以上の前記プレートは、前記溝となる１以上の貫通溝、および該貫通溝の両壁を繋いでいる１以上の支持部を有することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記圧電アクチュエータ基板は、前記溝を跨いで接合されており、前記圧電アクチュエータ基板に接合されている前記プレートの前記支持部は、前記圧電アクチュエータ基板と接続されていないことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記圧電アクチュエータ基板は、前記溝を跨いで接合されており、前記溝の両端のうち少なくとも一端は、前記圧電アクチュエータ基板の外側まで伸びていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記流路部材と前記リザーバとが接合されている両端部のうちの第１の端部には、前記流路部材と前記リザーバとが接合されている第１の接合領域が存在し、
   前記流路部材と前記リザーバとが接合されている両端部のうちの第２の端部には、前記流路部材と前記リザーバとが接合されている第２の接合領域が存在し
   前記溝の両端のうちの第１の端は、前記第１の接合領域まで伸びており、
   前記溝の両端のうちの第２の端は、前記第２の接合領域まで伸びていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有している流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の変位素子を有している圧電アクチュエータ基板と、前記流路部材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、
   前記流路部材および前記圧電アクチュエータ基板は、平板状で一方方向に長く、
   前記複数の加圧室は、互いに離間している複数の加圧室群に分かれて配置されており、
   前記複数の変位素子は、互いに離間している複数の変位素子群に分かれて配置されており、
   前記複数の加圧室群および前記複数の変位素子群は、前記一方方向に沿って配置されているとともに、前記複数の加圧室群の各群および前記複数の変位素子群の各群は、前記一方方向に交差する方向に離間して配置されており、
   前記リザーバは、前記一方方向に長いとともに、前記流路部材と前記一方方向の両端部で接合されており、
   前記流路部材の内部に、前記複数の変位素子群の境界に渡って、１以上の空隙が配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 前記流路部材は、複数のプレートが接合されて構成されており、前記複数のプレートのうち、１以上の前記プレートは、前記空隙となる１以上の貫通溝、および該貫通溝の両壁を繋いでいる１以上の支持部を有することを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記流路部材と前記リザーバとが接合されている両端部のうちの第１の端部には、前記流路部材と前記リザーバとが接合されている第１の接合領域が存在し、
   前記流路部材と前記リザーバとが接合されている両端部のうちの第２の端部には、前記流路部材と前記リザーバとが接合されている第２の接合領域が存在し
   前記空隙の両端のうちの第１の端は、前記第１の接合領域まで伸びており、
   前記空隙の両端のうちの第２の端は、前記第２の接合領域まで伸びていることを特徴とする請求項７または８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記支持部は、他の前記プレートと接合されていないことを特徴とする請求項３〜６、８および９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記支持部を有する前記プレートが２以上あり、前記流路部材を平面視したとき、前記支持部は、互いに重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 請求項１〜１１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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