JP5751861B2 - 液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置 - Google Patents

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、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。

そこで一方方向の長い液体吐出ヘッドを、マニホールド（共通流路）およびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体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、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体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、各液体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流路部材として、プレートを積層して、内部にリザーバ流路を設けたものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。外部から供給されるインクは、液体吐出ヘッドの一方端のリザーバ流路に入り、リザーバ流路を通って、流路部材の中のマニホールドに供給される。

特開２００３−３０５８５２号公報 特開２００７−１９０７３８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、液体吐出ヘッドの温度と外部から供給される液体の温度が異なった場合、液体が供給される液体吐出ヘッドの一端が、液体の温度の影響を大きく受けてしまうという問題があった。

すなわち、液体が供給される一端と他端とでは温度が異なり、そのため液体の温度が異なり、その結果液体の粘度が変わるので、液滴の吐出量や吐出速度が異なってしまうおそれがあった。

したがって、本発明の目的は、外部から供給される液体の温度の影響により、液体吐出ヘッド内で、液体の吐出特性がばらつき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、複数の液体吐出孔が開口している一方方向に長い液体吐出孔開口領域を有する液体吐出孔面、前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドを備える第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、前記マニホールドに複数の場所で繋がっているとともに、外部に開口している液体導入孔を有する液体流路を備え、前記第１の流路部材の上に積層されている第２の流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記液体流路は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体吐出孔面に直交する方向に延びる中央流路と、前記液体吐出孔開口領域の前記一方方向の一端から他端まで延びており、前記一端側で前記液体導入孔に繋がるとともに、前記他端または当該他端より外側で折り返されて中央部で前記中央流路と繋がる液体導入流路と、前記中央流路から途中で複数に分岐されて前記マニホールドに繋がる分岐流路とを有し、前記液体導入流路の前記一方方向に直交する断面の総断面積は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見た場合の前記液体吐出孔開口領域の存在する範囲で略一定であることを特徴とする。

また、本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が開口している一方方向に長い液体吐出孔開口領域を有する液体吐出孔面、前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドを備える第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、前記マニホールドに複数の場所で繋がっているとともに、外部に開口している液体導入孔を有する液体流路を備え、前記第１の流路部材の上に積層されている第２の流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記液体流路は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体吐出孔面に直交する方向に延びる中央流路と、前記液体吐出孔開口領域の前記一方方向の一端から他端まで延びており、前記一端側で前記液体導入孔に繋がるとともに、前記他端または当該他端より外側で折り返されて中央部で前記中央流路と繋がる液体導入流路と、前記中央流路から途中で複数に分岐されて前記マニホールドに繋がる分岐流路とを有し、前記液体導入流路の前記他端から前記中央流路までの折り返し部における上側の面は、前記他端側が高い傾斜面であることを特徴とする。

前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体導入流路の形成領域の面積が前記液体吐出孔開口領域の面積よりも大きいことが好ましい。

本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに対して記録媒体を相対的に搬送する搬送部と、前記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。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が開口している一方方向に長い液体吐出孔開口領域を有する液体吐出孔面、前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドを備える第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、前記マニホールドに複数の場所で繋がっているとともに、外部に開口している液体導入孔を有する液体流路を備え、前記第１の流路部材の上に積層されている第２の流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記液体流路は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体吐出孔面に直交する方向に延びる中央流路と、前記液体吐出孔開口領域の前記一方方向の一端から他端まで延びており、前記一端側で前記液体導入孔に繋がるとともに、前記他端または当該他端より外側で折り返されて中央部で前記中央流路と繋がる液体導入流路と、前記中央流路から途中で複数に分岐されて前記マニホールドに繋がる分岐流路とを有することにより、外部から供給された液体は、前記液体導入流路を前記液体吐出孔開口領域の前記一端側から他端側に流れるため、供給される液体の温度の影響は、液体吐出ヘッドの前記液体吐出孔開口領域の全体に与えられるので、液体吐出ヘッドの温度の均熱化が図れ、ひいては液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキを少なくできるとともに、前記液体供給路から、前記マニホールとの複数の連結部への液体の供給は、前記液体吐出孔開口領域の中央部の中央流路を通ってから分岐することで行なわれるため、各マニホールドとの連結部への液体の供給を均等に近づけることができる。

前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体導入孔が前記液体吐出孔開口領域の外側で前記液体導入流路の前記一端と接続している場合、供給される液体の温度の影響を最も受ける前記液体導入孔を前記液体吐出孔開口領域の外にできるので、外部から供給された液体の温度の受ける影響を少なくすることができる
前記分岐流路の前記中央流路から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しい場合、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、前記液体流路と前記マニホールドとの複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、それらの影響が、液体吐出ヘッド全体に同じように加わるので、液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキをより少なくできる。

前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体導入流路の形成領域の面積が前記液体吐出孔開口領域の面積よりも大きい場合、液体吐出ヘッドの前記一方方向に直交する方向にも均熱化が図れ、液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキをより少なくできる。

前記液体導入流路の前記一方方向に直交する断面の総断面積は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見た場合の前記液体吐出孔開口領域の存在する範囲で略一定である場合、液体吐出ヘッドに与える温度の影響が前記一方方向において平均化されるため、液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキをより少なくできる。

前記第２の流路部材に、前記液体導入流路の前記他端に繋がっている気体排出孔を有する場合、最初に液体吐出ヘッド内に液体を入れる際や、使用中に液体導入孔から液体に混じって気体が入ってきた際に、前記液体流路内の気体が排出されやすくなり、前記第１の流路部材の前記マニホールドに入った気体により、液体吐出の動作が影響されにくくなる。

前記液体導入流路の前記他端から前記中央流路までの折り返し部における上側の面は、前記他端側が高い傾斜面である場合、液体に混じった気体が、折り返し部の上側の面に沿って前記中央流路と反対側に向かうため、気体が前記第１の流路部材の前記マニホールドに入ることを抑制できる。

前記液体導入流路を構成する面の一部が弾性変形可能なダンパである場合、液体の吐出量が増減したりする際などに、前記液体導入流路に入ってくる液体の量と出て行く液体の量とがアンバランスになっても、液体を安定して供給できる。

また、本発明の記録装置によれば、本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに対して記録媒体を相対的に搬送する搬送部と、前記加圧部および前記搬送部を制御する制御部とを備えていることにより、液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキが少ないので、印刷により良好な画像が得られる。

前記液体吐出ヘッドを複数有し、前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔開口領域の長手方向を同じ方向に向けて設けられており、前記搬送部が搬送する搬送方向から見て、前記液体吐出孔開口領域の端同士が繋がっている２つの前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔開口領域の前記一端同士または前記他端同士が繋がるように配置されている場合、印刷した際に、前記一方方向の前記液体吐出孔開口領域の境界部が目立ち難い。

前記液体吐出ヘッドを複数有し、前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔開口領域の長手方向を同じ方向に向けて設けられており、前記搬送部が搬送する搬送方向から見て、前記液体吐出孔開口領域が前記搬送方向に重なるように配置された複数の前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出孔開口領域の前記一端および前記他端が同じ側になるように配置されている場合、印刷した際に、前記搬送方向に隣り合う液体吐出ヘッドの印刷ばらつきの変化が近くなり、より良好な画像が得られる。

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。 （ａ）は、図１の液体吐出ヘッドを構成する第１の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（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。 図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 図１の液体吐出ヘッドの斜視図である。 図６の液体吐出ヘッドのＸ−Ｘ線縦断面図である。 （ａ）および（ｂ）は図１の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド本体の平面図であって、それぞれ内部構造の一部を点線で示したものであり、（ｃ）はその縦断面図である。 第２の流路部材を構成するプレートの平面図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明の他の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド本体の平面図であって、それぞれ内部構造の一部を点線で示したものであり、（ｃ）はその縦断面図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明の他の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド本体の平面図であって、それぞれ内部構造の一部を点線で示したものであり、（ｃ）はその縦断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の複数の液体吐出ヘッドが固定されているヘッドフレームの模式図である。

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。

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、下端にヘッド本体１３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液体吐出孔８が設けられている液体吐出孔面４ａとなっている（図４、５および８参照）。

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の液体吐出孔８は一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ搬送方向に平行でない方向（典型的には、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１３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６は液体吐出ヘッド２の斜視図で
ある。液体吐出ヘッド２は液体吐出ヘッド本体１３と筐体９０とを含んでいる。筐体９０は金属製であり、一部に駆動信号が伝達される信号ケーブルが通る孔９０ｃが開口している。図６の例では上面の一部に孔９０ｃが開口しており、孔９０ｃは制御部１００と繋がる駆動信号が伝達される信号ケーブル（不図示）が通っており、樹脂製のふたなどで塞がれる。液体吐出ヘッド本体１３には液体導入孔４１ｄが開口しており、液体導入孔４１ｄには接続用パイプ４９が付けられており、接続用パイプ４９から吐出する液体が供給される。

図７は、図６に示した液体吐出ヘッド２のＸ−Ｘ線断面図である。液体吐出ヘッド本体１３には、第１の流路部材４、第２の流路部材４０、加圧部を含む圧電アクチュエータユニット２１が含まれる。図７では第１の流路部材４の内部構造は省略してある。第２の流路部材４０には、詳細を後述する分岐流路４１ａと液体導入流路４１ｃが形成されている。また、第２の流路部材４０には、断熱性弾性部材９７が付けられたフレーム９６と、コネクタ９５が実装された基板９４とが固定されている。なお、フレーム９６は図７の断面図では、接続していないが、この断面以外の部分で固定されている。制御部１００から信号ケーブル（不図示）を介して基板９４に送られた駆動信号は、コネクタ９５を介して信号伝達部９２に送られる。信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５は、駆動信号を処理し、処理後の駆動信号は信号伝達部９２を通じて、後述の圧電アクチュエータユニット２１の液体吐出素子５０を駆動し、第１の流路部材４内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、基板９４は、例えば、吐出信号を複数のドライバＩＣ５５に分けたり、吐出信号の整流など行なってもよいが、基板９４を設けず、制御部１００からの信号ケーブルを直接信号伝達部９２に接続するようにしてもよい。信号伝達部９２は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線を有し、配線の一部は、信号伝達部９２の表面に露出しており、露出した配線により、コネクタ９５、ドライバＩＣ５５および圧電アクチュエータユニット２１と電気的に接続される。信号伝達部９２は、例えば、フレキシブルフラットケーブルである。

ドライバＩＣ５５は、上述の駆動信号処理を行なう際に発熱する。ドライバＩＣ５５が断熱性弾性部材９７により信号伝達部９２を介して押されて、金属製の筐体９０に押し当てられているため、発生した熱は主に筐体９０に伝わり、さらに筐体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。筐体９０は上部筐体９０ａとサイドプレート９０ｂからなっている。

図８（ａ）および（ｂ）は液体吐出ヘッド本体１３の平面図であり、（ｃ）は縦断面図である。全ての内部構造を示すと複雑になるため、図８（ａ）および（ｂ）ではそれぞれ一部を示している。図８（ａ）では内部構造のうち、液体導入流路４１ｃの上側の流路および液体吐出孔８が形成されている液体吐出孔開口領域１６を示している。液体吐出孔開口領域１６は、図８（ａ）おいて左右方向である一方方向に長い領域である。本実施例においては、液体吐出ヘッド２の長手方向と液体吐出孔開口領域１６の長手方向が一致しているが、必ずしもそうである必要はない。図８（ｂ）では内部構造のうち、液体導入流路４１ｃおよび中央流路４１ｂを示している。また、液体吐出孔開口領域１６の存在する範囲の一方の端を直線Ａ、他方の端を直線Ｂで示している、また、液体吐出孔開口領域１６の直線Ａ側の端を一方の端Ａ、直線Ｂ側の端を他方の端Ｂと呼ぶことにする。

液体吐出ヘッド本体１３では、第１の流路部材４の上に第２の流路部材４０が積層されており、内部に加圧部を含む圧電アクチュエータ２１が収められている。第２の流路部材４０には、分岐流路４１ａ、中央流路４１ｂ、液体導入流路４１ｃおよび液体導入孔４１ｄを含む液体流路４１が形成されている。液体流路４１のうち中央流路４１ｂは、液体吐出孔開口領域１６の長手方向の中央部に形成されており、液体吐出孔面４ａに直交する方向に開口している。液体導入孔４１ｄは外部液体タンク（図示せず）に繋がる部分で、液
体導入孔４１ｄから中央流路４１ｂまでの部分が液体導入流路４１ｃである。中央流路４１ｂから先は、分岐流路４１ａであり、分岐流路４１ａは、途中で複数の流路に分岐し、マニホールド５と複数の部分で繋がる。

液体流路４１のうち中央流路４１ｂは、液体吐出孔開口領域１６の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までの流路長を比較的近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。ここでいう中央部とは液体吐出孔開口領域１６の長手方向の長さ、つまり直線Ａと直線Ｂの間の距離をＬｘ（ｍ、以下単位を省略することがある）とした際、直線Ａと直線Ｂとの中央からの長手方向のズレがＬｘ／１０以下である範囲のことである。なお、短手方向においても中心に近い方が好ましく、液体吐出孔開口領域１６の短手方向の長さＬｙに対して、短手方向のズレがＬｙ／４以下であることが好ましい。

液体吐出孔面４ａに直交する方向から見たとき、液体導入流路４１ｃは、液体吐出孔開口領域１６の一方の端Ａから他方の端Ｂまで延在する空間を有している。この空間は他方の端Ｂで折り返され、中央流路４１ｂに繋がっている。折り返してから中央流路４１ｂに繋がるまでの液体導入流路４１ｃを折り返し部４１ｃ−１と呼ぶ。

外部から供給された液体は、前記空間を液体吐出孔開口領域１６の一方の端Ａから他方の端Ｂに流れるため、供給される液体の温度の影響は、液体吐出ヘッド２の液体吐出孔開口領域１６の全体に与えられるので、液体吐出ヘッド２の温度の長手方向の均熱化が図れ、ひいては液体吐出ヘッド２内の液滴の吐出特性のバラツキを少なくできる。

また、液体吐出孔面４ａに直交する方向から見たときに、液体導入孔４１ｄが、液体吐出孔開口領域１６の外で前記空間の一方の端Ａと接続しているため、供給される液体の温度の影響を最も受ける液体導入孔４１ｄを液体吐出孔開口領域１６の外にできるので、外部から供給された液体の温度の受ける影響を少なくすることができる。また、この際、液体導入孔４１ｄを一方の端Ａの近傍に開口させれば、液体導入孔４１ｄから一方の端Ａまでの距離が長くなって、その部分が温度の影響を受け一方の端Ａ側の温度の影響が大きくなることを抑制できる。ここで、近傍とは、液体吐出孔開口領域１６の一方の端Ａからの距離が直線Ａと直線Ｂの間の距離をＬｘの１／５以下であることをあり、１／１０以下であるとより好ましい。

さらに、液体導入流路４１ｃを他方の端Ｂ側で折り返す際には、液体導入流路孔４１ｃの折り返す端を他方のＢの近傍にすれば、他方の端Ｂまでの距離が長くなって、その部分が温度の影響を受け他方の端Ｖ側の温度の影響が大きくなることを抑制できる。ここで、近傍とは、液体吐出孔開口領域１６の一方の端Ｂからの距離が直線Ａと直線Ｂの間の距離をＬｘの１／５以下であることをあり、１／１０以下であるとより好ましい。

またさらに、液体吐出孔面４ａに直交する方向から見たときに、前記空間の形成されている領域が液体吐出孔開口領域１６より大きい場合、液体吐出ヘッド２の長手方向だけでなく短手方向にも均熱化が図れ、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。

またさらに、液体導入流路４ｃの長手方向に直交する断面の総断面積は、液体吐出孔面４ａに直交する方向から見た場合の液体吐出孔開口領域１６の存在する範囲、すなわち直線Ａから直線Ｂの中で略一定である場合、液体吐出ヘッド２に与える温度の影響が長手方向内でより平均化されるため、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。ここで断面積は、折り返し部４１ｃ−１が存在する部分では折り返し部４１ｃ−１も含んだ面積である。また、ここで面積が略一定であるとは、最も断面積の広い断
面の断面積に対して、最も断面積が低い断面の断面積が６０％以上であることであり、７０％以上であるとより好ましく、８０％以上であると特に好ましい。また、別の言い方をすれば、中央流路４１ａから一方の端までの平均断面積と、他方の端までの平均断面積とが略等しいのが好ましい。つまり、中央流路４１ａの中心から一方の端の直線Ａまでの液体導入路４１ｃの体積を、中央流路４１ａの中心から一方の端の直線Ａまでの距離で除して求めた直線Ａ側の平均断面積と、同様に求めた直線Ｂ側の平均断面積との差が少ないことが好ましい。具体的には、小さい方の平均断面積が大きい方の平均断面積の６０％以上であることが好ましいく、７０％以上であるとより好ましく、８０％以上であると特に好ましい。

さらにまた、液体は液体流路４１を進んでいくうちに、徐々に液体吐出ヘッド２との温度差が少なくなっていくので、上述の範囲内で、折り返して中央流路４１ｂに向かう側の総断面積を広くすることで、その影響度合いの差を少なくすることができる。具体的には、上述の略一定の範囲内で、液体流路４１のうち液体吐出孔開口領域１６の一方方向の中心から一方の端Ａまでの体積に対して、液体吐出孔開口領域１６の一方方向の中心から他方の端Ｂまでの体積を大きく、かつ１．２倍以下にするのが好ましい。

液体導入流路４１ｃの内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパ４５になっている。ダンパ４５の液体導入流路４１ｃと反対の面が面する部分には空気室４６が設けられているので、ダンパ４５は弾性変形することで液体導入流路４１ｃ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。

また、第２の流路部材４０には、前記空間の他端Ｂに繋がっている気体排出孔４１ｅが開口している。最初に液体吐出ヘッド１３内に液体を入れる際や、使用中に液体導入孔４１ｄから液体に混じって気体が入ってきた際に、液体流路４１内の気体が排出されやすくなり、第１の流路部材４のマニホールド５に入った気体により、液体吐出の動作が影響されにくくなる。

第２の流路部材４０は複数の長方形状の平板（プレート）４０ａ〜４０ｅを積層して構成されている。図９は、プレート４０ａ〜４０ｅの平面図である。分岐流路４１ａは、まず中央流路４１ｂの直下で左右に分岐し、分岐した先それぞれで５方向に分岐した後下側に向かい、第１の流路部材４のマニホールド５に繋がる。最終的に１０本に分岐する分岐流路４１ａでは、中央流路４１ｂからマニホールド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、液体流路４０とマニホールド５との複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、それらの影響が液体吐出ヘッド２全体に同じように加わるので、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、ここでいう略等しいとは、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４１ａ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、中央流路４１ｂ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。

次に本発明の液体吐出ヘッドを構成する第１の流路部材４について説明する。図２は、液体吐出ヘッド本体１３のうち第１の流路部材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、液体吐出ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かりやすいように、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、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

ヘッド本体１３は、平板状の第１の流路部材４と、第１の流路部材４上に、加圧部を含む圧電アクチュエータユニット２１および第２の流路部材４０を有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が第１の流路部材４の長手方向に平行になるように第１の流路部材４の上面に配置されている。また、第１の流路部材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ユニット２１が、全体として千鳥状に第１の流路部材４上に配列されている。第１の流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット２１の斜辺同士は、第１の流路部材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ユニット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。

第１の流路部材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は第１の流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、第１の流路部材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、第１の流路部材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ユニット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。

第１の流路部材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ユニット２１の斜辺に沿うように延在しており、第１の流路部材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ユニット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ユニット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、第１の流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット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。

第１の流路部材４は、複数の液体加圧室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つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室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。液体加圧室１０は第１の流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室１０は、第１の流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット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、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット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、各液体加圧室１０の開口は、第１の流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット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、第１の流路部材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に繋がった液体加圧室１０は、等間隔に第１の流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室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に繋がった液体加圧室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から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に第１の流路部材４の
長手方向に並ぶ液体加圧室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。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室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。液体吐出孔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、液体吐出孔開口領域１６の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように液体吐出孔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に繋がっている４つの液体吐出孔８、つまり全部で１６個の液体吐出孔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分の液体吐出孔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ユニット２１の上面における各液体加圧室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は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。

第１の流路部材４の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、第１の流路部材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、これらの液体吐出孔８は、第１の流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータユニット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ユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。そして、４つの液体吐出孔８形成された領域を合わせて液体吐出孔開口領域１６と呼ぶ。液体吐出孔開口領域１６は、液体吐出孔８のうち最も外側に液体吐出孔８を繋げた線で囲まれた領域で、本実施例においては、ほぼ４つの台形を繋げた領域である。図４においては、液体吐出孔８の上に液体吐出孔開口領域１６の境界線を示すと分かりにくくなるため、少し外側に示してある。液体吐出孔８の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔８は、第１の流路部材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。

液体吐出ヘッド本体１３に含まれる第１の流路部材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、第１の流路部材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に示されているように、液体加圧室１０は第１の流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔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、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔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に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室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（詳細には液体加圧室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、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔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（詳細には液体加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には液体吐出孔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。なお、副マニホールド５ａの位置によっては、マニホールドプレート２９には孔が形成されていない部分があり、これにより、副マニホールド５ａの断面積が変えられている。

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）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔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、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室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、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。

第２の流路部材４０も、第１の流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート４０ａ〜４０ｅに、エッチングにより所定の形状に加工されて、空気室４６の上にダンパ４５を貼り付けた後、積層接着され、液体流路４１、空気室４６および圧電アクチュエータが収納される凹部４７が設けられる。プレート４０ｄは形状が複雑なので、研削加工を行なっても良い。また、第１の流路部材４の流路に要求される精度は第１の流路部材４の流路に要求される精度より低いため、各プレートをそれぞれ、あるいは第２の流路部材４０全体をプラスチックの射出成形などで作製してもよい。

圧電アクチュエータユニット２１は、図５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ユニット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液体加圧室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ユニット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ユニット２１の上面における液体加圧室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、液体加圧室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ユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室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ユニット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ユニット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に対応する液体加圧室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ユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ）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が液体加圧室１０毎に、液体加圧室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ユニット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ユニット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ユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室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、液体加圧室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は液体加圧室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、液体加圧室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、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室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が液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室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、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から液体吐出孔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、液体加圧室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、液体吐出孔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液体吐出孔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。

なお、本実施例では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子５０を示したが、これに限られるものでなく、液体加圧室１０中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、液体加圧室１０中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたものでも良い。

図１０（ａ）および（ｂ）は本発明の他の液体吐出ヘッドに用いることのできる液体吐出ヘッド本体２１３の平面図であり、（ｃ）は縦断面図である。全ての内部構造を示すと複雑になるため、図１０（ａ）および（ｂ）ではそれぞれ一部を示している。図１０（ａ）では内部構造のうち、液体導入流路２４１ｃ、および液体吐出孔８が形成されている前記液体吐出孔開口領域１６を示している。図１０（ｂ）では内部構造のうち、液体導入流路２４１ｃおよび中央流路２４１ｂを示している。第２の流路部材２４０は、外形が第２の流路部材４０と同じであり、第１の流路部材４の構造は同じある。第２の流路部材４０においては折り返し部４１ｃ−１が下側に折り返していたのに対して、第２の流路部材２４０では、折り返し部２４１ｃ−１が短手側に折り返しされている。中央流路２４１ｂの短手方向の位置は中心からずれるが、元々短手方向は短いため、温度差の影響は出にくい。また、図１０（ｂ）において、中央流路２４１ｂの右側にある、折り返し部２４１ｃ−１のある液体導入流路２４１ｃの短手方向の全幅に対して、左側にある液体導入流路２４１ｃの短手方向の全幅（間に複数の流路が含まれる場合は、その全体の幅）は短くなっている。これにより、中央流路２４１ｂの右側の液体導入流路２４１ｃと左側の液体導入流
路２４１ｃの断面積がほぼ同じになり、より温度ばらつきを低減できる。

図１１（ａ）および（ｂ）は本発明の他の液体吐出ヘッドに用いることのできる液体吐出ヘッド本体３１３の平面図であり、（ｃ）は縦断面図である。全ての内部構造を示すと複雑になるため、図１１（ａ）および（ｂ）ではそれぞれ一部を示している。図１１（ａ）では内部構造のうち、液体導入流路３４１ｃの上側の流路、および液体吐出孔８が形成されている前記液体吐出孔開口領域１６を示している。図１１（ｂ）では内部構造のうち、液体導入流路３４１ｃおよび中央流路３４１ｂを示している。

図１１は本発明の他の液体吐出ヘッドに用いることのできる第２の流路部材３４０の平面図である。第２の流路部材３４０は、外形的には第２の流路部材４０と同じであり、第１の流路部材４の構造は同じある。第２の流路部材３４０では、折り返し部３４１ｃ−１の上側の面は、他方の端Ｂ側が高い傾斜面である場合、液体に混じった気体が、折り返し部３４１ｃ−１の上側の面に沿って中央流路４１ｂと反対側に向かうため、気体が第１の流路部材４のマニホールド５に入ることを抑制できる。この場合角度は、液体吐出孔面４ａに対して０．５度以上であるのが好ましく、さらに１度以上、特に２度以上であるのが好ましい。

また、液体導入流路３４１ｃのうち一方の端Ａから他方の端Ｂに向かう液体導入流路３４１ｃの中央流路３４１ｂのある部分から流路の下側の面を他方の端Ｂ側が高い傾斜面にするのが好ましい。このようにすることで、液体よりも重い異物が斜面に留まり、中央流路４１ｂに向かうことを抑制できる。この場合角度は、液体吐出孔面４ａに対して０．５度以上であるのが好ましく、さらに１度以上、特に２度以上であるのが好ましい。

また、このようにすることで、下側に折り返した折り返し部３４１ｃ−１の上面と、その上の流路の下面の角度が近くなり、空間の利用効率がよくなり、液体吐出ヘッド２を小さくできる。

またさらに、ダンパ３４５を、折り返し部３４１ｃ−１と中央流路３４１ｂを挟んで反対側に形成すれば、折り返し部３４１ｃ−１の厚さの分の空気室３４６を確保でき、空間の利用効率がよくなり、液体吐出ヘッド２を小さくできる。

以上は、１つの液体吐出ヘッド２により印刷されたものの印刷ばらつきについて説明してきたが、複数の液体吐出ヘッド２により印刷する場合は、次の点を考慮するのが好ましい。複数の液体吐出ヘッド２は、プリンタ１に直接固定するようにしてもよいが、ここでは、図１２（ａ）、（ｂ）に示すようにヘッドフレーム６０、５６０に固定して、ヘッドフレーム６０、５６０を取り付ける例で説明する。

図１２（ａ）に示すヘッドフレーム６０は、４つの開口６５を備えており、開口６５にそれぞれ液体吐出ヘッド２が入れられ、その両端にある図示しない固定部で固定される。さらに、ヘッドフレーム６０は取り付け部６７を備えており、これでプリンタ１に取り付けられる。ヘッドフレーム６０に取り付けられた４つの液体吐出ヘッド２は、液体吐出孔開口領域１６が液体吐出孔開口領域１６の長手方向が同じ方向に向くとともに、図１２（ａ）における搬送方向である図の上下方向から見た場合に、液体吐出孔開口領域１６が長手方向である一方方向に連続するように配置されている。このように配置されていることにより、４つの液体吐出ヘッド２により、一方方向に連続した領域に印刷することができる。なお、液体吐出孔開口領域１６が繋がっているとは、次のいずれでの状態でもよい。すなわち、図１２（ａ）に示すように、液体吐出孔開口領域１６の端の三角形の領域が重なるように配置して、その重なっている部分により印刷される領域は、２つの液体吐出ヘッド２から吐出される液滴が混在して、着弾するようにする。あるいは、液体吐出孔開口
領域１６の端の三角形の領域からは吐出を行なわず、残りの液体吐出孔開口領域１６が隣接するように液体吐出ヘッド２を配置する。

液体吐出ヘッド２では、供給チューブ４２を流れてきた液体が、液体吐出ヘッド２（液体吐出孔開口領域１６）の長手方向の一端の液体導入孔４１ｄから入り、液体吐出ヘッド２の他端まで流れて折り返し、中央で下側に落ちるように流れることで、液体吐出ヘッド２の長手方向の温度分布を少なくすることができるが、それでもまだ温度差を残っているおそれがある。その影響は、比較的少なくなっているので、一つの液体吐出ヘッド２内においては、あまり目立たないと考えられるが、隣接する液体吐出ヘッド２との境界では目立つ可能性がある。すなわち、比較的低温となっている液体吐出ヘッド２の端と比較的高温となっている液体吐出ヘッド２の端とが隣接していると、その２つの間では液体吐出特性に差が生じるので、境界が目立つ可能性がある。

そこで、搬送方向から見て、液体吐出孔開口領域１６の端同士が繋がっている２つの前記液体吐出ヘッド２は、液体吐出孔開口領域１６の一端同士または他端同士が繋がるように配置する。別の言い方をすれば、搬送方向から見て、液体吐出孔開口領域１６の端同士が繋がっている２つの前記液体吐出ヘッド２は、液体導入孔４１ｄのある側が、逆になっているようにする。これにより、比較的低温の液体吐出ヘッド２の端同士、あるいは比較的高温の液体吐出ヘッド２の端同士が隣接していることになるので、その境界を目立たなくさせることができる。

図１２（ｂ）に示すヘッドフレーム５６０は、８つの開口６５を備えており、開口６５にそれぞれ液体吐出ヘッド２が入れられて、その両端にある図示しない固定部で固定される。ヘッドフレーム６０に取り付けられた８つの液体吐出ヘッド２は、液体吐出孔開口領域１６が液体吐出孔開口領域１６の長手方向が同じ方向に向いており、図１２（ｂ）において、上側の４つの液体吐出ヘッド２の位置の関係は、図１２（ａ）の４つの液体吐出ヘッド２の位置の関係と同じであり、下側の４つの液体吐出ヘッド２の位置の関係も同様である。搬送方向から見て、上側の４つの液体吐出ヘッド２の液体吐出孔開口領域１６が繋がった領域は、全体として、上側の４つの液体吐出ヘッド２の液体吐出孔開口領域１６が繋がった領域はと重なるようになっている。このような配置は、図１２（ｂ）において、上側の４つの液体吐出ヘッド２と下側の４つの液体吐出ヘッド２とは、記録媒体上での画素を搬送方向に交互に印刷することで、印刷速度を２倍にしたり、搬送方向に直交する方向に僅かにずらして配置して、長手方向の解像度を２倍にして印刷したりするのに用いられる。

そして、搬送方向から見て、液体吐出孔開口領域１６が搬送方向に重なるように配置された複数の液体吐出ヘッド２では、液体吐出孔開口領域１６の一端および他端が同じ側になるように、液体吐出ヘッド２を配置する。別の言い方をすれば、重なるように配置された液体吐出ヘッド２では、液体導入孔４１ｄの位置が、各液体吐出ヘッド２に対して、同じ側になるように配置する。これにより、ヘッドフレーム６０の場合と同様に長手方向に繋がっている液体吐出孔開口領域１６の境界が目立たなくできるとともに、上側の４つの液体吐出ヘッド２と下側の４つの液体吐出ヘッド２の長手方向の温度分布が近くなっているので、上側の４つの液体吐出ヘッド２と下側の４つの液体吐出ヘッド２との印刷の差も目立ち難くできる。これは、重なるように配置されている液体吐出ヘッド２が違う色を印刷する場合は、単に濃度のばらつきを少なくできるだけではなく、色合いのばらつきを少なくできるので好ましい。

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３４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、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に個別電極３５を印刷して、焼成した後、Ａｇペーストを用いて接続電極３６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット２１を作製する。

次に、第１の流路部材４を、圧延法等により得られプレート２２〜３１を接着層を介して積層して作製する。プレート２２〜３１に、マニホールド５、個別供給流路６、液体加圧室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。

これらプレート２２〜３１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。

第２の流路部材４０も同様にさまざまな孔を開けたプレート４０ａ〜４０ｅとダンパ４５となる樹脂フィルムを積層接着して作製する。

圧電アクチュエータユニット２１と第１の流路部材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ユニット２１や第１の流路部材４への影響を及ぼさないために、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ユニット２１と第１の流路部材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ユニット２１と制御回路１００とを電気的に接続するために、接続電極３６に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバＩＣ５５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ＩＣ５５の実装は、信号伝達部９２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、第２の流路部材４０と第１の流路部材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ユニット２１や第１の流路部材４への影響を及ぼさないために、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、第２の流路部材４０と第１の流路部材４とを加熱接合することができる。

続いて、フレーム９６の所定の位置に断熱性弾性部材９５を樹脂などで取り付ける。断熱性弾性部材９５としてゴムを取り付けたフレーム９６と第２の流路部材４０の間に、あらかじめコネクタ９５を実装した基板９４を挟み、ねじでフレーム９６と第２の流路部材４０とを接合するとともに、基板９４を固定した。

さらに、信号伝達部９２をまげて、信号伝達部９２の一端をコネクタ９５に差し込んで
固定する。その後、サイドプレート９０ｂをねじで第２の流路部材に付け、上部筐体９０ａをはめ、上部筐体９０ａをフレーム９６にねじで固定して、液体吐出ヘッド２を作製することができる。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・第１の流路部材
４ａ・・・液体吐出孔面
４ｂ・・・液体加圧室面
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
５ｃ・・・液体供給路
６・・・個別供給流路
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１３・・・液体吐出ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
１６・・・液体吐出孔開口領域
２１・・・圧電アクチュエータユニット
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
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
４０・・・第２の流路部材
４０ａ〜４０ｅ、２４０ａ〜２４０ｅ、３４０ａ〜３４０ｅ・・・プレート
４１・・・液体流路
４１ａ、２４１ａ、３４１ａ・・・分岐流路
４１ｂ、２４１ｂ、３４１ｂ・・・中央流路
４１ｃ、２４１ｃ、３４１ｃ・・・液体導入流路
４１ｄ、２４１ｄ、３４１ｄ・・・液体導入孔
４１ｅ、２４１ｅ、３４１ｅ・・・気体排出孔
４２・・・供給チューブ
４５、２４５、３４５・・・ダンパ
４６、２４６、３４６・・・空気室
４７、２４７、３４７・・・圧電アクチュエータが収納される凹部
５０・・・加圧部（変位素子）
６０、５６０・・・ヘッドフレーム
９０・・・筐体
９０ａ・・・上部筐体
９０ｂ・・・サイドプレート
９０ｃ・・・孔
９２・・・信号伝達部
９４・・・基板
９５・・・コネクタ
９６・・・フレーム
９７・・・断熱性弾性部材

Claims (4)

1. 複数の液体吐出孔が開口している一方方向に長い液体吐出孔開口領域を有する液体吐出孔面、前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドを備える第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、前記マニホールドに複数の場所で繋がっているとともに、外部に開口している液体導入孔を有する液体流路を備え、前記第１の流路部材の上に積層されている第２の流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記液体流路は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体吐出孔面に直交する方向に延びる中央流路と、前記液体吐出孔開口領域の前記一方方向の一端から他端まで延びており、前記一端側で前記液体導入孔に繋がるとともに、前記他端または当該他端より外側で折り返されて中央部で前記中央流路と繋がる液体導入流路と、前記中央流路から途中で複数に分岐されて前記マニホールドに繋がる分岐流路とを有し、前記液体導入流路の前記一方方向に直交する断面の総断面積は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見た場合の前記液体吐出孔開口領域の存在する範囲で略一定であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 複数の液体吐出孔が開口している一方方向に長い液体吐出孔開口領域を有する液体吐出孔面、前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドを備える第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、前記マニホールドに複数の場所で繋がっているとともに、外部に開口している液体導入孔を有する液体流路を備え、前記第１の流路部材の上に積層されている第２の流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記液体流路は、前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体吐出孔面に直交する方向に延びる中央流路と、前記液体吐出孔開口領域の前記一方方向の一端から他端まで延びており、前記一端側で前記液体導入孔に繋がるとともに、前記他端または当該他端より外側で折り返されて中央部で前記中央流路と繋がる液体導入流路と、前記中央流路から途中で複数に分岐されて前記マニホールドに繋がる分岐流路とを有し、前記液体導入流路の前記他端から前記中央流路までの折り返し部における上側の面は、前記他端側が高い傾斜面であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記液体導入流路の形成領域の面積が前記液体吐出孔開口領域の面積よりも大きい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. 請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに対して記録媒体を相対的に搬送する搬送部と、前記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。

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