JP5908808B2 - 液体供給装置、液体吐出ヘッド、および記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体供給装置、液体吐出ヘッド、および記録装置に関する。

近年、インクジェットプリンタあるいは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、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は、液体吐出ヘッドと、記録媒体を液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備え、この液体吐出ヘッドを駆動することにより印刷が行われている。

液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔を有したヘッド本体と、ヘッド本体に液体を供給する液体供給装置とを備え、液体供給装置により供給された液体であるインクを用いて印刷を行う（例えば、特許文献１参照）。液体供給装置は、供給流路となる溝が形成されたリザーバ流路部材と、溝を覆うようにリザーバ流路部材上に位置するプレートと、リザーバ流路部材とプレートとを接着するための接着部材とを備えている。

特開２００６−２９７８９７号公報

このような液体供給装置において、リザーバ流路部材とプレートとを接着部材により接着した場合に、供給流路を形成する壁とプレートとの封止性が低い場合があり、液体供給装置から液体が漏出する可能性がある。

本発明の液体供給装置は、ヘッド本体に液体を供給する供給流路となる溝が形成されたリザーバ流路部材と、溝を覆うようにリザーバ流路部材上に位置するプレートと、リザーバ流路部材と前記プレートとを接着するための接着部材とを備えている。また、リザーバ流路部材は、供給流路を形成する第１壁と、供給流路以外の部位を形成する第２壁とを有している。第１壁は、接着部材が配置される第１接着領域を有し、第２壁は、第１接着領域と離間し、かつ接着部材が配置される第２接着領域を有している。さらにまた、第１接
着領域に配置された接着部材は、第２接着領域に配置された接着部材と離間しており、第１接着領域とプレートとの間、および、第２接着領域とプレートとの間に、接着部材が配置されており、プレートから第１接着領域までの距離が、プレートから第２接着領域までの距離よりも短い。

また、本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔を有したヘッド本体と、ヘッド本体に液体を供給する上記に記載の液体供給装置とを備えている。

さらにまた、本発明の記録装置は、上記に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えている。

本発明の液体供給装置によれば、リザーバ流路部材と、プレートとの封止性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る液体供給装置の分解斜視図である。 図１に示す液体供給装置の分解平面図である。 （ａ）は図２に示すｉ―ｉ線断面図であり、（ｂ）は図２に示すｉｉ―ｉｉ線断面図である。 図１に示す液体表示装置の変形例を示し、（ａ）は図２に示すｉ―ｉ線断面図に対応する断面図であり、（ｂ）は図２に示すｉｉ―ｉｉ線断面図に対応する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る液体供給装置の一部の平面図である。 （ａ）は図５に示す領域Ａの拡大平面図であり、（ｂ）は図５に示すｉｉｉ―ｉｉｉ線断面図である。 （ａ）は他の実施形態に係る液体供給装置の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は他の実施形態に係る液体供給装置のさらに他の変形例を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る液体供給装置を示し、（ａ）は液体供給装置の一部を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すｉｖ−ｉｖ線断面図である。 本発明の一実施形態に係る液体供給装置を備える液体吐出ヘッドを有する記録装置であるプリンタの概略構成図である。 図９の液体吐出ヘッドの斜視図である。 図１０の液体吐出ヘッドのｖ−ｖ線縦断面図である。 （ａ）は、図９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り、（ｂ）は、同ヘッド本体の側面図ある。 （ａ）は、図９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１３（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。 図１３（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１４のｖｉ−ｖｉ線に沿った縦断面図である。 （ａ）は、本発明の他の液体吐出ヘッド本体の側面図ではあり、（ｂ）は、平面図である。

＜第１の実施形態＞
図１〜３を用いて液体供給装置Ｘ１について説明する。

液体供給装置Ｘ１は、リザーバ流路部材４０を備えている。リザーバ流路部材４０は、供給流路であるリザーバ流路４１となる溝が形成された第１リザーバ流路部材４０ａと、供給流路である分岐流路６１となる溝が形成された第２リザーバ流路部材６０ｂと、第１リザーバ流路部材４０ａと第２リザーバ流路部材６０ｂとを接続する第３リザーバ流路部材６０ｃとを有している。

第１リザーバ流路部材４０ａ上に、リザーバ流路４１と対向してプレート４０ｂが配置されており、第２リザーバ流路部材６０ｂ上に、分岐流路６１と対向してプレート６０ａが配置されている。そのため、第１リザーバ流路部材４０ａとプレート４０ｂにより、リザーバ流路４１が形成されており、第２リザーバ流路部材６０ｂとプレート６０ａにより、分岐流路６１が形成されている。

第１リザーバ流路部材４０ａは、リザーバ流路４１を形成する第１壁５１ａと、リザーバ流路４１以外の部位を形成する第２壁５１ｂとを有している。同様に、第２リザーバ流路部材６０ｂは、分岐流路６１を形成する第１壁５１ａを有している。第１リザーバ流路
部材４０ａにおいて、第１壁５１ａと第２壁５１ｂとは、離間して配置されており、それぞれ分離した状態で設けられている。第２リザーバ流路部材６０ｂは、分岐流路６１を形成する第１壁５１ａを有している。なお、溝は、第１リザーバ流路部材４０ａおよび第２リザーバ流路部材６０ｂを貫通するように構成してもよく、第１壁５１ａと、上下に配置したプレート４０ｂ，６０ａとによりリザーバ流路４１または分岐流路６１を形成してもよい。

第１リザーバ流路部材４０ａは、中央部にリザーバ流路４１の液体導出孔４１ａを有しおり、プレート４０ｂに形成された液体導入孔４１ｂから供給された液体を、リザーバ流路４１の液体導出孔４１ａから導出する。リザーバ流路４１の液体導出孔４１ａから導出した液体は、第３リザーバ流路部材６０ｃに形成された分岐流路６１の液体導入孔６１ｂに導入され、分岐流路６１に供給されることとなる。分岐流路６１に供給された液体は、分岐流路６１により分岐した複数の流路にそれぞれ分岐され、プレート６０ａに設けられた分岐流路６１の液体導出孔６１ａから、マニホールド（不図示）へそれぞれ供給される。

第２リザーバ流路部材６０ｂに形成された分岐流路６１は、まず分岐流路６１の液体導入孔６０ｂの直下で左右に分岐し、分岐した先でそれぞれ５方向に分岐した後、下側に向かい、分岐流路の液体導出孔６０ａで流路部材４のマニホールド５に繋がっている。最終的に１０本に分岐する分岐流路６１では、分岐流路６１の液体導入孔６０ｂ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あるいは圧力変動が、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、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６１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、分岐流路の液体導入孔６０ｂから同じ流路長である場所での、分岐流路６１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。

第１リザーバ流路部材４０ａ、第２リザーバ流路部材６０ｂ、および第３リザーバ流路部材６０ｃは、金属または合金の部材を用いて形成することができる。また、樹脂によりこれらの部材を作製することもできる。樹脂により形成することで、リザーバ流路４１および分岐流路６１が複雑な形状であった場合においても、安価に作成することができる。プレート４０ｂ，６０ａも金属または合金の部材、あるいは樹脂により形成することができる。

なお、第１リザーバ流路部材４０ａ、第２リザーバ流路部材６０ｂ、および第３リザーバ流路部材６０ｃをそれぞれ別体として作製して接着剤により接着してリザーバ流路部材４０を形成してもよく、樹脂により第１リザーバ流路部材４０ａ、第２リザーバ流路部材６０ｂ、および第３リザーバ流路部材６０ｃを一体的に形成してもよい。

第１リザーバ流路部材４０ａが樹脂により形成されており、第２リザーバ流路部材６０ｂが金属であると、熱膨張係数の差に起因して、液体吐出ヘッド本体１３が反ったり、第１リザーバ流路部材４０ａにクラックが生じるおそれがある。しかしながら、分岐流路６１とリザーバ流路４１とが、長手方向の中央のみで繋がっているととともに、第２リザーバ流路部材６０ｂと第１リザーバ流路部材４０ａとが、第３リザーバ流路部材４０ｃを介して、長手方向の中央部のみで固定されているようにすることで、熱膨張差の影響を少なくできる。ここで中央部とは、平面視したときに、長手方向に第２リザーバ流路部材６０ｂと第１リザーバ流路部材４０ａとが重なっている長さをＬとした時に、固定されている
部分がその長さＬの中心から両端に向かってＬ／５の範囲内に収まるようにすることが好ましい。これは別の言い方をすれば、中央の長さＬ／２．５の範囲に収まるようにすることであり、より好ましくは、中央の長さＬ／５の範囲に収まるようにするのが良い。

第１リザーバ流路部材４０ａおよび第２リザーバ流路部材６０ｂと、プレート４０ｂ，６０ａとは、接着部材５３により接続されている。図３に示すように、接着部材５３は、第１リザーバ流路部材４０ａ，第２リザーバ供給部材６０ｂの接続面の全域にわたって形成されている。接続方法は、例えば、リザーバ流路部材４０に接着部材５３を塗布した後、プレート４０ｂ，６０ａを押圧して、乾燥させることにより液体供給装置Ｘ１を作製することができる。接着部材５３の厚みは、例えば、１〜２０μｍとすることができる。

接着部材５３としては、周知のものを使用することができるが、液体吐出ヘッド２の他の部材に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。

第１リザーバ流路部材４０ａにおいて、第１壁５１ａは、接着部材５３が配置される第１接着領域５２ａを有しており、第２壁５１ｂは、接着部材５３が配置される第２接着領域５２ｂを有している。そして、第１壁５１ａと第２壁５１ｂとが離間して設けられていることから、第１接着領域５２ａに配置された接着部材５３は、第２接着領域５２ｂに配置された接着部材５３とが離間することとなる。

ここで、第１接着領域および第２接着領域に接着部材を塗布して液体供給装置を作成する場合、第１接着領域に配置された接着部材が第２接着領域に流入して、第１接着領域に配置された接着部材が不足する可能性がある。また、リザーバ流路を形成する接着部材が、押圧されることにより、接着部材が第２接着領域にまで広がってしまい、接着部材が形成される領域が大きくなることに起因して、第１接着領域に配置された接着部材の厚みにばらつきが生る可能性、あるいは一部、接着部材が形成されない可能性が生じることとなり、リザーバ流路の封止性が低下する可能性がある。

これに対して、液体供給装置Ｘ１は、リザーバ流路４１を形成する第１接着領域５２ａが、第２接着領域５２ｂと離間することにより、第１接着領域５２ａに配置された接着部材５３が第２接着領域５２ｂに流入する可能性を低減することができる。それにより、リザーバ流路４１の封止性が低下する可能性を低減することができる。

また、第１壁５１ａと第２壁５１ｂとが離間して配置されることから、第１接着領域５２ａと第２接着領域５２ｂとの間に、断面視して間隙が生じることとなる。それゆえ、第１接着領域５２ａに配置された接着部材５３が、押圧された際に、第１接着領域５２ａから他の領域に拡がった場合においても、間隙により第２接着領域５２ｂまで広がる可能性を低減することができる。それにより、リザーバ流路４１の封止性が低下する可能性を低減することができる。

特に、第１リザーバ流路部材４０ａを樹脂により形成すると、第１リザーバ流路部材４０ａの表面に凹凸等が形成されていたり、あるいは第１リザーバ流路部材４０ａが反っていたりする可能性があるが、このような場合においても、第１壁接着領域５２ａと、第２接着領域５２ｂとが離間しているため、リザーバ流路４１の封止性が低下する可能性を低減することができる。

図４を用いて、液体供給装置Ｘ１の変形例である液体供給装置Ｘ２について説明する。

液体供給装置Ｘ２は、プレート４０ｂから第１接着領域５２ａまでの距離ｄ１が、プレート６０ａから第２接着領域５２ｂまでの距離ｄ２よりも短い構成を有している。その他の点は液体供給装置Ｘ１と同様である。

このように、プレート４０ｂから第１接着領域５２ａまでの距離ｄ１が、プレート６０ａから第２接着領域５２ｂまでの距離ｄ２よりも短いことから、リザーバ流路４１となる第１接着領域５２ａに配置された接着部材５３が、他の領域に拡がりにくい構成となる。そのため、第１接着領域５２ａに配置された接着部材５３が不足することを低減することができる。また、第１接着領域５２ａに配置された接着部材５３の接続面積が大きくなる可能性を低減することができる。これにより、リザーバ流路４１の封止性が低下する可能性を低減することができる。

また、第１壁５１ａは、リザーバ流路４１を形成する機能を有しており、第２壁５１ｂは、リザーバ流路部材４０とプレート４０ｂとを接続する機能を有している。そのため、リザーバ流路部材４０とプレート４０ｂとを接続する第２接着領域５２ｂに多くの量の接着部材５３を配置することができ、接着部材５３が不足する可能性を低減させることができる。

プレート４０ｂから第１接着領域５２ａまでの距離ｄ１は１〜１０μｍとすることが好ましく、プレート４０ｂからおよび第２接着領域５２ｂまでの距離ｄ２は２〜２０μｍとすることが好ましい。またｄ１／ｄ２を０．５以下とすることで、リザーバ流路４１の封止性を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
図５〜７を用いて第２の実施形態に係る液体供給装置Ｘ３について説明する。

液体供給装置Ｘ３は、第２リザーバ流路部材６０ｂが第１壁５２ａと第２壁５１ｂとを有しており、第１壁５１ａが、分岐流路６１および分岐流路６１以外の領域を仕切る第３壁５１ｃと、分岐流路６１同士を仕切る第４壁５１ｄとを備えている。第３壁５１ｃは接着部材５３が配置される第３接着領域５２ｃを有しており、第４壁５１ｄは接着部材５３が配置される第４接着領域５２ｄを有している。また、第２リザーバ流路部材６０ｂの内部同士を仕切っている第５壁５１ｅを有している。

つまり、第２リザーバ流路部材６０ｂは、第２壁５１ｂが外部と第２リザーバ流路部材６０ｂの内部を仕切っており、第３壁５１ｃが分岐流路６１と第２リザーバ流路部材６０ｂの内部を仕切っており、第４壁５１ｄが分岐流路６１同士を仕切る構成となる。

図６（ｂ）に示すように、第２リザーバ流路部材６０ｂは、第２壁５１ｂ、第３壁５１ｃおよび第４壁５１ｄの各高さが異なる構成を有している。具体的には、プレート６０ａから第３接着領域５２ｃまでの距離ｄ３が、プレート６０ａから第４接着領域５２ｄまでの距離ｄ４よりも短い構成となっている。

そのため、第４接着領域５２ｄにおける封止性よりも、第３接着領域５２ｃにおける封止性を向上させることができる。第３壁５１ｃは、分岐流路６１および分岐流路６１以外の領域を仕切っているため、第３壁５１ｃの封止性が低いと、分岐流路６１から液体が漏出することとなり、所定量の液体を供給できない可能性が生じるが、液体供給装置Ｘ３は、第３壁５１ｃの封止性を向上させることができるため、分岐流路６１の封止性を向上することができる。

また、第４壁５１ｄも分岐流路６１を構成していることから、封止性が必要とされるが
、第４壁５１ｄにて液体を封止できずに、第４壁５１ｄから液体が漏出した場合においても、第４壁５１ｄが、分岐流路６１同士を仕切っていることから分岐流路６１から液体が漏出することはない。第４壁５１ｄは、分岐された各分岐流路６１を流れる液体の量を均一に近づける機能を有しているため、封止性を有することが好ましい。そのため、第３壁５１ｃの封止性が最も高く、第４壁５１ｄの封止性が次いで高いことが好ましい。

プレート４０ｂから第３接着領域５２ｃまでの距離ｄ３は１〜５μｍとすることが好ましく、プレート４０ｂからおよび第４接着領域５２ｄまでの距離ｄ４は２〜１０μｍとすることが好ましい。またｄ３／ｄ４を０．５以下とすることで、分岐流路６１の封止性を向上させることができる。

液体供給装置Ｘ３は、プレート６０ａから第４接着領域５２ｄまでの距離ｄ４が、プレート６０ａから第２接着領域５２ｂまでの距離ｄ２よりも短い構成を有している。そのため、分岐流路６１同士の封止性を確保することができる。また、プレート６０ａから第２接着領域５２ｂまでの距離ｄ２が、プレート６０ａから第５接着領域５２ｅまでの距離ｄ５よりも短い構成となっており、液体供給装置Ｘ３から外部に液体が漏出する可能性を低減することができる。

つまり、各壁の封止性は、第３壁５１ｃ、第４壁５１ｄ、第２壁５１ｂ、第５壁５１ｅの順に高いことが好ましい。そのため、プレート６０ａから各接着領域５２までの距離は、ｄ３，ｄ４，ｄ２，ｄ５の順に短いことが好ましい。

さらにまた、液体供給装置Ｘ３は、断面視して、第２接着領域５２ｂよりも第１接着領域５２ａの面積が小さいことが好ましい。このような構成を有することから、第１接着領域５２ａ上に配置された接着部材５３が、他の領域に拡がる可能性を低減することができ、第１接着領域５２ａの封止性を向上させることができる。

特に、第４接着領域５２ｄよりも第３接着領域５２ｃの面積が小さいことがさらに好ましい。これにより、第３接着領域５２ｃの封止性を向上させることができ、分岐流路６１の封止性を向上させることができる。

図７（ａ）を用いて液体供給装置Ｘ３の変形例について説明する。

液体供給装置Ｘ４は、第４壁５１ｄの第４接着領域５２ｄに穴部５６が設けられている。第４接着領域５２ｄに穴部５６を形成することにより、第４接着領域５２ｄの穴部５６以外の領域と、プレート６０ａとが接着部材５３により接続されることとなる。そのため、接着面積を狭くすることができるため、第４接着領域５２ｄ上に配置された接着部材５３の厚みのばらつきを抑えることができる。そのため、第４接着領域５２ｄの封止性を向上させることができる。

つまり、図７（ａ）に示すように、第４壁５１ｄの厚みが厚い場合、または分岐流路６１の形状により、第４接着領域５２ｄの面積が大きい部位に、穴部５６を設けることにより、第４接着領域５２ｄが連続して大きい面積を有さない構成となる。そのため、第２リザーバ流路部材６１ｂまたはプレート６０ａに凹凸があった場合においても、穴部５６に余剰の接着部材５３が流れ込み、接着部材５３の厚みのばらつきを抑えることができる。それにより、第４接着領域５２ｄの封止性を向上させることができる。

穴部５６は、平面視して楕円形状の例を例示したが、どのような形状でもよい。例えば、円形状であってもよく、矩形状、あるいは多角形状であってもよい。穴部５６は、第４接着領域５２ｄよりも低い位置を形成すればよく、穴部５６の深さは強度、封止性を考慮
して適宜設定すればよい。

なお、穴部５６を第４接着領域５２ｄのみではなく、第３接着領域５２ｃにも設けてもよい。また、第３接着領域５２ｃにのみ設けてもよい。

図７（ｂ）を用いて液体供給装置Ｘ３の変形例について説明する。

液体供給装置Ｘ５は、第２壁５１ａの第２接着領域５２ｂに、第２壁５１ｂの形成方向に沿った溝部５７が設けられている。なお、図示していないが、溝部５７は、第２接着領域５２ｂの全体にわたって周回するように設けられている。そのため、第２壁５１ｂの第２接着領域５２ｂが溝部５７上に形成された空隙により２分割されることとなる。それにより、疑似的に第２壁５１ｂを２つ設けた構成となる。

つまり、第２接着領域５２ｂに溝部５７を設けることで、第２壁５１ｂを、厚みが半分となった２枚の第２壁５１ｂ１，５１ｂ２とみなすことができる。すなわち、第２壁５１ｂは、溝部５７を挟持するように第２壁５１ｂ１と、第２壁５１ｂ２とを備えることとなり、第２接着領域５２ｂは、溝部５７上に設けられた空隙により、第２壁５１ｂ１上の第２接着領域５２ｂと、第２壁５１ｂ２上の第２接着領域５２ｂとに空隙を挟持する構成となる。

そのため、第２壁５１ｂ１の第２接着領域５２ｂに剥離が生じた場合においても、分岐流路６１から流れ込む流体が、第２壁５１ｂ２によりせき止められ、第２壁５１ｂの形成方向に沿った溝部５７、あるいは溝部５７上に形成された空隙に流れ込むこととなる。このようにして、接着部材５３が、第２壁５１ｂ１から剥離した場合においても、第２壁５１ｂ２から流体が漏出する可能性を低減することができ、分岐流路６１からの流体の漏出を低減することができる。

また、高い封止性が要求される第３壁５１ｃに溝部５７を設けてもよい。その場合においても第３壁５１ｃの封止性を向上させることができる。また、溝部５７は、第２接着領域５２ｂの全域にわたって設けられなくともよい。例えば、第２接着領域５２ｂの平面視して、屈曲している部位等の封止性の低い領域にのみ設けてもよい。この場合においても、溝部５７、あるいは溝部５７上に形成された空隙により、流体の漏出する可能性を低減することができる。

＜第３の実施形態＞
図８を用いて第３の実施形態に係る液体供給装置Ｘ６について説明する。

液体供給装置Ｘ６は、第１リザーバ流路部材４０ａの長手方向の両端部における第２壁５１ｂにスリット形成領域５８ａが設けられており、スリット形成領域５８ａには格子状のスリット５８ｂが複数設けられている。図８（ａ）に示すように第２壁５１ｂの長手方向の端部には、面積の大きな第２接着領域５２ｂが形成されている。

このように、面積の大きな第２接着領域５２ｂと、接着部材５３との接着強度は弱くなる可能性があるが、面積の大きな第２の接着領域５２ｂにスリット形成領域５８ａが設けられており、スリット形成領域５８ａにスリット５８ｂが設けられているため、図８（ｂ）に示すようにスリット５８ｂの隙間に、接着部材５３が入り込む構成となる。そのため、接着部材５３が毛細管現象によりスリット５８ｂの隙間に入り込むこととなり、接着部材５３と第１リザーバ流路部材４０ａとの接着強度を向上させることができる。

格子状のスリット５８ｂは、格子が２００〜６００μｍの深さ、線幅が２００〜６００
μｍで形成されている。スリット形成領域５８ａは、平面視して、長さが０．５〜１０ｍｍ、幅が０．５〜１０ｍｍの大きさで形成されている。なお、スリット５８ｂの格子の形状は矩形でもよく、ひし形でもよい。また、スリット形成領域５８ａは、平面視して、矩形状をなしている例を示したが、円形状、三角形状、あるいは多角形状でもよい。

なお、液体供給装置Ｘ１〜Ｘ６まで別々に設けた例を示したが、これらを組み合わせて実施してもよい。

図９は、本発明の一実施形態による液体供給装置Ｘ１を有す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。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９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あるいは給紙ユニット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，１１８ｂ、ならびに、１１９ａ，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１１８ａ，１１８ｂ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１０６，１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６，１０７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１０６，１０７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１０６，１０７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９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５，７，８参照）。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔８からは、同じ色の液体（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（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙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。これにより、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，１２１ｂ，１２２ａ，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，１２１ｂ，１２２ａ，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、液体吐出ヘッド２について説明する。図１０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１０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、樹脂製の蓋体などで塞がれる。液体吐出ヘッド本体１３にはリザーバ流路部材４０の液体導入孔４１ｂが開口しており、リザーバ流路４１の液体導入孔４１ｂから吐出する液体が供給される。

図１１は、図１０に示した液体吐出ヘッド２のＶ−Ｖ線断面図である。液体吐出ヘッド本体１３には、流路部材４、リザーバ流路部材４０、加圧部を含む圧電アクチュエータ基板２１、ヒータ６５が含まれる。図１１では流路部材４の内部構造は省略してある。

第２リザーバ流路部材６０ｂには、分岐流路６１（図２参照）が設けられており、その一端の分岐流路の液体導入孔６１ｂは、第１リザーバ流路部材４０ａの中のリザーバ流路４１（図２参照）の液体導出孔４１ａと繋がっており、途中で分岐して、流路部材４の中のマニホールドの開口５ｂに複数の場所で繋がっている。

第１リザーバ流路部材４０ａには、リザーバ流路４１が設けられており、分岐流路６１に繋がっている。また、リザーバ部材４０には上下に貫通する貫通孔４２が設けられており、圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部９２がその中を通っている。さらにリザーバ流路部材４０には側面保護板４３が設けられており、これが、流路部材４の長辺の側面と接している。これにより、圧電アクチュエータ２１に収納されている凹部６３は閉じた空間になり、外部と通じているのは、上方の貫通孔４２の開口だけになる。側面保護板４３と流路部材４の長辺の側面とは接着してあっても良いし、側面保護板４３を樹脂として、その弾性変形で抑えるようにしても良いし、間にインクなどの液体の侵入を防ぐように流動するが粘度の高い薬剤などを入れて良い。第２リザーバ流路部材６０ａと、第１リザーバ流路部材４０ａとの接続を長手方向の中央部のみで行なった場合、その弾性変形で抑えるようにしたり、粘度の高い薬剤などを入れたりすることにより、液体の侵入を抑制することと、熱膨張係数差に起因する応力の緩和を両立させることができる。

また、リザーバ流路部材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１５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（図９参照）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基板２１の液体吐出素子５０を駆動し、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基板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を例示することができる。

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。

図１２（ａ）は液体吐出ヘッド本体１３の縦断面図であり、図１２（ｂ）は側面図である。全ての内部構造を示すと複雑になるため、図１２（ａ）では一部を抜粋して示している。

液体吐出ヘッド本体１３では、流路部材４の上に第２リザーバ流路部材６０ａが積層されており、その上にさらに、第１リザーバ流路部材４０ａが積層されている。第２リザー
バ流路部材６０ｂの凹部６３には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リザーバ流路部材６０ｂには、分岐流路６１が設けられており、第１リザーバ流路部材４０ａには、リザーバ流路４１が設けられている。

リザーバ流路４１の液体導入孔４１ｂは外部液体タンク（図示せず）に繋がる部分で、リザーバ流路４１の液体導入孔４１ｂから入った液体は、リザーバ流路４１の液体導出孔４１ａを通り、分岐流路６１の液体導入孔６１ｂからリザーバ流路６１に入り、途中で分岐する複数の流路にそれぞれ流れ、分岐流路６１の液体導出孔６１ａを通り、複数のマニホールドの開口５ｂから共通流路であるマニホールド５に流れ込む。

分岐流路６１の液体導入孔６１ｂ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吐出孔が開口している領域の長手方向の長さＬｘ（ｍ、以下単位を省略することがある）とした際、そ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、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。

リザーバ流路４１の液体導入孔４１ｂは２箇所あるが、一方は基本的には最初に液体を入れる際の空気あるいは液体を抜くために使用されだけで、印刷時には、液体はどちらか一方から供給され他方は閉じられる。そのようにするとリザーバ流路４１内の液体は、液体が導入されるほうのリザーバ流路４１の液体導入孔４１ｂから中央のリザーバ流路４１の液体導出孔４１ａ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。外部から入ってくる液体の温度が、液体吐出ヘッド本体１３の温度と異なる場合、液体吐出ヘッド本体１３の温度が変動するが、前述の液体の動きのアンバランスさにより、液体が入ってくる側の温度の変動が大きくなる。

リザーバ流路４１の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパ４７になっている。ダンパ４７のリザーバ流路４１と反対の面が面する方向に変形できるようになっているため、ダンパ４７は弾性変形することでリザーバ流路４１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。なお、ヒータ６５を収めるようにするために、ダンパ４７を第１リザーバ流路部材４０ａに設けた空間に面するようにすればスペース効率がよくなり、液体吐出ヘッド２を小型化できる。さらに、液体の導入をダンパ４７のある側から行なうことで、熱伝導がさらに抑制できる。

また、リザーバ流路４１の中にフィルタ４５を設けて、液体の中に含まれる異物が分岐流路部材４に入っていき難いようにするのが好ましく、異物が詰まることによって起こる不吐出を抑制できる。

次に本発明の液体供給装置を備える液体吐出ヘッドを構成する流路部材４について説明する。図１３は、液体吐出ヘッド本体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１４は、図１３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１５は、図１４と同じ位置の拡大透視図で、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１４，１５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液体加圧室１０（加圧室群９）、しぼり１２および吐出孔８を実線で描いている。図１６は図１４のＶｉ−Ｖｉ線に沿った縦断面図である。

ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、加圧部を含む圧電アクチ
ュエータ基板２１、リザーバ流路部材４０を有している。圧電アクチュエータ基板２１は台形形状をなしており、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。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、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、各液体加圧室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１５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に繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材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。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１５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基板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。

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。

液体吐出ヘッド本体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１６に示されているように、液体加圧室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、液体加圧室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５ａ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、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、下面に開口した吐出孔８へと進む。

第２リザーバ流路部材６０ａも、流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート６０ｂに、エッチングにより所定の形状に加工されて、フィルタ４５およびダンパ４７を貼り付けた後、積層接着され、液体流路６１および圧電アクチュエータが収納される凹部６３が設けられる。

圧電アクチュエータ基板２１は、図１６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液体加圧室１０を跨ぐように延在している（図１４参照）。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基板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１６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、活性部に対応する圧電セラミッ
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。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、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基板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１６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、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、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、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成され、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。

図１７は本発明の他の液体吐出ヘッド本体である。リザーバ流路部材４０に一部切り欠きが設けられている以外は、上述の実施例と同じである。切りかかれた部分は金属製のプレート２０１ａ，２０１ｂ，２０３ａ，２０３ｂが入れられ、これをねじ２０５で締め付けて固定してある。プレート２０１ａ，２０３ａにはＶ型の切り欠きとＬ型の切り欠きが設けられておりこの切り欠き部がプリンタに設けられたピン２５０に押し当てられて液体吐出ヘッドが固定される。これにより、プリンタに固定される部分が金属になり、取り付け位置精度が高くなる。

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。

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。

リザーバ流路部材４０は樹脂を射出成形して形成した第１リザーバ流路部材４０ａと、
フィルタ４５およびダンパ４７とを組み合わせて接着し、様々な孔をあけて、樹脂を射出成形した第２リザーバ流路部材６０ｂおよび第３リザーバ流路部材６０ｃと接続した。そして、リザーバ流路部材４０に、金属により形成したプレート４０ｂ，６０ａを接着部材５３により接着して液体供給装置を作製した。

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、リザーバ流路部材４０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、リザーバ流路部材４０と流路部材４とを加熱接合することができる。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４ａ・・・吐出孔面
４ｂ・・・加圧室面
５・・・マニホールド（共通流路）
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・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
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
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
４０・・・リザーバ流路部材
４０ａ・・・リザーバ流路部材本体
４０ｂ・・・プレート
４１・・・リザーバ流路
４１ａ・・・リザーバ流路の液体導出孔
４１ｂ・・・リザーバ流路の液体導入孔
４２・・・（信号伝達部が通る）貫通孔
４３・・・側面保護板
４５・・・フィルタ
４７・・・ダンパ
４５ａ・・・空気室開口
５０・・・変位素子（圧電アクチュエータ）
５１・・・壁
５１a・・・第１壁
５１ｂ・・・第２壁
５１ｃ・・・第３壁
５１ｄ・・・第４壁
５２・・・接着領域
５２a・・・第１接着領域
５２ｂ・・・第２接着領域
５２ｃ・・・第３接着領域
５２ｄ・・・第４接着領域
５３・・・接着部材
５６・・・穴部
５７・・・溝部
５８a・・・スリット形成領域
５８ｂ・・・スリット
６０・・・分岐流路部材
６０ａ〜６０ｃ・・・プレート
６１・・・分岐流路
６１ａ・・・分岐流路の液体導出孔
６１ｂ・・・分岐流路の液体導入孔
６３・・・圧電アクチュエータが収納される凹部
９０・・・筐体
９０ｃ・・・孔
９２・・・信号伝達部（フレキシブルフラットケーブル）
９４・・・基板
９５・・・コネクタ
９６・・・フレーム
９７・・・断熱性弾性部材

Claims (7)

1. ヘッド本体に液体を供給する供給流路となる溝が形成されたリザーバ流路部材と、
   前記溝を覆うように前記リザーバ流路部材上に位置するプレートと、
   前記リザーバ流路部材と前記プレートとを接着するための接着部材と、を備え、
   前記リザーバ流路部材は、前記供給流路を形成する第１壁と、前記供給流路以外の部位を形成する第２壁と、を有し、
   前記第１壁は、前記接着部材が配置される第１接着領域を有し、
   前記第２壁は、前記第１接着領域と離間し、かつ前記接着部材が配置される第２接着領域を有し、
   前記第１接着領域に配置された前記接着部材は、前記第２接着領域に配置された前記接着部材と離間しており、
   前記第１接着領域と前記プレートとの間、および、前記第２接着領域と前記プレートとの間に、前記接着部材が配置されており、
   前記プレートから前記第１接着領域までの距離が、前記プレートから前記第２接着領域までの距離よりも短いことを特徴とする液体供給装置。
2. ヘッド本体に液体を供給する供給流路となる溝が形成されたリザーバ流路部材と、
   前記溝を覆うように前記リザーバ流路部材上に位置するプレートと、
   前記リザーバ流路部材と前記プレートとを接着するための接着部材と、を備え、
   前記リザーバ流路部材は、前記供給流路を形成する第１壁と、前記供給流路以外の部位を形成する第２壁と、を有し、
   前記第１壁は、前記接着部材が配置される第１接着領域を有し、
   前記第２壁は、前記第１接着領域と離間し、かつ前記接着部材が配置される第２接着領域を有し、
   前記第１接着領域に配置された前記接着部材は、前記第２接着領域に配置された前記接着部材と離間しており、
   前記第１壁は、前記供給流路および前記供給流路以外の領域を仕切る第３壁と、前記供給流路同士を仕切る第４壁と、を有し、
   前記第３壁は、前記接着部材が配置される第３接着領域を有し、
   前記第４壁は、前記接着部材が配置される第４接着領域を有し、
   前記第３接着領域と前記プレートとの間、および、前記第４接着領域と前記プレートとの間に、前記接着部材が配置されており、
   前記プレートから前記第３接着領域までの距離が、前記プレートから前記第４接着領域
   までの距離よりも短いことを特徴とする液体供給装置。
3. 前記第４接着領域に穴部が設けられている、請求項２に記載の液体供給装置。
4. ヘッド本体に液体を供給する供給流路となる溝が形成されたリザーバ流路部材と、
   前記溝を覆うように前記リザーバ流路部材上に位置するプレートと、
   前記リザーバ流路部材と前記プレートとを接着するための接着部材と、を備え、
   前記リザーバ流路部材は、前記供給流路を形成する第１壁と、前記供給流路以外の部位を形成する第２壁と、を有し、
   前記第１壁は、前記接着部材が配置される第１接着領域を有し、
   前記第２壁は、前記第１接着領域と離間し、かつ前記接着部材が配置される第２接着領域を有し、
   前記第１接着領域に配置された前記接着部材は、前記第２接着領域に配置された前記接着部材と離間しており、
   前記第１接着領域および前記第２接着領域の少なくとも一方に、前記第１壁または前記第２壁の形成方向に沿った溝部が設けられていることを特徴とする液体供給装置。
5. ヘッド本体に液体を供給する供給流路となる溝が形成されたリザーバ流路部材と、
   前記溝を覆うように前記リザーバ流路部材上に位置するプレートと、
   前記リザーバ流路部材と前記プレートとを接着するための接着部材と、を備え、
   前記リザーバ流路部材は、前記供給流路を形成する第１壁と、前記供給流路以外の部位を形成する第２壁と、を有し、
   前記第１壁は、前記接着部材が配置される第１接着領域を有し、
   前記第２壁は、前記第１接着領域と離間し、かつ前記接着部材が配置される第２接着領域を有し、
   前記第１接着領域に配置された前記接着部材は、前記第２接着領域に配置された前記接着部材と離間しており、
   前記第２接着領域に、格子状のスリットが設けられていることを特徴とする液体供給装置。
6. 複数の吐出孔を有したヘッド本体と、
   前記ヘッド本体に液体を供給する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体供給装置と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 請求項６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と、を備えることを特徴とする記録装置。