JP5930866B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、圧電基板を備えた液体吐出ヘッドに関する。

インクを吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置には、一般的に、インクを吐出する液体吐出ヘッドが搭載されている。液体吐出ヘッドがインクを吐出する機構として、圧電素子で形成され容積可変に収縮可能な圧力室を用いる機構が知られている。この機構では、電圧が印加され、圧電素子の変形により圧力室が収縮することによって、圧力室内のインクが、圧力室の一端に形成された吐出口から吐出する。このような機構を有する液体吐出ヘッドの一つとして、シェアモードタイプが知られている。シェアモードタイプでは、圧力室の１つまたは２つの内壁面が圧電素子で構成され、その圧電素子を伸長や収縮変形させるのではなく、せん断変形させることによって、圧力室を収縮させる。

工業用途等の液体吐出装置では、高粘度の液体を使用したいという要求がある。高粘度の液体を吐出するために、液体吐出ヘッドにより大きな吐出力が求められる。この求めに対し、断面形状が円形や矩形の筒形状の圧電素子で圧力室を形成したいわゆるグールドタイプと呼ばれる液体吐出ヘッドが提案されている。グールドタイプの液体吐出ヘッドでは、圧電素子が圧力室の中心に対して内外方向（径方向）に伸長及び収縮変形することにより圧力室を膨張または収縮させる。グールドタイプの液体吐出ヘッドは、圧力室の壁面が全て変形し、その変形が液体の吐出力に寄与するので、１つまたは２つの壁面を圧電素子で形成したシェアモードタイプと比較して大きな液体吐出力を得ることができる。

グールドタイプの液体吐出ヘッドにおいて、より高い解像度を得るためには、複数の吐出口をより高密度に配置する必要がある。これに伴い、各々の吐出口に対応する圧力室も高密度に配置する必要がある。圧力室を高密度に配置可能なグールドタイプの液体吐出ヘッドの製造方法が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された製造方法では、まず、複数の圧電基板の各々に、互いに同じ方向に延びた複数の溝が形成される。その後、複数の圧電基板は、溝の方向を揃えて積層され、溝の方向と直交する方向に切断される。切断された圧電基板は、溝部分が圧力室の内壁面を構成する。その後、各圧力室を分離するために圧力室間に存在する圧電基板を一定の深さまで除去する。圧力室が形成された圧電基板の上下に供給路プレートとインクプールプレート及びプリント配線基板とノズルプレートを接続して、液体吐出ヘッドが完成する。特許文献１に開示された製造方法によれば、圧力室をマトリックス状に配置できるので高密度な配置が可能となる。また、この製造方法によれば、圧電基板に孔を開けるよりも、圧電基板に溝を形成するほうが加工しやすいため、精度良く圧力室を形成できるとされている。

特開２００７−１６８３１９号公報

特許文献１に開示された製造方法で製造された液体吐出ヘッドは、複数の圧力室を、空間で隔てて配置している。そのため、特に、高粘度の液体を吐出するために（液体の吐出力を大きくするために）圧力室の長さ（高さ）を長くした場合、液体吐出ヘッドの剛性が低くなる。剛性が低くなると、圧力室を構成する圧電基板が折れて液体が吐出できなくなる場合がある。

そこで、本発明は、圧力室を構成する圧電基板の剛性を高めることが可能な液体吐出ヘッド、およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、第１及び第２の主面を有し第１の主面に第１の溝と第２の溝が交互に形成された圧電基板を、複数枚積層して形成される圧電ブロック体を有している。圧電基板は、第１の溝の内面に第１の溝内電極を、第２の主面の第２の溝に対応する位置に第１の溝内電極と同一の電位に規定される第１の裏面電極を、第２の溝の内面に第２の溝内電極を、第２の主面の第１の溝に対応する位置に第２の溝内電極と同一の電位に規定される第２の裏面電極を有している。第１の溝は、第１の溝内電極と第１の裏面電極とが内面に形成された圧力室であって、液体の入口開口と出口開口とを備え、入口開口から供給された液体を貯留し、圧電ブロック体が圧電効果により変形することで液体を出口開口から吐出する圧力室を形成する。第２の溝は、第２の溝内電極と第２の裏面電極とが内面に形成された開口部を形成する。

上記のように構成された発明によれば、圧電ブロック体は、第１の溝と第２の溝が交互に形成された圧電基板を複数枚積層して形成される。あらかじめ必要な電極が個々の圧電基板に形成されているため、圧電基板を積層するだけで、必要な電極が圧力室及び開口部に配置された圧電ブロック体を得ることができる。隣接する圧力室同士、開口部同士、あるいは圧力室と開口部の間は圧電基板となっており、電極を形成するために圧電基板の一部を除去する必要もない。よって、圧力室を構成する圧電基板の剛性を高めることが可能となる。

液体吐出ヘッドの全体構成図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示すフローチャートである。 圧電基板の構造を示す図である。 圧電基板の加工手順を説明する図である。 リフトオフによる電極形成を説明する図である。 圧電基板の分極処理を説明する図である。 圧電基板が積層された圧電ブロック体の構成図である。 圧電ブロック体の側面を切断する方法を説明する図である。 圧電ブロック体をチップに分離する方法を説明する図である。 圧電ブロック体に前端面電極を形成する方法を説明する図である。 圧電ブロック体に後端面電極を形成する方法を説明する図である。 後方絞り板を圧電ブロック体に接合する方法を説明する図である。 圧電ブロック体に液体吐出時の電圧を印加した時の電界分布図である。 第２の実施例の圧電基板とそれを積層した圧電ブロック体の図である 圧電ブロック体に液体吐出時の電圧を印加した時の電界分布図である。 クロストークを減らす駆動方法を説明する図である。 第３の実施例の圧電基板の分極方法と電圧印加時の電界分布図である。 第３の実施例の駆動方法と駆動時の電界分布の図である。

（液体吐出ヘッドの構成）
図１は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドの全体構成を示す斜視図と側面図であり、構成をわかりやすくするため、分解した状態を図示している。シリコンやポリイミドなど作られているオリフィスプレート１０１に、液体が吐出されるノズル孔１０２が開口している。圧電ブロック体１０３は、溝が加工された圧電基板を複数枚積層して形成され、内部に電極が形成され液体が充填される圧力室と、内部に電極が形成された開口部と、が設けられている。圧電ブロック体１０３には、圧電ブロック体１０３の共通電極を引き出すため、ＦＰＣなどの共通電極配線ケーブル１０９が設けられている。後方絞り板１０４はシリコン基板などで作られており、圧力室で発生した圧力を共通液室側に逃がさないための絞り孔１０５と、圧力室の内壁にある個別電極を引き出す配線と、が形成されている。後方絞り板１０４上に形成されている個別電極を引き出す配線には、ＦＰＣなどの個別電極配線ケーブル１１０が接続されている。液体１０７は、インク供給口１０８から共通液室１０６内に供給される。

以下に、本実施例の液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。製造方法の概要を図２のフローチャートに示す。本実施例では１２００ｄｐｉ相当の解像度をもつ液体吐出ヘッドを例に説明するが、解像度が異なる場合でも、溝の寸法や圧電基板の積層数を変更することで、同様の工程で作製が可能である。

（圧電ブロック体の構成）
本実施例の液体吐出ヘッドは、ノズル孔１０１が斜めに並んで二次元に配列されている。液体吐出ヘッドは、圧電基板が積層された方向に搬送される記録媒体に画像を形成する。

図３は、圧電ブロック体１０３を構成する圧電基板３０１を説明する図である。圧電基板３０１は圧電体の板に図３（ａ）に示すように、第１の主面Ｓ１と第２の主面Ｓ２を有し、第１の主面Ｓ１に多数の第１の溝３０２と第２の溝３０３が交互に形成されている。第１の溝３０２は圧力室７０１を構成し、第２の溝３０３は開口部７０２を構成する。

図３（ｂ）は、圧電基板３０１の溝と電極の形状を示す断面図であり、溝の内面と、溝が加工されている面の裏側に、溝と平行に帯状の電極が形成されている。具体的には、圧力室７０１を構成する第１の溝３０２の内面に個別電極３０４（第１の溝内電極）が形成され、第２の主面Ｓ２の第２の溝３０３に対応する位置に個別電極３０７（第１の裏面電極）が形成されている。個別電極３０７は個別電極３０４と同一の電位に規定される。第２の溝３０３の内面には共通電極３０５（第２の溝内電極）が形成され、第２の主面Ｓ２の第１の溝３０２に対応する位置に個別電極３０６（第２の裏面電極）が形成されている。共通電極３０５は共通電極３０６と同一の電位に規定される。

本実施例の圧電基板３０１の各部の寸法を図３（ｃ）に示す。最適な圧力室の断面形状や圧力室の周囲の圧電体の側壁の厚さは、吐出する液体の特性に合わせ、シミュレーションによって求められ、それを実現するように各部の寸法が決められる。圧電基板３０１の厚さは約０．２４ｍｍであり、溝の深さＬ１、圧力室７０１を構成する第１の溝３０２の幅Ｗ２、圧力室７０１の周囲の側壁の厚さＷ１，Ｗ３はいずれも０．１２ｍｍである。

圧力室を構成する第１の溝３０２の間隔は、解像度１２００ｄｐｉに対応する記録ドット格子寸法＝２１．２μｍのｎ倍（ｎは整数）にされている。ｎ層の圧電基板３０１を、格子寸法ずつ順次ずらしながら積層することで、必要な解像度を実現することができる。

開口部を構成する第２の溝の３０３の幅Ｗ４を広くすると圧力室間のクロストークは減るが、必要な解像度を得るための積層数が増える。幅Ｗ４を狭くすると積層数が減るがクロストークが増える。本実施例の構造では、ｎが３５以上であれば、圧力室７０１とその両側の圧電体の側壁を合計した寸法Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３が、圧電基板３０１と積層方向上下に隣接する圧電基板３０１の開口部７０２の寸法Ｗ４より小さくなり、その幅寸法Ｗ４の範囲に収まる。実施例では、第２の溝３０３の幅Ｗ４をさらに広く取り、ｎ＝３７としている。

ｎは整数であればよいが、第２の溝３０３の上下に配置される圧電基板３０１を記録ドット格子寸法だけずらして積層するので、ｎを偶数より奇数とする方が、上下の開口部と圧力室のずれ方が規則的になり好ましい。ｎ＝３７として、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３はいずれも０．１２ｍｍとしたので、Ｗ４＝０．０２１２×３７−Ｗ１−Ｗ２−Ｗ３＝０．４２４４ｍｍとなる。

（圧電基板３０１の加工）
図４に、圧電基板３０１に溝加工と電極の形成を行う工程を説明する斜視図を示す。見やすいように、溝の幅と間隔、及び電極の幅と間隔を実際の数倍に拡大して図示している。圧電基板３０１としては、例えば、５７ｍｍ×７４ｍｍ×約０．２４ｍｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）基板が挙げられる。

（裏面電極形成）
まず、図４（ａ）の工程で、所望の厚さと形状を有する平板状の圧電基板３０１を準備する。

図４（ｂ）の工程で、圧電基板３０１の第２の主面Ｓ２（裏面）に、金属膜で構成される裏面アライメントマーク４０１と、個別電極３０７と、共通電極３０６を同時に形成する。個別電極３０７と共通電極３０６のパターンは、第１の主面Ｓ１（表面）に形成する溝の長手方向に平行に形成されている。また、分極処理時にすべての電極に電圧を印加するため、端部の電極４０２ですべての共通電極３０６が接続され、反対側の端部の電極４０３ですべての個別電極３０７が接続されている。

裏面アライメントマーク４０１と両電極のパターニングは、フォトレジストのフォトリソグラフィを利用したリフトオフやエッチングといった方法や、レーザー、ダイシング、フライス加工などで不要部分を除去する方法によって実現することができる。この工程では基板表面に凹凸がないため、通常のスピンコートによるレジスト塗布でも、均一なレジスト膜を形成することができる。

次に、露光と現像によりレジストのパターニングを行う。リフトオフで電極パターンを残さない部分にレジストが残るように、フォトリソグラフィでレジストをパターニングする。次に、蒸着によって、電極となる金属層を、レジストのパターン上を含めた全面に形成する。蒸着はリフトオフでのパターニングのしやすさに優れている。次にレジストを除去することで、レジスト上部に成膜されていた金属膜がレジストと共に剥離して、最終的に所望の金属膜のパターンが得られる。

電極を形成するには、下地層としてＣｒを２０ｎｍ程度、さらにＰｄを５０ｎｍ程度成膜しておき、パターニングする。さらにＰｄをシード層としてＮｉめっきを１０００ｎｍ程度成膜し、表面のＮｉをＡｕに置換めっきする。めっきによる方法はリフトオフ時の膜厚が薄いので、バリが残りにくくパターニング性が向上するうえ、表面のみにＡｕを使用するため低コストである。

（表面アライメントマーク形成）
図４（ｃ）の工程で、圧電基板３０１の溝形成面（第１の主面Ｓ１）に溝を加工するとともに、表面アライメントマーク４０４を形成する。表面アライメントマーク４０４は金属膜で構成され、溝加工時と積層時の位置合わせに使用される。パターニング方法や金属膜の形成方法は、個別電極３０７及び共通電極３０６と同じである。

（圧力室溝加工）
溝加工は、先の工程で形成した表面のアライメントマーク４０４を基準に、溝の位置決めをして行う。具体的には、図４（ｄ）の工程で、平板状の圧電基板３０１に、複数の第１の溝３０２を形成する。形成された第１の溝３０２の一部が圧力室を形成する。本実施例では、切削加工の際、超砥粒ホイールを圧電基板上の途中で引き上げることによって、片方の側面に連通しない溝を形成する。図４（ｄ）で示すように、第１の溝３０２は第１の端面４０５と連通し、第２の端面４０６とは連通しない。圧力室となる溝に加え、その両外側に溝を形成することで、後の接合工程における接着剤の逃げ溝として機能させることができる（図４には不図示）。

（開口部溝加工）
図４（ｅ）の工程で、第１の溝３０２を形成した圧電基板３０１に、複数の第２の溝３０３を形成する。形成された第２の溝３０３の一部が、上述した開口部を形成する。第２の溝３０３は第１の溝３０２の間に形成される。第２の溝３０３も、切削加工の際に超砥粒ホイールを圧電基板上の途中で引き上げることによって、片方の側面に連通しない溝となる。図４（ｅ）で示すように、第２の溝３０３は第２の端面４０６と連通し、第１の端面４０５とは連通しない。

（表面電極形成）
図４（ｆ）の工程で、形成された第１の溝３０２の内面に個別電極３０４を、第２の溝３０３の内面に共通電極３０５を形成する。電極のパターニングは、リフトオフ、レーザーや研磨でのパターニングなどで形成することができる。一例として、リフトオフによる電極パターニング方法を図５に示す。図５（ａ）〜（ｄ）は図４（ｅ）のＡ−Ａ’断面であり、図５（ｅ）は図４（ｅ）のＢ−Ｂ’断面である。溝加工により基板表面に凹凸が生じているため、通常のスピンコーターによる塗布方法では、均一なレジスト膜を形成することが難しい。そこで、フィルムレジストのラミネートやスプレーコータによる塗布が好適に利用される。溝の内部を均一に露光することは困難であるため、溝の外部だけを露光すればよいネガタイプのレジストを用いるのが好ましい。

まず、図５（ａ）の工程で、フィルムレジスト５０１をラミネートする。圧電基板３０１は焼結体であるため、１０μｍ程度のボイドが点在する。そのため、フィルムレジスト５０１が薄すぎると、ボイド上部のフィルムにパターン欠損が生じてしまう。そこで、フィルムレジスト５０１には、十分な厚さ、例えば４０μｍ以上のものを用いることが好ましい。

次に、図５（ｂ）の工程で、露光と現像によりフィルムレジスト５０１のパターニングを行う。リフトオフで電極パターンを残さない部分にレジストが残るように、フォトリソグラフィでレジストパターンを形成する。この際、後の工程で溝側壁に金属層が全域にわたって成膜されるように、レジストのパターン幅を壁幅よりも小さくしておくことが好ましい。例えば、壁幅０．１２ｍｍに対して、レジストパターン幅を０．０６ｍｍとする。

図５（ｃ）の工程で、スパッタリングや蒸着によって、電極となる金属層をレジストのパターンを含めて全面に形成する。スパッタは溝側壁への成膜性が優れており、蒸着はリフトオフでのパターニングのしやすさに優れている。

そして、図５（ｄ）の工程で、レジストを除去することで、レジスト上部に成膜されていた金属膜がレジストと共に剥離し、最終的に所望の金属膜のパターンが得られる。電極の下地層として、例えばＣｒを２０ｎｍ程度成膜し、さらに電極層としてＡｕを１０００ｎｍ程度成膜することができる。あるいは、下地層としてＣｒを２０ｎｍ程度、さらにＰｄを５０ｎｍ程度成膜し、パターニングし、さらにＰｄをシード層としてＮｉめっきを１０００ｎｍ程度成膜し、表面のＮｉをＡｕに置換めっきすることもできる。特に、後者のめっきによる方法は、リフトオフ時の膜厚が薄いので、バリが残りにくくパターニング性が向上するうえ、表面のみにＡｕを使用するため低コストである。

レーザーや研磨を用いる場合は、まず全面にスパッタリング、蒸着、無電解めっきなどで金属膜を成膜する。そして、成膜された金属膜の不要な部分、つまり溝形成面の上面部分の金属膜をレーザーや研磨によって除去することで、所望の電極パターンが得られる。

すべての個別電極３０４と個別電極３０７は、第１の端面４０５に成膜された金属膜を介して導通した状態である。また、すべての共通電極３０５と共通電極３０６は、第２の端面４０６に成膜された金属膜を介して導通した状態である。

（分極）
図６（ａ）に示す様に、共通電極３０５，３０６を接地電位とし、個別電極３０４，３０７にプラス電圧をかけることにより、圧電基板３０１の分極処理を行う。図６（ｂ）に圧電基板３０１に加えられる電界を示している。分極は、１００〜１５０℃程度に加熱した状態で、圧電体に１〜２ｋＶ/ｍｍ程度の高電界を所定の時間印加することによって行われる。

側壁上での電極の間隔は０．０６ｍｍと狭く、空気中で１〜２ｋＶ/ｍｍの高電界を印加すると空中放電や沿面放電を生じる可能性が高い。そのため、例えばシリコーンオイル（絶縁破壊電圧：１０ｋＶ／ｍｍ以上）のような絶縁性の高いオイルなどの中で分極処理を行うことが望ましい。シリコーンオイルは分極後にキシレン、ベンゼン、トルエンといった炭化水素系溶剤や塩化メチレン、１.１.１−トリクロロエタン、クロロベンゼンといった塩素化炭化水素系溶剤によって除去可能である。

分極後、必要に応じてエージング処理を行う。具体的には、分極処理が施された圧電基板３０１を昇温した状態で一定の時間に保持することによって、その圧電特性を安定化させる。エージングは、例えば、１００℃のオーブンに、分極処理が施された圧電基板３０１を１０時間放置することによって行われる。

（組立）
以上の様に加工した圧電基板３０１を複数枚、ここでは図７（ａ）に示すようにｎ＋２＝３９枚を積層し、圧電ブロック体１０３を形成する。圧電ブロック体１０３の機械的強度を増すため、圧電基板３０１の積層体の上下にさらに厚さ１〜５ｍｍ程度の圧電体やセラミックの補強板（図示せず）を接合するのが好ましい。圧電ブロック体１０３は、圧力室と圧力室の周囲の開口部とを結ぶ方向に分極されている。

図７（ｂ）を用いて、圧電基板３０１同士を接合する際の位置関係、及び接合により形成される圧力室７０１と開口部７０２の位置関係の詳細を説明する。一般に、第１の溝３０２のｘ方向のピッチを記録ドット格子寸法のｎ倍として、圧電基板３０１をｎ層積層して液体吐出ヘッドを構成するとき、以下の条件を満たすとよい。すなわち、ｙ方向に隣接する圧電基板３０１の第１の溝３０２を、ｘ方向に記録ドット格子寸法のｍ倍だけずらす。ここで、ｎとｍは互いに素な自然数で、ｍは前記条件を満たす数のうち、ｎの１／２に最も近い数とする。このようにすることで、第１の溝３０２がｙ方向に隣接する圧電基板３０１の第２の溝３０３の中央付近になる。

１つの圧電基板３０１−１を基準として、その１枚下の圧電基板３０１−２をＬ２だけずらして接着し、２枚下の圧電基板３０１−３をＬ３だけずらして接着する。次に、この２枚下の圧電基板３０１−３を基準にして、その１枚下の圧電基板３０１−４をＬ２だけずらして接着する。この様に２枚ごとにずらす寸法を保ちながら積層していく。本実施例では、Ｌ２＝２１．２×（ｎ÷２+０．５）＝４０２．８μｍ、Ｌ３は記録ドット格子寸法の２１．２μｍとなる。

（圧電基板の積層）
圧電基板３０１の接合には、例えばエポキシ系の接着剤を用いることができる。この際、溝内が接着剤で埋まってしまうのを防ぐために接着剤量を適切にコントロールする必要がある。接着剤の塗布方法としては、別の平坦な基板上にスピンコートやスクリーン印刷などで薄い均一な接着剤層を形成しておき、これに接着する面を押し付けた後、離すことで、圧電基板上に薄く均一な接着剤層を形成することができる。接着剤塗布後、微小な間隔がある状態で、圧電基板３０１の位置決めを行い、加圧接着する。接着剤の厚さの目安としては、接着前の接着層の厚さが４μｍ程度、接着後の厚さが２μｍ程度となることが適切である。

圧力室７０１や開口部７０２への接着剤の侵入を抑制するために、第１の溝３０２の複数列と第２の溝の複数列の外側に溝を形成し、接着剤の逃がし溝として使用することも有効である。

積層時には、カメラによるアライメントを行う。アライメントに用いる目印としては、チップのエッジ、溝、電極形成時にパターニングした裏と表のアライメントマークなどを使用することができる。以上の様に複数の圧電基板３０１を積層し、接合し、その後補強板を上下に挟むように接合することで、圧電ブロック体１０３が作製される。補強板は圧電体である必要はないが、接合時に加熱を要する場合には、熱膨張率が圧電基板３０１と近い材料によって形成されることが望ましい。

圧電基板３０１を積層することで、第１の溝の３０２の上に、開口部を構成する第２の溝の３０３の底部の裏面が接合され、閉じた圧力室７０１が形成され、その内面には個別電極３０４，３０７が形成される。第２の溝の３０３の上に、圧力室を構成する第１の溝の３０２の底部の裏面が接合され、閉じた開口部７０２が形成され、その内面には共通電極３０５，３０６が形成される。個別電極３０４，３０７は圧電ブロック体１０３の端部の配線部分で導通され、必ずしもこの接合によって導通するわけではない。このため、個別電極３０７の幅と第１の溝の３０２の幅が同じである必要はない。個別電極３０７の幅は第１の溝の３０２の幅より多少狭くてもよいが、接着時の位置ずれなどを考慮すると、個別電極３０７の幅の方が広い方が好ましい。同様に、共通電極３０６の幅は第２の溝の３０３の幅よりも多少狭くてもよいが、接着時の位置ずれなどを考慮すると、共通電極３０６の幅の方が広い方が好ましい。

一番上の１層目の圧電基板３０１は、２層目の圧力室を構成する第１の溝の３０２の上に第２の溝の３０３の底部の裏面を接合して閉じた圧力室７０１を形成するために必要である。そのため、１層目の第１の溝３０２の個別電極３０４に駆動電圧が印加されることはなく、この層の圧力室７０１から液滴は吐出しない。また、一番下の３９層目の圧電基板３０１は３８層目の圧力室７０１の下に開口部７０２を作るために必要であるが、圧電体である必要はなく、補強板に開口部を構成する第２の溝３０３を形成したものでも構わない。

（側面切断）
上記の様に、圧電ブロック体１０３は圧電基板３０１をずらしながら積層して形成されているため、側面が平坦でない。そこで側面を平坦にするため、図８に示す様に両側面を切り取る。切り取る方法としては切削加工が一般的である。

（チップ分離）
圧電ブロック体１０３の両端を切り離した後、図９に示すように、必要な圧力室の長さを持つ複数個の圧電ブロック体１０３のチップに切り分ける。切り分ける方法としては切削加工が一般的である。圧力室の長さは、長いほど駆動電圧を加えた時の圧力室の体積変化が増え吐出力が増すが、駆動電圧波形に対する圧力の応答性が悪くなるので、吐出する液体の粘度や吐出液滴量によって最適値を決める。本実施例では吐出力を優先し、圧力室の長さが１０ｍｍになる様に圧電ブロック体１０３を切り分け、両端の約８ｍｍを切り捨てた。液体の粘度がそれほど高くなく小液滴を吐出する場合には、圧力室の長さを２〜５ｍｍと短くする方が好ましい。

両端を切り離したことで、分極のために裏面の個別電極間をつないでいた端部電極４０３と、第１の端面４０５に成膜された金属膜と、第１の溝の３０２の形成時に超砥粒ホイールを引き上げたことにより生じた溝未形成部分と、が切り離される。同様に、裏面の共通電極間をつないでいた端部電極４０２と、第２の端面４０６に成膜された金属膜と、第２の溝の３０４を形成時に超砥粒ホイールを引き上げたことにより生じた溝未形成部分と、が切り離される。これにより、圧力室７０１と開口部７０２は圧電ブロック体１０３の両端で開口する貫通孔になる。この段階で、第１の溝内電極と第１の裏面電極とが内面に形成され、液体の入口開口と出口開口とを備えた圧力室が形成される。同様に、第２の溝内電極と第２の裏面電極とが内面に形成された開口部が形成される。

（端面研磨）
圧電ブロック体１０３の圧力室７０１と開口部７０２が露出している両側端面を研磨により平坦にする。研磨には砥石を用いることができる。後の電極形成工程のために、表面粗さは算術平均粗さＲａを０．４μｍ程度とするのが好ましい。また、オリフィスプレート１０１や後方絞り板１０４を精度よく貼りつけるために、各端面の平面度は１０μｍ以内、端面間の平行度は３０μｍ以内とすることが好ましい。

（前端面電極形成）
次に、圧電ブロック体１０３の前端面７１１に開口部７０２に設けられた共通電極３０５，３０６の配線を引き出す電極を形成する。図１０に配線を引き出す前端面電極７１２を示す。前端面電極７１２は圧電ブロック体１０３の前端面７１１から上端面７１３と下端面７１４に引き回され、後に示す工程により共通電極接続部７１５，７１６において共通電極配線ケーブル１０９に接続される。

前端面電極７１２の電極パターニングについて説明する。前端面７１１には圧力室７０１や開口部７０２などの凹凸があるため、電極のパターニングには、圧電基板３０１の表面に電極を形成する時と同様に、フィルムレジストのラミネートを用いる。フィルムにはネガタイプのレジストを用いる。リフトオフでは、電極パターンを残さない部分にレジストが残るように、フォトリソグラフィでレジストのパターンを形成し、その上部からスパッタリングや蒸着によって、電極となる金属層を、レジストのパターン上を含めて全面に形成する。そして、レジストを除去することでレジスト上部に成膜されていた金属膜がレジストと共に剥離して、最終的に所望の金属膜のパターンが得られる。

まず、圧電ブロック体１０３の前端面７１１にフィルムレジスト６０１をラミネートした後、露光と現像により、開口部７０２及びその周辺を露出させる。この際、圧力室７０１及びその周辺はレジストで覆われた状態にする。次にレジストを除去することでリフトオフが行われ、所望のパターンに電極を形成することができる。さらに電極層を成膜して、電極層を開口部７０２内の共通電極と電気的に接続させる。この際に、上端面７１３と下端面７１４にもマスクを形成して成膜を行うことで、共通電極配線ケーブル１０９との接続部分となる共通電極接続部７１５，７１６を形成することができる。

各圧電基板の間には、接着剤層による隙間が１〜２μｍ程度存在するが、圧電基板３０１に表面電極を形成する場合と同様に、下地層の形成とめっき処理を行うことで、この段差を越えて電気的な接続を得るための十分な厚さを得ることができる。

図１０（ｂ）に、図１０（ａ）におけるＡ−Ａ’断面での電極パターンを示す。前端面電極７１２は開口部７０２内の共通電極３０５，３０６とは電気的に接続されているが、圧力室７０１内の個別電極３０４，３０７とは接続されていない。

（後端面電極形成）
次に、図１１（ａ）に示すように、圧電ブロック体１０３の後端面７２１に、各圧力室７０１に設けられた個別電極３０４，３０７の配線を引き出す後端面電極７２２を形成する。圧力室７０１や開口部７０２などの凹凸があるため、後端面７２１の電極パターニングは、前端面７１１と同様に、フィルムレジストのラミネートを用いたリフトオフで形成する。

電極パターニングでは、フィルムレジスト６０１をラミネートし、次に露光と現像により圧力室７０１周辺を露出させる。その後の電極生成は、圧電基板３０１の表面の電極形成や前端面電極７１２の形成と同様である。

端面からみた後端面電極７２２は、図１１（ｂ）に示すような形状で個々の圧力室７０１の端部の周囲に独立して形成される。図１１（ｃ）は図１１（ａ）におけるＡ−Ａ‘断面である。断面図１１（ｃ）に示すように、後端面電極７２２は圧力室７０１内の個別電極３０４，３０７とは電気的に接続されているが、開口部７０２内の共通電極３０５，３０６とは接続されていない。このように、各圧力室７０１の内面に形成された個別電極３０４，３０７は、それぞれの後端面電極７２２と互いに電気的に接続され、さらに後方絞り板１０４上に形成されている電極と電気的に接合され、外部に引き出される。駆動信号を印加することで、各圧力室７０１はそれぞれ独立して駆動される。

（後方絞り板接着）
次に、図１２を用いて、後方絞り板１０４について説明する。図１２（ａ）に示すように、後方絞り板１０４には、貫通孔の形状の絞り孔１０５が、各圧力室７０１に対応した位置に設けられている。絞り孔１０５は、圧電ブロック体の駆動によって生じるインクの流動が吐出口側で効率的に生じるように、インクの逆流を制限する。後方絞り板１０４は、Ｓｉ基板のエッチング加工などで形成可能である。絞り孔１０５は圧力室７０１の入口開口よりも小さく、例えば、圧力室７０１の断面が１２０μｍ×１２０μｍの正方形の場合、直径６０μｍ程度、厚さを２００μｍ程度とすることができる。

後方絞り板１０４の表面には、圧電ブロック体１０３の個別電極３０４，３０７とつながる後端面電極７２２と電気的に接続されたバンプ７３１と、これに接続された電極７３２とが、個々の後端面電極７２２に対向する位置に形成されている。電極７３２からは、個別電極に駆動電圧を伝えるための引き出し配線７３３が、後方絞り板１０４の上下の端部に向けて分かれて引き出されるように形成されており、その上下の端部で個別電極配線ケーブル１１０と接続されている。後方絞り板１０４の、バンプ７３１の形成部と個別電極配線ケーブル１１０との接続部以外の部分は、圧電ブロック体１０３の後端面７２１の他電極とのショートや、使用する液体による腐食を防ぐため、絶縁膜を形成しておくことが好ましい。

後方絞り板１０４の作成と組み立ての手順の例を説明する。まず、後方絞り板１０４のＳｉ基板に、エッチング加工などで貫通孔の形状の絞り孔１０５を形成する。その後、電極７３２と引き出し配線７３３を形成する。次に、後方絞り板１０４の、バンプ７３１の形成部分と個別電極配線ケーブル１１０との接続部を除いた部分に絶縁膜を形成する。その後、圧電ブロック体１０３との接合部分に、感光性接着フィルム７３４をラミネートする。露光と現像により、絞り孔１０５に重なる部分とバンプ７３１を形成する部分の感光性接着フィルム７３４を除去し、穴を開ける。図１２（ｂ）に、穴を開けた感光性接着フィルム７３４を示す。感光性接着フィルム７３４は実際には後方絞り板１０４と接合しているが、説明の都合上分離して図示している。後方絞り板１０４の所定の個所に、ボンディングなどでバンプ７３１を形成する。その後、後方絞り板１０４と圧電ブロック体１０３の後端面７２１を当接させ、熱を加えながら加圧し、接着を行う。バンプ７３１がつぶれて、後端面電極７２２と電気的に接続される。また、圧力室７０１と絞り孔１０５との接続部の周囲が封止され、液体が接合部の外部に漏れないようになる。

バンプ７３１の形成された後方絞り板１０４と圧電ブロック体１０３とを、例えばエポキシ系の接着剤を用いて接着することもできる。この場合、後方絞り板１０４の絞り孔１０５や、圧電ブロック体１０３の圧力室７０１への接着剤の侵入を防ぐため、接着剤量を適切にコントロールする必要がある。例えば、別の平坦な基板上にスピンコートやスクリーン印刷などで薄い均一な接着剤層を形成しておき、これに圧電ブロック体１０３の後端面７２１を押し付けた後、離すことで、後端面７２１上に薄く均一な接着剤層を形成することができる。接着剤塗布後、微小な間隔がある状態で、位置決めを行い、加圧接着する。バンプ７３１は、接着剤層を突き破り後端面電極７２２と接触し、その後つぶれて後端面電極７２２と電気的に接続する、また圧力室７０１と絞り孔１０５との接続部の周囲が封止され、液体が接合部の外部に漏れないようになる。圧力室７０１や開口部７０２への接着剤の侵入量を低減するために、図１２（ｃ）に示すように後方絞り板１０４の絞り孔１０５の外側に溝７２６を形成し、接着剤の逃がし溝として使用することも有効である。

（絶縁処理）
次に、圧力室の内面に形成された個別電極及び開口部の内面に形成された共通電極の表面に絶縁膜を形成する。但し、電極配線のうち、ＦＰＣなどの配線ケーブルに接続される部分（共通電極接続部７１５，７１６と後方絞り板１０４の上下端部に露出している引き出し配線７３３との接続部分）には絶縁膜を形成しない。そのために、成膜時にはテープなどでマスクを施しておく。

絶縁膜は、例えば、パリレン（登録商標）の薄膜を用いることができ、化学気相堆積（ＣＶＤ）法で形成することができる。特に、圧力室７０１の奥の壁にまで絶縁膜を形成するには、つきまわり性の優れたパリレン（Ｎ）を使用することが好ましい。絶縁膜の厚さは５μｍ程度が適切である。パリレンの密着性を向上させるため、成膜前に常温で５分程度ＵＶオゾン処理を施すとよい。さらに、密着性を高めるために、ＵＶオゾン処理後にカップリング剤を塗布してもよい。特に圧電ブロック体１０３の前端面電極７１２にＡｕを使用している場合には、パリレンとの密着性が著しく低いため、トリアジンチオール系のカップリング剤による表面処理が有効である。また、後方絞り板１０４にＳｉ基板を使用し、表面に酸化膜が形成されている場合には、シランカップリング剤が有効である。カップリング処理は、ＩＰＡで希釈したカップリング剤を薄く塗布後、オーブンで乾燥させることにより行うことができる。

（オリフィスプレート接着）
次に、オリフィスプレート１０１を圧電ブロック体１０３の前端面７１１に接合する。オリフィスプレートは、例えば接着剤を用いて圧電ブロック体１０３と接合される。オリフィスプレート１０２は平板の形状を有しており、圧電ブロック体１０３の各圧力室７０１に対応する位置に、貫通孔の形状のノズル孔１０２が形成されている。一例として、ノズル孔１０２は直径１０μｍの円孔であり、円孔の厚さは２０μｍである。接着剤が圧電ブロック体１０３の出口開口に侵入することを防止するため、図１２（ｂ）の後方絞り板１０４の絞り孔１０５と同様に、逃がし溝が設けられている（図示せず）。逃がし溝はインク中の泡の滞留を防ぐため、圧力室７０１の断面よりも小さいことが好ましく、例えば、直径８０μｍ、厚さ６０μｍとすることができる。この場合、オリフィスプレート１０１全体の厚さとしては８０μｍとなる。オリフィスプレート１０１は、例えば、Ｎｉの電鋳加工で作成することができる。オリフィスプレート１０１の前端面７１１と接しない側の面に、撥インク処理が施されている。撥インク材料としては、シラン系、フッ素系の材料を用いることができ、蒸着などでコーティング処理をすることができる。

（ＦＰＣ接合）
次に、ＦＰＣなどの配線ケーブルを配線電極に圧着する。図１（ｂ）に示すように、個別配線を後方絞り板１０４の上下端部から引き出し、共通電極配線ケーブル１０９に圧着する。同様に、共通電極を圧電ブロック体１０３の上端面７１３と下端面７１４から引き出し、個別電極配線ケーブル１１０に圧着する。圧着には異方性導電フィルム（ＡＣＦ；Anisotropic Conductive Film）を用いる。圧着条件としては１５０℃、３ＭＰａ、１０秒程度が適当である。圧着後、ＦＰＣとの接合部付近を接着剤で補強する。

（共通液室接着）
その後、インク供給口１０８を有する共通液室１０６を用意し、後方絞り板１０４に接合する。共通液室部材は、例えば、ＳＵＳ基板を機械加工で作成し、接着剤を用いて後方絞り板と接合される。最後に、その他の必要な部品をさらに組み立てて、液体吐出ヘッドが完成する。

（液体吐出駆動）
液体は、圧電ブロック体１０３の圧力室７０１の入口開口から圧力室に供給され、圧力室に貯留される。圧電ブロック体が圧電効果により変形することで、圧力室が収縮し、圧力室に貯留されている液体は出口開口から吐出される。図１３に、すべての圧力室７０１の個別電極に、液体吐出のための駆動電圧を印加した場合の電界分布を示す。ここでは、圧力室７０１の個別電極にプラス電圧が印加されている。圧力室７０１内の「＋」の表示は圧力室７０１内の個別電極３０４，３０７にプラスの駆動電圧が印加されていることを示す。同様に開口部７０２内の「ＧＮＤ」の表示は、開口部７０１内の共通電極３０５，３０６に接地電位の０Ｖが印加されていることを示す。

圧力室７０１の周囲の圧電体には図６（ｂ）の分極時と同じ分布の電界が加わる。圧電体は電界と平行な方向に伸長し、電界と直交する方向に収縮する。よって、圧力室７０１の断面積が小さくなり、内部に充填されている液体の圧力が高められ、ノズル孔１０２より液体が吐出する。

実施例の寸法の液体吐出ヘッドでは、圧電体の積層方向に記録媒体を搬送しながら液体を吐出することで、１２００ｄｐｉの解像度の画像を形成することができる
この実施例で示した圧電ブロック体１０３では、圧電基板３０１の圧力室７０１とその両側の圧電体の側壁は、その上下の圧電基板３０１の開口部７０２の間に収まっている（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＜Ｗ４）。このため、近傍の圧力室７０１の個別電極に印加される電圧によっては、圧力室７０１周囲の圧電体の変形が妨げられにくい。また、圧力室７０１の周囲４面の圧電体が変位するので吐出力の高い液体吐出ヘッドが構成できる。さらに、各圧力室７０１はその周囲の開口部７０２と圧電体でつながっている。すなわち、各圧力室７０１の周囲に４つの独立した開口部７０２が設けられ、各圧力室７０１と各開口部７０２の周囲は圧電基板（圧電材料）で充填されているので、圧電ブロック体１０３、特に圧力室７０１を周辺部の剛性を高めることが可能となる。

本実施例では、圧電基板３０１の圧力室を構成する第１の溝の３０２の間隔を、実施例１よりも狭いｎ＝２５とし、積層する枚数を２７枚に減らして、同じ１２００ｄｐｉ相当の解像度をもつ圧電ブロック体１０３を構成している。

図１４は、圧電ブロック体１０３を構成する圧電基板３０１の構造を示す図である。本実施例の圧電基板３０１の寸法を図１４（ａ）に示す。圧電基板の厚さは約０．２４ｍｍであり、溝の深さＬ１、圧力室を構成する第１の溝３０２の幅Ｗ２、圧力室の側壁となる壁の厚さＷ１，Ｗ３はいずれも０．１２ｍｍである。開口部を構成する第２の溝３０３の幅Ｗ４は、Ｗ４＝０．０２１２×２５−Ｗ１−Ｗ２−Ｗ３＝０．１７ｍｍと計算される。

分極処理は、図１４（ｂ）に示す様に圧電基板３０１に電圧を加えて行う。電圧の印加方法及び印加条件は実施例１と同じである。分極処理をした圧電基板３０１をエポキシ接着剤などで接着し、２７枚の圧電基板３０１を積層して、圧電ブロック体１０３を形成する。図１４（ｃ）は、圧電ブロック体１０３における圧力室７０１と開口部７０２の位置関係と寸法を示しており、１２００ｄｐｉの解像度の場合、Ｌ２＝２１．２×１３＝２７５．６μｍ、Ｌ３＝２１．２μｍとなる。圧力室７０１及び開口部７０２の形成方法、および電極との関係も実施例１と同様である。

図１５（ａ）に、すべての圧力室７０１の個別電極に液体吐出のためにプラスの駆動電圧を印加したときの電界分布を示す。圧力室７０１の周囲の圧電体には図６（ｂ）の分極時と同じ分布の電界が加わり、圧力室７０１の断面積が小さくなる。

この実施例の圧電ブロック体１０３では、圧電基板３０１の圧力室７０１の幅方向の位置はその上下の圧電基板３０１の開口部７０２の幅に収まっている。しかし、圧力室７０１の両側の圧電体の側壁は、その上下の圧電基板３０１に形成される圧力室７０１の両側の圧電体と一部だけが重なっている（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＞Ｗ４）。そのため、例えば圧力室７０１は、上下の圧電基板３０１に形成された、対角線上にある他の４つの圧力室（７０１−ａ、７０１−ｂ、７０１−ｃ、７０１−ｄ）との間で、機械的、電気的クロストークを生じる可能性がある。具体的には、図１５（ｂ）に、１つの圧力室７０１の個別電極のみにプラスの駆動電圧を印加したときの電界分布を示している。対角線上の他の４つの圧力室７０１−ａ，ｂ，ｃ，ｄの個別電極が０Ｖの接地電位になっているため、これらの圧力室との間に電位差が生じ、電界が発生する。この電界を電気力線で表すと図中の太線の矢印８０１の様になる。これに対し、図１５（ａ）では、圧力室７０１と４つの圧力室７０１−ａ，ｂ，ｃ，ｄにプラスの同電位が印加されるため、電界が発生せず、矢印８０１の電気力線が現れない。

この様に、全ノズル吐出の場合と１ノズル吐出の場合とで、圧力室７０１の隅の部分に発生する対角線方向の電界が変わる。もっとも、図６（ｂ）の分極時の電界分布に示すように、分極時には対角線上に電位差がなく、電界が発生していないので、圧電体は対角線方向に分極されない。よって、全ノズル吐出と１ノズル吐出の場合とで電界が変わっても圧力室７０１の変形の仕方はあまり変わらず、本実施例のように圧力室７０１の間隔を狭くした場合にはクロストークが発生しやすくなるものの、液体の吐出特性に大きな変化が生じるわけではない。

次に、液体の吐出特性への影響をさらに抑えるため、上述したクロストークを減らす駆動方法について説明する。上述のとおり、個別電極にプラスの駆動電圧を印加した圧力室７０１の上下の圧電基板３０１に形成された対角線上の他の４つの圧力室７０１の個別電極の電圧がプラス電圧か０Ｖの２つの値を取ることでクロストークが発生する。そこで、クロストークを減らすために、対角線上の他の４つの圧力室７０１の個別電極の電圧が常に０Ｖになるように各圧力室を駆動する。具体的には、圧電ブロック体の駆動時に、圧電基板の第１の溝内電極及び第１の裏面電極に、プラス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第１の電位を印加する。圧電基板に隣接する他の圧電基板の第１の溝内電極及び第１の裏面電極に、プラス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第２の電位が印加する。ここで、第１の電位がプラス電位のときに第２の電位が接地電位であり、第１の電位が接地電位のときに第２の電位がプラス電位であるようにする。

より具体的には、図１６（ａ）に示すように、吐出周期を２つに分割し、前半の吐出周期ｔ１で偶数層の圧力室７０１の個別電極を駆動し、後半の吐出周期ｔ２で奇数層の圧力室７０１の個別電極を駆動する。これにより、全ノズル吐出のときでも、吐出周期ｔ１では図１６（ｂ）のような電界が発生し、吐出周期ｔ２では図１６（ｃ）のような電界が発生する。図１６（ａ），（ｂ）とも、１つの圧力室７０１の周囲の電界分布は、図１５（ｂ）の１ノズル吐出の時の電界分布と同じである。従って、吐出ノズル数が変わっても圧力室７０１の変形の仕方は同じで、吐出特性に変化が起きない。この駆動方法では、個別電極にプラスの駆動電圧を印加した圧力室７０１の上下の圧電基板３０１に形成された対角線上の他の４つの圧力室７０１の周辺の圧電体は同時には変位しないので、そこからの機械的クロストークも発生しなくなる。

本実施例のようにノズル孔１０１が斜めに並んで二次元に配列された液体吐出ヘッドで積層方向に記録媒体を搬送しながら画像を形成する場合、全ノズル孔１０１を同じタイミングで駆動する場合、積層方向のノズルピッチは解像度の整数倍にするのが好ましい。本実施例では、記録ドット格子寸法である画像解像度を１２００ｄｐｉ、圧電基板３０１の厚さを約０．２４ｍｍとしており、解像度１２００ｄｐｉに対応する記録ドット格子寸法は０．０２１２ｍｍである。よって、圧電基板３０１と接着剤の厚さを調整することで、ノズルピッチを０．０２１２ｍｍの１１倍の０．２３３２ｍｍ、または１２倍の０．２５４４ｍｍにするのが好ましい。

一方、実施例の様に吐出周期を２分割し偶数層と奇数層のノズル孔１０１から交互に液体を吐出し画像を形成する場合は、以下の様なノズルピッチＬにすることが好ましい。
Ｌ=Ｐ×（ｋ+１／ｍ）＝０．０２１２×（ｋ+１／２）ｍｍ
ここで、Ｐは記録ドット格子寸法、ｋは設計や製法に応じて決められる任意の自然数、ｍは分割数である。

圧電基板３０１の厚さを約０．２４ｍｍとしているので、ｋ＝１１として、ノズルピッチを０．２４３８ｍｍにするのが好ましい。

クロストークを減らす駆動方法として吐出周期を２分割する実施例を説明したが、駆動する圧力室７０１の上下の圧電基板３０１に形成された対角線上の他の４つの圧力室７０１が同時に駆動されない限り、さらに多い分割数、例えば３分割、４分割としてもよい。

この実施例では、ｎ＝２５として、圧電基板３０１の圧力室７０１がその上下の圧電基板３０１の開口部７０２の間に収まる寸法とした。開口部７０２の幅をさらに小さくすると、多少変形量が減り吐出力の低下が発生するが、液体吐出ヘッドとしての機能が確保される限り、積層数をさらに減らして圧電ブロック体１０３を小型化する構成も可能である。

実施例１，２で説明した圧電ブロック体１０３の吐出特性を改善する分極方法と駆動方法法について説明する。

実施例１，２では、溝が加工され電極が形成されたすべての圧電基板３０１に、同じ様に分極処理を行い、積層している。分極処理では、図６（ｂ）と図１４（ｂ）に示すように、個別電極３０４，３０７に同じプラス電圧を印加するため、両電極３０４，３０７をつなぐ直線状の領域は電位差がなく、電界が発生しないため、分極されない。このため、圧電基板３０１を積層して構成した圧力室７０１の４つの隅部は分極されない。これには圧力室７０１の対角線上にある他の４つの圧力室７０１の駆動／非駆動によって発生するクロストークを低減する効果があるが、駆動電圧を印加した際にこの部分が変形しない分だけ吐出力が減少する。

この部分も分極し、駆動電圧により変形させて吐出力を増加させるため、積層する圧電基板３０１の分極の方向を１枚ごとに交互に変え、駆動電圧の極性もそれに応じて変えることができる。すなわち、本実施例では、圧電素子の駆動時に、第１の圧電基板の第１の溝内電極及び第１の裏面電極に、プラス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第１の電位を印加する。第２の圧電基板の第１の溝内電極及び第１の裏面電極に、マイナス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第２の電位を印加する。このとき、第１の電位がプラス電位のときに第２の電位が接地電位であり、第１の電位が接地電位のときに第２の電位がマイナス電位であるようにする。

例えば、偶数層に使用する圧電基板３０１については、図１７（ａ）に示す様に、個別電極３０４にプラス電圧を印加し、共通電極３０５，３０６は接地電位にして、個別電極３０７にマイナス電圧を印加して分極処理を行う。奇数層に使用する圧電基板３０１については、図１７（ｂ）に示す様に、個別電極３０４にマイナス電圧を印加し、共通電極３０５，３０６は接地電位にして、個別電極３０７にプラス電圧を印加して分極処理を行う。このように分極処理すると、個別電極３０２と個別電極３０７をつなぐ直線状の領域も電位差ができ、電界が発生し、分極される。

図１７（ｃ）は、この圧電基板３０１を積層し、偶数層のすべての圧力室７０１の個別電極をプラス電圧で駆動し、奇数層のすべての圧力室７０１の個別電極をマイナス電圧で駆動した場合の電界分布を示す図である。この時、電界は分極時と同じ分布になる。圧力室７０１の四隅の付近の圧電体も分極され、かつこの部分にも分極時と同じ電界がかかるため、変形し、圧力室７０１を収縮する力を増やす。このため、吐出力が増加する。

しかし、圧力室７０１の対角線上にある他の４つの圧力室７０１の駆動／非駆動によって圧力室間に加わる電圧が変わると、この部分に発生する電界が変わり、クロストークが発生する。そこで、このクロストークの発生を防止するために、図１８（ａ）に示すような時分割駆動を行う。吐出周期を２つに分割し、前半の吐出周期ｔ１で偶数層の圧力室７０１の個別電極をプラス電圧で駆動し、後半の吐出周期ｔ２で奇数層の圧力室７０１の個別電極をマイナス電圧で駆動する。これにより、吐出周期ｔ１では図１８（ｂ）のような電界が発生し、吐出周期ｔ２では図１８（ｃ）のような電界が発生する。圧力室７０１の四隅の圧電体も分極され、この部分に矢印８１で示す電気力線が発生するため、変形し、圧力室７０１を収縮する力を増やす。このため、吐出力が増加する。図１８（ｂ），（ｃ）に示すように、駆動されている圧力室７０１の対角線上にある他の４つの圧力室７０１の個別電極は常に０Ｖであり、吐出パターンにより電界の分布が変わらないので、クロストークは発生しない。

３０１ 圧電基板
３０２ 第１の溝
３０３ 第２の溝
７０１ 圧力室
７０２ 開口部

Claims (6)

1. 第１及び第２の主面を有し前記第１の主面に第１の溝と第２の溝が交互に形成された圧電基板を、複数枚積層して形成される圧電ブロック体を有し、
   前記圧電基板は、前記第１の溝の内面に第１の溝内電極を、前記第２の主面の前記第２の溝に対応する位置に前記第１の溝内電極と同一の電位に規定される第１の裏面電極を、前記第２の溝の内面に第２の溝内電極を、前記第２の主面の前記第１の溝に対応する位置に前記第２の溝内電極と同一の電位に規定される第２の裏面電極を有し、
   前記第１の溝は、前記第１の溝内電極と前記第１の裏面電極とが内面に形成された圧力室であって、液体の入口開口と出口開口とを備え、前記入口開口から供給された前記液体を貯留し、前記圧電ブロック体が圧電効果により変形することで前記液体を前記出口開口から吐出する圧力室を形成し、前記第２の溝は、前記第２の溝内電極と前記第２の裏面電極とが内面に形成された開口部を形成する、液体吐出ヘッド。
2. 前記第１の溝の幅と、前記第２の溝の幅と、前記第１の溝と前記第２の溝とを仕切る側壁の幅とが等しい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記圧電ブロック体は、前記圧力室と該圧力室の周囲の前記開口部とを結ぶ方向に分極されている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記圧電ブロック体の駆動時に、前記圧電基板の前記第１の溝内電極及び前記第１の裏面電極に、プラス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第１の電位が印加され、前記圧電基板に隣接する他の前記圧電基板の前記第１の溝内電極及び前記第１の裏面電極に、プラス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第２の電位が印加され、前記第１の電位がプラス電位のときに前記第２の電位が接地電位であり、前記第１の電位が接地電位のときに前記第２の電位がプラス電位である、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第２の溝内電極と前記第２の裏面電極を接地電位とし、前記第１の溝内電極にプラス電位を、前記第１の裏面電極にマイナス電位を印加して分極された前記圧電基板である第１の圧電基板と、前記第２の溝内電極と前記第２の裏面電極を接地電位とし、前記第１の溝内電極にマイナス電位を、前記第１の裏面電極にプラス電位を印加して分極された前記圧電基板である第２の圧電基板と、が交互に積層されている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記圧電ブロック体の駆動時に、前記第１の圧電基板の前記第１の溝内電極及び前記第１の裏面電極に、プラス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第１の電位が印加され、前記第２の圧電基板の前記第１の溝内電極及び前記第１の裏面電極に、マイナス電位と接地電位が周期的に繰り返すように第２の電位が印加され、前記第１の電位がプラス電位のときに前記第２の電位が接地電位であり、前記第１の電位が接地電位のときに前記第２の電位がマイナス電位である、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。

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