JP6190893B2 - 圧電基板、およびそれを用いたアセンブリ、液体吐出ヘッド、ならびに記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電基板、およびそれを用いたアセンブリ、液体吐出ヘッド、ならびに記録装置に関する。

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、複数の吐出孔と複数の加圧室を含む流路部材と、加圧室内の液体を加圧する変位素子を含む圧電アクチュエータ基板とを備えている。変位素子は、共通電極と、個別電極と、それらに挟まれた圧電体とで構成されており、共通電極は、圧電体を貫通している貫通導体を介して個別電極と同じ面に配置されている共通電極用表面電極に電気的に接続されている。そして、変位素子を駆動するために、圧電アクチュエータ基板の個別電極および共通電極用表面電極にＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）が電気的に接続されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００６−１２３５１９号公報

特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドに用いられる圧電アクチュエータ基板のような圧電基板では、変位素子を駆動するために、個別電極（第１の電極）および共通電極用表面電極（第２の電極）を、外部と電気的に接続しようとすると、個別電極と共通電極用表面電極との平面形状および断面形状の差によって、接続条件が変わるため、一方の接合強度が他方よりも弱くなり、弱い方の接続が取れるなどの問題があった。

特に圧電セラミックを用いた圧電基板では、貫通導体が配置されるビアホールは、焼成前に形成する方が簡単であるため、焼成前に形成されることが多い。その場合、焼成収縮による平面方向の寸法ばらつきによりビアホールの位置ずれが生じる。これに対応するため、共通電極用表面電極は、その位置ずれが生じても電気的に接続できるように大きな平面形状にされる。そして、その影響で共通電極用表面電極と外部との接合強度が弱くなることがあった。

したがって、本発明の目的は、圧電基板の電極、特に共通電極用電極（第２の電極）と外部との接合強度の強い圧電基板、およびそれを用いたアセンブリ、液体吐出ヘッド、ならびに記録装置を提供することにある。

本発明の圧電基板は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の１つ以上の電極および第２の電極と、前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体とを含んでいる平板状の圧電基板であって、該圧電基板を平面視したとき、前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでいることを特徴とする。

本発明のアセンブリは、前記圧電基板と、該圧電基板に面して配置されており、前記複数の第１の電極および前記第２の電極と電気的に接続されている複数の配線を含む第１および第２の配線基板とを含むアセンブリであって、前記圧電基板は、一方方向に長く、前記圧電基板の前記一方方向と直交する方向における中央部において、前記幅狭部は、前記一方方向に沿って複数並んでいる第１および第２の幅狭部行とを構成しており、前記第１の幅狭部行と前記第２の幅狭部行は、前記一方方向と直交する方向に並んでおり、前記第１の幅狭部行に属する前記幅狭部と、前記第１の配線基板の前記配線とは、当該第１の配線基板の外周の１つの辺に沿った位置で電気的に接続されており、前記第２の幅狭部行に属する前記幅狭部と、前記第２の配線基板の前記配線とは、当該第１の配線基板の外周の１つの辺に沿った位置で電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明のアセンブリは、前記圧電基板と、該圧電基板に面して配置されており、前記複数の第１の電極および前記第２の電極と電気的に接続されている複数の配線を含む配線基板とを含むアセンブリであって、前記配線基板の平面形状は一方方向に長いとともに、前記一方方向に沿っている１対の辺を有しており、前記幅狭部は、前記１対の辺のそれぞれに沿って延在しており、前記第２の電極と前記配線とは、当該１対の辺に沿っている前記幅狭部において電気的に接続されていることを特徴とする。

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含む流路部材と、前記圧電基板とが接合されている液体吐出ヘッドであって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を加えることで、前記圧電セラミック層が変形し、前記加圧室内の液体を加圧す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含む流路部材と、前記アセンブリとを含んでおり、前記流路部材と前記圧電基板とが接合されている液体吐出ヘッドであって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を加えることで、前記圧電セラミック層が変形し、前記加圧室内の液体を加圧す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。

本発明の圧電基板によれば、第２の電極において、外部との電気的接続が幅狭部で行なわれるため、接合強度が強くなる。また、第２の電極と第３の電極との電気的接続が、第２の電極において、幅狭部より幅の広い接続部で行なわれるため、製造時の位置ずれなどで第２の電極と第３の電極とが接続されないことが起き難い。

（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。 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）は第１の電極（個別電極）付近の拡大平面図である。 （ａ）は、図２〜４に示された圧電アクチュエータ基板の第２の電極（共通電極用表面電極）の平面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の他の実施形態における第２の電極の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態における第２の電極の平面図である。 本発明の他の実施形態のアセンブリの平面図である。 本発明の他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（以下で単にプリンタと言うことがある）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（以下で単にフレームと言うことがある）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、例えば、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に搭載されている液体吐出ヘッド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れば、同じ性能の液体吐出ヘッド２を使用しても搬送速度を速くできる。これにより、時間当たりの印刷面積を大き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、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。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て、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。例えば、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に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出特性（吐出量や吐出速度など）に影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、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。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、ヘッド本体２ａにおける第１の電極である個別電極２５付近の拡大平面図である。図６（ａ）は、ヘッド本体２ａに用いられている圧電アクチュエータ基板２１における第２電極である共通電極用表面電極２８の平面図である。なお、図３〜６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などや、個別電極用バンプ２７の下方にあって破線で描くべきランド２６や個別電極２５の一部などを実線で描いている。

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や、金属製の筐体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基板であ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が接着剤により接合されており、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）などの配線基板６０が接続されている。圧電アクチュエータ基板２１と配線基板６０とを合わせてアセンブリと呼ぶ。図２には、配線基板６０が圧電アクチュエータ基板２１に繋がっている状態が分かるように、配線基板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、配線基板６０に形成されている配線６０ｃの電極は、配線基板６０の端部に、矩形状に配置されている。配線基板６０は、圧電アクチュエータ基板２１に面して配置されているとともに、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿って配置されており、図２の下方にさらに伸びて（必要に応じて他の回路基板などを介して）制御部８８と電気的に接続される。配線基板６０に含まれる配線６０ｃは、配線基板６０の長手方向に交差する方向に多数並んでいるともに、長手方向に沿って延在している。図２の配線６０ｃは、並んでいる方向および延在方向が分かるように模式的に示した。

ヘッド本体２ａは、平板状の流路部材４と、流路部材４上に接着された変位素子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（矩形状）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５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。

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。

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成す格子状に配置されている。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第１の電極である個別電極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、もっと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、隣り合う加圧室列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を成しており、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を成している。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。

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４つ用いるよりも、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。この際、２つあるマニホールド５が離間して配置されていることにより、同じ色のインクを吐出する吐出孔８で構成される群同士も離間して配置されており、ワイピングなどにより生じるおそれのあるインクの混合が起き難くなっている。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。

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第１の電極である個別電極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、第２の電極であ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、圧電セラミック層２１ｂを貫通している貫通導体３４を介して第３の電極である共通電極２４と電気的に接続されている。圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿って複数個配置されている（図３参照）。共通電極用表面電極２８は、貫通導体３４との接続が行なわれている接続部２８ａと、接続部２８ａよりも幅の狭い幅狭部２８ｂとを含んでいる。なお、ここで言う幅とは、該当部分を含む差し渡しの長さのうちもっとも短いもののことである。図６（ａ）において、接続部２８ａの幅はＷ１であり、幅狭部２８ｂの幅はＷ２である。

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２１ａ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、引出電極２５ｂの一部として、ランド２６がさらに形成されている。ランド２６は、例えばガラスフリットを含むＡｇ−Ｐｄからなり、厚さが１５μｍ程度の円形状で、引出電極２５ｂの端部に形成される。共通用表面電極２８をランド２６と同じ工程で形成すれば工程を簡略化できる。なお、本実施形態では、個別電極２５をＡｕとしたため、このような構成になっているが、個別電極２５をＡｇ−Ｐｄ導体として、個別電極２５と共通電極用表面電極２８とを同じ工程で形成してもよい。またその場合、ランド２６は形成しなくてもよい。

また、ランド２６の上には個別電極用バンプ２７が形成されている。また、共通電極用表面電極２８の一部である幅狭部２８ｂ上には、共通電極用バンプ３２が形成されている。以下で、個別電極用バンプ２７と共通電極用バンプ３２とを合わせて、単にバンプと呼ぶことがある。バンプは、例えば銀粒子などの導電性粒子を含む導電性樹脂であり高さ５０μｍ程度で凸状に形成されている。バンプは、配線基板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から配線基板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、圧電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２１ｂ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の接続部２８ａに、圧電セラミック層２１ｂを貫通して形成されたビアホールに入り込んだ貫通電極３４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２１ｂ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２１ａ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、圧電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。

圧電アクチュエータ基板２１では、高解像度化するため多数の個別電極２５が配置されている。液体吐出ヘッド２の大きさが大きくなると、設置する際に要求される位置合わせ精度を高くする必要があるなどの問題があるため、個別電極２５はできるだけ狭い範囲に配置し、共通電極用表面電極２８が配置される面積も少なくした方がよい。

そのため、引出電極２５ｂは、加圧室１０のすぐ外まで引き出された位置（他の加圧室１０よりも引き出し元の加圧室１０に近い位置）に、ランド２６およびバンプ２７が形成されて外部と電気的に接続される。なお、本実施形態においては、引出電極２５ｂにランド２６を含む概念である。引出電極２５ｂ、ランド２６および個別電極用バンプ２７と共通電極３４との間にある圧電セラミック層２１ｂも、個別電極本体２５ａに電圧を加える際に圧電変形する。この部分の変形は、変位素子３０の変位量を低下させたり、隣の加圧室１０にその振動が伝わることによりクロストークが生じさせるので、あまり好ましくない。そのため、引出電極２５ｂ、ランド２６および個別電極用バンプ２７は、それらにより圧電変形する領域を小さくするように、電気的接続あるいは機械的接合ができる範囲で、細く、あるいは小さくされる。共通電極用バンプ３２については、このような圧電変形に伴う制約はないが、配線基板６０との接続をする際に個別電極用バンプ２７と同じ高さになっている方が好ましいことが多いため、個別電極用バンプ２７とほぼ同じ大きさや、高さにされる。

圧電アクチュエータ基板２１の製造工程を考えると、個別電極２５、ランド２６、およびバンプは、圧電セラミック層２１ｂの焼成後に形成するのが好ましい。個別電極２５や共通電極用表面電極２８を焼成で形成する場合、個別電極２５や共通電極用表面電極２８と圧電アクチュエータ基板２１とは、焼成による収縮量や、温度による収縮曲線を完全に一致させるのは困難であるため、同時に焼成すると、個別電極２５や共通電極用表面電極２８のある部分と個別電極２５および共通電極用表面電極２８のない部分とでは、収縮過程で大きさに差が生じ、焼成後の圧電アクチュエータ基板２１に、そりや変形が生じてしまう。また、貫通導体３４は、焼成前の圧電セラミック層２１ｂに貫通孔を開けてビアホールを形成し、その中に導体を入れて形成するのが好ましい。焼成前の方が貫通孔を開けるのが容易であるし、焼成後に加工すると破損などが生じるおそれもあるからである。

以上の点から、圧電アクチュエータ基板２１の製造工程としては、焼成前の圧電セラミック層２１ｂにビアホールを形成し、焼成した後、個別電極２５、共通電極用表面電極２８およびランド２６となるペーストなどを塗布、焼成するのが好ましい。なお、関係性の低い部位や工程については省略して説明した。

このような工程では、ビアホールには、圧電セラミック層２１ｂの焼成寸法ばらつきにより、位置ずれが生じる。その位置ずれによって、共通電極用表面電極２８と共通電極２４とが電気的に接続されなくならないように、接続する部分の共通電極用表面電極２８の平面形状を大きくする。

具体的には、共通電極用表面電極２８の大きさは、圧電アクチュエータ基板２１の寸法の１％以上、さらに１．５％以上にすることが好ましい。例えば、圧電アクチュエータ基板２１の寸法が４ｃｍ×１１ｃｍである場合、共通電極用表面電極２８の大きさは、４００μｍ×１１００μｍ以上、さらに６００μｍ×１６５０μｍ以上にするのが好ましい。さらに、電気的接続の信頼性を高くするためには、共通電極用表面電極２８と貫通導体３４とは、単に重なるだけではなく、共通電極用表面電極２８が貫通導体３４を覆うように形成するのが好ましい。そのようにするには、共通電極用表面電極２８の大きさは、上述の寸法に貫通導体３４の寸法、例えば１００〜３００μｍを加えた値とするのが好ましい。なお、共通電極用表面電極２８の長手方向と、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向とは一致させる。

他方、引出電極２５ｂやランド２６は、上述のように不要な圧電変形を少なくするため、引出電極２５ｂは細くされ、ランド２６は小さくされる。引出電極２５ｂの幅は３０〜３００μｍ、さらに５０〜２００μｍにするのが好ましい。ランド２６は、円形状で直径３０〜３００μｍ、さらに５０〜２００μｍにするのが好ましい。

圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の長さが２ｃｍ以上の基板で、貫通導体３４の直径を１００μｍとすると、上述の条件から共通電極用表面電極２８の幅は３００μｍ以上、ランド２６の直径は２００μｍ以下となり、それらの幅は１．５倍以上異なることになる。また、上述の理由から、共通電極用表面電極２８はさらに大きく、ランド２６はさらに小さく設計される傾向があるので、実際には２倍上の幅の差になることがある。共通電極用表面電極２８およびランド２６の形成方法や、共通電極用表面電極２８およびランド２６となる材料をどのように供給するかにもよるが、液状（ペースト状を含む）のものを塗布するのがコスト面から有利である。しかし、そのようにすると、形成する平面形状の違いにより、供給した後の断面形状に違いが生じる。すなわち、幅が狭いと中央が高く、凸形状になり、幅が広いと平坦に近い形状になる。スクリーン印刷などで印刷すると、そのような印刷で使用するペーストの粘度や、印刷時のペーストの挙動などから、この傾向が高まる。そのような結果、中央部が凸になったランド２６は、中央部が高くなっており、かつ断面形状は、中央が盛り上がった形状になっていることから、個別電極用バンプ２７との機械的接合が強くなるのに対して、共通電極用表面電極２８と共通電極用バンプ３２との機械的接合は、それよりも弱くなる。

これに対して、共通電極用表面電極２８に、貫通導体３４と接続させる幅の広い接続部２８ａと、接続部２８ａよりも幅の狭い幅狭部２８ｂを設け、共通電極用バンプ３２との接続は、幅狭部２８ｂで行なうようにする。幅狭部２８ｂの断面形状は幅方向の中央部が凸になり、ランド２６の断面形状に近くなるため、共通電極用バンプ３２との機械的接合が強くなる。幅狭部２８ｂの幅は、ランド２６の大きさ（幅）と略同じにするのが好ましい。ここで略同じとは、大きい方が小さい方の１．４倍以下、さらに１．２倍以下、特に製造のばらつきの範囲内で同じにするのが好ましい。

また、幅狭部２８ｂの厚さは、個別電極本体２５ａから引き出されている、バンプが形成されている部分の電極の厚さと略同じ厚さにするのが好ましい。すなわち、本実施形態のように引出電極２５ｂにランド２６が形成されている場合、幅狭部２８ｂの厚さを、ランド２６を含む引出電極２５ｂの厚さと略同じ厚さにするのが好ましい。また、引出電極２５ｂにランド２６が形成されていない場合、幅狭部２８ｂの厚さを、ランド２６を含んでいない引出電極２５ｂの厚さと略同じ厚さにするのが好ましい。なお、ここで厚さとはバンプが形成されている部分の電極の中でもっとも厚さが厚い部分の厚みのことである。さらに、ここで略同じとは、厚い方が薄い方の１．２倍以下、さらに１．１倍以下、特に製造のばらつきの範囲内で同じにするのが好ましい。なお、厚さの差を少なくするためには、それぞれの平面形状の幅を小さくするのがよい。また、ランド２６を設ける際には、引出電極２５ｂの厚さを薄くするのが好ましい。

共通電極用表面電極２８の幅狭部２８ｂやランド２６の周縁部では、高さが０（ゼロ）になるようにスロープ形状になっている。その周縁部に、バンプを接続すれば強度を強くできる。なお、ここで言う周縁部とは、端から５０μｍ以内の部分である。さらに機械的強度を強くするには、バンプを、ランド２６や共通電極用表面電極２８の幅狭部２８ｂの端を跨ぐ形状にすればよい。そのようにすればランド２６や共通電極用表面電極２８の幅狭部２８ｂの端部と圧電セラミック層２１ｂとの表面との間にできている、断面形状で角部が２直角より狭くなっている部分に、バンプが入り込むので接合強度を機械的に強くできる。

また、バンプが樹脂を含んでいて、共通電極用バンプ３２と、圧電セラミック層２１ｂとが接合されていれば、樹脂と圧電セラミック層２１ｂとの接着強度が高くなるので、共通電極用バンプ３２の接合が強固になる。さらに、共通電極用バンプ３２が、幅狭部２８ｂを跨いで、幅狭部２８ｂの両側で圧電セラミック層２１ｂと接合されていれば、剥がれ始める起点となり易い端部の両側が圧電セラミック層２１ｂと接合されるので、共通電極用バンプ３２が剥がれ難くすることができる。なお、従来、共通電極用表面電極２８では、幅の広い部分に共通電極用バンプ３２を配置していたため、共通電極用バンプ３２は、共通電極用表面電極２８内に収まっており、圧電セラミック層２１ｂと接合されなかったため、接合強度が低くなっていた。

また、ランド２６は円形状であり、断面形状で中心部分がより凸になった形状になっている。ランド２６を設けない構造の場合でも、個別電極用バンプ２７は、引出電極２５ｂの端部に設けられるので、個別電極用バンプ２７の位置において、４方向のうち３方向が端部に面している。これらに対して、一方方向に伸びる幅狭部２８ｂの途中に共通電極用バンプ３２を配置すると、４方方向のうち２方向しか端部に面していないので、中央部の凸が小さくなる。そこで、一方方向に伸びる幅狭部２８ｂの端部に共通電極用バンプ３２を配置すれば、４方方向のうち３方向が端部に面するようになり、共通電極用表面電極２８の幅狭部２８ｂの共通電極用バンプ３２と接続される部分の断面形状が、ランド２６やランド２６を設けない構造の場合の引出電極２５ｂの断面形状に近くなり、接合強度の差を小さくできる。

共通電極用表面電極２８は、個別電極２５もしくはランド２６と同じ工程で作製するのが好ましい。個別電極２５は、変位素子３０が変位する際に変形する部分であり、変形を抑制しないように、厚さは薄く、空隙率は大きくされる。個別電極２５と共通電極用表面電極２８とを同じ工程で作製する場合、共通電極用表面電極２８も、薄く、空隙率は大きくなる。また、個別電極２５、ランド２６および共通電極用表面電極２８は、焼成により形成されるため、圧電セラミック層２１ｂとの焼成が、同時焼成、別焼成のいずれであっても焼成による変形が生じるおそれがある。共通電極用表面電極２８を薄く、空隙率を大きくすれば、変形を生じ難くできる。

そのため、共通電極用表面電極２８の空隙率は、１５％以上、さらに２０％以上、特に２５％以上であることが好ましい。また、膜としての強度を保ち、局所的に周囲と導通のない部分などが生じないように、空隙率は５５％以下、さらに５０％以下、特に４５％以下であることが好ましい。

他方、共通電極用表面電極２８の空隙率が１５％以上の場合、上述のように幅狭部２８ｂを設ける必要性がさらに高くなる。幅狭部２８ｂを設けない場合、バンプに含まれる接合成分が、空隙に浸み込むようにして共通電極用表面電極２８内に広がっていくため、バンプ内に接合成分が少なくなって、接合強度が小さくなることがあるからである。幅狭部２８ｂを設けて、その部分にバンプを配置することで、共通電極用表面電極２８において、接合成分が浸み込む範囲が狭くなり、バンプ内の接合成分が減少を少なくでき、接合強度の低下を小さくできる。

バンプが熱硬化性の樹脂、例えばエポキシ樹脂を含んでおり、導電性粒子以外のその他の成分の中で主成分である場合、幅狭部２８ｂを設ける必要性が特に高くなる。硬化前のバンプにはモノマーが含まれており、硬化させるために温度を上げると、粘度が低くなり、重合はそれほど短時間で終了しないため、重合がする前のモノマーが共通電極用表面電極２８へ浸み込んでいくからである。

幅狭部２８ｂは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿って伸びる形状であることが好ましい。圧電アクチュエータ基板２１は印刷の解像度方向に長くされるので、幅狭部２８ｂを圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿わない方向（例えば直交する方向）に伸びる形状にすると、同じ圧電アクチュエータ基板２１の寸法に対して、有効な印刷可能な面積が狭くなってしまう。すなわち、幅狭部２８ｂを、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿って伸びる形状にすることで、印刷可能面積を広くすることができる。また、本実施形態のヘッド本体２ａでは、異なる色のインクを使用する際の混色を抑制するために、２つのマニホールド５を離間して配置しているが、この離間させている間の領域で、幅狭部２８ｂを、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿って伸びる形状にすることで、圧電アクチュエータ基板２１の面積が有効に使用できるようになる。

続いて、共通電極用表面電極の他の形態について説明する。図６（ｂ）は、他の実施形態における、第２の電極である共通電極用表面電極１２８であり、図３に示されている共通電極用表面電極２８の代わりに使用することができる。共通電極用表面電極１２８が、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿って、接続部１２８ａと幅狭部１２８ｂとが交互に配置されている。このような形状で構成されていることにより、共通電極２４との電気的接続、および外部との電気的接続が、複数個所で行なわれているので、一部の電気的接続が繋がっていなくても、そのことによる導通の動作の差を小さくできる。

図６（ｃ）は、他の実施形態における、第２の電極である共通電極用表面電極２２８であり、図３に示されている共通電極用表面電極２８の代わりに使用することができる。共通電極用表面電極２２８においては、１つの接続部２２８ａに複数の貫通導体３４が配置されている。これにより、一部の貫通導体３４が電気的に繋がっていなくても、共通電極用表面電極２２８と共通電極２４との導通が取れる。１つの幅狭部２２８ｂにも複数の共通電極用バンプ３２が配置されている。これにより、一部の共通電極用バンプ３２が電気的に繋がっていなくても、共通電極用表面電極２２８と配線基板６０との導通が取れる。また、１つの幅狭部２２８ｂに２つの共通電極用バンプ３２が配置されており、図において右側に位置する共通電極用バンプ３２と接続部２２８ａの間の幅狭部２２８ｂに図において左側に位置する他の共通電極用バンプ３２が配置されている。このようにすれば、右側に位置する共通電極用バンプ３２の接続成分が、幅狭部２２８ｂを左向かって浸み込んでいったとしても、途中で左側に位置する共通電極用バンプ３２の接続成分が浸み込んで来ているため、浸み込みの進行が抑制されて、共通電極用バンプ３２内に接続成分が充分残ることで、接合強度を高くできる。

図７（ａ）は、他の実施形態における、第２の電極である共通電極用表面電極３２８であり、図３に示されている共通電極用表面電極２８の代わりに使用することができる。共通電極用表面電極３２８においては、１つの接続部３２８ａに複数の貫通導体３４が配置されている。これにより、一部の貫通導体３４が電気的に繋がっていなくても、共通電極用表面電極３２８と共通電極２４との導通が取れる。また、１つの幅狭部３２８ｂにも複数の共通電極用バンプ３２が配置されている。これにより、一部の共通電極用バンプ３２が電気的に繋がっていなくても、共通電極用表面電極３２８と配線基板６０との導通が取れる。

図７（ｂ）は、他の実施形態における、第２の電極である共通電極用表面電極４２８であり、図３に示されている共通電極用表面電極２８の代わりに使用することができる。共通電極用表面電極４２８のパターンには、電極が形成されていない非形成部４２８ｃが存在する。非形成部４２８ｃがあるため、幅狭部４２８ｂの幅はＷ３−１とＷ３−２の合計値になっており、接続部４２８ｂの幅Ｗ１より狭くなっている。このような形態であっても、圧電セラミック層２１ｂと共通電極用バンプ３２とが接合されていること、および幅狭部２２８ｂの周縁部を跨いで共通電極用バンプ３２が配置されることにより接合強度を高くできる。

図８は、本発明の他の実施形態のアセンブリの平面図である。ヘッド本体２ａは、図２〜５で示したものと同じである。この形態のアセンブリでは、圧電アクチュエータ基板２１には、第１の配線基板１６０Ａおよび第２の配線基板１６０Ｂが電気的に接続し、接合されている。第１の配線基板１６０Ａは、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部から左側の長辺に伸びており、左側の先が（必要に応じて他の回路等を経由して）制御部８８に繋がっている。第２の配線基板１６０Ｂは、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部から右側の長辺に伸びており、右側の先が（必要に応じて他の回路等を経由して）制御部８８に繋がっている。

圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部には、幅狭部２８ｂが圧電アクチュエータ基板２１の短手方向に並んでいる幅狭部行が２行配置されている（図３参照）。２行の幅狭部行は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向に並んでいる。２行の幅狭部行のうち、図８における圧電アクチュエータ基板２１の左側の長辺に近い側に配置されている第１の幅狭部行に属する幅狭部２８ｂは、第１の配線基板１６０Ａの外周の１辺に沿った位置で電気的にと接合されている。２行の幅狭部行のうち、図８における圧電アクチュエータ基板２１の右側の長辺に近い側に配置されている第２の幅狭部行に属する幅狭部２８ｂは、第２の配線基板１６０Ｂの外周の１辺に沿った位置で電気的に接続されている。

第１の配線基板１６０Ａに含まれる配線６０ｃは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に多数並んでいるともに、長手方向と交差する方向に沿って延在している。第２の配線基板１６０Ｂに含まれる配線６０ｃは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に多数並んでいるともに、長手方向と交差する方向に沿って延在している。図８の配線６０ｃは、並んでいる方向および延在方向が分かるように模式的に示した。

配線６０ｃの配置の密度が高いと、配線基板のコストが高くなったり、配線６０ｃ間の電気的信頼性が低くなったりする。配線６０ｃの配置の密度を低くするためには、２つの配線基板を用いて、上述のように、圧電アクチュエータ基板２１２つの対向する長辺からそれぞれ伸びるように配置するのが好ましい。その際、幅狭部２８ｂを上述のように配置すれば、配線基板が端から剥がれ難くなり好ましい。

図９は、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッド２の要部であるヘッド本体５０２ａの部分平面図である。ヘッド本体５０２ａの基本構成は、図２〜５で説明したものとほぼ同じであり、差の小さい部位については同じ符号を付けて説明を省略する。

ヘッド本体５０２ａに用いられている圧電アクチュエータ基板２１では、共通電極用表面電極５２８は、複数ある個別電極２５全体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とを接着接合する場合、圧電アクチュエータ基板２１上に、接着剤や圧電アクチュエータ基板２１の端面保護用の樹脂などが流れ込んでくるおそれがある。それら接着剤等が変位素子３０にまで到達すると変位素子３０の変位を阻害するので、吐出特性が変わってしまったり、吐出されなくなってしまう。接着剤が変位素子３０に到達しないようにするには、上述のように、共通電極用表面電極５２８を、複数ある個別電極２５全体を囲むように配置すればよい。共通電極用表面電極５２８は、圧電セラミック層２１ｂの表面よりも盛り上がっているため、共通電極用表面電極５２８は、接着剤をせき止めたり、接着剤の一部をせき止めることで、個別電極２５に向かう接着剤の量を少なくすることができる。共通電極用表面電極４２８の外周に沿って配置にすれば、圧電アクチュエータ基板２１の外側から流れ込んでくる接着剤を、圧電アクチュエータ基板２１の端部近くで止めることができる。

この場合、接続部５２８ａは、圧電アクチュエータ基板２１に４つある角部に設けるのが好ましい。接続部５２８ａは面積が大きいので、周囲の圧電アクチュエータ基板２１を変形させるおそれがあり、その影響で周囲の変位素子３０の変位特性や、その変位素子３０により吐出される液体の吐出特性が変動するおそれがあるが、圧電アクチュエータ基板２１の角部に設けることで、変位素子３０からの距離が遠くなるので、その影響を小さくできる。このような配置は、特に、圧電アクチュエータ基板２１の角部に、１行のダミー加圧室１６の行、１列のダミー加圧室１６の列が配置されているヘッド本体５０２ａで有効である。

また、圧電アクチュエータ基板２１の角部、焼成収縮の際に焼成治具の微小な突起などに引っかかって収縮が進むことで、引き伸ばされた形状になってしまうことがある。圧電セラミック層２１ｂにＰｂやＢｉなどの揮発しやすい組成が含まれている場合、貫通導体３４があることにより、焼成収縮が他の分をより遅れるので、上述の引っかかりが生じ難く、角部の変形が抑制できる。

配線基板６０には、多数の配線６０ｃを配置するので、配線基板６０は一方方向に長く、配線６０ｃはその一方方向に伸び、その一方方向に交差する方向（幅方向）に並ぶように配置するのが好ましい。共通電極用表面電極２８はいわゆるグランドになるので、これに接続される配線６０ｃは、他の配線線６０ｃよりも太くするのが好ましく、配線基板６０の幅方向の端部に設けるのが好ましい。そのため、配線基板６０と共通電極用表面電極２８との電気的接続は、共通電極用表面電極２８の外周部２８ａの、前記幅方向の端部に位置している、対向する２辺において行なわれるのが好ましい。

以上、液体吐出ヘッド２を用いて説明したが、圧電基板は、液体吐出ヘッド以外に用いられるアクチュエータ、例えばスピーカやブザー、センサ、電気的な回路を構成するフィルタなどをとして用いることができる。それら圧電基板を、他の部材に接着剤で接着したり、周囲を樹脂など被覆する際に、それらの流れ込みを抑制する効果がある。特に、圧電基板と配線基板とを電気的に接合したアセンブリは、多数のセンサ素子を含んだセンサなのに有用である。

以上のような液体吐出ヘッド２は、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、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とを繋ぐ貫通導体３４が形成される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ペーストを用いてランド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に、共通電極２４に接続し、入り込んだＡｇペーストは貫通電極３４となる。これにより、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。以上のように、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。この際、必要に応じて、第１の３２となる孔３２ａ、および第２の溝３７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。以上のように、複数の加圧素子群を有する流路部材４を作製する。

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。これにより、加圧室１０が圧電アクチュエータ基板２１で塞がれる。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、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・・・カラーインクジェットプリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ、５０２ａ・・・ヘッド本体
４、５０４・・・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
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（第３の電極）
２５・・・個別電極（第１の電極）
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・ランド
２７・・・個別電極用バンプ
２８、１２８、２２８、３２８、４２８、５２８・・・共通電極用表面電極（第２の電極）
２８ａ、１２８ａ、２２８ａ、３２８ａ、４２８ａ、５２８ａ・・・接続部
２８ｂ、１２８ｂ、２２８ｂ、３２８ｂ、４２８ｂ、５２８ｂ・・・幅狭部
３０・・・変位素子
３２・・・共通電極用バンプ
３４・・・貫通導体
６０、１６０Ａ、１６０Ｂ・・・配線基板
６０ｃ・・・配線
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 (16)

1. 圧電セラミック層と、
   該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の電極および１つ以上の第２の電極と、
   前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、
   前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体と
   を含んでいる平板状の圧電基板であって、
   該圧電基板を平面視したとき、
   前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでおり、
   前記複数の第１の電極は、第１の電極本体と、該第１の電極本体から引き出された引出電極とを含んでおり、該引出電極の幅は、前記幅狭部の幅と略同じであることを特徴とする圧電基板。
2. 前記引出電極の厚さは、前記幅狭部の厚さと略同じであることを特徴とする請求項１に記載の圧電基板。
3. 圧電セラミック層と、
   該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の電極および１つ以上の第２の電極と、
   前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、
   前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体と、
   を含んでいる平板状の圧電基板であって、
   該圧電基板を平面視したとき、
   前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでおり、
   前記複数の第１の電極と外部とが、それぞれ電気的に接続される部分は、前記複数の第１の電極の周縁部に配置されており、前記第２の電極と外部とが電気的に接続される部分は、前記幅狭部の周縁部に配置されていることを特徴とする圧電基板。
4. 前記圧電基板の平面形状は、一方方向に長く、前記幅狭部は、前記接続部から前記一方方向に沿って伸びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電基板。
5. 前記第２の電極は、前記一方方向に沿って、前記接続部と前記幅狭部とが交互に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の圧電基板。
6. 前記圧電基板の平面形状は矩形状であり、前記圧電基板の４つの角部の少なくとも一つに前記貫通導体および前記接続部が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電基板。
7. 圧電セラミック層と、
   該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の電極および１つ以上の第２の電極と、
   前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、
   前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体と、
   を含んでいる平板状の圧電基板であって、
   該圧電基板を平面視したとき、
   前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでおり、
   前記複数の第１の電極および前記第２の電極に、外部と電気的な接続を行なうための複数のバンプがそれぞれ配置されており、
   前記バンプが樹脂を含んでおり、
   前記第２の電極と接合している前記バンプの一部は、前記圧電セラミック層と接合していることを特徴とする圧電基板。
8. 圧電セラミック層と、
   該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の電極および１つ以上の第２の電極と、
   前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、
   前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体と、
   を含んでいる平板状の圧電基板であって、
   該圧電基板を平面視したとき、
   前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでおり、
   前記複数の第１の電極および前記第２の電極に、外部と電気的な接続を行なうための複数のバンプがそれぞれ配置されており、
   前記バンプが樹脂を含んでおり、
   平面視したとき、前記第２の電極と接合している前記バンプは、前記幅狭部を跨いで、当該幅狭部の両側で前記圧電セラミック層と接合していることを特徴とする圧電基板。
9. 前記第２の電極の空隙率が１５％以上であることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電基板。
10. 前記バンプが、導電性粒子とその他の成分から成り、該その他の成分の主成分がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の圧電基板。
11. １つの前記幅狭部に前記バンプが２つ以上配置されており、１つの前記バンプと、当該バンプから前記接続部までの前記幅狭部に、他の前記バンプが配置されていることを特徴とする請求項７〜１０に記載の圧電基板。
12. 圧電セラミック層と、
    該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の電極および１つ以上の第２の電極と、
    前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、
    前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体と、
    を含んでいる平板状の圧電基板であって、
    該圧電基板を平面視したとき、
    前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでいる圧電基板と、
    該圧電基板に面して配置されており、前記複数の第１の電極および前記第２の電極と電気的に接続されている複数の配線を含む第１および第２の配線基板と、
    を含むアセンブリであって、
    前記圧電基板は、一方方向に長く、前記圧電基板の前記一方方向と直交する方向における中央部において、前記幅狭部は、前記一方方向に沿って複数並んでいる第１および第２の幅狭部行を構成しており、前記第１の幅狭部行と前記第２の幅狭部行は、前記一方方向と直交する方向に並んでおり、
    前記第１の幅狭部行に属する前記幅狭部と、前記第１の配線基板の前記配線とは、当該第１の配線基板の外周の１つの辺に沿った位置で電気的に接続されており、
    前記第２の幅狭部行に属する前記幅狭部と、前記第２の配線基板の前記配線とは、当該第２の配線基板の外周の１つの辺に沿った位置で電気的に接続されていることを特徴とするアセンブリ。
13. 圧電セラミック層と、
    該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第１の電極および１つ以上の第２の電極と、
    前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第１の電極と対向するように配置されている第３の電極と、
    前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続している貫通導体と、
    を含んでいる平板状の圧電基板であって、
    該圧電基板を平面視したとき、
    前記第２の電極は、前記貫通導体と接続している接続部と、該接続部よりも幅の狭い幅狭部とを含んでいる圧電基板と、
    該圧電基板に面して配置されており、前記複数の第１の電極および前記第２の電極と電気的に接続されている複数の配線を含む配線基板と、
    を含むアセンブリであって、
    前記配線基板の平面形状は一方方向に長いとともに、前記一方方向に沿っている１対の辺を有しており、
    前記幅狭部は、前記１対の辺のそれぞれに沿って延在しており、前記第２の電極と前記配線とは、当該１対の辺に沿っている前記幅狭部において電気的に接続されていることを特徴とするアセンブリ。
14. 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含む流路部材と、請求項１〜１１のいずれかに記載の圧電基板とが接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
15. 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含む流路部材と、請求項１２または１３に記載のアセンブリとを含んでおり、前記流路部材と前記圧電基板とが接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
16. 請求項１４または１５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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