JP6267001B2 - 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。

インクジェット方式の印刷に用いられる液体吐出ヘッドしては、共通流路であるマニホールドおよびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がった吐出孔を有した、複数のプレートを積層してなる流路部材と、前記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、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった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、各吐出孔からインクを吐出させ、所定の解像度で印刷が可能とされている。

特開２００３−３０５８５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、吐出孔の設けられている吐出孔面と、加圧室から吐出孔に向かう流路とが直交していないので、その影響により、液滴が、吐出孔面と直交する方向からずれた方向に吐出され、記録媒体への着弾位置がずれるという問題があった。また、流路と吐出孔面との成す角度は、吐出孔によって異なっているので、液滴の吐出される角度が吐出孔によって異なることになり、着弾位置のずれ方にも差が生じて、印刷精度が低くなることがあった。

さらに、液体吐出ヘッドをプリンタに設置する際の角度がずれると印刷精度が低くなるが、上述の吐出角度の影響を考慮した設計をしないと、吐出角度の影響と設置角度の影響が重なり合って、さらに印刷精度が低くなるとい問題があった。

また、液体吐出ヘッドを用いて、円筒形のドラムなどの上を搬送される記録媒体に印刷する場合、吐出孔の位置によって、記録媒体までの液体の飛翔距離に差が生じる。上述の吐出角度の影響を考慮した設計をしないと、飛翔距離の長短によって、吐出角度の影響が異なるため、印刷精度が低くなるという問題があった。

したがって、本発明の目的は、液体の吐出角度の差による印刷精度低下の度合いが、設置状態の差の影響を受け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、複数の吐出孔、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方向である第２方向に並んでおり、前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、前記部分流路の平均径をＷ［μｍ
］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、Ｒ＞０であり、前記吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］と、前記吐出孔行のうちの前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］との差の絶対値がＲ／２［μｍ］以下であ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、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方向である第２方向に並んでおり、前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、前記部分流路の平均径をＷ［μｍ］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、Ｒ＞０であり、前記第１方向に隣り合っている２つの前記吐出孔のＸＤ２［μｍ］の差の絶対値がＲ／２［μｍ］以下であ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、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方向である第２方向に並んでおり、前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、前記部分流路の平均径をＷ［μｍ］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、Ｒ＞０であり、前記複数の吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行と、前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行との間を、前記第２方向に４等分して４つの領域に分けて、前記吐出孔行を、中央の２つの前記領域に含まれる中央領域の吐出孔行と、両端の２つの前記領域に含まれる両端領域の吐出孔行とに分けたとき、前記両端領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値が、前記中央領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値より小さいことを特徴とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方
向である第２方向に並んでおり、前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、前記部分流路の平均径をＷ［μｍ］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、Ｒ＞０であり、前記複数の吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行と、前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行との間を、前記第２方向に２等分して２つの領域に分けて、前記吐出孔行を、前記第２方向の一方の端側の前記領域に含まれる一方端側領域の吐出孔行と、前記第２方向の他方の端側の前記領域に含まれる他方端側領域の吐出孔行とに分けたとき、前記一方端側領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値が、前記他方端側領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値より小さいことを特徴とする。

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の駆動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では、吐出孔面に対する、吐出孔と加圧室とを繋いでいる流路の角度が、吐出された液滴が記録媒体へ着弾する位置に影響を与え難いようになっている。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、（ｂ）は平面図である。 図１（ａ）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。 図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 図５の一部を拡大した縦断面図である。 図４の一部を拡大した平面図である。 （ａ）は、液体吐出ヘッドのフレームへの搭載状態を表す斜視図であり、（ｂ）は、液体吐出ヘッドのフレームへの搭載状態を表す平面図である。 （ａ）は、本発明の他の実施形態の記録装置の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した記録装置に用いられるヘッドの概略平面図であり、（ｃ）は、本発明のさらに他の実施形態の記録装置の側面図であり、（ｄ）は、（ｃ）に示した記録装置に用いられるヘッドの概略平面図である。 本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドの拡大平面図である。 本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドに用いられる流路部材の模式的な縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、部分流路の形状と着弾位置の関係を示すグラフである。 部分流路の形状と着弾位置の関係を示すグラフである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

また、引用用紙Ｐは図１（ａ）に示されているように平面上を搬送する以外に、円筒形上のドラムの上を搬送してもよい。

次に、本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、ヘッド本体２ａの平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した平面図である。図４は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため図３とは異なる一部の流路を省略した図である。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基板２１の下方にあって破線で描くべきしぼり６、吐出孔８、加圧室１０などを実線で描いている。また、図４の吐出孔８は、位置を分かりやすくするため、実際の径よりも大きく描いてある。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。図６は、図５の一部を拡大した断面図である。なお、図６における部分流路（ディセンダ）１３ｂを構成する孔の縦断面形状は、エッチングで作製した際に生じる形状を詳細に示してあるが、図５では省略して模式的に示している。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外にリザーバや、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（加圧部）３０が作り込まれている圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。

ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、共通流路であるマニホールド５と、マニホールド５と繋がっている複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８とを備え、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の上面にはマニホールド５と繋がる開口５ａを有し、この開口５ａより液体が供給されるようになっている。

また、流路部材４の上面には、変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１が接合されており、各変位素子３０が加圧室１０上に位置するように設けられている。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（Flexib
le Printed Circuit）などの信号伝達部６０が接続されている。図２には、２つの信号伝達部６０が圧電アクチュエータ基板２１に繋がる状態が分かるように、信号伝達部６０の圧電アクチュエータ基板２１に接続される付近の外形を点線で示した。圧電アクチュエータ基板２１に電気的に接続されている、信号伝達部６０に形成されている電極は、信号伝達部６０の端部に、矩形状に配置されている。２つの信号伝達部６０は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部にそれぞれの端がくるように接続されている。２つの信号伝達部６０は、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の長辺に向かって伸びている。

ヘッド本体２ａは、平板状の流路部材４と、流路部材４上に接続された変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１を１つ有している。圧電アクチュエータ基板２１の平面形状は長方形状であり、その長方形の長辺が流路部材４の長手方向に沿うように流路部材４の上面に配置されている。

流路部材４の内部には２つのマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向の一端部側から、他端部側に延びる細長い形状を有しており、その両端部において、流路部材４の上面に開口しているマニホールドの開口５ａが形成されている。

また、マニホールド５は、少なくとも加圧室１０に繋がっている領域である長さ方向の中央部分が、幅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さ方向の中央部分では、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１３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。また、７つの隔壁１５は、幅方向の中央に近いほど、長さが長くなっており、マニホールド５の両端において、幅方向の中央に近い隔壁１５ほど、隔壁１５の端がマニホールド５の端に近くなっている。これにより、マニホールド５の外側の壁により生じる流路抵抗と、隔壁１５により生じる流路抵抗との間のバランスがとれ、各副マニホールド５ｂのうち、加圧室１０に繋がる部分である個別供給流路１４が形成されている領域の端における液体の圧力差を少なくできる。この個別供給流路１４での圧力差は、加圧室１０内の液体に加わる圧力差につながるため、個別供給流路１４での圧力差を少なくすれば、吐出ばらつきを低減できる。

流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に広がって形成されている。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形あるいは楕円形状の平面形状を有する中空の領域である。

加圧室１０は、１つの副マニホールド５ｂと個別供給流路１４を介して繋がっている。１つの副マニホールド５ｂに沿うようにして、この副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０の行である加圧室行１１が、副マニホールド５ｂの両側に１列ずつ、合計２列設けられている。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が設けられている。このダミー加圧室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設けられている。このダミー加圧室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１６を設けてある。幅方向については、影響が比較的小さいため、ヘッド本体２１ａの端に近い方のみに設けている。これにより、ヘッド本体２１ａの幅を小さくできる。

１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、矩形状の圧電アクチュエータ基板２１の各外辺に沿った行および列をなす格子上に配置されている。これにより、圧電アクチュエータ基板２１の外辺から、加圧室１０の上に形成されている個別電極２５が等距離に配置されることになるので、個別電極２５を形成する際に、圧電アクチュエータ基板２１に変形が生じ難くできる。圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合する際に、この変形が大きいと外辺に近い変位素子３０に応力が加わり、変位特性にばらつきが生じるおそれがあるが、変形を少なくすることで、そのばらつきを低減できる。また、最も外辺に近い加圧室行１１の外側にダミー加圧室１６のダミー加圧室行が設けられているために、変形の影響をより受け難くできる。加圧室行１１に属する加圧室１０は等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５も等間隔で配置されている。加圧室行１１は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５の行も短手方向に等間隔で配置されている。これにより、特にクロストークの影響が大きくなる部位をなくすことができる。

本実施形態では、加圧室１０は格子状に配置したが、隣接する加圧室列１１に属する加圧室１０の間に角部が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、隣接加する圧室行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列の加圧室行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。

また、平面視において、加圧室１０と副マニホールド５ｂとが重なるように配置することにより、液体吐出ヘッド２の幅を小さくできる。加圧室１０の面積に対する、重なっている面積の割合が８０％以上、さらに９０％以上にすることで、液体吐出ヘッド２の幅をより小さくできる。また、加圧室１０と副マニホールド５ｂとが重なっている部分の加圧室１０の底面は、副マニホールド５ｂと重なっていない場合と比較して剛性が低くなっており、その差により吐出特性がばらつくおそれがある。加圧室１０全体の面積に対する、副マニホールド５ｂと重なっている加圧室１０の面積の割合を、各加圧室１０で略同じにすることで、加圧室１０を構成する底面の剛性が変わることによる吐出特性のばらつきを少なくすることができる。ここで略同じとは、面積の割合の差が、１０％以下、特に５％以下であることを言う。

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１３が伸びている。流路１３は、平面視において、加圧室１０から離れる方向に伸びている。より具体的には、加圧室１０の長い対角線に沿う方向に離れつつ、その方向に対して左右にずれながら伸びている。これにより、加圧室１０は各加圧室行１１内での間隔が３７．５ｄｐｉになっている格子状の配置にしつつ、吐出孔８は、全体で１２００ｄｐｉの間隔で配置することができる。

これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている１６個の吐出孔８、全部で３２個の吐出孔８が、１２００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、すべてのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に１２００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がっている１個の吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で６００ｄｐｉの等間隔になっている。これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で２色の画像が形成可能となる。この場合、２つの液体吐出ヘッド２を用いれば、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となり、６００ｄｐｉで印刷可能な液体吐出ヘッドを用いるよりも、印刷精度が高くなり、印刷のセッティングも簡単にできる。なお、ヘッド本体２ａの短手方向に並んでいる１列の加圧室列に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８で、仮想直線のＲの範囲がカバーされている。

圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には個別電極２５がそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、共通電極２４とビアホールを介して電気的に接続されている共通電極用表面電極
２８が形成されている。共通電極用表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように２列形成され、また、長手方向の端近くで短手方向に沿って１列形成されている。図示した、共通電極用表面電極２８は直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。

圧電アクチュエータ基板２１は、後述のようにビアホールを形成した圧電セラミック層２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂを積層し、焼成した後、個別電極２５および共通電極用表面電極２８を同一工程で形成するのが好ましい。個別電極２５と加圧室１０との位置ばらつきは吐出特性に大きく影響を与えること、個別電極２５を形成した後、焼成すると圧電アクチュエータ基板２１に反りが生じるおそれがあり、反りが生じた圧電アクチュエータ基板２１を流路部材４に接合すると、圧電アクチュエータ基板２１に応力が加わった状態になり、その影響で変位がばらつくおそれがあることから、個別電極２５は、焼成後に形成される。共通電極用表面電極２８も同様に反りを生じされるおそれがあることと、個別電極２５と同時に形成した方が、位置精度が高くなり、工程も簡略化できるので、個別電極２５と共通電極用表面電極２８は同一工程で形成される。

このような圧電アクチュエータ基板２１を焼成する際に生じるおそれのある、焼成収縮によるビアホールの位置ばらつきは、主に圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に生じるので、共通電極用表面電極２８が偶数個あるマニホールド５の中央、別の言い方をすれば、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央に設けられており、共通電極用表面電極２８が圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に長い形状をしていることにより、ビアホールと共通電極用表面電極２８とが位置ずれにより電気的に接続されなくなることを抑制できる。

圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部６０が、圧電アクチュエータ基板２１の２つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置され、接合される。その際、圧電アクチュエータ基板２１の引出電極２５ｂおよび共通電極用表面電極２８の上に、それぞれ、接続電極２６および共通電極用接続電極を形成して接続することで、接続が容易になる。また、その際、共通電極用表面電極２８および共通電極用接続電極の面積を接続電極２６の面積よりも大きくすれば、信号伝達部６０の端部（先端および圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端）における接続が、共通電極用表面電極２８上の接続により強くできるので、信号伝達部６０が端からはがれ難くできる。

また、吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子３０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。

ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ〜ｊ、カバープレート４ｋおよびノズルプレート４ｌである。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。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。加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は流路部材４の内部の下面側に、吐出孔８は流路部材４の下面にと、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、ヘッド本体２ａには、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の他端から吐出孔８へと連通する流路１３を構成する連通孔である。流路１３は、吐出孔８側で断面が狭くなっているノズル部１３ａと、ノズル部１３ａを除いた部分流路（ディセンダ）１３ｂとからなる。流路１３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。ノズル部１３ａはノズルプレート４ｌに形成されており、ノズル部１３ａの孔は、吐出孔８として流路部材４の外部に開口している径が、例えば１０〜４０μｍのもので、内部に向かって径が大きくなっていくものが開けられている。ノズル部１３ａの内壁の傾斜は１０〜３０度とされる。部分流路１３ｂは、最小径と最大径との比が２倍程度の、径の差の大きくない孔が連なっており、その径は５０〜２００μｍ程である。

第４に、マニホールド５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１７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平面方向に進み、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平面方向に進み、加圧室１０の他端部に至る。加圧室１０から部分流路１３に入った液体は下方に向かいつつ、平面方向にも移動する。平面方向への移動は、最初は大きく、吐出孔８に近い部分で小さくなる。液体は、部分流路１３ｂの端から径の小さくなったノズル部１３を通り、下面に開口した吐出孔８へと進み、吐出される。

図３では、しぼり６となる部位を含むアパーチャプレート４ｃの孔（以下でしぼりとなる孔ということがある）は、同じ副マニホールド５ｂから繋がっている他の加圧室１０とわずかに重なるようになっている。しぼり６となる部位を含むアパーチャプレート４ｃの孔は、平面視した場合に、副マニホールド５ｂ内に含まれるように配置すれば、しぼり６をより密集して配置できるので好ましい。しかし、そのようにするとしぼり６となる孔全体が、副マニホールド５ｂ上の、他の部位と比較して厚さの薄い部分に配置されることになり、周囲からの影響を受け易くなってしまう。そのような場合、平面視したときに、しぼり６となる孔が、該孔に直接的に繋がっている加圧室１０以外の加圧室１０と重ならないようにすれば、しぼり６となる孔が副マニホールド５ｂ上の薄い部位に配置されていても直上にある他の加圧室１０からの振動の影響を直接的に受け難くできる。このような配置は、しぼり６となる孔のあるプレート（複数のプレートで構成されている場合は、それらの内で最も上のプレート）と加圧室１０となる孔のあるプレート（複数のプレートで構
成されている場合は、それらの内で最も下のプレート）との間のプレートが１枚であって、振動が伝わり易い場合に、特に必要とされる。また、しぼり６となる孔のあるプレートと加圧室１０となる孔のあるプレートとの間の距離が２００μｍ以下、さらには１００μｍ以下である場合に、特に必要とされる。重ならないように配置するには、例えば、図３に示したしぼり６となる孔の角度をヘッド本体２ａの短手方向に沿った方向に近づけるか、しぼり６となる孔の一端を少し短くするなどすればよい。

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２４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極２５を有している。個別電極２５は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている個別電極本体２５ａと、そこから引き出された引出電極２５ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極２６が形成されている。接続電極２６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極２６は、信号伝達部６０に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極２５には、制御部１００から信号伝達部６０を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。

共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、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に、圧電セラミック層２１ｂに形成されたビアホールを介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極２８は、多数の個別電極２５と同様に、信号伝達部６０上の別の電極と接続されている。

なお、後述のように、個別電極２５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２５に対応する加圧室１０の体積が変わり、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１２を通じて、対応する吐出口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における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室１０および吐出口８に対応する個別の変位素子３０に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂ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３０が加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極２５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３０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吐出口８から吐出される液体の量は１．５〜４．５ｐｌ（ピコリットル）程度である。

多数の個別電極２５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６０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。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１００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が元の形状に戻り、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、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極２５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室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２５に供給することになる。このパルス幅は、圧力波がしぼり６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、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、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吐出孔８から連続して行なう。一般に、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、本実施形態では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子３０を示したが、これに限られるものでなく、加圧室１０の体積を変化させることができるもの、すなわち、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、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）を用いたものでもよい。

ここでさらに液体吐出ヘッド２における部分流路１３ｂの形状について詳述する。吐出孔行９は、吐出孔８がマニホールド５およびヘッド本体２ａの長手方向に沿って等間隔で並んでいる。異なる吐出孔行９に属する吐出孔８同士を比較すると、ヘッド本体２ａの長手方向に少しずつずれて配置されている。これに対して、加圧室１０は、本実施形態では格子状に配置されている。加圧室１０の配置は、格子状である必要はなく、千鳥配置などでもよいが、その配置は、各加圧室１０において、周囲の加圧室１０との距離や方向が規則的なものにされる。そのようにすれば、各加圧室１０と周囲の加圧室１０との配置に差異が大きいことで、各加圧室１０で周囲の剛性が異なったり、周囲の加圧室１０から受けるクロストークの影響が異なったりすることが避けられ、吐出特性の差を小さくできる。

しかし、このような加圧室１０の配置と吐出孔８の配置を一致させることはできないので、加圧室１０から吐出孔８へ向かう流路１３は、加圧室面４−２から吐出孔面４−１に向かって下方に向かうだけでなく、吐出孔面４−１と平行な平面方向へも移動しなければならない。平面方向の移動量が大きくなると、吐出方向にその影響が表れる。具体的には、部分流路１３ｂにおける平面方向への移動量が大きいと、吐出方向が、吐出孔面４−１と直交する方向から、その移動方向へずれる。吐出方向は、必ずしも、吐出孔面４−１と直交する方向でなければならないわけではないが、通常、液体吐出ヘッド２は、そのように使うように設計されるし、吐出孔８毎に吐出方向のずれがあると、着弾位置がずれて印刷精度が低くなってしまう。

吐出方向がずれる原理は、詳細には分かっていないが、部分流路１３ｂ内の液体が、吐出孔面４−１に対して斜めに進んでいくために、そのまま、斜めの方向に吐出されるのではないかと考えられる。ノズルプレート４ｌにおいて、吐出孔面４−１に直交する線に対して回転対称なノズル部１３ａがあるため、基本的には、そこを通る液体は吐出孔面４−１に直交する方向に向けられる。また、単に部分流路１３ｂを進んでいた方向に、そのまま吐出されるのであれば、吐出方向は部分流路１３ｂの角度と同程度になると考えられるが、実際の吐出方向のずれは、もっと小さい。例えば、部分流路１３ｂの傾きが２０度以上であっても、液滴を１ｍｍ飛翔させた後の着弾位置のずれは２μｍ程度で、吐出方向の傾きとしては０．０３度程度である。

吐出方向の傾きは、ノズル部１３ａに形成されているメニスカスが吐出孔８に向かう際の面の形状が点対称な状態からずれて、わずかに斜めになったり、ノズル部１３ａを通過する際の液体の速度が、ノズル部１３ａの内壁の位置によってわずかに異なっていたり、吐出された液滴のテールが切れる際のテールの切れる位置がノズル部１３ａの中心からずれていることで、テールが液滴本体に追いつく際に横方向への運動成分を付加したりするといった液体の挙動が生じるのが原因になっているのではないかと考えられる。原因がどのようなものであっても、部分流路１３ｂの傾きを小さくすれば、その影響を小さくすることはできるが、平面方向への移動距離は、上述のように加圧室１０の配置と吐出孔８の配置から決まるものであり、根本的に小さくすることは難しい。部分流路１３ｂの長さを長くすれば傾きは小さくなるが、ＡＬが長くなるので、高周波駆動に向かなくなるなどの影響が出るおそれがある。

ヘッド本体２ａの基本的な設計（ヘッド本体２ａの長手方向における加圧室１０のピッチ、およびヘッド本体２の短手方向に加圧室１０を並べる個数など）を決めると、部分流路１３ｂの平面方向の移動距離が決まる。しかし、平面方向の移動距離の異なる部分流路１３ｂをヘッド本体２ａ内においてどのように配置するかによって、印刷精度への影響度合いが異なる。そこで、本発明では、平面方向の移動距離の異なる部分流路１３ｂの配置を適切化する。

まず、部分流路１３の形状の詳細について、図６を用いて説明する。部分流路１３ｂはプレート４ｂ〜４ｋに開けられた孔を繋いで形成されている。各孔は、エッチングで形成されているため、表面から開けた球形と裏面から開けた球形とが合わさった形状をしており、プレート４ｂ〜４ｋの厚さ方向の中央付近で、断面積が小さくなっている。また、表面からのエッチングの中心と裏面からのエッチングの中心とはずれており、プレート間で平面方向に移動するように位置がずれているのに加えて、プレート内でも平面方向に移動するようになっている。

各孔の表面および裏面の形状は円形であるが、正方形に近い長方形状や、楕円形状でもよい。各孔の全体の形状は、概略は円柱状、あるいは傾いた円柱状であるが、詳細には上述のように２つの球を組み合わせた形状である。

Ｗ［μｍ］（以下で単位を省略することがある）は、部分流路１３ｂの平均径（詳細には、吐出孔面４−１と平行な断面の径）である。断面形状が円形でない場合、同じ面積を持つ円の直径を径とすればよい。より具体的には、部分流路１３ｂの体積（μｍ^３）を、部分流路１３ｂの吐出孔面４−１に直交する方向の長さＬＤ［μｍ］で割って断面積を算出して、その断面積に等しい面積の円の直径をＷ［μｍ］とすればよい。また、ここで、Ｗは、主に部分流路１３ｂのノズル部１３ａ側の形状を規定するためのものであるので、部分流路１３ｂが、断面積の著しく異なるものを繋げて構成されている場合（例えば、径で２倍以上異なり、断面積で４倍以上異なるような場合）、ノズル部１３ａ側の端部の開口径を用いてもよい。

部分流路１３ｂのノズル部１３ａ側の端部の、吐出孔面４−１と平行な面Ｐ１における断面形状の面積重心をＣ１とする。なお、ノズル部１３ａの部分流路１３ｂ側の開口は、平面視において、中にＣ１が含まれるように配置されている。部分流路１３ｂの、ノズル部１３ａ側の端部から、吐出孔面４−１と直交する方向の上側へ２Ｗの位置の吐出孔面４−１と平行な平面Ｐ２における断面形状の面積重心をＣ２とする。部分流路１３ｂの加圧室１０側の端部の、吐出孔面４−１と平行な面Ｐ３における断面形状の面積重心をＣ３とする。

部分流路１３ｂ内の液体は、Ｃ３からＣ２を経由してＣ１に向かう。Ｃ３からＣ２へは、液体が下方に向かうとともに、平面方向への移動が大きくなるように、プレート間において、開口の位置がずらされており、さらにプレートの表と裏とで、開口の位置がずらされている。

単純な設計では、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１は、ほぼ直線上に配置される。そのような場合、吐出される液滴は、吐出孔面４−１に直交する方向から斜めにずれて、ヘッド本体２ａを平面視したときのＣ３からＣ１へ向かう方向へ吐出される。

Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１が直線上にない場合は、吐出される液体の方向は、Ｃ２からＣ１へ向かう方向にずれる。これは、部分流路１３ｂは、Ｃ３からＣ２までの間で角度が変わるように繋がっている形状の部分を含むため、圧力波は、その形状の影響を受けた乱れた状態になるが、開口径Ｗの倍の長さを進みＣ１に近づくうちに、内壁との散乱などの結果、Ｃ２からＣ１へ向かう方向に沿った圧力波に再構成されるためだと考えられる。

つまり、液体の吐出される方向のずれは、Ｃ３からＣ２に向かう方向にはほとんど影響されず、ほぼＣ２からＣ１へ向かう方向により決まる。ここでは、平面視した場合における、Ｃ２からＣ１までの間でＣ２からＣ１へ向かう方向は、あまり変わらないと考えている。その角度の変化は、大きくても４５度以下である。Ｃ２からＣ１に向かう間に、平面方向の向きが大きく変わると、上述の圧力波の再構成の途中で吐出されるので、吐出方向のばらつきが大きくなると考えられる。

吐出孔面４−１に平行な方向におけるＣ２とＣ１との距離はＤ２［μｍ］であり。この値が大きいと、吐出される液滴の角度のずれが大きくなる。また、ヘッド本体２ａを平面視した際における、液滴の吐出される角度は、Ｃ２からＣ１へ向かう角度になる。

液滴の吐出される方向に関して、印刷精度への影響が大きいのは、記録用紙Ｐの搬送方向に直交する方向への着弾位置のずれとなるものである。通常の液体吐出ヘッド２の使用では、この方向は、吐出孔行９において、吐出孔８の並んでいる方向であり、この方向を第１方向と呼ぶ。本実施形態では、ヘッド本体２ａの長手方向と、第１方向とは一致している。また、第１方向と直交する方向を第２方向と呼ぶ。第２方向は、吐出孔行９が並ん
でいる方向でもある。

部分流路１３ｂが斜めになっていることによる影響のうち、第１方向に関する着弾ずれの大きさは、吐出孔面４−１に平行な方向におけるＣ２とＣ１との距離はＤ２［μｍ］の第１方向成分に比例すると考えられ、この値をＸＤ２［μｍ］とする。なお、ＸＤ２［μｍ］は、第１方向のどちらに向かっているかで正負を付けて表す。以下では、便宜上右方向に向かっている場合を正とする。

加圧室１０と吐出孔８とＸＤ２［μｍ］との関係について図７を用いて説明する。図７は、図４の一部を拡大した平面図であり、２つの加圧室１０とその間に存在する隔壁１５を示している。図７に示した仮想直線Ｌ上に、第２方向に沿って、図示しないものと合わせて３２個の加圧室１０が配置されている。吐出孔８については、図示した２つの加圧室１０とそれぞれ繋がっている２つの吐出孔８を黒点で表し、他の図示しない加圧室１０と繋がっている吐出孔８の、加圧室１０に対する相対的な位置を鎖線の円で示した。仮想直線Ｌ上に配置されている３２個の加圧室１０に繋がっている吐出孔８は、図に示したようにＲの範囲に等間隔ｄ［μｍ］で配置されている。

なお、図７では、図の上に位置する加圧室１０の下側に３２個の吐出孔８の相対位置、図の下に位置する加圧室１０の上側に３２個の吐出孔８の相対位置を示しているが、実際に加圧室１０の下側にある吐出孔８は、図に示した３２個の相対位置のうち１６カ所であり、加圧室１０の上側にある吐出孔８は、図に示した３２個の相対位置のうち１６カ所である。正確には、それら、各１６個の吐出孔８を合わせた計３２個の吐出孔８がＲの範囲に等間隔ｄ［μｍ］で配置されているということである。なお、本実施形態では、ｄは１２００ｄｐｉに対応する間隔であり、約２１μｍ（＝１インチ／１２００）であり、Ｒは３１×ｄであるので、約６５６μｍである。

また、図では省略しているが、図の左右には、第２方向に隣り合っている加圧室列に繋がっている吐出孔８が連なっている。部分流路１３ｂについては、ほとんどを省略し、加圧室１０に直接接している部分のみを示すとともに、代わりにＣ３、Ｃ２、Ｃ１と、それらを繋ぐ線を示している。

ＸＤ２の値としては、−Ｒ／２からＲ／２までの３２個の値がある。各吐出孔行９における吐出孔８は、Ｒ＋ｄ毎に配置されている。つまり、各吐出行９では、ＸＤ２の値が同じ（設計上同じ値にされているということであり、製造におけるばらつきは除く）である。また、別の吐出孔行９ではＸＤ２の値が異なる。吐出孔８がこのように配置されていることにより、吐出孔８全体で、ヘッド本体２ａの長手方向の一端部から他端部まで、吐出孔８が第１方向に等間隔で並ぶようになる。

このようなヘッド本体２ａにおいて、部分流路１３ｂの設計、より具体的には、各吐出孔行９に割り当てるＸＤ２の値を変えることにより、印刷精度を向上させる設計について、何種類か説明する。これらの設計は組み合わせて用いてもよい。なお、ヘッド本体２ａ内で、加圧室１０の位置と吐出孔８の位置との関係が第１方向で変わらない、すなわちＲ＝０（設計上０ということであり、製造におけるばらつきは除く）の場合、吐出孔行９によってＸＤ２の値を変えることはできないので、本発明の対象外である。また、吐出孔行９が２行しかない場合、ＸＤ２の値を入れ替えても差は、あまり生じないため、本発明の対象外である。すなわち本発明では、Ｒ＞０であり、吐出孔行９は３行以上である。

第１に、液体吐出ヘッド２をプリンタ１へ設置する際の角度の影響を考慮した設計である。プリンタ１のようなラインプリンタの場合、液体吐出ヘッド２は、記録用紙Ｐの搬送方向にほぼ直交するように設置される。液体吐出ヘッド２を移動させて印刷するシリアル
プリンタの場合、液体吐出ヘッド２は、液体吐出ヘッド２の移動方向とほぼ直交するように設置される。いずれの場合も、印刷精度が高くなるよう、精度よく設置しようとするが、誤差なく設置することは原理的にできない。そこで、液体吐出ヘッド２の設置角度が設計からずれた場合について、印刷精度が低下し難いように部分流路１３ｂの設計を行なう。

設置角度がずれた場合、設置角度の影響を最も受けるのが、第２方向の一方の端の吐出孔行９（以下で一端吐出孔行という）と他方の端の吐出孔行９（以下で他端吐出孔行という）である。これらの吐出孔行９は、液体吐出ヘッド２（ヘッド本体２ａ）の短手方向の端に位置するため、液体吐出ヘッド２が回転した際に、吐出孔８が第１方向へ移動する移動量が最も大きくなるからである。

液体吐出ヘッド２が所定の位置より右に回転した位置に設置された場合、一端吐出孔行の吐出孔８は右にずれ（以下で、一端吐出孔行が右にずれる、のように省略することがある）、他端吐出孔行は左にずれる。液体吐出ヘッド２が所定の位置より左に回転した場合、一端吐出孔行は左にずれ、他端吐出孔行は右にずれる。一端吐出孔行のＸＤ２の値が正（吐出方向が右へ向かう）で、他端吐出孔行のＸＤ２の値が負（吐出方向が左へ向かう）であった場合、液体吐出ヘッド２が右に回転すれば、印刷精度はより大きく低下し、液体吐出ヘッド２が左に回転すれば、印刷精度の低下は小さくなる。

設置角度のずれが左右どちらである場合にも、印刷精度の低下が大きくならないように、一端吐出孔行のＸＤ２と他端吐出孔行のＸＤ２を近い値にする。具体的には、一端吐出孔行のＸＤ２と他端吐出孔行のＸＤ２の差の絶対値をＲ／２以下にする。これにより設置角度のずれがどちらに回転するものであっても、印刷精度の低下が極端に大きくならない。差の絶対値は、Ｒ／４以下にするのがより好ましく、さらにｄ（設計上の最小値）にするのが好ましい。

また、一端吐出孔行のＸＤ２および他端吐出孔行のＸＤ２は、ともにＲ／４以下にすることで、液体吐出ヘッド２が回転したときに位置ずれが大きくなる一端吐出孔行および他端吐出孔行から吐出される液滴を吐出孔面４−１に直交する方向に近づけることで、印刷精度を高くできる。一端吐出孔行のＸＤ２および他端吐出孔行のＸＤ２は、ともにＲ／８以下にするが好ましい。

ＸＤ２の値としては、第２方向におけるヘッド本体２ａの中央に向かっていくにしたがって、吐出孔行９のＸＤ２の値が増えていくようにするのが好ましい。

一端吐出孔行のＸＤ２および他端吐出孔行のＸＤ２の値としては、液体吐出ヘッド２をプリンタ１に設置する際の位置決め構造まで考慮することが考えられる。

図８（ａ）は、液体吐出ヘッド２を（ヘッド搭載）フレーム７０に位置決めして設置する構造を示した斜視図である。図８（ｂ）は、フレーム７０に液体吐出ヘッド２を設置する状態、およびその際生じる吐出孔８の位置ずれの状態を示した平面図である。

液体吐出ヘッド２の長手方向の一端には、第１位置決め部４０が設けられており、他端には第２位置決め部４１が設けられている。フレーム７０には、液体吐出ヘッド２の一部が入り、ヘッド本体２ａが記録用紙Ｐに面するように、貫通孔７０ｃが開いている。貫通孔７０ｃの平面形状は、ヘッド本体２ａより少し大きな長方形状をしている。フレーム７０の上面の、貫通孔７０ｃの長手方向の外側には、それぞれ外部の位置決め基準である、円柱状の位置決めピン７１ａ、７１ｂが設けられている。

具体的な位置決めは、次のように行なわれる。第１位置決め部４０には三角形状に切り欠いた部分があり、切り欠いた部分に露出した２つの側面が位置決めピン７１ａに当接することで、回転軸Ｇが定められる。液体吐出ヘッド２は、回転軸Ｇに対して回転可能になっているので、その状態で、回転規制方向Ｈに回転させられる。そうすると、第２位置決め部４１の側面が、位置決めピン７１ｂに当接することで、それ以上回転規制方向Ｈに回転できないようになる。このように、第１位置決め部４０で回転軸Ｇを定め、第２位置決め部４１で回転角度を定めることで、フレーム７０に対して、液体吐出ヘッド２の位置を定めることができる。その後、例えば、ねじを第１位置決め部４０の貫通孔４０ａを通してねじ穴７０ａに付け、ねじを第２位置決め部４１の貫通孔４１ａを通してねじ穴７０ｂに付けることで液体吐出ヘッド２をフレームに固定する。

このように固定すると液体吐出ヘッド２の設置角度のずれは、ほとんど回転規制方向Ｈと逆の方向に生じる。これは、例えば、回転規制方向Ｈへの回転が充分でなく、第２位置決め部４１が位置決めピン７１ｂに充分押し当てられないことや、回転規制方向Ｈへの勢いよく回転させることで、第２位置決め部４１が位置決めピン７１ｂに当たった後に反発して、位置決めピン７１ｂから第２位置決め部４１が離れてしまうことによる。

図８（ｂ）では、そのように、位置決めピン７１ｂと第２位置決め部４１とが離れてしまった設置状態を表している（差が分かりやすいように、角度は誇張されている）。回転規制方向Ｈへの回転（右回転）が充分でないことにより、図８（ｂ）では図の一番上の吐出孔行９である一端吐出孔行に属する吐出孔８ａは、正常に位置決めした場合、８ａ’の位置にくるべきであるが、８ａの位置にきている。つまり、回転規制方向Ｈと逆である逆回転Ｈｒ（左回転）が生じたように位置ずれする。吐出孔８ａは左にずれるので、一端吐出孔行のＣ２からＣ１へ向かう方向が左を向いている（ＸＤ２が負）と、設置角度のずれと、吐出方向の傾きとが重なり合って、液体の着弾位置ずれが大きくなってしまう。逆に、一端吐出孔行における回転規制方向Ｈの第１方向における方向（右向き）と、一端吐出孔行におけるＣ２からＣ１へ向かう方向（右向き）とが一致していると、位置ずれと吐出角度の傾きが相殺されるので、液体の着弾位置ずれは小さくなり、印刷精度は高くなる。

図８（ｂ）では図の一番下の吐出孔行９である他端吐出孔行に属する吐出孔８ｂは、正常に位置決めした場合、８ｂ’の位置にくるべきであるが、８ｂの位置にきている。つまり、回転規制方向Ｈと逆である逆回転Ｈｒ（左回転）が生じたように位置ずれする。したがって、他端吐出孔行においても、他端吐出孔行における回転規制方向Ｈの第１方向における方向（左向き）と、他端吐出孔行におけるＣ２からＣ１へ向かう方向（左向き）とが一致していると、位置ずれと吐出角度の傾きが相殺されるので、液体の着弾位置ずれは小さくなり、印刷精度は高くなる。

また、他の吐出孔行９についても同様の傾向が生じるので、次のようにするのが好ましい。まず、一端吐出孔行と他端吐出孔行との間を、第２方向に２等分して２つの領域に分けて、吐出孔行９を、第２方向の一方の端側の領域に含まれる一端側領域の吐出孔行９と、第２方向の他方の端側の領域に含まれる他方端側領域の吐出孔行９とに分ける。一端側領域の吐出孔行９のＸＤ２の平均を計算すれば、その値の正負により、一方端側領域の吐出孔行９のＣ２からＣ１へ向かう方向が、第１方向のどちら側を主に向いているかが分かる。その方向と、一端側領域の吐出孔行９における回転規制方向Ｈの第１方向における方向が一致していれば、位置ずれと吐出角度の傾きとが相殺されるので、設置角度がずれたときの印刷精度の低下が大きくなり難い。同様に、他端側領域の吐出孔行９のＸＤ２の平均を計算すれば、その値の正負により、他端側領域の吐出孔行９のＣ２からＣ１へ向かう方向が、第１方向のどちら側を主に向いているかが分かる。その方向と、他端側領域の吐出孔行９における回転規制方向Ｈの第１方向における方向が一致していれば、位置ずれと吐出角度の傾きとが相殺されるので、設置角度がずれたときの印刷精度の低下が大きくな
り難い。

続いて、液体吐出ヘッド２をプリンタ１へ設置する際の角度の影響を考慮した設計として、記録用紙Ｐ上に隣り合って着弾する液滴の吐出孔８とＸＤ２の関係を規定することが考えられる。記録用紙Ｐ上に隣り合って着弾する液滴の吐出される吐出孔８は、第１方向に隣り合っている吐出孔８であるので、第１方向に隣り合っている吐出孔８のＸＤ２を考える。

ヘッド本体２における、第１方向に隣り合っている２つ吐出孔８の位置によって設置角度の影響は異なる。すなわち、それぞれの吐出孔８の属する吐出孔行９の第２方向における位置が離れれば離れるほど、設置角度の影響は大きくなる。設置角度のずれは、一般的にはどちらに回転するようにずれるか予測し難いので、回転方向により影響が表れ難いように、吐出方向の差は少ない方が良い。具体的には、第１方向に隣り合っている２つ吐出孔８のＸＤ２の差の絶対値を、Ｒ／２以下とすればよい。ＸＤ２の差の絶対値は、Ｒ／４以下とするのがより好ましい。

第２に、記録用紙Ｐが平面上に搬送されない場合を考慮した設計である。図９（ａ）は、プリンタ１０１の側面図であり、プリンタ１０１では、記録用紙Ｐは円筒形のドラム８５上を搬送される。このように凸形状の上を搬送される記録用紙Ｐに印刷する場合、吐出孔行９の位置によって、記録用紙Ｐまでの液滴の飛翔距離が異なる。

プリンタ１０１では、吐出孔面４−１の第２方向の中央から、吐出孔面４−１に直交するように伸ばした線がドラム８５の中心を通るようになっている。ヘッド本体２ａをこのような位置に設置をすると、第２方向の中央の吐出孔行９からの吐出される液滴の飛翔距離はＬＭ［μｍ］となり、第２方向の端の吐出孔行９からの吐出される液滴の飛翔距離はＬＥ［μｍ］となり、ＬＥ＞ＬＭとなる。

吐出孔８からの吐出角度のずれが同じでも、飛翔距離が長くなれば着弾位置のずれは大きくなる。そのため、飛翔距離が長い吐出孔８からの吐出角度を、相対的に小さくすれば、印刷精度が高くなる。

図９（ｂ）は、ヘッド本体２ａの平面図であり、第２方向の一方の端に位置する吐出孔行９と、第２方向の他方の端に位置する吐出孔行９との間を、第２方向に４等分して４つの領域に分けて、中央の２つの領域からなる中央領域ＡＭと、両端の２つの領域からなる両端領域ＡＥとを示している。中央領域ＡＭに含まれる吐出孔行９は相対的に飛翔距離が短い吐出孔行９であり、両端領域ＡＥに含まれる吐出孔行９は相対的に飛翔距離が長い吐出孔行９である。したがって、両端領域ＡＥに含まれる吐出孔行９におけるＸＤ２の平均値を、中央領域ＡＭに含まれる吐出孔行９におけるＸＤ２の平均値より小さくすれば、飛翔距離の長い吐出孔行９の吐出角度が小さくなるので、印刷精度を高くできる。

さらに、印刷精度を向上させるためには、第２方向に６等分して６つの領域に分けて、（端から１番目と６番目の領域の吐出孔行９のＤＸ２の平均）＜（端から２番目と５番目の領域の吐出孔行９のＤＸ２の平均）＜（端から３番目と４番目の領域の吐出孔行９のＤＸ２の平均）のようにすればよい。分割数は、各領域に属する吐出孔行９が存在しなくなるまで増やしてもよい。

図９（ｃ）は、プリンタ２０１の側面図であり、プリンタ２０１では、記録用紙Ｐは円筒形ドラム８５上を搬送される。プリンタ２０１では、吐出孔面４−１に直交し、ドラム８５の中心を通る線が、吐出孔面４−１と交わる点は、第２方向の端に位置する吐出孔行９よりも外側になっている。液滴の飛翔距離の差が少ない方が印刷精度は高くなるので、
その点では、プリンタ１０１のような構造が望ましいが、他の機械的な要因などでプリンタ２０１のような構造とする場合がある。

図９（ｄ）は、ヘッド本体２ａの平面図であり、第２方向の一方の端に位置する吐出孔行９と、第２方向の他方の端に位置する吐出孔行９との間を、第２方向に２等分して２つの領域に分けて、第２方向のドラム８５の中心に近い側である一端側の一端側領域ＡＥ１と、他端側の他端側領域ＡＥ２とを示している。一端側領域ＡＥ１に含まれる吐出孔行９は相対的に飛翔距離が短い吐出孔行９であり、他端側領域ＡＥ２に含まれる吐出孔行９は相対的に飛翔距離が長い吐出孔行９である。したがって、他端側領域ＡＥ２に含まれる吐出孔行９におけるＸＤ２の平均値を、一端側領域ＡＥ１に含まれる吐出孔行９におけるＸＤ２の平均値よりも小さくすることで、飛翔距離の長い吐出孔行９の吐出角度が小さくなるので、印刷精度を高くできる。

さらに、領域の分割数を増やして、各領域に含まれる吐出孔行９のＸＤ２の平均値が、他端側に向かうにしたがって小さくなるようにするのがよい。

続いて部分流路１３ｂにおけるＣ３からＣ２までの構造とＣ２からＣ１までの構造について説明する（図６参照）。吐出孔面４−１に平行な方向におけるＣ２とＣ１との距離Ｄ２［μｍ］小さくすることで吐出方向の角度を小さくでき、Ｄ２≦０．１Ｗとするのが好ましい。これにより、吐出方向に対する影響の大きい、ノズル部１３ａから２Ｗの範囲の部分流路１３ｂが、吐出孔面４−１に対して、ほぼ直交する形状になり、吐出方向が吐出孔面４−１に対して直交する方向に近くなる。

Ｃ１とＣ３とを繋ぐ直線Ｃ１Ｃ３と、ノズル部１３ａ側の端部から吐出孔面４−１と直交する方向へ２Ｗの位置における前記吐出孔面と平行な平面Ｐ２との交点をＣｍとする。言い換えれば、Ｃｍは、Ｃ１とＣ３とを直線的に繋ぐ形状の部分流路１３ｂを作製した場合に、その部分流路１３ｂの中心が平面Ｐ２を通る位置である。吐出孔面４−１に平行な方向におけるＣｍとＣ１との距離はＤｍ［μｍ］であり、Ｄｍ＞０．１Ｗとすることにより、Ｃ３とＣ１との平面方向の距離が離れている場合であっても、それらを繋ぐことができる。なお、図６では、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が一つの縦断面にある場合を示しているが、そうである必要はない。

また、部分流路１３ｂの、ノズル部１３ａ側の端から吐出孔面４−１に直交する方向へ２Ｗの範囲内に、狭窄部１３ｂａが設けられていれば、圧力波が、その部分で部分流路１３ｂの中心付近に集まるので、Ｃ２付近で生じた圧力波の乱れが整い、その後で、吐出孔面４−１に平行な圧力になりやすい。狭窄部１３ｂａの径は、０．５Ｗ〜０．９Ｗ、より好ましくは、０．６Ｗ〜０．８Ｗにすることで、小さすぎて抵抗が大きくなって、吐出速度が極端に下がることもなく、大きすぎて狭窄部１３ｂａがあることの効果があまり表れなくなることもない。

また、上述したようなＣ１から２Ｗの範囲を吐出孔面４−１に対して、ほぼ直交するような形状を有する液体吐出ヘッド２は、平面視したときに、吐出孔８（より正確には、吐出孔面４−１における吐出孔８の開口の面積重心Ｃｎ）とＣ３とを繋ぐ直線と、列方向との成す角度が大きい場合に特に有用である。

ここで、Ｃ３とＣｎとを繋ぐ線と列方向との成す角度θを考える。図では、Ｃｎが図の右側に向かう際のθのうちで最大値をθ１、Ｃｎが図の左側に向かう際のθのうちで最大値をθ２として示している。所望の解像度で印刷できる液体吐出ヘッド２を設計する際、通常の液体吐出ヘッド２（吐出孔面４−１付近の部分流路１３ｂが、吐出孔面４−１に対してほぼ直交していないような液体吐出ヘッド２）では、Ｃ３とＣｎとを繋ぐ線と、列方
向との成す角度θ１、θ２は、液体の吐出方向の精度（着弾位置の精度）だけを考えた場合、θ１、θ２は小さい方が好ましい。しかし、ｄ［μｍ］は、基本的な使い方をする際において、隣接する画素の距離（解像度）になる値であり、所望の解像度で印刷できる液体吐出ヘッド２を設計する際、ｄ［μｍ］は変更できない値になる。ｄ［μｍ］を一定の値とした場合に、θ１、θ２を小さくしようとすると、Ｃ３とＣｎとを繋ぐ直線の長さが長くなり（部分流路１３ｂの長さはそれ以上になる）、液体吐出ヘッド２の短手方向に長さが長くなってしまう。そうすると、液体吐出ヘッド２を設置する際の角度が印刷精度に与える影響が大きくなるので好ましくない。

また、部分流路１３ｂの長さが長くなると、部分流路１３ｂおよび加圧室１０内の液体の固有振動周期が長くなる。駆動波形の長さは、固有振動周期に比例するので、１回の吐出に必要な駆動波形の長さが長くなる。そうすると、高い駆動周波数で駆動しようとする際に、１つの駆動周期内に、駆動波形が納まらなくなるおそれがあるので、高い周波数での駆動（高速印刷）に向かなくなる。

通常の液体吐出ヘッド２では、θ１、θ２が４５度以上になると、その角度が吐出方向における行方向にばらつきに与える影響が大きくなり印刷精度が悪くなる。しかし、本実施形態のように、吐出孔面４−１付近の部分流路１３ｂが、吐出孔面４−１に対してほぼ直交していれば、θ１、θ２が４５度以上であっても、印刷精度はほとんど悪くならない。そのため、θ１、θ２を４５度以上にしても、印刷精度を低下させないで、短手方向の長さを短くしたり、高駆動周波数の液体吐出ヘッド２を作製できる。本発明の液体吐出ヘッド２では、そのようなメリットを生かすために、逆にθ１、θ２を大きくした方が好ましく、６０度以上に、さらに７５度以上にするのがよい。

また、Ｃ３からＣ２における平面方向への移動は、プレート間の開口のずれをＷ／３以下にすることで、プレート間で部分流路１３ｂが狭くなることでの吐出速度の低下が抑制できる。また、プレート内での開口のずれをＷ／４以下にすることで、プレート間で部分流路１３ｂが狭くなることや、プレート内で表側のエッチングと裏側のエッチングとが繋がらなくなることが抑制できる。

Ｃ３からＣ２にかけての設計にこのような制約がある場合など、加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ際に必要な平面方向の移動距離が確保できない可能性がある。そのような場合、加圧室１０の形状を吐出孔面４−２内で、回転させた形状にすればよい。これについて、図１０を用いて説明する。

図１０は、ヘッド本体２ａの模式的な拡大平面図である。ただし、図１０では、実際は断面形状が円形の孔が繋がって構成されている部分流路１３ｂを、それらを繋げた模式的な形状で示している。このヘッド本体２ａの基本的な構造は図２〜６で示したとものほぼ同じであり、差異のある部分について説明する。Ｃｃは加圧室４１０の面積中心であり、各加圧室４１０のＣｃは、ヘッド本体２ａと同様に格子状に配列されている。加圧室４１０は菱形形状をしており、その狭角を結ぶ長軸Ｌｃは、加圧室４１０の格子状の配置に対して、０度でない角度が付いている。この角度は、菱形形状の加圧室４１０が平面方向に回転している回転角度である。平面方向の移動距離が大きい部分流路１３ｂに繋がっている加圧室４１０における回転角度は、部分流路１３ｂにおける平面方向の移動を助けるように付けられる。

Ａ１は、加圧室４１０が連なっている方向の一方であり、Ａ２はその反対の方向である。加圧室４１０の面積中心Ｃｃに対して、その加圧室４１０に繋がっている吐出孔８がＡ１方向の側にあるにせよ、Ａ２方向の側にあるにせよ、その間を流路で繋がなければいけない。吐出孔８までのＡ１方向への移動距離が大きい場合、Ｃ１とＣ３とを直線的に繋ぐ
ような部分流路１３ｂにすると、吐出方向が、吐出孔面４−１に直交する方向に対して角度が付いてしまう。そのため、部分流路１３ｂのノズル部側の長さ２Ｗの領域は、ほぼ吐出孔面に直交する方向を向いた形状にされ、部分流路１３ｂにおける平面方向への移動はＣ３からＣ２（図示せず）の間で行なわれる。

図１０の上側にある行の加圧室４１０では、Ｃ３からＣ１に向かう方向は、Ａ１方向を向いている。また、その行の加圧室４１０は、平面方向に回転した形状をしていて、Ｃｃからその端に繋がっている部分流路１３ｂのＣ３に向かう方向もＡ１の方向を向いている。これにより移動距離が大きい場合であっても加圧室４１０と吐出孔８とを繋ぐことができる。図１０の下側にある行の加圧室４１０のように、吐出孔８が加圧室４１０に対してＡ２の側にあって、移動距離が大きい場合も、同様である。いずれの場合でも、Ｃ３からＣ１に向かう方向と、ＣｃからＣ３に向かう方向とが、Ａ１の方向を向いているか、Ａ２の方向を向いているかが一致していることにより、移動距離が大きい場合であっても加圧室４１０と吐出孔８とを繋ぐことができる。

より具体的には、吐出孔面４−１に平行な方向におけるＣｍとＣ１（Ｃ１、Ｃ２、Ｃｍの定義は上述の場合と同じである）との距離が０．１Ｗより大きく、吐出孔面４−１に平行な方向におけるＣ２とＣ１との距離が０．１Ｗ以下である条件を満たしている部分流路１３ｂに繋がっている加圧室４１０では、加圧室４１０の平面形状の面積重心Ｃｃから当該部分流路１３ｂのＣ３に向う方向と、当該部分流路１３ｂのＣ３からＣ１に向う方向とは、吐出孔８あるいは加圧室４１０が連なっている方向の一方の方向であるＡ１の方向を向いているか、その反対の方向のＡ２の方向を向いているかが一致していればよい。前述の条件を満たしていない部分流路１３ｂに繋がっている加圧室４１０では、方向は一致していなくても構わないが、一致させるようにすれば、部分流路１３ｂにおける平面方向の移動距離を短くできるので、吐出方向のずれをより小さくできる。

また、Ｄ２の値をほぼ０（ゼロ）とするような部分流路１３ｂの設計ができるのが好ましいが、そのような設計をするとＣ３からＣ２の平面方向の移動距離が長くなりすぎてしまい、エッチィングで繋がるような部分流路１３ｂの孔を設計できないことがある。そのような場合、Ｃ２からＣ１へ向かう部分がある程度斜めになるように設計せざるを得ない。そのような場合の設計について図１１を用いて説明する。

図１１は、流路部材４の模式的な縦断面図であり、２つの部分流路１３ｂが示されている。１つはＣ３−１からＣ２−１を通り、Ｃ１−１に至る部分流路１３ｂであり、もう１つはＣ３−２からＣ２−２を通り、Ｃ１−２に至る部分流路１３ｂである。Ｃ３−１からＣ１−１に至る部分流路１３ｂは、平面方向の移動距離（図の右側へ向かう）が長いため、Ｃ２−１からＣ１−１までの移動距離（Ｄ２）を短くすることができない。このような場合、Ｃ３−２からＣ２−１に向かう部分流路１３ｂを、一旦、Ｃ１−２より図の左側まで移動させ、それよりＣ１−２側で図の右側へ向かわせる。このようにすることで、Ｃ２−１からＣ１−１へ向かう部分流路１３ｂの方向と、Ｃ２−２からＣ１−２へ向かう部分流路１３ｂの移動距離を近づけることができる。

つまり、２つの部分流路１３ｂのＣ２からＣ１への移動方向を合わせたり、移動距離の差を小さくすることは、Ｃ３からＣ１の平面方向への移動距離が小さい部分流路１３ｂにおいて、Ｃ３からＣ２までの間で向かう方向を変えることで可能になる。

部分流路１３ｂの基本的な構造は図６に示したもので、Ｃ３からＣ１達にするまでの平面方向の移動のさせ方を異ならせた部分流路１３ｂを持つ液体吐出ヘッド２を作製して、部分流路１３ｂの形状と吐出方向の関係を確認した。各評価で共通の部分流路１３ｂの構
造は、ＬＤ＝９００μｍ、Ｗ＝１３５μｍである。１つの液体吐出ヘッド２内には、Ｃ３からＣ１へ向かう方向の第１方向成分ＸＤ３（Ｃ３に対するＣ１の第１方向の位置）が、ほぼ０μｍ（液体吐出ヘッド２の長手方向にはほぼ移動しなく、短手方向に少し移動するもの）から３４０μｍの部分流路１３ｂが存在している。なお、Ｃ３とＣｎとを繋ぐ直線と、第２方向との成す角度θ１およびθ２は、７５度である。

まず、部分流路１３ｂの、ノズル部側で吐出孔面４−１に直交する形状にされている部分（直交部）の長さを１１０μｍ、２７０μｍ、４１０μｍと変えたものを作製した。逆に言えば、平面方向へのＸＤ３の距離の移動は、この直交部より上側で行なわれるようにした。

ＸＤ３と測定した着弾位置の位置ずれの関係を図１２（ａ）〜（ｃ）のグラフに示した。ＸＤ３については、Ｃ３からＣ１（Ｃ２）へ向かう方向が第１方向の一方に向かっているか、他方に向かっているかの符号が付いている。着弾位置は、吐出孔面４−１より１ｍｍ離れた面に着弾させた場合の位置ずれで評価した。位置ずれは、第１方向へのずれだけを測定し、Ｃ３からＣ１へ向かう方向と同様に符号を付けている。また、Fire1とFire2とは、駆動波形のパルス幅が異なり、Fire2は、Fire1よりパルス幅が長く、吐出する液滴が大きなものである。

図１２（ａ）のグラフから、直交部が１１０μｍの液体吐出ヘッド２では、着弾位置のずれる方向は、Ｃ３からＣ２へ向かう方向と一致していて、着弾位置のずれる量は、ＸＤ３の距離に比例していることが分かる。これに対して、図１２（ｂ）の直交部が２７０μｍの液体吐出ヘッド、および図１２（ｃ）の直交部が４１０μｍの液体吐出ヘッド２では、着弾位置とＸＤ３の値との相関は、ほぼ見られない状態となっている。これにより、部分流路１３ｂのノズル部側に、部分流路１３ｂの平均径Ｗ（＝１３５μｍ）の倍の長さの直交部を設けることで、吐出方向のばらつきを抑制できることが分かった。

続いて、部分流路１３ｂとしてＣ３からＣ１までをほぼ直線状に繋いだ形状とした液体吐出ヘッド２を作製した。この液体吐出ヘッド２を評価することで、ＸＤ２の値と着弾位置のずれを評価することで、部分流路１３ｂの、ノズル部側の２Ｗの領域の方向と吐出孔面との直交性がどの程度必要かが分かる。

評価結果を図１３に示す。第１方向の距離であるＸＤ２の距離を０．１Ｗ（＝１３．５μｍ）以下とすることで、第１方向の着弾位置のずれは、１μｍ以下なっており、図１２（ｂ）（ｃ）のばらつきと同程度以下にできることが分かった。この傾向は、第２方向にも同様であると考えられるので、Ｄ２の距離を０．１Ｗにすれば、着弾位置のずれを１μｍ以下にできると考えられる。印刷精度を高くするためには、直交部の吐出孔面４−１に対する直交性を、これと同程度以上にすればよいと考えられる。すなわち、部分流路１３ｂのノズル部側から２Ｗまでの距離の領域における平面方向の移動距離Ｄ２を０．１Ｗ以下にすれば、着弾位置のずれを十分小さくできる。また、このような着弾位置のずれであれば、１２００ｄｐｉの印刷を精度よく行なうことができる。

１、１０１、２０１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４、４・・・流路部材
４ａ〜ｌ・・・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、８ａ、８ｂ・・・吐出孔
９・・・吐出孔行
１０、４１０・・・加圧室
１１・・・加圧室行
１２・・・個別流路
１３・・・（加圧室と吐出孔とを繋ぐ）流路
１３ａ・・・ノズル部
１３ｂ・・・部分流路（ディセンダ）
１３ｂａ・・・狭窄部
１４・・・個別供給流路
１５、７１５、８１５・・・隔壁
１６、３１６・・・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
２５・・・個別電極
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
４０・・・第１位置決め部
４１・・・第２位置決め部
６０・・・信号伝達部（配線基板）
７０・・・（ヘッド搭載）フレーム
７１ａ、ｂ・・・位置決めピン
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
８５・・・ドラム
８８・・・制御部
Ｃ１・・・部分流路のノズル部側の端部の面積重心
Ｃ２・・・部分流路のノズル部側から２Ｗの位置の面積重心
Ｃ３・・・部分流路の加圧室側の端部の面積重心
Ｃｃ・・・加圧室の面積重心
Ｐ・・・印刷用紙

Claims (7)

1. 複数の吐出孔、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、
   前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方向である第２方向に並んでおり、
   前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、
   前記部分流路の平均径をＷ［μｍ］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、
   前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、
   Ｒ＞０であり、
   前記吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］と、
   前記吐出孔行のうちの前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］との差の絶対値がＲ／２［μｍ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 複数の吐出孔、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、
   前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方向である第２方向に並んでおり、
   前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、
   前記部分流路の平均径をＷ［μｍ］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、
   前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、
   Ｒ＞０であり、
   前記複数の吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行と、前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行との間を、前記第２方向に４等分して４つの領域に分けて、前記吐出孔行を、中央の２つの前記領域に含まれる中央領域の吐出孔行と、両端の２つの前記領域に含まれる両端領域の吐出孔行とに分けたとき、
   前記両端領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値が、前記中央領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値より小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 複数の吐出孔、複数の加圧室、および前記複数の吐出孔と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の流路を備えている流路部材と、前記加圧室内の液体を加圧する加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、
   前記複数の吐出孔は、該複数の吐出孔が開口している吐出孔面において、複数の前記吐出孔が第１方向に並んでいる３行以上の吐出孔行を構成しており、該吐出孔行は、前記第１方向と直交する方向である第２方向に並んでおり、
   前記流路は、前記吐出孔側で断面が狭くなっているノズル部と、該ノズル部を除いた部分流路とを含んでおり、
   前記部分流路の平均径をＷ［μｍ］、前記部分流路の前記ノズル部側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ１、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面に平行な断面の面積重心をＣ２、前記第１方向におけるＣ２に対するＣ１の位置をＸＤ２［μｍ］とし、
   前記複数の部分流路におけるＸＤ２［μｍ］の最大値ＸＤ２ｍａｘ［μｍ］と最小値ＸＤ２ｍｉｎ［μｍ］の差をＲ（＝ＸＤ２ｍａｘ−ＸＤ２ｍｉｎ）［μｍ］としたとき、
   Ｒ＞０であり、
   前記複数の吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行と、前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行との間を、前記第２方向に２等分して２つの領域に分けて、前記吐出孔行を、前記第２方向の一方の端側の前記領域に含まれる一方端側領域の吐出孔行と、前記第２方向の他方の端側の前記領域に含まれる他方端側領域の吐出孔行とに分けたとき、
   前記一方端側領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値が、前記他方端側領域の吐出孔行におけるＸＤ２［μｍ］の絶対値の平均値より小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 第１位置決め部と第２位置決め部とを有し、前記第１位置決め部は、外部の位置決め基準に対して前記液体吐出ヘッドが回転可能な回転軸を規定する位置決め部であり、前記第２位置決め部は、前記回転軸に対して前記液体吐出ヘッドが回転規制方向に回転するのを止めることで、前記液体吐出ヘッドの回転角度を規定する位置決め部であり、
   前記吐出孔行のうちの前記第２方向の一方の端に位置する吐出孔行である一端吐出孔行におけるＣ２からＣ１に向かう方向の、前記第１方向における向きと、前記一端吐出孔行における前記回転規制方向の、前記第１方向における向きとが一致しており、
   前記吐出孔行のうちの前記第２方向の他方の端に位置する吐出孔行である他端吐出孔行におけるＣ２からＣ１に向かう方向の、前記第１方向における向きと、前記一端吐出孔行における前記回転規制方向の、前記第１方向における向きとが一致し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液体吐出ヘッド。
5. 前記部分流路の前記加圧室側における前記吐出孔面と平行な断面の面積重心をＣ３、Ｃ１とＣ３とを結んだ直線と、前記部分流路の前記ノズル部側から前記吐出孔面に直交する方向に２Ｗ［μｍ］の位置における前記吐出孔面と平行な平面との交点をＣｍとしたとき
   、
   前記吐出孔面に平行な方向におけるＣｍとＣ１との距離が０．１Ｗ［μｍ］より大きく、かつＣ２とＣ１との距離が０．１Ｗ［μｍ］以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記吐出孔面に平行な方向におけるＣｍとＣ１との距離が０．１Ｗ［μｍ］より大きく、かつＣ２とＣ１との距離が０．１Ｗ［μｍ］以下である条件を満たしている前記部分流路に繋がっている前記加圧室における、当該加圧室の平面形状の面積重心から当該部分流路のＣ３に向う方向と、当該部分流路のＣ３からＣ１に向う方向とは、前記第１方向における一方の端を向いているか他方の端を向いているかが一致していることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動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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