JP6558191B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

特許文献１には、液体吐出装置として、ノズルから被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、複数のノズル及び複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、複数の圧力室にそれぞれ対応した複数の圧電素子（圧電アクチュエータ）と、を備えている。

複数の圧力室は複数列に配列されており、これに応じて、複数の圧電素子も複数列に配列されている。１つの圧電素子からは、１つの配線が、圧力室列の並び方向（圧力室の配列方向と直交する方向）における一方側に引き出され、信号入力端子に接続されている。複数列の圧電素子の列のうち、配線の引出側（信号入力端子の配置側）の端の列では、配列方向に隣接する２つの圧電素子の間に、他の圧電素子列から引き出された配線が通過している。

特開２００２−１９４６号公報

前記特許文献１の構成を採用したときに、各配線は、２つの圧電素子の間において、配線間の絶縁性を保ちながら、圧電素子の電極ともある程度の距離をおく必要がある。また、圧電素子の一部に配線がかかるように配置されると、その配線によって圧電素子の変形が阻害される。さらに、複数の圧電素子の形状やサイズが揃っている場合に、圧電素子間で配線の重なり具合に差があると、圧電素子の特性がばらつき、ノズル間で均一な吐出特性が得られない。

一方で、近年、ヘッドの小型化、及び、ノズルの高密度配置の観点から、ノズルの配列ピッチを小さくすることが求められている。しかし、ノズルの配列ピッチが小さくなると、それに応じて圧力室の配列ピッチも小さくなるため、隣接する２つの圧電素子の間に、他の圧電素子の配線を通す構成を採用することが難しくなる。

本発明の目的は、圧力室（圧電素子）の配列ピッチを小さくしつつも、隣接する圧電素子の間に、他の圧電素子から引き出された配線を通過させることが可能な、液体吐出装置を提供することである。

第１の発明の液体吐出装置は、複数の第１ノズルとそれぞれ連通し、第１方向に配列された複数の第１圧力室と、複数の第２ノズルとそれぞれ連通し、前記第１方向に配列され、且つ、前記複数の第１圧力室に対して前記第１方向と直交する第２方向における一方側に配置された、複数の第２圧力室と、前記複数の第１圧力室、及び、前記複数の第２圧力室を覆うように配置された振動膜と、前記振動膜上に前記複数の第１圧力室にそれぞれ対応して配列され、且つ、それぞれが、前記第１圧力室と重なる第１圧電部と、前記第１圧電部を前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に挟む２つの電極からなる第１電極対とを有する、複数の第１圧電素子と、前記振動膜上に前記複数の第２圧力室にそれぞれ対応して配列され、且つ、それぞれが、前記第２圧力室と重なる第２圧電部と、前記第２圧電部を前記第３方向に挟む２つの電極からなる第２電極対とを有する、複数の第２圧電素子と、前記複数の第１圧電素子にそれぞれ接続され、前記第２方向の前記一方側に延びる、複数の第１配線と、前記複数の第２圧電素子にそれぞれ接続され、前記第２方向の前記一方側に延びる、複数の第２配線と、前記複数の第２圧電素子に対して、前記第２方向の前記一方側に配置され、前記複数の第１配線と前記複数の第２配線が接続される複数の接点部と、を備え、
各第１配線は、前記第１方向に隣接する２つの前記第２圧電素子の間を通過して、前記接点部に向けて延びており、各第２圧電素子の前記第２圧電部のうちの、前記第２電極対に挟まれる第２活性部の前記第１方向の長さは、各第１圧電素子の前記第１圧電部の、前記第１電極対に挟まれる第１活性部よりも短く、前記第２活性部の前記第２方向の長さは、前記第１活性部よりも長いことを特徴とするものである。

複数の第１圧電素子に接続された複数の第１配線と、複数の第２圧電素子に接続された複数の第２配線は、それぞれ、第２方向の一方側に延びて接点部に接続されている。また、第１圧電素子よりも接点部の近くに位置する第２圧電素子の間には、第１圧電素子からの第１配線が通過する。

その上で、本発明では、第２圧電素子の第２活性部（第２電極対に電圧が印加されたときに変形する部分）の、第１方向の長さが、第１圧電素子の第１活性部よりも短くなっている。そのため、隣接する第２圧電素子の第２活性部の間の、第１方向における離間距離が広がり、２つの第２圧電素子の間に配線を配置しやすくなる。一方で、第２活性部の第２方向の長さは、第１活性部よりも長くなっている。これにより、第１方向の長さが短くなったことによる、第２活性部の特性変化（変位量減少）が補われ、第１活性部と第２活性部との間の特性差を小さくすることができる。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記複数の第１圧力室は、前記第２方向に並ぶ２列以上の複数列に配列されていることを特徴とするものである。

第１圧力室が複数列に配列されていると、第１圧電素子もそれに応じて複数列に配列される。このとき、隣接する第２圧電素子の間の狭い領域に、複数の第１配線を通過させる必要がある。このような構成において、第２活性部の第１方向の長さを短くする本発明が特に好適である。

第３の発明の液体吐出装置は、前記第２の発明において、隣接する２つの前記第２圧電素子の間において、複数の前記第１配線の、前記第１方向における配置間隔が、４．０〜１０．０μｍであることを特徴とするものである。

第１配線の配置間隔が４．０〜１０．０μｍである場合、第２圧電素子の間の狭い領域に、多くの第１配線を通過させることが難しくなることから、本発明を適用することが特に好ましい。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記第１圧力室と前記第２圧力室は、共に、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い形状を有し、前記第３方向から見たときに、前記第２活性部の面積が、前記第１活性部よりも大きいことを特徴とするものである。

第１圧力室と第２圧力室の形状が、共に、第１方向に長い形状である場合に、圧力室の長手方向である第１方向の活性部の長さよりも、圧力室の短手方向である第２方向の活性部の長さの方が、振動膜の変位量への影響は大きい。従って、第１活性部と第２活性部の特性差を小さく抑えるという観点では、第２活性部の第２方向の長さ（幅）を短くしたときに、その分だけ、第２活性部の第１方向の長さを長くするのでは十分ではない。即ち、第２活性部の面積が第１活性部の面積よりも大きくなるように、第２活性部の第１方向の長さをさらに長くすることが好ましい。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記第２圧力室の前記第１方向の長さは、前記第１圧力室よりも短く、前記第２圧力室の前記第２方向の長さは、前記第１圧力室よりも長いことを特徴とするものである。

本発明では、第２活性部の形状を第１活性部と異ならせるのと同様に、第２圧力室の形状を第１圧力室と異ならせる。これにより、隣接する第２圧力室の、第１方向における距離も広がり、第２圧力室の間に、第２圧力室と極力重ならないように第１配線を配置することができる。

第６の発明の液体吐出装置は、前記第５の発明において、前記第１配線は、前記第１方向に隣接する２つの前記第２圧電素子の間において、前記第２圧力室とは重ならない領域にのみ配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、第１配線が第２圧力室と重なっていないため、第２圧力室を覆う振動膜の変形が、第１配線によって妨げられない。

第７の発明の液体吐出装置は、前記第６の発明において、前記第１配線を覆う配線保護膜を有し、前記第１方向に隣接する２つの前記第２圧電素子の間において、前記配線保護膜は、前記第２圧力室とは重ならない領域にのみ配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、第１配線に加えて、さらに、第１配線を覆う配線保護膜も第２圧力室と重なっていないため、第２圧力室を覆う振動膜の変形が、配線保護膜によって妨げられない。

第８の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第７の何れかの発明において、前記複数の第１圧力室には、第１液体が供給され、前記複数の第２圧力室には、前記第１液体とは異なる第２液体が供給されることを特徴とするものである。

第１活性部と第２活性部との間に特性差がある場合には、第１ノズルと第２ノズルとの間でも吐出特性差が生じる。従って、第１圧力室と第２圧力室に同じ種類の液体が供給される構成では、同じ種類の液体が、第１ノズルと第２ノズルから、吐出速度や吐出量が異なった状態で吐出されることになり、吐出特性差が顕著に表れる。本発明では、第１圧力室と第２圧力室に供給される液体の種類が異なる。そのため、第１活性部と第２活性部に特性差がある場合でも、第１ノズルと第２ノズルから吐出される液体の種類がそもそも違い、液体種類による吐出特性差も存在するため、活性部の特性差による影響が出にくい。

第９の発明の液体吐出装置は、前記第８の発明において、前記複数の第２圧力室は、前記第２方向に並ぶ２列以上の複数列に配列され、前記複数の第２圧力室は、全て同じ形状を有することを特徴とするものである。

第２圧力室が複数列に配列されている場合に、圧力室列ごとで第２圧力室の形状が異なっていると、その圧力室形状の違いにより、第２ノズルの間で吐出特性差が生じることになる。本発明では、複数の第２圧力室が全て同じ形状を有するため、複数の第２ノズルの間での吐出特性差が抑えられる。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 インクジェットヘッドのヘッドユニットの上面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 図３のV-V線断面図である。 変更形態の図３相当の拡大図である。 別の変更形態の図５相当の断面図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。尚、図１に示す前後左右の各方向をプリンタの「前」「後」「左」「右」と定義する。また、図１の紙面手前側を「上」、紙面向こう側を「下」とそれぞれ定義する。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。

（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、カートリッジホルダ５と、搬送機構６と、制御装置７等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。記録用紙１００は、画像形成に適した間隔をあけて、後述のインクジェットヘッド４と対向する。キャリッジ３は、２本のガイドレール１１，１２に支持され、左右方向（以下、走査方向ともいう）に往復移動可能である。キャリッジ３には無端ベルト１３が連結されており、キャリッジ駆動モータ１４が駆動されると、無端ベルト１３とともに走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに移動する。インクジェットヘッド４は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１５が装着されるカートリッジホルダ５と接続されている。インクジェットヘッド４は、走査方向に並ぶ２つのヘッドユニット１６（本発明の液体吐出装置に相当）を備えている。

各ヘッドユニット１６の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル２４（図２〜図５参照）が形成されている。各ヘッドユニット１６は、それぞれ２色のインクを吐出する。具体的には、一方が、ブラックとイエローの２色のインクを吐出し、他方が、シアンとマゼンタの２色のインクを吐出する。これにより、インクジェットヘッド４は４色のインクを吐出できる。尚、ヘッドユニット１６の詳細構成については後述する。

カートリッジホルダ５には、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１５が、それぞれ取り外し可能に装着される。各インクカートリッジ１５のインクは、チューブを介してインクジェットヘッド４に供給される。インクジェットヘッド４は、キャリッジ３とともに走査方向に移動しつつ、その下面のノズル２４から、プラテン２上の記録用紙１００へ向けてインクを吐出する。

搬送機構６は、前後方向にプラテン２を前後に挟んで、２つの搬送ローラ１７，１８を有する。２つの搬送ローラ１７，１８は、図示しない搬送モータによって互いに同期して駆動され、プラテン２に載置された記録用紙１００を前方（以下、搬送方向ともいう）に搬送する。

制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備える。制御装置７は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、ＡＳＩＣに、記録用紙１００への印刷処理などの各種処理を実行させる。例えば、印刷処理においては、制御装置７は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ１４、搬送機構６の搬送モータ等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。より具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１７，１８によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。

（インクジェットヘッドの詳細）
次に、インクジェットヘッド４のヘッドユニット１６の詳細構成について説明する。２つのヘッドユニット１６は同一の構造を有するため、以下では、ブラックインクとイエローインクを吐出するヘッドユニット１６で代表して説明する。図２は、インクジェットヘッド４のヘッドユニット１６の上面図である。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図、図５は、図３のV-V線断面図である。

図２〜図５に示すように、ヘッドユニット１６は、ノズルプレート２０、流路基板２１、圧電アクチュエータ２２、リザーバ形成部材２３等を備えている。尚、図２、図３では、図面の簡素化のため、図４において流路基板２１の上方に位置するリザーバ形成部材２３は、二点鎖線で外形のみ示されている。さらに、圧電アクチュエータ２２の主要部分の構成が理解されやすくなるように、図４及び図５には示されている保護膜４０、絶縁膜４１、配線保護膜４３は、図２及び図３では図示が省略されている。

（ノズルプレート）
ノズルプレート２０は、例えば、シリコン製のプレートであって、複数のノズル２４が形成されている。プレート２０の下面が、インクを吐出するインク吐出面である。より詳細には、図２に示すように、複数のノズル２４は、搬送方向（本発明の第１方向）に沿って配列され、搬送方向と直交する走査方向（本発明の第２方向）に並ぶ４つのノズル列２８を構成している。４つのノズル列２８のうち、左側２つのノズル列２８（２８ｋ１，２８ｋ２）はブラックインクを吐出し、右側２つのノズル列２８（２８ｙ１，２８ｙ２）はイエローインクを吐出する。尚、以下の説明においては、ブラックインクに関連する構成については、符号の後に“ｋ”の文字を付し、イエローインクに関連する構成については、符号の後に“ｙ”の文字を付す。

各ノズル列２８において、複数のノズル２４は、搬送方向に配列ピッチＰで配列されている。同色のインクを吐出する２つのノズル列２８の間では、搬送方向におけるノズル２４の位置が、上記配列ピッチＰの半分（Ｐ／２）だけずれている。即ち、同色のインクを吐出する複数のノズル２４が、搬送方向に等間隔に、千鳥状に配列されている。

（流路基板）
流路基板２１は、シリコン単結晶の基板である。流路基板２１には、複数の貫通孔が形成されている。１つの貫通孔は、図４に示すように、下の開口がノズルプレート２０で覆われ、上の開口が振動膜３０(後述)で覆われて、１つの圧力室２６を構成している。複数の圧力室２６は、上述のノズル列２８に沿って搬送方向に並び、インク１色毎に２つの圧力室列２９を構成している。この２つの圧力室列２９についてみると、複数の圧力室２６が、搬送方向に等間隔で千鳥状に並ぶ。１つのヘッドユニット１６では、合計４つの圧力室列２９ｋ１、２９ｋ２、２９ｙ１、２９ｙ２が構成されている。

１つの圧力室２６は、インク１色につき、貫通孔の走査方向外側部分が、１つのノズル２４と連通している。具体的には、図３に示すように、１色の２つの圧力室列２９のうち、左側の圧力室列２９においては、圧力室２６の左端部とノズル２４とが重なり、右側の圧力室列２９においては、圧力室２６の右端部とノズル２４とが重なっている。

各圧力室２６は、走査方向における長さが搬送方向における幅よりも長く、矩形の平面形状を有する。尚、４つの圧力室列２９のうち、右端に位置する圧力室列２９ｙ２を構成する圧力室２６（２６ｂ）は、他の圧力室列２９ｋ１，２９ｋ２，２９ｙ１の圧力室２６（２６ａ）と、やや形状が異なっている。

具体的には、右端の圧力室２６ｂは、搬送方向の幅Ｗ２が、他の第１圧力室２６ａの幅Ｗ１よりも小さい。一方で、この圧力室２６ｂは、走査方向の長さＬ２が、他の第１圧力室２６ａの長さＬ１よりも長い。尚、搬送方向における圧力室２６の配列ピッチは、全て、ノズル２４の配列ピッチＰと同じである。そのため、右端の圧力室列２９ｙ２では、搬送方向に隣接する２つの圧力室２６ｂの間の隙間の幅Ａ１（図５参照）が、他の圧力室列２９と比べて広くなっている。

尚、以下の説明において、幅の大きい圧力室２６ａを「第１圧力室２６ａ」、幅の小さい圧力室２６ｂを「第２圧力室２６ｂ」と呼ぶ。また、第１圧力室２６ａに連通するノズル２４ａを「第１ノズル２４ａ」、第２圧力室２６ｂに連通するノズル２４ｂを「第２ノズル２４ｂ」と呼ぶ。

流路基板２１の上面には、複数の圧力室２６を覆う振動膜３０が形成されている。振動膜３０は、例えば、シリコン基板の表面を酸化、あるいは、窒化して形成された薄膜である。あるいは、振動膜３０は、スパッタ法、ＣＶＤ法等で作成された酸化シリコン膜や窒化シリコン膜であってもよい。振動膜３０は、１つの圧力室２６に対応して、１つのインク供給孔３０ａが貫通形成されている。図４に示すように、インク供給孔３０ａは、圧力室２６の走査方向内側端部（ノズル２４と反対側の端部）と対向している。

後述のリザーバ形成部材２３内のリザーバ６０から、インクが、インク供給孔３０ａを通じて各圧力室２６へと供給される。そして、次述の圧電アクチュエータ２２によって、圧力室２６内のインクに吐出エネルギーが付与されると、圧力室２６に連通するノズル２４から、インクの液滴が吐出される。

（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ２２は、振動膜３０とこの上に形成された圧電素子３１から構成されている。圧電素子３１は、圧力室２６毎に形成され、振動膜３０を挟んで圧力室２６と対向している。１つの圧電素子３１は、１つの圧力室２６内のインクに、ノズル２４から吐出するための吐出エネルギーを付与する。尚、圧電アクチュエータ２２の製造は、主に半導体プロセス（ＣＶＤ法、スパッタ法等による成膜やフォトリソ法によるパターニング）が用いられ、振動板３０の上に、電極膜、圧電膜、保護膜などが順次形作られる。

圧電素子３１は、共通電極３２、圧電体３３、及び、個別電極３４を含む。圧電素子３１は、圧電アクチュエータ２２の動力源であって、振動膜３０と協働して圧力室２６の容積を変える。図４に示すように、共通電極３２は、複数の圧力室２６と対向する領域を含んで、振動膜３０のほぼ全面に形成されている。共通電極３２は、例えば、白金（Ｐｔ）で形成されている。

共通電極３２の上には、圧力室列２９毎に帯状の圧電体３３が形成されている。図２に示すように、１つの圧電体３３は、搬送方向に長く、１つの圧力室列２９を構成する全ての圧力室２６に跨って配置されている。圧電体３３は、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料で形成される。あるいは、圧電体３３は、非鉛系の圧電材料で形成されていてもよい。尚、４つの圧電体３３のうち、右端の圧電体３３ｂは、左側３つの圧電体３３ａよりも、幅（走査方向の長さ）が大きくなっている。

各圧電体３３の上面には、複数の圧力室２６と個別に対向して、複数の個別電極３４が形成されている。個別電極３４は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）で形成されている。各個別電極３４は、圧力室２６よりも一回り小さく、矩形の平面形状を有し、対応する圧力室２６の中央部と重なる。尚、上述したように、右端の第２圧力室２６ｂは、第１圧力室２６ａと比較して、走査方向に細長い。これに対応して、右端の個別電極３４ｂも、搬送方向の幅Ｗｂが個別電極３４ａの幅Ｗａよりも小さく、走査方向の長さＬｂが個別電極３４ａの長さＬａよりも長い形状となっている。

以上の構成において、圧電体３３の１つの圧力室２６と対向する部分、共通電極３２の前記１つの圧力室２６と対向する部分、及び、前記１つの圧力室２６に対応した１つの個別電極３４によって、１つの圧電素子３１が構成されている。別の言い方をすれば、複数の圧電素子３１の間で、共通電極３２や圧電体３３が共有されているものの、個別電極３４によって個別化が図られている。尚、圧電体３３の、共通電極３２と個別電極３４とに挟まれた部分を、以下、活性部３６と称する。

このように、個別電極３４は、圧力室２６と１対１の関係で配置されている。圧電素子３１は、ノズル２４や圧力室２６が所定の位置関係でノズル列２８ｋ１、２８ｋ２、２８ｙ１、２８ｙ２や圧力室列２９ｋ１、２９ｋ２、２９ｙ１、２９ｙ２を構成するのと同様に、圧電素子列３７を構成している。１つのヘッドユニット１６では、インク１色毎に２つの圧電素子列３７が対応し、合計４つの圧電素子列３７ｋ１、３７ｋ２、３７ｙ１、３７ｙ２が構成されている。

また、前述したように、右端の圧電素子列３７ｙ２は、各圧電素子３１ｂの個別電極３４ｂが、他の列の個別電極３４ａと比べて、走査方向に細長い形状となっている。圧電素子３１ｂの活性部３６ｂも、他の列の活性部３６ａよりも、搬送方向の幅が小さく、走査方向の長さが大きい。これにより、圧電素子列３７ｙ２では、搬送方向に隣接する２つの活性部３６ｂ間の隙間の幅Ａ２（図５参照）は、他の列の活性部３６ａ間の隙間の幅よりも大きくなっている。

尚、以下の説明において、圧電素子３１ａを「第１圧電素子３１ａ」、圧電素子３１ｂを「第２圧電素子３１ｂ」、第１圧電素子３１ａの活性部３６ａを「第１活性部３６ａ」、第２圧電素子３１ｂの活性部３６ｂを「第２活性部３６ｂ」と呼ぶ。

また、圧電体３３ａの第１圧力室２６ａを覆う部分が、本発明の「第１圧電部」に相当し、圧電体３３ｂの第２圧力室２６ｂを覆う部分が、本発明の「第２圧電部」に相当する。圧電体３３ａを挟む個別電極３４ａと共通電極３２とが、本発明の「第１電極対」に相当し、圧電体３３ｂを挟む個別電極３４ｂと共通電極３２とが、本発明の「第２電極対」に相当する。

以上の圧電素子３１では、共通電極３２と個別電極３４との間に電界が作用したときに、活性部３６が面方向に変形する。振動膜３０は、電界により変形しないが、１つの圧電素子３１とともに面に直交する方向に変形（ユニモルフ変形）する。つまり、１つの圧電素子３１は、振動膜３０とともに１つのアクチュエータを構成し、１つの圧力室２６の容積を変える。圧電アクチュエータ２２には、このような個別アクチュエータが、圧力室２６の数含まれている。

また、図４に示すように、圧電アクチュエータ２２は、上記の複数の圧電素子３１の他に、保護膜４０、絶縁膜４１、配線４２、及び、配線保護膜４３を有する。

図４に示すように、保護膜４０は、振動膜３０の上面に、４つの圧電体３３を覆うように形成されている。この保護膜４０により、空気中の水分が圧電体３３へ到達することが防がれる。保護膜４０は、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）等の酸化物、あるいは、窒化シリコン（ＳｉＮ）の窒化物などの、透水性の低い材料で形成されるのが好ましい。尚、図４、図５に示すように、保護膜４０は、個別電極３４に対しては、その周縁部のみを覆うように配置されており、個別電極３４の中央部は保護膜４０から露出している。つまり、保護膜４０は、圧電体３３の活性部３６と重なりがほとんどないため、保護膜４０が活性部３６の変形を阻害しない。

保護膜４０の上には絶縁膜４１が形成されている。絶縁膜４１は、次述の配線４２の下に配置されて、配線４２と共通電極３２とを絶縁する。絶縁膜４１は、走査方向に並ぶ４つの圧力室列２９の間の領域、及び、圧力室２６の間の領域に形成されている。一方で、圧力室２６（圧電素子３１）が配置されている領域においては、図４に示すように、絶縁膜４１は、個別電極３４の右端部のみを覆っており、圧電素子３１の大部分は絶縁膜４１から露出している。尚、絶縁膜４１の材質は特に限定されないが、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）で形成される。

絶縁膜４１の上には、複数の配線４２が形成されている。配線４２は、アルミニウム（Ａｌ）、あるいは、金（Ａｕ）などの電気抵抗率の低い材料で形成されている。各配線４２は、一端を個別電極３４と重なる絶縁膜４１上に持ち、走査方向に延びている。個別電極３４と重なる領域では、スルーホールが保護膜４０及び絶縁膜４１を貫通している。１つの配線４２は、スルーホールを介して、１つの個別電極３４と接続している。

配線４２は、各圧電素子３１の個別電極３４から右方に引き出されている。４つの圧電素子列３７のうち、自身より走査方向右側に別の圧電素子列３７があるものは、引き出された配線４２が、この別の圧電素子列３７を横切る。右側に圧電素子列３７がなければ、配線４２は、流路基板２１の右端部に直接至る。例えば、圧電素子列３７ｙ１は、右側に圧電素子列３７ｙ２があるので、配線４２が、圧電素子列３７ｙ２の圧電素子３１間を通って、流路基板２１の右端部まで延びている。

流路基板２１の右端部では、複数の駆動接点部４６と２つのグランド接点部４７が、上面に配置されている。図３に示すように、各接点部４６、４７は、右端を揃えて一列に並んでいる。配列の両端は、グランド接点部４７である。１つの駆動接点部４６は、１つの配線４２と接続し、グランド接点部４７は、スルーホールを介して、直下の共通電極３２と接続している。このスルーホールは、配線４２と個別電極３４とを接続するスルーホールと形状・サイズが同じで、保護膜４０及び絶縁膜４１を貫通している。

図２、図３に示すように、振動膜３０のインク供給孔３０ａは、導電体（導電部４４，４５）で取り囲まれている。導電部４４，４５が何れも環状であることにより、後述のリザーバ形成部材２３を流路基板２１に接合したとき、インク供給孔３０ａに対する水密性が高まる。尚、３つの圧力室列２９ｋ１，２９ｙ１，２９ｙ２のインク供給孔３０ａを取り囲む導電部４４は、配線４２により駆動接点部４６と接続されている。一方、圧力室列２９ｋ２のインク供給孔３０ａを取り囲む導電部４５は、独立して配置されている。

図４に示すように、配線保護膜４３は、複数の配線４２を上側から覆っている。この配線保護膜４３により、配線４２の腐食が防止され、複数の配線４２の間の絶縁性が高められている。尚、駆動接点部４６とグランド接点部４７は、配線保護膜４３から露出している。露出した接点部４６，４７は、後述のＣＯＦ５０との接続が可能となる。配線保護膜４３は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等で形成されている。

図２、図３に示すように、流路基板２１の右端部には、ＣＯＦ５０の一端部が接合されている。ＣＯＦ５０の途中部には、ドライバＩＣ５１が実装されている。また、ＣＯＦ５０の他端部は、プリンタ１の制御装置７（図１参照）に配設されている。ＣＯＦ５０には、複数の駆動配線５２と、グランド配線（図示省略）とが形成されている。複数の駆動配線５２は、それぞれドライバＩＣ５１の出力端子と接続している。複数の駆動配線５２が複数の駆動接点部４６と導通し、グランド配線がグランド接点部４７と導通する。

ドライバＩＣ５１は、制御装置７からの制御信号に基づいて駆動信号を生成し、各圧電素子３１にこれを出力する。駆動信号は、駆動配線５２を介して駆動接点部４６に入力され、さらに、配線４２を介して対応する個別電極３４に供給される。インクの吐出に際して、個別電極３４の電位が、所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。共通電極３２の電位は、常にグランド電位に維持される。

ドライバＩＣ５１から駆動信号が供給されたときの、圧電素子３１の動作について説明する。駆動信号が供給されていない状態では、個別電極３４の電位はグランド電位となっており、共通電極３２と同電位である。この状態から、個別電極３４に駆動電位が印加されると、対向配置された共通電極３２との電位差により、圧電体３３の活性部３６に、厚み方向の電界が作用する。このとき、活性部３６は、厚み方向に伸びて面方向に縮む。この活性部３６（圧電素子３１）に振動膜３０が組み合わさって、１つの個別アクチュエータは、圧力室２６側に凸となるように撓む。これにより、圧力室２６の容積が減少して圧力室２６内に圧力波が発生することで、圧力室２６に連通するノズル２４からインクの液滴が吐出される。

（リザーバ形成部材）
図２〜図４に示すように、リザーバ形成部材２３は、圧電アクチュエータ２２が形成された流路基板２１の上面に、熱硬化性接着剤で接着される。

図４に示すように、リザーバ形成部材２３の上部には、走査方向に並ぶ２つのリザーバ６０が形成されている。２つのリザーバ６０には、ホルダ５の２つのインクカートリッジ１５（図１参照）から、ブラックとイエローの２色のインクがそれぞれ供給される。リザーバ形成部材２３の下部には、４つの圧電体３３にそれぞれ対応して４つの凹部６３が形成されている。また、４つの凹部６３を区画する壁部６４には、リザーバ６０に連通する複数のインク供給流路６５が形成されている。

リザーバ形成部材２３が接着されたときに、４つの圧電体３３が、４つの凹部６３にそれぞれ収容される。このとき、複数のインク供給流路６５が、振動膜３０に形成された複数のインク供給孔３０ａに接続される。これにより、リザーバ６０内のインクは、インク供給流路６５、インク供給孔３０ａを介して、各圧力室２６に供給される。

（圧力室及び圧電素子の形状と配線との関係）
ところで、上述したように、複数の圧電素子３１（個別電極３４）のそれぞれから、配線４２が右方へ引き出されている。図２、図３に示すように、左側の３つの圧電素子列３７ｋ１，３７ｋ２，３７ｙ１から引き出された配線４２は、それよりも右側の圧電素子列３７の圧電素子３１の間を通過して、流路基板２１の右端部の駆動接点部４６まで延びている。

そのため、配線４２の引出側に位置する圧電素子列３７ほど、圧電素子３１の間を通過する配線４２の数が多くなる。具体的には、左端の圧電素子列３７ｋ１では、そのような配線４２の数は０であるのに対して、圧電素子列３７ｋ２では１本、圧電素子列３７ｙ１では２本、そして、右端の圧電素子列３７ｙ２では３本である。

しかし、ヘッドユニット１６の小型化、及び、ノズル２４の高密度配置のため、圧力室２６及び圧電素子３１（個別電極３４）の配列ピッチが小さくなるにつれ、隣接する２つの圧電素子３１の間に配線４２を配置することが難しくなる。尚、配線４２の配置間隔Ｐｘを小さくすることによって、２つの圧電素子３１の間に複数の配線４２を配置することも考えられるが、配線抵抗、配線形成方法等の制約から、配線４２の間隔Ｐｘをそう小さくできないケースも存在する。

本実施形態では、半導体プロセスによって、流路基板２１の上面に、様々な薄膜の形成とそのパターニングを繰り返し行うことで、圧電アクチュエータ２２を製造する。ここで、フォトリソ法で配線を形成する際、レジストの露光を一般的なアライナーで行うと、配線４２の間隔Ｐｘは４．０μｍとなる。アライナーの代わりにステッパーを使用すれば、配線間隔Ｐｘをさらに狭めることはできる（例えば、１．０μｍ）。但し、アライナーは、ウェハーの一括露光が可能であるが、ステッパーはウェハーを局部的に露光するものであり、露光精度は高いものの、１チップ当たりのプロセスコストが高価となる。

一方で、高解像度実現のために、１つのノズル列２８におけるノズル配列ピッチＰが小さくなると、隣接する圧力室２６間の距離や、隣接する圧電素子３１間の距離が小さくなる。例えば、１つのノズル列２８の解像度が３００ｄｐｉの場合、ノズル配列ピッチＰ（圧力室２６の配列間隔）は８４μｍである。このとき、圧力室２６間の隙間の幅Ａ１は、１４μｍ程度となる。この狭い領域に、例えば幅３μｍの配線４２を、上記間隔Ｐｘ（４．０〜１０．０μｍ）で３本配置することは難しい。

この点、本実施形態では、右端の第２圧電素子３１ｂの第２活性部３６ｂ（個別電極３４ｂ）の搬送方向（配列方向）の幅Ｗｂが、他の第１圧電素子３１ａの第１活性部３６ａ（個別電極３４ａ）の幅Ｗａよりも短くなっている。これにより、隣接する第２活性部３６ｂの間の領域幅Ａ２が広がるため、第２圧電素子３１ｂ間に複数の配線４２を配置しやすくなる。具体的には、配線４２の配置間隔Ｐｘが４．０〜１０．０μｍである場合であっても、２つの第２圧電素子３１ｂの間に３本の配線４２を配置できる。従って、図２のように、１列３００ｄｐｉのノズル列２８を４列配置しつつ、４つの圧電素子列３７の全ての圧電素子３１から配線４２を右側に引き出した構成が可能となる。

また、本実施形態では、右端の圧力室列２９ｙ２よりも左側で、圧力室列２９の数が多くなるほど、圧電素子列３７ｙ２において圧電素子３１の間を通過する配線４２の数が多くなる。つまり、上記の構成は、右端の圧電素子３１の幅が他の圧電素子３１よりも小さいので、圧電素子列３７の数が多い場合に適している。

一方で、圧電素子３１の活性部３６の幅が小さくなると、ノズル２４の吐出特性が低下する。活性部３６の変形量が小さくなり、インク吐出量が減ったり、インク吐出速度が落ちる。この点、本実施形態では、第２活性部３６ｂの走査方向における長さＬｂが、第１活性部３６ａの長さＬａよりも長くなっている。これにより、活性部３６の変形量の減少が補われ、第１活性部３６ａと第２活性部３６ｂの間の特性差を小さくすることができる。

また、走査方向（圧力室２６の長手方向）における活性部３６の長さよりも、搬送方向（圧力室２６の短手方向）における活性部３６の幅の方が、変位量への影響が大きい。吐出特性を調整する場合、第１活性部３６ａと第２活性部３６ｂの面積を同じにしても、両者の間に特性差が生じてしまう。そこで、第１活性部３６ａと第２活性部３６ｂの特性差を小さくするには、上下方向（本発明の第３方向）から見たときの第２活性部３６ｂの面積が第１活性部３６ａよりも大きくなるように、第２活性部３６ｂの長さＬｂをさらに長くすることが好ましい。

さらに、本実施形態では、第２活性部３６ｂの形状を第１活性部３６ａと異ならせるのと同様に、右端の第２圧力室２６ｂの形状を、左側の他の第１圧力室２６ａと異ならせる。即ち、第２圧力室２６ｂの搬送方向における幅Ｗ２は、第１圧力室２６ａの幅Ｗ１よりも短く、第２圧力室２６ｂの走査方向における長さＬ２は、第１圧力室２６ａの長さＬ１よりも長い。これにより、右端の圧力室列２９ｙ２において、隣接する２つの第２圧力室２６ｂの、搬送方向における離間距離（領域Ａ１の幅）を広げることができる。

その上で、図５に示すように、左側３つの圧電素子列３７ｋ１，３７ｋ２，３７ｙ２から引き出された配線４２ａは、右端の圧電素子列３７ｙ２の２つの第２圧電素子３１ｂの間において、第２圧力室２６ｂとは重ならない領域にのみ配置されている。そのため、振動膜３０の変形が、配線４２ａによって妨げられない。

さらに、配線４２ａを覆う配線保護膜４３も、第２圧力室２６ｂとは重ならない領域にのみ配置されている。そのため、振動膜３０の変形が、配線保護膜４３によって妨げられない。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、イエローインク用の圧電素子列３７ｙ１、３７ｙ２の間で、活性部３６のサイズ・形状に違いを持たせている。このとき、両圧電素子列３７ｙ１、３７ｙ２間で吐出特性（インク吐出量や吐出速度）の差が極力小さいサイズ・形状とするが、若干の調整不足が生じる虞がある。そのため、イエローインクの関わる画像について、画質の低下が心配される。

そこで、図６に示すように、イエローインクに対しては、同じサイズ・形状の活性部３６を採用するとし、異なる色のインクに対しては、これと異なるサイズ・形状とする。具体的には、ブラックインクの供給先として、第１活性部３６ａと第１圧力室２６ａの組み合わせを採用し、イエローインクの供給先として、第２活性部３６ｂと第２圧力室２６ｂの組み合わせを採用している。尚、この変更形態において、ブラックインクが、本発明の「第１液体」に相当し、イエローインクが、本発明の「第２液体」に相当する。

ところで、他のカラーインク（例えば、マゼンタ、シアン等）に対しても、第１活性部３６ａと第１圧力室２６ａの組み合わせが採用される。彩度の低いイエローインクだけが、第２活性部３６ｂ及び第２圧力室２６ｂと組み合わされる。このとき、活性部３６のサイズ・形状の違いは、画像のドットサイズの違いやインクの着弾位置のずれとして現れることがあるが、イエローインクの彩度の低さが、このような影響を目立ち難くしている。

また、イエローインク用の圧力室列２９ｙ１、２９ｙ２について、そのサイズ・形状とインクの吐出特性との関係は、上述の活性部３６の場合と同様に説明される。吐出特性差を小さく抑えるという観点から、図６に示すように、同じインクが供給される圧力室列２９ｙ１、２９ｙ２は、圧力室２６のサイズ・形状が同じであることが好ましい。彩度の影響についても、同様のことが言え、イエローインク用には第２圧力室２６ｂが組み合わされ、他の色インク（ブラックインク含む）用には第１圧力室２６ａが組み合わされる。このとき、イエローインクの彩度の低さが、吐出特性差による影響を目立ち難くする。

２］前記実施形態の図３からも分かるように、４つの圧電素子列３７は、右側（配線引出側）に配置されているものほど、隣接する圧電素子３１の間に配置される配線４２の本数が多くなる。そこで、右側に位置するものほど、圧電素子３１の活性部３６の搬送方向の幅が小さく、また、走査方向の長さが長くなっていてもよい。

３］前記実施形態では、第２圧力室２６ｂは、第２活性部３６ｂ（個別電極３４ｂ）と同様に細長い形状に形成されているが、第２圧力室２６ｂが、第１圧力室２６ａと同じ形状であってもよい。即ち、圧力室２６については全て形状を同じにし、活性部３６のみ一部の形状を異ならせるようにしてもよい。

尚、この場合、図７に示すように、第２活性部３６ｂを細長い形状とすることで、第２活性部３６ｂの間の領域の幅Ａ２は大きくなるものの、前記実施形態の図５と違い、第２圧力室２６ｂの間の領域の幅Ａ１は広がらない。そのため、配線４２ａや配線保護膜４３の一部が、第２圧力室２６ｂと重なる領域に配置されることもあり得る。しかし、この場合でも、配線４２ａや配線保護膜４３は第２活性部３６ｂとは重ならないため、第２活性部３６ｂの変形阻害は抑えられる。

４］前記実施形態では、配線４２を覆うように配線保護膜４３が設けられているが、配線４２が金（Ａｕ）で形成されている場合など、材質によっては、配線保護膜４３が省略されてもよい。

５］ノズル列２８（圧力室列２９、圧電素子列３７）の数は４つには限られない。尚、ノズル列２８（圧電素子列３７）の数が多いほど、配線４２の引出側の端に位置する圧電素子列３７において、隣接する圧電素子３１の間を通過する配線４２の数は多くなる。つまり、ノズル列２８が多いほど、隣接する２つの圧電素子３１の活性部３６間の領域を広げる、本発明は好適である。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する、産業用の液体吐出装置などにも、本発明を適用することは可能である。

４ インクジェットヘッド
１６ ヘッドユニット
２４ ノズル
２６ 圧力室
３０ 振動膜
３１ 圧電素子
３２ 共通電極
３３ 圧電体
３４ 個別電極
３６ 活性部
４２ 配線
４３ 配線保護膜
４６ 駆動接点部

Claims (9)

1. 複数の第１ノズルとそれぞれ連通し、第１方向に配列された複数の第１圧力室と、
   複数の第２ノズルとそれぞれ連通し、前記第１方向に配列され、且つ、前記複数の第１圧力室に対して前記第１方向と直交する第２方向における一方側に配置された、複数の第２圧力室と、
   前記複数の第１圧力室、及び、前記複数の第２圧力室を覆うように配置された振動膜と、
   前記振動膜上に前記複数の第１圧力室にそれぞれ対応して配列され、且つ、それぞれが、前記第１圧力室と重なる第１圧電部と、前記第１圧電部を前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に挟む２つの電極からなる第１電極対とを有する、複数の第１圧電素子と、
   前記振動膜上に前記複数の第２圧力室にそれぞれ対応して配列され、且つ、それぞれが、前記第２圧力室と重なる第２圧電部と、前記第２圧電部を前記第３方向に挟む２つの電極からなる第２電極対とを有する、複数の第２圧電素子と、
   前記複数の第１圧電素子にそれぞれ接続され、前記第２方向の前記一方側に延びる、複数の第１配線と、
   前記複数の第２圧電素子にそれぞれ接続され、前記第２方向の前記一方側に延びる、複数の第２配線と、
   前記複数の第２圧電素子に対して、前記第２方向の前記一方側に配置され、前記複数の第１配線と前記複数の第２配線が接続される複数の接点部と、を備え、
   各第１配線は、前記第１方向に隣接する２つの前記第２圧電素子の間を通過して、前記接点部に向けて延びており、
   各第２圧電素子の前記第２圧電部のうちの、前記第２電極対に挟まれる第２活性部の前記第１方向の長さは、各第１圧電素子の前記第１圧電部の、前記第１電極対に挟まれる第１活性部よりも短く、
   前記第２活性部の前記第２方向の長さは、前記第１活性部よりも長いことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記複数の第１圧力室は、前記第２方向に並ぶ２列以上の複数列に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 隣接する２つの前記第２圧電素子の間において、複数の前記第１配線の、前記第１方向における配置間隔が、４．０〜１０．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第１圧力室と前記第２圧力室は、共に、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い形状を有し、
   前記第３方向から見たときに、前記第２活性部の面積が、前記第１活性部よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置。
5. 前記第２圧力室の前記第１方向の長さは、前記第１圧力室よりも短く、
   前記第２圧力室の前記第２方向の長さは、前記第１圧力室よりも長いことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体吐出装置。
6. 前記第１配線は、前記第１方向に隣接する２つの前記第２圧電素子の間において、前記第２圧力室とは重ならない領域にのみ配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記第１配線を覆う配線保護膜を有し、
   前記第１方向に隣接する２つの前記第２圧電素子の間において、前記配線保護膜は、前記第２圧力室とは重ならない領域にのみ配置されていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記複数の第１圧力室には、第１液体が供給され、前記複数の第２圧力室には、前記第１液体とは異なる第２液体が供給されることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の液体吐出装置。
9. 前記複数の第２圧力室は、前記第２方向に並ぶ２列以上の複数列に配列され、
   前記複数の第２圧力室は、全て同じ形状を有することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。

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