液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置
【課題】製造が簡単な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。
【解決手段】液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに液体加圧室およびマニホールドの液体導入孔５ｂが開口している、液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状長方形状の流路部材４と、液体加圧室面の上に積層されている平板状の圧電アクチュエータ２１と、信号伝達部と、凹部６３および分岐流路６１を有し、平板状の分岐流路部材６０と、リザーバ流路４１、貫通孔４２および側面保護板４３を有し、分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材４０とを備える液体吐出ヘッド２であって、前記信号伝達部は、前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われている液体吐出ヘッドを用いる。
【解決手段】液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに液体加圧室およびマニホールドの液体導入孔５ｂが開口している、液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状長方形状の流路部材４と、液体加圧室面の上に積層されている平板状の圧電アクチュエータ２１と、信号伝達部と、凹部６３および分岐流路６１を有し、平板状の分岐流路部材６０と、リザーバ流路４１、貫通孔４２および側面保護板４３を有し、分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材４０とを備える液体吐出ヘッド２であって、前記信号伝達部は、前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われている液体吐出ヘッドを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出させる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。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。
【０００３】
このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。
【０００４】
また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。
【０００５】
シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。
【０００６】
そこで一方方向の長い液体吐出ヘッドを、マニホールド（共通流路）およびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体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、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体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、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。
【０００７】
また、このような流路部材に重ねて使用されるリザーバ流路として、エッチングした金属プレートを積層して、内部に流路を設けて、第２の流路部材としたものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。そして、圧電アクチュエータを駆動する信号が流れる信号伝達部であるフレキシブルフラットケーブルは流路部材とリザーバ流路部材の間から、液体吐出ヘッドの長辺側に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載の液体吐出ヘッドでは、信号伝達部をおよび信号伝達部が引き出される流路部材と第２の流路部材と間の開口を、印刷中のインクのミストなどから保護するように、加工が必要であり、製造が煩雑であるという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、製造が簡単な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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドの液体導入孔が複数開口している、前記液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状で平面形状が一方方向に長い長方形状の流路部材と、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部と、前記圧電アクチュエータが収納されている凹部および分岐流路を有し、前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の分岐流路部材と、リザーバ流路、上下に貫通する貫通孔および側面保護板を有し、前記分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記リザーバ流路は外部に開口しているとともに前記分岐流路に繋がっており、前記分岐流路は前記リザーバ流路から途中で分岐して複数の前記液体導入孔に繋がっており、かつ前記信号伝達部は、前記流路部材および分岐流路部材の長辺を含む側面に開口した前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われていることを特徴とする。
【００１２】
前記流路部材と前記分岐流路部材とが金属であるとともに、前記リザーバ流路が樹脂であることが好ましい。
【００１３】
前記分岐流路部材の上にヒータが備えられていることが好ましい。
【００１４】
前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記分岐流路と前記リザーバ流路とは、前記一方方向の中央のみで繋がっているととともに、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とは前記一方方向の中央部のみで固定されていることが好ましい。
【００１５】
前記分岐流路の前記リザーバ流路に繋がっている端から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しいことが好ましい。
【００１６】
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、前記信号伝達部に接続されており、前記圧電アクチュエータおよび前記搬送部とを制御する制御部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、複数の液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドの液体導入孔が複数開口している、前記液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状で平面形状が一方方向に長い長方形状の流路部材と、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体加圧室面の上に積層されている平
板状の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部と、前記圧電アクチュエータが収納されている凹部および分岐流路を有し、前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の分岐流路部材と、リザーバ流路、上下に貫通する貫通孔および側面保護板を有し、前記分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記リザーバ流路は外部に開口しているとともに前記分岐流路に繋がっており、前記分岐流路は前記リザーバ流路から途中で分岐して複数の前記液体導入孔に繋がっており、かつ前記信号伝達部は、前記流路部材および分岐流路部材の長辺を含む側面に開口した前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われていることにより、前記圧電アクチュエータが、前記流路部材と前記分岐流路の前記凹部と前記リザーバ流路部材の前記側面保護板とで周囲がほぼ囲われた閉空間となり、外部へは前記信号伝達部が中を通っている前記貫通孔が上方に空いているだけとなるので、これら部材を組み立てるだけで、簡単に前記圧電アクチュエータの保護ができる。
【００１８】
前記流路部材と前記分岐流路部材とが金属であるとともに、前記リザーバ流路が樹脂である場合、液体吐出特性への影響が大きく高い加工精度が要求される前記流路部材と前記分岐流路部材は、エッチング加工などにより高精度に加工でき、複雑な形状の前記リザーバ流路が射出成形などで低コストに作製することができる。
【００１９】
前記分岐流路部材の上にヒータが備えられている場合、前記分岐流路部材および前記流路部材が金属であり熱伝導が高いため、前記分岐流路部材および前記流路部材の中の液体の温度を一定に保つことができるともに、リザーバ流路部材が樹脂であるため金属よりも熱伝導性が低いため、外部から流入する液体による温度変動は、前記ヒータおよびその下の前記分岐流路部材および前記流路部材には伝わり難くできる。
【００２０】
前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記分岐流路と前記リザーバ流路とは、前記一方方向の中央のみで繋がっているととともに、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とは前記一方方向の中央部のみで固定されている場合、金属と樹脂では熱膨張係数が大きく異なるため、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とが一方方向の全体で固定されていると、液体吐出ヘッドが反ったり、応力でクラックなどが生じるおそれがあるが、固定されている部分が前記一方方向の中央部のみであるため、前述の反りやクラックの発生を抑制できる。
【００２１】
前記分岐流路の前記リザーバ流路に繋がっている端から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しい場合、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、前記リザーバ流路と前記分岐流路が繋がっている部分から、前記分岐流路と前記マニホールドに繋がっている複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、それらの影響が、液体吐出ヘッド全体に同じように加わるので、液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキを少なくできる。
【００２２】
また、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、前記信号伝達部に接続されており、前記圧電アクチュエータおよび前記搬送部とを制御する制御部を備えていることにより、安価に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。
【図２】（ａ）は、図１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３】図２（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図２（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】図１の液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図７】図６の液体吐出ヘッドのＸ−Ｘ線縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体の縦断面図でり、（ｂ）は、同ヘッド本体の側面図ある。
【図９】図８（ａ）（ｂ）の液体吐出ヘッドのリザーバ流路部材および分岐流路部材を構成する部材の平面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の他の液体吐出ヘッド本体の側面図ではあり、（ｂ）は、平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ１に固定されている。液体吐出ヘッド２は、図１の手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。
【００２５】
プリンタ１には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１には、液体吐出ヘッド２や給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。
【００２６】
給紙ユニット１１４は、複数枚の印刷用紙Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された印刷用紙Ｐのうち、最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。
【００２７】
給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａおよび１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。
【００２８】
搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、印刷用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。
【００２９】
ベルトローラ１０６には、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。
【００３０】
ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。
【００３１】
給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された印刷用紙Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。
【００３２】
４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体１３を有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔８が設けられている液体吐出孔面４ａとなっている（図５、７および８参照）。
【００３３】
１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド２の長手方向）に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。各液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３の下面の液体吐出孔開口平面４ａと搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。
【００３４】
搬送ベルト１１１によって搬送された印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体１３から印刷用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Ｐの上面には、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。
【００３５】
搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａおよび１２１ｂならびに１２２ａおよび１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、印刷用紙Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ〜１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。
【００３６】
なお、印刷用紙Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Ｐの先端位置を検出することができる。紙面センサ１３３による検出結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果により、印刷用紙Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２や搬送モータ１７４等を制御することができる。
【００３７】
次に本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。図６は液体吐出ヘッド２の斜視図で
ある。液体吐出ヘッド２は液体吐出ヘッド本体１３と筐体９０とを含んでいる。筐体９０は金属製であり、一部に駆動信号が伝達される信号ケーブルが通る孔９０ｃが開口している。図６の例では上面の一部に孔９０ｃが開口しており、孔９０ｃは制御部１００と繋がる駆動信号が伝達される信号ケーブル（不図示）が通っており、樹脂製のふたなどで塞がれる。液体吐出ヘッド本体１３には液体導入孔（リザーバ流路の液体導入孔）４１ｂが開口しており、リザーバ流路の液体導入孔４１ｂから吐出する液体が供給される。
【００３８】
図７は、図６に示した液体吐出ヘッド２のＸ−Ｘ線断面図である。液体吐出ヘッド本体１３には、流路部材４、分岐流路部材６０、リザーバ流路部材４０、加圧部を含む圧電アクチュエータユニット２１、ヒータ６５が含まれる。図７では流路部材４の内部構造は省略してある。
【００３９】
分岐流路部材６０には、詳細を後述する分岐流路６１が設けられており、その一端の分岐流路の液体導入孔６１ｂは、後述のリザーバ流路部材４０の中のリザーバ流路４１の液体導出孔４１ａと繋がっており、途中で分岐して、流路部材４の中のマニホールドの開口５ｂに複数の場所で繋がっている。
【００４０】
リザーバ部材４０には、詳細を後述するリザーバ流路４１が設けられており、前述のように分岐流路６１に繋がっている。また、リザーバ部材４０には上下に貫通する貫通孔４２が設けられており、圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部９２がその中を通っている。さらにリザーバ部材４０には側面保護板４３が設けられており、これが、流路部材４の長辺の側面と接している。これにより圧電アクチュエータ２１に収納されている凹部６３は閉じた空間になり、外部と通じているのは、上方の貫通孔４２の開口だけになる。側面保護板４３と流路部材４の長辺の側面とは接着してあっても良いし、側面保護板４３を樹脂として、その弾性変形で抑えるようにしても良いし、間にインクなどの液体の侵入を防ぐように流動するが粘度の高い薬剤などを入れて良い。後述するが、分岐流路部材６０とリザーバ流路部材４０との接続を長手方向の中央部のみで行なった場合、その弾性変形で抑えるようにしたり、粘度の高い薬剤などをれば、液体の侵入抑制と熱膨張係数差により応力の緩和を両立させることができる。
【００４１】
また、リザーバ流路部材４０には、断熱性弾性部材９７が付けられたフレーム９６と、コネクタ９５が実装された基板９４とが固定されている。なお、フレーム９６は図７の断面図では、接続していないが、この断面以外の部分で固定されている。制御部１００から信号ケーブル（不図示）を介して基板９４に送られた駆動信号は、コネクタ９５を介して信号伝達部９２に送られる。信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５は、駆動信号を処理し、処理後の駆動信号は信号伝達部９２を通じて、後述の圧電アクチュエータユニット２１の液体吐出素子５０を駆動し、流路部材４内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、基板９４は、例えば、吐出信号を複数のドライバＩＣ５５に分けたり、吐出信号の整流など行なってもよいが、基板９４を設けず、制御部１００からの信号ケーブルを直接信号伝達部９２に接続するようにしてもよい。信号伝達部９２は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線を有し、配線の一部は、信号伝達部９２の表面に露出しており、露出した配線により、コネクタ９５、ドライバＩＣ５５および圧電アクチュエータユニット２１と電気的に接続される。信号伝達部９２は、例えば、フレキシブルフラットケーブルである。
【００４２】
ドライバＩＣ５５は、上述の駆動信号処理を行なう際に発熱する。ドライバＩＣ５５が断熱性弾性部材９７により信号伝達部９２を介して押されて、金属製の筐体９０に押し当てられているため、発生した熱は主に筐体９０に伝わり、さらに筐体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。
【００４３】
図８（ａ）は液体吐出ヘッド本体１３の縦断面図であり、平面図であり、図８（ｂ）は側面図で。全ての内部構造を示すと複雑になるため、図８（ａ）では一部を示している。
【００４４】
液体吐出ヘッド本体１３では、流路部材４の上に分岐流路部材６０が積層されており、その上にさらに、リザーバ流路部材４０が積層されている。分岐流路部材の凹部６３には加圧部を含む圧電アクチュエータ２１が収められている。分岐流路部材６０には、分岐流路６１が設けられており、リザーバ流路部材４０には、リザーバ流路４１が設けられている。
【００４５】
リザーバ流路の液体導入孔４１ｂは外部液体タンク（図示せず）に繋がる部分で、リザーバ流路の液体導入孔４１ｂから入った液体は、リザーバ流路の液体導出孔４１ａを通り、分岐流路の液体導入孔６１ｂからリザーバ流路６１に入り、途中で分岐する複数の流路にそれぞれ流れ、分岐流路の液体導出孔６０ｂを通り、複数のマニホールドの開口５ｂからマニホールド５に流れ込む。
【００４６】
分岐流路の液体導入孔６１ｂは、長手方向の中央部に形成されているため、複数の部分で繋がるマニホールド５までの流路長を比較的近くすることができるので、液体の供給を安定化させることができる。ここでいう中央部とは液体吐出孔が開口している領域の長手方向の長さＬｘ（ｍ、以下単位を省略することがある）とした際、その中央からの長手方向のズレがＬｘ／１０以下である範囲のことである。なお、短手方向においても中心に近い方が好ましく、液体吐出孔開口領域１６の短手方向の長さＬｙに対して、短手方向のズレがＬｙ／４以下であることが好ましい。
【００４７】
リザーバ流路の液体導入孔４１ｂは２箇所あるが、一方は基本的には最初に液体を入れる際の空気あるいは液体を抜くために使用されだけで、印刷時には、液体はどちらか一方から供給され他方は閉じられる。そのようにするとリザーバ流路４１内の液体は、液体が導入されるほうのリザーバ流路の液体導入孔４１ｂから中央のリザーバ流路の液体導出孔４１ａまでの流れが主になり、閉じられている方の側ではあまり液体は流動しない。外部から入ってくる液体の温度が、液体吐出ヘッド本体１３の温度と異なる場合、液体吐出ヘッド本体１３の温度が変動するが、前述の液体の動きのアンバランスさにより、液体が入ってくる側の温度の変動が大きくなる。このようなときでもリザーバ流路部材を樹脂製などにし、分岐流路部材６０および流路部材４よりも熱伝導率を低くしておけば、この温度変動のアンバランスさが下方に伝わり難くなり好ましい。
【００４８】
リザーバ流路６１の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパ４７になっている。ダンパ４７のリザーバ流路６１と反対の面が面する方向に変形できるようになっているため、ダンパ４７は弾性変形することでリザーバ流路６１の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に多くなった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。なお、ダンパ４７をヒータ６５を収めるためにリザーバ流路部材に設けた空間に面するようにすればスペース効率がよくなり、液体吐出ヘッド２を小型化できる。さらに、液体の導入をダンパ４７のある側から行なうことで、熱伝導がさらに抑制できる。
【００４９】
また、リザーバ流路６１の中にフィルタ４５を設けて、液体の中に含まれる異物が分岐流路部材４に入っていき難いようにするのが好ましく、異物が詰まることによって起こる不吐出を抑制できる。
【００５０】
分岐流路部材６０は複数の長方形状の平板（プレート）６０ａ〜６０ｃを積層して構成されている。図９は、プレート６０ａ〜６０ｃの平面図である。分岐流路６０は、まず分岐流路の液体導入孔６０ｂの直下で左右に分岐し、分岐した先それぞれで５方向に分岐した後下側に向かい、分岐流路の液体導出孔６０ａで流路部材４のマニホールド５に繋がる
。最終的に１０本に分岐する分岐流路６１では、分岐流路の液体導入孔６０ｂからマニホールド５までの流路長はそれぞれ略等しくなっている。これにより、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、マニホールド５との複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、それらの影響が液体吐出ヘッド２全体に同じように加わるので、液体吐出ヘッド２内の液滴の吐出特性のバラツキをより少なくできる。なお、ここでいう略等しいとは、最も長い流路長に対して、最も短い流路長が８０％以上であることであり、９０％以上であるとより好ましい。また、分岐流路６０は、それぞれの長さが略等しいだけでなく、断面積も略等しいことが好ましい。ここで断面積が略等しいとは、分岐流路の液体導入孔６０ｂから同じ流路長である場所での、流路の断面積の差が２０％以下であることであり、１０％以下であるとより好ましい。
【００５１】
リザーバ流路部材４０は、リザーバ流路部材本体４０ａとプレート４０ｂが積層されている。リザーバ流路部材本体４０ａの平面形状は図９に示す。リザーバ流路部材本体４０ａは樹脂製であることが好ましく、これにより複雑な形状であっても安価に作製できる。プレート４０ｂは樹脂であることにより、安価にできるとともに、リザーバ流路部材本体４０ａとの間に膨張係数差が生じないのでこのましい。
【００５２】
リザーバ流路部材４０が樹脂であり、分岐流路部材６０が金属であると、熱膨張係数の差により、液体吐出ヘッド本体１３が反ったり、樹脂のリザーバ流路部材４０にクラックが生じるおそれがあるが、分岐流路６１とリザーバ流路４１とが、長手方向の中央のみで繋がっているととともに、分岐流路部材６０とリザーバ流路部材４０とが長手方向の中央部のみで固定されているようにすることで、熱膨張差の影響を少なくできる。ここで中央部とは、液体吐出孔面４ａに直交する方向から見たときに、長手方向に分岐流路部材６０とリザーバ流路部材４０とが重なっている長さをＬとした時に固定されている部分がその長さＬの中心から両端に向かってＬ／５の範囲内に収まるようにすることが好ましい。これは別の言い方をすれば、中央の長さＬ／２．５の範囲に収まるようにすることであり、より好ましくは、中央の長さＬ／５の範囲に収まるようにするのが良い。
【００５３】
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成する流路部材４について説明する。図２は、液体吐出ヘッド本体１３のうち流路部材４および圧電アクチュエータ２１を示す平面図である。図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、液体吐出ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図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ユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００５４】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、加圧部を含む圧電アクチュエータユニット２１、分岐流路部材６０およびリザーバ流路部材４０を有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータユニット２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータユニット２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。
【００５５】
流路部材４の内部にはマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５
の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータユニット２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。
【００５６】
流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがあり、開口５ｂから副マニホールド５ａまでのマニホールド５を液体供給路５ｃということがある）。開口５ｂに繋がる液体供給路５ｃは、圧電アクチュエータユニット２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータユニット２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータユニット２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。すなわち、副マニホールド５ａの両端は、液体供給路５ｃに繋がっている。
【００５７】
流路部材４は、複数の液体加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各液体加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。
【００５８】
本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。
【００５９】
全体では、マニホールド５から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室１０の数は、加圧部である変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。
【００６０】
つまり、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように液体吐出孔８を投影すると、図３に示した仮想直線のＲの範囲に、各副マニホールド５ａ繋がっている４つの液体吐出孔８、つまり全部で１６個の液体吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔になっている。また、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の液体吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されている。
【００６１】
圧電アクチュエータユニット２１の上面における各液体加圧室１０に対向する位置には後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００６２】
流路部材４の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。
【００６３】
また、これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。液体吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。
【００６４】
液体吐出ヘッド本体１３に含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体１３は、図５に示されているように、液体加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔８は下面にと、個別流路３２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００６５】
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。
【００６６】
第３に、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には液体吐出孔８）までの各プレートに形成されている。
【００６７】
第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜２９に形成されている。
【００６８】
このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に
沿って水平に進み、液体加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。
【００６９】
分岐流路部材６０も、流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート６０ａ〜６０ｃに、エッチングにより所定の形状に加工されて、フィルタ４５およびダンパ４７を貼り付けた後、積層接着され、液体流路６１および圧電アクチュエータが収納される凹部６３が設けられる。
【００７０】
圧電アクチュエータユニット２１は、図５に示されるように、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータユニット２１全体の厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の液体加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。
【００７１】
圧電アクチュエータユニット２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５は上述のように圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５の一端は、液体加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。この接続電極３６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６は、信号伝達部９２に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００から信号伝達部９２を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
【００７２】
共通電極３４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。
【００７３】
図５に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００７４】
なお、後述のように、個別電極３５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極３５に対応する液体加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ）に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図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５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット２１には加圧部である変位素子５０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は５〜７ｐｌ（ピコリットル）程度である。
【００７５】
多数の個別電極３５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部９２および配線を介して、個別に制御部１００に電気的に接続されている。
【００７６】
本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１においては、個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、液体加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。
【００７７】
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部１００により個別電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは液体加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００７８】
本実施の形態における実際の駆動手順は、予め個別電極３５を共通電極３４より高い電位とする第１の電圧Ｖ１Ｖ（ボルト、以下で省略することがある）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４とを一旦、第１の電圧Ｖ１よりも低い第２の電圧を加えて低電位、例えば同じ電位にし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが元の形状に戻り、液体加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から液体吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、液体加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に
反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
【００７９】
また、階調印刷においては、液体吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させ
るときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合後から吐出される液滴の速度が速くなると考えられるが、その方が複数の液滴の着弾点が近くなり好ましい。
【００８０】
図１０は本発明の他の液体吐出ヘッド本体である。リザーバ流路部材に一部切り欠きが設けられている以外は、上述の実施例と同じである。切りかかれた部分は金属製のプレート２０１ａ、２０１ｂ、２０３ａ、２０３ｂが入れられ、これをねじ２０５で締め付けて固定してある。プレート２０１ａ、２０３ａにはＶ型の切り欠きとＬ型の切り欠きが設けられておりこの切り欠き部がプリンタに設けられたピン２５０に押し当てられて液体吐出ヘッドが固定される。これにより、プリンタに固定される部分が金属になり、取り付け位置精度が高くなる。
【００８１】
なお、本実施例では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子５０を示したが、これに限られるものでなく、液体加圧室１０中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、液体加圧室１０中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたものでも良い。
【００８２】
以上のような液体吐出ヘッド２は、例えば、以下のようにして作製する。ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層２１ａ、２１ｂとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極３４となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を充填する。
【００８３】
ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に個別電極３５を印刷して、焼成した後、Ａｇペーストを用いて接続電極３６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット２１を作製する。
【００８４】
次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート２２〜３１を接着層を介して積層して作製する。プレート２２〜３１に、マニホールド５、個別供給流路６、液体加圧室１０およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。
【００８５】
これらプレート２２〜３１は、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。
【００８６】
分岐流路部材６０も同様にさまざまな孔を開けたプレート６０ａ〜６０ｃを積層接着して作製する。
【００８７】
リザーバ流路部材４０は射出成形したリザーバ流路本体４０ａおよびプレート５０ｂと、フィルタ４５およびダンパ４７とを組み合わせて接着した。
【００８８】
圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４
とを加熱接合することができる。
【００８９】
次に圧電アクチュエータユニット２１と制御回路１００とを電気的に接続するために、接続電極３６に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバＩＣ５５を実装した信号伝達部９２であるＦＰＣを載置し、熱を加えて銀ペーストを硬化させて電気的に接続させる。なお、ドライバＩＣ５５の実装は、信号伝達部９２に半田で電気的にフリップチップ接続した後、半田周囲に保護樹脂を供給して硬化させた。
【００９０】
続いて、分岐流路部材６０と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、分岐流路部材６０と流路部材４とを加熱接合することができる。
【００９１】
続いて、フレーム９６の所定の位置に断熱性弾性部材９５を樹脂などで取り付ける。断熱性弾性部材９５としてゴムを取り付けたフレーム９６と分岐流路部材６０の間に、あらかじめコネクタ９５を実装した基板９４を挟み、ねじでフレーム９６と分岐流路部材６０とを接合するとともに、基板９４を固定した。
【００９２】
さらに、信号伝達部９２をまげて、信号伝達部９２の一端をコネクタ９５に差し込んで固定する。その後、サイドプレート９０ｂをねじで第２の流路部材に付け、上部筐体９０ａをはめ、上部筐体９０ａをフレーム９６にねじで固定して、液体吐出ヘッド２を作製することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４ａ・・・液体吐出孔面
４ｂ・・・液体加圧室面
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口（液体導入孔）
５ｃ・・・液体供給路
６・・・個別供給流路
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータユニット
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
４０・・・リザーバ流路部材
４０ａ・・・リザーバ流路部材本体
４０ｂ・・・プレート
４１・・・リザーバ流路
４１ａ・・・リザーバ流路の液体導出孔
４１ｂ・・・リザーバ流路の液体導入孔
４２・・・信号伝達部が通る貫通孔
４３・・・側面保護板
４５・・・フィルタ
４７・・・ダンパ
４５ａ・・・空気室開口
５０・・・変位素子（圧電アクチュエータ）
６０・・・分岐流路部材
６０ａ〜６０ｃ・・・プレート
６１・・・分岐流路
６１ａ・・・分岐流路の液体導出孔
６１ｂ・・・分岐流路の液体導入孔
６３・・・圧電アクチュエータが収納される凹部
９０・・・筐体
９０ｃ・・・孔
９２・・・信号伝達部（フレキシブルフラットケーブル）
９４・・・基板
９５・・・コネクタ
９６・・・フレーム
９７・・・断熱性弾性部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出させる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。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。
【０００３】
このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。
【０００４】
また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。
【０００５】
シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。
【０００６】
そこで一方方向の長い液体吐出ヘッドを、マニホールド（共通流路）およびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体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、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体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、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。
【０００７】
また、このような流路部材に重ねて使用されるリザーバ流路として、エッチングした金属プレートを積層して、内部に流路を設けて、第２の流路部材としたものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。そして、圧電アクチュエータを駆動する信号が流れる信号伝達部であるフレキシブルフラットケーブルは流路部材とリザーバ流路部材の間から、液体吐出ヘッドの長辺側に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載の液体吐出ヘッドでは、信号伝達部をおよび信号伝達部が引き出される流路部材と第２の流路部材と間の開口を、印刷中のインクのミストなどから保護するように、加工が必要であり、製造が煩雑であるという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、製造が簡単な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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドの液体導入孔が複数開口している、前記液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状で平面形状が一方方向に長い長方形状の流路部材と、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部と、前記圧電アクチュエータが収納されている凹部および分岐流路を有し、前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の分岐流路部材と、リザーバ流路、上下に貫通する貫通孔および側面保護板を有し、前記分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記リザーバ流路は外部に開口しているとともに前記分岐流路に繋がっており、前記分岐流路は前記リザーバ流路から途中で分岐して複数の前記液体導入孔に繋がっており、かつ前記信号伝達部は、前記流路部材および分岐流路部材の長辺を含む側面に開口した前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われていることを特徴とする。
【００１２】
前記流路部材と前記分岐流路部材とが金属であるとともに、前記リザーバ流路が樹脂であることが好ましい。
【００１３】
前記分岐流路部材の上にヒータが備えられていることが好ましい。
【００１４】
前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記分岐流路と前記リザーバ流路とは、前記一方方向の中央のみで繋がっているととともに、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とは前記一方方向の中央部のみで固定されていることが好ましい。
【００１５】
前記分岐流路の前記リザーバ流路に繋がっている端から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しいことが好ましい。
【００１６】
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、前記信号伝達部に接続されており、前記圧電アクチュエータおよび前記搬送部とを制御する制御部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、複数の液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドの液体導入孔が複数開口している、前記液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状で平面形状が一方方向に長い長方形状の流路部材と、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体加圧室面の上に積層されている平
板状の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部と、前記圧電アクチュエータが収納されている凹部および分岐流路を有し、前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の分岐流路部材と、リザーバ流路、上下に貫通する貫通孔および側面保護板を有し、前記分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記リザーバ流路は外部に開口しているとともに前記分岐流路に繋がっており、前記分岐流路は前記リザーバ流路から途中で分岐して複数の前記液体導入孔に繋がっており、かつ前記信号伝達部は、前記流路部材および分岐流路部材の長辺を含む側面に開口した前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われていることにより、前記圧電アクチュエータが、前記流路部材と前記分岐流路の前記凹部と前記リザーバ流路部材の前記側面保護板とで周囲がほぼ囲われた閉空間となり、外部へは前記信号伝達部が中を通っている前記貫通孔が上方に空いているだけとなるので、これら部材を組み立てるだけで、簡単に前記圧電アクチュエータの保護ができる。
【００１８】
前記流路部材と前記分岐流路部材とが金属であるとともに、前記リザーバ流路が樹脂である場合、液体吐出特性への影響が大きく高い加工精度が要求される前記流路部材と前記分岐流路部材は、エッチング加工などにより高精度に加工でき、複雑な形状の前記リザーバ流路が射出成形などで低コストに作製することができる。
【００１９】
前記分岐流路部材の上にヒータが備えられている場合、前記分岐流路部材および前記流路部材が金属であり熱伝導が高いため、前記分岐流路部材および前記流路部材の中の液体の温度を一定に保つことができるともに、リザーバ流路部材が樹脂であるため金属よりも熱伝導性が低いため、外部から流入する液体による温度変動は、前記ヒータおよびその下の前記分岐流路部材および前記流路部材には伝わり難くできる。
【００２０】
前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記分岐流路と前記リザーバ流路とは、前記一方方向の中央のみで繋がっているととともに、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とは前記一方方向の中央部のみで固定されている場合、金属と樹脂では熱膨張係数が大きく異なるため、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とが一方方向の全体で固定されていると、液体吐出ヘッドが反ったり、応力でクラックなどが生じるおそれがあるが、固定されている部分が前記一方方向の中央部のみであるため、前述の反りやクラックの発生を抑制できる。
【００２１】
前記分岐流路の前記リザーバ流路に繋がっている端から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しい場合、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、前記リザーバ流路と前記分岐流路が繋がっている部分から、前記分岐流路と前記マニホールドに繋がっている複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、それらの影響が、液体吐出ヘッド全体に同じように加わるので、液体吐出ヘッド内の液滴の吐出特性のバラツキを少なくできる。
【００２２】
また、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、前記信号伝達部に接続されており、前記圧電アクチュエータおよび前記搬送部とを制御する制御部を備えていることにより、安価に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。
【図２】（ａ）は、図１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３】図２（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図２（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】図１の液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図７】図６の液体吐出ヘッドのＸ−Ｘ線縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体の縦断面図でり、（ｂ）は、同ヘッド本体の側面図ある。
【図９】図８（ａ）（ｂ）の液体吐出ヘッドのリザーバ流路部材および分岐流路部材を構成する部材の平面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の他の液体吐出ヘッド本体の側面図ではあり、（ｂ）は、平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ１に固定されている。液体吐出ヘッド２は、図１の手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。
【００２５】
プリンタ１には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１には、液体吐出ヘッド２や給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。
【００２６】
給紙ユニット１１４は、複数枚の印刷用紙Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された印刷用紙Ｐのうち、最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。
【００２７】
給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａおよび１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。
【００２８】
搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、印刷用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。
【００２９】
ベルトローラ１０６には、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。
【００３０】
ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。
【００３１】
給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された印刷用紙Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。
【００３２】
４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体１３を有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔８が設けられている液体吐出孔面４ａとなっている（図５、７および８参照）。
【００３３】
１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド２の長手方向）に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。各液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３の下面の液体吐出孔開口平面４ａと搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。
【００３４】
搬送ベルト１１１によって搬送された印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体１３から印刷用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Ｐの上面には、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。
【００３５】
搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａおよび１２１ｂならびに１２２ａおよび１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、印刷用紙Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ〜１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。
【００３６】
なお、印刷用紙Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Ｐの先端位置を検出することができる。紙面センサ１３３による検出結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果により、印刷用紙Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２や搬送モータ１７４等を制御することができる。
【００３７】
次に本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。図６は液体吐出ヘッド２の斜視図で
ある。液体吐出ヘッド２は液体吐出ヘッド本体１３と筐体９０とを含んでいる。筐体９０は金属製であり、一部に駆動信号が伝達される信号ケーブルが通る孔９０ｃが開口している。図６の例では上面の一部に孔９０ｃが開口しており、孔９０ｃは制御部１００と繋がる駆動信号が伝達される信号ケーブル（不図示）が通っており、樹脂製のふたなどで塞がれる。液体吐出ヘッド本体１３には液体導入孔（リザーバ流路の液体導入孔）４１ｂが開口しており、リザーバ流路の液体導入孔４１ｂから吐出する液体が供給される。
【００３８】
図７は、図６に示した液体吐出ヘッド２のＸ−Ｘ線断面図である。液体吐出ヘッド本体１３には、流路部材４、分岐流路部材６０、リザーバ流路部材４０、加圧部を含む圧電アクチュエータユニット２１、ヒータ６５が含まれる。図７では流路部材４の内部構造は省略してある。
【００３９】
分岐流路部材６０には、詳細を後述する分岐流路６１が設けられており、その一端の分岐流路の液体導入孔６１ｂは、後述のリザーバ流路部材４０の中のリザーバ流路４１の液体導出孔４１ａと繋がっており、途中で分岐して、流路部材４の中のマニホールドの開口５ｂに複数の場所で繋がっている。
【００４０】
リザーバ部材４０には、詳細を後述するリザーバ流路４１が設けられており、前述のように分岐流路６１に繋がっている。また、リザーバ部材４０には上下に貫通する貫通孔４２が設けられており、圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部９２がその中を通っている。さらにリザーバ部材４０には側面保護板４３が設けられており、これが、流路部材４の長辺の側面と接している。これにより圧電アクチュエータ２１に収納されている凹部６３は閉じた空間になり、外部と通じているのは、上方の貫通孔４２の開口だけになる。側面保護板４３と流路部材４の長辺の側面とは接着してあっても良いし、側面保護板４３を樹脂として、その弾性変形で抑えるようにしても良いし、間にインクなどの液体の侵入を防ぐように流動するが粘度の高い薬剤などを入れて良い。後述するが、分岐流路部材６０とリザーバ流路部材４０との接続を長手方向の中央部のみで行なった場合、その弾性変形で抑えるようにしたり、粘度の高い薬剤などをれば、液体の侵入抑制と熱膨張係数差により応力の緩和を両立させることができる。
【００４１】
また、リザーバ流路部材４０には、断熱性弾性部材９７が付けられたフレーム９６と、コネクタ９５が実装された基板９４とが固定されている。なお、フレーム９６は図７の断面図では、接続していないが、この断面以外の部分で固定されている。制御部１００から信号ケーブル（不図示）を介して基板９４に送られた駆動信号は、コネクタ９５を介して信号伝達部９２に送られる。信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５は、駆動信号を処理し、処理後の駆動信号は信号伝達部９２を通じて、後述の圧電アクチュエータユニット２１の液体吐出素子５０を駆動し、流路部材４内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、基板９４は、例えば、吐出信号を複数のドライバＩＣ５５に分けたり、吐出信号の整流など行なってもよいが、基板９４を設けず、制御部１００からの信号ケーブルを直接信号伝達部９２に接続するようにしてもよい。信号伝達部９２は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線を有し、配線の一部は、信号伝達部９２の表面に露出しており、露出した配線により、コネクタ９５、ドライバＩＣ５５および圧電アクチュエータユニット２１と電気的に接続される。信号伝達部９２は、例えば、フレキシブルフラットケーブルである。
【００４２】
ドライバＩＣ５５は、上述の駆動信号処理を行なう際に発熱する。ドライバＩＣ５５が断熱性弾性部材９７により信号伝達部９２を介して押されて、金属製の筐体９０に押し当てられているため、発生した熱は主に筐体９０に伝わり、さらに筐体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。
【００４３】
図８（ａ）は液体吐出ヘッド本体１３の縦断面図であり、平面図であり、図８（ｂ）は側面図で。全ての内部構造を示すと複雑になるため、図８（ａ）では一部を示している。
【００４４】
液体吐出ヘッド本体１３では、流路部材４の上に分岐流路部材６０が積層されており、その上にさらに、リザーバ流路部材４０が積層されている。分岐流路部材の凹部６３には加圧部を含む圧電アクチュエータ２１が収められている。分岐流路部材６０には、分岐流路６１が設けられており、リザーバ流路部材４０には、リザーバ流路４１が設けられている。
【００４５】
リザーバ流路の液体導入孔４１ｂは外部液体タンク（図示せず）に繋がる部分で、リザーバ流路の液体導入孔４１ｂから入った液体は、リザーバ流路の液体導出孔４１ａを通り、分岐流路の液体導入孔６１ｂからリザーバ流路６１に入り、途中で分岐する複数の流路にそれぞれ流れ、分岐流路の液体導出孔６０ｂを通り、複数のマニホールドの開口５ｂからマニホールド５に流れ込む。
【００４６】
分岐流路の液体導入孔６１ｂは、長手方向の中央部に形成されているため、複数の部分で繋がるマニホールド５までの流路長を比較的近くすることができるので、液体の供給を安定化させることができる。ここでいう中央部とは液体吐出孔が開口している領域の長手方向の長さＬｘ（ｍ、以下単位を省略することがある）とした際、その中央からの長手方向のズレがＬｘ／１０以下である範囲のことである。なお、短手方向においても中心に近い方が好ましく、液体吐出孔開口領域１６の短手方向の長さＬｙに対して、短手方向のズレがＬｙ／４以下であることが好ましい。
【００４７】
リザーバ流路の液体導入孔４１ｂは２箇所あるが、一方は基本的には最初に液体を入れる際の空気あるいは液体を抜くために使用されだけで、印刷時には、液体はどちらか一方から供給され他方は閉じられる。そのようにするとリザーバ流路４１内の液体は、液体が導入されるほうのリザーバ流路の液体導入孔４１ｂから中央のリザーバ流路の液体導出孔４１ａまでの流れが主になり、閉じられている方の側ではあまり液体は流動しない。外部から入ってくる液体の温度が、液体吐出ヘッド本体１３の温度と異なる場合、液体吐出ヘッド本体１３の温度が変動するが、前述の液体の動きのアンバランスさにより、液体が入ってくる側の温度の変動が大きくなる。このようなときでもリザーバ流路部材を樹脂製などにし、分岐流路部材６０および流路部材４よりも熱伝導率を低くしておけば、この温度変動のアンバランスさが下方に伝わり難くなり好ましい。
【００４８】
リザーバ流路６１の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパ４７になっている。ダンパ４７のリザーバ流路６１と反対の面が面する方向に変形できるようになっているため、ダンパ４７は弾性変形することでリザーバ流路６１の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に多くなった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。なお、ダンパ４７をヒータ６５を収めるためにリザーバ流路部材に設けた空間に面するようにすればスペース効率がよくなり、液体吐出ヘッド２を小型化できる。さらに、液体の導入をダンパ４７のある側から行なうことで、熱伝導がさらに抑制できる。
【００４９】
また、リザーバ流路６１の中にフィルタ４５を設けて、液体の中に含まれる異物が分岐流路部材４に入っていき難いようにするのが好ましく、異物が詰まることによって起こる不吐出を抑制できる。
【００５０】
分岐流路部材６０は複数の長方形状の平板（プレート）６０ａ〜６０ｃを積層して構成されている。図９は、プレート６０ａ〜６０ｃの平面図である。分岐流路６０は、まず分岐流路の液体導入孔６０ｂの直下で左右に分岐し、分岐した先それぞれで５方向に分岐した後下側に向かい、分岐流路の液体導出孔６０ａで流路部材４のマニホールド５に繋がる
。最終的に１０本に分岐する分岐流路６１では、分岐流路の液体導入孔６０ｂからマニホールド５までの流路長はそれぞれ略等しくなっている。これにより、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、マニホールド５との複数の連結部に、少ない時間差で伝わるため、それらの影響が液体吐出ヘッド２全体に同じように加わるので、液体吐出ヘッド２内の液滴の吐出特性のバラツキをより少なくできる。なお、ここでいう略等しいとは、最も長い流路長に対して、最も短い流路長が８０％以上であることであり、９０％以上であるとより好ましい。また、分岐流路６０は、それぞれの長さが略等しいだけでなく、断面積も略等しいことが好ましい。ここで断面積が略等しいとは、分岐流路の液体導入孔６０ｂから同じ流路長である場所での、流路の断面積の差が２０％以下であることであり、１０％以下であるとより好ましい。
【００５１】
リザーバ流路部材４０は、リザーバ流路部材本体４０ａとプレート４０ｂが積層されている。リザーバ流路部材本体４０ａの平面形状は図９に示す。リザーバ流路部材本体４０ａは樹脂製であることが好ましく、これにより複雑な形状であっても安価に作製できる。プレート４０ｂは樹脂であることにより、安価にできるとともに、リザーバ流路部材本体４０ａとの間に膨張係数差が生じないのでこのましい。
【００５２】
リザーバ流路部材４０が樹脂であり、分岐流路部材６０が金属であると、熱膨張係数の差により、液体吐出ヘッド本体１３が反ったり、樹脂のリザーバ流路部材４０にクラックが生じるおそれがあるが、分岐流路６１とリザーバ流路４１とが、長手方向の中央のみで繋がっているととともに、分岐流路部材６０とリザーバ流路部材４０とが長手方向の中央部のみで固定されているようにすることで、熱膨張差の影響を少なくできる。ここで中央部とは、液体吐出孔面４ａに直交する方向から見たときに、長手方向に分岐流路部材６０とリザーバ流路部材４０とが重なっている長さをＬとした時に固定されている部分がその長さＬの中心から両端に向かってＬ／５の範囲内に収まるようにすることが好ましい。これは別の言い方をすれば、中央の長さＬ／２．５の範囲に収まるようにすることであり、より好ましくは、中央の長さＬ／５の範囲に収まるようにするのが良い。
【００５３】
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成する流路部材４について説明する。図２は、液体吐出ヘッド本体１３のうち流路部材４および圧電アクチュエータ２１を示す平面図である。図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、液体吐出ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図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ユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００５４】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、加圧部を含む圧電アクチュエータユニット２１、分岐流路部材６０およびリザーバ流路部材４０を有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータユニット２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータユニット２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。
【００５５】
流路部材４の内部にはマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５
の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータユニット２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。
【００５６】
流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがあり、開口５ｂから副マニホールド５ａまでのマニホールド５を液体供給路５ｃということがある）。開口５ｂに繋がる液体供給路５ｃは、圧電アクチュエータユニット２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータユニット２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータユニット２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。すなわち、副マニホールド５ａの両端は、液体供給路５ｃに繋がっている。
【００５７】
流路部材４は、複数の液体加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各液体加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。
【００５８】
本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。
【００５９】
全体では、マニホールド５から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室１０の数は、加圧部である変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。
【００６０】
つまり、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように液体吐出孔８を投影すると、図３に示した仮想直線のＲの範囲に、各副マニホールド５ａ繋がっている４つの液体吐出孔８、つまり全部で１６個の液体吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔になっている。また、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の液体吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されている。
【００６１】
圧電アクチュエータユニット２１の上面における各液体加圧室１０に対向する位置には後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００６２】
流路部材４の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。
【００６３】
また、これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。液体吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。
【００６４】
液体吐出ヘッド本体１３に含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体１３は、図５に示されているように、液体加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔８は下面にと、個別流路３２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００６５】
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。
【００６６】
第３に、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には液体吐出孔８）までの各プレートに形成されている。
【００６７】
第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜２９に形成されている。
【００６８】
このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に
沿って水平に進み、液体加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。
【００６９】
分岐流路部材６０も、流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート６０ａ〜６０ｃに、エッチングにより所定の形状に加工されて、フィルタ４５およびダンパ４７を貼り付けた後、積層接着され、液体流路６１および圧電アクチュエータが収納される凹部６３が設けられる。
【００７０】
圧電アクチュエータユニット２１は、図５に示されるように、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータユニット２１全体の厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の液体加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。
【００７１】
圧電アクチュエータユニット２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５は上述のように圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５の一端は、液体加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。この接続電極３６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６は、信号伝達部９２に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００から信号伝達部９２を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
【００７２】
共通電極３４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。
【００７３】
図５に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００７４】
なお、後述のように、個別電極３５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極３５に対応する液体加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ）に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図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５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット２１には加圧部である変位素子５０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は５〜７ｐｌ（ピコリットル）程度である。
【００７５】
多数の個別電極３５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部９２および配線を介して、個別に制御部１００に電気的に接続されている。
【００７６】
本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１においては、個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、液体加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。
【００７７】
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部１００により個別電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは液体加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００７８】
本実施の形態における実際の駆動手順は、予め個別電極３５を共通電極３４より高い電位とする第１の電圧Ｖ１Ｖ（ボルト、以下で省略することがある）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４とを一旦、第１の電圧Ｖ１よりも低い第２の電圧を加えて低電位、例えば同じ電位にし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが元の形状に戻り、液体加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から液体吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、液体加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に
反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
【００７９】
また、階調印刷においては、液体吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させ
るときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合後から吐出される液滴の速度が速くなると考えられるが、その方が複数の液滴の着弾点が近くなり好ましい。
【００８０】
図１０は本発明の他の液体吐出ヘッド本体である。リザーバ流路部材に一部切り欠きが設けられている以外は、上述の実施例と同じである。切りかかれた部分は金属製のプレート２０１ａ、２０１ｂ、２０３ａ、２０３ｂが入れられ、これをねじ２０５で締め付けて固定してある。プレート２０１ａ、２０３ａにはＶ型の切り欠きとＬ型の切り欠きが設けられておりこの切り欠き部がプリンタに設けられたピン２５０に押し当てられて液体吐出ヘッドが固定される。これにより、プリンタに固定される部分が金属になり、取り付け位置精度が高くなる。
【００８１】
なお、本実施例では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子５０を示したが、これに限られるものでなく、液体加圧室１０中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、液体加圧室１０中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたものでも良い。
【００８２】
以上のような液体吐出ヘッド２は、例えば、以下のようにして作製する。ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層２１ａ、２１ｂとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極３４となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を充填する。
【００８３】
ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に個別電極３５を印刷して、焼成した後、Ａｇペーストを用いて接続電極３６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット２１を作製する。
【００８４】
次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート２２〜３１を接着層を介して積層して作製する。プレート２２〜３１に、マニホールド５、個別供給流路６、液体加圧室１０およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。
【００８５】
これらプレート２２〜３１は、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。
【００８６】
分岐流路部材６０も同様にさまざまな孔を開けたプレート６０ａ〜６０ｃを積層接着して作製する。
【００８７】
リザーバ流路部材４０は射出成形したリザーバ流路本体４０ａおよびプレート５０ｂと、フィルタ４５およびダンパ４７とを組み合わせて接着した。
【００８８】
圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４
とを加熱接合することができる。
【００８９】
次に圧電アクチュエータユニット２１と制御回路１００とを電気的に接続するために、接続電極３６に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバＩＣ５５を実装した信号伝達部９２であるＦＰＣを載置し、熱を加えて銀ペーストを硬化させて電気的に接続させる。なお、ドライバＩＣ５５の実装は、信号伝達部９２に半田で電気的にフリップチップ接続した後、半田周囲に保護樹脂を供給して硬化させた。
【００９０】
続いて、分岐流路部材６０と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、分岐流路部材６０と流路部材４とを加熱接合することができる。
【００９１】
続いて、フレーム９６の所定の位置に断熱性弾性部材９５を樹脂などで取り付ける。断熱性弾性部材９５としてゴムを取り付けたフレーム９６と分岐流路部材６０の間に、あらかじめコネクタ９５を実装した基板９４を挟み、ねじでフレーム９６と分岐流路部材６０とを接合するとともに、基板９４を固定した。
【００９２】
さらに、信号伝達部９２をまげて、信号伝達部９２の一端をコネクタ９５に差し込んで固定する。その後、サイドプレート９０ｂをねじで第２の流路部材に付け、上部筐体９０ａをはめ、上部筐体９０ａをフレーム９６にねじで固定して、液体吐出ヘッド２を作製することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４ａ・・・液体吐出孔面
４ｂ・・・液体加圧室面
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口（液体導入孔）
５ｃ・・・液体供給路
６・・・個別供給流路
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータユニット
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
４０・・・リザーバ流路部材
４０ａ・・・リザーバ流路部材本体
４０ｂ・・・プレート
４１・・・リザーバ流路
４１ａ・・・リザーバ流路の液体導出孔
４１ｂ・・・リザーバ流路の液体導入孔
４２・・・信号伝達部が通る貫通孔
４３・・・側面保護板
４５・・・フィルタ
４７・・・ダンパ
４５ａ・・・空気室開口
５０・・・変位素子（圧電アクチュエータ）
６０・・・分岐流路部材
６０ａ〜６０ｃ・・・プレート
６１・・・分岐流路
６１ａ・・・分岐流路の液体導出孔
６１ｂ・・・分岐流路の液体導入孔
６３・・・圧電アクチュエータが収納される凹部
９０・・・筐体
９０ｃ・・・孔
９２・・・信号伝達部（フレキシブルフラットケーブル）
９４・・・基板
９５・・・コネクタ
９６・・・フレーム
９７・・・断熱性弾性部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドの液体導入孔が複数開口している、前記液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状で平面形状が一方方向に長い長方形状の流路部材と、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部と、前記圧電アクチュエータが収納されている凹部および分岐流路を有し、前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の分岐流路部材と、リザーバ流路、上下に貫通する貫通孔および側面保護板を有し、前記分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記リザーバ流路は外部に開口しているとともに前記分岐流路に繋がっており、前記分岐流路は前記リザーバ流路から途中で分岐して複数の前記液体導入孔に繋がっており、かつ前記信号伝達部は、前記流路部材および分岐流路部材の長辺を含む側面に開口した前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記流路部材と前記分岐流路部材とが金属であるとともに、前記リザーバ流路が樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記分岐流路部材の上にヒータが備えられていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記分岐流路と前記リザーバ流路とは、前記一方方向の中央のみで繋がっているととともに、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とは前記一方方向の中央部のみで固定され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。
【請求項５】
前記分岐流路の前記リザーバ流路に繋がっている端から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しい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。
【請求項６】
請求項１〜５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、前記信号伝達部に接続されており、前記圧電アクチュエータおよび前記搬送部と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。
【請求項１】
複数の液体吐出孔が開口している液体吐出孔面ならびに前記複数の液体吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室に液体を供給するマニホールドの液体導入孔が複数開口している、前記液体吐出孔面に対向している液体加圧室面を有する平板状で平面形状が一方方向に長い長方形状の流路部材と、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達する信号伝達部と、前記圧電アクチュエータが収納されている凹部および分岐流路を有し、前記液体加圧室面の上に積層されている平板状の分岐流路部材と、リザーバ流路、上下に貫通する貫通孔および側面保護板を有し、前記分岐流路部材の上に積層されているリザーバ流路部材とを備える液体吐出ヘッドであって、前記リザーバ流路は外部に開口しているとともに前記分岐流路に繋がっており、前記分岐流路は前記リザーバ流路から途中で分岐して複数の前記液体導入孔に繋がっており、かつ前記信号伝達部は、前記流路部材および分岐流路部材の長辺を含む側面に開口した前記凹部の開口および前記貫通孔を通って前記リザーバ流路部材の上方に引き出されているとともに、前記凹部の開口は、前記流路部材および前記分岐流路部材の長辺を含む側面に沿って延在している前記側面保護板で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記流路部材と前記分岐流路部材とが金属であるとともに、前記リザーバ流路が樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記分岐流路部材の上にヒータが備えられていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体吐出孔面に直交する方向から見たときに、前記分岐流路と前記リザーバ流路とは、前記一方方向の中央のみで繋がっているととともに、前記分岐流路部材と前記リザーバ流路部材とは前記一方方向の中央部のみで固定され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。
【請求項５】
前記分岐流路の前記リザーバ流路に繋がっている端から前記マニホールドに繋がっている複数の端までの流路長が略等しい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。
【請求項６】
請求項１〜５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、前記信号伝達部に接続されており、前記圧電アクチュエータおよび前記搬送部と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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２０６９４５（Ｐ２０１１−２０６９４５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４５８４（Ｐ２０１０−７４５８４）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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