液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット、それを用いた液体吐出ヘッドおよび記録装置
【課題】共通電極と共通電極用接続電極との電気的接続の信頼性が高いとともに、反りの少ない液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット、それを用いた液体吐出ヘッドおよび記録装置を提供する。
【解決手段】複数の圧電セラミック層２１ａ、ｂが積層されている積層体と、該積層体の一方の主面に第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている複数の個別電極３５と、前記積層体の内部に形成されている共通電極３４と、前記一方の主面の周縁領域に形成されており、共通電極３４と電気的に接続されている共通電極用接続電極３７とを有する液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット２１であって、共通電極用接続電極３７は、圧電セラミック層２１ｂに設けられている貫通孔２１ｃ貫通孔内の導体を介して共通電極３４に接続されているとともに、共通電極用接続電極３７の貫通孔２１ｃの周囲の平面形状が十字形状である。
【解決手段】複数の圧電セラミック層２１ａ、ｂが積層されている積層体と、該積層体の一方の主面に第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている複数の個別電極３５と、前記積層体の内部に形成されている共通電極３４と、前記一方の主面の周縁領域に形成されており、共通電極３４と電気的に接続されている共通電極用接続電極３７とを有する液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット２１であって、共通電極用接続電極３７は、圧電セラミック層２１ｂに設けられている貫通孔２１ｃ貫通孔内の導体を介して共通電極３４に接続されているとともに、共通電極用接続電極３７の貫通孔２１ｃの周囲の平面形状が十字形状である。
【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用の圧電アクチュエータユニット、それを用いた液体吐出ヘッドおよび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】
そこで液体吐出ヘッドを、マニホールド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、複数の個別電極と複数の個別電極に対向している共通電極とそれらに挟まれている圧電セラミック層とを含む複数の変位素子を有する圧電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圧電体の変形により変位させることで、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータユニットにおいて、圧電アクチュエータユニットの内部の共通電極を、外部の回路と接続しようとする
場合、圧電アクチュエータユニットの表面に共通電極用接続電極を焼成により形成し、圧電セラミック層に設けた貫通孔を通して、共通電極と共通電極用接続電極とを電気的に接続することが考えられる。そのような構造の圧電アクチュエータユニット作成する際、貫通孔と共通電極用接続電極との位置が合うように共通電極用接続電極を大きくすると、圧電アクチュエータユニットの反りが大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、共通電極と共通電極用接続電極との電気的接続の信頼性が高いとともに、反りの少ない液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット、それを用いた液体吐出ヘッドおよび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】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットは、複数の圧電セラミック層が積層されている積層体と、該積層体の一方の主面に第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている複数の個別電極と、前記積層体の内部に形成されている前記複数の個別電極に対向している共通電極と、前記一方の主面の周縁領域に形成されており、前記共通電極と電気的に接続されている共通電極用接続電極とを有する液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットであって、前記共通電極用接続電極は、前記共通電極用接続電極が形成されている前記圧電セラミック層に設けられている貫通孔内の導体を介して前記共通電極に接続されているとともに、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の平面形状が十字形状であることを特徴とする。
【００１１】
前記導体を備える前記貫通孔が３つ以上あるとともに、平面視した場合に、前記貫通孔は一直線上でない位置に配置されており、かつ前記共通電極用接続電極は、前記貫通孔のうちで距離が最も離れている２つの前記貫通孔を結ぶ直線上に、前記共通電極用接続電極が形成されていない領域がある平面形状であることが好ましい。
【００１２】
前記共通電極用接続電極は、平面形状の異なる少なくとも２つの電極が重なって形成されており、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の十字形状の４つの凸部のうち、少なくとも１つの凸部が、前記２つの電極のうち一方のみからなることが好ましい。
【００１３】
前記２つの電極のうち一方は、前記個別電極の一つであることが好ましい。
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体加圧室が開口し、該複数の液体加圧室にそれぞれ繋がった複数の液体吐出孔を備える流路部材に、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットを積層してなることを特徴とする。
【００１５】
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、前記圧電アクチュエータユニットを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットによれば、共通電極用接続電極が十字形状をしていることにより、共通電極用接続電極と貫通孔との位置がずれても、共通電極用接続電極と共通電極とが電気的に接続され易い。また、十字形状と同程度の大きさの円形状の共通電極用接続電極を用いる場合と比較して、液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットに反りが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】図１の液体吐出ヘッドを構成する第１の流路部材および圧電アクチュエータユニットの平面図である。
【図３】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４】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５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータユニットの平面図である。
【図７】図６の圧電アクチュエータユニットの部分縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図６に示した共通電極用接続電極とその周囲の拡大図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態に係る共通電極用接続電極である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、共通電極用接続電極の平面形状を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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４、５および６参照）。
【００２７】
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には図示しない外部液体タンクから液体が供給される。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は、液体吐出孔面４ａに開口しており、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示されたヘッド本体１３を示す上面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大上面図であり、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の位置が分かり易いように、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、図面を分かり易くするために、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。
【００３２】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、圧電アクチュエータユニット２１とを有している。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。
【００３３】
流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド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。
【００３４】
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ということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５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。
【００３５】
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渡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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、アクチュエータである変位素子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。
【００３８】
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に繋がっている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が形成されているということである。
【００３９】
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および後述のダミー液体加圧室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。すなわち、個別電極３５は、圧電アクチュエータユニット２１の上面に、第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている。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。
【００４０】
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。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群７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の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔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。
【００４１】
以上の流路は、液滴の吐出に直接関係する流路であるが、流路部材４には、図では省略してあるダミー液体加圧室が設けられている。ダミー液体加圧室は、液体加圧室１０が設けられている台形状の領域の周囲に一列形成されている。ダミー液体加圧室により、液体加圧室１０のうちの最も外側にある液体加圧室１０の周囲の流路部材４の剛性などが、他の液体加圧室１０の状態に近くなるので、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。ダミー液体加圧室の形状は液体加圧室と同じであるが、それぞれ孤立しており、他の流路に繋がってはいない。ダミー液体加圧室の配置は、液体加圧室１０のマトリクス状の配置を延長するように配置される。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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程度の厚さであり、圧電アクチュエータユニット２１の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂ、と共通電極３４の積層体の厚さは４１μｍ程度である。圧電アクチュエータユニット２１は、流路部材４の液体加圧室１０の開口している平面状の面に積層されており、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。
【００４７】
図６は圧電アクチュエータユニット２１の平面図であり、図７は、図６の圧電アクチュエータユニット２１の部分縦断面図である。また、図８（ａ）は、図６の圧電アクチュエータユニット２１の共通電極用接続電極およびその周囲の拡大図である。
【００４８】
圧電アクチュエータユニット本体２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４、Ａｕ系などの金属材料からなる個別電極３５、個別電極３５の上に形成されているＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる個別電極用接続電極３６、圧電アクチュエータユニット本体２１の周縁領域の共通電極３４上の圧電セラミック層２１ｂに形成されている貫通孔２１ｃ、および貫通孔２１ｃ内の共通電極３４の上に形成されているＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極用接続電極本体３７ｂを有している。より詳細には、貫
通孔２１ｃの開口の底面にある共通電極３４の上には、個別電極３５のうちで液体加圧室１０に対向していないダミー個別電極６５が形成されており、その上に共通電極用接続電極本体３７ｂが形成されている。なお、貫通孔２１には、貫通孔２１を充填するように導体が埋め込まれていてもよいが、共通電極用接続電極本体３７ｂと共通電極３４との電気的接続は、上述のように、共通電極用接続電極本体３７ｂあるいはダミー個別電極６５が貫通孔２１に垂れこんでいる導体を介して行なう構成にすることで、製造工程を簡略化できる。
【００４９】
共通電極用接続電極本体３７ｂと共通電極用接続電極本体３７ｂに接続されているダミー個別電極６５とで共通電極用接続電極３７が構成されている。共通電極用接続電極３７の貫通孔２１ｃの周囲の平面形状は、十字形状になっているため、共通電極３４との接続の確実性が向上するとともに、圧電アクチュエータユニット２１の反りを小さくできる。共通電極用接続電極３７の平面形状の詳細については後述する。
【００５０】
個別電極３５のうち、液体加圧室対向領域８０内のものは、液体加圧室１０に対向して形成されている。液体加圧室対向領域８０の外側は、周縁領域８５と呼ばれ、周縁領域８５に形成されている個別電極３５は、ダミー個別電極６５である。ダミー個別電極６５のうち、列Ａ、Ｂ、Ｃの個別電極は、その直下がダミー液体加圧室となっている。なお、周縁領域８５にダミー個別電極を形成しなくてもかまわない。また、個別電極３５は、圧電アクチュエータユニット４０の上面における液体加圧室１０およびダミー液体加圧室と対向する位置に配置されている個別電極本体３５ａと、個別電極本体３５ａから液体加圧室１０と重ならない位置まで引き出されている引出電極３５ｂとを含んでおり、個別電極用接続電極３６は、変位素子５０の変位を小さくしないように、引出電極３５ｂ上に形成されている。個別電極３５の厚さは、０．３〜１μｍである。個別電極用接続電極３６および共通電極用接続電極本体３７ｂの厚さは１〜１０μｍである。共通電極３４の厚さは、１〜２μｍである。
【００５１】
共通電極用接続電極本体３７ｂおよび個別電極用接続電極３６上には、図示されていないＡｇを含有した樹脂でバンプが形成され、バンプはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）に設けられた電極と電気的に接合される。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動信号（駆動電圧）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。さらに、圧電アクチュエータユニット２１には、個別電極３５に形成されていない場所に、ダミー個別電極用接続電極６８がマトリックス状に形成されている。ダミー個別電極用接続電極６８上にもバンプが形成されてＦＰＣと接続される。このようにすることで、個別電極用接続電極３６上のバンプとダミー個別電極用接続電極６８上のバンプとで、個別電極用接続電極３６上のバンプだけの場合と比較して、よりも配置の間隔が狭いマトリクス状の配置となるので、より安定的な接続になる。
【００５２】
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厚み方向に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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１の液体吐出時の駆動方法の一例を、個別電極３５に供給される駆動電圧（駆動信号）に関して説明する。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。
【００５５】
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御部により個別電極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。
【００５６】
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３５を共通電極３４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３５を共通電極３４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。
【００５７】
続いて共通電極用接続電極本体３７ｂと共通電極用接続電極本体３７ｂに接続されているダミー個別電極６５で構成されている共通電極用接続電極３７の形状について、詳細に説明する。圧電アクチュエータユニット２１の厚さ（より詳細には表面の電極を除いた圧電セラミック層２１ａの下面から、圧電セラミック層２１ｂの上面まで）が薄い場合、例えば１００μｍ以下である場合、共通電極用接続電極３７ｂは、個別電極３５と比較して
長い平面形状であることにより、反りが発生しやすい。反りの原因は、圧電セラミック層２１ａ、ｂと共通電極用接続電極３７を同時焼成する場合、焼成済みの圧電アクチュエータ素体に共通電極用接続電極３７を焼き付けたり、スパッタなどで形成する場合など、いずれの場合にも生じる。反りの原因は、圧電セラミック層２１ａ、ｂと共通電極用接続電極３７との焼成収縮挙動の差、圧電セラミック層２１ａ、ｂと共通電極用接続電極３７との熱膨張係数の差などであり、共通電極用接続電極３７を形成する工程に高温での処理がある場合には不可避的に生じる。いずれの場合においても、圧電アクチュエータユニット２１の厚さが５０μｍ以下であると、反りはより顕著になるため、本発明の構造が特に有用である。また、共通電極用接続電極３７の厚さが、圧電アクチュエータユニット２１の厚さの２％以上、特に５％以上ある場合に、反りはより顕著になるため、本発明の構造が特に有用である。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、共通電極用接続電極本体３７ｂとダミー個別電極６５とで構成される共通電極用接続電極３７の貫通孔２１ｃの周囲は、３７ａで示す範囲において、平面形状が十字形状になっている。ここで十字形状とは、中央から４方向に凸部３７ａ−１〜４が伸びて構成されている形状であり、凸部３７ａ−１〜４の成す角度（凸部が伸びる方向と凸部が伸びる方向との成す角度）はほぼ直角であり、具体的な角度の範囲としては７５〜１０５度である。十字形状は、貫通孔２１ｃと共通電極用接続電極３７との位置がずれた際にも電気的接続ができるように設けられたもので、凸部３７ａ−１〜４はさらに延長されていてもかまわないが、少なくとも１つが他に接続されていない状態であるのが好ましい。
【００５９】
十字形状の詳細について、さらに図９（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。各図は、貫通孔５２１ｃ、６２１ｃ、７２１ｃと、共通電極用接続電極５３７、６３７、７３７とが接続されているものであり、図９（ａ）は、本発明の構造の１つであり、図９（ｂ）、（ｃ）は、本発明の範囲外の構造である。
【００６０】
図９（ｂ）では、貫通孔６２１ｃと共通電極用接続電極６３７がずれても、接続が行われるように、貫通孔６２１ｃの周囲が円形状になっている。図９（ｃ）では、貫通孔７２１ｃと共通電極用接続電極７３７がずれても、接続が行われるように、共通電極用接続電極７３７の太さが太くなっている。このような構造は、ずれが生じた際の接続をだけを考えた場合、接続の確実性は高くなる。その一方、図９（ｂ）、（ｃ）のいずれの場合も、共通電極用接続電極６３７、７３７として面積の大きい塊（２次元的な広がり）として存在するため、その部分の圧電アクチュエータユニットの反りが大きくなってしまう。なお、圧電アクチュエータユニットを流路部材４と接合して、液体吐出ヘッド２を作製する場合、まず、接合時に圧電アクチュエータユニットが割れるなどの不具合が生じる。さらに、接合する際に、圧電アクチュエータユニットを変形させて接合することになるため、圧電セラミック層は、歪みが加わった状態で接合されてしまうため、吐出特性をばらつかせることになる。したがって、液体吐出ヘッド用の圧電アクチュエータユニットは、特に反りが少ない必要があり、１０μｍ程度以下、特に５μｍ以下にすることで、吐出ばらつきを少なくさせることができる。
【００６１】
前述の焼成収縮挙動差あるいは熱膨張係数差などに起因する反りでは、共通電極用接続電極の形状により、その影響が大きく変わる。共通電極用接続電極の大きさが、圧電アクチュエータユニットの厚さの５倍×５倍程度であった場合、各材料の物性などにもよるが、共通電極用接続電極の形成されている部分の反りは、圧電アクチュエータユニットの厚さの１０％程度に納まる。そして、厚さの５倍の幅で長さを長くした場合も同程度の反りになる。これは、厚さの５倍程度の幅であれば、焼成収縮挙動差あるいは熱膨張係数差は幅方向に反ることでほぼ解消され、長さ方向に蓄積しないからであると考えられる。これと比較して、幅が厚さの７倍以上であると、長さが厚さの５倍程度であれば、反りは１０
％程度に納まるが、長さを長くしていくと反りは１０％を超えてしまう。したがって、反りを少なくしようとする場合、共通電極用接続電極が２次元的に広がった形状にしない方が好ましい。一方、共通電極用接続電極を単に細長い形状にした場合、幅方向に位置ずれが生じた場合に、断線が生じやすくなってしまう。
【００６２】
そこで、図９（ａ）に示すように、貫通孔５２１ｃの周囲の共通電極用接続電極５３７の形状を十字形状する。このような形状にすることにより、図９における左右方向、上下方向の位置ずれに関しては、図９（ｂ）、（ｃ）で示したものと同じ接続性が保たれるとともに、最も太い部分であっても幅をｗ以下にできる。例えばｗを圧電アクチュエータユニットの５倍にすれば、中央部分の共通電極用接続電極５３７の２次元的な広がりを円形状の直径で表せば、ｒ＝７．０７・・・であるので、反りは１０％程度に納まる。図９（ａ）では、斜め方向の位置ずれに関して、図９（ｂ）、（ｃ）よりは、接続性が低くなるが、そのような位置ずれは生じ難い。
【００６３】
以上を別の観点から見ると、貫通孔５２１ｃの周囲の共通電極用接続電極５３７の平面形状が所定の直径の円形状になるように、共通電極用接続電極５３７が４方向から切り欠かれており、残部の形状が十字形状になっているということである。上述の点から言えば、貫通孔５２１ｃの周囲の共通電極用接続電極５３７の平面形状は、内部に導体が詰まった状態になっている領域が厚さの７倍の直径の円以下にすることが好ましい。
【００６４】
ここで図９（ａ）の説明に戻る。ここでは、共通電極用接続電極本体３７ｂの形状は、３７ａの領域で示されてように十字形状をしているため、共通電極３４との接続の確実性が高くなる。また、この十字形状はダミー個別電極６５と重なることにより構成されている。そして、ダミー個別電極６５が共通電極用接続電極本体３７ｂより薄いため、圧電アクチュエータユニット２１の反りはより少なくなる。さらに、ダミー個別電極６５は、個別電極３５と同時に形成することができるので、工数を増やすことなく形成可能である。またさらに、このような構成にすれば、個別電極３５を、共通電極用接続電極本体３７ｂが形成される場所を避けることなく、その部分も含めて、圧電アクチュエータユニットの全面に渡って均一に形成することができるので、共通電極用接続電極本体３７ｂが形成される部分を避けるように、個別電極３５を形成した場合と比較して、個別電極３５の分布が均一になるため、その点でも圧電アクチュエータユニットの反りを少なくできる。
【００６５】
このような共通電極用接続電極３７は、圧電アクチュエータユニット２１の四隅のいずれか、あるいはすべてに設けることにより、反りの影響がおよぶ変位素子５０の数を少なくできる。また、共通電極用接続電極３７の長さは、その共通電極用接続電極３７が形成されている辺の長さの１／５以下、特に１／７以下にすることで反りの影響がおよぶ変位素子５０の数を少なくできる。また、十字形状を複数の部位に設ける場合、独立した配線ではそれらの凸部が伸びる方向は同じ方向にすることが好ましく、並列して接続される配線では、それらの凸部が伸びる方向は４５度ずれた方向にすることが好ましい。十字形状にした場合、斜めの方向に位置ずれが生じ際に、接続されない可能性がわずかにあるが、独立した配線では、方向がそろっていることで、接続されない場合が、特定の方向に位置ずれした場合に限定されるため、接続不良が生じ難い。並列して接続される配線では、４５度ずれた方向にすることで、一つの貫通孔と共通電極用接続電体とが斜めに位置ずれして接続不良になっても、それと並行した配線の他の貫通孔と共通電極用接続電体とは接続されるので、接続不良が生じ難い。
【００６６】
また、共通電極３４との接続の確実性を増やすために貫通孔２１ｂの側面は、圧電アクチュエータ２１の主面の開口が底面よりも大きくなるように、圧電アクチュエータ２１の主面に対して斜めになっていることが好ましいく、傾斜の角度は２０〜４０度であることが好ましい。これにより、ダミー個別電極６５あるいは共通電極用接続電極本体３７ｂが
薄い場合でも、貫通孔２１ｃの圧電アクチュエータ２１の主面での開口の縁あるいは垂直に近い貫通孔２１の側面の途中で断線が起きにくくできる。
【００６７】
図９（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施例に係る共通電極用接続電極２３７、３３７、４３７である。これらはいずれも圧電アクチュエータユニット２１に、共通電極用接続電極３７と同様に設けることができる。いずれの共通電極用接続電極２３７、３３７、４３７においても貫通孔２２１ｃ、３２１ｃ、４２１ｃの周囲の共通電極用接続電極２３７、３３７、４３７の平面形状が十字形状であることにより、接続の確実性を高くできるとともに、反りを少なくできる。
【００６８】
共通電極用接続電極２３７は、単一の電極により構成されている。この場合、共通電極用接続電極２３７の周囲のダミー個別電極６５は、共通電極用接続電極２３７と接続しないように切り欠かれた形状にされたり、配置がずらされたりしている。例えば、共通電極用接続電極２３７とダミー個別電極６５とが反応するような組成のである場合は、単一の電極で構成することが好ましい。
【００６９】
共通電極用接続電極３３７は、単一の電極により構成されている。貫通孔３２１ｃは３つ形成されているが、それらは一直線上に配置されていない３つ位以上の貫通孔３２１ｃを形成する際には、一直線上に配置せず、貫通孔５２１ｃのうちで距離が最も離れている２つの前記貫通孔を結ぶ直線Ｌ上に共通電極用接続電極３３７が形成されていない領域を設けることで、共通電極用接続電極３３７が一方方向に繋がった長い形状ではなくしている。一方方向に連続した電極でなくなることに、圧電アクチュエータユニットの反りを低減できる。
【００７０】
共通電極用接続電極４３７は、共通電極用接続電極本体４３７ｂと共通電極用接続電極本体４３７ｂに接続されているダミー個別電極４６５で構成されている。ダミー個別電極４６５は、個別電極３５と同じ組成で、同程度の厚みで形成される。ダミー個別電極４６５は、形状および配置が、個別電極３５、あるいは共通電極用接続電極本体４３７ｂに接続されていないダミー個別電極（図示しないが圧電アクチュエータ２１と同様に形成される）と異なっているが、共通電極用接続電極本体４３７ｂに接続されているダミー個別電極４６５がない場合と比較して、圧電アクチュエータ２１上の個別電極３５およびダミー個別電極の分布が平均化されるため、圧電アクチュエータ２１の反りを少なくできる。また、ダミー個別電極４６５は薄く、また凸部４３７ａ−２、４の幅を一定した十字形状にしているため、十字形状にすることによる反りの増加をほとんどなくして、共通電極用接続電極４３７を十字形状にすることができる。
【００７１】
以上のような液体吐出ヘッドは、例えば次のように作製することができる。まず、圧電セラミック層に用いる圧電材料をチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とし、ＰＺＴ粉末とバインダと溶剤とを混合してスラリーを作成し、このスラリーから、成形方法としてロールコーター法を用いて、圧電セラミック層２１ａ、ｂとなるグリーンシートを作製する。
【００７２】
圧電セラミック層２１ａとなるグリーンシートに、共通電極３４となるＡｇ−Ｐｄペーストを印刷して乾燥する。圧電セラミック層２１ａとなるグリーンシートを打ち抜いて、貫通孔２１を形成する。これらのグリーンシートを加熱加圧などにより積層し、例えば１０２０℃の温度で焼成する。焼成後、Ａｕペーストを印刷し、焼成して個別電極３５を形成する。さらにＡｇ−Ｐｄペーストを印刷し、焼成して、個別電極用接続電極３６と共通電極用接続電極本体３７ｂとを同時に形成する。なお、これらは別々に形成してもよいが、同時に行なうことで製造工程を簡略化できる。このようにして圧電アクチュエータユニット２１を作製することができる。
【００７３】
グリーンシートを積層する際に、平板状の金型等で圧着すれば、貫通孔２１ｃの形状は形成した際の形状とほぼ同じになる。グリーンシートを積層する際に、静水圧プレスで行えば、貫通孔２１ｃの側面を圧電アクチュエータユニット２１の主面に対して斜めにすることができる。
【００７４】
静水圧プレスは次のように行なう。まず、２枚のグリーンシートを仮積層したあと、樹脂の袋に入れ袋の中に空気を排出して、真空ラミネートする。真空ラミネートされた２枚のグリーンシートを６０〜９０℃の水中に入れて２５〜７５ＭＰａの水圧を１〜２分加える。この際、変形可能な樹脂の袋を通じて加圧されたグリーンシートの積層体は、貫通孔２１ｃの周囲の圧電セラミック層２１ｂとなるグリーンシートが変形し、ビアホール２１ｃの側面が斜めの形状に押しつぶされる。積層の際に斜めになる貫通孔２１ｃの側面の角度は、積層の圧力および樹脂の袋の変形のし易さを変えることにより、調整できる。積層の圧力を高くしたり、樹脂の袋を変形のし易いものにすることで、側面は、よりつぶされて、角度が小さくなる。樹脂の袋を変形し易くするためには、材質を柔らかくしたり、厚さを薄くすればよい。なお、これらの形状は、焼成においても大きな変化はなく、そのまま保たれる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、圧電焼結体や流路部材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。このようにして、液体吐出ヘッド２を作製することができる。
【符号の説明】
【００７８】
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
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
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
１３・・・液体吐出ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
１６・・・液体吐出孔開口領域
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
２１ｃ、２２１ｃ、３２１ｃ、４２１ｃ・・・貫通孔
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３５ａ・・・個別電極本体
３５ｂ・・・引出電極
３６・・・個別電極用接続電極
３７、２３７、３３７、４３７・・・共通電極用接続電極
３７ｂ、４３７ｂ・・・共通電極用接続電極本体
３７ａ、２３７ａ、４３７ａ・・・共通電極用接続電極の十字形状
３７ａ−１〜４、４３７ａ−１〜４・・・共通電極用接続電極の十字形状の凸部
５０・・・変位素子
６５・・・ダミー個別電極
６５ａ・・・共通電極用のダミー個別電極
６８・・・ダミー個別電極用接続電極
８０・・・液体加圧室対向領域
８５・・・周縁領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出させる液体吐出ヘッド用の圧電アクチュエータユニット、それを用いた液体吐出ヘッドおよび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】
そこで液体吐出ヘッドを、マニホールド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、複数の個別電極と複数の個別電極に対向している共通電極とそれらに挟まれている圧電セラミック層とを含む複数の変位素子を有する圧電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圧電体の変形により変位させることで、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータユニットにおいて、圧電アクチュエータユニットの内部の共通電極を、外部の回路と接続しようとする
場合、圧電アクチュエータユニットの表面に共通電極用接続電極を焼成により形成し、圧電セラミック層に設けた貫通孔を通して、共通電極と共通電極用接続電極とを電気的に接続することが考えられる。そのような構造の圧電アクチュエータユニット作成する際、貫通孔と共通電極用接続電極との位置が合うように共通電極用接続電極を大きくすると、圧電アクチュエータユニットの反りが大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、共通電極と共通電極用接続電極との電気的接続の信頼性が高いとともに、反りの少ない液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット、それを用いた液体吐出ヘッドおよび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】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットは、複数の圧電セラミック層が積層されている積層体と、該積層体の一方の主面に第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている複数の個別電極と、前記積層体の内部に形成されている前記複数の個別電極に対向している共通電極と、前記一方の主面の周縁領域に形成されており、前記共通電極と電気的に接続されている共通電極用接続電極とを有する液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットであって、前記共通電極用接続電極は、前記共通電極用接続電極が形成されている前記圧電セラミック層に設けられている貫通孔内の導体を介して前記共通電極に接続されているとともに、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の平面形状が十字形状であることを特徴とする。
【００１１】
前記導体を備える前記貫通孔が３つ以上あるとともに、平面視した場合に、前記貫通孔は一直線上でない位置に配置されており、かつ前記共通電極用接続電極は、前記貫通孔のうちで距離が最も離れている２つの前記貫通孔を結ぶ直線上に、前記共通電極用接続電極が形成されていない領域がある平面形状であることが好ましい。
【００１２】
前記共通電極用接続電極は、平面形状の異なる少なくとも２つの電極が重なって形成されており、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の十字形状の４つの凸部のうち、少なくとも１つの凸部が、前記２つの電極のうち一方のみからなることが好ましい。
【００１３】
前記２つの電極のうち一方は、前記個別電極の一つであることが好ましい。
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体加圧室が開口し、該複数の液体加圧室にそれぞれ繋がった複数の液体吐出孔を備える流路部材に、前記複数の液体加圧室を覆うように前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットを積層してなることを特徴とする。
【００１５】
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、前記圧電アクチュエータユニットを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットによれば、共通電極用接続電極が十字形状をしていることにより、共通電極用接続電極と貫通孔との位置がずれても、共通電極用接続電極と共通電極とが電気的に接続され易い。また、十字形状と同程度の大きさの円形状の共通電極用接続電極を用いる場合と比較して、液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットに反りが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】図１の液体吐出ヘッドを構成する第１の流路部材および圧電アクチュエータユニットの平面図である。
【図３】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４】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５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータユニットの平面図である。
【図７】図６の圧電アクチュエータユニットの部分縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図６に示した共通電極用接続電極とその周囲の拡大図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態に係る共通電極用接続電極である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、共通電極用接続電極の平面形状を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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４、５および６参照）。
【００２７】
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には図示しない外部液体タンクから液体が供給される。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は、液体吐出孔面４ａに開口しており、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示されたヘッド本体１３を示す上面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大上面図であり、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の位置が分かり易いように、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、図面を分かり易くするために、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。
【００３２】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、圧電アクチュエータユニット２１とを有している。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。
【００３３】
流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド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。
【００３４】
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ということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５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。
【００３５】
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渡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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、アクチュエータである変位素子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。
【００３８】
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に繋がっている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が形成されているということである。
【００３９】
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および後述のダミー液体加圧室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。すなわち、個別電極３５は、圧電アクチュエータユニット２１の上面に、第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている。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。
【００４０】
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。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群７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の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔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。
【００４１】
以上の流路は、液滴の吐出に直接関係する流路であるが、流路部材４には、図では省略してあるダミー液体加圧室が設けられている。ダミー液体加圧室は、液体加圧室１０が設けられている台形状の領域の周囲に一列形成されている。ダミー液体加圧室により、液体加圧室１０のうちの最も外側にある液体加圧室１０の周囲の流路部材４の剛性などが、他の液体加圧室１０の状態に近くなるので、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。ダミー液体加圧室の形状は液体加圧室と同じであるが、それぞれ孤立しており、他の流路に繋がってはいない。ダミー液体加圧室の配置は、液体加圧室１０のマトリクス状の配置を延長するように配置される。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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程度の厚さであり、圧電アクチュエータユニット２１の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂ、と共通電極３４の積層体の厚さは４１μｍ程度である。圧電アクチュエータユニット２１は、流路部材４の液体加圧室１０の開口している平面状の面に積層されており、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。
【００４７】
図６は圧電アクチュエータユニット２１の平面図であり、図７は、図６の圧電アクチュエータユニット２１の部分縦断面図である。また、図８（ａ）は、図６の圧電アクチュエータユニット２１の共通電極用接続電極およびその周囲の拡大図である。
【００４８】
圧電アクチュエータユニット本体２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４、Ａｕ系などの金属材料からなる個別電極３５、個別電極３５の上に形成されているＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる個別電極用接続電極３６、圧電アクチュエータユニット本体２１の周縁領域の共通電極３４上の圧電セラミック層２１ｂに形成されている貫通孔２１ｃ、および貫通孔２１ｃ内の共通電極３４の上に形成されているＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極用接続電極本体３７ｂを有している。より詳細には、貫
通孔２１ｃの開口の底面にある共通電極３４の上には、個別電極３５のうちで液体加圧室１０に対向していないダミー個別電極６５が形成されており、その上に共通電極用接続電極本体３７ｂが形成されている。なお、貫通孔２１には、貫通孔２１を充填するように導体が埋め込まれていてもよいが、共通電極用接続電極本体３７ｂと共通電極３４との電気的接続は、上述のように、共通電極用接続電極本体３７ｂあるいはダミー個別電極６５が貫通孔２１に垂れこんでいる導体を介して行なう構成にすることで、製造工程を簡略化できる。
【００４９】
共通電極用接続電極本体３７ｂと共通電極用接続電極本体３７ｂに接続されているダミー個別電極６５とで共通電極用接続電極３７が構成されている。共通電極用接続電極３７の貫通孔２１ｃの周囲の平面形状は、十字形状になっているため、共通電極３４との接続の確実性が向上するとともに、圧電アクチュエータユニット２１の反りを小さくできる。共通電極用接続電極３７の平面形状の詳細については後述する。
【００５０】
個別電極３５のうち、液体加圧室対向領域８０内のものは、液体加圧室１０に対向して形成されている。液体加圧室対向領域８０の外側は、周縁領域８５と呼ばれ、周縁領域８５に形成されている個別電極３５は、ダミー個別電極６５である。ダミー個別電極６５のうち、列Ａ、Ｂ、Ｃの個別電極は、その直下がダミー液体加圧室となっている。なお、周縁領域８５にダミー個別電極を形成しなくてもかまわない。また、個別電極３５は、圧電アクチュエータユニット４０の上面における液体加圧室１０およびダミー液体加圧室と対向する位置に配置されている個別電極本体３５ａと、個別電極本体３５ａから液体加圧室１０と重ならない位置まで引き出されている引出電極３５ｂとを含んでおり、個別電極用接続電極３６は、変位素子５０の変位を小さくしないように、引出電極３５ｂ上に形成されている。個別電極３５の厚さは、０．３〜１μｍである。個別電極用接続電極３６および共通電極用接続電極本体３７ｂの厚さは１〜１０μｍである。共通電極３４の厚さは、１〜２μｍである。
【００５１】
共通電極用接続電極本体３７ｂおよび個別電極用接続電極３６上には、図示されていないＡｇを含有した樹脂でバンプが形成され、バンプはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）に設けられた電極と電気的に接合される。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動信号（駆動電圧）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。さらに、圧電アクチュエータユニット２１には、個別電極３５に形成されていない場所に、ダミー個別電極用接続電極６８がマトリックス状に形成されている。ダミー個別電極用接続電極６８上にもバンプが形成されてＦＰＣと接続される。このようにすることで、個別電極用接続電極３６上のバンプとダミー個別電極用接続電極６８上のバンプとで、個別電極用接続電極３６上のバンプだけの場合と比較して、よりも配置の間隔が狭いマトリクス状の配置となるので、より安定的な接続になる。
【００５２】
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厚み方向に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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１の液体吐出時の駆動方法の一例を、個別電極３５に供給される駆動電圧（駆動信号）に関して説明する。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。
【００５５】
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御部により個別電極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。
【００５６】
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３５を共通電極３４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３５を共通電極３４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。
【００５７】
続いて共通電極用接続電極本体３７ｂと共通電極用接続電極本体３７ｂに接続されているダミー個別電極６５で構成されている共通電極用接続電極３７の形状について、詳細に説明する。圧電アクチュエータユニット２１の厚さ（より詳細には表面の電極を除いた圧電セラミック層２１ａの下面から、圧電セラミック層２１ｂの上面まで）が薄い場合、例えば１００μｍ以下である場合、共通電極用接続電極３７ｂは、個別電極３５と比較して
長い平面形状であることにより、反りが発生しやすい。反りの原因は、圧電セラミック層２１ａ、ｂと共通電極用接続電極３７を同時焼成する場合、焼成済みの圧電アクチュエータ素体に共通電極用接続電極３７を焼き付けたり、スパッタなどで形成する場合など、いずれの場合にも生じる。反りの原因は、圧電セラミック層２１ａ、ｂと共通電極用接続電極３７との焼成収縮挙動の差、圧電セラミック層２１ａ、ｂと共通電極用接続電極３７との熱膨張係数の差などであり、共通電極用接続電極３７を形成する工程に高温での処理がある場合には不可避的に生じる。いずれの場合においても、圧電アクチュエータユニット２１の厚さが５０μｍ以下であると、反りはより顕著になるため、本発明の構造が特に有用である。また、共通電極用接続電極３７の厚さが、圧電アクチュエータユニット２１の厚さの２％以上、特に５％以上ある場合に、反りはより顕著になるため、本発明の構造が特に有用である。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、共通電極用接続電極本体３７ｂとダミー個別電極６５とで構成される共通電極用接続電極３７の貫通孔２１ｃの周囲は、３７ａで示す範囲において、平面形状が十字形状になっている。ここで十字形状とは、中央から４方向に凸部３７ａ−１〜４が伸びて構成されている形状であり、凸部３７ａ−１〜４の成す角度（凸部が伸びる方向と凸部が伸びる方向との成す角度）はほぼ直角であり、具体的な角度の範囲としては７５〜１０５度である。十字形状は、貫通孔２１ｃと共通電極用接続電極３７との位置がずれた際にも電気的接続ができるように設けられたもので、凸部３７ａ−１〜４はさらに延長されていてもかまわないが、少なくとも１つが他に接続されていない状態であるのが好ましい。
【００５９】
十字形状の詳細について、さらに図９（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。各図は、貫通孔５２１ｃ、６２１ｃ、７２１ｃと、共通電極用接続電極５３７、６３７、７３７とが接続されているものであり、図９（ａ）は、本発明の構造の１つであり、図９（ｂ）、（ｃ）は、本発明の範囲外の構造である。
【００６０】
図９（ｂ）では、貫通孔６２１ｃと共通電極用接続電極６３７がずれても、接続が行われるように、貫通孔６２１ｃの周囲が円形状になっている。図９（ｃ）では、貫通孔７２１ｃと共通電極用接続電極７３７がずれても、接続が行われるように、共通電極用接続電極７３７の太さが太くなっている。このような構造は、ずれが生じた際の接続をだけを考えた場合、接続の確実性は高くなる。その一方、図９（ｂ）、（ｃ）のいずれの場合も、共通電極用接続電極６３７、７３７として面積の大きい塊（２次元的な広がり）として存在するため、その部分の圧電アクチュエータユニットの反りが大きくなってしまう。なお、圧電アクチュエータユニットを流路部材４と接合して、液体吐出ヘッド２を作製する場合、まず、接合時に圧電アクチュエータユニットが割れるなどの不具合が生じる。さらに、接合する際に、圧電アクチュエータユニットを変形させて接合することになるため、圧電セラミック層は、歪みが加わった状態で接合されてしまうため、吐出特性をばらつかせることになる。したがって、液体吐出ヘッド用の圧電アクチュエータユニットは、特に反りが少ない必要があり、１０μｍ程度以下、特に５μｍ以下にすることで、吐出ばらつきを少なくさせることができる。
【００６１】
前述の焼成収縮挙動差あるいは熱膨張係数差などに起因する反りでは、共通電極用接続電極の形状により、その影響が大きく変わる。共通電極用接続電極の大きさが、圧電アクチュエータユニットの厚さの５倍×５倍程度であった場合、各材料の物性などにもよるが、共通電極用接続電極の形成されている部分の反りは、圧電アクチュエータユニットの厚さの１０％程度に納まる。そして、厚さの５倍の幅で長さを長くした場合も同程度の反りになる。これは、厚さの５倍程度の幅であれば、焼成収縮挙動差あるいは熱膨張係数差は幅方向に反ることでほぼ解消され、長さ方向に蓄積しないからであると考えられる。これと比較して、幅が厚さの７倍以上であると、長さが厚さの５倍程度であれば、反りは１０
％程度に納まるが、長さを長くしていくと反りは１０％を超えてしまう。したがって、反りを少なくしようとする場合、共通電極用接続電極が２次元的に広がった形状にしない方が好ましい。一方、共通電極用接続電極を単に細長い形状にした場合、幅方向に位置ずれが生じた場合に、断線が生じやすくなってしまう。
【００６２】
そこで、図９（ａ）に示すように、貫通孔５２１ｃの周囲の共通電極用接続電極５３７の形状を十字形状する。このような形状にすることにより、図９における左右方向、上下方向の位置ずれに関しては、図９（ｂ）、（ｃ）で示したものと同じ接続性が保たれるとともに、最も太い部分であっても幅をｗ以下にできる。例えばｗを圧電アクチュエータユニットの５倍にすれば、中央部分の共通電極用接続電極５３７の２次元的な広がりを円形状の直径で表せば、ｒ＝７．０７・・・であるので、反りは１０％程度に納まる。図９（ａ）では、斜め方向の位置ずれに関して、図９（ｂ）、（ｃ）よりは、接続性が低くなるが、そのような位置ずれは生じ難い。
【００６３】
以上を別の観点から見ると、貫通孔５２１ｃの周囲の共通電極用接続電極５３７の平面形状が所定の直径の円形状になるように、共通電極用接続電極５３７が４方向から切り欠かれており、残部の形状が十字形状になっているということである。上述の点から言えば、貫通孔５２１ｃの周囲の共通電極用接続電極５３７の平面形状は、内部に導体が詰まった状態になっている領域が厚さの７倍の直径の円以下にすることが好ましい。
【００６４】
ここで図９（ａ）の説明に戻る。ここでは、共通電極用接続電極本体３７ｂの形状は、３７ａの領域で示されてように十字形状をしているため、共通電極３４との接続の確実性が高くなる。また、この十字形状はダミー個別電極６５と重なることにより構成されている。そして、ダミー個別電極６５が共通電極用接続電極本体３７ｂより薄いため、圧電アクチュエータユニット２１の反りはより少なくなる。さらに、ダミー個別電極６５は、個別電極３５と同時に形成することができるので、工数を増やすことなく形成可能である。またさらに、このような構成にすれば、個別電極３５を、共通電極用接続電極本体３７ｂが形成される場所を避けることなく、その部分も含めて、圧電アクチュエータユニットの全面に渡って均一に形成することができるので、共通電極用接続電極本体３７ｂが形成される部分を避けるように、個別電極３５を形成した場合と比較して、個別電極３５の分布が均一になるため、その点でも圧電アクチュエータユニットの反りを少なくできる。
【００６５】
このような共通電極用接続電極３７は、圧電アクチュエータユニット２１の四隅のいずれか、あるいはすべてに設けることにより、反りの影響がおよぶ変位素子５０の数を少なくできる。また、共通電極用接続電極３７の長さは、その共通電極用接続電極３７が形成されている辺の長さの１／５以下、特に１／７以下にすることで反りの影響がおよぶ変位素子５０の数を少なくできる。また、十字形状を複数の部位に設ける場合、独立した配線ではそれらの凸部が伸びる方向は同じ方向にすることが好ましく、並列して接続される配線では、それらの凸部が伸びる方向は４５度ずれた方向にすることが好ましい。十字形状にした場合、斜めの方向に位置ずれが生じ際に、接続されない可能性がわずかにあるが、独立した配線では、方向がそろっていることで、接続されない場合が、特定の方向に位置ずれした場合に限定されるため、接続不良が生じ難い。並列して接続される配線では、４５度ずれた方向にすることで、一つの貫通孔と共通電極用接続電体とが斜めに位置ずれして接続不良になっても、それと並行した配線の他の貫通孔と共通電極用接続電体とは接続されるので、接続不良が生じ難い。
【００６６】
また、共通電極３４との接続の確実性を増やすために貫通孔２１ｂの側面は、圧電アクチュエータ２１の主面の開口が底面よりも大きくなるように、圧電アクチュエータ２１の主面に対して斜めになっていることが好ましいく、傾斜の角度は２０〜４０度であることが好ましい。これにより、ダミー個別電極６５あるいは共通電極用接続電極本体３７ｂが
薄い場合でも、貫通孔２１ｃの圧電アクチュエータ２１の主面での開口の縁あるいは垂直に近い貫通孔２１の側面の途中で断線が起きにくくできる。
【００６７】
図９（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施例に係る共通電極用接続電極２３７、３３７、４３７である。これらはいずれも圧電アクチュエータユニット２１に、共通電極用接続電極３７と同様に設けることができる。いずれの共通電極用接続電極２３７、３３７、４３７においても貫通孔２２１ｃ、３２１ｃ、４２１ｃの周囲の共通電極用接続電極２３７、３３７、４３７の平面形状が十字形状であることにより、接続の確実性を高くできるとともに、反りを少なくできる。
【００６８】
共通電極用接続電極２３７は、単一の電極により構成されている。この場合、共通電極用接続電極２３７の周囲のダミー個別電極６５は、共通電極用接続電極２３７と接続しないように切り欠かれた形状にされたり、配置がずらされたりしている。例えば、共通電極用接続電極２３７とダミー個別電極６５とが反応するような組成のである場合は、単一の電極で構成することが好ましい。
【００６９】
共通電極用接続電極３３７は、単一の電極により構成されている。貫通孔３２１ｃは３つ形成されているが、それらは一直線上に配置されていない３つ位以上の貫通孔３２１ｃを形成する際には、一直線上に配置せず、貫通孔５２１ｃのうちで距離が最も離れている２つの前記貫通孔を結ぶ直線Ｌ上に共通電極用接続電極３３７が形成されていない領域を設けることで、共通電極用接続電極３３７が一方方向に繋がった長い形状ではなくしている。一方方向に連続した電極でなくなることに、圧電アクチュエータユニットの反りを低減できる。
【００７０】
共通電極用接続電極４３７は、共通電極用接続電極本体４３７ｂと共通電極用接続電極本体４３７ｂに接続されているダミー個別電極４６５で構成されている。ダミー個別電極４６５は、個別電極３５と同じ組成で、同程度の厚みで形成される。ダミー個別電極４６５は、形状および配置が、個別電極３５、あるいは共通電極用接続電極本体４３７ｂに接続されていないダミー個別電極（図示しないが圧電アクチュエータ２１と同様に形成される）と異なっているが、共通電極用接続電極本体４３７ｂに接続されているダミー個別電極４６５がない場合と比較して、圧電アクチュエータ２１上の個別電極３５およびダミー個別電極の分布が平均化されるため、圧電アクチュエータ２１の反りを少なくできる。また、ダミー個別電極４６５は薄く、また凸部４３７ａ−２、４の幅を一定した十字形状にしているため、十字形状にすることによる反りの増加をほとんどなくして、共通電極用接続電極４３７を十字形状にすることができる。
【００７１】
以上のような液体吐出ヘッドは、例えば次のように作製することができる。まず、圧電セラミック層に用いる圧電材料をチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とし、ＰＺＴ粉末とバインダと溶剤とを混合してスラリーを作成し、このスラリーから、成形方法としてロールコーター法を用いて、圧電セラミック層２１ａ、ｂとなるグリーンシートを作製する。
【００７２】
圧電セラミック層２１ａとなるグリーンシートに、共通電極３４となるＡｇ−Ｐｄペーストを印刷して乾燥する。圧電セラミック層２１ａとなるグリーンシートを打ち抜いて、貫通孔２１を形成する。これらのグリーンシートを加熱加圧などにより積層し、例えば１０２０℃の温度で焼成する。焼成後、Ａｕペーストを印刷し、焼成して個別電極３５を形成する。さらにＡｇ−Ｐｄペーストを印刷し、焼成して、個別電極用接続電極３６と共通電極用接続電極本体３７ｂとを同時に形成する。なお、これらは別々に形成してもよいが、同時に行なうことで製造工程を簡略化できる。このようにして圧電アクチュエータユニット２１を作製することができる。
【００７３】
グリーンシートを積層する際に、平板状の金型等で圧着すれば、貫通孔２１ｃの形状は形成した際の形状とほぼ同じになる。グリーンシートを積層する際に、静水圧プレスで行えば、貫通孔２１ｃの側面を圧電アクチュエータユニット２１の主面に対して斜めにすることができる。
【００７４】
静水圧プレスは次のように行なう。まず、２枚のグリーンシートを仮積層したあと、樹脂の袋に入れ袋の中に空気を排出して、真空ラミネートする。真空ラミネートされた２枚のグリーンシートを６０〜９０℃の水中に入れて２５〜７５ＭＰａの水圧を１〜２分加える。この際、変形可能な樹脂の袋を通じて加圧されたグリーンシートの積層体は、貫通孔２１ｃの周囲の圧電セラミック層２１ｂとなるグリーンシートが変形し、ビアホール２１ｃの側面が斜めの形状に押しつぶされる。積層の際に斜めになる貫通孔２１ｃの側面の角度は、積層の圧力および樹脂の袋の変形のし易さを変えることにより、調整できる。積層の圧力を高くしたり、樹脂の袋を変形のし易いものにすることで、側面は、よりつぶされて、角度が小さくなる。樹脂の袋を変形し易くするためには、材質を柔らかくしたり、厚さを薄くすればよい。なお、これらの形状は、焼成においても大きな変化はなく、そのまま保たれる。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、圧電焼結体や流路部材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。このようにして、液体吐出ヘッド２を作製することができる。
【符号の説明】
【００７８】
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
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
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
１３・・・液体吐出ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
１６・・・液体吐出孔開口領域
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
２１ｃ、２２１ｃ、３２１ｃ、４２１ｃ・・・貫通孔
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３５ａ・・・個別電極本体
３５ｂ・・・引出電極
３６・・・個別電極用接続電極
３７、２３７、３３７、４３７・・・共通電極用接続電極
３７ｂ、４３７ｂ・・・共通電極用接続電極本体
３７ａ、２３７ａ、４３７ａ・・・共通電極用接続電極の十字形状
３７ａ−１〜４、４３７ａ−１〜４・・・共通電極用接続電極の十字形状の凸部
５０・・・変位素子
６５・・・ダミー個別電極
６５ａ・・・共通電極用のダミー個別電極
６８・・・ダミー個別電極用接続電極
８０・・・液体加圧室対向領域
８５・・・周縁領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電セラミック層が積層されている積層体と、該積層体の一方の主面に第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている複数の個別電極と、前記積層体の内部に形成されている前記複数の個別電極に対向している共通電極と、前記一方の主面の周縁領域に形成されており、前記共通電極と電気的に接続されている共通電極用接続電極とを有する液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットであって、前記共通電極用接続電極は、前記共通電極用接続電極が形成されている前記圧電セラミック層に設けられている貫通孔内の導体を介して前記共通電極に接続されているとともに、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の平面形状が十字形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット。
【請求項２】
前記導体を備える前記貫通孔が３つ以上あるとともに、平面視した場合に、前記貫通孔は一直線上でない位置に配置されており、かつ前記共通電極用接続電極は、前記貫通孔のうちで距離が最も離れている２つの前記貫通孔を結ぶ直線上に、前記共通電極用接続電極が形成されていない領域がある平面形状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用圧電アクチュエータユニット。
【請求項３】
前記共通電極用接続電極は、平面形状の異なる少なくとも２つの電極が重なって形成されており、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の十字形状の４つの凸部のうち、少なくとも１つの凸部が、前記２つの電極のうち一方のみからなることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット。
【請求項４】
前記２つの電極のうち一方は、前記個別電極の一つであることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット。
【請求項５】
複数の液体加圧室が開口し、該複数の液体加圧室にそれぞれ繋がった複数の液体吐出孔を備える流路部材に、前記複数の液体加圧室を覆うように請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットを積層してなることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５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、前記圧電アクチュエータユニット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。
【請求項１】
複数の圧電セラミック層が積層されている積層体と、該積層体の一方の主面に第１の方向および第１の方向とは異なる方向に渡って形成されている複数の個別電極と、前記積層体の内部に形成されている前記複数の個別電極に対向している共通電極と、前記一方の主面の周縁領域に形成されており、前記共通電極と電気的に接続されている共通電極用接続電極とを有する液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットであって、前記共通電極用接続電極は、前記共通電極用接続電極が形成されている前記圧電セラミック層に設けられている貫通孔内の導体を介して前記共通電極に接続されているとともに、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の平面形状が十字形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット。
【請求項２】
前記導体を備える前記貫通孔が３つ以上あるとともに、平面視した場合に、前記貫通孔は一直線上でない位置に配置されており、かつ前記共通電極用接続電極は、前記貫通孔のうちで距離が最も離れている２つの前記貫通孔を結ぶ直線上に、前記共通電極用接続電極が形成されていない領域がある平面形状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用圧電アクチュエータユニット。
【請求項３】
前記共通電極用接続電極は、平面形状の異なる少なくとも２つの電極が重なって形成されており、前記共通電極用接続電極の前記貫通孔の周囲の十字形状の４つの凸部のうち、少なくとも１つの凸部が、前記２つの電極のうち一方のみからなることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット。
【請求項４】
前記２つの電極のうち一方は、前記個別電極の一つであることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニット。
【請求項５】
複数の液体加圧室が開口し、該複数の液体加圧室にそれぞれ繋がった複数の液体吐出孔を備える流路部材に、前記複数の液体加圧室を覆うように請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータユニットを積層してなることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５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、前記圧電アクチュエータユニット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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０１００９（Ｐ２０１２−２０１００９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８１８７（Ｐ２０１１−６８１８７）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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