(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、
該振動板の一方の主面に配置されている複数の変位素子と、
フレキシブル配線基板と
を有している液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板であって、
前記複数の変位素子は、表面電極と撓み変形する圧電体とを有しており、
前記表面電極は、前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板の表面に露出しているとともに、平均厚みが３μｍ以下であり、
前記表面電極の、撓み変形する部位にある表面電極本体の表面には、高さ３μｍ以上の突起があり、
前記フレキシブル配線基板は、前記表面電極と電気的に接続されているとともに、前記表面電極本体に面して配置されてい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基板。
【請求項２】
一つの前記表面電極本体にある前記突起の個数が１０〜１００個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基板。
【請求項３】
前記表面電極本体の前記突起が、前記表面電極本体の周縁部より中央部に多く配置されてい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基板。
【請求項４】
前記突起の密度が前記突起以外の前記表面電極本体の密度より低い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用圧電アクチュエータ基板。
【請求項５】
前記表面電極と前記フレキシブル配線基板とは、前記表面電極に設けられている接続バンプを介して電気的に接続されているとともに、前記突起の高さが前記接続バンプの高さより低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用圧電アクチュエータ基板。
【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用圧電アクチュエータ基板と、
複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有しており、前記振動板が前記複数の加圧室を覆うとともに、複数の前記表面電極本体と前記複数の加圧室とがそれぞれ重なるように前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板に接合
されている流路部材とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記フレキシブル配線基板と前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板との間の距離が１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項６または７に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。
【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に用いられる圧電アクチュエータ基板、およびそれを用いた液体吐出ヘッド、ならびに記録装置に関する。
【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加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した金属の流路部材と、前記加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有するセラミックスの圧電アクチュエータ基板とを積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられた圧電アクチュエータ基板の変位素子を圧電体の変形により変位させることで、各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。また、変位素子は、流路部材側から、振動板、共通電極、圧電セラミック層、加圧室に対向した位置にある個別電極が積層された構造をしている。また、各変位素子へは信号伝達部を通して外部から吐出信号が伝達される。
【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で、信号伝達部としてフレキシブル
配線基板を用いると、フレキシブル配線基板が変位素子に接触した状態となってしまうことにより、変位素子の変位量が小さくなり、液滴の吐出量が少なくなってしまったり、液滴が吐出されなくなったりするという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、外部との接続を行なう信号伝達部と接触した状態になり難い液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板、およびそれを用いた液体吐出ヘッド、ならびに記録装置を提供することにある。
【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基板は、振動板と、該振動板の一方の主面に配置されている複数の変位素子と、フレキシブル配線基板とを有している液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板であって、前記複数の変位素子は、表面電極と撓み変形する圧電体を有しており、前記表面電極は、前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板の表面に露出しているとともに、平均厚みが３μｍ以下であり、前記表面電極の、撓み変形する部位にある表面電極本体の表面には、高さ３μｍ以上の突起があり、前記フレキシブル配線基板は、前記表面電極と電気的に接続されているとともに、前記表面電極本体に面して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
一つの前記表面電極本体にある前記突起の個数が１０〜１００個であることが好ましい。
【００１２】
前記表面電極本体の前記突起が、前記表面電極本体の周縁部より中央部に多く配置されていることが好ましい。
【００１３】
前記突起の密度が前記突起以外の前記表面電極本体の密度より低いことが好ましい。
【００１４】
前記表面電極と前記フレキシブル配線基板とは、前記表面電極に設けられている接続バンプを介して電気的に接続されているとともに、前記突起の高さが前記接続バンプの高さより低いことが好ましい。
【００１５】
本発明の液体吐出ヘッドは、前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板と、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を有しており、前記振動板が前記複数の加圧室を覆うとともに、複数の前記表面電極本体と前記複数の加圧室とがそれぞれ重なるように前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板に接合されている流路部材とを有することを特徴とする。
【００１６】
前記フレキシブル配線基板と前記液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板との間の距離が１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００１７】
本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の液体吐出ヘッド用圧電アクチュエータ基板によれば、表面電極本体に突起があることにより、表面電極本体とフレキシブル配線基板とが面で接する状態になり難いので、表面電極本体と信号伝達部とが接触した状態になり難く、信号伝達部により変位素子の変位が阻害され難い。これにより、変位素子の変位量にばらつきが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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流路部材および圧電アクチュエータ基板の平面図である。
【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】（ａ）は、図３のＶ−Ｖ線に沿った部分に相当する縦断面図であるが、接続バンプが形成され、信号伝達部が接続された状態を示してある、（ｂ）は、（ａ）の要部の拡大図であり、（ｃ）は、流路部材および圧電アクチュエータ基板圧電の（ａ）の付近の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、下端に液体吐出ヘッド本体１３を有している。液体吐出ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の吐出孔８が設けられている（図４および５参照）。
【００２９】
１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔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の吐出孔８は、吐出孔面に開口しており、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、液体吐出ヘッド本体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。
【００３０】
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を構成する液体吐出ヘッド本体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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示された液体吐出ヘッド本体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、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、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基板２１の下方にあって破線で描くべき加圧室１０（加圧室群９）、しぼり１２および吐出孔８を実線で描いている。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った部分に相当する縦断面図であるが、接続バンプが形成され、信号伝達部が接続された状態を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の要部の拡大図であり、（ｃ）は、流路部材および圧電アクチュエータ基板圧電の（ａ）の付近の拡大平面図である。
【００３４】
液体吐出ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、液体吐出ヘッド用）圧電アクチュエータ基板２１とを有している。圧電アクチュエータ基板２１は台形形状を有しており、その台形の一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基板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基板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基板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基板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。
【００３５】
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基板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。
【００３６】
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基板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基板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基板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基板２１に対向する領域に互いに隣接して液体吐出ヘッド本体１３の長手方向に延在している。
【００３７】
流路部材４は、複数の加圧室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つの加圧室群９を有している。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。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。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの加圧室１０によって形成された各加圧室群９は圧電アクチュエータ基板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、圧電アクチュエータ基板２１は複
数の加圧室１０を覆うように積層されるので、各加圧室１０の開口は、圧電アクチュエータ基板２１で閉塞されている。
【００３８】
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に繋がった加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室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。
【００３９】
全体では、マニホールド５から繋がる加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室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。各加圧室列に含まれる加圧室１０の数は、圧電アクチュエータ基板２１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。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。
【００４０】
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、４つの副マニホールド５ａに繋がっている４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔に配置されている。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。
【００４１】
圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に重なる位置には個別電極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基板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わたって形成されている。個別電極（表面電極）３５は、個別電極本体（表面電極本体）３５ａと個別電極３５ａから引き出された引出電極３５ｂとを含む。個別電極本体３５ａは、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００４２】
流路部材４の下面には多数の吐出孔８が形成されている。これらの吐出孔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、これらの吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔群は圧電アクチュエータ基板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基板２１の変位素子５０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。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。
【００４３】
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。液体吐出ヘッド本体１３は、図５に示されているように、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、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、加圧室１０を介して副マニホールド５ａと吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００４４】
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に形成された加圧室１０である。第２に、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。
【００４５】
第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、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（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜２９に形成されている。
【００４６】
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、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。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、下面に開口した吐出孔８へと進む。
【００４７】
圧電アクチュエータ基板２１は、図５（ａ）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基板２１の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂの積層体（個別電極３５を含み、接続バンプ４６は形成されていたとしても含まない）の厚さは４３μｍ程度であり、１００μｍ以下であることにより、変位量を大きくすることができる。圧電アクチュエータ基板２１は、流路部材４の加圧室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。
【００４８】
圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４、および個別電極３５を有している。共通電極３４および個別電極３５の一対の電極は、その間に圧電体である圧電セラミック層２１ｂが挟まれており、この圧電セラミック層２１ｂは前記一対の電極間に電圧をかけることにより、面方向に伸縮（伸長および収縮のどちらか一方でもよい）して、変位素子５０を撓み変形させる。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００からフレキシブル配線基板６０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。
【００４９】
個別電極３５は、圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と重な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とを含んでいる。引出電極３５ｂは隣り合う他の個別電極本体３５ａを超えない範囲まで引き出されている。個別電極３５の厚さは、
０．５〜３μｍである。１００μｍ程度と薄い圧電アクチュエータ基板２１であると、個別電極３５の厚さが変位量に与える影響も大きく、平均厚みを３μｍ以下にする。また、導通の信頼性を高くするため、平均厚みは０．５μｍ以上であることが好ましい。平均厚みは、さらに１．５〜２．５μｍであることが好ましい。個別電極本体３５ａの表面には、高さが３μｍ以上の突起３５ａ−１が形成されている。
【００５０】
圧電アクチュエータ基板２１の引出電極３５ｂの加圧室１０のない位置には、接続バンプ４６が形成されている。接続バンプ４６は、例えば、銀粒子を含み、これらが樹脂で固められたものや、ガラスフリットを含む銀を焼き付けたものからなり、厚さが５〜５０μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続バンプ４６は、圧電アクチュエータ基板２１に沿って配置される信号伝達部であるフレキシブル配線基板６０に設けられた配線６０ｂと電気的に接合されている。フレキシブル配線基板６０は、ベースフィルム（被覆層）６０ａおよびカバーフィルム６０ｃ（被覆層）で配線６０ｂを覆っている構造を有しており、接続バンプ４６はカバーフィルム６０ｃを貫通して配線６０ｂと接続している。６００ｄｐｉの印刷をするのに用いられる圧電アクチュエータに対応するフレキシブル配線基板６０は、配線６０ｂの密度が高くなり、配線６０ｂと接続バンプ４６とが接続される個所も非常に多くなる。このような場合、カバーフィルム６０ｃとして柔らかいものを用いるか、カバーフィルム６０ｃを柔らかい状態（未硬化あるいは半硬化した状態）にしておいて、カバーフィルム６０ｃを貫通させて、接続を行なうのが好ましい。配線６０ｂと接続バンプ４６との接続の保持は、柔らかい状態のカバーフィルム６０ｃの粘着性、あるいは貫通後カバーフィルム６０ｃを硬化させることで行なえる。
【００５１】
このような場合、フレキシブル配線基板６０と変位素子５０とが接触した状態になったり、フレキシブル配線基板６０と変位素子５０とくっついてしまうことがある。変位素子５０の変位が阻害されるため、そのようなことは好ましくない。そのため、個別電極本体３５ａの表面に、高さが３μｍ以上の突起３５ａ−１を形成する。これにより、個別電極本体３５ａの表面とフレキシブル配線基板６０の表面とが面同士で接触し難くなるので、個別電極本体３５ａとフレキシブル配線基板６０とが接触した状態になることを抑制できる。なお、個別電極３５の引出電極３５ｂ部分には、突起はあっても、なくてもどちらでもかまわない。
【００５２】
一つの個別電極本体３５ａにある突起３５ａ−１の個数が１０以上であることにより、表面電極本体３５ａ内に、突起３５ａ−１が広く分布して、フレキシブル配線基板６０を付き難くできる。また、突起３５ａ−１が１００個以下であることにより、突起３５ａ−１があることによる変位の低下少なくできる。突起３５ａ−１の個数は、２０〜８０がより好ましい。
【００５３】
突起３５ａ−１は、個別電極本体３５ａの周縁部より中央部に多く配置されていることにより、フレキシブル配線基板６０と付いた場合に変位に影響度の大きい中央部にフレキシブル配線基板６０を付き難くできる。図５（ｃ）のにおいて仮想形Ｓは、個別電極本体３５ａと相似で、面積重心が一致し、個別電極本体３５ａの面積の半分の形状である。仮想形Ｓの内部を個別電極本体３５ａの中央部、それ以外を個別電極本体３５ａの周縁部として、中央部における突起３５ａ−１の密度が、周縁部における突起３５ａ−１の密度より高いことが好ましい。これにより少ない突起３５ａ−１の個数で、効果的にフレキシブル配線基板６０を付き難くできる。
【００５４】
突起３５ａ−１の高さｈは、接続バンプ４６の高さやカバーフィルム６０ｃの厚さにもよるが、３〜１０μｍであるのが好ましい。あまり高くなると、フレキシブル配線基板６０と突起３５ａ−１との距離が短くなるので、少ないフレキシブル配線基板の変形でフレキシブル配線基板６０と突起３５ａ−１とが付き易くなってしまう。突起３５ａ−１の高さは、接続バンプ４６の高さより低いことが好ましい。さらに、突起３５ａ−１の高さはカバーフィルム６０ｃの厚さより小さくことが好ましい。これにより、突起３５ａ−１がカバーフィルム６０ｃに入り込んでも、当該変位素子と電気的に繋がらない配線６０ｂと電気的に繋がってしまうことが抑制できる。
【００５５】
突起３５ａ−１は、個別電極３５を焼き付けで形成する場合などは、個別電極３５となる導体ペーストに、粒径の大きな金属粒子を入れたり、粒径の大きなフィラーを入れたりすることで形成できる。粒径の大きな粒子は、細かい粒子が凝集などにより集まった２次粒子でもよい。粒径の大きな粒子は絶縁性であると、突起３５ａ−１がカバーフィルム６０ｃに入り込んでも導通するおそれが減るので、好ましい。絶縁性の粒子としては、セラミックスや、焼き付け温度よりも軟化点の高いガラス粒子が例示できる。粒径の大きな粒子として、突起３５ａ−１を除いた個別電極本体３５ａよりも密度の低いものを使えば、突起３５ａ−１が個別電極本体３５ａより飛び出した形状で形成できるので好ましい。また、粒径の大きな粒子を密度の低いものにし、粘度の低い導体ペーストで印刷すると、表面張力により、粒径の大きな粒子が個別電極本体３５ａの中央部に近づき、中央部の突起３５ａ−１の密度を、周縁部より高くできる。また、粒径の大きな粒子として、角部が尖ったものを用いると、突起３５ａ−１がフレキシブル配線基板６０に、より付き難くできる。
【００５６】
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基板２１に対向する領域内の全ての加圧室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、外部配線内の別の電極と接続されている。
【００５７】
なお、以上は、圧電アクチュエータ基板２１が２層の圧電セラミック層の場合の構造であるが、３相層以上の圧電セラミック層を積層して、個別電極３５と共通電極３４が交互になるように配置してもよい。
【００５８】
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基板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基板２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００５９】
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基板２１における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０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が加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置するセラミック振動板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基板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。
【００６０】
本実施形態における圧電アクチュエータ基板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基板２１は、上側（つまり、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、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。
【００６１】
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は加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００６２】
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、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、圧力波がしぼり１２から吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、加圧室１０
内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
【００６３】
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。
【００６４】
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、圧電アクチュエータ基体を作製した。その後、１０μｍのガラスフィラーを添加したＡｇ−Ｐｄペーストを用いて焼成体表面に個別電極３５を印刷、焼成して、圧電アクチュエータ基板２１を作製する。圧電アクチュエータ基板２１の個別電極本体３５ａには、ガラスフィラーの突起３５ａ−１が形成される。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ基板２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、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基板２１と流路部材４とを加熱接合することができる。
【００６８】
その後、圧電アクチュエータ基板２１の引出電極３５ｂ上に、樹脂を含むＡｇペーストを塗布、乾燥し、接続バンプ４６を形成する。接続バンプ４６が形成されていると、圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４との接合の際に加わる圧力が不均一になるので、接合後に形成するのが好ましい。配線６０ｂが形成されたベースフィルム６０ａ上に、カバーフィルム６０ｃとなる樹脂を供給し、その樹脂が未硬化あるいは半硬化の状態で、配線６０と接続バンプ４６とを位置合わせして、圧電アクチュエータ基板２１に接合する。接続バンプ４６は、未硬化あるいは半硬化の樹脂を貫通して、配線６０ｂに接続される。その後樹脂は硬化されて、配線６０ｂと接続バンプ４６との接続は強固になる。硬化された樹脂はカバーフィルム６０ｃとなり、ベースフィルム６０ａ、配線６０ｂ、およびカバーフィルム６０ｃは、フレキシブル配線基板（信号伝達部）６０となる。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
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・・・吐出孔
９・・・加圧室群
１０・・・加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・加圧室列
１２・・・しぼり
１３・・・液体吐出ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・吐出孔列
２１・・・（液体吐出ヘッド用）圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（セラミック振動板）
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（表面電極）
３５ａ・・・個別電極本体（表面電極本体）
３５ａ−１・・・（個別電極本体の）突起
３５ｂ・・・引出電極
４６・・・接続バンプ
５０・・・変位素子
６０・・・フレキシブル配線基板（信号伝達部）
６０ａ・・・ベースフィルム（被覆層）
６０ｂ・・・配線
６０ｃ・・・カバーフィルム（被覆層）
ｈ・・・（個別電極本体の）突起の高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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