(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および前記複数の加圧室に液体を供給するマニホールドを有する流路部材と、
該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室の体積をそれぞれ変化させる複数の加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、
前記マニホールドは、一方方向に長い隔壁で、複数の副マニホールドに仕切られており、前記隔壁は、連続して積層されている４枚以上のマニホールドプレートで構成されており、
前記４枚以上のマニホールドプレートのそれぞれは、前記複数の副マニホールドとなる孔、前記隔壁となる仕切り部、および前記複数の副マニホールドとなる孔を幅方向に横切るように設けられている支持部を備えており、
１つの前記副マニホールド内には、前記支持部が前記一方方向に複数個並んで配置されている支持部群が配置されており、
該支持部群は、前記マニホールドプレートの積層方向における前記副マニホールドの高さの半分より上側に位置している上側支持部群と、前記副マニホールドの積層方向の高さの半分より下側に位置している下側支持部群とに、前記一方方向に分かれて配置されており、かつ前記上側支持部群と前記下側支持部群との前記一方方向の境界を挟んで隣り合っている２つの前記支持部を備えている前記マニホールドプレート同士は、間に他の前記マニホールドプレートを介して積層されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記上側支持部群に属しており、前記一方方向に隣り合っている２つの前記支持部を備えている前記マニホールドプレート同士が直接積層されており、前記下側支持部群に属しており、前記一方方向に隣り合っている２つの前記支持部を備えている前記マニホールドプレート同士が直接積層されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記副マニホールド内で前記一方方向に沿って液体が流れる方向に対して、前記上側支持部群に属する支持部は、前記副マニホールドの上面からの距離が増えるように配置されており、前記下側支持部群に属する支持部は、前記副マニホールドの下面からの距離が増えるように配置さ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】
前記副マニホールド内には、前記上側支持部群と前記下側支持部群とが前記一方方向に交互に配置されており、全ての前記上側支持部群と前記下側支持部群との境界を挟んで隣り合っている２つの前記支持部を備えている前記マニホールドプレート同士は、間に他の
前記マニホールドプレートを介して積層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】
前記上側支持部群と前記下側支持部群との境界を挟んで隣り合っている２つの前記支持部の間の積層方向の距離が、前記副マニホールドの積層方向の高さの半分以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記副マニホールドの上面に、前記複数の吐出孔に繋がっている流路が設けられており、
積層方向の最も上に位置する前記支持部を除いた前記上側支持部群に属する支持部は、当該支持部を備えている前記マニホールドプレートよりも薄く、かつ下端が当該マニホールドプレートの下面よりも上に位置しており、
前記下側支持部群に属する支持部、および積層方向の最も上に位置する前記支持部は、当該支持部を備えている前記マニホールドプレートよりも薄く、かつ上端が当該マニホールドプレートの上面よりも下に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記副マニホールドの上面に、前記複数の吐出孔に繋がっている流路が設けられているとともに、前記副マニホールドの下面が、当該マニホールドの体積を変えるように変形可能なダンパとなっており、
積層方向の最も上に位置する前記支持部を除いた前記上側支持部群に属する支持部、および積層方向の最も下に位置する前記支持部は、当該支持部を備えている前記マニホールドプレートよりも薄く、かつ下端が当該マニホールドプレートの下面よりも上に位置しており、
積層方向の最も下に位置する前記支持部を除いた前記下側支持部群に属する支持部、および積層方向の最も上に位置する前記支持部は、当該支持部を備えている前記マニホールドプレートよりも薄く、かつ上端が当該マニホールドプレートの上面よりも下に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７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、前記複数の加圧部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。
【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】
そこで一方方向の長い液体吐出ヘッドを、共通流路であるマニホールドおよびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した、複数のプレート積層してなる流路部材と、前記加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有するアクチュエータユニットとを積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられたアクチュエータユニットの変位素子を変位させることで、各吐出孔からインクを吐出させ、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】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドと同様の構造で、さらに解像度を高めようとすると、変位素子間のクロストークの影響が大きくなり、十分な印刷精度が得られないことがあった。クロストークについては、変位素子の間の間隔を大きくすることにより、少なくできると考えられるが、間隔を大きくすると液体吐出ヘッドの幅（短手方向の大きさ）が大きくなり、その影響で印刷精度が悪くなることがあった。【０００８】
したがって、本発明の目的は、クロストークを少なくしつつ、短手方向の大きさを小さくできる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】
【０００９】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および前記複数の加圧室に液体を供給するマニホールドを有する流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室の体積をそれぞれ変化させる複数の加圧部とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記マニホールドは、一方方向に長い隔壁で、複数の副マニホールドに仕切られており、前記隔壁は、連続して積層されている４枚以上のマニホールドプレートで構成されており、前記４枚以上のマニホールドプレートのそれぞれは、前記複数の副マニホールドとなる孔、前記隔壁となる仕切り部、および前記複数の副マニホールドとなる孔を幅方向に横切るように設けられている支持部を備えており、１つの前記副マニホールド内には、前記支持部が前記一方方向に複数個並んで配置されている支持部群が配置されており、該支持部群は、前記マニホールドプレートの積層方向における前記副マニホールドの高さの半分より上側に位置している上側支持部群と、前
記副マニホールドの積層方向の高さの半分より下側に位置している下側支持部群とに、前記一方方向に分かれて配置されており、かつ前記上側支持部群と前記下側支持部群との前記一方方向の境界を挟んで隣り合っている２つの前記支持部を備えている前記マニホールドプレート同士は、間に他の前記マニホールドプレートを介して積層されていることを特徴とする。
【００１０】
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、前記複数の加圧部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】
【００１１】
本発明によれば、クロストークの影響を小さくしつつ、液体吐出ヘッドの短手方向の大きさを小さくできるので、印刷精度を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置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。
【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】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７】（ａ）は、図２の液体吐出ヘッドのＸ−Ｘ線に沿ったマニホールドの縦断面図であり、（ｂ）〜（ｆ）は、他の液体吐出ヘッドの同じ部位のマニホールドの縦断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドに用いられるマニホールドプレートの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体２ａを有している。ヘッド本体２ａの下面は、液体を吐出する多数の吐出孔が設けられている吐出孔面４−１となっている。
【００２２】
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の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、例えば、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。
【００２３】
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２ａ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
次に、本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、ヘッド本体２ａの平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した平面図である。図４および６は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため図３とは異なる一部の流路を省略した図である。なお、図３、図４および図６において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべきしぼり６、吐出孔８、加圧室１０などを実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。また、図４の吐出孔８は、位置を分かりやすくするため、実際の径よりも大きく描いてある。
【００２７】
液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外にリザーバや、金属製の筐体を含んでいる。また。ヘッド本体２ａは、流路部材４と、変位素子（加圧部）３０が作り込まれている圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。
【００２８】
ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、共通流路であるマニホールド５と、マニホールド５と繋がっている複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８とを備え、加圧室１０は流路部材４の上面に開口しており、流路部材４の上面が加圧室面４−２となっている。また、流路部材４の上面にはマニホールド５と繋がる開口５ａを有し、この開口５ａより液体が供給されるようになっている。
【００２９】
また、流路部材４の上面には、変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１が接合されており、各変位素子３０が加圧室１０上に位置するように設けられている。また、圧電アクチュエータ基板２１には、各変位素子３０に信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの信号伝達部９２が接続されている。図２には、２つの信号伝達部９２が圧電アクチュエータ基板２１に繋がる状態が分かるように、信号伝達部９２の圧電アクチュエータ２１に接続される付近の外形を点線で示した。圧電アクチュエータ２１に電気的に接続されている、信号伝達部９２に形成されている電極は、信号伝達部９２の端部に、矩形状に配置されている。２つの信号伝達部９２は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部にそれぞれの端がくるように接続されている。２つの信号伝達部９２は、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の長辺に向かって伸びている。
【００３０】
また、信号伝達部９２にはドライバＩＣが実装されている。ドライバＩＣは金属製の筐体に押し付けられるように実装されており、ドライバＩＣの熱は、金属製の筐体に伝わり、外部に放散される。圧電アクチュエータ基板２１上の変位素子３０を駆動する駆動信号は、ドライバＩＣ内で生成される。駆動信号の生成を制御する信号は、制御部１００で生成され、信号伝達部９２の圧電アクチュエータ基板２１と接続された側と反対側の端から入力される。制御部１００と信号伝達部９２との間には、必要に応じて、液体吐出ヘッド２内に回路基板などが設けられる。
【００３１】
ヘッド本体２ａは、平板状の流路部材４と、流路部材４上に接続された変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１を１つ有している。圧電アクチュエータ基板２１の平面形状は長方形状であり、その長方形の長辺が流路部材４の長手方向に沿うように流路部材４の上面に配置されている。
【００３２】
流路部材４の内部には２つのマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向の一端部側から、他端部側に延びる細長い形状を有しており、その両端部において、流路部材４の上面に開口しているマニホールドの開口５ａが形成されている。マニホールド５の両端部から流路部材４へ液体を供給することにより、液体の供給不足が起り難くできる。また、マニホールド５の一端から供給する場合と比較して、マニホールド５を液体が流れる際に生じる圧力損失の差を約半分にできるため、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。さらに、圧力損失の差を少なくするために、マニホールド５の中央付近で供給したり、マニホールド５の途中の数か所から供給することも考えられるが、そのような構造では液体吐出ヘッド２の幅が大きくなり、吐出孔８の配置の液体吐出ヘッド２の幅方向への広がりも大きくなってしまう。そのような配置は、液体吐出ヘッド２をプリンタ１に取り付ける角度のずれが印刷結果に与える影響が大きくなるので好ましくない。複数の液体吐出ヘッド２を用いて印刷する場合においても、複数の液体吐出ヘッド２の全体の吐出孔８が配置されている面積が広がるので、複数の液体吐出ヘッド２の相対的な位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなるので好ましくない。そのため、液体吐出ヘッド２の幅を小さくしつつ、圧力損失の差を少なくするためには、マニホールド５の両端から供給するのが好ましい。
【００３３】
また、マニホールド５は、少なくとも加圧室１０に繋がっている領域である長さ方向の中央部分が、幅方向に間隔を開けて設けられた隔壁１５で仕切られている。隔壁１５は、加圧室１０に繋がっている領域である長さ方向の中央部分では、マニホールド５と同じ高さを有し、マニホールド５を複数の副マニホールド５ｂに完全に仕切っている。このようにすることで、平面視したときに、隔壁１５と重なるように、吐出孔８および吐出孔８から加圧室１０に繋がっているディセンダを設けることができる。
【００３４】
図２では、マニホールド５の両端部を除く全体が隔壁１５で仕切られている。このようにする以外に、両端部のうちのどちらか一端部以外が隔壁１５で仕切られているようにしてもよい。また、流路部材４の上面に開口している開口５ａ付近のみが仕切られておらず、開口５ａから流路部材４の深さ方向に向かう間に隔壁が設けられるようにしてもよい。いずれにしても、仕切られていない部分があることにより、流路抵抗が小さくなり、液体の供給量を多くできるので、マニホールド５の両端部が隔壁１５で仕切られていないのが好ましい。このような実施形態については、後でさらに詳述する。
【００３５】
複数に分けられた部分のマニホールド５を副マニホールド５ｂと呼ぶことがある。本実施例においては、マニホールド５は独立して２本設けられており、それぞれの両端部に開口５ａが設けられている。また、１つのマニホールド５には、７つの隔壁１５が設けられており、８つの副マニホールド５ｂに分けられている。副マニホールド５ｂの幅は、隔壁１５の幅より大きくなっており、これにより副マニホールド５ｂに多くの液体を流すことができる。また、７つの隔壁１５は、幅方向の中央に近いほど、長さが長くなっており、マニホールド５の両端において、幅方向の中央に近い隔壁１５ほど、隔壁１５の端がマニホールド５の端に近くなっている。これにより、マニホールド５の外側の壁により生じる流路抵抗と、隔壁１５により生じる流路抵抗との間のバランスがとれ、各副マニホールド５ｂのうち、加圧室１０に繋がる部分である個別供給流路１４が形成されている領域の端における液体の圧力差を少なくできる。この個別供給流路１４での圧力差は、加圧室１０内の液体に加わる圧力差につながるため、個別供給流路１４での圧力差を少なくすれば、吐出ばらつきを低減できる。
【００３６】
副マニホールド５ｂの中には、幅方向に横切るように支持体１７が設けられている。支持体１７は、隣接する隔壁１５同士を繋ぐか、最も端の隔壁１５とマニホールド５の壁とを繋いでいる。詳細は後述するが、流路部材４は、平板状のプレート４ａ〜ｌが積層された構造をしており、製造工程において、支持体１７は、隔壁１５となる仕切り部を支えている。このような構造をしていることにより、プレート４ａ〜ｌを積層するだけで、各流路が作り込まれた流路部材４を作製することができる。本実施形態においては、仕切り部は、支持体１７がないとプレートから脱落してしまう。また、仕切り部の長さ方向の端部がプレートに繋がっている構造にすれば、仕切り部が脱落することはないが、一方方向に長い副マニホールド５ｂを仕切る隔壁１５となる仕切り部は、支持体１７がないと、副マニホールド５ｂの幅方向に積層ずれを生じ易い。そのため。副マニホールド５ｂを幅方向に横切るように支持体１７を設けることで、流路の製造精度を高くすることができる。
【００３７】
流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に広がって形成されている。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。
【００３８】
加圧室１０は１つの副マニホールド５ｂと個別供給流路１４を介して繋がっている。１つの副マニホールド５ｂに沿うようにして、この副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０の列である加圧室列１１が、副マニホールド５ｂの両側に１列ずつ、合計２列設けられている。したがって、１つのマニホールド５に対して、１６列の加圧室１１が設けられており、ヘッド本体２ａ全体では３２列の加圧室列１１が設けられている。各加圧室列１１における加圧室１０の長手方向の間隔は同じであり、例えば、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。
【００３９】
各加圧室列１１の端にはダミー加圧室１６が設けられている。このダミー加圧室１６は、マニホールド５とは繋がっているが、吐出孔８とは繋がっていない。また、３２列の加圧室列１１の外側には、ダミー加圧室１６が直線状に並んだダミー加圧室列が設けられている。このダミー加圧室１６は、マニホールド５および吐出孔８のいずれとも繋がっていない。これらのダミー加圧室により、端から１つ内側の加圧室１０の周囲の構造（剛性）が他の加圧室１０の構造（剛性）と近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。なお、周囲の構造の差の影響は、距離の近い、長さ方向に隣接する加圧室１０の影響が大きいため、長さ方向には、両端にダミー加圧室を設けてある。幅方向については、影響が比較的小さいため、ヘッド本体２１ａの端に近い方のみに設けている。これにより、ヘッド本体２１ａの幅を小さくできる。
【００４０】
１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、矩形状の圧電アクチュエータ基板２１の各外辺に沿った行および列をなす格子上に配置されている。これにより、圧電アクチュエータ基板２１の外辺から、加圧室１０の上に形成されている個別電極２５が等距離に配置されることになるので、個別電極２５を形成する際に、圧電アクチュエータ基板２１に変形が生じ難くできる。圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合する際に、この変形が大きいと外辺に近い変位素子３０に応力が加わり、変位特性にばらつきが生じるおそれがあるが、変形を少なくすることで、そのばらつきを低減できる。また、最も外辺に近い加圧室列１１の外側にダミー加圧室１６のダミー加圧室列が設けられているために、変形の影響をより受け難くできる。加圧室列１１に属する加圧室１０は等間隔で配置されており、加圧室列１１に対応する個別電極２５も等間隔で配置されている。加圧室列１１は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室列１１に対応する個別電極２５の列も短手方向に等間隔で配置されている。これにより、特にクロストークの影響が大きくなる部位をなくすことができる。
【００４１】
本実施例では、加圧室１０は格子状に配置したが、隣接する圧室列１１に属する加圧室１０の間に角部が位置するように千鳥状に配置してもよい。このようにすると、隣接加圧室列１１に属する加圧室１０の間の距離がより長くなるので、よりクロストークを抑制できる。
【００４２】
加圧室列１１をどのように並べるかによらず、流路部材４を平面視したとき、１つの加圧室列１１に属する加圧室１０が、隣接する加圧室列１１に属する加圧室１０と、液体吐出ヘッド２の長手方向において、重ならないように配置することにより、クロストークを抑制できる。一方、加圧室列１１の間の距離を離すと、液体吐出ヘッド２の幅が大きくなるので、プリンタ１に対する液体吐出ヘッド２の設置角度の精度や、複数の液体吐出ヘッド２を使用する際の、液体吐出ヘッド２の相対位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなる。そこで、隔壁１５の幅を副マニホールド５ｂよりも小さくすることで、それらの精度が印刷結果に与える影響を少なくできる。
【００４３】
１つの副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０は、２列の加圧室列１１をなしており、１つの加圧室列１１に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８は、１つの吐出孔列９をなしている。２列の加圧室列１１に属する加圧室１０に繋がっている吐出孔８はそれぞれ、副マニホールド５ｂの異なる側に開口している。図４では隔壁１５には、２列の吐出孔列９が設けられているが、それぞれの吐出孔列９に属する吐出孔８は、吐出孔８に近い側の副マニホールド５ｂに加圧室１０を介して繋がっている。隣接する副マニホールド５ｂに加圧室列１１を介して繋がっている吐出孔８と液体吐出ヘッド２の長手方向において重ならないように配置されていると、加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路間のクロストークが抑制できるので、さらにクロストークを少なくすることができる。加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路全体が、液体吐出ヘッド２の長手方向において重ならないように配置されていると、さらにクロストークを少なくすることができる。
【００４４】
また、平面視において、加圧室１０と副マニホールド５ｂとが重なるように配置することにより、液体吐出ヘッド２の幅を小さくできる。加圧室１０の面積に対する、重なっている面積の割合が８０％以上、さらに９０％以上にすることで、液体吐出ヘッド２の幅をより小さくできる。また、加圧室１０と副マニホールド５ｂとが重なっている部分の加圧室１０の底面は、副マニホールド５ｂと重なっていない場合と比較して剛性が低くなっており、その差により吐出特性がばらつくおそれがある。加圧室１０全体の面積に対する、副マニホールド５ｂと重なっている加圧室１０の面積の割合を、各加圧室１０で略同じにすることで、加圧室１０を構成する底面の剛性が変わることによる吐出特性のばらつきを少なくすることができる。ここで略同じとは、面積の割合の差が、１０％以下、特に５％以下であることを言う。
【００４５】
１つのマニホールド５に繋がっている複数の加圧室１０により加圧室群が構成されており、マニホールド５が２つあるため、加圧室群は２つある。各加圧室群内における吐出に関わる加圧室１０の配置は同じで、短手方向に平行移動させた配置されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなった部分があるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。つまり、これらの加圧室１０によって形成された加圧室群は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接合されることで閉塞されている。
【００４６】
加圧室１０の個別供給流路１４が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材４の下面の吐出孔面４−１に開口している吐出孔８に繋がるディセンダが伸びている。ディセンダは、平面視において、加圧室１０から離れる方向に伸びている。より具体的には、加圧室１０の長い対角線に沿う方向に離れつつ、その方向に対して左右にずれながら伸びている。これにより、加圧室１０は各加圧室列１１内での間隔が３７．５ｄｐｉになっている格子状の配置にしつつ、吐出孔８は、全体で１２００ｄｐｉの間隔で配置することができる。
【００４７】
これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている１６個の吐出孔８、全部で３２個の吐出孔８が、１２００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、全てのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に１２００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がっている１個の吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で６００ｄｐｉの等間隔になっている。これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で２色の画像が形成可能となる。この場合、２つの液体吐出ヘッド２を用いれば、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となり、６００ｄｐｉで印刷可能な液体吐出ヘッドを用いるよりも、印刷精度が高くなり、印刷のセッティングも簡単にできる。
【００４８】
さらに、液体吐出ヘッド２には、マニホールドの開口５ａからの液体の供給を安定させるように流路部材４に、リザーバを接合してもよい。リザーバには、外部から供給された液体を分岐させて、２つの開口５ａに繋がる流路が設けられることにより、２つの開口に液体を安定して供給できる。分岐してからの流路長をほぼ等しくすることで、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の両端の開口５ａに、少ない時間差で伝わるため、液体吐出ヘッド２内の液滴の吐出特性のばらつきをより少なくできる。リザーバにダンパを設けることで、さらに液体の供給が安定化できる。さらに、液体中の異物などが流路部材４に向かうのを抑制するように、フィルタを設けてもよい。またさらに、流路部材４に向かう液体の温度を安定化させるようにヒータを設けてもよい。
【００４９】
圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には個別電極２５がそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、共通電極２４とビアホールを介して電気的に接続されている共通電極用表面電極２８が形成されている。共通電極用表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように２列形成され、また、長手方向の端近くで短手方向に沿って１列形成されている。図示した、共通電極用表面電極２８は直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。
【００５０】
圧電アクチュエータ基板２１は、後述のようにビアホールを形成した圧電セラミック層２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂを積層し、焼成した後、個別電極２５および共通電極用表面電極２８を同一工程で形成するのが好ましい。個別電極２５と加圧室１０との位置ばらつきは吐出特性に大きく影響を与えこと、個別電極２５を形成した後、焼成すると圧電アクチュエータ基板２１に反りが生じるおそれがあり、反りが生じた圧電アクチュエータ基板２１を流路部材４に接合すると、圧電アクチュエータ基板２１に応力が加わった状態になり、その影響で変位がばらつくおそれがあることから、個別電極２５は、焼成後に形成される。共通電極用表面電極２８も同様に反りを生じされるおそれがあることと、個別電極２５と同時に形成した方が、位置精度が高くなり、工程も簡略化できるので、個別電極２５と共通電極用表面電極２８は同一工程で形成される。
【００５１】
このような圧電アクチュエータ基板２１を焼成する際に生じるおそれのある、焼成収縮によるビアホールの位置ばらつきは、主に圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に生じるので、共通電極用表面電極２８が偶数個あるマニホールド５の中央、別の言い方をすれば、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央に設けられており、共通電極用表面電極２８が圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に長い形状をしていることにより、ビアホールと共通電極用表面電極２８とが位置ずれにより電気的に接続されなくなることを抑制できる。
【００５２】
圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部９２が、圧電アクチュエータ基板２１の２つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置され、接合される。その際、圧電アクチュエータ基板２１ａの引出電極２５ｂおよび共通電極用表面電極２８の上に、それぞれ、接続電極２６および共通電極用接続電極を形成して接続することで、接続が容易になる。また、その際、共通電極用表面電極２８および共通電極用接続電極の面積を接続電極２６の面積よりも大きくすれば、信号伝達部９２の端部（先端および圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端）にける接続が、共通電極用表面電極２８上の接続により強くできるので、信号伝達部９２が端からはがれ難くできる。
【００５３】
また、吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の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３０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。
【００５４】
ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ〜ｊ、カバープレート４ｋおよびノズルプレート４ｌである。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体２ａは、加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路１２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室１０を介してマニホールド５と吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００５５】
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート４ａに形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端からマニホールド５へと繋がる個別供給流路１４を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート４ｃ（詳細にはマニホールド５の出口）までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路１４には、アパーチャプレート４ｃに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であるしぼり６が含まれている。
【００５６】
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４ｂ（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート４ｌ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。ノズルプレート４ｌの孔は、吐出孔８として、流路部材４の外部に開口している径が、例えば１０〜４０μｍのもので、内部に向かって径が大きくなっていくものが開けられている。第４に、マニホールド５を構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート４ｅ〜ｊに形成されている。マニホールドプレート４ｅ〜ｊには、副マニホールド５ｂを構成するように隔壁１５となる仕切り部が残るように孔が形成されている。各マニホールドプレート４ｅ〜ｊにおける仕切り部は、ハーフエッチングした支持部１７で各マニホールドプレート４ｅ〜ｊと繋がった状態にされる。支持体１７の配置などについては、後に詳述する。  第１〜４の連通孔が相互に繋がり、マニホールド５からの液体の流入口（マニホールド５の出口）から吐出孔８に至る個別流路１２を構成している。マニホールド５に供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、マニホールド５から上方向に向かって、個別供給流路１４に入り、しぼり６の一端部に至る。次に、しぼり６の延在方向に沿って水平に進み、しぼり６の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、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。
【００５７】
図３では、しぼり６となる部位を含むアパーチャプレート４ｃの孔（以下でしぼりとなる孔ということがある）は、同じ副マニホールド５ｂから繋がっている他の加圧室１０とわずかに重なるようになっている。しぼり６となる部位を含むアパーチャプレート４ｃの孔は、平面視した場合に、副マニホールド５ｂ内に含まれるように配置すれば、しぼり６をより密集して配置できるので好ましい。しかし、そのようにするとしぼりとなる孔全体が、副マニホールド５ｂ上の、他の部位と比較して厚さの薄い部分配置されることになり、周囲からの影響を受け易くなってしまう。そのような場合、平面視したときに、しぼりとなる孔がそのしぼりとなる孔が直接的に繋がっている加圧室１０以外の加圧室１０と重ならないようにすれば、しぼりとなる孔が副マニホールド５ｂ上の薄い部位に配置されていても直上にある他の加圧室１０からの振動の影響を直接的に受け難くできる。このような配置は、しぼりとなる孔のあるプレート（複数のプレートで構成されている場合は、それらの内でもっとも上のプレート）と加圧室１０となる孔のあるプレート（複数のプレートで構成されている場合は、それらの内でもっとも下のプレート）との間のプレートが１枚であって、振動が伝わり易い場合に、特に必要とされる。また、しぼりとなる孔のあるプレートと加圧室１０となる孔のあるプレートとの間の距離が２００μｍ以下、さらには１００μｍ以下である場合に、特に必要とされる。重ならないように配置するには、例えば、図３示したしぼりとなる孔の角度をヘッド本体２ａの短手方向に沿った方向に近づけるか、しぼりとなる孔の一端を少し短くするなどすればよい。
【００５８】
圧電アクチュエータ基板２１は、圧電体である２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板２１の圧電セラミック層２１ａの下面から圧電セラミック層２１ｂの上面までの厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０を跨ぐように延在している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、例えば、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。
【００５９】
圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極２４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極２５を有している。個別電極２５は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている個別電極本体２５ａと、そこから引き出された引出電極２５ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極２６が形成されている。接続電極２６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極２６は、信号伝達部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２５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。
【００６０】
共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内の全ての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極２４の厚さは２μｍ程度である。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂ上に個別電極２５からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂに形成されたビアホールを介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極２８は、多数の個別電極２５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。
【００６１】
なお、後述のように、個別電極２５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極２５に対応する加圧室１０の体積が変わり、加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路１２を通じて、対応する液体吐出口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３０に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする圧電アクチュエータである変位素子３０が加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極２５により作り込まれており、圧電アクチュエータ基板２１には加圧部である変位素子３０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は１．５〜４．５ｐｌ（ピコリットル）程度である。
【００６２】
多数の個別電極２５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部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。個別電極２５を共通電極２４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部１００により個別電極２５を共通電極２４に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００６３】
本実施の形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極２５を共通電極２４より高い電位（以下高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極２５を共通電極２４と一旦同じ電位（以下低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極２５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが元の形状に戻り、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極２５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極２５に供給することになる。このパルス幅は、圧力波がしぼり６から吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
【００６４】
また、階調印刷においては、吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔８から連続して行なう。一般に、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。
【００６５】
なお、本実施形態では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子３０を示したが、これに限られるものでなく、加圧室１０の体積を変化させることができるもの、すなわち、加圧室１０中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、加圧室１０中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたものでもよい。
【００６６】
ここでさらに液体吐出ヘッド２における支持体１７の配置について詳述する。図７（ａ）は、上述の液体吐出ヘッド２の図６のＸ−Ｘ線における副マニホールド５ｂの縦断面図である。図７（ａ）は、図の左がマニホールドの開口５ａ側で、右が副マニホールド５ｂの中央側である。すなわち、図７（ａ）において、基本的に液体は左から右に向かって流れる（印刷する画像によって変わることもあるが、平均的には、液体は、副マニホールド５ｂの中央に向かって流れるということである）。液体吐出ヘッド２の流路部材４は、複数の副マニホールド５ｂが隔壁１５により仕切られた構造をしている。流路部材４を、プレート４ａ〜ｋを積層して製造する際、マニホールドプレート４ｅ〜ｊには、副マニホールド５ｂとなる孔、隔壁１５となる仕切り部が形成される。流路の構成だけを考えた場合、仕切り部は周囲と繋がっていない状態であるため、副マニホールド５ｂとなる孔を形成した後、そのままの状態では、仕切り部を保持できない。そのため、仕切り部とマニホールドプレート４ｅ〜ｊ、あるいは仕切り部同士を繋ぐ支持体１７を設けてある。本実施形態のように、支持体１７がないと仕切り部が保持できないような構造でなくても、一方方向に長い隔壁１５によって仕切られている副マニホールド５ｂを精度よく作製するのは難しいが、このような支持体１７を設けることにより、隔壁１５となる仕切り部の位置が精度よく定まるようできる。
【００６７】
支持体１７は、副マニホールド５ｂ内において、液体の流動を妨げることになるので、液体の流動を考慮した配置にして、その影響を少なくするのが好ましい。具体的には、副マニホールド５ｂの積層方向の高さの半分より上側に位置する支持体１７と、半分より下側に位置する支持体１７とで、副マニホールド５ｂの長さ方向に分けて配置する。本実施形態では、上から１〜３番目のマニホールドプレート４ｅ〜ｇが備えている、上から１〜３番目の支持体１７が並んでいる上側支持体群１９ａと、上から４〜６番目のマニホールドプレート４ｈ〜ｊが備えている、上から４〜６番目の支持体１７が並んでいる下側支持体群１９ｂとに分けて配置されている。本実施形態では、マニホールドプレート４ｅ〜ｇの厚さが同じになっているが、厚さが異なる場合も、支持体１７の積層方向における高さによって、上側支持体群１９ａと下側支持体群１９ｂとのいずれかに属するかを分けて、それらを副マニホールド５ｂの長さ方向に分離して設ければよい。例えば、上から１００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍマニホールドプレートが積層されていた場合、上半分の２５０μｍ分となる上から３層の支持体を上側支持体群とし、下半分の２５０μｍ分となる下から２層の支持体を下側支持体群とし、これらを分けて配置すればよい。
【００６８】
また、後述のように、支持体１７がハーフエッチングしてあるなどして、支持体１７とそれを備えているマニホールドプレート４ｅ〜ｊの高さが異なる場合も、支持体１７の副マニホールド５ｂ内の高さで、上側支持体群１９ａと下側支持体群１９ｂとのいずれかに属するかを分けて、配置すればよい。さらに、積層方向の中央に位置する支持体１７が存在した場合、そこ支持体１７は、上側支持体群１９ａと下側支持体群１９ｂとどちらに分類して配置してもよい。より好ましく、積層方向の中央に位置する支持体１７の重心が、副マニホールド５ｂの上面に近ければ上側支持体群１９ａ、下面に近ければ下側支持体群１９ｂに属するように考えればよい。もっとも厚いマニホールドプレートの厚みを副マニホールド５ｂの高さの１／３より薄くすれば、液体の流れる部分として残る流路の高さを高くでき、流路抵抗を小さくできる。
【００６９】
本実施形態では、上側支持体群１９ａと下側支持体群１９ｂとに分けて配置され、さらに、これらの境界を挟んで隣り合っている左から３番目と４番目の支持体１７を、それらを備えているマニホールドプレート４ｅ、４ｊ同士が直接積層されておらず、間に他のマニホールドプレート４ｆ〜４ｉが積層されている。これにより、液体は、上側支持体群１９ａがあるところでは副マニホールド５ｂの下側半分を流れ、下側支持体群１９ｂがあるところでは副マニホールド５ｂの上側半分を流れる。さらに、それらの境界では、その境界を挟んで隣り合っている支持体１７同士が積層方向に離れて配置されているので、液体は、それらの支持体１７の間を通って、上側から下側、もしくは下側から上側へスムーズに流れるため、副マニホールド５ｂの流路抵抗を小さくすることができる。
【００７０】
副マニホールド５ｂの流路抵抗が小さいと、液体の供給不足が生じ難く、安定した印刷ができる。また、流路抵抗が小さいと、副マニホールド５ｂの長さ方向において、個別供給流路１４に加わる圧力の差が小さくなり、その結果、液体吐出ヘッド２の長さ方向において吐出速度や吐出量などの吐出特性の差を小さくでき、印刷精度を高くできる。
【００７１】
マニホールドプレートの枚数が３枚以下だと、積層方向の中央に位置するマニホールドプレートの影響が大きくなり、液体の流れをスムーズできなくなるので、マニホールドプレートの枚数は４枚以上であるのが好ましい。マニホールドプレートは、副マニホールド５ｂの積層方向の中央部にマニホールドプレートの積層の境界が位置するようにすれば、上側支持体群１９ａおよび下側支持体群１９ｂの両方において、副マニホールド５ｂの高さの半分の流路を確保できる。
【００７２】
上側支持体群１９ａと下側支持体群１９ｂとの境界を挟んで隣り合っている２つの支持体１７同士の間が、副マニホールド５ｂの積層方向の高さの半分以上離れている場合、支持体群１９の全体にわたって、副マニホールド５ｂの高さの約半分の、支持体１７が存在しない流路が連続して確保されることになるので、液体の流れがよりスムーズになり、流路抵抗をより小さくできる。ここで、支持体１７同士の積層方向の距離とは、より詳細には、上側に位置する支持体１７の下端と、下側に位置する支持体１７の上端との間の積層方向の距離のことである。
【００７３】
上側支持体群１９ａの中において、副マニホールド５ｂの長さ方向に隣り合っている支持体１７を備えているマニホールドプレート４ｅ〜４ｇが、直接積層されていることにより、主な液体の流れである副マニホールド５ｂの下側の流れの高さの変わり方に滑らかになるため、より流路抵抗を小さくできる。これは下側支持体群１９ｂについても同様である。なお、ここで直接積層されているとは、マニホールドプレート４ｅ〜ｊの関係について述べているものであり、間に接着層などを介していないことを意味するものではない。
【００７４】
以上の観点からすると、図７（ａ）に示したように、副マニホールド５ｂの長さ方向の一方から順に、上から３番目、２番目、１番目、６番目、５番目、４番目の支持体１７を並べればよい。一般的に、上側支持体群１９ａでは、支持体１７を支持体群１９の中央に向かって位置が順に高くなるように配置し、下側支持体群１９ｂでは、支持体１７を支持体群１９の中央に向かって位置が順に低くなるように配置すればよい。
【００７５】
各マニホールドプレート４ｅ〜ｊにおいて、１つの仕切り部に繋がっている支持体１７は、異なる位置に繋がっていることにより、仕切り部が製造工程などで、曲がり難くなり、流路の精度が低くなり難い。このようにするためには、隣り合う隔壁１５で、同じ位置に繋がっている支持体１７を設けるマニホールドプレート４ｅ〜ｊを変える。具体的には、例えば、１つの副マニホールド５ｂにおける支持体１７の配置を、順に、上から３番目、２番目、１番目、６番目、５番目、４番目とした場合、隣の副マニホールド５ｂでは逆に、順に、上から４番目、５番目、６番目、１番目、２番目、３番目とすればよい。
【００７６】
副マニホールド５ｂの長さ方向に隣り合う支持体１７同士は、積層方向に一部が重なっていてもよいが、離れた配置にすれば、液体の流れがよりスムーズになる。１つの副マニホールド５ｂにおける、支持体１７の間の副マニホールド５ｂの長さ方向の距離は、大きい方が、流れはよりスムーズになるが、一方で、間隔を開けすぎると、結果的に１つのマニホールドプレート４ｅ〜ｊにおいて、１つの仕切り部に繋がっている支持体１７の間の距離も大きくなってしまい、位置の保持が十分できなくなるおそれもある。上述のような支持体１７の配置は、副マニホールド５ｂにおける支持体１７の距離が、ある程度近い場合により有用である。具体的には、距離が副マニホールド５ｂにおける液体の流れの速度で０．０１秒以内の位置にある場合に有用である。これは、例えば、２００ｍＰａ・ｓ程度以下の液体が、最も吐出の多くなる印刷をしている際の副マニホールド５ｂ内の液体の流速が０．２ｍ／ｓである場合、この速度で０．０１秒の距離、すなわち２ｍｍ（＝０．２［ｍ／ｓ］×０．０１［ｓ］）程度以内に配置する場合に特に有用である。これよりもさらに離れて配置すると、流れの元方向において、支持体１７の積層方向の位置がどこであったのかの影響は次第に小さくなっていく。支持体群１９を一つの群として配置するのは、本実施形態のように隔壁１５となる仕切り部の端がマニホールドプレート４ｅ〜ｊに繋がっていないような流路構造では、この端部が、曲がったり、曲がらなくても位置精度が悪くなり易いため、それぞれのマニホールドプレート４ｅ〜ｊにおいて、端に近い位置に支持体１７を設けると、端部の位置精度を高くできる。また、より端に近い位置に支持体１７を設けるため、端に最も近い位置の支持体１７の副マニホールド５ｂの長さ方向の長さを、他の部位に設けられている支持体１７の幅よりも小さくしてもよい。
【００７７】
なお、支持体群１９間の距離は逆に０．０１秒以上の距離を開けるのが好ましい。支持体１９群同士を近づける際の配置については後述する。
【００７８】
図７（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッド２おける、他の支持体１７の配置である。これらにおいて、支持体１７の配置以外の基本的な液体吐出ヘッド２の構造は図２〜６で示したものと同じである。それぞれの図において、液体は基本的に左から右に流れる。
【００７９】
図７（ｂ）では、液体の流れに沿って、上から１番目、２番目、３番目、６番目、５番目、４番目の順で支持体１７が配置されている。一般的に言えば、上側支持部群２１９ａに属する支持部１７は、液体の流れる方向に進むにしたがって、副マニホールド５ｂの上面となっているプレート４ｄからの距離が増えるように配置されており、下側支持部群２１９ｂに属する支持部１７は、副マニホールド５ｂの下面となっているプレート４ｋからの距離が増えるように配置されている。このような配置にすれば、支持体１７と上面あるいは下面との間の距離が次第に小さくなっていく場所に、液体に混じっていることのある気泡が引っかかって留まり、液体の流れを阻害するおそれを少なくできる。
【００８０】
図７（ｃ）では、上側支持部群３１９ａと下側支持部群３１９ｂとが交互に近接して配置されている。ここで近接しているとは、液体の流れで０．０１秒程度以内のことである。このような近接した配置では、上側支持部群３１９ａと下側支持部群３１９ｂとの境界の全てにおいて、その境界を挟んで隣り合っている２つの支持部１７同士が積層方向に離れて配置する。このようにすることで、境界において、液体は、それらの支持体１７の間を通って、上側から下側、もしくは下側から上側へスムーズに流れるため、副マニホールド５ｂの流路抵抗を小さくすることができる。図７（ｃ）では、上側支持部群３１９ａでは、液体の流れる方向に沿って、上から１番目、３番目、２番目の支持体１７が順に配置され、下側支持部群３１９ａでは、液体の流れる方向に沿って、上から６番目、４番目、５番目の支持体１７が順に配置されている。このように配置することで、上側支持部群３１９ａと下側支持部群３１９ｂとの境界を挟んで配置されている２つ支持体１７の間の距離は副マニホールド５ｂの高さの半分が確保されているので、液体の流れをスムーズにできる。
【００８１】
図７（ｄ）では、支持体１７の配置は図７（ａ）で示したものと同じであるが、各支持体１７の厚さは、それぞれを備えているマニホールドプレート４０４ｅ〜ｊよりも薄くなっている。これにより、流路抵抗をより小さくできる。全ての支持体１７を薄くする必要はないが、全てを薄くすることにより、より流路抵抗を小さくすることができる。支持体１７を薄くするには、例えば、副マニホールド５ｂとなる孔をエッチング加工する際に、ハーフエッチングすればよい。
【００８２】
支持体１７を薄くする際に、マニホールドプレート４０４ｅ〜ｊの厚さ方向において、どの部分を残すかは、次のように考える。まず、上側支持部群５１９ａに属する支持体１７は上側を残し（すなわち、支持体１７の下端がマニホールドプレート４０４ｅ〜ｇの下面よりも上に位置するようにし）、下側支持部群５１９ｂに属する支持体１７は下側を残す（すなわち、支持体１７の上端がマニホールドプレート４０４ｈ〜ｊの上面よりも下に位置する）ようにすれば、液体が主に通る部分の高さをより高くできるので、流路抵抗をより小さくできる。
【００８３】
ここからさらに、次の点を考慮するのが好ましい。副マニホールド５ｂの上面には、吐出孔８に繋がっている流路が設けられている。そのため、この部分の流れを上面付近の流れを安定させるために、マニホールドプレート４０４ｅ〜ｊのうちでもっとも上に積層されているマニホールドプレート４０４ｅの支持体１７は、下側を残すのが好ましい。また、副マニホールド５ｂの下面は、副マニホールド５ｂの体積を変えるように変形可能なダンパにしてもよく、その場合、ダンパの変形を抑制しないように、マニホールドプレート４０４ｅ〜ｊのうちでもっとも下に積層されているマニホールドプレート４０４ｊの支持体１７は、上側を残すのが好ましい。
【００８４】
ここでさらに、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドについて説明する。この液体吐出ヘッドの基本的な構造は、図２〜５で示した液体吐出ヘッド２と同じであるが、隔壁１５によるマニホールド５の仕切られ方が異なる。本実施形態では、マニホールド５は、マニホールドプレート４ｅ〜ｊと異なり、マニホールドプレートの端まで隔壁１５で仕切られている。
【００８５】
図８は、本実施形態に液体吐出ヘッドに用いられるマニホールドプレート７０４ｅの平面図である。マニホールドプレート７０４ｅには、副マニホールド５ｂとなる複数の孔７０５ｂ−１が開口している。複数の孔７０５ｂ−１は一方方向に長い、完全に独立した孔となっており、それらの間は、マニホールドプレート７０４ｅの、隔壁となる部位７１５−１で完全に仕切られている。なお、マニホールドプレート２７０４ｅには、ディセンダなどになる、副マニホールドとなる孔７０５ｂ−１以外の小さな孔も開口しているが、図ではそれらは省略してある。
【００８６】
マニホールドプレート７０４ｅは、図２〜５で示した液体吐出ヘッド２のマニホールドプレート４ｅの替りに用いられる。このような構造にすることで、マニホールドプレート７０４ｅにおいて、隔壁となる部位７１５−１は、マニホールドプレート７０４ｅの外周部と繋がっている状態となるので、隔壁１５を保持するように支持部を設ける必要はなくなる。副マニホールド５ｂ内に支持部を設けると、副マニホールド５ｂの流路抵抗が大きくなり、液体の流量が少なくなってしまう。また、副マニホールド５ｂの支持部がある部分から繋がっている液体吐出素子は、支持部により副マニホールド５ｂの形状が他の部位と異なるため、他の液体吐出素子と吐出特性に差が生じるおそれがある。そのため、支持部をなくことで、このような点が改善できる。
【００８７】
上述の観点からは、支持部の数は少ない方が好ましいので、一部のマニホールドプレートだけが、隔壁となる部位で完全に仕切られていてもよい。しかし、全てのマニホールドプレートが隔壁となる部位で完全に仕切らており、支持部が設けられていない方がより好ましい。このようにすることで、マニホールドプレートが積層されている範囲、あるいはマニホールドプレートが１枚であれば、そのマニホールドプレートにおいて、マニホールド５は、一端から他端まで完全に隔壁１５で仕切られることになる。
【００８８】
ただし、隔壁となる部位は細長い形状であるため、プレートを積層する際に、左右に撓むなどして、副マニホールド５ｂの幅が変わってしまい、吐出特性がばらつくおそれもある。そのため、隔壁となる部位の位置を保持するため支持部を設けてもよい。その場合であっても、隔壁となる部位の両端はプレートと繋がっているので、支持部の数を少なくしたり支持部の間隔を広くしたりできるので、上述の効果が得られる。
【００８９】
マニホールドプレートが積層されて構成されている範囲の副マニホールド５ｂ、あるいはマニホールドプレートが１枚であれば、そのマニホールドプレートにおける副マニホールド５ｂの端から外部への開口５ａまでは、そのまま複数の副マニホールド５ｂが隔壁１５で仕切られたまま繋がっていてもよい。また、一番上のマニホールドプレートの上のプレートで１つに繋がってもよいし、加圧室面４−２に達する間のどれかプレートから１つに繋がってもよい。そのようにすれば、繋がっている部分の流路抵抗が小さくなり、流量が多くできるので好ましい。流量を多くできる点で、一番上のマニホールドプレートの上で１つに繋がっているのが好ましい。また、加圧室面４−２における開口５ａの個数を少なくすれば、外部との接続不良が生じ難くなり好ましい。
【００９０】
プレートの状態で隔壁となる部位７１５−１を保持するために、隔壁となる部位７１５−１を周囲のプレートと繋げるには、上述のようにする他に、隔壁となる部位７１５−１の両端のうちのどちらか一端を繋げてもよい。その際、繋げる端を全て一方の側に揃えてもよいし、交互にしてもよいし、他の配置にしてもよい。また、両端を繋げて、端部をハーフエッチングするなどしても、厚み方向において、一部が繋がっていて、残りの部位で他の副マニホールドとなる孔７０５ｂ−１と繋がるようになっていてもよい。これらのようにすれば、副マニホールド５ｂの高さの位置で液体が副マニホールド間を行き来できるようになるので、外部への開口５ａの途中で繋がるようになっているものに対して、副マニホールド５ｂの間で吐出量の差があって、流量に差がある場合などに、その差の解消をより効果的に行なえる。積層する際の隔壁となる部位７１５−１の位置ずれを少なくするためには、隔壁となる部位７１５−１の両端で、マニホールドプレートの外周部と繋がっているのが好ましい。
【００９１】
また、流路部材４にリザーバを接続して液体を供給する際、リザーバにおける流路部材４の中央付近から、流路を介して流路部材４の開口５ａの繋がるようにする場合、その流路の長さは短くするのが好ましいため、開口５ａには、流路部材４の中央側から繋がるようにすると、開口５ａの流路部材４の中央に近い側、すなわち短手方向の中央に近い側の液体の供給が、短手方向の外側と比較して少し多くなる。このような場合、短手方向の中央に近い副マニホールド５ｂほど、流路抵抗を大きくすれば、これらが相殺されて供給を平均化できる。これには、例えば、図８に示すように、副マニホールド５ｂの、開口５ａから加圧室１０が繋がっている部分の間で、副マニホールド５ｂを平面方向に屈曲させ、短手方向の中央近い副マニホールド５ｂほどその屈曲の度合いを大きくすればよい。
【００９２】
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２４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。
【００９３】
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２５を印刷して、焼成した後、Ａｇペーストを用いて接続電極２６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータ基板２１を作製する。
【００９４】
次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート４ａ〜ｌを接着層を介して積層して作製する。プレート４ａ〜ｌに、マニホールド５、個別供給流路１４、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。
【００９５】
これらプレート４ａ〜ｌ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。
【００９６】
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への影響をおよぼさないために、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。接合した後、共通電極２４と個別電極２５との間に電圧を加え、圧電セラミック層２１ｂを厚み方向に分極する。
【００９７】
次に圧電アクチュエータ基板２１と制御回路１００とを電気的に接続するために、接続電極２６に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバＩＣ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ＩＣの実装は、ＦＰＣ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。
【００９８】
続いて、必要に応じて、開口５ａから液体を供給できるようにリザーバを接着し、金属の筐体を、ねじ止めした後、接合部を封止剤で封止することで液体吐出ヘッド２を作製することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・流路部材
４ａ〜ｍ、７０４ｅ・・・（流路部材の）プレート
４−１・・・吐出孔面
４−２・・・加圧室面
５・・・マニホールド
５ａ・・・（マニホールドの）開口
５ｂ・・・副マニホールド
７０５ｂ−１・・・副マニホールドとなる孔
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
９・・・吐出孔列
１０・・・加圧室
１１・・・加圧室列
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
１５・・・隔壁
７１５−１・・隔壁となる部位
１６・・・ダミー加圧室
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
【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】
0005997150.tif 000006
【図６】
0005997150.tif 000007
【図７】
0005997150.tif 000008
【図８】
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