(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、クロストーク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。  【解決手段】  複数の吐出孔８および複数の加圧室１０を有する流路部材４と、複数の第２電極２５を有し、流路部材側４に積層されている圧電アクチュエータ基板２１とを備えている液体吐出ヘッド２であって、平面視したとき、複数の加圧室１０は、それぞれ２つの鈍角部１０ａと２つの鋭角部１０ｂとを有する菱形形状であるとともに、該菱形形状の対角線に沿った行上および列上にそれぞれ略等間隔で配置されており、第２電極２５は加圧室１０と重なるように配置されている電極本体２５ａと、一端部が電極本体２５ａに接続されており、他端部が加圧室１０の外側に引き出されている引出電極２５ｂとを含み、引出電極２５ｂは、加圧室１０の一方の鋭角部１０ａを通り、前記他端部が前記列と重ならない領域へ引き出されている。  【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する流路部材と、
前記複数の加圧室を覆うように前記流路部材に積層されている圧電アクチュエータ基板とを備えている液体吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータ基板は、第１電極と圧電体と複数の第２電極とが、前記流路部材側からこの順に積層されており、
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、
前記複数の加圧室は、それぞれ２つの鈍角部と２つの鋭角部とを有する菱形形状であるとともに、前記２つの鈍角部を結ぶ対角線に沿っている行上、および前記２つの鋭角部を結ぶ対角線に沿っている列上にそれぞれ略等間隔で配置されており、前記複数の第２電極は、それぞれ前記複数の加圧室と重なるように配置されており、前記加圧室の内側に納まっている電極本体と、一端部が前記電極本体に接続されており、他端部が前記加圧室の外側に引き出されている引出電極とを含み、該引出電極は、前記加圧室の一方の前記鋭角部を通り、前記他端部が前記列と重ならない領域へ引き出されていること特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、前記引出電極の他端部は、当該引出電極が引き出されている前記加圧室の一方の前記鈍角部側で隣り合う他の前記加圧室よりも、当該引出電極が引き出されている前記加圧室に近い領域に設けら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】
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、前記引出電極は、当該引出電極が引き出されている前記加圧室の前記一方の鋭角部から前記行方向に延びており、前記他端部が前記一方の鋭角部を通る前記行に平行な仮想線上または当該仮想線よりも前記加圧室側に設けら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。
【請求項４】
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、前記電極本体は菱形形状をしており、前記引出電極は、前記加圧室の一端の前記鋭角部の外側から前記他端部まで延びている直線状部を有しており、該直線状部の前記他端部に向かう方向は、前記列方向において当該引出電極が引き出されている前記電極本体に向かう方向であり、
前記直線状部と前記行方向との成す角度をＣ度とし、当該引出電極が引き出されている部分を挟んでいる前記第２電極の２つの辺それぞれと前記行方向との成す角度をＤ１度およびＤ２度としたとき、９０−Ｄ１≦Ｃ、９０−Ｄ２≦Ｃ、Ｃ≦４５度であ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】
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、前記複数の引出電極は、前記加圧室の一方の鋭角部から外側へ延びる方向が同じ方向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】
前記加圧室のうち前記引出電極が引き出されている側の前記鋭角部が、前記列方向に隣り合っている前記加圧室では、前記加圧室に対して同じ側にあり、前記行方向に隣り合っている前記加圧室では、前記加圧室に対して逆の側にあることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記流路部材は、前記行方向に沿って延在する１つまたは複数の共通流路を有し、
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、
１つの前記共通流路は、当該共通流路の両側に１行ずつ並んでいる前記加圧室に繋がっており、当該共通流路に繋がっている前記加圧室の２つの前記鋭角部うち、一方の前記鋭角部は当該共通流路と重なっており、他方の前記鋭角部は当該共通流路と重なっておらず、１つの前記加圧室の２つの前記鋭角部から前記引出電極がそれぞれ引き出され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】
前記第２電極に給電する配線基板が、前記圧電アクチュエータ基板に沿って設けられており、
前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、
前記配線基板の配線は、前記圧電アクチュエータ基板と対向している領域で、前記列方向に沿って伸びており、
前記加圧室の、前記共通流路と重なっている前記鋭角部から引き出されている前記引出電極および前記共通流路と重なっていない前記鋭角部から引き出されている前記引出電極のうち、前記配線と電気的に接続されているのは、いずれか一方であり、かつ前記行方向において、交互になっていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８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、前記圧電アクチュエータ基板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、およびそれを用いた記録装置に関する。
【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】
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。【０００８】
したがって、本発明の目的は、クロストーク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する流路部材と、前記複数の加圧室を覆うように前記流路部材に積層されている圧電アクチュエータ基板とを備えている液体吐出ヘッドであって、前記圧電アクチュエータ基板は、第１電極と圧電体と複数の第２電極とが、前記流路部材側からこの順に積層されており、前記液体吐出ヘッドを平面視したとき、前記複数の加圧室は、それぞれ２つの鈍角部と２つの鋭角部とを有する菱形形状であるとともに、前記２つの鈍角部を結ぶ対角線に沿っている行上、および前記２つの鋭角部を結ぶ対角線に沿っている列上にそれぞれ略等間隔で配置されており、前記複数の第２電極は、それぞれ前記複数の加圧室と重なるように配置されており、前記加圧室の内側に納まっている電極本体と、一端部が前記電極本体に接続されており、他端部が前記加圧室の外側に引き出されている引出電極とを含み、該引出電極は、前記加圧室の一方の前記鋭角部を通り、前記他端部が前記列と重ならない領域へ引き出されていること特徴とする。【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、前記圧電アクチュエータ基板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】
【００１１】
本発明によれば、クロストークの影響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２〜５で示した液体吐出ヘッドの拡大平面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドの拡大平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態における個別電極および加圧室の平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態における、配線基板を含む液体吐出ヘッドの拡大平面図である。
【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および図４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板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。図６は、図２〜５で示したヘッド本体２ａの拡大平面図であり、加圧室１０、第２電極である個別電極２５および接続電極２６の関係を示したものである。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、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配線基板である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。信号伝達部９２は、圧電アクチュエータ基板２１に沿って配置されており、信号伝達部９２と圧電アクチュエータ基板２１との接続は加圧室１０以外の部分で行なわれているので、変位素子３０の変位を抑制しない。信号伝達部９２の圧電アクチュエータ基板２１に対向している領域には、多数の配線９２ｂが、ヘッド本体２ａの短手方向に沿って配置されており、図２の左右の図示されていない部分にまで繋がっている。制御部１００から送られた信号は、必要に応じて他の回路基板などを経た後、信号伝達部９２を伝わって、変位素子３０に供給される。配線９２ｂの圧電アクチュエータ基板２１側は、圧電アクチュエータ２１に電気的に接続されている電極になっており、この電極は、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。
【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。
【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】
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ている、２つの鋭角部１０ａと２つの鋭角部１０ｂを有するほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。
【００３７】
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の行である加圧室行１１が、副マニホールド５ｂの両側に１行ずつ、合計２行設けられている。したがって、１つのマニホールド５に対して、１６行の加圧室１１が設けられており、ヘッド本体２ａ全体では３２行の加圧室行１１が設けられている。各加圧室行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。
【００３８】
各加圧室行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行の加圧室行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行が設けられている。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。
【００３９】
１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、液体吐出ヘッド２の長手方向である行方向と短手方向である列方向とに沿って、行上および列上で、それぞれ略等間隔で配置されている。行方向は、菱形形状の加圧室１０の鈍角部１０ｂ同士を結ぶ対角線に沿った方向であり、鈍角部１０ｂを対向させて並んでいる加圧室１０の面積重心を結んでできる方向でもある。加圧室１０の菱形形状は、辺の長さが１０％程度異なっていてもよい。また、鈍角部１０ｂ同士を結ぶ対角線の方向と行方向とは、加圧室１０が平面内で回転した状態で配置されていたり、辺の長さが異なることにより、１０度以下程度の角度がついていていてもよい。列方向は、菱形形状の加圧室１０の鋭角部１０ａ同士を結ぶ対角線に沿った方向であり、鋭角部１０ａを対向させて並んでいる加圧室１０の面積重心を結んでできる方向でもある。鋭角部１０ａ同士を結ぶ対角線の方向と列方向とは、加圧室１０が平面内で回転した状態で配置されていたり、辺の長さが異なることにより、１０度以下程度の角度がついていていてもよい。つまり、加圧室１０の菱形形状の対角線が行方向および列方向となす角度が小さい状態になっている。加圧室１０を格子状に配置し、そのような角度の菱形形状の加圧室１０を配置することにより、クロストークを小さくできる。これは１つの加圧室１０に対して、行方向、列方向のいずれの方向においても、角部同士が対向する状態になっているため、辺同士で対向して場合よりも、流路部材４を通じて、振動が伝わり難いためである。なお、ここで、鈍角部１０ｂ同士を長手方向に対向させることにより、長手方向における加圧室１０の密度を高くして配置でき、これにより、長手方向の吐出孔８の密度を高くでき、高解像度の液体吐出ヘッド２とすることができる。行上および列上での加圧室１０の間隔は、等間隔にすれば、間隔が他より狭いところがなくなりクロストークを小さくできるが、間隔は±２０％程度異なるようにしてもよい。
【００４０】
加圧室１０を格子状の配置にして、圧電アクチュエータ２１を、行および列に沿った外辺を有する矩形状にすると、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行１１の外側にダミー加圧室１６のダミー加圧室行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。加圧室行１１に属する加圧室１０は等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５も等間隔で配置されている。加圧室行１１は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室行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】
流路部材４を平面視したとき、１つの加圧室行１１に属する加圧室１０が、隣接する加圧室行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、加圧室行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。
【００４２】
１つの副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０は、２行の加圧室行１１を構成しており、１つの加圧室行１１に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８は、１つの吐出孔行９を構成している。２行の加圧室行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行の吐出孔行９が設けられているが、それぞれの吐出孔行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に加圧室行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小さ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小さくすることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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は各加圧室行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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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（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。引出電極２５ｂは、一端部が個別電極本体２５ａに接続されており、他端部が加圧室１０の鋭角部１０ａを通り、加圧室１０の外側で、加圧室１０の２つの鋭角部１０ａを結ぶ対角線を延長した列と重ならない領域に引き出されている。これによりクロストークが低減できる。引出電極２５ｂの形状については、後で詳述する。
【００４９】
また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、第１電極である共通電極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行形成され、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における隔壁１５は、マニホールド５となる部分全体を孔にすると、保持できない状態になるので、隔壁１５は、ハーフエッチングしたタブで各マニホールドプレート４ｅ〜ｊの外周と繋がった状態にされる。
【００５７】
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。
【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】
以上のような、液体吐出ヘッド２におけるクロストークについて詳述する。前述したように、加圧室１０の振動が流路部材４を伝わって隣の加圧室１０に伝わるクロストークは、菱形形状の加圧室１０を、格子状に、かつ角部同士が対向するように配置することで低減できる。
【００６６】
クロストークには、さらに引出電極２５ｂの配置が影響する。変位素子３０の構造あるいは圧電アクチュエータ基板２１の製造工程を簡単にするために、引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１ｂは分極されており、個別電極本体２５ａに電圧を加えると、引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１も圧電変形する。
【００６７】
加圧室１０内の引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１ｂの圧電変形は、変位素子３０の変位量に影響を与える。例えば、個別電極本体２５ａ直下の圧電セラミック層２１ｂを平面方向に収縮させて、変位素子３０を加室１０側に撓み変形させる場合、加圧室１０内の引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１ｂも平面方向に収縮することになるので、変位量が小さくなってしまう。引出電極２５ｂを、加圧室１０ｂの鋭角部１０ａから引き出すことにより、この変位低下量を小さくできる。これは、個別電極本体２５ａ直下の圧電セラミック層２１ｂが平面方向に変形する際に、その変形が鋭角部１０ａ付近で起きるため、同じ変形の力が発生しても、変位素子３０の変位量は小さくなるので、変位素子３０を本来変形させようとしている方向の変位と合わせた結果の変位量の低下は小さくなる。これに対して、引出電極２５ｂを加圧室１０の菱形形状の辺の途中で引き出すと、その部分の変形は、変位素子３０を変位させ易いので変位量は大きくなるので、変位素子３０を本来変形させようとしている方向の変位と合わせた結果の変位量の低下は大きくなる。例えば、図６に示した平面形状の変位素子３０では、引出電極２５ｂを鋭角部１０ａから引き出した場合と比較して、辺の途中から引き出した場合は、変位量が１％程度低下する。
【００６８】
また、加圧室１０の外側に引き出された引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１も圧電変形するため、隣接する変位素子３０の変位に影響を与える。この影響は、振動が伝わることによるものと、圧電セラミック層２１ｂが複数の加圧室１０を覆う形状をしているため、引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１ｂが平面方向に伸縮した場合に、隣接する変位素子３０の圧電セラミック層２１ｂに応力が加わることによるものがある。以下に示すクロストークの低減は、圧電セラミック層２１ｂが隣接する変位素子３０の間で繋がっている圧電アクチュエータ基板２１で特に有用である。
【００６９】
続いて、個別電極２５の形状について、図６の中央下側の個別電極２５を用いて説明する。個別電極２５の鋭角部１０ａ側から引き出された引出電極２５ｂは、外部と接続するために一定の面積の端子となる部分を確保しようとすると、ある程度加圧室１０から離れた位置まで引き出す必要がある。この際、引出電極２５ｂの、個別電極本体２５ａと接続されている一端部と反対側の他端部を、鋭角部１０ａ同士を結ぶ対角線を延長した列（仮想線ＬＢ１）と重ならないようにすることで、鋭角部１０ａ側で隣り合う変位素子３０との間の距離を大きくできるので、クロストークを小さくできる。このようにするため、引出電極２５ｂは、鋭角部１０ａから引き出される際に向かっていた列方向から、行方向に向かうように曲げられて引き出されている。図６では、引出電極２５ｂの引き出され方は、行方向になるまで約９０度曲げられているが、曲げられる角度は９０度より小さくてもよいし、９０度より大きくてもよい。
【００７０】
特に、引出電極２５ｂが、引出電極２５ｂが引き出されている加圧室１０の前記一方の鋭角部１０ａを通り、加圧室１０の鈍角部１０ｂ同士を結ぶ対角線に平行な仮想線ＬＡ１上または仮想線ＬＡ１よりも加圧室１０側には配置することにより、引出電極２５ｂと鋭角部１０ａ側で隣り合う加圧室１０との距離を大きくできるので、クロストークを小さくできる。さらに詳しくは、鋭角部１０ａ側で隣り合う加圧室１０からの距離を比較した場合、引出電極２５ｂの他端部（引出電極２５ｂの引き出された先端であり、通常、端子となる部分）と同じ形状Ｓ（この場合円形）を鋭角部１０ａの先に配置したときの、形状Ｓの鋭角部１０ａ側で隣り合う加圧室１０に最も近い部分よりも、引出電極２５ｂ全体を、鋭角部１０ａ側で隣り合う加圧室１０より遠くにすることで、クロストークを低減できる。これは、加圧室１０の鋭角部１０ａの直近に端子を設けた場合よりも、引出電極２５ｂを、鋭角部１０ａ側で隣り合った加圧室１０からの距離が大きい状態（ＬＡ２よりも、引出もとの加圧室１０側に近い側に配置する状態）にすることで、クロストークを小さくできるということである。
【００７１】
引出電極２５ｂが、引出電極２５ｂが引き出されている加圧室１０の鈍角部１０ｂ側で隣り合う加圧室１０よりも、引出電極２５ｂが引き出されている加圧室１０に近い領域に形成されていることにより、鈍角部１０ｂ側で隣り合う変位素子３０とのクロストークを小さくできる。これはより具体的に説明すれば、引出電極２５ｂが引き出されているもとの加圧室１０の鈍角部１０ｂを通り、鋭角部１０ａ同士を結ぶ対角線と平行な仮想線ＬＢ２と、その鈍角部１０ｂに対向している、隣の加圧室１０の鈍角部１０ｂを通る、仮想線ＬＢ２と平行な仮想線ＬＢ３とを考えた場合、引出電極２５ｂは、それら仮想線の中間の仮想線ＬＢ４より引き出しもとの加圧室１０に近い領域に配置されるということである。
【００７２】
ここで、図７（ａ）、（ｂ）を用いて、複数の加圧室１０において、個別電極２２５、３２５から、その一部である引出電極２２５ｂ、３２５ｂが引き出される方向、および引き出す際の曲げ方を説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、液体吐出ヘッドの拡大平面図であり、引出電極２２５ｂ、３２５ｂの引き出し方以外は、図２〜４で示した液体吐出ヘッド２と同じものである。図７（ａ）、（ｂ）の液体吐出ヘッドは、上述した引出電極２５ｂの条件を満たしており、クロストークを小さくできる。
【００７３】
図６および図７（ａ）では、引出電極２５ｂ、２２５ｂは、鋭角部から引き出された後、同じ側（図における左）に曲げられている。このようにすることで、引出電極２５ｂ、２２５ｂの先端の端子となる部分の間の距離が大きくでき、引出電極２５ｂ、２２５ｂ間のショートなどが起り難く、外部との接続も容易にできる。
【００７４】
図６では、引出電極２５ｂは、鋭角部１０ａ側で隣り合っている加圧室１０では、２つある鋭角部１０ａのうち、同じ側の鋭角部１０ａから引き出されているとともに、鈍角部１０ｂ側で隣り合っている加圧室１０では、２つある鋭角部１０ａのうち、異なる側の鋭角部１０ａから引き出されていることによりクロストークを小さくできる。これは、引出電極２５ｂ同士の距離を離して配置することにより、一方の引出電極２５ｂ直下の圧電セラミック層２１ｂが圧電変形した応力が他方の引出電極２５ｂに伝わり、他方の引出電極２５ｂに電位差が生じることにより発生するクロストークを低減できるからである。
【００７５】
図８は、本発明の他の実施例である個別電極４２５の平面図である。個別電極４２５の形状は、図１〜図５で示した液体吐出ヘッド２に適用できるものであり、図６および図７（ａ）、（ｂ）のいずれの配置にも適用できるものある。
【００７６】
個別電極４２５は、平面視したときに、加圧室１０内に納まっている個別電極本体４２５ａと個別電極４２５ａから加圧室１０の外に引き出されている引出電極４２５ｂとを含んでいる。
【００７７】
個別電極本体４２５ａは、２つの鋭角部４２５ａａおよび２つの鈍角部４２５ａｂを有する菱形形状をしている。個別電極本体４２５ａの２つの鋭角部４２５ａａ同士を結ぶ線は、加圧室１０の２つの鋭角部１０ａ同士を結ぶ線と角度および位置が一致している。また、個別電極本体４２５ａの２つの鈍角部４２５ａｂ同士を結ぶ線は、加圧室１０の２つの鈍角部１０ｂ同士を結ぶ線と角度および位置が一致している。これにより、変位素子の変位量を大きくできる。それぞれの線の位置は加圧室の最大幅の１０％以下ずれていてもよいし、角度も１０度以下ずれていてもよい。また、個別電極本体４２５ａの面積は、加圧室１０の面積の５０〜９０％、より好ましくは６０〜８０％にすることで、変位量を大きくできる。
【００７８】
引出電極４２５ｂは、個別電極本体４２５ａと、一方の鋭角部４２５ａで繋がっている。繋がっている部分は、加圧室１０の鋭角部１０ａに位置している。引出電極４２５ｂは、鋭角部１０ａの外側（加圧室１０と重ならない領域）で、折り返すように、すなわち、９０度より大きく１８０度以下の角度で曲がっており、そこから接続電極４２６が形成されている端部までが、直線状の直線状部４２５ｂａとなっている。これにより、引出電極４２５ｂの端部は、列方向の位置が、引出元である加圧室１０の鋭角部１０ａよりも、引き出されている個別電極本体４２５ａに近くなっている。これにより、列方向に並んでいる他の加圧室１０との距離を離すことができ、クロストークが低減できる。
【００７９】
次に直線状部４２５ｂａの角度について説明する。直線状部４２５ｂａ（仮想直線ＬＣは、直線状部４２５ｂａと同じ角度で延長した線である）と行方向に伸びる仮想直線ＬＡ３との成す角の角度をＣとする。引出電極４２５ｂが繋がっている引出電極４２５ａの鋭角部４２５ａａを挟んでいる菱形形状の２辺を延長した仮想直線がＬＤ１、ＬＤ２であり、これらと行方向に伸びる仮想直線ＬＡ３との成す角の角度をそれぞれＤ１、Ｄ２とする。なお角度Ｃ、Ｄ１、Ｄ２は、鋭角側の角度であり、９０度以下である。
【００８０】
角度Ｄ１＋角度Ｄ２の値は、鋭角部４２５ａａが鋭角であるから９０度以上である。角度Ｄ１と角度Ｄ２は同じでなくよい。すなわち、個別電極本体４２５ａの菱形形状の鋭角部４２５ａａを結ぶ線および鈍角部４２５ａｂを結ぶ線の角度は、加圧室１０の行方向および列方向の角度とずれていてもよい。角度のずれは２０度以下にすれば、列方向に隣接する加圧室１０と辺同士が向かい合うようにはならないので、クロストークを小さくできる。
【００８１】
角度Ｄ１およびＤ２は、５５〜７５度にすることで、変位量を大きくしつつ、行方向の寸法を小さくできるので、印刷の解像度を高くするように行方向の配置を高密度にすることができる。角度Ｃを角度Ｄ１およびＤ２より小さくすることで、直線状部４２５ｂａの形成精度を高くでき、形成ばらつきにより生じるおそれのある、形成位置のばらつきや抵抗値のばらつきに起因する吐出特性のばらつき、および断線などを生じさせ難くできる。
【００８２】
個別電極４２５は、スクリーン印刷した導体ペーストを焼成することにより形成するのが安価で、生産性も高くなり好ましい。スクリーン印刷は長方形状の枠に金属製のワイヤーなどを格子状に編んだメッシュを貼り、そのメッシュに付けたレジストに開口部を形成し、スキージで、その開口部から導体ペーストを押し出すことにより印刷を行なう。なお、このような印刷を行なうと、開口部に対応した部分の個別電極４２５の厚さが、格子状に厚くなったり、個別電極４２５の外周の形状がわずかに格子状にずれたりする。
【００８３】
スクリーン印刷では、スキージが移動する間に、印刷対象物とスキージとがスクリーンを介して当たる長さが変わったり、スクリーンの枠に対する位置が変わると、印刷条件が変わることにより、印刷状態がばらつくので、基本的に、スクリーンの枠に対して、スキージは平行に移動するようにし、印刷対象物は、スクリーンの移動方向に幅の変化が少ないようにされる。また、スクリーンの枠に対する格子状のメッシュの角度は、０度であると印刷を繰り返すと、スキージにより、スクリーンが印刷方向へのずれる影響が大きくなるため、ある程度角度が付けられる。
【００８４】
また、印刷において、ワイヤーが存在する部分は、導体ペーストが直接供給されず、周囲から導体ペーストが流れ込むことで印刷される。このため、導体パターンの外周とワイヤーの角度が近くなり、その位置も近くなると、導体ペーストの供給がワイヤーの方側からだけになるので、導体パターンの形状がばらつきやすくなる。そこで、特に位置精度が要求される個別電極本体４２５ａの外周の印刷精度が良くなるように、メッシュの角度を調整するのが良い。
【００８５】
メッシュの角度は、個別電極本体４２５ａの菱形形状の辺の角度と、角度Ｄ１、Ｄ２とが一致しないように差を付けるのが好ましい。つまり、メッシュの直交するワイヤーの角度は、いずれも角度（９０−Ｄ１）および角度（９０−Ｄ２）よりも大きく、角度Ｄ１およびＤ２よりも小さくすれば良く４５度にするのが好ましい。そして、直線状部４２５ｂａの角度Ｃは、直線状部４２５ｂａを隣に合う加圧室１０から離して、クロストークが小さくなるように、大きくする方がよい。直線状部４２５ｂａは、個別電極本体４２５ａと比較すれば、形成精度は低くしても構わないため、そこで、角度Ｃを（９０−Ｄ１）度および（９０−Ｄ２）度以上にすることで、クロストークを小さくできる。他方４５度を超えると形成精度は悪くなるので、４５度以下にするのが好ましい。より好ましい角度Ｃの範囲は、（９０−Ｄ１）度および（９０−Ｄ２）度よりの５度以上大きく、４５度よりは５度以上小さくものであり、９５−Ｄ１≦Ｃ、９５−Ｄ２≦Ｃ、Ｃ≦４０度である。
【００８６】
また、ヘッド本体２ａでは、１つの副マニホールド５ａは、平面視において、その副マニホールド５ａの左右に１行ずつ配置されている、２行の加圧室行１１に繋がっている。この２行の加圧室行１１に属する加圧室１０は、副マニホールド５ａと重なっている第１の領域と、重なっていない第２の領域を有する。このような配置にすることで、副マニホールドの幅を大きくして、流量を確保できるとともに、ヘッド本体２ａの短手方向の長さを短くできる。
【００８７】
しかし、このような配置をすると、引出電極２５ｂを加圧室の１０の第１の領域から引き出すか、第２の領域から引き出すかによって、吐出特性にばらつきが生じることがある。引出電極２５ｂと共通電極２４との間の電位差によって、その間の圧電セラミック層２１ｂが圧電変形した際の影響が、第１の領域引き出されていて直下に副マニホールド５ａがある引出電極２５ｂと、第２の領域から引き出されていて直下に副マニホールド５ａがない引出電極２５ｂとでは異なるためである。例えば、直下に副マニホールド５ａがある方が、構造的に変形しやすいため、引出電極２５ｂ直下の圧電変形により、吐出条件が理想状態からより大きく変動し、吐出速度が低下したり、吐出量が少なくなる可能性がある。
【００８８】
そこで、図９（ａ）に示すような構造にする。図９（ａ）は、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドの拡大平面図である。基本的な構造は、図２〜５に示した液体吐出ヘッドと同じであり、構造の差である個別電極５２５を主に示している。また。図９（ａ）には、圧電アクチュエータ２１に接続されている配線基板である信号伝達部９２の配線９２ｂも示している。図の線は、複雑になる為、実際には透過しているものも、すべて実線で示している。図９（ａ）に示した液体吐出ヘッド２では、個別電極５２５に引出電極５２５ｂを２つ設け、一方を副マニホールド５ａと重なる位置の加圧室１０の鋭角部から引き出し、他方を副マニホールド５ａと重ならない位置の加圧室１０の鋭角部から引き出すことで、吐出ばらつきを小さくすることができる。
【００８９】
引出電極５２５ｂは、１つの鋭角部から複数引き出してもよい。その際、副マニホールド５ａと重なる鋭角部と、副マニホールド５ａと重ならない鋭角部とから引き出す個数を同じにするか、それらの引出電極５２５ｂの合計面積を同じにすれば、圧電変形の影響に差が生じ難く、吐出ばらつきを小さくできる。
【００９０】
また、配線９２ｂは、列方向に沿って伸びており、行方向に並んで多数配置されている。このような場合、２つの引出電極５２５ｂのうち、配線９２ｂに電気的に接続するのをどちらか一方にし、加圧室行１１において、接続する方を交互にすることで、配線９２の間隔を大きく、配線９２ｂの幅を太くすることができ、信頼性を高くできる。
【００９１】
Ｃ１の位置の接続電極５２６とＣ３の位置の接続電極５２６の間には、７本の配線９２ｂは配置されている。上述のような交互の接続にしてあるため比較的余裕のある配置になっているが、交互配置をしない場合、例えば、電気的接続をＣ２の位置ではなく、もう一方の引出電極５２５ｂであるＤ１の位置で行なうと、Ｄ１の位置とＣ２の位置との間に６本の配線９２ｂを配置することになり、配線９２ｂの幅が狭くなり、配線９２ｂの間隔も狭くなる。そのような設計では、配線基板９２のコストの増大や、信頼性の低下を招き、あまりに間隔が狭い場合には、設計ができないことにもなりかねない。交互配置は配線９２ｂが単層の配線基板９２において特に必要とされる。
【００９２】
また、図９（ａ）では、配線９２ｂと電気的に接続されている引出電極５２５ｂには、接続電極５２６が設けられており、配線９２ｂと電気的に接続されない５２５ｂには、ダミー接続電極５２７が設けられている。接続電極５２６は、圧電アクチュエータ基板２１の表面から突起しており、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４を接合する際に力が加わる部分であるので、同様な形状のダミー接続電極５２７を設けることにより、力の加わり方が均等に近づき、安定して接合ができる。ダミー接続電極５２７は、引出電極５２５ｂ上以外の場所に設けてもよいが、引出電極５２５ｂの上に設けることで、接続電極５２６と、引出電極５２５ｂの厚さの分の差が生じるのを抑制できる。
【００９３】
図９（ｂ）は、図９（ａ）と同様の、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッドの拡大平面図である。個別電極６２６は、２つの鋭角部からそれぞれ引き出されている引出電極６２５ｂを含み、２つの引出電極６２５ｂのうち一方が配線基板９２の配線９２ｂに電気的に接続されており、他方は接続されていない。ここで、鋭角部とは、菱形形状の加圧室１０の直線状の辺の間に位置してその２つの辺の間で角となっている部位、もしくはその角を丸めるように湾曲させて曲線となっている部位であって、２つの辺の成す角度が鋭角（９０度未満）である部位のことである。鋭角部から引き出されているとは、引出電極６２５ｂが、その角、もしくはその角を丸めるように湾曲させた曲線の部位を通っていればよい。図９（ｂ）のように、鋭角部のもっとも端に達する手前で引出電極６２５ｂを曲げることにより、引出電極６２５ｂ直下の圧電セラミック層２１ｂの圧電変形により変位低下を少なくしつつ、クロストークの影響をより少なくできる。
【００９４】
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。
【００９５】
ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着した後、長方形状に切断し、さらに、高濃度酸素雰囲気下で焼成する。焼成の圧電アクチュエータ素体の表面に有機金ペーストをスクリーン印刷で印刷し、焼成して個別電極２５を形成した。スクリーン印刷は、枠に対して４５度の角度でメッシュを貼りつけてあるスクリーンを用いて、長方形状の圧電アクチュエータ素体をスクリーンの枠と平行になるように置き、スキージを圧電アクチュエータ素体の長手方向に平行に移動させて印刷した。その後、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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】
【０１０１】
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〜ｌ・・・（流路部材の）プレート
５・・・マニホールド（共通流路）
５ａ・・・（マニホールドの）開口
５ｂ・・・副マニホールド
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
９・・・吐出孔行
１０・・・加圧室
１０ａ・・・鋭角部
１０ｂ・・・鈍角部
１１・・・加圧室行
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
１５・・・隔壁
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（第１電極）
２５、２２５、３２５、４２５・・・個別電極（第２電極）
２５ａ、４２５ａ・・・個別電極本体
４２５ａａ・・・（個別電極本体の）鋭角部
４２５ａｂ・・・（個別電極本体の）鈍角部
２５ｂ、２２５ｂ、３２５ｂ、４２５ｂ・・・引出電極
４２５ｂａ・・・直線状部
２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６・・・接続電極
５２７、６２７・・・ダミー接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
９２・・・信号伝達部（配線基板）
９２ｂ・・・配線
【図１】
2013001878.tif 000003
【図２】
2013001878.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013001878.tif 000009
【図８】
2013001878.tif 000010
【図９】
2013001878.tif 000011
【国際調査報告】
2013001878.tif 000012
2013001878.tif 000013
2013001878.tif 000014
2013001878.tif 000015