(57)【要約】【課題】ノズルの高密度配置を実現可能とするとともに、ノズルから吐出される液滴の着弾位置のばらつきを防止し、電気系統の配線自由度を向上させる。【解決手段】少なくとも、液体を吐出するノズル、前記液体を充填する圧力室、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口、及び前記圧力室の壁面を変位させる圧電素子を有する圧力室ユニットを第１の方向に複数積層して構成されることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することにより、前記課題を解決する。【選択図】  図３
2006305911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、液体を吐出するノズル、前記液体を充填する圧力室、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口、及び前記圧力室の壁面を変位させる圧電素子を有する圧力室ユニットを第１の方向に複数積層して構成されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
略薄板状の前記圧電素子が前記第１の方向に相当する前記圧電素子の厚さ方向に複数配列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】
前記圧力室ユニットは、複数のセラミックスグリーンシートを前記第１の方向に積層して構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ノズルは、前記第１の方向に１次元状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士の前記第１の方向に略直交する第２の方向の位置は異なっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
記録媒体上に形成される前記第２の方向のドット間ピッチをＰｄ、ｎを正の整数、０＜ｋ＜１とするとき、前記投影ノズル列で第１ノズルに隣接する第２ノズルは、前記第１ノズルに対して前記第２の方向に（ｎ＋ｋ）×Ｐｄだけずれて配置されてい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】
前記第１の方向は、前記液体吐出ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向に略直交する主走査方向であり、
前記第２の方向は、前記液体吐出ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向である副走査方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
液体を吐出するノズル、前記液体を充填する圧力室、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口、及び前記圧力室の壁面を変位させる圧電素子を少なくとも有する複数のセラミックスグリーンシートの積層体を第１の方向に複数積層して構成される液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記圧力室に相当する孔部又は溝部にバインダー樹脂を充填するバインダー充填工程と、
前記積層体を前記第１の方向に積層した後に脱バインダー処理及び焼成を行う工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第１の方向は、液体吐出ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向に略直交する主走査方向であることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドに係り、特に、インク滴を吐出するためのノズルが高密度に配置される液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）には、多数のノズルを有する印字ヘッド（液体吐出ヘッド）を備え、印字ヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、圧電素子の変位を利用して圧力室の容積を変化させ、圧力室に充填されたインクをノズルからインク滴として吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するものがある。
【０００３】
ところで、画像の高画質化（印字の高密度化）を図るために、２次元状（マトリクス状）にノズルを配置したマトリクス型の印字ヘッドが従来より知られている。この印字ヘッドでは、記録媒体の相対的搬送方向（副走査方向）に略直交する方向（主走査方向）に並ぶように投影される投影ノズル列が高密度に配置されるようにしている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、薄板状のプレート部材が複数積層された印字ヘッドが記載されており、積層方向に対して垂直な面を構成する一のプレート部材（ノズルプレート）にノズルが２次元状に配置され、他のプレート部材（ベースプレート）には、ノズルに対応する圧力室が２次元状に配置されている。
【０００５】
また、特許文献２や特許文献３には、薄板状のプレート部材の積層方向に対して平行な面にノズルが２次元状に配列された印字ヘッドが記載されている。この印字ヘッドは流路基板と振動板とが交互に複数積層された構造となっており、各流路基板には圧力室に相当するスリット状の流路穴が１列に並べられ、各流路穴に対応するノズルが各流路基板の側面に形成されている。
【特許文献１】特開２００２−１６６５４３号公報
【特許文献２】特開平７−３２３５４１号公報
【特許文献３】特開平７−３２３５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、圧電素子の変位を利用した印字ヘッドでは、圧電素子の駆動電極に印加する駆動電圧に対して十分な圧力室の容積変化を得るために圧力室のサイズを所定以上に確保する必要がある。特許文献１に記載された印字ヘッドでは、前述したようにノズル及び圧力室のそれぞれが２次元状に配置されているため、主走査方向に並ぶように投影される投影ノズル列のノズル間ピッチを縮めると印字ヘッドの副走査方向のサイズが大きくなってしまう。この場合、印字ヘッドの記録媒体に対向するインク吐出面の面積が拡くなるので、印字ヘッドのインク吐出面と記録媒体との間の距離（高さ）の精度が悪くなり、各ノズルから記録媒体に対して吐出されるインク滴の着弾位置にばらつきが生じるという問題がある。また、各圧力室に対応する駆動電極も２次元状に配置されるため、各駆動電極を駆動回路に接続するための電気配線スペースが不足する恐れがある。
【０００７】
また、特許文献２や特許文献３に開示された印字ヘッドは、各流路基板に各ノズルに連通するスリット状の流路穴が１列に並べられているため、各流路基板の側面に配列されるノズル列のノズル間ピッチを縮めることは難しい。そのためノズルを高密度に配置するためには、流路基板及び振動板の積層枚数を増やさなければならない。これにより、印字ヘッドの積層方向（副走査方向）のサイズが大きくなり、各ノズルから吐出されるインク滴の着弾位置のばらつきが生じるという問題がある。また圧電素子の駆動電極を引き出す方向は１方向に限られており、各駆動電極を駆動回路に接続するための電気配線スペースが不足する恐れがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズルの高密度配置を実現可能とするとともに、ノズルから吐出される液滴の着弾位置のばらつきが防止され、電気系統の配線自由度が向上した液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、少なくとも、液体を吐出するノズル、前記液体を充填する圧力室、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口、及び前記圧力室の壁面を変位させる圧電素子を有する圧力室ユニットを第１の方向に複数積層して構成されることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１０】
本発明によれば、ノズル、圧力室、供給口及び圧電素子を有する圧力室ユニットを第１の方向に複数積層することにより、第１の方向にノズルを高密度に配置することが可能となるとともに、ノズルから吐出される液滴の着弾位置のばらつきが防止され、電気系統の配線自由度が向上する。
【００１１】
液体吐出ヘッドをフルライン型ヘッドとして構成する場合は、ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向に略直交する方向である主走査方向が第１の方向となり、ヘッドに対する記録媒体の相対搬送方向である副走査方向が第２の方向となる。
【００１２】
また、液体吐出ヘッドをシリアル型ヘッドとして構成する場合は、ヘッドの走査方向（記録媒体の幅方向）である主走査方向が第２の方向となり、ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向である副走査方向が第１の方向となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、略薄板状の前記圧電素子が前記第１の方向に相当する前記圧電素子の厚さ方向に複数配列されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の態様によれば、第１の方向にノズルをより高密度に配置することが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッドであって、前記圧力室ユニットは、複数のセラミックスグリーンシートを前記第１の方向に積層して構成されることを特徴とする。
【００１６】
圧力室ユニットは、複数のセラミックスグリーンシートを第１の方向に積層した積層体であることが好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記ノズルは、前記第１の方向に１次元状に配列されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の態様によれば、ノズルの配列方向と圧電素子の平面方向とが直交関係となり、圧電素子の平面の面積スペースとノズルピッチとが独立した関係になるので、ノズルを第１の方向に１次元状に高密度に配列することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記第１の方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士の前記第１の方向に略直交する第２の方向の位置は異なっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の態様によれば、第１の方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士のクロストークを防止することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液体吐出ヘッドであって、記録媒体上に形成される前記第２の方向のドット間ピッチをＰｄ、ｎを正の整数、０＜ｋ＜１とするとき、前記投影ノズル列で第１ノズルに隣接する第２ノズルは、前記第１ノズルに対して前記第２の方向に（ｎ＋ｋ）×Ｐｄだけずれて配置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の態様によれば、第１の方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士が同じ駆動タイミングでインク吐出することがなくなり、これらのノズル同士のクロストークをより確実に防止することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記第１の方向は、前記液体吐出ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向に略直交する主走査方向であり、前記第２の方向は、前記液体吐出ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向である副走査方向であることを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、液体を吐出するノズル、前記液体を充填する圧力室、前記圧力室に前記液体を供給するための供給口、及び前記圧力室の壁面を変位させる圧電素子を少なくとも有する複数のセラミックスグリーンシートの積層体を第１の方向に複数積層して構成される液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記圧力室に相当する孔部又は溝部にバインダー樹脂を充填するバインダー充填工程と、前記積層体を前記第１の方向に積層した後に脱バインダー処理及び焼成を行う工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記第１の方向は、液体吐出ヘッドに対する記録媒体の相対的搬送方向に略直交する主走査方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ノズル、圧力室、供給口及び圧電素子を有する圧力室ユニットを第１の方向に複数積層することにより、第１の方向にノズルを高密度に配置することが可能となるとともに、ノズルから吐出される液滴の着弾位置のばらつきが防止され、電気系統の配線自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２８】
〔第１の実施形態；インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る第１の実施形態の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）を備えたインクジェット記録装置の全体概略図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００２９】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３０】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３１】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３２】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３３】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３４】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００３５】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００３６】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００３７】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００３８】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００３９】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。詳細な構造例は後述するが（図３乃至図６参照）、印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、図２に示すように、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインクの吐出口（ノズル）が1列に配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００４０】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４１】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４２】
なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００４３】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００４４】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００４５】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００４６】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００４７】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００４８】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００４９】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５０】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００５１】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００５２】
〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。
【００５３】
図３は、印字ヘッド５０の斜視図であり、図４は、印字ヘッド５０の記録紙１６に対向する面（インク吐出面）５０Ａの平面図である。図３及び図４に示すように、印字ヘッド５０のインク吐出面５０Ａには、インク滴を吐出するためのノズル５１が副走査方向（紙搬送方向）に対して直交する主走査方向に沿って真っ直ぐに１次元状に等間隔で配列され、その反対側の面（インク供給面）５０Ｂには、インク供給口５３が主走査方向に沿って真っ直ぐに１次元状に等間隔で配列されている。
【００５４】
この印字ヘッド５０は、ノズル５１及びインク供給口５３を有する圧力室ユニット（液滴吐出素子）６０を主走査方向に多数積層した構造となっている。このような圧力室ユニット６０の構造については後で詳説するが、各圧力室ユニット６０はそれぞれ複数のセラミックスグリーンシートを主走査方向に積層した積層体である。また、各圧力室ユニット６０の積層方向（主走査方向）の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、１０〜数１０μｍで構成される。
【００５５】
各圧力室ユニット６０の内部には、ノズル５１及びインク供給口５３にそれぞれ連通する圧力室５２が形成されている。各インク供給口５３はインク貯蔵／装填部１４（図１参照）のタンクと不図示の管路を介して連通しており、タンクから各インク供給口５３を介して各圧力室５２にインクが分配供給される。
【００５６】
また、各圧力室ユニット６０の内部には、それぞれ圧電素子（図３中不図示、図５中符号５８として記載）が設けられている。圧電素子５８の構成については後で説明するが、圧電材料によって形成された圧電プレートの両面を駆動電極及び共通電極で挟んだ構成となっている。各圧力室ユニット６０の圧電素子５８の駆動電極は、印字ヘッド５０の副走査方向上流面（図３の前面）５０Ｃにそれぞれ引き出されて露出しており、印字ヘッド５０の副走査方向上流面５０Ｃに設けられる駆動回路９０にそれぞれ接続されている。一方、各圧力室ユニット６０の圧電素子５８の共通電極は、印字ヘッド５０の副走査方向下流面（図３の背面）５０Ｄに引き出されて露出しており接地されている。尚、駆動回路９０の取付位置は図３に示した例に限定されるものでない。
【００５７】
図５は、圧力室ユニット６０の分解斜視図である。同図に示すように、圧力室ユニット６０は、５枚のセラミックスグリーンシート（６２、６４、６６、６８、７０）を主走査方向に積層した構造となっている。主走査方向上流側（図５の左側）から順番に、ベースプレート６２、キャビティプレート６４、振動プレート（振動板）６６、圧電プレート６８、及び、保護プレート７０が配置される。
【００５８】
ベースプレート６２の主走査方向下流側（図５の右側）には、ノズル５１、圧力室５２及びインク供給口５３に相当する孔部６５が形成されるキャビティプレート６４が積層され、さらに振動プレート６６が積層される。
【００５９】
振動プレート６６の主走査方向下流側（圧力室５２側と反対側）の表面には共通電極７２が形成される。振動プレート６６の主走査方向下流側（共通電極７２側）に積層される圧電プレート６８は圧電材料から形成されている。そして、振動プレート６６の主走査方向下流側（共通電極７２側と反対側）の表面には駆動電極７４が形成されている。共通電極７２と駆動電極７４にはそれぞれ反対側の側面に引き出されて露出する引き出し電極部７２Ａ、７４Ａが一体形成されている。尚、各引き出し電極部７２Ａ、７４Ａの引き出し方向は本実施形態に限定されるものでなく、例えば、同一方向の側面に引き出す構成でもよい。
【００６０】
圧電素子５８は、共通電極７２及び駆動電極７４によって挟まれた圧電プレート６８から構成される。圧電素子５８の駆動電極７４に電圧を印加すると、圧電素子５８は主走査方向に変位し、振動プレート６６を介して圧力室５２の容積を変化させる。これにより、圧力室５２に充填されるインクが加圧され、ノズル５１からインク滴として吐出される。
【００６１】
このような圧電素子５８の主走査方向の変位を拘束しないように、圧電プレート６８の主走査方向下流側（駆動電極７４側）には、両面を貫通する孔部７１が形成された枠状の保護プレート７０が積層される。尚、保護プレート７０は圧電素子５８の主走査方向の変位を拘束しない構成であればよく、例えば、圧電プレート６８側に開口する凹部（溝部）が形成されたものであってもよい。
【００６２】
図６は、印字ヘッド５０中の圧電プレート６８のみを表示した斜視透視図である。図６中、印字ヘッド５０を二点鎖線で表示している。同図に示すように、各圧電プレート６８の表面に形成される駆動電極７４は、印字ヘッド５０の副走査方向上流面（図６の前面）５０Ｃに引き出され露出する引き出し電極部７４Ａを有している。各駆動電極７４の引き出し電極部７４Ａの図６の垂直方向の引き出し位置は変えられており、これにより印字ヘッド５０の副走査方向上流面５０Ｃに配置される駆動回路９０（図３参照）にそれぞれ接続可能となっている。
【００６３】
本実施形態における印字ヘッド５０では、圧力室ユニット６０の積層方向である主走査方向に平行な面（但し、インク吐出面５０Ａを除く）のいずれにも各圧力室ユニット６０の駆動電極７４を自由に引き出すことが可能である。即ち、印字ヘッド５０のインク供給面５０Ｂ、副走査方向上流面５０Ｃ及び副走査方向下流面５０Ｄのいずれにも自由に駆動電極７４を引き出すことができる。また、圧電素子５８の共通電極７２についても同様である。従って、印字ヘッド５０の電気系統の配線スペースを十分確保することが可能である。
【００６４】
〔印字ヘッドの製造方法〕
図７（ａ），（ｂ）は、印字ヘッド５０の製造工程を表した説明図である。以下では、これらの図を用いて、印字ヘッド５０の製造方法について説明する。
【００６５】
まず、図７（ａ）に示すように、５種類の薄板状プレート部材（ベースプレート６２、キャビティプレート６４、振動プレート６６、圧電プレート６８、保護プレート７０）をそれぞれ作製する。本実施形態では、各薄板状プレート部材（６２、６４、６６、６８、７０）はセラミックスグリーンシートである。
【００６６】
圧電プレート６８に対するセラミックス材料は鉛系材料若しくはチタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電材料が用いられる。一方、他の薄板状プレート部材（６２、６４、６６、７０）に対するセラミックス材料は特に限定されるものでないが、例えばジルコニア等が用いられ、より好ましくは圧電プレート６８と同じセラミックス材料が用いられることが望ましい。この場合、焼成時における各セラミックスグリーンシートの収縮度を一定に抑えることができる。
【００６７】
このとき、キャビティプレート６４及び保護プレート７０にはそれぞれ孔部６５、７１を形成しておき、そこにバインダー樹脂７６を充填しておく。バインダー樹脂７６の材料は、グリーンシート、印刷ペーストに用いられるバインダー材料と同様であり、アクリル系、ポリウレタン系、ナイロン系、テフロン系、シリコン系等が用いられる。
【００６８】
次に、振動プレート６６の圧電プレート６８側の表面に共通電極７２を形成し、圧電プレート６８の保護プレート７０側の表面に駆動電極７４を形成する。共通電極７２及び駆動電極７４はスクリーン印刷等によって形成され、例えば、金、銀、銅、ニッケル、プラチナ等の金属が電極材料として用いられる。
【００６９】
次に、図７（ｂ）に示すように、ベースプレート６２、キャビティプレート６４、振動プレート６６、圧電プレート６８及び保護プレート７０を主走査方向に積層して構成される積層体（圧力室ユニット）６０を主走査方向に多数積層し、印字ヘッド５０に相当する積層体７８を作製する。このときキャビティプレート６４及び保護プレート７０の孔部６５、７１にはそれぞれバインダー樹脂７６が充填されている。
【００７０】
次に、この積層体７８を積層方向（図７（ｂ）の矢印方向）に加圧して脱脂及び焼成を行う。このとき積層体７８には６００℃〜１４００℃の熱が加えられ、共通電極７２や駆動電極７４が焼成されるとともに、各セラミックスグリーンシート（６２、６４、６６、６８、７０）は焼成されて積層体７８として一体構成される。さらに、キャビティプレート６４及び保護プレート７０の孔部６５、７１に充填されていたバインダー樹脂７６は焼失させられ、各圧力室ユニット６０の内部には、孔部６５に相当するノズル５１、圧力室５２及びインク供給口５３が形成され、また孔部６５に相当する空洞部が形成される。
【００７１】
そして、最後に、図３に示すように、各駆動電極７４の引き出し電極部７４Ａを駆動回路９０に接続することにより、印字ヘッド５０を製造することができる。
【００７２】
このように本実施形態における印字ヘッド５０は、ノズル５１、圧力室５２、インク供給口５３、及び圧電素子５８を有する圧力室ユニット６０を主走査方向に複数積層して構成される。特に、各圧力室ユニット６０を複数のセラミックスグリーンシートを主走査方向に積層した積層体として構成したことにより、各圧力室ユニット６０の積層方向（主走査方向）の厚さを非常に薄くすることができ（例えば、約１０μｍ）、印字ヘッド５０のインク吐出面５０Ａに形成される主走査方向のノズル列は、例えば約１０μｍのノズル間ピッチで高密度に配置される。
【００７３】
このような積層構造を有する印字ヘッド５０では、印字の高密度化を実現するために印字ヘッド５０のサイズを副走査方向に大きくする必要がない。そのため、印字ヘッド５０のインク吐出面５０Ａと記録紙１６との間の距離の精度が良く、各ノズル５１から吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきが防止される。
【００７４】
また、各圧電素子５８の駆動電極７４及び共通電極７２を引き出す方向は、圧力室ユニット６０の積層方向である主走査方向に平行な面（但し、インク吐出面５０Ａを除く）のいずれにも自由に引き出すことが可能である。これにより、印字ヘッド５０の電気系統の配線スペースを十分確保することができ、配線自由度が飛躍的に向上する。
【００７５】
〔第２の実施形態〕
図８は、第２の実施形態の説明図であり、上段は印字ヘッド５０のインク吐出面５０Ａを表し、中段は主走査方向に並ぶように投影された投影ノズル列を表し、下段は記録紙上に形成されるドットを表している。
【００７６】
本実施形態の印字ヘッド５０は、同図上段に示すように、副走査方向の位置が異なるノズル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃを有する圧力室ユニット６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを主走査方向に交互に積層した積層体である。この印字ヘッド５０では主走査方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士の副走査方向の位置は異なっている。
【００７７】
記録紙１６の主走査方向に１ラインを印字するときには、ノズル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃを１つのブロックとして、記録紙１６の搬送速度に応じて、ノズル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃが順次駆動される。即ち、各ノズル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃに対応する圧電素子５８の駆動電極７４には位相が所定量ずらされた駆動電圧が印加され、各ノズル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃが異なる駆動タイミングでインク吐出を行う。これにより、上記投影ノズル列で隣接するノズル同士は同じ駆動タイミングでインク吐出しないので、このノズル同士でのクロストークが防止されている。特に、本発明のように高密度（例えば、約１０μｍピッチ）で圧力室ユニット６０が配列され、隣接する圧力室ユニット同士間のクロストークの影響が大きい系に対して有効である。
【００７８】
さらに、記録紙１６の主走査方向に複数ライン（図８では３ライン）を印字する際に上記投影ノズル列で隣接するノズル同士が同じ駆動タイミングでインク吐出しないようにするために、副走査方向のノズル間ピッチをＰｎと副走査方向のドット間ピッチをＰｄの関係が次式を満たすようにすることが好ましい。
【００７９】
Ｐｎ＝（ｎ＋ｋ）×Ｐｄ                      ・・・（１）
但し、ｎは正の整数、及び、０＜ｋ＜１とする。これにより、上記投影ノズル列で隣接するノズル同士でのクロストークをより確実に防止することができる。
【００８０】
図９（ａ）〜（ｃ）は、圧力室ユニット６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ内のキャビティプレート６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃを表した斜視透視図である。これらの図に示すように、キャビティプレート６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃには、それぞれ副走査方向の異なる位置にノズル５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃが形成されている。尚、各圧力室ユニット６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを構成する他のプレート部材の構成は第１の実施形態と共通するため図示を省略して、各圧力室ユニット６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを二点鎖線で表示している。
【００８１】
ところで図８に示した印字ヘッド５０では、主走査方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士のうち副走査方向のノズル間ピッチが他と比べて異なる特異なノズルペアが存在する。例えば、図８の例では、上記投影ノズル列で隣接するノズル５１Ｃ-1とノズル５１Ａ-2の副走査方向のノズル間ピッチＰｓがノズル５１Ａ-1、５１Ｂ-1間やノズル５１Ｂ-1、５１Ｃ-1間の副走査方向のノズル間ピッチＰｎに比べて大きくなっており、ノズル１５Ｃ-1とノズル５１Ａ-2は特異なノズルペアとなっている。このような特異なノズルペアが存在すると、印字ヘッド５０の取付角度のずれによって記録紙上に形成される画像に濃度むらが視認されるようになる。
【００８２】
尚、第２の実施形態における印字ヘッド５０の製造方法については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８３】
図１０及び図１１は、第２の実施形態の変形例であり、上記のような特異なノズルペアが存在しない印字ヘッド５０を表してる。
【００８４】
図１０に示した印字ヘッド５０は、図８に示した印字ヘッド５０の積層パターンを変えて構成されたものであり、圧力室ユニット６０Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｂ、６０Ａ、・・・という順序で積層されている。この印字ヘッド５０では、主走査方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士の副走査方向のノズル間ピッチＰｎは全て同一に構成されている。
【００８５】
図１１に示した印字ヘッド５０は、２種類の圧力室ユニット６０Ａ、６０Ｂを主走査方向に交互に積層したものである。この印字ヘッド５０も、図１０と同様に、主走査方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士の副走査方向のノズル間ピッチＰｎは全て同一に構成されている。
【００８６】
このように図１０及び図１１に示した第２の実施形態の変形例では、主走査方向に並ぶように投影される投影ノズル列で隣接するノズル同士のクロストークが防止されるとともに、さらに、上記投影ノズル列で隣接するノズル同士の副走査方向のノズル間ピッチが全て同一に構成されるので、上記のような特異なノズルペアによる濃度むらは発生しない。尚、第１の実施形態における印字ヘッド５０（図３及び図４参照）は前述したように主走査方向に等間隔で１列に配列されたノズル列を有するので、上記のような特異なノズルペアは存在しない。
【００８７】
尚、圧力室ユニット６０の種類や積層パターンは本例に限定されず、例えば、４種類以上の圧力室ユニット６０を一定のパターンで積層してもよいしランダムに積層してもよい。本発明においては、クロストークが防止される程度に少ないことが好ましく、２種類又は３種類の圧力室ユニット６０を主走査方向に交互に積層することがより好ましい。
【００８８】
なお、上記各実施形態では、印字ヘッド５０がフルライン型ヘッドである場合について説明したが、本発明の実施に際してはこれに限定されず、シャトル型ヘッドであってもよい。
【００８９】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】インクジェット記録装置の全体概略図である
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの斜視図である。
【図４】印字ヘッドのインク吐出面の平面図である。
【図５】圧力室ユニットの分解斜視図である。
【図６】印字ヘッド中の圧電プレートのみを表示した斜視透視図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、印字ヘッドの製造工程を表した説明図である。
【図８】第２の実施形態における印字ヘッドのインク吐出面の平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、圧力室ユニット内のキャビティプレートを表した斜視透視図である。
【図１０】第２の実施形態の一の変形例である。
【図１１】第２の実施形態の他の変形例である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…インクジェット記録装置、１６…記録紙、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５８…圧電素子、６０…圧力室ユニット、６２…ベースプレート、６４…キャビティプレート、６５…孔部、６６…振動プレート、６８…圧電プレート、７０…保護プレート、７１…孔部、７２…共通電極、７２Ａ…引き出し電極部、７４…駆動電極、７４Ａ…引き出し電極部、７６…バインダー樹脂
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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