(57)【要約】      （修正有）【課題】共通流路を介したクロストークや共通流路内の液体の共振による吐出特性のばらつきが起き難い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。【解決手段】少なくとも２つの共通流路５、１６、２つの共通流路５、１６とそれぞれ繋がっている複数の加圧室１０、および複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８を有する流路群が複数設けられている流路部材４、６と、複数の加圧室１０内の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部３０と、を有する液体吐出ヘッドであって、複数の吐出孔８が開口している吐出孔面６−１を平面視したとき、１つの前記流路群に属する共通流路５、１６同士は重ならないように配置されているとともに、１つの前記流路群に属する共通流路５、１６と他の前記流路群に属する共通流路５、１６とが重なって配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの共通流路、該２つの共通流路とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔を有する流路群が複数設けられている流路部材と、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記複数の吐出孔が開口している吐出孔面を平面視したとき、
１つの前記流路群に属する前記共通流路同士は重ならないように配置されているとともに、１つの前記流路群に属する前記共通流路と他の前記流路群に属する前記共通流路とが重なって配置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２つの共通流路のうち一方は、外部から液体が供給され前記複数の加圧室に液体を供給する共通供給流路であり、他方は前記複数の液体の一部を外部に排出する共通排出流路であり、
異なる前記流路群の前記共通流路が重なって配置されている構造において、一方の前記共通流路が前記共通供給流路であり、他方の前記共通流路が前記共通排出流路であること特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記流路部材は、前記吐出孔面を一方の主面とする平板状のノズルモジュールと、該ノズルモジュールの他方の主面に接合されている複数の流路ユニットとを含んでおり、１つの前記流路ユニット内に、１つの前記流路群に属する前記共通供給流路と、他の前記流路群に属する前記共通排出流路とが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】
前記流路ユニットの前記ノズルモジュールと略直交している加圧室面に前記複数の加圧室が配置されており、
前記加圧室面を平面視したとき、
当該加圧室面に存在する前記加圧室と、当該加圧室と同じ前記流路群に属しているとともに、当該加圧室面の存在する前記吐出ユニット内に存在する前記共通供給流路または前記共通排出流路とが重なっている面積が、
当該加圧室面に存在する前記加圧室と、当該加圧室と別の前記流路群に属しているとともに、当該加圧室面の存在する前記吐出ユニット内に存在する前記共通排出流路または前記共通供給流路とが重なっている面積よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記２つの共通流路のうち一方は、前記複数の加圧室と前記複数の吐出孔とをそれぞれ繋いでいる複数の部分流路を介して前記加圧室に繋がっている第１の共通流路であり、他方は前記部分流路を介さないで前記加圧室に繋がっている第２の共通流路であり、
異なる前記流路群の前記共通流路が重なって配置されている構造において、一方の前記共通流路が前記第１の共通流路であり、他方の前記共通流路が前記第２の共通流路であること特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記流路部材は、前記吐出孔面を一方の主面とする平板状のノズルモジュールと、該ノズルモジュールの他方の主面に接合されている複数の流路ユニットとを含んでおり、１つの前記流路ユニット内に、１つの前記流路群に属する前記第１の共通流路と、他の前記流路群に属する前記第２の共通流路とが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】
前記流路ユニットの前記ノズルモジュールと略直交している加圧室面に前記複数の加圧室が配置されており、
当該加圧室面に存在する前記加圧室と、当該加圧室と同じ前記流路群に属しているとともに、当該加圧室面の存在する前記吐出ユニット内に存在する前記第２の共通流路または前記第１の共通流路とが重なっている面積が、
当該加圧室面に存在する前記加圧室と、当該加圧室と別の前記流路群に属しているとともに、当該加圧室面の存在する前記吐出ユニット内に存在する前記第１の共通流路または前記第２の共通流路とが重なっている面積より小さい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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体吐出ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なうインクジェットヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えば、マニホールド（共通流路）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平板状の流路部材と、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基板とを積層して構成されるヘッド本体と、ヘッド本体に液体を供給するリザーバを含んでいる（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
この液体吐出ヘッドでは、加圧室に液体を供給する共通流路と、加圧室から液体を排出する共通流路１０とが重なって配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、１つの加圧室と繋がっている共通供給流路と共通排出流路とが近接して配置されているため、それらの間で振動が伝わりあったり、同じタイミングで駆動された液体の振動が伝わってくることで、同じように共振することで、共振が大きくなったりし、それらの振動が加圧室に伝わって吐出特性に影響を与えるおそれがあった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、共通流路を介したクロストークや共通流路内の液体の共振による吐出特性のばらつきが起き難い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】
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドは、少なくとも２つの共通流路、該２つの共通流路とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔を有する流路群が複数設けられている流路部材と、前記複数の加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出孔が開口している吐出孔面を平面視したとき、１つの前記流路群に属する前記共通流路同士は重ならないように配置されているとともに、１つの前記流路群に属する前記共通流路と他の前記流路群に属する前記共通流路とが重なって配置されていること特徴とする。
【０００８】
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とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１つの加圧室を加圧した際の圧力波は、２つの共通流路に伝わるが、この２つの共通流路が重なって配置されていないことにより、互いの振動が伝わり難いの
で、吐出孔面付近の液体は、温度が高くなることで吐出され易くできる、あるいは温度がほぼ一定になることで吐出特性を安定させることができるとともに、共通供給路中の液体は、温まり難いか、あるいは冷却されることで温度が低くなるので、液体の粘度が低くなり難く、液体中の顔料などを沈降させ難くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、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の側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２のヘッド本体の部分縦断面であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ方向から見た部分縦断面図である。
【図４】本発明の他の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド２を含む記録装置である（カラーインクジェット）プリンタ１の概略の側面図であり、図１（ｂ）は、概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐを搬送ローラ８０ａから搬送ローラ８０ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。制御部８８は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド２を制御して、記録媒体Ｐに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させて、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行なう。
【００１２】
本実施形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっている。本発明の記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。
【００１３】
プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行するように平板状の（ヘッド搭載）フレーム７０が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。５つの液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成しており、プリンタ１は、４つのヘッド群７２を有している。
【００１４】
液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下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。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の２つの液体吐出ヘッド２は搬送方向に沿ってずれた位置で、３つ液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。
【００１５】
４つのヘッド群７２は、記録用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体（インク）が供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、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。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。
【００１６】
プリンタ１に搭載される液体吐出ヘッド２の個数は、単色で、１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷するのなら１つでもよい。ヘッドの群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッドの群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷することで、印刷速度（搬送速度）を速くすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。
【００１７】
さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。
【００１８】
プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行なう。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０ａに巻き取られた状態になっており、２つのガイドローラ８２ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、２つの搬送ローラ８２ｂの間を通り、回収ローラ８０ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２ｂを回転させることで印刷用紙Ｐは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０ｂは、搬送ローラ８２ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻き取る。搬送速度は、例えば、７５ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。
【００１９】
記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、布などでもよい。また、プリンタ１を、印刷用紙Ｐの代わりに搬送ベルトを搬送する形態にし、記録媒体は、ロール状のもの以外に、搬送ベルト上に置かれた、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどにしてもよい。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。
【００２０】
また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付け、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。特に、液体吐出ヘッド２から吐出される液体の吐出特性（吐出量や吐出速度など）が外部の影響を受けるようであれば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力に応じて、液体吐出ヘッド２において液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。
【００２１】
次に、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、液体吐出ヘッド２の下端に位置する、液体を吐出する機能の主要部を含むヘッド本体２ａの斜視図である。図３（ａ）は、図２のヘッド本体２ａの部分縦断面であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ方向から見た部分縦断面図である。図３（ｂ）においては、図を分かり分かり易くするため、透視して見ていて、鎖線で表すべき加圧室１０、しぼり１４などを実線で描いている。また、詳細な構造を描いてあるのは、共通供給流路５の手前側の構造（流路や電極）だけであり、共通供給流路５の奥側の構造については、加圧室１０だけを鎖線で描いて、位置関係が分かるようにした。
【００２２】
液体吐出ヘッド２の下端は、液体を吐出するヘッド本体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８が開口している吐出孔面６−１となっている。液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外に、液体を吐出させる駆動信号を生成するドライバＩＣを含む電装部材や、電装部材および吐出孔面６−１以外の部分を覆う筐体を
含んでいる。
【００２３】
ヘッド本体２ａは、吐出孔８が開口している吐出孔面６−１を一方の主面とする平板状のノズルモジュール６と、ノズルモジュール６の吐出孔面６−１と反対側の主面上に配置されている、４つの直方体状の吐出ユニット３とを含んでいる。吐出ユニット３は、ノズルモジュール２上にほぼ平行に、間を開けて配置されている。
【００２４】
吐出ユニット３には、２つの共通流路が配置されており、一方が共通供給流路５（略して供給流路と呼ぶことがある）、他方が共通排出流路１６（略して供給流路と呼ぶことがある）である。吐出ユニット３には、さらに供給流路５に繋がっている供給流路の開口５ａが２カ所開口しており、排出流路１６に繋がっている排出流路の開口１６ａが開口している。詳細は後述するが、吐出される液体は、外部から１つの吐出ユニットの供給流路の開口５ａの一方を通じて供給され、一部の液体は、供給流路５を通って、他方の供給流路の開口５ａから排出され、一部の液体は、吐出孔８から吐出され、残りの液体は、隣の吐出ユニット３の排出流路を通って、排出流路の開口１６ａから外部に排出される。液体の供給および排出は、ポンプなどによって外部から加圧、減圧、もしくはその両方を行なうことで行なわれる。外部に排出された液体はフィルタなどを通した後、再度使用することもできる。つまり、液体吐出ヘッド２は、吐出する液体が通り抜け可能な構造になっており、プリンタ１内で液体を循環させることができる。なお、液体の循環の方向は、上述と逆にしてもよい。
【００２５】
ヘッド本体２ａが、液体が通り抜けることができる構造になっているので、ヘッド本体２ａには、吐出される量以上の液体を流すことができる。このようにすることで、ヘッド本体２ａ内の液体の流速が速くなり、沈降しやすい含有物を含む液体を使用する際にも、沈降による問題が生じ難い。また、調温した液体を流すことで、ヘッド本体２ａの温度調節もできる。
【００２６】
まず、液体の循環構造について説明する。吐出ユニット３は、ヘッド本体２ａの長手方向に長い直方体形状をしており、ほぼヘッド本体２ａと同じ長さを有する。吐出ユニット３の一面は、ノズルモジュール６に接合されている。吐出ユニット３は、流路ユニット（吐出ユニットの流路部材）４とアクチュエータユニット２１とを含んでいる。流路ユニット４は、ヘッド本体２ａの長手方向に長い直方体形状をしており、形状としては、吐出ユニット３の大部分を占める。流路ユニット４の長手方向に沿った面で、ノズルモジュール６とほぼ直交している２つの面には、平面形状が長方形状のアクチュエータユニット２１が、それぞれ１つずつ接合されている。液体の吐出は、アクチュエータユニット２１内に作り込まれている変位素子３０を駆動することで行なわれる。
【００２７】
流路ユニット４は、（流路ユニットの）プレート４ａ〜ｄを積層して構成されている。プレート４ｄの厚さ（図３（ａ）の左右方向の厚さ）は１〜１０ｍｍ程度であり、プレート４ａ〜ｃの厚さは１０〜５００μｍ程度である。プレート４ｄは、例えば樹脂を成形して作製することができる。プレート４ａ〜ｃは、例えば、金属製であり、流路となる孔や溝が、エッチングや打ち抜きなどで形成されている。
【００２８】
流路ユニット４に配置されている流路には、加圧室１０、ディセンダ（部分流路）１２の一部、しぼり１４、（共通）供給流路５、および（共通）排出流路１６がある。加圧室１０、ディセンダ１２、およびしぼり１４については後で詳述する。供給流路５および排出流路１６は、吐出ユニット３内に、長手方向に沿って設けられており、流路ユニット４のノズルモジュール６に近い側に排出流路１６が配置されており、ノズルモジュール６から遠い側に供給流路５が配置されている。プレート４ｄに開口している孔の左右をそれぞれプレート４ｃで封函することで、吐出ユニット３の長手方向の一端部から他端部まで伸
びている細長い形状の供給流路５および排出流路１６が構成される。左右のプレート４ｃには、さらにプレート４ｂ、プレート４ａがそれぞれ、この順で積層されている。プレート４ｃにはしぼり１４の一部である孔が開口しており、しぼり１４と供給流路５とは繋がっている。供給流路５は、両端部のそれぞれの開口５ａで外部に開口しており、一方の開口５ａから液体が供給され、しぼり１４を通じて加圧室１０に液体を供給し、残りの液体は他方の開口５ａから外部に排出される。
【００２９】
排出流路１６は、ノズルモジュール６側の複数個所で開口しており、複数のディセンダ１２と繋がっている。ただし繋がっているディセンダ１２は、その排出流路１６のある吐出ユニット３の加圧室１０から繋がっているディセンダ１２ではなく、その吐出ユニット３の隣の吐出ユニット３にある加圧室１０から繋がっているディセンダ１２である。排出流路１６は、一方の端部の開口１６ａで外部に開口しており、ディセンダ１２から流れてきた液体は、排出流路１６に集められて、外部に排出される。排出流路の開口１６ａを両端部に作り、両方から排出するようにしてもよい。
【００３０】
ノズルモジュール６は、平板状のノズルモジュールプレート６ａ〜ｄを積層して構成されている。ノズルモジュールプレート６ａ〜ｄには孔や溝が設けられており、これらが繋がって流路を構成している。ノズルモジュールプレート６ａ〜ｄは、厚さ１０〜５００μｍ程度であり、ノズルモジュール６の厚さは２００μｍ〜２ｍｍ程度である。ノズルモジュールプレート６ａ〜ｄは、例えば、金属製であり、前述の孔や溝は、エッチングや打ち抜きなどで加工できる。また、吐出孔８の開口しているノズルモジュールプレート６ｄだけを金属製にして、他の部分はアルミナなどのセラミックスで作製してもよい。その場合、前述の孔や溝は、焼成前のグリーンシートの状態で加工され、グリーンシートを積層して焼成することでノズルモジュールプレート６ａ〜ｃの積層体を作製することができる。
【００３１】
ノズルモジュール６の下面である吐出孔面６−１には、多数の吐出孔８が開口しており、ノズルモジュール６の内部には、吐出孔８とそれぞれ繋がっている多数のディセンダ１２が配置されている。さらに、各ディセンダ１２の途中から分岐して、排出流路１６に繋がる接続流路１８が配置されている。なお、ディセンダ１２全体は、ノズルモジュール６に形成されている部分と吐出ユニット３に形成されている部分とが合わさって構成されているため、正確には、ノズルモジュール６に配置されているのは、ディセンダ１２の一部である。ディセンダ１２は、ノズルモジュール６を上下に貫通する形状を有している。接続流路１８は、ヘッド本体２ａの長手方向と交差する方向（ほぼ直交する方向であるのが好ましい）で、ノズルモジュール６の平面方向に伸びている、ほぼ直線状の流路である。接続流路１８は、隣り合う吐出ユニット３同士において、一方の吐出ユニット３にある加圧室１０から繋がっているディセンダ１２と、他方の吐出ユニット３にある排出流路１６とを繋いでおり、逆に、他方の吐出ユニット３にある加圧室１０から繋がっているディセンダ１２と、一方の吐出ユニット３にある排出流路１６とを繋いでいる。２つ吐出ユニット３の間を相互に繋げることにより、吐出ユニット３の数が偶数の場合は、吐出ユニット３以外に供給流路５や排出流路１６を準備しなくても、供給流路５および排出流路１６が接続される。吐出孔８およびディセンダ１２については、後で詳述する。
【００３２】
以上のような構成により、ヘッド本体２ａを通り抜ける液体の流れは、外部から、１つの吐出ユニット３の供給流路の開口５ａ、供給流路５、しぼり１４、加圧室１０、ディセンダ１２の一部、接続流路１８、液体を供給した吐出ユニット３の隣の吐出ユニット３の排出流路１６、排出流路の開口１８ａを順に通って、外部に出る流れとなっている。このように連なった流路全体をまとめて流路群と呼ぶことがある。図２で示したヘッド本体２ａにおいて、左から順に吐出ヘッド３に番号を付けると、ヘッド本体２には、１番目の吐出ユニット３から液体の供給を受け、２番目の吐出ユニット３から排出する流路群が１つ、２番目の吐出ユニット３から液体の供給を受け、１番目の吐出ユニット３から排出する
流路群が１つ、３番目の吐出ユニット３から液体の供給を受け、４番目の吐出ユニット３から排出する流路群が１つ、４番目の吐出ユニット３から液体の供給を受け、３番目の吐出ユニット３から排出する流路群が１つ、の合計４つの流路群がある。このような構成であるため、吐出孔面６−１を平面視したとき、１つの流路群に属する供給流路５と同じ流路群に属する排出流路１６は重ならないように配置されており、１つの流路群に属する供給流路５と他の流路群に属する排出流路１６は重なって配置されている。なお、一端部にある複数ある供給流路の開口５ａ、他端部にある複数ある供給流路の開口５ａ、排出流路の開口１６ａを、それぞれをまとめるような流路を設ければ、外部との接続を容易にできるので好ましい。
【００３３】
続いて、液体を吐出させる構造について説明する。吐出ユニット３の流路ユニット４の左右方向の両面には、それぞれ複数の加圧室１０が開口している。両面に開口している加圧室１０は、それぞれの面にアクチュエータユニット２１が接合されることで封函されている。加圧室１０はそれぞれの面において、例えば５０ｄｐｉに相当する等間隔で、吐出ユニット３の長手方向のほぼ全体にわたって配置されている。ノズルモジュール６における、加圧室１０のほぼ直下の部分には吐出孔８が設けられており、吐出ユニット３の片側の面の加圧室１０で５０ｄｐｉの印刷が可能になる。吐出ユニット３の両側の加圧室１０は、長手方向に交互に配置されている。例えば、両面の加圧室１０を、長手方向に１００ｄｐｉに相当する距離ずらして配置すれば、両面の加圧室１０で１００ｄｐｉの印刷が可能になる。さらに、そのような吐出ユニット３を、長手方向に４００ｄｐｉに相当する距離ずらして４つ配置すれば、液体吐出ヘッド２全体で４００ｄｐｉの印刷が可能になる。
【００３４】
なお、吐出ユニット３の長手方向の端部に位置する加圧室１０からの吐出特性と、他の加圧室１０の吐出特性との差が小さくなるように、さらに外側にダミーの加圧室を設けて、周囲の剛性の差が小さくなるようにしてもよい。
【００３５】
加圧室１０は、吐出ユニット３の積層方向に直交する方向に広がっている形状をしている。すなわち、吐出孔面６−１と略直交する方向および吐出ユニット３の長手方向に広がっている形状をしている。このような形状をしていることで、ヘッド本体２ａの短手方向（図２の左右方向）の大きさを小さくできる。また、加圧室１０は、吐出孔面６−１に直交する方向に長くなっている。これは、加圧室１０の吐出孔面６−１と直交する方向の大きさが、その方向と直交する平面（すなわち吐出孔面６−１と平行な平面）における大きさよりも大きいということである。具体的な加圧室１０の平面形状は、例えば、角部にアールが施されている長方形状である。
【００３６】
加圧室１０から、吐出ユニット３とノズルモジュール６とが接合される部分に向かってディセンダ１２（正確にはディセンダ１２の一部）が伸びている。ディセンダ１２は、加圧室１０の長手方向の端部のうちで吐出孔面６−１に近い側の端部で繋がっている。ディセンダ１２は、吐出孔面６−１と略直交する方向に伸びている。吐出ユニット３に配置されているディセンダ１２と、ノズルモジュール６に配置されているディセンダ１２とは繋がって、加圧室１０と吐出孔８とを繋いでいるディセンダ１２となっている。
【００３７】
加圧室１０と重なる位置のアクチュエータ基板２１に設けられている変位素子３０を変位させると、加圧室１０の体積が変わり、その中の液体に圧力が加わる。この圧力は、ディセンダ１２を伝わり、吐出孔８に到達して、液体が吐出される。具体的な駆動方法については、後で詳述する。
【００３８】
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。アクチュエータ基板２１の圧電セラミック層２１ａの上面か
ら圧電セラミック層２１ｂの下面までの厚さは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。なお、圧電セラミック層２１ｂは、振動板として働いており、必ずしも圧電体である必要はなく、代わりに、圧電体でない他のセラミック層や金属板を用いてもよい。
【００３９】
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と対向する位置にそれぞれ配置されている。個別電極２５は、加圧室１０と重なっている個別電極本体と、そこから引き出された引出電極とを含んでいる。引出電極には、駆動信号を供給される配線が接続されている。個別電極２５には、制御部８８から送られる駆動信号が供給される。駆動信号は、制御部８８から送られる制御信号に基づき、液体吐出ヘッド２内に設けられたドライバＩＣなどが生成したものを個別電極２５に送ってもよい。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。
【００４０】
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、アクチュエータ基板２１に対向する領域内のすべての加圧室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２１ａ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に、圧電セラミック層２１ａを貫通して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は、多数の個別電極２５と同様に、制御部８８と直接あるいは間接的に接続されている。
【００４１】
圧電セラミック層２１ａの個別電極２５と共通電極２４とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極２５に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子３０となっている。より具体的には、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２１ａ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８８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２１ａ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２１ｂ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２１ａと圧電セラミック層２１ｂ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。
【００４２】
続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部８８からの制御でドライバＩＣなどを介して、個別電極２５に供給される駆動信号により、変位素子３０が駆動（変位）させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。
【００４３】
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（平らな）形状に戻り（始め）、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。これにより、加圧室１０内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室１０内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室１０の体積が増加し始め、負
圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室１０の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室１０の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極２５を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ１２内を伝搬し、吐出孔８から液体を吐出させる。
【００４４】
つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極２５に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、圧力室１０の液体の固有振動周期の半分の時間であるＡＬ（Acoustic Length）とすると、原理的には、液体の吐出速度
および吐出量を最大にできる。圧力室１０の液体の固有振動周期は、液体の物性、圧力室１０の形状の影響が大きいが、それ以外に、アクチュエータ基板２１の物性や、加圧室１０に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。
【００４５】
なお、パルス幅は、吐出される液滴を１つにまとめるようにするなど、他に考慮する要因もあるため、実際は、０．５ＡＬ〜１．５ＡＬ程度の値にされる。また、パルス幅は、ＡＬから外れた値にすることで、吐出量を少なくすることができるため、吐出量を少なくするためにＡＬから外れた値にされる。
【００４６】
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）で階調表現が行なわれる。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。
【００４７】
上述したような本実施形態の液体吐出ヘッド２では、１つの流路群内において、加圧室１０内の液体を加圧した際に、圧力は、しぼり１４を介して供給流路５に伝わり、また、ディセンダ１２を介して、排出流路１６に伝わる。しかし、１つの流路群の供給流路５と排出流路１６とは、吐出孔面６−１を平面視した際に重ならないように配置されているため、相互に振動が伝わり難くなっている。液体吐出ヘッド２に含まれる供給流路５および排出流路１６をすべて重ならないように配置することも可能であるが、液体吐出ヘッド２の平面方向の大きさ、より詳細には、液体吐出ヘッド２の短手方向の大きさが大きくなってしまうので好ましくない。液体吐出ヘッド２をプリンタ２に配置する際に、液体吐出ヘッド２平面方向に回転して（角度が付いて）固定されると、印刷精度が低くなるが、液体吐出ヘッド２の短手方向の大きさが大きくなると、同じ角度でも印刷精度の低下が大きくなってしまうので好ましくない。
【００４８】
そこで、異なる流路群に属する供給流路５と排出流路１６とが重なるようにすることで、上述の吐出する際に生じる振動の影響を抑制しつつ、液体吐出ヘッド２の大きさを小さくすることができる。なお、異なる流路群に属する供給流路５と排出流路１６との間で、振動が伝わり易くなるが、異なる流路群の間では、印刷される画像の差などにより、加わる加圧の振動が異なるので、その影響度を、同じ流路群に属する供給流路５と排出流路１６とを重ねた場合より小さくできる。
【００４９】
また、本実施形態では、同じ流路群に属する供給流路５と排出流路１６とが、異なる吐出ユニット３内に配置されているため、振動がより伝わり難くなっている。
【００５０】
加圧室１０に加わる圧力は、液体の振動を通して伝わる以外に、流路ユニット４を通しても伝わる。そこで、加圧室１０の設けられている加圧室面４−１を平面視したときに、１つの流路ユニット４内で、加圧室１０と、加圧室１０と同じ流路群に属する供給流路５とが重なっている面積を、加圧室１０と、加圧室１０と異なる流路群に属する排出流路１６とが重なっている面期より小さくしている。すなわち、１つの流路ユニット４内には、その流路ユニット４に存在する加圧室１０と同じ流路群に属する、供給流路５および排出流路１６のいずれかが存在するので、そのいずれかの流路と加圧室１０とが重なっている面積を、その流路ユニット４に存在する加圧室１０と別の流路群に属する、排出流路１６および供給流路５のいずれかが存在するので、そのいずれかの流路と加圧室１０とが重なっている面積より小さくしている。そのようにすることで、加圧室１０から流路ユニット４を通じて伝わる振動が、その加圧室１０の属する流路群には振動が伝わり難くできる。換言すれば、圧力が良く伝わるのは、図２（ａ）の左右方向であり、振動の伝わり易い加圧室面４−１を平面視したときに重なる面積の大きい流路である排出流路１６は、加圧室１０の属する流路群とは異なる流路群（隣の吐出ユニット３の加圧室１０が属する流路群）の流路であるため、振動が伝わっても吐出特性に与える影響を少なくできる。加圧室１０と、当該加圧室１０と同じ前記流路群に属しているとともに、当該加圧室面１０の存在する吐出ユニット４内に存在する供給流路５または排出流路１６とが重ならないように配置するのがより好ましい。そのようにすれば、同じ流路群に属する流路に流路ユニット４を介した振動をより伝わり難くできる。
【００５１】
以上の説明は、供給流路５側から液体を供給し、排出流路１６側から液体を排出するように説明したが、排出流路５を供給流路として用いて、排出流路１６側から液体を供給し、供給流路５を排出流路として用いて、供給流路５側から液体を排出するようにしてもよい。
【００５２】
また以上は、共通流路を、供給および排出の観点で２種類に分けて説明したが、供給流路を、ディセンダ１２（吐出孔８に繋がる流路）と繋がっているかどうかで２種類に分けて考えてもよい。上述の実施形態について、ディセンダ１２に繋がっている共通流路を第１共通流路１６、ディセンダ１２に繋がっていない供給流路を第２共通流路５として説明する。
【００５３】
吐出孔面６−１を平面視したとき、同じ流路群に属する、第１共通流路１６と第２共通流路５とが重ならないように配置されていることにより、同じ流路群に同士の第１共通流路１６と第２共通流路５との間で振動が伝わり難いので、吐出特性への影響が小さくできる。また、異なる流路群の共通流路が重なって配置されていることにより、液体吐出ヘッド２の短手方向の長さを小さくできる。またその際、共通流路が重なっている構造において、一方の共通流路を第１の共通流路１６とし、他方の共通流路を第２の共通流路５とすることで、流路部材の内の流路の配置がし易くなる。
【００５４】
また、流路部材として、吐出孔面６−１を一方の主面とする平板状のノズルモジュール６と、ノズルモジュール６の他方の主面に接合されている複数の流路ユニット４とを含んでおり、１つの流路ユニット４内に、１つの流路群に属する第１の共通流路１６と、他の流路群に属する第２の共通流路５とが配置されていることにより、同じ流路群に属する第１の共通流路１６と第２の共通流路５の間で、振動がより伝わり難くできる。さらに、上述のように、共通流路が重なっている構造において、一方の共通流路を第１の共通流路１６とし、他方の共通流路を第２の共通流路５とすることで、各流路ユニット３の流路の配置を同じようにできるので、流路ユニット４として同じものを作製すればよいので、流路ユニット４の作製が容易になる。
【００５５】
さらに、１つの流路ユニット４内には、その流路ユニット４に存在する加圧室１０と同
じ流路群に属する、第２の共通流路５および第１の共通流路１６のいずれかが存在するので、そのいずれかの流路と加圧室１０とが重なっている面積を、その流路ユニット４に存在する加圧室１０と別の流路群に属する、第１の共通流路１６および第２の共通流路５のいずれかが存在するので、そのいずれかの流路と加圧室１０とが重なっている面積より小さくしている。そのようにすることで、加圧室１０から流路ユニット４を通じて伝わる振動が、その加圧室１０の属する流路群には振動が伝わり難くできる。加圧室１０と、当該加圧室１０と同じ前記流路群に属しているとともに、当該加圧室面１０の存在する吐出ユニット４内に存在する第２の共通流路５または第１の共通流路１６とが重ならないように配置するのがより好ましい。そのようにすれば、同じ流路群に属する流路に流路ユニット４を介した振動をより伝わり難くできる。
【００５６】
なお、上述の実施形態以外にプレートを積層した平板状の流路部材を用い、下面を吐出孔面とし、上面に変位素子を配置し、流路部材内に、加圧室、供給流路、および排出流路を配置して、液体吐出ヘッドを構成してもよい。吐出孔面、加圧室、供給流路、および排出流路の配置が、上述の実施形態で示したのと同様の関係を満たせば、振動の伝達し難さなどについて同様の効果が得られる。
【００５７】
図４は、本発明の他の実施形態のヘッド本体１０２ａである。上述の実施形態との際の少ない部位については、同じ符号を付けて、説明を省略する。ヘッド本体１０２ａは、複数の吐出ユニット１０３で構成されている。図２の吐出ユニット３と同様に、一方方向に長い吐出ユニット１０３は短手方向に並んでいる。吐出ユニット１０３の個数は、解像度に合わせた変えることができ、例えば４個である。また、吐出ユニット１０３を１つだけでヘッド本体を構成してもよい。
【００５８】
吐出ユニット１０３は、流路ユニット１０４と圧電アチュエータ基板２１とノズルモジュールプレート１０６とを含んでいる。ノズルモジュールプレート１０６は、流路ユニット４毎に一つずつ設けてもよいし、ヘッド本体１０２ａ全体で１つ設けてもよい。流路ユニット１０４は流路プレート１０４ａ〜１０４ｇが積層されて構成されている。吐出ユニと１０３において、加圧室１０の一方の側（図４の左側）に排出流路１６（第１の共通流路１６）が配置され、反対側に供給流路５（第２の共通流路５）が配置されているので、同じ流路群に属する共通流路同士は重ならない。そして、複数の吐出ユニット１０３を接合させれば、異なる流路群に属する共通流路同士が重なった液体吐出ヘッドを構成できる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・（カラーインクジェット）プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ、１０２ａ・・・ヘッド本体
３、１０３・・・吐出ユニット
４、１０４・・・流路ユニット（吐出ユニットの流路部材）
４ａ〜ｄ、１０４ａ〜ｇ・・・（流路ユニットの）プレート
５・・・（共通）供給流路、第２の共通流路
５ａ・・・（共通排出流路、第２の共通流路の）開口
６・・・ノズルモジュール
６ａ〜ｄ、１０６・・・ノズルモジュールプレート
６−１、１０６−１・・・吐出孔面
８・・・吐出孔
１０・・・加圧室
１２・・・ディセンダ（部分流路）
１４・・・しぼり
１６・・・（共通）排出流路、第１の共通流路
１６ａ・・・（共通排出流路、第１の共通流路の）開口
１８・・・接続流路
２１・・・（圧電）アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層
２１ｂ・・・圧電セラミック層（振動板）
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
３０・・・変位素子（加圧部）
７０・・・（ヘッド搭載）フレーム
７２・・・ヘッド群
８０ａ・・・給紙ローラ
８０ｂ・・・回収ローラ
８２ａ・・・ガイドローラ
８２ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ｐ・・・印刷用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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