(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッド内に温度のばらつきの生じ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】本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔８および複数の加圧室１０を備えている一方方向に長い流路部材４と、複数の加圧室１０の中の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部３０と、流路部材４に接合されており、複数の加圧室１０に液体を供給する複数のリザーバ流路４２および複数のリザーバ流路にそれぞれ面するように設けられている複数のダンパ４６を備えている前記一方方向に長いリザーバ４０とを備えており、リザーバ流路４２は、前記一方方向に延在しており、中央部から一方端部までの幅が、中央部から他方端部までの幅よりも広くなっている幅広部４２ｃを備えており、複数のリザーバ流路４２は、前記一方方向に交差する方向に隣接して配置されているとともに、隣り合うリザーバ流路４２の幅広部４２ｃが交互に配置されており、かつダンパ４６が幅広部４２ｃに面するように設けられている。【選択図】図４
2015044421.tif 000002
【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備えている一方方向に長い流路部材と、
該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室の中の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、
前記流路部材に接合されており、前記複数の加圧室に液体を供給する複数のリザーバ流路および該複数のリザーバ流路にそれぞれ面するように設けられている複数のダンパを備えている前記一方方向に長いリザーバと、を備えており、
前記リザーバ流路は、前記一方方向に延在しており、中央部から一方端部までの幅が、前記中央部から他方端部までの幅よりも広くなっている幅広部を備えており、
前記複数のリザーバ流路は、前記一方方向に交差する方向に隣接して配置されているとともに、隣り合うリザーバ流路の幅広部が交互に配置されており、かつ前記ダンパが前記幅広部に面するように設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記幅広部に、フィルタが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】
前記流路部材が共通流路を備えており、該共通流路は、前記流路部材の前記一方方向に延在しているとともに、前記複数の加圧室に繋がっており、
前記リザーバは分岐流路を備えており、該分岐流路は、前記リザーバの前記一方方向に延在しているとともに、前記分岐流路の中央部が前記リザーバ流路の中央部と繋がっており、かつ前記分岐流路の両端部がそれぞれ前記流路部材の共通流路と繋がっ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】
前記リザーバ流路の中央部と前記分岐流路の中央部とを繋いでいる中央流路を備えており、隣り合う前記中央流路が、前記一方方向に交互にずらして配置されている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】
前記中央流路は、前記幅広部が設けられている側とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、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】
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。
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。
【０００３】
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。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、吐出孔を備えている流路部材と吐出孔から液体が吐出できるように圧力を加える圧電アクチュエータとを備える液体吐出ヘッド本体以外に、液体吐出ヘッド本体に安定して液体を供給できるように、一時的に液体を蓄えておくリザーバを備え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、長尺状の液体吐出ヘッドの、圧電アクチュエータが接合された側にリザーバが積層されており、圧電アクチュエータを駆動する信号を伝達するＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）は、液体吐出ヘッドとリザーバとの間から外部に引き出されている。
また、特許文献２に記載の積滞吐出ヘッドのリザーバのリザーバ流路は、長尺状の液体吐出ヘッドの端から入れられた液体は液体吐出ヘッドの中央部で、液体吐出ヘッド本体へ送られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６９８３９号公報
【特許文献２】特開２００８−１６２１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、長手方向において温度差が生じることで、液体吐出ヘッド内で吐出特性のばらつきが大きくなることがあった。温度が変わることで、使用する液体の粘度や、吐出させる加圧部の特性などが変わるためである。安定した温度で使用するために、液体吐出ヘッドにヒータを付けることも行なわれているが、長手方向の端部では、端部からの放熱があるため、中央よりも温度が低くなりやすく、温度分布に起因する、液体吐出ヘッド内の吐出特性のばらつきが生じることがあった。
また、特許文献１および２に記載の液体吐出ヘッドには、リザーバ流路は１つしかなく、１つの液体吐出ヘッドから複数種類の液体を吐出さるためには、リザーバには複数のリザーバ流路を設ける必要がある。その際、複数のリザーバ流路を平行に設けることが考えられるが、そのようにすると１つのリザーバ流路の幅が狭くなり、リザーバ流路にダンパを設けても十分なダンピング効果が得られないおそれがあった。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、液体吐出ヘッド内に温度のばらつきの生じ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。また、本発明の課題は、ダンパのダンピング効果を高めた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】
【０００８】
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備えている一方方向に長い流路部材と、該流路部材に接合されており、前記複数の加圧室の中の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部と、前記流路部材に接合されており、前記複数の加圧室に液体を供給する複数のリザーバ流路および該複数のリザーバ流路にそれぞれ面するように設けられている複数のダンパを備えている前記一方方向に長いリザーバとを備えており、前記リザーバ流路は、前記一方方向に延在しており、中央部から一方端部までの幅が、前記中央部から他方端部までの幅よりも広くなっている幅広部を備えており、前記複数のリザーバ流路は、前記一方方向に交差する方向に隣接して配置されているとともに、隣り合うリザーバ流路の幅広部が交互に配置されており、かつ前記ダンパが前記幅広部に面するように設けられている。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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱伝導部により、長手方向の熱伝導性がよくなり、液体吐出ヘッド内の温度ばらつきを低減でき、ひいては液体吐出ヘッド内の吐出特性のばらつきを小さくできる。また、本発明によれば、ダンパのダンピング効果を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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の液体吐出ヘッドの縦断面図である。
【図３】図１の液体吐出ヘッドの図２と９０度異なる方向の部分縦断面図である。
【図４】（ａ）は、図２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り、（ｂ）は液体吐出ヘッドを構成する分岐流路部材の平面図であり、（ｃ）（ｄ）は、液体吐出ヘッドを構成するリザーバを構成する部材の平面図である。
【図５】図４（ａ）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６】図４（ａ）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】図５のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の液体吐出ヘッド本体の部分縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッド本体の部分縦断面図である。
【図１０】（ａ）は、図９に示した液体吐出ヘッドのリザーバを構成する部材の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の他の液体吐出ヘッドのリザーバに用いられる分岐流路部材であり、（ｂ）は、本発明の他の液体吐出ヘッドのリザーバに用いられる流路構造体である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、液体吐出ヘッド２を有している。液体吐出ヘッド２は、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。
【００１２】
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。
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。
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。
【００１３】
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とを有している。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。
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。
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔からは、４色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。液体吐出ヘッド２の各色を吐出する吐出孔は、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、各色を一方方向に隙間なく印刷することができる。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。液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａの下面の吐出孔面４−１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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
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。
【００１８】
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、液体吐出ヘッド２の長手方向に直交する方向の縦断面図である。ただし、流路部材４およびリザーバ４０の内部の流路は省略してある。図３は、液体吐出ヘッド２の長手方向に沿った方向の縦断面図である。ただし、リザーバ４０よりも上方に位置するもの、および流路部材４の内部の流路は、一部省略してある。
図４（ａ）は、ヘッド本体２ａの平面図であり、図４（ｂ）は、分岐流路部材５１の平面図である。図４（ｃ）および（ｄ）は、リザーバ４０を構成する部材の平面図であり、図４（ｄ）は、図３に示したプレート４１ｂ、ｄおよびダンパプレート４１ｃを積層接合したものである。図４（ｃ）および（ｄ）に示した部材を接合することで、リザーバ４０の一部であるリザーバ本体４１が構成される。図５は、図４（ａ）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図である。図６は、図２（ａ）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５とは異なる一部の流路を省略した図である。なお、図５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マニホールド（共通流路）５、吐出孔８および加圧室１０を実線で描いている。図７は、図５のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００１９】
液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａとリザーバ４０と金属製の筐体９０とを含んでいる。ヘッド本体２ａおよびリザーバ４０は、いずれも一方方向に長く、互いに沿うように接合されている。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。さらに、リザーバ４０は、リザーバ本体４１と分岐流路部材５１とを含んでいる。
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。
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。
リザーバ４０は、リザーバ流路４２が形成されているリザーバ本体４１と分岐流路５２が形成されている分岐流路部材５１とが接合されて構成されている。リザーバ流路４２の供給孔４２ａは外部に向けて開口しており、外部から供給された液体は、供給孔４２ａ、リザーバ流路４２、分岐流路５２をこの順に通って、流路部材４のマニホールド５に供給される。なお、分岐流路５２を設けずに、リザーバ流路４２を直接マニホールド５に繋げてもよい。
【００２０】
リザーバ本体４１には、その下面より下側に突出する壁４１ａ−２（遮蔽部）を有し、この壁４１ａ−２に囲まれた内側に凹部４１ａ−１が設けられており、この凹部４１ａ−１内に分岐流路部材５１およびヘッド本体２ａがこの順に配置されている。そして、圧電アクチュエータ基板２１は、分岐流路部材５１と流路部材４と壁４１ａ−２とで構成される空間である加圧部収容部５４に収容されている。
また、流路部材４と壁４１ａ−２とは接合剤で接合されており、加圧部収容部５４は略密閉された空間となっている。
【００２１】
このように、本実施形態においては、リザーバ４０に設けられている壁４１ａ−２が、ヘッド本体２ａの流路部材４の周囲を覆うように配置された状態で接合されており、かつ流路部材４の圧電アクチュエータ基板２１が接合されている加圧室面４−２よりも上方にまで設けられていることから、印刷中などに発生する液体のミストが、圧電アクチュエータ基板２１、信号伝達部９２、および圧電アクチュエータ基板２１と信号伝達部９２との接続部などに接触することで生じるおそれのある短絡や腐食などを生じ難くできる。
なお、本実施形態においては、リザーバ４０にヘッド本体２ａの周囲を囲む壁４１ａ−２を設け、リザーバ４０とヘッド本体２ａの流路部材１０との間に加圧部収容部５４を形成した例を示したが、これに限定されない。例えば、流路部材４の長手方向の両端に加圧室面４−２より上方へ突出する壁（遮蔽部）を設けるとともに、リザーバ４０の短手方向の両端に下方へ突出する壁（遮蔽部）を設け、リザーバ４０とヘッド本体２ａとを組み合わせたときにリザーバ４０の壁と流路部材４の壁とで圧電アクチュエータ基板２１が収容され、その周囲を囲む加圧部収容部５４を構成するようにしてもよく、また、ヘッド本体２ａの流路部材４にヘッド本体２ａを取り囲む枠体（遮蔽部）を接合し、さらにこの枠体をリザーバ４０と接合剤を用いて接合することにより流路部材４、枠体、リザーバ４０とで加圧部収容部５４を構成するようにしてもよい。さらに、加圧部収容部５４を構成する壁や枠体のリザーバ４０側の一部は切り欠かれていても構わない。ただし、切り欠かれた部位の壁や枠体の上面は流路部材４の加圧室面４−２よりもリザーバ４０側、つまり加圧室面４−２よりも上方にあればよい。
【００２２】
また、リザーバ４０には、加圧部収容部５４に繋がるように、上下に貫通する貫通孔４４が設けられており、変位素子３０を駆動する信号を伝達する信号伝達部９２がその中を通っている。貫通孔４４の幅は、例えば、１〜２ｍｍ程度にされる。貫通孔４４は、その一部の内面と壁４１ａ−２の内面とができるだけ滑らかに繋がるように、壁４１ａ−２の近くに設けることが好ましい。貫通孔４４を壁４１ａ−２の近くに設けることで、貫通孔４４の一部の内面と壁４１ａ−２の内面との間の段差を小さくして滑らかにすることができ、信号伝達部９２を貫通孔４４へ案内し易くなる。より好ましくは、貫通孔４４の一部の内面と壁４１ａ−２の内面とが同一面となるように、貫通孔４４をリザーバ４０に設けることが望ましい。
また、リザーバ本体４１には、断熱性弾性部材９７が付けられた押圧板９６と、コネクタ９５が実装された配線基板９４とが固定されている。信号伝達部９２にはドライバＩＣ５５が実装されている。
【００２３】
そして、制御部１００から信号ケーブル（不図示）を介して配線基板９４に送られた駆動信号は、コネクタ９５を介して信号伝達部９２に送られる。信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５は駆動信号を処理し、処理後の駆動信号は信号伝達部９２を通じて、圧電アクチュエータ基板２１の変位素子３０を駆動し、流路部材４の内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、配線基板９４は、例えば、吐出信号を複数のドライバＩＣ５５に分けたり、吐出信号の整流などを行ったりしてもよいが、配線基板９４を設けず、制御部１００からの信号ケーブルを直接信号伝達部９２に接続するようにしてもよい。信号伝達部９２は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線を有し、配線の一部は、信号伝達部９２の表面に露出しており、露出した配線により、コネクタ９５、ドライバＩＣ５５および圧電アクチュエータ基板２１と電気的に接続される。
ドライバＩＣ５５は、上述の駆動信号処理を行う際に発熱する。ドライバＩＣ５５が、押圧板９６および断熱性弾性部材９７により、信号伝達部９２を介して押されて、金属製の筐体９０に押し当てられているため、発生した熱は主に筐体９０に伝わり、さらに筐体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。押圧板９６は、ドライバＩＣ５５が取り付けられる際に、湾曲するようになっており、この湾曲が戻る力により、ドライバＩＣ５５が筐体９０押さえつけられる。
【００２４】
リザーバ本体４１は、流路構造体４１ａと平板状のプレート４１ｂ、ｄと、ダンパプレート４１ｃとが積層されて構成されている。流路構造体４１ａは厚さが５〜１０ｍｍ程度とされており、平板状のプレート４１ｂ、ｄ、ダンパプレート４１ｃの３層は全体で０．５〜２ｍｍ程度の厚さとされている。また、流路構造体４１ａの下面に形成されている壁４１ａ−２の幅は例えば、１〜２ｍｍとされている。
さらに、流路構造体４１ａは金属、樹脂、セラミックスなどにより形成することができるが、樹脂製であることが好ましく、これにより複雑な形状であっても安価に作製できる。流路構造体４と壁４１ａ−２と一体的な構造体であれば、流路構造体４と他の平板上のプレートとを積層することで、略密閉されている加圧部収容部５４および加圧部収容部５４に繋がる貫通孔４４を有する液体吐出ヘッド２が得られる。また、プレート４０ｂ、ｄは、樹脂や金属により形成することができるが、樹脂により形成することで、安価にできるとともに、リザーバ本体４０ａとの間に膨張係数差が生じないので好ましい。
【００２５】
流路構造体４１ａは、リザーバ流路４２の基本的構造を構成するものである。流路構造体４１ａの上側にプレート４１ｂ、下側に分岐流路部材５２が積層されることで、長尺状のリザーバ本体４１の長さ方向に延在するとともに、リザーバ本体４１を上下に貫通するリザーバ流路４２がほぼ構成される。リザーバ流路４２がリザーバ本体４１を上下に貫通する間にフィルタ４８が設けられており、液体中の異物などの通過を抑制する。また、リザーバ流路４２は、リザーバ本体４１の長手方向の一端部から他端部まで延在しており、その両端には、外部へ開口するリザーバ流路の供給孔４２ａが１箇所ずつ、計２箇所設けられている。このようにすることで、最初に液体を入れる際に一方から液体を入れ、他方から気体および液体を排出することができ、そのため流路内の気体の残存を少なくすることができる。そして、印刷時には、液体はどちらか一方から供給され、他方は不図示のプリンタの機構によって閉じるようにする。そのようにすると、リザーバ流路４２内の液体は、液体が供給される方のリザーバ流路４２の供給孔４２ａから中央の分岐流路の供給孔５２ａまでの流れが主になり、閉じられている方の側ではあまり液体は流動しない。
リザーバ流路４２の内壁の一部は、弾性変形可能な材質のダンパプレート４１ｃで構成されたダンパ４６になっている。ダンパ４６のリザーバ流路４２と反対の面が面する方向に変形できるように開口しているため、ダンパ４６は弾性変形することでリザーバ流路４２の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に多くなった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。ダンパプレート４１ｃの材質は、例えば、樹脂や金属であり、厚みは５〜３０μｍ程度である。
【００２６】
本実施形態では、リザーバ流路４２は長手方向に沿って延在するとともに、長さ方向に交際する方向に隣接している４本が、独立して設けられている。詳細は後述するが、これにより、１つの液体吐出ヘッド４から４色のインクを吐出できるようになる。また、リザーバ本体４１のリザーバ流路４２は、長さ方向の中央部で、後述の分岐流路５２の供給孔（中央流路）４２ａに繋がっている。
ダンパ４６は、変形によりリザーバ流路４２の体積を変える量が大きいほど、急激な流量の変化に対応でき、ダンピング効果が高くなる。最初にインクを入れる際、リザーバ流路４２に気泡などが残り難いように、複数のリザーバ流路４２をザーバ本体４１の長さ方向に延在させ、幅方向に隣接するように設けようとすると、リザーバ流路４２に面するように設けられるダンパ４６の幅は狭くなってしまう。ダンパ４６の変形量は、長さの短い幅方向の長さの影響を大きく受けるので、幅が狭いとダンピング効果は低くなる。
そこで、リザーバ流路４２において、中央部から一方端部までの流路を、中央部から他方端部までの流路よりも幅の広い幅広部４２ｃとして、幅広部４２ｃに面するようにダンパ４８を設けて、隣接するリザーバ流路４２で、幅広部４２ｃが設けられるのを異なる端部側にする。別の言い方をすれば、隣り合っているリザーバ流路４２では、幅広部４２ｃと幅広部４２ｃより幅の狭い幅狭部４２ｄと隣り合うようにする。このようにすることで、ダンパ４６のダンピング効果を高くできる。これは、ダンパ４６の面積が同程度であっても、幅が広い方が、変形量が大きくなってダンピング効果が高くなるからである。また、リザーバ４０の幅方向に幅広部４２と幅狭部４２ｄとが交互に配置されていることにより、リザーバ４０の幅が大きくなることを抑制できる。
【００２７】
さらに、印刷を行う際に、液体の供給を幅広部４２ｃ側より行うことで、液体の供給が液体吐出ヘッド２の両端部からそれぞれ行われる。そのため液体吐出ヘッド２と異なる温度の液体が供給された際に、液体吐出ヘッド２の長さ方向の温度分布がほぼ対称になり、温度分布の不均一さを減らすことができる。液体の粘度などは、通常ある程度温度依存性があるので、温度分布を平均化することにより、印刷精度を高くできる。また、複数の液体吐出ヘッド２を長さ方向に並べて、広い面積に印刷を行う場合、液体吐出ヘッド２の両端の温度差が小さいため、隣接する液体吐出ヘッド２の間で、温度差による吐出特性の差によって、境界がすじ状に見えるなどの印刷精度の低下を起き難くできる。幅広部４２ｃの幅を広くするため、幅の狭い側の幅狭部４２ｄの幅は狭い方が好ましい。また、幅狭部４２ｄの深さは、流路構造体４１ａの１／２以上、好ましくは３／４以上にすることで流量を多くできる。
【００２８】
また、後述の分岐流路５２には、長さ方向の中央部に、中央流路５２ａで繋がるので、液体を長手方向の一端から入れる場合、他端側にフィルタ４８を設けても、他端側のフィルタ４８を通る液体の量は相対的に少なくなる。そこで、液体が供給される側のリザーバ流路４２の幅を広くすれば、フィルタとして有効利用される部分の面積が広くなり、同じ開口比率のフィルタ４８を使用した場合のスループット多くできるとともに、一部に異物が詰まっても、機能低下が起り難くできる。
【００２９】
分岐流路部材５１には、分岐流路５２が設けられており、分岐流路５２の中央部の供給孔（中央流路）５２ａは、リザーバ本体４１の中のリザーバ流路４２の中央部と繋がっている。分岐流路５２は、途中で分岐して、流路部材４の中のマニホールド５の開口５ａと繋がっている。
分岐流路５２を設けて、マニホールド５の両端から流路部材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したり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の配置の幅方向への広がりも大きくなってしまう。そうなると、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。なお、分岐流路５２を設けず、リザーバ流路４２とマニホールド５の開口５ａとを直接繋げてもよい。
また、圧力損失を少なくするため、平面視した際の、分岐流路５２の長手方向の両方の端の位置と、マニホールド５の両方の端の位置とを同じにしておき、分岐流路５２の両方の端からマニホールド５の両方の端へは、直線的に下方に向かう流路で繋ぐことが好ましい。
分岐流路５２の供給孔（中央流路）５２ａは、長手方向の中央部に形成されているため、複数の部分で繋がるマニホールド５までの流路長の長さの差を比較的小さくすることができるので、液体の供給を安定化させることができる。ここで言う中央部とは、リザーバ流路４２の両端の間の中央の１／３の部分のことであり、中央流路５２ａを設ける範囲を、両端の間の中央の１／１０にすれば、分岐した後の分岐流路５２の長さをより近くできる。
【００３０】
分岐流路部材５１の流路部材４に接合されている長尺形状の両端の間に凹部が設けられており、圧電アクチュエータ基板２１が収められている。このような構造であるため、圧電アクチュエータ基板２１として、幅が流路部材４の８０％以上、長さがマニホールドの開口５ａ間の８０％以上、変位素子３０を構成する個別電極２５が４インチにわたって形成されている非常に大きなものを用いることができる。これにより、接合する圧電アクチュエータ基板２１の数を少なくできるので、工程を簡略化できるとともに、複数の圧電アクチュエータ基板２１を用いる際に生じる圧電アクチュエータ基板２１間の変位素子３０のばらつきがなくなるため、吐出ばらつきを低減できる。
分岐流路部材５１は複数の長方形状のプレート５１ａ〜５１ｃを積層して構成されている。分岐流路５２は、分岐流路５２の供給孔５２ａの直下で長手方向の一方および他方に分岐し、長手方向の端近くで下側に向かい、分岐流路５２の流出孔５２ｂで流路部材４のマニホールド５の開口５ａに繋がる。分岐した後の分岐流路５２は、マニホールド５までの流路長はそれぞれ略等しくなっている。これにより、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との複数の連結部に、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バラツキをより少なくできる。なお、ここで言う略等しいとは、最も長い流路長に対して、最も短い流路長が８０％以上であることであり、９０％以上であるとより好ましい。また、分岐流路５２は、それぞれの長さが略等しいだけでなく、断面積も略等しいことが好ましい。ここで断面積が略等しいとは、分岐流路５２の液体導入孔６０ｂから同じ流路長である場所での、流路の断面積の差が２０％以下であることであり、１０％以下であるとより好ましい。
【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、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。
流路部材４の内部には４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の長手方向に沿って延びる細長い形状を有しており、その両端において、流路部材４の上面にマニホールド５の開口５ａが形成されている。本実施例においては、マニホールド５は独立して４本設けられており、それぞれ開口５ａにおいて分岐流路５２に繋がっている。
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。加圧室１０は流路部材４の上面である加圧室面４−２に開口している。
加圧室１０は１つのマニホールド５と個別供給流路１４とを介して繋がっている。１つのマニホールド５に沿うようにして、このマニホールド５に繋がっている加圧室１０の列である加圧室列１１が、マニホールド５の両側に２列ずつ、合計４列設けられている。したがって、全体では１６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、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。なお、各加圧室列１１の端の加圧室１０は、ダミーとなっており、マニホールド５とは繋がっていない。このダミーにより、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。
【００３２】
各加圧室列１１の加圧室１０は、隣接する圧室列１１の間に角部が位置するように千鳥状に配置されている。１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０により加圧室群が構成されており、加圧室群は４つある。各加圧室群内における加圧室１０の相対的な配置は同じになっており、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて配置されている。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て部分はあるものの、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９は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、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。
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とからは、流路部材４の下面の吐出面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、加圧室の対角線を延長する方向に伸びている。つまり、長手方向の吐出孔８の配置と加圧室１０配置は同じになっている。各加圧室列１１において、加圧室１０は３７．５ｄｐｉの間隔で並んでおり、１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は全体として、長手方向に１５０ｄｐｉの間隔になっている。さらに、４つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、長手方向に６００ｄｐｉに相当する間隔でずれて配置されているため、液体加圧室１０は全体で長手方向に６００ｄｐｉの間隔で形成されている。前述のように、吐出孔８の長手方向の配置は液体加圧室１０と同じになっているので、吐出孔８の長手方向の間隔も６００ｄｐｉになっている。
【００３３】
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６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４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が、６００ｄｐｉの等間隔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６００ｄｐｉ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４つの吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で１５０ｄｐｉ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１５０ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となる。この場合、さらに４つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成してもよい。さらに、２つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、３００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成してもよい。このようにすることで、記録媒体Ｐ上において、主走査方向に並んだ同じ色のインクでは、吐出されたもとが、異なる液体吐出ヘッド２の、しかも液体吐出ヘッド２の中のマニホールド５の位置が異なるものになる。そのため、液体吐出ヘッド２毎に生じる液体吐出特性のばらつきや、各液体吐出ヘッド２内におけるマニホールド５の位置により生じたばらつきを反映した同傾向の吐出ばらつきが並んで生じ難いので、きれいな画像が得られる。
【００３４】
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。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。共通電極用表面電極２８は、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）において接続され、共通電極用表面電極２８およびその上に形成される共通電極用接続電極が、引出電極２５ｂおよびその上に形成される接続電極２６よりも面積が大きいため、信号伝達部９２が端からはがれ難くできる。
【００３５】
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。
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〜ｇ、カバープレート４ｈおよびノズルプレート４ｉ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。
【００３６】
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。
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４ｉ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、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〜ｇに形成されている。
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に入りを通り、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。
【００３７】
分岐流路部材５１も、流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート５１ａ〜ｃに、エッチングや研削により所定の形状に加工されて積層接着され、液体流路５２および圧電アクチュエータが収納される加圧部収容部５４となる凹部が設けられる。プレート５１ａ〜ｃの厚さは、例えば０．３〜３ｍ程度である。
圧電アクチュエータ基板２１は、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、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。
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。流路部材４に、接続電極２６が形成された圧電アクチュエータ基板２１を積層して接合する際に、ダミー接続電極２７も形成しておけば、接合する圧力は接続電極２６およびダミー接続電極２７を介して伝わるので、加わる圧力の分布を均一化し、接合されない部分や接合の弱い部分を生じにくくできる。ダミー接接続電極２７は、信号伝達部９２と接続しなくてもよいが、接続すれば、圧電アクチュエータ基板２１と信号伝達部９２との接続強度を高くすることができる。
【００３８】
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。
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５〜７ｐｌ（ピコリットル）程度である。
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。
【００３９】
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、ｂが元の形状に戻り、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極２５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇して、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。
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から連続して行う。一般に、液体吐出を連続して行う場合は、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。
【００４０】
続いて、本発明の他の液体吐出ヘッドの実施形態を図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）〜（ｃ）に示す液体吐出ヘッド２０２、３０２、４０２は、基本構造は図１〜７で示したものと同じであるが、リザーバ本体４１の流路構造体２４１ａ、３４１ａ、４４１ａの構造が異なっている。なお、変わりがない部位については、同じ符号を付けて、説明を省略する。
【００４１】
図８（ａ）に示す液体吐出ヘッド２０２では、加圧部収容部５４を構成する壁２４１ａ−２の先端がヘッド本体２ａの吐出孔面４−１より下側に突出している。このように、壁２４１ａ−２の先端を吐出孔面４−１より突出させることにより、記録媒体Ｐが吐出孔面４−１に当たり吐出孔８の形状をゆがませたり、吐出孔面４−１に形成さている撥水膜を傷つけたりしてしまうことにより、液体の吐出が変動するのを抑制できる。壁２４１ａ−２の先端は、吐出孔面４−１の周囲の少なくとも一部より突出させてあれば、上述の効果が得られる。液体吐出ヘッド２０２と記録媒体Ｐとが相対的に移動する方向に直交する方向である吐出孔面４−１の長辺全体に設けられていれば、吐出孔面４−１を守る効果を高くできる。さらに、壁２４１ａ−２の先端を、吐出孔面４−１の周囲全体より突出させることで、吐出孔面４−１をより守ることができる。壁２４１ａ−２の先端を、吐出孔面４−１の周囲全体より突出させることで、流路部材４の側面全体が壁２４１ａ−２により覆われた状態になる。そのため、流路部材４が複数のプレートを積層して形成されている場合、各プレートの接着が不十分であっても、外部との液体の行き来を生じ難くすることができ、印刷に支障をきたすことを抑制できる。なお、吐出孔面４−１より壁２４１ａ−２の先端までの突出量を０．２ｍｍ以上にすることにより、吐出孔面４−１を守る効果を高くすることができる。一方、０．５ｍｍ以下にすることにより、吐出孔面４−１と突出した部分との段差を、吐出孔面４−１をワイプする際に支障なくできる。
また、このような構造を有することにより、吐出孔面４−１を保護するために別の部材を組み付ける必要がなく、吐出ヘッド２ａとリザーバ４０とを接合するだけで、加圧部収容部５４として、略密閉された空間を確保するとともに、吐出孔面４−１を保護する突出を設けることができる。
【００４２】
図８（ｂ）に示す液体吐出ヘッド３０２では、圧電アクチュエータ基板２１を収容する空間である加圧部収容部５４を構成する壁２４１ａ−２の先端が、吐出孔面４−１より下側に突出しているとともに、壁２４１ａ−２の先端部の外側のエッジが面取りされている。そのため、記録媒体Ｐが傷つくことが抑制できる。
図８（ｃ）に示す液体吐出ヘッド４０２では、圧電アクチュエータ基板２１を収容する空間である加圧部収容部５４を構成する壁２４１ａ−２の先端が、吐出孔面４−１より下側に突出しているとともに、壁２４１ａ−２の先端面を内側面より外側面に向かう傾斜面としてある。そのため、記録媒体Ｐが傷つくことが抑制できる。
以上を遮蔽部に関してまとめると、液体吐出ヘッド２が、複数の吐出孔８および複数の吐出孔８とそれぞれ繋がっている複数の加圧室２０を備えている流路部材４と、流路部材４に接合されており、複数の加圧室１０の中の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧部３０と、流路部材４に沿うように接合されており、流路部材４の加圧部３０が接合されている加圧室面４−２より突出するように設けられている遮蔽部４１ａ−２とを備えている場合、ミストなどによる短絡や腐食などを生じ難くできる。
また、流路部材４が、複数の吐出孔８が開口した平面状の吐出孔面４−１を有し、遮蔽部３４１ａ−２の少なくとも一部が吐出孔面４−１よりも突出している場合、吐出孔面４−１を外部からの衝撃から保護することができる。
さらに、吐出孔面４−１が遮蔽部３４１ａ−２により囲まれており、かつ遮蔽部３４１ａ−２が吐出孔面４−１の周囲全てにわたって吐出孔面４−１よりも突出している場合、よりよく保護できる。遮蔽部は、吐出孔面側の先端部のうち吐出孔面と対向しない側が面取りされていることが好ましい。
【００４３】
液体吐出ヘッド２が、複数の加圧室１０に液体を供給するリザーバ流路４２を備えているとともに、一部が遮蔽部４１ａ−３となっているリザーバ４０を備え、リザーバ４０と流路部材４と遮蔽部４１ａ−３との間に、複数の加圧部３０が収容されている加圧部収容部５４を備えている場合、リザーバ４０によってもミストの侵入が抑制できる。
また、液体吐出ヘッド２が、複数の加圧室３０に液体を供給するリザーバ流路４２を備えているとともに、一部が遮蔽部４１ａ−３となっているリザーバ４０を備え、リザーバ４０と流路部材４との間に、複数の加圧部３０が収容される加圧部収容部５４を備えている場合、リザーバ４０によってもミストの侵入が抑制できるとともに、流路部材４とリザーバ４０と接合させるだけで、液体吐出ヘッド２に遮蔽部４１ａ−３が取り付けられた状態にできるので、製造工程が簡単になる。
リザーバ４０が加圧部収容部５４に繋がっている貫通孔４４を備えており、貫通孔４４を通っており、複数の加圧部３０を駆動する信号を伝達する信号伝達部９２を備えている場合、信号伝達部９２および信号伝達部９２と複数の加圧部３０との接点をなどによる短絡や腐食などを生じ難くできるとともに、信号伝達部９２をリザーバ４０の上に引き回すことができる。
流路部材４が、一方方向に長い長尺形状であり、かつ共通流路５を備えており、共通流路５は、流路部材４の前記一方方向に延在しているとともに、複数の加圧室１０に繋がっており、リザーバ４０は、前記一方方向に長く、かつ分岐流路５２を備えており、分岐流路５２は、リザーバ４０の前記一方方向に延在しており、分岐流路５２の中央部がリザーバ流路４２の中央部と繋がっており、かつ分岐流路５２両端部がそれぞれ流路部材４の共通流路５と繋がっている場合、共通流路５の両端から供給することで、液体の供給が安定するとともに、分岐流路５２のその両端までの長さの差が小さくなるので、供給の条件が近くなる。
【００４４】
流路部材４およびリザーバ４０に、それぞれ独立した共通流路５およびリザーバ流路４２が複数設けられている場合、それぞれに異なる液体を供給して吐出すことができるので、多色印刷などができるようになる。
また、ヘッド本体２ａが一方方向に長い場合、長手方向において、温度差を生じ易いが、図４（ｃ）に示されているように、リザーバ４０に、長手方向に延びる複数の断熱部間に熱伝導部４１ａ−３が存在していることにより、長手方向に熱が伝わり易くなり、ヘッド本体２ａ内の温度ばらつきを小さくできる。リザーバ５４０と流路部材４とを接合している接合方向から見た場合、すなわち平板状のリザーバの５４０の平面視において、熱伝導部４１ａ−３と、リザーバ４０の長手方向に沿った外壁の間にはリザーバ流路４２が存在する。リザーバ流路４２を満たす水などの液体は、金属などで構成される熱伝導部４１ａ−３より熱伝導率が低いので、リザーバ流路４２は、熱伝導部４１ａ−３から長手方向に沿った外壁に熱が伝わって外部に逃げていくのを抑制する断熱部として作用して、熱を長手方向に伝わり易くできる。
リザーバ４０は、全体を金属などの高熱伝導部材で構成してもよい。また、流路構造体４１を基本的にプラスチックで構成して、熱伝導部４１ａ−３として、金属などの高熱伝導部材を柱状にして入れれば、長手方向へ運ばれる熱の割合をより多できる。また、そうすれば、流路構造体４１を金属製にして、複雑な形状を研削など加工するよりも安価に作製することができる。
【００４５】
リザーバ４０にヒータを取り付けて４０〜６０℃程度に加熱して使用する場合、長手方向の両端部からの熱の放散があるので、ヒータをリザーバ４０の主面のほぼ全体に取り付けたとしても、ヘッド本体２ａの両端の温度が中央の温度よりも低く成り易い。熱伝導部４１ａ−３が存在しない場合、例えば、長手方向において２〜５℃程度の温度差を生じることがあるが、液体の粘度や変位素子３０の変位特性は、ある程度温度により変わるため、温度差により吐出性がばらつくことがある。熱伝導部４１ａ−３に存在することにより、他の構造にもよるが、例えば、長手方向の温度差が１℃程度あるいは、それ以下にすることができる。
熱伝導部４１ａ−３を、短手方向であるリザーバの幅方向の中央部に設ければ、短手方向の温度差も少なくすることができる。ここで、熱伝導部４１ａ−３を、短手方向の中央部に設けるとは、熱伝導部４１ａ−３が、短手方向の中央の短手方向の幅の１／２の領域（すなわち、短手方向の端から１／４〜３／４までの領域）と重なっていることを指し、中央の幅の１／４の領域（すなわち、短手方向の端から３／８〜５／８までの領域）と重なっていることが好ましい。
【００４６】
また、特に印刷の結果への影響が大きい流路部材４における温度差を小さくするために、リザーバ４０と流路部材４とは、それぞれの両端を接続するのがよい。そのようにすることで、リザーバ４０から流路部材４への熱が、主に両端から伝わり、長手方向における液体吐出ヘッド２全体の温度分布と相殺されるようになるので、流路部材４における温度差をより小さくできる。
さらに、リザーバ４０は、リザーバ４０と流路部材４との接合方向から見た場合の流路部材４の外周を囲うようにして、流路部材４と接合されている場合、リザーバ４０から流路部材４への熱が流路部材４の外周全体から伝わってくるので、流路部材４における温度差をより小さくできる。
【００４７】
図９ならびに図１０（ａ）および（ｂ）は、本発明の液体吐出ヘッド２の他の実施形態である。図９は、ヘッド本体２の部分縦断面図であり、図１０（ａ）は、図９に示した液体吐出ヘッドのリザーバ５４０を構成する部材の平面図であり、（ｂ）は、図９（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図である。これらにおいて、図２〜７で示した液体吐出ヘッドと差異の少ない部分については、同じ符号を付けて説明を省略する。
【００４８】
この液体吐出ヘッドには、リザーバ流路４２、分岐流路５２、共通流路であるマニホールド５が、それぞれ２本設けられている。リザーバ流路４２は、それぞれ別の分岐流路５２に繋がっており、分岐流路５２は、途中で分岐して、それぞれ別のマニホールド５に繋がっている。各マニホールドは、３００ｄｐｉの間隔で配置された複数の吐出孔８にそれぞれ繋がっている加圧室に繋がっている。これにより、２本のリザーバ流路４２に異なる色のインクを供給すれば、３００ｄｐｉで２色の印刷ができ、同じ色のインクを供給すれば、６００ｄｐｉの印刷が可能になる。
この液体吐出ヘッドにおいても、リザーバ５４０の長手方向に熱伝導部５４１ａ−３が延在しており、これにより短手方向よりも長手方向に熱が伝わり易くなっている。
熱伝導部５４１ａ−３とリザーバ５４０の長手方向に沿った外壁との間には、リザーバ流路４２があることにより、熱伝導が抑制される。また、リザーバ５４０には、空間５４１ａ−４が設けられており、この空間５４１ａ−４は、熱伝導部５４１ａ−３とリザーバ５４０の長手方向に沿った外壁との間の熱伝導を抑制する断熱部となっている。すなわち、リザーバ流路４２および空間５４１ａ−４の両方が、熱伝導部５４１ａ−３とリザーバ５４０の長手方向に沿った外壁との間に設けられていて、断熱部として機能するため、長手方向に運ばれる熱の割合を多くできる。なお、空間５４１ａ−４には、リザーバ５４０よりも熱伝導性の低いものが入れられていてもよい。例えば、弾性体を入れて、吐出に伴う液体吐出ヘッド２の共振を抑制させるようにしてもよい。
【００４９】
断熱部は、リザーバ流路４２および空間５４１ａ−４のどちらか一方で構成されていてもよい。しかし、断熱部を空間５４１ａ−４のみで構成しようとすると、リザーバ５４０に、リザーバ流路４２以外に空間５４１ａ−４の占める割合が多くなり、空間の利用効率が悪くなる。また、断熱部をリザーバ流路４２のみで構成しようとすると、液体を効率よく供給したり、泡などが流路部材４へ流れ難くしたりする上で不必要な流路を作ることになってしまい、本来のリザーバ流路４２の役割を阻害するおそれがある。したがって、リザーバ流路４２と空間５４１ａ−４とを組み合わせて断熱部とするのがよい。
断熱部は長手方向に沿って、熱伝導部５４１ａ−３とリザーバ５４０の短手方向の外壁の間に存在すれば、連続的に設けられていても、断続的に設けられていてもよい。異なる液体が流れる可能性のあるリザーバ流路４２の間やリザーバ流路４２と空間５４１ａ−４との間以外において、連続的に設けることで、短手方向への熱伝導をより抑制できる。
【００５０】
また、ヘッド本体２ａにヒータを取り付ける場合、熱伝導部５４１ａ−３のあるリザーバ５４０に取り付けるのが好ましい。その場合、ヒータは長手方向に沿って取り付け、さらに長手方向の一端部から他端部までの長さを有するものを取り付けるのが好ましい。一般的に、ヒータを取り付けた場合であっても、ヘッド本体２ａの長手方向の両端からの放熱が多くなるので、両端の温度が低くなる傾向があるが、上述のように、熱伝導部５４１ａ−３によって熱が長手方向へ移送されるので、長手方向の温度分布の差を小さくできる。
【００５１】
続いて、本発明のさらに他の液体吐出ヘッドの実施形態を図１１（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図１〜７で示した液体吐出ヘッド２の分岐流路部材５１を図１１（ａ）に示した分岐流路部材６５１に変え、流路構造体４１ａを図１１（ａ）に示した流路構造体６４１ａに変えることで、本発明のさらに他の液体吐出ヘッドが得られる。
【００５２】
分岐流路部材６５１の供給孔（中央流路）６５２ａは、長さ方向の中央部に設けられているが、長さ方向に交互にずれて配置されている。これにより供給孔６５２ａが離れて配置されるため、流路構造体６４１ａと分岐流路部材６５１との接合に際に、小さな接合不良が生じても、隣接する供給孔６５２ａ同士が繋がり難く、液体の混合が生じにくい。また、接合を接着で行う場合、流路構造体６４１ａと分岐流路部材６５１との少なくとも一方に余分な接着剤が流路にはみ出さないように溜める溝が設けられていることが好ましく、隣り合う供給孔６５２ａの間の、溝を形成する余地を広くできる。さらに、隣り合う供給孔６５２ａの間が広いので、接続部の周囲にＯリングを入れることで、液体の混合をより抑制することができる。長さ方向にずらす量は、分岐流路５２の長さの１／５以下、特に１／１０以下にすることで、分岐した後の分岐流路５２の長さの差を少なくできる。流出孔５２ｂまでの長さが短い方の分岐流路５２を蛇行あるいは斜行させて長くすれば、分岐流路５２の長さの差をより少なくできる。
【００５３】
流路構造体６４１ａの幅広部６４２ｃと幅狭部６４２ｄの間は、幅の広さを徐々に変わるようにすることで、液体の流れをスムーズにできる。そうすることで、液体を最初に入れる際に、気泡や異物がリザーバ流路６４２内に残りにくくすることもできる。また、そのような場合、供給孔６５２ａの長さ方向へのずれを、幅広部６４２ｃと反対側にすることで、隣り合うリザーバ流路６４２間の隔壁の厚さを一定以上にしつつ、ダンパ４６の長さを長くできるので、ダンピング効果を高くできる。さらに、フィルタの長さも長くできるので、スループット高くできる。
なお、この実施態様では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子３０を示したが、これに限定されず、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。
【００５４】
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。
次いで、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を印刷して焼成する。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。
次いで、圧延法等により得られプレートプレート４ａ〜ｉを、接着層を介して積層して、流路部材４を作製する。プレート４ａ〜ｉ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。
これらプレート４ａ〜ｊ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いため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。
【００５５】
リザーバ４０は、リザーバ本体４１を構成する射出成形したリザーバ本体の流路構造体４１ａ、金属にさまざまな孔を開けたプレート４１ｂ、ｄ、およびダンパプレート４１ｃと、積層接着分岐流路部材５１を構成する、金属にさまざまな孔を開けたプレート５１ａ〜ｃを積層接着し、フィルタ４８を貼り付けて作製する。
圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ基板２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを加熱接合することができる。
【００５６】
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、予めドライバＩＣ５５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ＩＣ５５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。
次いで、リザーバ４０と流路部材４とを、リザーバ４０の貫通孔４４に、ＦＰＣを通した後、接着する。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ基板２１や流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、分岐流路部材５１と流路部材４とを加熱接合することができる。これにより、リザーバ４０と流路部材４との間に、加圧部収容部５４ができ、貫通孔４４以外の部分が略密閉された空間に、圧電アクチュエータ基板２１が収容される。この後、より密閉状態を高めるために、凹部の縁４１ａ−２と流路部材４との間に樹脂などの封止剤を充填してもよい。
次いで、所定の位置に断熱性弾性部材９５を樹脂などで取り付けた押圧板９６をリザーバ４０、および予めコネクタ９５や制御部１００と電気的に接続される信号ケーブルなどを実装した配線基板９４をねじで固定する。さらに、信号伝達部９２を曲げて、信号伝達部９２の一端をコネクタ９５に差し込んで固定する。その後、筐体９０をねじで固定する。信号ケーブルは、筐体９０に開けられた孔より外部に引き出される。必要に応じて、リザーバ４０と流路部材の間は封止され、信号ケーブルが引き出された孔は樹脂製の部品なので塞いで、液体吐出ヘッド２を作製することができる。
【図１】
2015044421.tif 000003
【図２】
2015044421.tif 000004
【図３】
2015044421.tif 000005
【図４】
2015044421.tif 000006
【図５】
2015044421.tif 000007
【図６】
2015044421.tif 000008
【図７】
2015044421.tif 000009
【図８】
2015044421.tif 000010
【図９】
2015044421.tif 000011
【図１０】
2015044421.tif 000012
【図１１】
2015044421.tif 000013