(57)【要約】【課題】簡単に高解像度化できる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】結晶面方位（１１０）のシリコン基板の２つの結晶方位＜１１２＞に沿ってそれぞれ並ぶ圧力室１および吐出口２を有する。記録媒体に対する相対移動方向が、第１の＜１１２＞方向（Ｘ方向）に対して垂直な方向（Ｙ方向）である。第２の＜１１２＞方向（Ｙ’方向）に延びる列内の吐出口２のＹ方向ピッチをＹP、吐出口列のＸ方向ピッチをＸP、描画格子のＸ方向ピッチをＲX、Ｙ’方向に延びる列内の吐出口２のＸ方向ピッチをＡ、吐出口２の行の総数をＢ、２つの結晶方位＜１１２＞がなす角度をθ、Ｍとｎを自然数とすると、Ａ＝ＲX×Ｍ、Ｙ’P＝ＲX×Ｍ÷cosθ、ＹP＝ＲX×Ｍ×tanθ、ＸP＝ＲX×｛（Ｍ×ｎ）＋Ｌ｝、Ｂ＝（Ｍ×ｎ）＋Ｌである。ＬはＭに対して互いに素な、０を除く整数である。【選択図】図２
2016135561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対して相対的に移動しながら前記記録媒体に液滴を吐出する液体吐出ヘッドであって、
結晶面方位が（１１０）であるシリコン基板の２つの結晶方位＜１１２＞の両方に沿ってそれぞれ並べて配置されている複数の圧力室と、前記２つの結晶方位＜１１２＞の両方に沿うとともに、平面的に見て前記圧力室と対向する位置にそれぞれ並べて配置されている複数の吐出口と、を有し、
前記記録媒体に対する相対移動方向が、前記２つの結晶方位＜１１２＞のうちの一方である第１の＜１１２＞方向に対して垂直な方向であり、
前記第１の＜１１２＞方向をＸ方向、前記相対移動方向をＹ方向、前記２つの結晶方位＜１１２＞のうちの他方である第２の＜１１２＞方向をＹ’方向とし、前記Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内の前記吐出口の前記Ｙ方向におけるピッチをＹP、前記Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内の前記吐出口の前記Ｙ’方向におけるピッチをＹ’P、前記吐出口の列の前記Ｘ方向におけるピッチをＸP、液滴吐出によって形成すべきドットの前記Ｘ方向におけるピッチをＲX、前記Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内の前記吐出口の前記Ｘ方向におけるピッチをＡ、前記Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内に含まれる前記吐出口の数をＢ、２つの結晶方位＜１１２＞が互いになす角度をθ、Ｍとｎをそれぞれ自然数とすると、
Ａ＝ＲX×Ｍ
Ｙ’P＝Ａ÷cosθ＝ＲX×Ｍ÷cosθ
ＹP＝Ａ×tanθ＝ＲX×Ｍ×tanθ
ＸP＝ＲX×｛（Ｍ×ｎ）＋Ｌ｝
Ｂ＝（Ｍ×ｎ）＋Ｌ
ただし、ＬはＭに対して互いに素な、０を除く整数である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室の内壁面は、前記２つの結晶方位＜１１２＞のうちのいずれかに沿っている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記吐出口の前記Ｘ方向に延びる複数の行が複数のグループに分けられて分割駆動される、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
行番号をＣ、液滴吐出によって形成すべきドットの前記Ｙ方向におけるピッチをＲYとして、｛（Ｃ−１）×ＹP｝÷ＲYの剰余の値が近い複数の行を、前記吐出口から同時に液体を吐出するグループとして、複数のグループに分けて分割駆動が行われる、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出して画像形成を行う液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置の液体吐出ヘッドの圧力室や流路を形成する部材としてシリコン基板が広く用いられている。シリコン基板に凹状の溝及び貫通穴を形成する場合に、結晶面方位が（１１０）の面から異方性ウェットエッチングを行うと、面に垂直な壁が精度良くできる。この垂直な壁は、結晶方位＜１１２＞に延びる（１１１）面である。（１１０）面において結晶方位＜１１２＞は２つ存在し、互いのなす角度は約７０．５３度である。このようにシリコン基板の（１１０）面から異方性エッチングを行うことによって垂直な壁を形成すると、圧力室や流路を高密度にレイアウトできる。さらに、特許文献１には、圧力室を結晶方位＜１１２＞に沿って配置することで、流路の幅を狭くでき、小型かつ低コストの液体吐出ヘッドを提供可能にする技術が提案されている。また、特許文献２には、圧力室の長手方向に対して吐出口の配列方向を斜めにする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８１９４５号公報
【特許文献２】特開２００１−１００４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２に記載の従来例では、所望の描画格子を形成するために圧力室が千鳥配置されている（本明細書中で言う描画格子とは、所望の品質の画像を形成するために必要なドット密度（解像度）にて仮想的に形成した格子を意味する）。千鳥配置のため、特許文献１及び２では、圧力室および吐出口を一方向（例えば行方向）に直線的に並べて配置しつつ、他の方向（例えば列方向）にも直線的に並べてマトリクス状に配置することはできない。
【０００５】
高解像度の画像を形成する液体吐出ヘッドにおいて、圧力室のサイズが描画格子のピッチに比べて大きい場合には、液体吐出ヘッドと記録媒体の相対移動とタイミングを合わせて適切な吐出口から液滴を吐出することによって所望の描画格子を実現する。そのためには、複数の圧力室および吐出口を行方向と列方向のいずれにも直線的かつ規則的に並べて高密度に配置することが望ましい。しかし、特許文献１及び２に記載の発明では、前述したように千鳥配列のために、行方向と列方向の両方に直線的かつ規則的に並べて配置することはできない。さらに、仮に行方向と列方向が非直角に交差していると、液体吐出ヘッドと記録媒体の相対移動に合わせて各吐出口から適切なタイミングの液滴吐出を行うことが容易ではない。
そこで、本発明の目的は、簡単に高解像度化を可能にする液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、記録媒体に対して相対的に移動しながら記録媒体に液滴を吐出する液体吐出ヘッドに関する。結晶面方位が（１１０）であるシリコン基板の２つの結晶方位＜１１２＞の両方に沿ってそれぞれ並べて配置されている複数の圧力室を有する。さらに、２つの結晶方位＜１１２＞の両方に沿うとともに、平面的に見て圧力室と対向する位置にそれぞれ並べて配置されている複数の吐出口を有する。記録媒体に対する相対移動方向が、２つの結晶方位＜１１２＞のうちの一方である第１の＜１１２＞方向に対して垂直な方向である。第１の＜１１２＞方向をＸ方向、相対移動方向をＹ方向、２つの結晶方位＜１１２＞のうちの他方である第２の＜１１２＞方向をＹ’方向とする。Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内の吐出口のＹ方向におけるピッチをＹP、Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内の吐出口のＹ’方向におけるピッチをＹ’P、吐出口の列のＸ方向におけるピッチをＸPとする。液滴吐出によって形成すべきドットのＸ方向におけるピッチをＲX、Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内の吐出口のＸ方向におけるピッチをＡ、Ｙ’方向に延びる同一の吐出口列内に含まれる吐出口の数をＢ、２つの結晶方位＜１１２＞が互いになす角度をθとする。Ｍとｎをそれぞれ自然数とすると、Ａ＝ＲX×Ｍ、Ｙ’P＝Ａ÷cosθ＝ＲX×Ｍ÷cosθ、ＹP＝Ａ×tanθ＝ＲX×Ｍ×tanθ、ＸP＝ＲX×｛（Ｍ×ｎ）＋Ｌ｝、Ｂ＝（Ｍ×ｎ）＋Ｌ、ただし、ＬはＭに対して互いに素な、０を除く整数である。
この構成によると、各吐出口から吐出した液滴のＸ方向ピッチを、所望の描画格子のＸ方向ピッチと一致させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、シリコン基板の結晶方位に合わせて圧力室および吐出口を適切に配置することにより、高密度化が可能であり、しかも所望の描画格子を実現することができる。その結果、簡単に高解像度化を可能にする液体吐出ヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの圧力室と吐出口の配置を示す模式図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの吐出口と液滴着弾位置を示す説明図である。
【図３】図１に示す液体吐出ヘッドの吐出口の配置の一例を示す説明図である。
【図４】図１に示す液体吐出ヘッドの吐出口の配置の他の例を示す説明図である。
【図５】図１に示す液体吐出ヘッドの吐出口の配置の他の例を示す説明図である。
【図６】図１に示す液体吐出ヘッドの吐出口の配置の他の例を示す説明図である。
【図７】図１に示す液体吐出ヘッドの吐出口の配置の他の例を示す説明図である。
【図８】液体吐出ヘッドの各行の吐出口と描画格子点のＹ方向の位置ずれ量を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例の液体吐出ヘッドの斜視図および底面図である。
【図１０】図９に示す液体吐出ヘッドのヘッドチップの分解斜視図である。
【図１１】図１０に示すヘッドチップ内の流路を示す平面図および要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［液体吐出ヘッドの吐出口の配置］
本発明の液体吐出ヘッドは、図１に示すように、行方向および列方向にそれぞれ直線的かつ規則的に並ぶマトリクス状に配置された複数の圧力室１と、各圧力室１に対して平面的に対向する位置にそれぞれ配置された吐出口２とを有している。本発明では、垂直な壁面を有する圧力室１を形成するために、単結晶シリコン基板の結晶面方位が（１１０）の面から異方性ウェットエッチングを行って圧力室１を形成している。このエッチングによって形成される垂直な壁面は、２つの結晶方位＜１１２＞にそれぞれ延びる、エッチング速度が極めて遅い２つの（１１１）面である。この２つの（１１１）面、すなわち、２つの＜１１２＞方向に延びる面を内壁面とする圧力室１が形成されている。そして、高密度化のために、この壁面の延びる方向、すなわち２つの＜１１２＞方向にそれぞれ沿って圧力室１が配置されるため、一方の＜１１２＞方向が行方向、他方の＜１１２＞方向が列方向になっている。このように配置することにより、千鳥配置にしなくても高密度化できる。なお、便宜上、行方向を第１の＜１１２＞方向およびＸ方向、列方向を第２の＜１１２＞方向およびＹ’方向と称する。２つの＜１１２＞方向のなす角度θは約７０．５３度である。
【００１０】
高解像度の画像を形成する場合には、形成しようとする所望の画像のドット（描画格子）のＸ方向ピッチが、マトリクス状に並ぶ吐出口２のＸ方向ピッチよりも小さいことが多い。そのような場合には、記録媒体を液体吐出ヘッドに対して相対的に移動させて少しずつずらしながら液体吐出を行うことにより、前述したように斜めに（Ｙ’方向に）並ぶ、液体吐出ヘッドの全ての吐出口２を利用して１行の記録を行う。液体吐出ヘッドと記録媒体の相対移動方向は、吐出口２の行方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）であることが好ましい。そして、異なる行の吐出口２から吐出された液滴がＸ方向の同じ位置に重複して着弾することがなく、かつ、全ての行の吐出口２から吐出された液滴の着弾位置が、描画格子のＸ方向ピッチと等しい間隔で規則的に並ばなければならない。そのために必要な条件を、本発明者は検討した。
【００１１】
図２は、本発明における吐出口２の配置を説明するための模式図である。ここでは、７行×４列のマトリクス状に配置された複数の吐出口２を用いて液滴吐出を行う例について説明する。なお、図２等においては、各吐出口２からＹ方向に延びる補助線を引いて、各吐出口２のＸ方向ピッチが判りやすいように示している。
【００１２】
図２に示すように、両端部を除く中央部においては、記録媒体を液体吐出ヘッドに対して相対的に移動させて、各吐出口２が記録媒体のＹ方向の同一位置（例えば直線Ｓ上の位置）に対向した時点でその都度液滴を吐出する。その際に、ある列の隣り合う２つの吐出口２から吐出した２つの液滴の間に、その他の列のいずれかの吐出口２から吐出した液滴が介在するようにする。それにより、吐出口２のＸ方向ピッチよりも小さなＸ方向ピッチでドットを並べて形成できる。こうして所望の描画格子を実現するためには、同一列内の隣り合う吐出口２のＸ方向ピッチをＡとして、描画格子のＸ方向ピッチをＲXとすると、Ａ＝ＲX×Ｍ（Ｍは自然数）であることが必要である。仮にＡ＝ＲX×Ｍでないとすると、記録媒体の移動にタイミングを合わせて吐出口２から液体を吐出しても、所定の描画格子ピッチＲXから外れた位置に着弾する液滴が生じてしまうため、所望の描画格子を正確に実現できない。図２に示す例ではＭ＝２である。なお、描画格子のＸ方向ピッチＲXは、解像度から自動的に決まる。例えば、解像度が１２００ｄｐｉ、すなわち１インチ（約２．５４ｃｍ）当たりのドット数が１２００である場合には、ＲX＝約２１．１６μｍである。Ｘ方向の解像度とＹ方向の解像度が等しい場合には、描画格子のＹ方向のピッチＲYはＲY＝ＲXである。
【００１３】
次いで、同一の吐出口列内の隣り合う吐出口２のＹ方向のピッチをＹPとして、行方向（Ｘ方向）と列方向（Ｙ’方向）のなす角度をθとすると、ＹP＝Ａ×tanθ＝ＲX×Ｍ×tanθである。ここで、前述したようにＲXは一定（例えば２１．１６μｍ）であり、θは２つの＜１１２＞方向のなす角度であるから約７０．５３度である。また、同一の吐出口列内の隣り合う吐出口２の列方向（Ｙ’方向）のピッチをＹ’Pとすると、Ｙ’P＝Ａ÷cosθ＝ＲX×Ｍ÷cosθである。
【００１４】
同一行内の隣り合う吐出口２の行方向（Ｘ方向）のピッチをＸPとして、同一列内に含まれる吐出口２の数、すなわち行の総数をＢとすると、図２から明らかなように、ＸP×Ｍ＝Ａ×Ｂ（図２に示す例ではＭ＝２，Ｂ＝７）である。この式は、ＸP×Ｍ＝ＲX×Ｍ×Ｂ、すなわち、ＸP＝ＲX×Ｂと書き換えることができる。
【００１５】
Ｘ方向とＹ’方向とに沿ってマトリクス状に並ぶ吐出口２のうち、Ｘ方向の両端部にはＸ方向ピッチが大きくなってしまう部分が存在するが、実際の液体吐出ヘッドの吐出口２全体からするとごく微小な部分であり、無視することができる。また、この両端部においてＸ方向ピッチが大きくなる部分の吐出口２を形成せずに省略してもよい。
【００１６】
吐出口２のなす行の総数Ｂについて考察すると、仮にＢがＭの整数倍であると、１つの列の吐出口２から吐出された液滴と、他の列の吐出口２から吐出された液滴とが、同じ位置で重なり合う可能性がある。あるいは、ある吐出口から吐出した液滴と、それに最も近接する液滴との間に、描画格子のＸ方向ピッチＲXよりも大きい間隔が空いてしまう部分が生じる。図２の例では、Ｍ＝２かつＢ＝７であるため、ＢはＭの整数倍ではない。仮に、Ｂ＝８に変更すると、図２に三角形で示す吐出口２’が追加される。そしてこの吐出口２’から吐出される液滴は、２つ隣の列の吐出口２ａから吐出される液滴と重なり合ってしまう。このように、１つの吐出口２’が無駄になるため、Ｂ＝８は好ましくない。一方、仮に、Ｂ＝６に変更すると、図２に示す吐出口２ｂが存在しなくなる。その結果、隣の列の吐出口２ｃから吐出された液滴Ｄ1と吐出口２ｄから吐出された液滴Ｄ2との間に位置し得る吐出口が存在せず、ドットＤ3が形成できないため、所望の描画格子のＸ方向のピッチＲXが実現できない。従って、ＢはＭの整数倍ではなく、Ｂ＝Ｍ×ｎ＋Ｌでなければならない（ｎは自然数）。さらに、このＬについて検討すると、ＬとＭが互いに素な数でなければならない。すなわち、ＬとＭが互いに素な数でない、すなわち、ＬとＭとに公約数が存在する場合には、ある吐出口２からの液滴吐出位置と、他の列の吐出口からの液滴吐出位置が重なり合うような吐出口２の配置になってしまう。そのため、所望の描画格子のＸ方向ピッチＲXで液滴吐出位置が配置されない部分が生じてしまい、所望の描画格子が実現しない。従って、ＸP＝ＲX×Ｂ＝ＲX×（Ｍ×ｎ＋Ｌ）であって、ｎは自然数、Ｌは０を除く整数、かつＭに対して互いに素な数であることが必要である。
【００１７】
この点について、図３〜７を参照して説明する。図３には、Ｍ＝４，ｎ＝２，Ｌ＝１、すなわち、Ａ＝４ＲXで、Ｂ＝９行の例を示している。この場合、記録媒体の搬送とタイミングを合わせて液体吐出を行うことにより、各吐出口２から吐出した液滴は重なり合うことなくＸ方向にＲXずつずれた位置にあり、所望の描画格子が実現する。
【００１８】
一方、図４には、Ｍ＝４，ｎ＝２，Ｌ＝２、すなわち、Ａ＝４ＲXで、Ｂ＝１０行の例を示している。この場合、複数の吐出口２から吐出した液滴が重なり合ってＸ方向ピッチがＲXの２倍の大きさになってしまい、所望の描画格子が実現しない。
【００１９】
図５には、Ｍ＝４，ｎ＝２，Ｌ＝３、すなわち、Ａ＝４ＲXで、Ｂ＝１１行の例を示している。この場合、記録媒体の搬送とタイミングを合わせて液体吐出を行うことにより、各吐出口２から吐出した液滴は重なり合うことなくＸ方向にＲXずつずれた位置にあり、所望の描画格子が実現する。
【００２０】
図６には、Ｍ＝６，ｎ＝２，Ｌ＝３、すなわち、Ａ＝６ＲXで、Ｂ＝１５行の例を示している。この場合、複数の吐出口２から吐出した液滴が重なり合ってＸ方向ピッチがＲXの３倍の大きさになってしまい、所望の描画格子が実現しない。
【００２１】
図７には、Ｍ＝６，ｎ＝２，Ｌ＝５、すなわち、Ａ＝６ＲXで、Ｂ＝１７行の例を示している。この場合、記録媒体の搬送とタイミングを合わせて液体吐出を行うことにより、各吐出口２から吐出した液滴は重なり合うことなくＸ方向にＲXずつずれた位置にあり、所望の描画格子が実現する。
【００２２】
図３，５，７に示す例を参照すると、ＬとＭが互いに素な数であるときに、Ｘ方向ピッチがＲXになり、所望の描画格子を実現することができることがわかる。それに対し、図４，６に示すように、ＬとＭが互いに素な数でない時には、複数の吐出口２から吐出した液滴が重なり合ってＸ方向ピッチがＲXの２倍以上の大きさになってしまい、所望の描画格子が実現しないことがわかる。
【００２３】
以上説明したように、Ａ＝ＲX×Ｍ、ＹP＝ＲX×Ｍ×tanθ、Ｙ’P＝ＲX×Ｍ÷cosθ、Ｂ＝Ｍ×ｎ＋Ｌ、ＸP＝ＲX×（Ｍ×ｎ＋Ｌ）の５つの式を満たした場合に、所望の描画格子のＸ方向ピッチＲXが実現する。ただし、Ｍとｎは自然数、Ｌは０を除く整数、かつＭに対して互いに素な数である。
【００２４】
［分割駆動］
前記したように、本発明においては、所望の描画格子のＸ方向ピッチＲXが実現するための条件を定めた。次に、Ｙ方向ピッチについて検討すると、仮に吐出口２のＹ方向ピッチＹPと描画格子のＹ方向ピッチＲYが一致していると、非常に簡単に効率よく描画格子が実現できる。しかし、圧力室１の小型化には限界があり、吐出口２のＹ方向ピッチＹPを描画格子のＹ方向ピッチＲYと一致するまで小さくすることは困難である。１行ずつ液滴を吐出する場合には、１行の吐出口２の液体吐出が終了するたびに、描画格子のＹ方向ピッチＲYと同じ距離だけ記録媒体を搬送すると、正確な描画格子が実現できる。しかし、マトリクス状に並ぶ多数の吐出口２を有しているにもかかわらず、１行ずつしか液滴を吐出しないのでは効率が悪い。そこで、複数行の吐出口から同時に液滴を吐出するようにして効率を高めつつ、できるだけ精度良く描画格子を実現する方法が望まれる。
【００２５】
また、仮に全ての吐出口２から一定のタイミングで液体吐出を行う構成であると、リフィルや駆動電力の集中や振動クロストークの発生などの問題が生じる可能性がある。リフィルや駆動電力の分散や振動クロストークの防止のためにも、複数の吐出口２をグループ毎に意図的に異なるタイミングで液体吐出（ＰＺＴ振動板の駆動）をする分割駆動（時分割駆動）が行うことが好ましい。分割駆動によって、描画格子のＹ方向（相対移動方向）のピッチＲYを達成しつつ、リフィルや駆動電力の分散や振動クロストークの防止を実現することができる。
【００２６】
本発明では、吐出口２の複数の行のうちのいくつかから同時に液滴吐出するようにして、その同時に液滴吐出する行を選択するために、マトリクス状の吐出口２と描画格子とを重ね合わせて考えた。そして、互いに重ね合わせた時の各行の吐出口２と描画格子上の各点（描画格子点）とのずれ量に着目した。吐出口２と描画格子点とのずれ量が大きく異なる複数の行の吐出口２から同時に液滴吐出すると、１つの行の吐出口２から吐出した液滴の着弾位置が描画格子点とほぼ一致する時に、他の行の吐出口２から吐出した液滴の着弾位置が描画格子点から大きく外れる。それに対し、吐出口２と描画格子点とのずれ量が近い複数の行を同一グループとして同時に液滴吐出すると、記録媒体の搬送と適宜にタイミングを合わせさえすれば、各吐出口からの液滴の着弾位置を描画格子点に近接させることができる。すなわち、各行の吐出口２と描画格子点とのずれ量に応じて吐出口の行を複数のグループに分けて、グループ毎に意図的に異なるタイミングで（ずれ量に相当する記録媒体の搬送時間だけタイミングをずらして）液滴吐出（ＰＺＴ振動板の駆動）する分割駆動を行う。それにより、所望の描画格子のＹ方向ピッチＲYをほぼ実現でき、しかも、リフィルや駆動電力の分散や振動クロストークの防止が可能である。
【００２７】
本発明では、各行の吐出口２と描画格子点とのずれ量として、（Ｃ−１）×ＹP÷ＲYの剰余の値を求める（Ｃは行番号）。（Ｃ−１）×ＹP÷ＲYの商の値はこのグループ分けには関与しない。ＹP÷ＲYの剰余が１行分の吐出口２と描画格子点とのＹ方向の位置ずれ量であって、行数が多くなるほど（行番号が大きくなるほど）個々の行のずれ量が積み重なってずれ量が大きくなるため、行番号Ｃから１を引いた数字（Ｃ−１）をＹPに掛けている。こうして、（Ｃ−１）×ＹP÷ＲYの剰余の値に応じてグループ分けを行って、同じグループに属する行の吐出口２を同時に駆動する分割駆動を行うことによって、効率良く、容易に所望の描画格子を実現することができる。このことは、描画格子点からのずれ量が同程度である吐出口２の行からの液体吐出を同時に行うようにすることである。従って、液体吐出のタイミングを調整すれば（ずれ量に相当する記録媒体の搬送時間だけタイミングをずらせば）、描画格子を精度良く実現することができる。同時に液体吐出を行う吐出口２の行のグループの数（分割数）が多いほど、液体吐出のタイミングを細かく調整して描画格子を実現する精度が高くなる。また、リフィル不足や電力不足などが起きる可能性が低い。一方、分割数が少なければ、より効率よく画像形成が行え、高速印刷が可能になる。また、駆動回路の規模が小さくでき、駆動波形周期が吐出周期内に収まりきれなくなる可能性が低い。従って、これらの条件を考慮して適宜に分割数を決定すればよい。
【００２８】
図８（ａ）〜８（ｅ）に、Ｍ＝３〜７の条件における各行の吐出口と描画格子点のずれ量の例をそれぞれ示している。これらの例では、Ｍ＝３〜７のいずれにおいても、１行毎にずれ量が規則的に変化しており、その変化の幅は、描画格子のＹ方向のピッチＹP＝２１．１６未満の範囲に収まっている。１行目の吐出口２を描画格子点上に配置しているため、Ｃ＝１ではずれ量が０である。そして、２行目以降のずれ量は、（Ｃ−１）×ＹP÷ＲYの剰余の値として表され、周期的にずれ量がほぼ０になる行がある。
【００２９】
図８（ａ）に示すＭ＝３の例では、３６行目でずれ量がほぼ０になっており、その後も行数が３５増えるたびにずれ量がほぼ０になる。従って、吐出口の行を３５分割して、１行目と３６行目、２行目と３７行目、３行目と３８行目・・・というふうに組み合わせて、３５のグループを作って分割駆動すると、所望の描画格子を精度良く実現できる。ただし、効率を高めて高速印刷を図りたい場合には、分割数（グループ数）を減らすことができる。その場合、行数が３５増えるたびにずれ量がほぼ０になることを考慮すると、分割数は３５の約数、すなわち５か７であることが好ましい。それ以外の分割数であると、各グループに含まれる吐出口の数のバランスが悪くなる可能性がある。一例として、図８（ａ）には分割数７に設定した場合のグループＧ１〜Ｇ７を示している。
【００３０】
図８（ｂ）に示すＭ＝４の例でも、３６行目でずれ量がほぼ０になっており、その後も行数が３５増えるたびにずれ量がほぼ０になると考えられる。従って、分割数を３５、または３５の約数である５か７にすることが好ましい。一例として、図８（ｂ）には分割数７に設定した場合のグループＧ１〜Ｇ７を示している。
【００３１】
図８（ｃ）に示すＭ＝５の例では、８行目でずれ量がほぼ０になっており、その後も行数が７増えるたびにずれ量がほぼ０になると考えられる。従って、７分割して、１行目と８行目と１５行目と２２行目と２９行目と３６行目と４３行目と５０行目、２行目と９行目と１６行目と２３行目と３０行目と３７行目と４４行目目・・・というふうに組み合わせて、７つのグループＧ１〜Ｇ７を作る。この７つのグループＧ１〜Ｇ７で分割駆動すると、所望の描画格子を精度良く実現できる。
【００３２】
図８（ｄ）に示すＭ＝６の例では、３６行目でずれ量がほぼ０になっており、その後も行数が３５増えるたびにずれ量がほぼ０になると考えられる。従って、分割数を３５、または３５の約数である５か７にすることが好ましい。一例として、図８（ｄ）には分割数７に設定した場合のグループＧ１〜Ｇ７を示している。ただし、この例では、隣り合う行が連続してずれ量が近いため、リフィルや駆動電力の集中や振動クロストークを防ぐために、隣り合う行同士を同じグループにせずに、交互にグループを形成して分割駆動してもよい。その場合、分割駆動する各グループのうち、ずれ量の平均値が大きい行のグループから順に駆動することで、液滴の着弾位置ずれを小さくすることができる。
【００３３】
図８（ｅ）に示すＭ＝７の例では、６行目でずれ量がほぼ０になっており、その後も行数が５増えるたびにずれ量がほぼ０になると考えられる。従って、５分割して、１行目と６行目と１１行目と１６行目と２１行目と２６行目と３１行目と３６行目と４１行目と４６行目・・・というふうに組み合わせて、５つのグループＧ１〜Ｇ５を作る。この５つのグループＧ１〜Ｇ５で分割駆動すると、所望の描画格子を精度良く実現できる。
【００３４】
このように、（Ｃ−１）×ＹP÷ＲYの剰余の値を求めてその剰余の値が近い行を組み合わせてグループ分けする。その際に、定期的に剰余の値がほぼ０になる周期を調べて、分割数を決定することが好ましい。
【００３５】
［実施例］
図９（ａ）は、前記した構成を採用した本発明の具体的な一実施例の液体吐出ヘッドの全体構成を示す斜視図であり、図９（ｂ）は、その液体吐出ヘッドを吐出口側から見た底面図である。理解を容易にするために、図９（ａ），９（ｂ）において、主な流路を透視して示している。この液体吐出ヘッドは、主に樹脂からなるマニホールド１０１の底面に、チッププレート１０２が取り付けられている。チッププレート１０２には２つのヘッドチップ１０８が固定され、マニホールド１０１とヘッドチップ１０８とを繋ぐ流路が形成されている。マニホールド１０１およびチッププレート１０２にＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１０３が取り付けられており、このＦＰＣ１０３は、図示しない装置本体の制御部からヘッドチップ１０８にヘッド駆動信号を送るための配線を有している。
【００３６】
マニホールド１０１に取り付けられている入口ジョイント部１０４は、マニホールド１０１及びチッププレート１０２のインレット流路１０５に接続されている。また、マニホールド１０１に取り付けられている出口ジョイント部１０６は、マニホールド１０１及びチッププレート１０２のアウトレット流路１０７に接続されている。従って、図示しない装置本体から入口ジョイント部１０４に送られたインクは、インレット流路１０５を通ってヘッドチップ１０８へ導かれる。ヘッドチップにおいて使用されなかったインクと気泡は、アウトレット流路１０７を通って、出口ジョイント部１０６から装置本体へ導かれる。
【００３７】
図１０は、ヘッドチップ１０８を層毎に分離して示す分解斜視図である。このヘッドチップ１０８は主に６つの層１０８ａ〜１０８ｆからなる。
図１０に示すヘッドチップ１０８の最上位には、シリコン基板からなる回路配線基板１０８ａが配置されており、その厚さは一例としては７２５μｍである。回路配線基板１０８ａには、インレット流路１０５に繋がる供給用孔部１０９とアウトレット流路１０７に繋がる回収用孔部１１０が形成されており、図示されない下側の面に、駆動回路、配線、層間接続端子、およびＦＰＣ接続端子が形成されている。回路配線基板１０８ａは、ＦＰＣ１０３と接続するために、Ｙ方向に大きな形状を有している。本実施形態では、供給用孔部１０９と回収用孔部１１０以外は全面的に回路形成のために使用できるので、高性能化のために回路素子（例えばトランジスタ）の面積が増大しても、配線形成用のスペースを考慮した上で、回路形成用のスペースを十分に確保できる。
【００３８】
回路配線基板１０８ａの下層には、第１の感光性フィルム１０８ｂが位置しており、その厚さは一例としては２５μｍである。第１の感光性フィルム１０８ｂには、回路配線基板１０８ａの供給用孔部１０９に繋がる供給用孔部１１１と、回収用孔部１１０に繋がる回収用孔部１１２が形成されている。さらに、第１の感光性フィルム１０８ｂの中央部に、図示しない個別電極を回路配線基板１０８ａ側に露出させる複数の穴１１３が形成されている。
【００３９】
第１の感光性フィルム１０８ｂの下層には、シリコン基板からなる圧力室基板１０８ｃが位置しており、その厚さは一例としては１００μｍである。圧力室基板１０８ｃには、例えば厚さ２μｍの薄膜状の複数のＰＺＴ振動板３０７が形成され、そのＰＺＴ振動板３０７に、図示しないが、個別電極と共通電極と保護層が形成されている。圧力室基板１０８ｃの下面側には、ＰＺＴ振動板３０７と対向する位置に、圧力室１を構成する穴が形成されている。さらに、圧力室基板１０８ｃには、第１の感光性フィルム１０８ｂの供給用孔部１１１に繋がる供給用孔部１１４と、回収用孔部１１２に繋がる大きな回収用孔部１１５が形成されている。
【００４０】
圧力室基板１０８ｃの下層には、第２の感光性フィルム１０８ｄが位置しており、その厚さは一例としては１００μｍである。第２の感光性フィルム１０８ｄには、圧力室基板１０８ｃの供給用孔部１１４に繋がる多数の小さな供給用孔部１１６と、回収用孔部１１５に繋がる回収用孔部１１７が設けられている。第２の感光性フィルム１０８ｄの中央部には、圧力室に繋がる複数の接続用孔部１１８が形成されている。１つの圧力室１に対して複数の接続用孔部１１８が繋がっている。
【００４１】
第２の感光性フィルム１０８ｄの下層には、シリコン基板からなる流路形成基板１０８ｅが位置しており、その厚さは一例としては７２５μｍである。流路形成基板１０８ｅには吐出用孔部１１９が複数の列をなして形成されており、吐出用孔部１１９の列を挟んで一方の側に供給用孔部１２０が、他方の側に回収用孔部１２１がそれぞれ形成されている。
【００４２】
流路形成基板１０８ｅの下方には、第３の感光性フィルム１０８ｆが位置している。第３の感光性フィルム１０８ｆは複数枚のフィルムが重ね合わされた多層構造であり、例えば、２０μｍのフィルムが２枚積層された構成である。この第３の感光性フィルム１０８ｆに、吐出用孔部１１９と繋がっている吐出口２と、図示しないスルーフロー流路溝が形成されている。
【００４３】
回路配線基板１０８ａと、圧力室基板１０８ｃと、流路形成基板１０８ｅは、全て結晶面方位が（１１０）であるシリコン基板からなる。各シリコン基板は、ドライエッチングではなく、レーザードリルと異方性ウェットエッチングによって加工されている。全ての孔部は、ＸＹ表面上に配置された凸形状のマスクを用いて作られるため、エッチング時間を特別に管理しなくても正確な形状の孔部を形成することができ、しかもアルカリ性液体（アルカリ性インク）への耐性も備えている。
【００４４】
この各層１０８ａ〜１０８ｆからなるヘッドチップ１０８が、図１１に示されている。図１１（ａ）は、各層１０８ａ〜１０８ｆが積層されたときの流路を示す透視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【００４５】
回路配線基板１０８ａと第１の感光性フィルム１０８ｂと圧力室基板１０８ｃと第２の感光性フィルム１０８ｄとに形成された各供給用孔部１０９，１１１，１１４，１１６が連通して、図１１（ａ）に示す供給流路本流３０１が構成されている。そして、流路形成基板１０８ｅの供給用孔部１２０と第２の感光性フィルム１０８ｄの接続用孔部１１８の一部とが連通して、図１１（ｂ）に示す供給流路支流３０２が構成されている。流路形成基板１０８ｅにおいて、供給流路本流３０１は供給流路支流３０２に接続されている。そして、供給流路支流３０２は接続用孔部１１８の一部を介して圧力室１（図１１（ｂ）には破線で図示）に繋がっている。さらに、圧力室１は、接続用孔部１１８の一部と吐出用孔部１１９とによって構成されている吐出用流路３０９に繋がっている。吐出用流路３０９は吐出口２に繋がっている。
【００４６】
また、回路配線基板１０８ａと第１の感光性フィルム１０８ｂと圧力室基板１０８ｃと第２の感光性フィルム１０８ｄとに形成された回収用孔部１１０，１１２，１１５，１１７が連通して、図１１（ａ）に示す回収流路本流３０３が構成されている。そして、流路形成基板１０８ｅの回収用孔部１２１と第２の感光性フィルム１０８ｄの接続用孔部１１８の一部とが連通して、図１１（ｂ）に示す回収流路支流３０４が構成されている。流路形成基板１０８ｅにおいて、回収流路本流３０３は回収流路支流３０４に接続されている。回収流路支流３０４は接続用孔部１１８の一部を介して圧力室１に繋がっている。
【００４７】
図１１（ａ）に示すように、供給流路本流３０１と回収流路本流３０３は、平行四辺形状のヘッドチップ１０８の長辺の延びる方向（Ｘ方向）に沿って延びるとともに、各層の厚さ方向（Ｚ方向）に層１０８ａ〜１０８ｄを貫通している。供給流路支流３０２と回収流路支流３０４は、ヘッドチップ１０８の短辺の延びる方向であって、Ｘ方向に対して約７０．５３度の角度をなすＹ’方向に延びている。Ｘ方向（第１の＜１１２＞方向）と、供給流路支流３０２および回収流路支流３０４の延びる方向（Ｙ’方向、第２の＜１１２＞方向）である。そして、供給流路支流３０２と回収流路支流３０４の間に、圧力室１の列３０５が配置されて第２の＜１１２＞方向に延びている。
【００４８】
このような構成であるため、装置本体から入口ジョイント部１０４およびインレット流路１０５を介してヘッドチップ１０８に供給されたインク等の液体は、供給流路本流３０１を通って供給流路支流３０２に至り、さらに圧力室１内へ流れ込む。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、供給流路支流３０２から、第２の感光性フィルム１０８ｄに設けられた接続用孔部１１８の一部である後方絞り流路を介して、圧力室１へ液体が供給される（矢印Ｆ）。圧力室１内の液体の一部は、吐出用流路３０９を通過して（矢印Ｇ）、第３の感光性フィルム１０８ｆに設けられたスルーフロー流路１２２を通過して回収流路支流３０４へ流れる（矢印Ｈ）。一方、圧力室１内の液体の他の一部は、第２の感光性フィルム１０８ｄに設けられた接続用孔部１１８の一部であるスルーフロー流路を通過して回収流路支流３０４へ流れる（矢印Ｉ）。回収流路支流３０４に流入した液体は回収流路本流３０３に導かれ、さらにアウトレット流路１０７および出口ジョイント部１０６を介して、図示しない装置本体に戻される。このように液体が循環することで、その液体中に存在する気泡などは回収される。ただし、ＦＰＣ１０３から個別電極配線の貫通電極３０６等を介してＰＺＴ振動板３０７が駆動されると、圧力室１内の液体が加圧されて吐出用流路３０９に流れ、吐出口２から外部に吐出される。
【００４９】
このように、供給流路支流３０２及び回収流路支流３０４と、圧力室１とは、平行かつ異なる層に配置されることにより、千鳥配置にしなくても圧力室１の高密度配置ができる。
供給流路支流３０２と回収流路支流３０４は、ヘッドチップ１０８の長手方向（Ｘ方向）に対し、約７０．５３度の角度で延びており、この角度は、単結晶シリコンの２つの方位＜１１２＞が互いになす角度である。そして、前述したように、Ａ＝ＲX×Ｍ、ＹP＝ＲX×Ｍ×tanθ、Ｙ’P＝ＲX×Ｍ÷cosθ、Ｂ＝Ｍ×ｎ＋Ｌ、ＸP＝ＲX×（Ｍ×ｎ＋Ｌ）の５つの式を満たしている。具体的には、所望の解像度がＸＹ両方向において１２００ｄｐｉの場合には、ＲX＝ＲY＝約２１．１６μｍである。そして、θ＝約７０．５３度である。一例として、Ｍ＝５，ｎ＝８，Ｌ＝１とすると、Ｂ＝Ｍ×ｎ＋Ｌ＝５×８＋１＝４１であり、Ａ＝ＲX×Ｍ＝２１．１６×５＝１０５．８μｍである。そして、ＹP＝ＲX×Ｍ×tanθ＝２１．１６×５×２．８２９＝２９９．３μｍ、Ｙ’P＝ＲX×Ｍ÷cosθ＝２１．１６×５÷０．３３３３＝３１７．４μｍ、ＸP＝ＲX×（Ｍ×ｎ＋Ｌ）＝２１．１６×４１＝８６７．６μｍである。この条件で製造した液体吐出ヘッドによると、所望の１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉの描画格子が実現できる。製造の精度の問題でＹP、Ｙ’P、ＸPを小数点以下まで正確に実現することが困難な場合には、その誤差が各吐出口２においてできるだけ均等になるように吐出口２を配置するとよい。
【００５０】
このように、本発明では、ＭとｎとＬの値を任意に設定し（ただしＭとＬは互いに素な数）、前述した５つの式を満たすように設計する。それによって、描画格子のＸ方向のピッチＲXを維持しつつ２つの＜１１２＞方向に行方向と列方向を合わせた吐出口２の配置が可能である。ＰＺＴ振動板３０７のサイズや圧力室１同士の間の壁の厚さなど液滴吐出の動作及び性能に必要な条件を設定してシミュレーションした結果に基づいて、ＭとｎとＬの値の選択により吐出口２の密度を変えることができる。それにより、必要最小限のサイズのヘッドチップ１０８を製造することができる。
【００５１】
なお、Ｘ方向（行方向）の両端部には、Ｘ方向のピッチＲXを達成できないため、描画格子の形成に使用されない吐出口２が存在する場合がある。この場合、例えば複数のヘッドチップ１０８を並べて配置して、複数のヘッドチップ１０８の重複部に位置するそれぞれの吐出口２を利用することによってピッチＲXを実現することが考えられる。また、ピッチＲXを達成できない位置には吐出口２および圧力室１を作らないようにして、ヘッドチップ１０８に無駄な部分を生じさせないようにすることができる。
【００５２】
さらに、本実施例では、描画格子点と吐出口２のなす各行とのＹ方向における位置ずれ量を、（Ｃ−１）×ＹP÷ＲYの剰余の値（Ｃは行番号）として求める。そして、その剰余の値（ずれ量の大きさ）が近い行をまとめてグループ化し、グループごとにタイミングを調整して液滴吐出する、いわゆる分割駆動を行う。それにより、所望の描画格子のＹ方向ピッチをほぼ実現することができる。
【００５３】
以上説明した本発明は、特に異方性ウェットエッチングを用いて製造する高解像度のヘッドにおいて、吐出口を、２次元的に大きく広がるとともに高密度のマトリクス状に配置することができ、非常に効果的である。
【符号の説明】
【００５４】
１      圧力室
２，２’，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ      吐出口
Ａ      吐出口のＸ方向ピッチ
Ｂ      吐出口の行の総数
Ｃ      行番号
Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3      液滴（ドット）
Ｍ，ｎ      自然数
Ｌ      ０を除く整数、かつＭに対して互いに素な数
ＲX     描画格子のＸ方向ピッチ
ＲY     描画格子のＹ方向ピッチ
ＹP     吐出口のＹ方向ピッチ
Ｙ’P   吐出口の列方向（Ｙ’方向）のピッチ
θ      行方向（Ｘ方向）と列方向（Ｙ’方向）のなす角度
【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１１】
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【図９】
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【図１０】
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