(57)【要約】【課題】複数のノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッドを提供すること。【解決手段】本発明にかかる液体噴射ヘッド１０００は、液体を媒体Ｐに噴射して塗布する液体噴射ヘッドであって、複数のユニットヘッド１００を有し、各ユニットヘッド１００は、複数のノズル孔１２からなるノズル列１４を有し、各ユニットヘッド１００は、媒体Ｐの表面に対して同一の方向に傾斜して配列され、ノズル列１４は、媒体Ｐの表面に平行に配置される。【選択図】図１
2009202104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を媒体に噴射して塗布する液体噴射ヘッドであって、
複数のユニットヘッドを有し、
各前記ユニットヘッドは、複数のノズル孔からなるノズル列を有し、
各前記ユニットヘッドは、前記媒体の表面に対して同一の方向に傾斜して配列され、
前記ノズル列は、前記媒体の表面に平行に配置された、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記ユニットヘッドは、
複数のノズル孔からなるノズル列を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートの上方に設けられ、前記ノズル孔と連続している複数の圧力室を有する圧力室基板と、
前記圧力室基板の上方に設けられた振動板と、
前記振動板の上方かつ各前記圧力室の上方に設けられた圧電素子と、
前記圧電素子の上方に設けられ、前記圧電素子を空間を介して覆う封止板と、
を有する、液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ユニットヘッドは、２つのノズル列を有する、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項３において、
前記ノズル列は、互いにノズル孔をずらして配置された、液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
各前記ユニットヘッドは、前記媒体の表面に対して６０°以上の傾斜を有して配列された、液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
隣り合う前記ユニットヘッドのそれぞれの前記ノズル列間の間隔は、前記ユニットヘッドの幅の１／２以下である、液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを複数有し、
前記各液体噴射ヘッドは、前記ノズル列の方向に千鳥状に配列された、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７において、
前記各液体噴射ヘッドは、前記ノズル列の方向に重複領域を有して配列され、
前記ノズル列は、前記ノズル列の方向に連続している、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、
前記ノズル孔のピッチは、前記ライン型液体噴射ヘッド全体において一定である、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを有するプリンタ。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項９のいずれかに記載のライン型液体噴射ヘッドを有するライン型プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドおよびプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは、印刷以外にも半導体装置にパターンを形成するときなどに利用されている。このような装置は、媒体と液体噴射ヘッドとの相対的な位置を変化させながら目標位置でノズルから液体を噴射させる機構を有している。液体噴射ヘッドに要求される性能の一つとして、液体を媒体に塗布するときの塗布位置の精度がある。液体を媒体に高い位置精度で塗布するためには、精密な動作機構や組み付け精度が要求される。また、このような装置には、塗布の高速化等のために、一般に、複数の配列されたノズルの列を有する液体噴射ヘッドが備えられている。
【０００３】
このような複数のノズル列は、互いに近接して配置させれば動作機構や組み付けに要求される精度を緩和することができる。そのため、たとえば、特開平０６−２３４２１８号公報には、ノズル列を近接して配置させたインクジェット記録ヘッドが開示されている。
【特許文献１】特開平０６−２３４２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の１つは、複数のノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッド、およびこれを有するプリンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる液体噴射ヘッドは、
液体を媒体に噴射して塗布する液体噴射ヘッドであって、
複数のユニットヘッドを有し、
各前記ユニットヘッドは、複数のノズル孔からなるノズル列を有し、
各前記ユニットヘッドは、前記媒体の表面に対して同一の方向に傾斜して配列され、
前記ノズル列は、前記媒体の表面に平行に配置される。
【０００６】
このような液体噴射ヘッドは、液体噴射ノズルの列が互いに近接して配置され、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。
【０００７】
なお、本発明において、特定のＡ部材（以下、「Ａ部材」という。）の上方に設けられた特定のＢ部材（以下、「Ｂ部材」という。）というとき、Ａ部材の上に直接Ｂ部材が設けられた場合と、Ａ部材の上に他の部材を介してＢ部材が設けられた場合とを含むことを意味する。
【０００８】
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記ユニットヘッドは、
複数のノズル孔からなるノズル列を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートの上方に設けられ、前記ノズル孔と連続している複数の圧力室を有する圧力室基板と、
前記圧力室基板の上方に設けられた振動板と、
前記振動板の上方かつ各前記圧力室の上方に設けられた圧電素子と、
前記圧電素子の上方に設けられ、前記圧電素子を空間を介して覆う封止板と、
を有することができる。
【０００９】
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記ユニットヘッドは、２つのノズル列を有することができる。
【００１０】
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記ノズル列は、互いにノズル孔をずらして配置されることができる。
【００１１】
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
各前記ユニットヘッドは、前記媒体の表面に対して６０°以上の傾斜を有して配列されることができる。
【００１２】
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
隣り合う前記ユニットヘッドのそれぞれの前記ノズル列間の間隔は、前記ユニットヘッドの幅の１／２以下であることができる。
【００１３】
本発明にかかるライン型液体噴射ヘッドは、上述のいずれかの液体噴射ヘッドを複数有し、
前記各液体噴射ヘッドは、前記ノズル列の方向に千鳥状に配列されている。
【００１４】
このようなライン型液体噴射ヘッドは、複数の液体噴射ヘッドの複数のノズル列が互いに近接して配置されるため、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。
【００１５】
本発明にかかるライン型液体噴射ヘッドにおいて、
前記各液体噴射ヘッドは、前記ノズル列の方向に重複領域を有して配列され、
前記ノズル列は、前記ノズル列の方向に連続していることができる。
【００１６】
本発明にかかるライン型液体噴射ヘッドにおいて、
前記ノズル孔のピッチは、前記ライン型液体噴射ヘッド全体において一定であることができる。
【００１７】
本発明にかかるプリンタは、上述のいずれかの液体噴射ヘッドを有する。
【００１８】
このようなプリンタは、複数のノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッドを有するため、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。
【００１９】
本発明にかかるライン型プリンタは、上述のいずれかのライン型液体噴射ヘッドを有する。
【００２０】
このようなライン型プリンタは、複数のノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッドを有するため、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。
【００２２】
１．第１実施形態
１．１．液体噴射ヘッド
図１は、本実施形態の一例である液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す斜視図である。図２は、液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す側面図である。図３は、本実施形態の一例である液体噴射ヘッド２０００を模式的に示す側面図および平面図である。図４は、本実施形態の一例である液体噴射ヘッド３０００を模式的に示す側面図および平面図である。図５は、本実施形態の液体噴射ヘッドのユニットヘッド１００を模式的に示す平面図である。図６および図７は、ユニットヘッド１００を模式的に示す断面図である。図５のＡ−Ａ線の断面は、図６に相当し、Ｂ−Ｂ線の断面は、図７に相当する。図８は、本実施形態のユニットヘッド２００を模式的に示す平面図である。
【００２３】
本実施形態の液体噴射ヘッド１０００は、液体を媒体Ｐに噴射して塗布するものである。液体噴射ヘッド１０００は、ユニットヘッド１００を複数有する。
【００２４】
図１および図２に示した液体噴射ヘッド１０００は、ユニットヘッド１００を３個有している。ユニットヘッド１００は、たとえば、公知の薄膜型インクジェットヘッドを用いることができる。ユニットヘッド１００は、いずれも、複数のノズル孔１２からなるノズル列１４を有する。ユニットヘッド１００は、複数のノズル孔１２からなるノズル列１４を有する面が媒体Ｐに向かうように設けられている。液体は、ノズル孔１２から噴射される。ユニットヘッド１００の詳細については後述する。なお、図１には、各ユニットヘッド１００を支持する一対の支持部材Ｈが描かれているが、各ユニットヘッド１００を支持する方法は任意である。
【００２５】
図１に模式的に示すように、ユニットヘッド１００のノズル孔１２から噴射された液体は、媒体Ｐに向かって噴射されて媒体Ｐの表面に塗布される。ユニットヘッド１００の形状および配置は、噴射する液体が媒体Ｐに到達するまでの間に隣り合うユニットヘッド１００に遮られない範囲で選択される。たとえば、ユニットヘッド１００の厚みは、図１および図２に示すように、ノズル孔１２が形成された面の法線方向に薄い板状であることが望ましい。また、たとえば、複数のユニットヘッド１００の間の間隔および各ユニットヘッド１００の媒体Ｐの表面に対する傾きも同様に、噴射する液体が媒体Ｐに到達するまでの間に隣り合うユニットヘッド１００に遮られない範囲で選択される。さらに、ユニットヘッド１００のノズル孔１２から液体が噴射される方向も、噴射する液体が媒体Ｐに到達するまでの間に隣り合うユニットヘッド１００に遮られないように選択される。このような配置の条件は、互いに独立に変化させることができる。このような配置の条件を緩和するためのユニットヘッド１００の形状としては、薄い板状の形状を有することがより好ましい。また、ユニットヘッド１００の間の間隔が大きければ、各ユニットヘッド１００に発生する熱を放散しやすくなる利点がある。
【００２６】
ノズル孔１２は、ユニットヘッド１００の媒体Ｐに向かっている面に複数形成されている。複数のノズル孔１２は、ノズル列１４を形成している。ノズル列１４は、媒体Ｐの表面に平行な方向に沿って配置されている。したがって、１つのノズル列１４に属するノズル孔１２は、いずれも媒体Ｐから同一の距離を隔てている。ノズル列１４は、図１および図２に示すように、１つのユニットヘッド１００に２つ形成されていてもよい。ノズル孔１２からは、液体が噴射される。ノズル孔１２から噴射された液体は、隣り合うユニットヘッド１００に遮られずに媒体Ｐに到達することができる。１つのノズル列１４に属する複数のノズル孔１２の間の間隔は、１個あたりのノズル孔１２の特性（駆動周波数、噴射する液滴のサイズ等）、加工上の制約等を加味しながら、ヘッドとして所望の特性が得られるように任意に設定されることができる。
【００２７】
各ユニットヘッド１００は、いずれも、媒体Ｐの表面に対して同一の方向に傾斜して配置され、かつ、ノズル列１４が媒体Ｐの表面に対して平行になるように配置されている。図２を参照して各ユニットヘッド１００の配置を説明する。図２において、ノズル列１４は奥行き方向に描かれている。図２に示すように、ノズル列１４に直交しユニットヘッド１００が傾斜する方向のユニットヘッド１００の幅をＷ、隣り合うユニットヘッド１００のそれぞれ対応するノズル列１４の間の間隔をＸ、媒体Ｐの表面に対するユニットヘッド１００の傾斜の角度をθとする。図２に破線で示すように、各ユニットヘッド１００から噴射される液体は、媒体Ｐに向かって飛行し塗布される。液体の飛行方向は、図示の例では、媒体Ｐの表面に対して垂直となっているが、傾斜していてもよい。図示の例では、ノズル列１４は、幅Ｗの方向において、中央付近に設けられているが、より媒体Ｐに近い側に設けられていてもよい。角度θは、各ユニットヘッド１００の間隔、幅Ｗ、角度θ、液体の噴射方向、およびノズル列１４の設けられる位置などを考慮して設定される。図示の例のように、ノズル列１４が幅Ｗの中央付近に設けられているときは、角度θは、６０°以上であることが望ましい。これにより、各ユニットヘッド１００のノズル列１４の間の距離をより小さくすることができる。また、ユニットヘッド１００の配置としては、間隔Ｘが、各ユニットヘッド１００を傾斜させずに平面的に配置したときの間隔（幅Ｗに相当する。）の１／２以下となるようにすることがより望ましい。このような間隔Ｘは、各ユニットヘッド１００の間隔、幅Ｗ、角度θ、液体の噴射方向、およびノズル列１４の設けられる位置の少なくとも１つを調節することで得ることができる。
【００２８】
媒体Ｐは、各ユニットヘッド１００のノズル列１４に平行に配置される。媒体Ｐは、紙、シリコンウエハ、半導体装置などとすることができる。媒体Ｐの目標位置に液体を塗布可能な位置に液体噴射ヘッド１０００の特定のノズル孔１２が到達したときに、該ノズル孔１２から液体が噴射され、媒体Ｐの目標位置に液体が塗布される。液体は、インク、各種金属の前駆体、各種誘電体の前駆体などとすることができる。
【００２９】
液体を塗布するときの媒体Ｐと液体噴射ヘッドの相対的な位置は、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッド１０００の少なくとも一方を移動させることによって変化される。媒体Ｐと液体噴射ヘッド１０００の相対的な位置の変化の方向は、たとえば、各ユニットヘッド１００のノズル列１４の延びる方向に直交する方向、または、ノズル列１４の延びる方向である。これらの方向は、組み合わせることもできる。媒体Ｐにおいて、液体を塗布すべき領域の幅が液体噴射ヘッド１０００のノズル列１４の長さよりも小さければ、ノズル列１４の延びる方向に垂直な方向に相対的な位置を変化させることのみによって、媒体Ｐの所望の位置に液体を塗布することができる。また、媒体Ｐにおいて、液体を塗布すべき領域の幅が液体噴射ヘッド１０００のノズル列１４の長さよりも大きければ、たとえば、まず、ノズル列１４の延びる方向に垂直な方向に両者の相対位置を変化させながら液体を塗布し、次いで、ノズル列１４の延びる方向に両者の相対位置を変化させ、ノズル列１４の延びる方向に垂直な方向の相対位置を変化させながら液体を塗布すること、および、必要に応じてこれらの操作を繰り返すことにより、媒体Ｐ全体の所望の位置に液体を塗布することができる。なお、このような媒体Ｐと液体噴射ヘッドの相対位置の変化の態様は、以下ラスタースキャンもしくは逐次走査という場合がある。
【００３０】
以上のように、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００は、複数個のユニットヘッド１００を傾斜させて配置している。そのため、たとえば、各ユニットヘッド１００を複数個平面的に並べて配置した場合に比べて、ノズル列１４間の間隔Ｘを小さくすることができる。したがって、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッド１０００の相対位置を、各ユニットヘッド１００の配列する方向（ノズル列１４に直交する方向）に変化させながら、媒体Ｐの目標の位置に各ユニットヘッド１００の液体を噴射するときの位置精度が高くなる。すなわち、媒体Ｐの目標位置に特定のノズル列１４から液体が塗布された後、同じ位置に他のノズル列１４を到達させるときの精度が向上する。そのため、機械的な精度の不足により該他のノズル列１４の到達する位置が目標の位置からずれることを抑制することができる。したがって、液体噴射ヘッド１０００および媒体Ｐの少なくとも一方の移動機構に要求される機械的精度や組み付け精度を軽減することができる。
【００３１】
本実施形態の液体噴射ヘッドが有するユニットヘッド１００の個数は、複数であるかぎり制限がない。たとえば、図３に示した本実施形態の液体噴射ヘッド２０００は、ヘッドユニット１００を６個有している。図３の平面図（下図）は、媒体Ｐ側からみた図である。このような液体噴射ヘッド２０００においても同様に、隣り合うユニットヘッド１００のノズル列１４の間の間隔が小さい。そのため、上述したと同様に、各ユニットヘッド１００を複数個平面的に並べて配置した場合に比べて、優れた効果を得ることができる。
【００３２】
本実施形態の液体噴射ヘッドにおいて、各ユニットヘッド１００は、同一の液体を噴射することができる。このような液体噴射ヘッドは、平面的に密に液体を媒体Ｐに塗布することができ、高解像度または高濃度な塗布結果を得ることができる。また、各ユニットヘッド１００は、互いに異なる液体を噴射するようにすることもできる。たとえば、液体噴射ヘッド２０００をインクジェットヘッドとして用いる場合、特定のユニットヘッド１００から濃色の液体を噴射させ、別のユニットヘッド１００から淡色の液体を噴射させるようにすることができる。このようにすれば、色の表現力のよい塗布結果を得ることができる。また、たとえば、本実施形態の液体噴射ヘッドをインクジェットヘッドとして用いる場合には、液体噴射ヘッドを４つのユニットヘッド１００から構成し、それぞれシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）を噴射するようにして、該４つのユニットヘッド１００を上述のように配置することで、各色のノズル列１４が近接した液体噴射ヘッドとすることができる。
【００３３】
１．２．変形例
本実施形態の液体噴射ヘッドにおいて、各ユニットヘッド１００の配置は、次のように変形することができる。図４に示すように、各ユニットヘッド１００は、媒体Ｐに対して傾斜している方向に垂直な方向（ノズル列１４の延びる方向）に互いにずらして配列させることができる。図４の平面図（左下図）は、媒体Ｐ側からみた図である。図４に示す液体噴射ヘッド３０００は、各ユニットヘッド１００が、互いにノズル列１４が延びる方向へずれて配列されている。液体噴射ヘッド３０００は、ノズル列１４に直交し、かつ媒体Ｐに平行な方向から見たとき（図４右側の図）に、ユニットヘッド１００の特定の２つのノズル孔１２の間に、他のユニットヘッド１００のノズル孔１２が補完されるように配置されている。このように配置することにより、媒体Ｐと液体噴射ヘッド３０００を相対的にノズル列１４の延びる方向に垂直な方向に移動させて液体を塗布する際に、各ユニットヘッド１００が有するノズル孔１２の間隔ｄよりも小さい間隔で媒体Ｐに液体を塗布することができる。図４に示す液体噴射ヘッド３０００の例では、３つのユニットヘッド１００からなっており、互いにＸ方向にノズル孔１２の間の間隔ｄの１／３だけずれるように配置されている。このようにすると、特定のユニットヘッド１００のノズル孔１２の間隔ｄの１／３の間隔を有して媒体Ｐに液体を塗布することができる。すなわち、液体噴射ヘッド３０００は、ユニットヘッド１００の解像度（ノズル列１４におけるノズル孔１２の密度）の３倍の解像度（塗布密度）で媒体Ｐに液体を塗布することができる。このことを一般化すると、ｍ個のユニットヘッド１００を有する液体噴射ヘッドは、１つのユニットヘッド１００が有するノズル孔１２間の間隔ｄのｎ／ｍ（ｎは、ｍ未満の自然数）だけ各ユニットヘッド１００をノズル列１４の延びる方向にずらして配置することにより、ユニットヘッド１００の解像度（塗布密度）のｍ倍の解像度を有する液体噴射ヘッドとし得ることになる。
【００３４】
本変形例の液体噴射ヘッドは、ノズル列１４に垂直でかつ媒体Ｐに平行な方向から見たときに、１個のユニットヘッド１００の有するノズル孔１２の間に他のユニットヘッド１００のノズル孔１２が配置される。そのため、液体噴射ヘッドを媒体Ｐに対して、ノズル孔１２間の間隔ｄよりも狭い間隔で液体を塗布することができる。よって、各ユニットヘッド１００が同じ液体を噴射する場合には、ユニットヘッド１００単体によるよりも、塗布結果の解像度を高めることができる。また、各ユニットヘッド１００から異なる液体を噴射する場合には、たとえば、色の表現力を高めることができる。
【００３５】
１．３．ユニットヘッド
次に、本実施形態の液体噴射ヘッドに好適なユニットヘッド１００について説明する。ユニットヘッド１００は、図５ないし図７に示すように、ノズルプレート１０と、圧力室基板２０と、振動板３０と、圧電素子４０と、封止板５０と、を有することができる。図５は、封止板５０を省略して描かれている。
【００３６】
ノズルプレート１０は、圧力室２２の下壁となる機能を有する。ノズルプレート１０は、圧力室２２に対応して液体を吐出するノズル孔１２を複数有する。ノズル孔１２は、配列されてノズル列１４を形成している。図示の例では、２つのノズル列１４が形成され、これに対応するように圧力室２２が形成されている。ノズル孔１２は、ノズルプレート１０の法線方向に対して、中心線１６が傾斜するように形成される（図６参照）。中心線１６の傾斜の方向は、媒体Ｐへ向かって液体が噴射される方向である。また、ノズル孔１２の中心線１６の方向は、媒体Ｐの表面に対して垂直となるように採ることもできる。ノズル列１４は、直線状やジグザグ状にノズル孔１２が設けられていてもよい。ノズル孔１２の形成される位置は、圧力室２２と連続することができる限り任意である。ノズル列１４の形成される位置は、本実施形態の液体噴射ヘッドに用いたときに、各ユニットヘッド１００のノズル列１４間の間隔を小さくするために調節できる。ノズルプレート１０の材質は、限定されず、たとえばシリコンや、ステンレス鋼などを好適に用いることができる。
【００３７】
圧力室基板２０は、ノズルプレート１０の上方に設けられる。圧力室基板２０には、圧力室２２が設けられる。圧力室２２は、複数のノズル孔１２のそれぞれに連続するように複数設けられる。圧力室基板２０は、各圧力室２２に液体を供給する流路２４を有することができる。流路２４は、圧力室２２に連続するように形成される。流路２４の形状は任意であり、図６に示すように狭窄部２６などが設けられていてもよい。流路２４は、外部の液体タンク等に接続され、液体を圧力室２２に導くことができる。流路２４は、リザーバとしての機能を有してもよい。圧力室基板２０の材質は、導電体、半導体または絶縁体を用いることができる。これらのうち、圧力室基板２０の材質は、上方に圧電体を形成するための高温プロセス(一般には６００℃〜８００℃)工程と、圧力室２２を形成するための工程に適するような材質がより望ましく、異方性エッチングにより高い加工精度が得られ、かつ高温プロセスにも耐えられるシリコン(１１０)基板が特に好ましい。
【００３８】
振動板３０は、圧力室基板２０の上方に設けられる。振動板３０は、圧電素子４０と接している。振動板３０は、たわみ振動をおこなうための弾性を有する。振動板３０は、複数の層の積層体であってもよい。振動板３０は、圧電素子４０の動作によって変形し、圧力室２２の体積を変化させる機能を有する。すなわち、液体が充填された圧力室２２の体積が小さくなれば、圧力室２２内部の圧力が大きくなり、下方のノズルプレート１０のノズル孔１２から液体が噴射される。振動板３０の材質は、特に限定されないが、適度な機械的強度のある物質を用いることが望ましい。強度のない材料で形成した場合には、振動板３０の剛性がなくなり、振動周期が長くなり、ヘッドの駆動周波数を上げることができなくなる。また硬すぎる材料を用いた場合は、駆動時の振動板３０の撓み量が減少し、噴射できる液体の滴が小さくなる。振動板３０の厚さは、用いる材質のヤング率等の特性と合わせ、振動板３０の剛性と、圧力室２２の体積変化の特性が要求を満たせるよう、最適に選んで形成される。振動板３０の材質としては、たとえば、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、酸化シリコンまたは、酸化アルミニウムなどが好適である。
【００３９】
圧電素子４０は、振動板３０の上方かつ圧力室２２の上方に、圧力室２２に対応して複数設けられる。圧電素子４０は、下部電極４２と、圧電体層４４と、上部電極４６とを積層して構成される。
【００４０】
下部電極４２は、振動板３０の上に接して形成される。下部電極４２の厚みは、少なくとも振動板３０に圧電体層４４の変形が伝達できる範囲であれば任意である。下部電極４２の厚みは、たとえば２０ｎｍ〜４００ｎｍとすることができる。下部電極４２は、上部電極４６と対になり、圧電体層４４を挟み圧電素子４０の一方の電極としての機能を有する。下部電極４２は、複数の圧電素子４０の共通の電極として用いてもよい。下部電極４２の材質は、導電性を有する物質である限り、特に限定されない。下部電極４２の材質は、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（たとえば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物など、を用いることができる。また、下部電極４２は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００４１】
圧電体層４４は、下部電極４２の上に接して形成される。圧電体層４４の厚みは、機械的な信頼性を確保するために３００ｎｍ〜１５００ｎｍとすることができる。圧電体層４４は、下部電極４２および、上部電極４６によって電界が印加されると伸縮変形し、これにより振動板３０を振動させる機能を有する。圧電体層４４は、圧電性を有する材料を用いることができる。圧電体層４４の材質は、好ましくは、鉛、ジルコニウム、チタンを構成元素として含む酸化物とすることができる。圧電体層４４の材質として、チタン酸ジルコン酸鉛は、圧電性能が良好なため、圧電体層４４の材質として好適である。
【００４２】
上部電極４６は、圧電体層４４の上に接して形成される。上部電極４６の厚みは、圧電素子４０の動作に悪影響を与えない範囲であれば限定されない。上部電極４６の厚みは、たとえば１０ｎｍ〜４００ｎｍとすることができる。上部電極４６は、下部電極４２と対になり、圧電体層４４を挟み圧電素子４０の一方の電極としての機能を有する。上部電極４６の材質は、前記機能を満足する導電性を有する物質である限り、特に限定されない。上部電極４６の材質は、下部電極４２と同様である。
【００４３】
封止板５０は、図６および図７に示すように、圧電素子４０の上方に設けられ、圧電素子４０を空間５２を介して覆うように設けられる。封止板５０は、圧電素子４０と接しない。封止板５０は、図６および図７の例では、複数の圧電素子４０を覆って描いてあるが、各圧電素子４０を１つずつ覆うように設けてもよい。また、封止板５０には、圧電素子４０と接しないようにするための柱（ピラー）などが設けられていてもよい（図示せず）。封止板５０は、たとえば、圧電素子４０が他の部材に接触しないようにする機能を有する。封止板５０は、その内側の空間５２を気密に保つ機能を有してもよい。また、空間５２は、減圧状態となっていてもよい。封止板５０の厚みは、上記の機械的な強度を有せば限定されない。封止板５０の材質は、たとえば、ポリイミドなどの高分子、窒化シリコン、酸化シリコンまたは、酸化アルミニウムなどとすることができる。
【００４４】
以上のようなユニットヘッド１００は、薄膜状の圧電素子４０を有している。そのためユニットヘッド１００全体の厚みを小さく構成することができる。したがって、本実施形態の液体噴射ヘッドにおいて、液体の飛行経路が隣り合うユニットヘッド１００によって遮られないように配置しやすい。そのため、ユニットヘッド１００は、各ユニットヘッド１００間のノズル列１４の間の距離を小さくするために好適に用いることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態のユニットヘッドは、変形が可能である。図８は、変形例のユニットヘッド２００をノズルプレート１０側からみた平面図である。ユニットヘッド２００は、２つのノズル列１４が互いにノズル列１４の延びる方向にずらして配置されている。ユニットヘッド２００は、ノズル列１４がこのような配置をとり、圧力室２２がノズル孔１２に対応して設けられることを除いて、上述したユニットヘッド１００と同様である。ユニットヘッド２００は、ノズル列１４に垂直でかつ媒体Ｐに平行な方向から見たときに、一方のノズル列１４に属する２つのノズル孔１２の間に、他方のノズル列１４に属するノズル孔１２が配置されている。このように配置することにより、ユニットヘッド２００をノズル列１４の延びる方向に垂直な方向に移動させて液体を塗布する際に、一方のノズル列１４に属するノズル孔１２の間隔ｄの１／２の間隔で媒体Ｐに液体を塗布することができる。すなわち、ユニットヘッド２００の解像度（ノズル列１４におけるノズル孔１２の密度）の２倍の解像度（塗布密度）で媒体Ｐに液体を塗布することができる。したがって、ユニットヘッド２００を本実施形態の液体噴射ヘッドに採用すれば、１つのノズル列１４が有する解像度の２倍の解像度を、１つのユニットヘッドが有することになる。そのため、このようなユニットヘッド２００を用いれば、本実施形態の液体噴射ヘッドの解像度や表現力をさらに高めることができる。
【００４６】
１．４．液体噴射ヘッドの製造方法
本実施形態の液体噴射ヘッドは、上述のようなユニットヘッド１００を所望の個数、媒体Ｐの表面に対して同一の方向に傾斜して配置し、かつ、ノズル列１４が媒体Ｐの表面に対して平行になるように配置させることによって製造されることができる。ヘッドユニット１００の製造工程において、ノズルプレート１０にノズル孔１２を形成する方法としては、機械的にパンチによる方法や、イオンエッチング法またはドライエッチング法をフォトリソグラフィ法などと組み合わせる方法を用いることができる。本実施形態の液体噴射ヘッドは、たとえば、支持部材Ｈに複数のユニットヘッド１００を配列して固定することにより製造され得る。配列の方法としては、公知の位置合わせ手段などを用いることができる。また、各ユニットヘッド１００は、必要に応じて、凹凸を有する支持部材Ｈに配列させ、ノズル列１４の延びる方向に互いにずらして配列させることができる。複数のユニットヘッド１００は、たとえば、接着剤等によって固定されることができる。
【００４７】
２．第２実施形態
２．１．ライン型液体噴射ヘッド
図９は、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド４０００を模式的に示す平面図および正面図である。図９の平面図（下図）は、媒体Ｐ側からみた図である。
【００４８】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッドは、第１実施形態の液体噴射ヘッドを複数有する。図９のライン型液体噴射ヘッド４０００において、複数の液体噴射ヘッド１０００は、各液体噴射ヘッド１０００が有するノズル列１４の延びる方向に沿って、媒体Ｐに平行に千鳥状に並んでいる。各液体噴射ヘッド１０００のノズル列１４は、媒体Ｐとの間の距離が互いに等しくなるように配置されている。そして、各液体噴射ヘッド１０００のノズル列１４は、ノズル列１４が延びる方向に途切れずに互いに連続するように配置されている。図９のライン型液体噴射ヘッド４０００の例では、ユニットヘッド１００を３つ有する液体噴射ヘッド１０００が４個、各ユニットヘッド１００の傾斜する方向を揃えて並べられ、かつ、ノズル列１４の延びる方向に沿って千鳥状に並べられている。その結果、ライン型液体噴射ヘッド４０００は、媒体Ｐの表面に沿って、相対的な位置をノズル列１４の延びる方向に垂直な方向に変化させたときに、液体噴射ヘッド１０００が単数の場合に比べて、媒体の４倍の面積に対して液体を塗布することができる。これによりライン型液体噴射ヘッド４０００と媒体Ｐとの相対的な位置を変化させるとき、ライン型液体噴射ヘッド４０００または媒体Ｐの移動に要する操作を減少させることができる。また、たとえば、ラスタースキャンによって液体を塗布する場合、走査回数を減少させることができる。
【００４９】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッドが有する第１実施形態の液体噴射ヘッドの個数は、任意である。そのため、たとえば、ライン型液体噴射ヘッドのノズル列１４の方向の長さが、媒体Ｐの幅以上の大きさとなるように、液体噴射ヘッドの数を増せば、媒体Ｐおよびライン型液体噴射ヘッドのいずれかを走査することのみによって、媒体Ｐの目標位置に液体を塗布することができる。そのため、このようなライン型液体噴射ヘッドによれば、ラスタースキャンが不要になり、ラスタースキャンのための機構や制御装置等を簡略化することができる。
【００５０】
上記のように、ライン型液体噴射ヘッド４０００は、液体噴射ヘッド１０００をノズル列１４の延びる方向に千鳥状に並べて構成されているが、図９に示すような重複領域Ｄを有して並べられていてもよい。さらに、図９に示すように、ノズル孔１２の間隔ｄがノズル列が延びる方向において、各液体噴射ヘッドのつなぎ目においても一定となるように、重複領域Ｄの重なる度合いを調節して配置させることができる。
【００５１】
このようにすれば、ライン型液体噴射ヘッドまたは媒体Ｐをノズル列１４に直交する方向に走査したときに、各液体噴射ヘッド１０００の境界（つなぎ目）においてピッチ（解像度）が変化することなく媒体Ｐに液体を塗布することができる。
【００５２】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッド４０００は、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０００を複数有している。そのため、たとえば、ユニットヘッド１００を平面的に並べて配置した場合に比べて、各ユニットヘッド１００のノズル列１４の間の間隔が小さい。そのため、液体噴射ヘッド１０００の場合と同様に、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッド４０００の相対位置をノズル列１４の延びる方向に直交する方向に変化させながら、媒体Ｐの特定の位置に各ユニットヘッド１００の液体を噴射するときの塗布位置の精度が高い。これにより、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド４０００においても、第１実施形態の液体噴射ヘッドと同様に、液体噴射ヘッドおよび媒体Ｐの少なくとも一方の移動機構に求められる機械的精度や組み付け精度の高さを軽減することができる。また、本実施形態のライン型液体噴射ヘッドにおける各液体噴射ヘッドは、第１実施形態で述べた通りユニットヘッド１００をノズル列１４の延びる方向にずらして配置することができる。このようにすれば、液体を媒体に塗布した際の解像度（塗布密度）をさらに高くすることができる。
【００５３】
３．第３実施形態
３．１．プリンタ
次に、第１実施形態の液体噴射ヘッドを有するプリンタについて説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタがインクジェットプリンタである場合について説明する。なお、本実施形態では、媒体Ｐは、記録用紙である。
【００５４】
図１０は、本実施形態に係るプリンタ５０００を概略的に示す斜視図である。プリンタ５０００は、ヘッドユニット６３０と、駆動部６１０と、制御部６６０と、を含む。また、プリンタ５０００は、装置本体６２０と、給紙部６５０と、媒体Ｐ（記録用紙）を設置するトレイ６２１と、媒体Ｐを排出する排出口６２２と、装置本体６２０の上面に配置された操作パネル６７０と、を含むことができる。
【００５５】
ヘッドユニット６３０は、第１実施形態の液体噴射ヘッド（たとえば、液体噴射ヘッド１０００〜３０００）から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット６３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ６３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ６３１を搭載した運搬部（キャリッジ）６３２と、を備える。
【００５６】
駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０を往復動させることができる。駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３０を往復動させる往復動機構６４２と、を有する。液体噴射ヘッド（図中符号１０００〜３０００）は、ヘッドユニット６３０の往復動の方向と、該ヘッドの各ユニットヘッド１００のノズル列１４の延びる方向に直交する方向とが一致するようにヘッドユニット６３０に取り付けられている。
【００５７】
往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４４と、キャリッジガイド軸６４４と平行に延在するタイミングベルト６４３と、を備える。キャリッジガイド軸６４４は、キャリッジ６３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ６３２を支持している。さらに、キャリッジ６３２は、タイミングベルト６４３の一部に固定されている。キャリッジモータ６４１の作動により、タイミングベルト６４３を走行させると、キャリッジガイド軸６４４に導かれて、ヘッドユニット６３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、媒体Ｐへの印刷が行われる。
【００５８】
制御部６６０は、ヘッドユニット６３０、駆動部６１０、および給紙部６５０を制御することができる。
【００５９】
給紙部６５０は、媒体Ｐをトレイ６２１からヘッドユニット６３０側へ送り込むことができる。給紙部６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを備える。給紙ローラ６５２は、媒体Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａおよび駆動ローラ６５２ｂを備える。駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されている。制御部６６０によって給紙部６５０が駆動されると、媒体Ｐは、ヘッドユニット６３０の下方を通過するように送られる。
【００６０】
ヘッドユニット６３０、駆動部６１０、制御部６６０、および給紙部６５０は、装置本体６２０の内部に設けられている。
【００６１】
なお、上述した例では、プリンタ５０００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本実施形態のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
【００６２】
本実施形態のプリンタ５０００は、その記録ヘッド部位に第１実施形態の液体噴射ヘッドを有するため、印刷対象への液滴の塗工精度が優れている。すなわち、印刷時において、液滴の位置ずれが抑制されるため、印刷結果物において、塗工位置の精度が高い。
【００６３】
４．第４実施形態
４．１．ライン型プリンタ
次に、第２実施形態のライン型液体噴射ヘッドを有するライン型プリンタ６０００について説明する。ここでは、ライン型プリンタ６０００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【００６４】
図１１は、本実施形態に係るライン型プリンタ６０００を概略的に示す斜視図である。ライン型プリンタ６０００は、ヘッドユニット６３０と、制御部６６０と、を含む。ライン型プリンタ６０００は、第３実施形態のプリンタ５０００における駆動部６１０を有さない。また、ライン型プリンタ６０００は、装置本体６２０と、給紙部６５０と、媒体Ｐ（記録用紙）を設置するトレイ６２１と、媒体Ｐを排出する排出口６２２と、装置本体６２０の上面に配置された操作パネル６７０と、を含むことができる。ライン型プリンタ７０００のヘッドユニット６３０以外の部材は、プリンタ５０００と同様であるため、当該部材についての詳細な説明を省略する。
【００６５】
ヘッドユニット６３０は、上述した第３実施形態のライン型液体噴射ヘッド４０００を含んで構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。本実施形態では、ライン型液体噴射ヘッド４０００は、媒体Ｐの幅よりも大きいノズル列１４の延びる方向の大きさを有している。ヘッドユニット６３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ６３１を備える。
【００６６】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、ヘッドユニット６３０に、媒体Ｐの移動方向と、ライン型液体噴射ヘッド６０００のノズル列１４の延びる方向に垂直な方向とが一致するようにヘッドユニット６３０に取り付けられている。
【００６７】
制御部６６０によって、給紙部６５０が駆動され、ライン型液体噴射ヘッド４０００と媒体Ｐとの相対的な位置を変化させながらインクが媒体Ｐの所望の位置に塗布され、媒体Ｐへの印刷が行われる。
【００６８】
なお、上述した例では、ライン型プリンタがインクジェットプリンタである場合について説明したが、本実施形態のライン型プリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
【００６９】
本実施形態のライン型プリンタ６０００は、その記録ヘッド部位にライン型液体噴射ヘッド４０００を有するため、印刷対象への液滴の塗工精度が優れている。すなわち、印刷時において、液滴の位置ずれが抑制されるため、印刷結果物において、塗工位置の精度が高い。
【００７０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態にかかる液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す斜視図。
【図２】実施形態にかかる液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す側面図。
【図３】実施形態の液体噴射ヘッド２０００を模式的に示す側面図および平面図。
【図４】実施形態の液体噴射ヘッド３０００の正面、平面および側面を示す模式図。
【図５】実施形態にかかるユニットヘッド１００を模式的に示す平面図。
【図６】実施形態にかかるユニットヘッド１００を模式的に示す断面図。
【図７】実施形態にかかるユニットヘッド１００を模式的に示す断面図。
【図８】実施形態にかかるユニットヘッド２００を模式的に示す平面図。
【図９】実施形態のライン型液体噴射ヘッド４０００の側面及び平面を示す模式図。
【図１０】実施形態のプリンタ５０００を模式的に示す斜視図。
【図１１】実施形態のライン型プリンタ６０００を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００７２】
１０  ノズルプレート、１２  ノズル孔、１４  ノズル列、１６  中心線、
２０  圧力室基板、２２  圧力室、２４  流路、２６  狭窄部、３０  振動板、
４０  圧電素子、４２  下部電極、４４  圧電体層、４６  上部電極、５０  封止板、
５２  空間、１００，２００  ユニットヘッド、６１０  駆動部、６２０  装置本体、
６２１  トレイ、６２２  排出口、６３０  ヘッドユニット、
６３１  インクカートリッジ、６３２  キャリッジ、６４１  キャリッジモータ、
６４２  往復動機構、６４３  タイミングベルト、６４４  キャリッジガイド軸、
６５０  給紙部、６５１  給紙モータ、６５２  給紙ローラ、６６０  制御部、
６７０  操作パネル、１０００〜３０００  液体噴射ヘッド、
４０００  ライン型液体噴射ヘッド、５０００  プリンタ、
６０００  ライン型プリンタ、Ｄ  重複領域、Ｘ，ｄ  間隔、Ｐ  媒体
【図１】
2009202104.tif 000003
【図２】
2009202104.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】
2009202104.tif 000009
【図８】
2009202104.tif 000010
【図９】
2009202104.tif 000011
【図１０】
2009202104.tif 000012
【図１１】
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