(57)【要約】【課題】高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、かつ塗布位置のずれが少ない液体噴射ヘッド、およびプリンタを提供すること。【解決手段】本発明にかかる液体噴射ヘッド１０００は、複数のユニットヘッド１００を有し、ユニットヘッド１００は、ノズル形成領域１１０に、第１方向に向かって液体を噴射する複数のノズル孔１２が第１方向に直交する第２方向に沿って配列されており、複数のユニットヘッド１００は、ノズル形成領域１１０が第１方向および第２方向に直交する第３方向にずれるように、かつ、ノズル孔１２が第２方向にずれるように、第１方向に積層されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユニットヘッドを有し、
前記ユニットヘッドは、ノズル形成領域において、ノズル孔から外方に向かう第１方向に液体を噴射する複数のノズル孔が前記第１方向に直交する第２方向に沿って配列されており、
前記複数のユニットヘッドは、前記ノズル形成領域が前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向にずれるように、かつ、前記ノズル孔が前記第２方向にずれるように、前記第１方向に積層されている、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の個数は、ｍ（ｍは、２以上の自然数）であり、
前記ｍ個のユニットヘッドは、前記ユニットヘッドの前記各ノズル孔の間の間隔のｎ／ｍ（ｎは、ｍ未満の自然数）だけ前記第２方向にずれるように積層されている、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、
前記複数のユニットヘッドは、同種類の液体を噴射する、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記ユニットヘッドは、
前記ノズル形成領域に前記第２方向に沿って配列された複数のノズル孔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弾性板と、
前記弾性板の上方かつ前記各圧力室の上方に設けられ、下部電極、圧電体層、および上部電極を有する複数の圧電素子と、
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５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを複数有し、
前記複数の液体噴射ヘッドは、前記ノズル形成領域が、前記第３方向にずれるように、前記第２方向に積層されている、複合型液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッド、または請求項５に記載の複合型液体噴射ヘッドを複数有し、
前記複数の液体噴射ヘッドまたは前記複数の複合型液体噴射ヘッドは、千鳥状に配列され、かつ、前記ノズル形成領域が互いに隣り合うように設けられている、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６において、
前記複数の液体噴射ヘッドまたは前記複数の複合型液体噴射ヘッドは、前記第２方向に重複領域を有して並んでおり、
前記各液体噴射ヘッドまたは前記各複合型液体噴射ヘッドの前記ノズル孔は、前記第３方向からみたとき、前記第２方向に連続して配置されている、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッドまたは請求項５に記載の複合型液体噴射ヘッドを有するプリンタ。
【請求項９】
請求項６または請求項７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密度（解像度）がある。液体を媒体に高解像度で塗布するためには、たとえば、液体を噴射するノズルの間隔を小さくすることや、ノズルの間隔を補完するように別のノズルから液体を噴射して塗布することが考えられる。
【０００３】
液体噴射ヘッドにおいて、液体の流路や噴射のための駆動機構の大きさ等のために、ノズル孔間の間隔を小さくするには限界があった。また、複数のノズル孔の列を有し互いのノズル孔間の間隔を補完するようにノズル列を配置した液体噴射ヘッドにおいても、同様に流路等の大きさのために、複数のノズル列を近接して配置することは困難であった。ノズル列間の間隔が離れた状態で互いのノズル孔の間隔を補完するようにノズル列を配置しても、特定のノズル列の位置まで別のノズル列を正確に遠距離移動させることが必要であった。そのため、たとえば、液体噴射ヘッドの組み付け精度、ヘッド移動機構や媒体の搬送機構の精度などの極めて高い機械精度が装置に必要となっていた。さらに、媒体の目標位置において特定のノズルから噴射され塗布された液体によって、別のノズルが目標位置に到達するまでに該媒体に生じる歪みによる誤差等も考慮する必要があった。
【０００４】
このような問題に対しては、たとえば、媒体の目標位置を検出して、位置の移動および液体の噴射をフィードバック制御することによって塗布位置の精度を高める方法が提案されている。しかし、このような方法では、塗布動作が高速になるほど制御が難しくなると予想される。
【特許文献１】特開２００７−１４４８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的の１つは、高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、かつ塗布位置のずれが少ない液体噴射ヘッド、および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】
【０００６】
本発明にかかる液体噴射ヘッドは、
複数のユニットヘッドを有し、
前記ユニットヘッドは、ノズル形成領域において、ノズル孔から外方に向かう第１方向に液体を噴射する複数のノズル孔が前記第１方向に直交する第２方向に沿って配列されており、
前記複数のユニットヘッドは、前記ノズル形成領域が前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向にずれるように、かつ、前記ノズル孔が前記第２方向にずれるように、前記第１方向に積層されている。
【０００７】
このような液体噴射ヘッドは、高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、かつ塗布位置のずれを少なくすることができる。
【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の個数は、ｍ（ｍは、２以上の自然数）であり、
前記ｍ個のユニットヘッドは、前記ユニットヘッドの前記各ノズル孔の間の間隔のｎ／ｍ（ｎは、ｍ未満の自然数）だけ前記第２方向にずれるように積層されることができる。
【０００９】
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記複数のユニットヘッドは、同種類の液体を噴射することができる。
【００１０】
本発明の柄北噴射ヘッドにおいて、
前記ユニットヘッドは、
前記ノズル形成領域に前記第２方向に沿って配列された複数のノズル孔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弾性板と、
前記弾性板の上方かつ前記各圧力室の上方に設けられ、下部電極、圧電体層、および上部電極を有する複数の圧電素子と、
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。
【００１１】
本発明の複合型液体噴射ヘッドは、
上述の液体噴射ヘッドを複数有し、
前記複数の液体噴射ヘッドは、前記ノズル形成領域が、前記第３方向にずれるように、前記第２方向に積層されている。
【００１２】
このような複合型液体噴射ヘッドは、高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、かつ塗布位置のずれを少なくすることができる。
【００１３】
本発明にかかるライン型液体噴射ヘッドは、
上述の液体噴射ヘッドまたは複合型液体噴射ヘッドを複数有し、
前記複数の液体噴射ヘッドまたは前記複数の複合型液体噴射ヘッドは、千鳥状に配列され、かつ、前記ノズル形成領域が互いに隣り合うように設けられている。
【００１４】
このようなライン型液体噴射ヘッドは、高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、かつ塗布位置のずれを少なくすることができる。
【００１５】
本発明のライン型液体噴射ヘッドにおいて、
前記複数の液体噴射ヘッドまたは複合型液体噴射ヘッドは、前記第２方向に重複領域を有して並んでおり、
前記各液体噴射ヘッドまたは前記各複合型液体噴射ヘッドの前記ノズル孔は、前記第３方向からみたとき、前記第２方向に連続して配置されることができる。
【００１６】
本発明にかかるプリンタは、
上述の液体噴射ヘッドまたは上述の複合型液体噴射ヘッドを有する。
【００１７】
このようなプリンタは、高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、塗布位置のずれを少なくすることができる。
【００１８】
本発明にかかるライン型プリンタは、
上述のライン型液体噴射ヘッドを有する。
【００１９】
このようなライン型プリンタは、高い塗布密度で媒体に液体を塗布でき、かつ塗布位置のずれを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、本発明の例を説明するものである。なお、以下の実施形態において、各図中の矢印で示す方向Ｚ、方向Ｘ、方向Ｙは、互いに直交しており、それぞれ上述の第１方向、第２方向、第３方向に対応する。また、以下の実施形態において、第１方向、第２方向、第３方向を、それぞれ、単にＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向という場合がある。
【００２１】
１．第１実施形態
１．１．液体噴射ヘッド
図１は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示した断面Ｓに対応する。図３は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す平面図である。図３は、Ｚ方向のノズル孔１２が見える方向から見た平面図である。図４および図５は、それぞれ、本実施形態の液体噴射ヘッド２０００および液体噴射ヘッド３０００の要部を模式的に示す平面図である。図４および図５は、Ｚ方向のノズル孔１２が見える方向から見た平面図である。図６および図７は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００のユニットヘッド１００の一例を模式的に示す断面図である。図８は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００のユニットヘッド１００の一例を模式的に示す平面図である。図８のＡ−Ａ線の断面が図６に、Ｂ−Ｂ線の断面が図７にそれぞれ相当する。
【００２２】
本実施形態の液体噴射ヘッドは、ユニットヘッド１００を複数有する。複数のユニットヘッド１００は、いずれも、ノズル形成領域１１０において、ノズル孔１２から外方に向かう第１方向（Ｚ方向）に液体を噴射する複数のノズル孔１２が前記第１方向（Ｚ方向）に直交する第２方向（Ｘ方向）に沿って配列されており、複数のユニットヘッド１００は、ノズル形成領域１１０が第１方向（Ｚ方向）および第２方向（Ｘ方向）に直交する第３方向（Ｙ方向）にずれるように、かつ、ノズル孔１２が第２方向（Ｘ方向）にずれるように、第１方向（Ｚ方向）に積層されている。図１ないし図３に示した液体噴射ヘッド１０００は、ユニットヘッド１００が２つ積層したものである。図４および図５の液体噴射ヘッド２０００および液体噴射ヘッド３０００は、ユニットヘッド１００が３つ積層したものである。
【００２３】
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。本実施形態では、ユニットヘッド１００は、略矩形の形状を有する。ユニットヘッド１００は、液体をノズル孔１２からＺ方向に向かって噴射する機能を有している。図２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、図中下方の媒体Ｐに向かって飛行し、媒体Ｐの表面に塗布される。ユニットヘッド１００は、液体を媒体Ｐに塗布することができる。ユニットヘッド１００の形状は、液体噴射ヘッドにおいてユニットヘッド１００が複数積層されるため、たとえば、図１および図２に示すように、Ｚ方向の厚みの小さい板状であることが望ましい。Ｚ方向の厚みが大きすぎると、積層した上層のユニットヘッド１００のノズル孔１２から噴射される液体が媒体Ｐに塗布されるまでの飛行距離が大きくなり、好ましくない。このような点から、ユニットヘッド１００は、たとえば、図２に示すようなＺ方向に薄膜状に形成された圧電素子４０を有する構造であることがより好ましい。
【００２４】
ノズル孔１２は、ノズル形成領域１１０に複数形成されている。ノズル孔１２は、ノズル形成領域１１０において、Ｘ方向に沿って配列されている。ノズル孔１２は、ノズル孔１２から外方に向かってＺ方向に沿って液体を噴射することができる。ノズル孔１２の配列は、Ｘ方向に沿って直線状であってもジグザグ状に配列されていてもよい。複数のノズル孔１２は、ノズル形成領域１１０内で全体として列を成し、ノズル列１６を形成している。ノズル列１６のノズル孔１２間の間隔は、任意に設定されることができる。
【００２５】
ノズル形成領域１１０には、複数のノズル孔１２が形成されている。ノズル形成領域１１０は、図１ないし図５に示すように、ユニットヘッド１００がＹ方向にずらして配置されたときに、Ｙ方向に突出する領域である。ノズル形成領域１１０は、ユニットヘッド１００に任意の大きさで形成されてよいが、図示のようにユニットヘッド１００のＹ方向の一方の端部に沿って細長く形成されることが好ましい。これは、各ユニットヘッド１００のノズル列１６がＹ方向において離れすぎないように配置させるためである。図示の例では、ノズル列１６（すなわち複数のノズル孔１２）は、矩形のユニットヘッド１００のＹ方向の一方の辺に沿ってＸ方向に配列して形成されている。したがって、ノズル孔１２から噴射された液体は、いずれも他のユニットヘッド１００によって遮られることなく、媒体Ｐまで到達することができる。各ノズル孔１２から噴射された液体は、Ｚ方向に沿って飛行し、Ｚ方向に略垂直に配置された媒体Ｐの表面に塗布される（図２参照）。
【００２６】
各ユニットヘッド１００は、図１および図３ないし図５に示すように、上述のようにＹ方向にずれて積層されるのみならず、ノズル孔１２が互いにＸ方向にずれるように、Ｘ方向にもずれるように積層される。各ユニットヘッド１００が、互いにＸ方向へずれると、Ｙ方向から見たときに、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１０００を相対的にＹ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Ｘ方向の間隔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３ないし図５参照）。さらに、図１ないし図３に示す液体噴射ヘッド１０００のように２つのユニットヘッド１００からなる場合は、互いにＸ方向にノズル孔１２の間の間隔ｄの１／２だけずれるように配置すると、一方のユニットヘッド１００のノズル孔１２の間隔の半分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１０００は、ユニットヘッド１００の解像度（ノズル孔１２のＸ方向における密度）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。また、３個のユニットヘッド１００を有する液体噴射ヘッド２０００および液体噴射ヘッド３０００においてもＸ方向に各ユニットヘッドをずらしてＺ方向に積層することで、同様の効果が得られる。さらに、３つのユニットヘッド１００からなる場合は、互いにＸ方向にノズル孔１２の間の間隔ｄの１／３または２／３だけずれるように配置すると、一方のユニットヘッド１００のノズル孔１２の間隔の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２０００および液体噴射ヘッド３０００は、ユニットヘッド１００の解像度（ノズル孔１２のＸ方向における密度）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Ｘ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。なお、ユニットヘッド１００を３個以上有する場合は、図４に示すように、Ｚ方向に積層した順序と同じ順序でＸ方向にずれるようにしても、図５に示すように、Ｚ方向への積層の順序と無関係にＸ方向にずれるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
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。このようにすれば、本実施形態の液体噴射ヘッドは、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１０００をインクジェットヘッドとして用いる場合、一方のユニットヘッド１００から濃色の液体を噴射させ、他方のユニットヘッド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、高解像度かつ色の表現力のよい塗布結果を得ることができる。
【００２８】
ヘッドユニットの積層数は必要な色の数に応じて調整するが、積層数を重ねるほど、上層のヘッドユニットから吐出されたインク滴の飛行距離は長くなるため、吐出時の僅かな角度のずれや、気流の影響等により着弾精度が落ちる。したがってヘッドユニットの積層数はヘッドユニットの厚さ、色数、インク着弾精度との兼ね合いにより、ヘッドとして必要な仕様となるように設定することができる。
【００２９】
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の目標位置に液体噴射ヘッドの特定のノズル孔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。
【００３０】
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と液体噴射ヘッドの相対的な位置の変化の方向は、Ｙ方向または、Ｘ方向およびＹ方向の組み合わせの方向である。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のＹ方向の幅よりも小さければ、Ｙ方向に両者の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のＹ方向の幅よりも大きければ、まず、Ｘ方向に両者の相対位置を変化させて液体を塗布し、次いで、Ｙ方向に両者の相対位置を変化させ、再度Ｘ方向の相対位置を変化させて液体を塗布すること、および、必要に応じてこ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。
【００３１】
本実施形態の液体噴射ヘッドは、２個または３個のユニットヘッド１００をＹ方向およびＸ方向にずらして積層している。そのため、たとえば、各ユニットヘッド１００を２個または３個Ｙ方向に平面的に並べて配置したヘッドに比べて、ノズル列１６間のＹ方向の間隔が小さい。したがって、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッドの相対位置をＹ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１６から液体が塗布された後、同じ位置に他のノズル列１６が到達するように、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッドの相対位置をＹ方向に変化させる場合、機械的な精度の不足により該他のノズル列１６の到達する位置が目標の位置からずれにくくすることができる。したがって、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。これに加えて、本実施形態の液体噴射ヘッドは、Ｙ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、相対的にＹ方向に走査する場合、ノズル孔１２間の間隔ｄよりもＸ方向において狭い間隔で媒体Ｐに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、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、ユニットヘッド１００単体によるよりも、たとえば、色の表現力を高めることができる。
【００３２】
１．２．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６ないし図８に示すように、ノズルプレート１０と、圧力室基板２０と、弾性板３０と、圧電素子４０と、封止板５０と、を有することができる。
【００３３】
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、Ｘ方向に配列されている。複数のノズル孔１２の配列は、直線状やジグザグ状であってもよい。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、ノズルプレート１０のＹ方向の一方の端に沿って形成されることが好ましい。このようにすることで、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１６間のＹ方向の間隔を小さくすることができ、液体噴射ヘッドによる媒体Ｐへの液体の塗布位置の精度を高めることができる。ノズルプレート１０の材質は、限定されず、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。
【００３４】
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のそれぞれに連続して複数設けられる。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、圧力室２２を形成するための工程に適するように、異方性エッチングが可能な材質がより望ましい。
【００３５】
弾性板３０は、圧力室基板２０の上方に設けられる。弾性板３０は、圧電素子４０と接している。弾性板３０は、たわみ振動をおこなうための弾性を有する。また、弾性板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より液体が噴射される。弾性板３０の材質は、特に限定されないが、機械的強度が高い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、弾性板の剛性がなくなり、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、駆動時の振動板撓み量が減少し、吐出できるインク滴が小さくなる。弾性板の厚さは、用いる材質のヤング率等の特性と合わせ、振動板の剛性と排除体積の特性が要求を満たせるよう、最適に選んで形成される。弾性板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。
【００３６】
圧電素子４０は、弾性板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。
【００３７】
下部電極４２は、弾性板３０の上に接して形成される。下部電極４２の厚みは、少なくとも弾性板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２００ｎｍ〜８００ｎｍ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の材質は、この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。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。
【００３８】
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、これにより弾性板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の材質として特に好適である。
【００３９】
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。
【００４０】
封止板５０は、図６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ないし図８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。ユニットヘッド１００が積層したときに、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。
【００４１】
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、ユニットヘッド１００は、積層したときに厚みが大きくなりすぎることがない。よって、本実施形態の液体噴射ヘッドにおいて、積層される上層のユニットヘッド１００から噴射される液体が媒体に達するまでの飛行距離を小さくすることができる。そのため、ユニットヘッド１００は、本実施形態の液体噴射ヘッドに好適に用いることができる。
【００４２】
１．３．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、Ｚ方向に積層させることによって製造されることができる。本実施形態の液体噴射ヘッドは、たとえば、下層のユニットヘッド１００の上に、別のユニットヘッド１００を積層して、必要に応じてこれを所望の回数繰り返すことにより製造され得る。積層の方法としては、上層のユニットヘッド１００に形成されているノズル孔１２が下層のユニットヘッド１００によって塞がれぬように、上層のユニットヘッド１００をＹ方向にずらし、かつノズル孔１２間の間隔よりも小さい距離をＸ方向にずらすようにして積層することによって行うことができる。複数のユニットヘッド１００は、たとえば、接着剤等によって互いに固定されることができる。また、ユニットヘッド１００を所定の位置に配置するために公知の位置合わせ手段などを用いることができる。
【００４３】
２．第２実施形態
２．１．複合型液体噴射ヘッド
図９は、本実施形態の複合型液体噴射ヘッドの一例を模式的に示す平面図である。
【００４４】
複合型液体噴射ヘッド４０００は、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０００を３つ有している。そして、３つの液体噴射ヘッド１０００は、それぞれのノズル形成領域１１０がＹ方向（第３方向）にずれるように、Ｚ方向（第１方向）に積層されている。
【００４５】
複合型液体噴射ヘッド４０００は、各液体噴射ヘッド１０００から異なる種類の液体を噴射することができる。そのため、図示の例によれば、たとえば、複合型液体噴射ヘッド４０００をインクジェットヘッドとして用いる場合には、３つのユニットヘッド１００がそれぞれシアン、マゼンダ、イエローを噴射するようにして、カラー印刷に適用することができる。しかも、この場合、各色の解像度は、ユニットヘッド１００単独の場合よりも高くすることができる。また、各液体噴射ヘッド１０００は、Ｙ方向にずらして積層されているため、液体を塗布する位置の精度が高い。
【００４６】
本実施形態の複合型液体噴射ヘッド４０００は、６つのノズル形成領域１１０がＹ方向に近接している。そのため、液体噴射ヘッド１０００において複数のユニットヘッド１００を積層した場合と同様に、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッド４０００の相対位置をＹ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の液体を噴射したときの塗布位置の精度が高い。これにより、本実施形態の複合型液体噴射ヘッド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。加えて、各液体噴射ヘッド１０００は、上述の通りユニットヘッド１００をＸ方向にずらして配置してあるため、単一のヘッドユニット１００による塗布の場合よりも、液体を媒体に塗布した際の解像度（塗布密度）が高い。
【００４７】
３．第３実施形態
３．１．ライン型液体噴射ヘッド
図１０は、本実施形態のライン型液体噴射ヘッドの一例を模式的に示す斜視図である。図１１は、本実施形態のライン型液体噴射ヘッドの一例を模式的に示す平面図である。図１１は、Ｚ方向のノズル孔１２が見える方向から見た平面図である。
【００４８】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッド５０００は、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０００を複数有している。ライン型液体噴射ヘッド５０００において、複数の液体噴射ヘッド１０００は、Ｘ方向（第２方向）に沿って千鳥状に並んでいる。そして、各液体噴射ヘッド１０００のノズル形成領域１１０は、互いに隣り合うように配置されている。
【００４９】
ライン型液体噴射ヘッド５０００は、ノズル孔１２が配置されたノズル形成領域１１０がＹ方向（第３方向）において隣り合うように配置されている。そして各液体噴射ヘッド１０００が有するノズル列１６がＸ方向（第２方向）において連続するように配置されている。
【００５０】
図１０の例では、ライン型液体噴射ヘッド５０００は、ユニットヘッド１００が２つ積層された液体噴射ヘッド１０００が４個向かい合うようにノズル形成領域１１０が隣接するように並べられ、かつ、Ｘ方向に沿って千鳥状に並べられている。その結果、ノズル孔１２が、Ｘ方向において連続している。ライン型液体噴射ヘッド５０００は、媒体Ｐとの相対的な位置をＹ方向に変化させたときに、液体噴射ヘッド１０００単独の場合に比べて、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５０００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５０００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、操作（スキャン）回数を減少させることができる。
【００５１】
ライン型液体噴射ヘッド５０００が有する液体噴射ヘッド１０００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５０００のＸ方向の長さが、媒体ＰのＸ方向の幅以上の大きさとなるように、液体噴射ヘッド１０００の数を増せば、媒体Ｐおよびライン型液体噴射ヘッド５０００のいずれかをＹ方向に走査することのみによって、媒体Ｐの目標位置に所望の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５０００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省略することができる。
【００５２】
ライン型液体噴射ヘッド５０００は、液体噴射ヘッド１０００をＹ方向に千鳥状に並べて構成されるが、図１１に示すような重複領域Ｄ１または重複領域Ｄ２を有して並べられていてもよい。さらに、図１１に示すように、ノズル孔１２間のピッチ（間隔ｄの１／２）がＸ方向において一定となるように、重複領域Ｄ１または重複領域Ｄ２のＸ方向の重なる度合い調節して配置させることができる。すなわち、ライン型液体噴射ヘッド５０００をＹ方向から見たときに、特定の液体噴射ヘッド１０００と隣り合う液体噴射ヘッド１０００との境界において、各液体噴射ヘッド１０００のノズル孔１２のピッチ（ｄ／２）が維持されるように液体噴射ヘッド１０００のＹ方向の重なりを調節することができる。図１１の重複領域Ｄ１においては、隣り合う液体噴射ヘッド１０００は、端のノズル孔１２同士の間隔がＹ方向から見てノズル孔間の間隔ｄの１／２のピッチを有するように配置されている。また、図１１の重複領域Ｄ２においては、隣り合う液体噴射ヘッド１０００は、つなぎ目のノズル孔１２がＹ方向から見て一定のピッチを維持したまま重複するように配置されている。
【００５３】
このようにすれば、Ｙ方向にライン型液体噴射ヘッド５０００または媒体Ｐを走査したときに、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。なお、図１１の重複領域Ｄ２のように、Ｙ方向からみて、２つの液体噴射ヘッド１０００のノズル孔１２が重複する場合には、たとえば一方の液体噴射ヘッド１０００からの液体の噴射を制御上行わないことによって、塗布する液体の量を調節することができる。
【００５４】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッド５０００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Ｙ方向に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１６の間のＸ方向の間隔が小さい。そのため、液体噴射ヘッド１０００において複数のユニットヘッド１００を積層した場合と同様に、媒体Ｐおよび液体噴射ヘッド５０００の相対位置をＹ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の液体を噴射した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５０００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。加えて、各液体噴射ヘッド１０００は、上述の通りユニットヘッド１００をＸ方向にずらして配置してあるため、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド５０００においても、単一のヘッドユニット１００による塗布の場合よりも、液体を媒体に塗布した際の解像度（塗布密度）が高い。
【００５５】
４．第４実施形態
４．１．プリンタ
次に、上述した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。
【００５６】
図１２は、本実施形態に係るプリンタ６０００を概略的に示す斜視図である。プリンタ６０００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。
【００５７】
ヘッドユニット６３０は、第１実施形態の液体噴射ヘッド（液体噴射ヘッド１０００〜３０００）または第２実施形態の複合型液体噴射ヘッド（複合型液体噴射ヘッド４０００）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。
【００５８】
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。液体噴射ヘッドまたは複合型液体噴射ヘッド（図中符号１０００〜４０００）は、ヘッドユニット６３０の往復動の方向と、該ヘッドのＹ方向（第３方向）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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
なお、上述した例では、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。
【００６４】
本実施形態のプリンタ６０００は、その記録ヘッド部位に上述の液体噴射ヘッドまたは複合型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。これに加えて、液体噴射ヘッドまたは複合型液体噴射ヘッドは、上述の通りユニットヘッド１００をＸ方向にずらして配置してあるため、本実施形態のプリンタ６０００は、インクを紙等の媒体に印刷した際の印刷結果の解像度が高い。
【００６５】
５．第５実施形態
５．１．ライン型プリンタ
次に、上述したライン型液体噴射ヘッド５０００を有するライン型プリンタ７０００について説明する。ここでは、ライン型プリンタ７０００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。
【００６６】
図１３は、本実施形態に係るライン型プリンタ７０００を概略的に示す斜視図である。ライン型プリンタ７０００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７０００は、第４実施形態のプリンタ６０００における駆動部６１０を有さない。また、ライン型プリンタ７０００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６０００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。
【００６７】
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５０００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を備える。
【００６８】
ライン型液体噴射ヘッド７０００は、ヘッドユニット６３０に、媒体Ｐの移動方向と、該ヘッドのＹ方向（第３方向）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。
【００６９】
制御部６６０によって、給紙部６５０の動作とともにヘッドユニット６３０が駆動され、ライン型液体噴射ヘッド７０００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。
【００７０】
なお、上述した例では、ライン型プリンタ７０００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。
【００７１】
本実施形態のライン型プリンタ７０００は、その記録ヘッド部位にライン型液体噴射ヘッド５０００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。これに加えて、ライン型液体噴射ヘッド５０００は、上述の通りユニットヘッド１００をＸ方向にずらして配置してあるため、本実施形態のライン型プリンタ７０００は、インクを紙等の媒体に印刷した際の印刷結果の解像度が高い。
【００７２】
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】
【００７３】
【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を模式的に示す断面図。
【図３】実施形態にかかる液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す平面図。
【図４】実施形態にかかる液体噴射ヘッド２０００を模式的に示す平面図。
【図５】実施形態にかかる液体噴射ヘッド３０００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１００を模式的に示す平面図。
【図９】実施形態にかかる複合型液体噴射ヘッド４０００を模式的に示す平面図。
【図１０】実施形態のライン型液体噴射ヘッド５０００を模式的に示す斜視図。
【図１１】実施形態のライン型液体噴射ヘッド５０００を模式的に示す平面図。
【図１２】実施形態のプリンタ６０００を模式的に示す斜視図。
【図１３】実施形態のライン型プリンタ７０００を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００７４】
１０  ノズルプレート、１２  ノズル孔、１６  ノズル列、２０  圧力室基板、
２２  圧力室、３０  弾性板、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  空隙、１００  ユニットヘッド、
１１０  ノズル形成領域、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  複合型液体噴射ヘッド、
５０００  ライン型液体噴射ヘッド、６０００  プリンタ、
７０００  ライン型プリンタ、Ｄ１，Ｄ２  境界領域、ｄ  間隔、Ｐ  媒体
【図１】
2009149010.tif 000003
【図２】
2009149010.tif 000004
【図３】
2009149010.tif 000005
【図４】
2009149010.tif 000006
【図５】
2009149010.tif 000007
【図６】
2009149010.tif 000008
【図７】
2009149010.tif 000009
【図８】
2009149010.tif 000010
【図９】
2009149010.tif 000011
【図１０】
2009149010.tif 000012
【図１１】
2009149010.tif 000013
【図１２】
2009149010.tif 000014
【図１３】
2009149010.tif 000015