(57)【要約】【課題】複数のノズル孔が高密度に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、複数のノズル孔１２が形成されたノズル形成領域１１０を備え、ノズル孔１２から第１方向に向かって液体を噴射するユニットヘッド１００を複数有し、複数のユニットヘッド１００は、ノズル形成領域１１０が第１方向に直交する第２方向にずれるように、第１方向に積層され、複数のノズル孔１２は、第１方向および第２方向に直交する第３方向に沿って配列されている。【選択図】図１
2009143073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル孔が形成されたノズル形成領域を備え、該ノズル孔から第１方向に向かって液体を噴射するユニットヘッドを複数有し、
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方向に直交する第２方向にずれるように、前記第１方向に積層され、
前記複数のノズル孔は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に沿って配列されている、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は、
前記ノズル形成領域に前記第３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、互いに異なる液体を噴射する、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを２つ有し、
前記２つの液体噴射ヘッドは、前記第２方向に沿って並んでおり、
前記各液体噴射ヘッドの前記ノズル形成領域は、隣り合うように配置されている、ツイン型液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３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、前記第３方向に沿って千鳥状に並んでおり、
前記各液体噴射ヘッドの前記ノズル形成領域は、隣り合うように配置されている、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
前記複数の液体噴射ヘッドは、前記第３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の前記ノズル孔は、前記第２方向からみたとき、前記第３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７】
請求項６において、
前記ライン型液体噴射ヘッドの前記ノズル孔の配置におけるピッチは、前記第２方向からみたとき、前記第３方向に沿って一定である、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３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９】
請求項４に記載のツイン型液体噴射ヘッドを有するプリンタ。
【請求項１０】
請求項５ないし請求項７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】
液体をノズルから噴射させて媒体に塗布する装置は、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、媒体とヘッドとの相対的な位置を変化させながら目標位置で液体を噴射させることによって液体を媒体に塗布するものである。このような装置に要求される性能は、液体を目標位置に塗布する精度の高さや、高速動作などが挙げられる。高速動作を行うために、このような装置には、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】
従来の液体噴射ヘッドの構造としては、複数のノズルが配列されたノズル列を複数有し、該ノズル列ごとにたとえば異なる色のインクを噴射させるものがあった。しかし、従来、複数のノズル列は平面的に配置されており、インクの流通経路や噴射のための駆動機構の大きさのためにノズル列間の間隔が大きくなっていた。そうすると、複数の色のインクを媒体の特定の目標位置に塗布したい場合、該目標位置に媒体またはノズルを正確に遠距離移動させることが必要になり、装置に極めて高い機械精度が要求されていた。ここで要求される機械精度とは、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である。その他にも、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インクによって、他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印刷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、印刷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、複数のノズル孔が高密度に配置された液体噴射ヘッドを提供することである。
【０００６】
本発明の目的の１つは、複数のノズル孔が高密度に配置された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】
【０００７】
本発明にかかる液体噴射ヘッドは、
複数のノズル孔が形成されたノズル形成領域を備え、該ノズル孔から第１方向に向かって液体を噴射するユニットヘッドを複数有し、
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方向に直交する第２方向にずれるように、前記第１方向に積層され、
前記複数のノズル孔は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に沿って配列されている。
【０００８】
このような液体噴射ヘッドは、複数のノズル孔が高密度に配置されている。そのため、高精度に液体を媒体に塗布することができる。
【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、
前記ノズル形成領域に前記第３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。
【００１０】
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、互いに異なる液体を噴射することができる。
【００１１】
本発明にかかるツイン型液体噴射ヘッドは、
上述のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを２つ有し、
前記２つの液体噴射ヘッドは、前記第２方向に沿って並んでおり、
前記各液体噴射ヘッドの前記ノズル形成領域は、隣り合うように配置されている。
【００１２】
このようなツイン型液体噴射ヘッドは、複数のノズル孔が高密度に配置されている。そのため、高精度に液体を媒体に塗布することができる。
【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、前記第３方向に沿って千鳥状に並んでおり、
前記各液体噴射ヘッドの前記ノズル形成領域は、隣り合うように配置されている。
【００１４】
このようなライン型液体噴射ヘッドは、複数のノズル孔が高密度に配置されている。そのため、高精度に液体を媒体に塗布することができる。
【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は、前記第３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の前記ノズル孔は、前記第２方向からみたとき、前記第３方向に連続して配置されることができる。
【００１６】
本発明のライン型液体噴射ヘッドにおいて、
前記ライン型液体噴射ヘッドの前記ノズル孔の配置におけるピッチは、前記第２方向からみたとき、前記第３方向に沿っ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、
上述の液体噴射ヘッド、およびツイン型液体噴射ヘッドのいずれかを有する。
【００１８】
このようなプリンタは、複数のノズル孔が高密度に配置されたヘッドを有している。そのため、高精度かつ高速な印刷を行うことができる。
【００１９】
本発明にかかるライン型プリンタは、
上述のライン型液体噴射ヘッドを有する。
【００２０】
このようなプリンタは、複数のノズル孔が高密度に配置されたライン型液体噴射ヘッドを有している。そのため、高精度な印刷を行うことができる。
【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、本発明の例として説明するものである。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、それぞれ第１方向、第２方向、第３方向に対応するが、方向の採り方は任意である。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。
【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のユニットヘッド１００を模式的に示す断面図である。図４は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００のユニットヘッド１００を模式的に示す平面図である。図４のＡ−Ａ線の断面が図３に相当する。
【００２３】
本実施形態の液体噴射ヘッド１０００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、ノズル形成領域１１０が第１方向（Ｚ）に直交する第２方向（Ｘ）にずれるように、第１方向（Ｚ）に積層され、複数のノズル孔１２は、第１方向（Ｚ）および第２方向（Ｘ）に直交する第３方向（Ｙ）に沿って配列されている。図１および図２の例では、液体噴射ヘッド１０００は、ユニットヘッド１００が３つ積層したものとして描いてある。
【００２４】
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。ユニットヘッド１００から噴射された液体は、媒体Ｐに向かって飛行し、媒体Ｐの表面に塗布される（図２参照）。このようにユニットヘッド１００によって、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１０００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。
【００２５】
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、Ｙ方向に沿って配列されている。ノズル孔１２は、Ｚ方向に向かって液体を噴射することができる。ノズル孔１２の配列は、Ｙ方向に向かって直線状であってもジグザグ状であってもよい。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、１個あたりのノズル孔１２の特性(駆動周波数、噴射する液体の液滴サイズ等)、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。
【００２６】
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および図２に示すように、ユニットヘッド１００がＸ方向にずらして配置されたときに突出する部位である。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Ｘ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Ｘ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１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Ｘ方向の一方の辺に沿ってＹ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）。
【００２７】
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ができる。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には、４つのユニットヘッド１００がそれぞれシアン（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を積層することで、各色のノズル列１６が近接した液体噴射ヘッド１０００とすることができる。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、噴射時の僅かな角度のずれや、気流の影響等により塗布位置の精度が落ちる。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、液体の種類の数、液体の塗布位置の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。
【００２８】
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】
媒体Ｐと液体噴射ヘッド１０００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、Ｘ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１０００のＹ方向の幅よりも小さければ、Ｘ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１０００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１０００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】
本実施形態の液体噴射ヘッド１０００は、複数のユニットヘッド１００をＸ方向にずらして積層している。そのため、たとえば、ユニットヘッド１００をＸ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。これにより、複数のノズル孔１２がＸ方向に高密度に配置されている。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Ｘ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１０００の相対位置をＸ方向に変化させる場合、該他のノズル列１６の位置が目標位置からずれることを抑制することができる。このことについて更に詳しくは、実験例を参照願う。これにより、媒体Ｐの特定の位置に複数のユニットヘッド１００からの液体を塗布したい場合、液体が塗布される位置のずれを小さくすることができる。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。
【００３１】
１．２．ユニットヘッド
次に、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００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３および図４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。
【００３２】
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、Ｙ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Ｘ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、液体噴射ヘッド１０００に用いたときに、ノズル列１６のＸ方向の間隔を小さくすることができる。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。
【００３３】
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、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且つ高温プロセスにも耐えられるＳｉ(１１０)基板が最も適当である。また、圧力室基板２０は、その上部に酸化処理等を施し、図示しない酸化物層を設けることができる。圧力室基板２０に酸化物層を設けた場合、該酸化物層は、圧力室基板２０の下側からの、エッチングのストップ層としての機能を持たせることができる。
【００３４】
弾性板３０は、圧力室基板２０の上方に設けられる。圧力室基板２０の上に酸化物層がある場合は、弾性板３０は、その上に設けられる。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、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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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５０ｎｍ〜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。
【００３７】
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、機械的な信頼性を維持するために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。すなわち、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。
【００３８】
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。
【００３９】
封止板５０は、図３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３および図４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、シリコンや窒化シリコン、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。
【００４０】
以上のようなユニットヘッド１００は、本実施形態の液体噴射ヘッド１０００のユニットヘッド１００として好適である。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、液体噴射ヘッド１０００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１０００に好適に用いることができる。
【００４１】
１．３．液体噴射ヘッドの製造方法
液体噴射ヘッド１０００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。液体噴射ヘッド１００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、これを所望の回数繰り返すことにより製造されることができる。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。
【００４２】
２．第２実施形態
２．１．ツイン型液体噴射ヘッド
図５は、本実施形態のツイン型液体噴射ヘッド２０００を模式的に示す斜視図である。
【００４３】
ツイン型液体噴射ヘッド２０００は、図５に示したように、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０００を２つ有している。そして、２つの液体噴射ヘッド１０００は、Ｘ方向（第２方向）に沿って並んでおり、各液体噴射ヘッド１０００のノズル形成領域１１０が隣り合うように配置されている。
【００４４】
図５の例では、ツイン型液体噴射ヘッド２０００は、ユニットヘッド１００が３つ積層された液体噴射ヘッド１０００が２つ向かい合うように並べられている。その結果、６つのノズル形成領域１１０がＸ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６つのユニットヘッド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２０００の相対位置をＸ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位置精度を高くすることができる。加えて、ユニットヘッド１００を６つ積層した液体噴射ヘッド１０００に比較して、ツイン型液体噴射ヘッド２０００は、Ｚ方向の高さを半分にすることができる。したがって、Ｚ方向に積層された最上層のユニットヘッド１００から噴射される液体が媒体に塗布されるときの位置精度を、さらに向上させることができる。これにより、本実施形態のツイン型液体噴射ヘッド２０００においても、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０００と同様に、媒体Ｐの特定の位置に複数のユニットヘッド１００の液体を塗布したい場合に、液体が塗布される位置のずれを小さくすることができる。したがって、ツイン型液体噴射ヘッド２０００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。
【００４５】
３．第３実施形態
３．１．ライン型液体噴射ヘッド
図６は、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド３０００を模式的に示す斜視図である。図７は、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド３０００の要部を模式的に示す平面図である。
【００４６】
ライン型液体噴射ヘッド３０００は、図６および図７に示すように、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３０００において、複数の液体噴射ヘッド１０００は、Ｙ方向（第３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、隣り合うように配置されている。
【００４７】
ライン型液体噴射ヘッド３０００は、ノズル孔１２が高密度に配置されたノズル形成領域１１０をＸ方向（第２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Ｙ方向（第３方向）において連続するように配置されている。
【００４８】
図６の例では、ライン型液体噴射ヘッド３０００は、ユニットヘッド１００が３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隣接して並べられ、かつ、Ｙ方向に千鳥状に並べられている。その結果、高密度に配置されたノズル孔１２が、Ｙ方向において連続している。ライン型液体噴射ヘッド３０００は、媒体Ｐとの相対的な位置をＸ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３０００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３０００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。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（スキャン）回数を減少させることができる。
【００４９】
ライン型液体噴射ヘッド３０００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３０００のＹ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１０００の数を増せば、媒体Ｐおよびライン型液体噴射ヘッド３０００のいずれかをＸ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、ライン型液体噴射ヘッド３０００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。
【００５０】
ライン型液体噴射ヘッド３０００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７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７に示すように、各ノズル孔１２間の間隔（ピッチｄ）がＹ方向において一定となるように、各液体噴射ヘッド１０００をＹ方向に重複領域Ｄ１または重複領域Ｄ２を有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３０００をＸ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、ノズル孔１２のピッチｄ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７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Ｘ方向から見てピッチｄを有するように配置されている。また、図７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Ｘ方向から見てピッチｄを維持したまま重複するように配置されている。
【００５１】
このようにすれば、Ｘ方向にライン型液体噴射ヘッド３０００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ｄ（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７の重複領域Ｄ２のように、Ｘ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。
【００５２】
本実施形態のライン型液体噴射ヘッド３０００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Ｘ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、複数のノズル孔１２がＸ方向に高密度に配置されている。これに加えて、各液体噴射ヘッド１０００のノズル形成領域１１０が隣り合うように配置されているため、ライン型液体噴射ヘッド３０００全体においてノズル列１６のＸ方向の間隔が小さい。したがって、媒体Ｐおよびライン型液体噴射ヘッド３０００の相対位置をＸ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位置精度が高い。これにより、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド３０００においても、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０００と同様に、媒体Ｐの特定の位置に複数のユニットヘッド１００の液体を塗布したい場合に、液体が塗布される位置のずれを小さくすることができる。したがって、ライン型液体噴射ヘッド３０００および媒体Ｐのいずれか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。
【００５３】
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。
【００５４】
図８は、本実施形態に係るプリンタ４０００を概略的に示す斜視図である。プリンタ４０００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４０００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、上述した液体噴射ヘッド１０００またはツイン型液体噴射ヘッド２０００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１０００またはツイン型液体噴射ヘッド２０００は、ヘッドユニット６３０の往復動の方向と、該ヘッドのＸ方向（第２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。
【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４０００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４０００は、その記録ヘッド部位に液体噴射ヘッド１０００またはツイン型液体噴射ヘッド２０００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】
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３０００を有するライン型プリンタ５０００について説明する。ここでは、ライン型プリンタ５０００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【００６４】
図９は、本実施形態に係るライン型プリンタ５０００を概略的に示す斜視図である。ライン型プリンタ５０００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５０００は、第４実施形態のプリンタ４０００における駆動部６１０を有さない。また、ライン型プリンタ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。ライン型プリンタ５０００のヘッドユニット６３０以外の部材は、プリンタ４０００と同様であるため、他の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、上述したライン型液体噴射ヘッド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。ここで用いるライン型液体噴射ヘッドは、Ｙ方向の長さが媒体Ｐの幅よりも長くなるように液体噴射ヘッドを連ねたものである。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３０００は、ヘッドユニット６３０に、媒体Ｐの移動方向と、該ヘッドのＸ方向（第２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。
【００６７】
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３０００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５０００は、その記録ヘッド部位にライン型液体噴射ヘッド３０００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】
６．実験例
以下に媒体および上述の液体噴射ヘッドの相対位置をＸ方向（第２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の液体を噴射するときの位置精度について計算した結果を記す。
【００７１】
図１０は、上記実施形態の液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図である。図１１は、上述のユニットヘッドを平面的にＸ方向に並べた場合を模式的に示す平面図である。図１０および図１１は、液体噴射ヘッドと媒体との相対的な位置変化の方向（図中矢印に走査方向と示した）と、ユニットヘッドのＸ方向とが角度θだけ傾斜している状態を示している。このような傾斜は、たとえば、プリンタ等へのヘッドの組み付けにおける誤差に対応している。図１０および図１１に示すように、ヘッドのＸ方向におけるノズル列間の最大の間隔をｘとする。また、図９および図１０に示すように、ノズル列間の間隔ｘにおいて、走査方向と垂直方向に生じる塗布位置のずれをｙとする。表１には、種々の傾斜θにおいて、ノズル列の間隔ｘとずれｙとを計算した結果を示す。
【００７２】
【表１】
2009143073.tif 000003
【００７３】
表１をみると、角度θが小さくなると、ずれｙが小さくなることが分かる。また、ずれｙは、間隔ｘが小さくなるほど小さくなることが分かる。すなわち、ずれｙを小さくするためには、角度θおよび間隔ｘの少なくとも一方を小さくする必要があることが分かる。角度θは、たとえば、ヘッドの組み付けの誤差によって生じ、角度θを小さくすることは、製造において限界が生じる場合がある。しかし、間隔ｘは、上記実施形態の液体噴射ヘッドのような構造とすれば、小さくすることができる。図１１に示したようなユニットヘッドを平面的に並べた液体噴射ヘッドに比較して、図１０に示したようなユニットヘッドを積層した構造とすれば、間隔ｘを小さくできることが明らかである。これにより、一定の組み付け誤差（角度θ）において、間隔ｘを小さくすれば、ずれｙを小さくして液体を塗布することができることが分かる。また、間隔ｘを小さくすれば、組み付け誤差（角度θ）の許容範囲を広げ、部材やその組み付けに要求される精度を低くすることができることが分かる。なお、液体噴射ヘッドと媒体との相対的な位置変化の速度が一定の場合、間隔ｘが小さいほど、媒体の特定の位置に液体が塗布される時間間隔が小さくなる。そのため、該時間間隔において媒体の歪み等が生じるような場合、塗布される液体の位置精度が向上することは明らかである。
【００７４】
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】
【００７５】
【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】実施形態にかかるユニットヘッド１００を模式的に示す断面図。
【図４】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５】実施形態にかかるツイン型液体噴射ヘッド２０００を模式的に示す斜視図。
【図６】実施形態にかかるライン型液体噴射ヘッド３０００を模式的に示す断面図。
【図７】実施形態にかかるライン型液体噴射ヘッド３０００を模式的に示す平面図。
【図８】実施形態にかかるプリンタ４０００を模式的に示す斜視図。
【図９】実施形態にかかるライン型プリンタ５０００を模式的に示す斜視図。
【図１０】実験例の液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【図１１】実験例の液体噴射ヘッドを模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００７６】
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  液体噴射ヘッド、２０００  ツイン型液体噴射ヘッド、
３０００  ライン型液体噴射ヘッド、４０００  プリンタ、
５０００  ライン型プリンタ、Ｄ１，Ｄ２  境界領域、ｄ  ピッチ、Ｐ  媒体、
ｘ  間隔、ｙ  ずれ、θ  角度
【図１】
2009143073.tif 000004
【図２】
2009143073.tif 000005
【図３】
2009143073.tif 000006
【図４】
2009143073.tif 000007
【図５】
2009143073.tif 000008
【図６】
2009143073.tif 000009
【図７】
2009143073.tif 000010
【図８】
2009143073.tif 000011
【図９】
2009143073.tif 000012
【図１０】
2009143073.tif 000013
【図１１】
2009143073.tif 000014