JP2012045889A - 液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路部材および基板内の空間の利用効率の高めるとともに、しぼりを形成する空間を設けることのできる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】一方の主面に開口している複数の液体吐出孔８、複数の液体吐出孔８にそれぞれ繋がっているとともに、他方の主面に開口している複数の液体加圧室１０、および他方の主面に開口している複数の液体導入室１５、ならびに液体導入室１５から複数の加圧室１０に繋がっているしぼり１２を有する第１の流路部材４と、複数の液体加圧室１０の液体をそれぞれ加圧する加圧部５０および複数の液体導入室１５の位置にそれぞれ開口している複数の貫通孔３０を有し、複数の液体加圧室１０を覆うように第１の流路部材４に積層されている基板２１と、複数の貫通孔３０を通って複数の液体導入孔１５に繋がっている、マニホールド５を有する第２の流路部材４０とを備える。
【選択図】図３

Description

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。

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知られている。

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。

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。

そこで、液体加圧室に直接繋がっている液体吐出孔を有し、前記液体加圧室の前記液体吐出孔のと対向する部分に振動板と圧電素子を設けて、圧電素子を伸縮することによって圧電素子および振動板を屈曲変形させ、前記液体吐出孔から液滴を吐出される液体吐出素子を複数備えている液体吐出ヘッドであって、共通流路から、前記液体加圧室への液体の供給が、前記振動板および前記圧電素子に開けられた貫通孔を通して行なわれる液体吐出ヘッドが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平９−２２６１１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、圧電素子および振動板に設けられた貫通孔が、液体加圧室と共通流路との間の液体の供給の制限や液体の振動の伝播の制限を行なうしぼりの役目をはたす必要があり、そのためには貫通孔の寸法を非常に小さいものにせざるを得ず、貫通孔の寸法がわずかにばらついただけで、液体の吐出特性が大きくばらつくという問題があった。

したがって、本発明の目的は、流路部材および基板内の空間の利用効率の高めるとともに、しぼりを形成する空間を設けることのできる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。

本発明の液体吐出ヘッドは、一方の主面に開口している複数の液体吐出孔、該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっているとともに、他方の主面に開口している複数の液体加圧室、および前記他方の主面に開口している複数の液体導入室、ならびに該液体導入室から複数の前記加圧室に繋がっているしぼりを有する第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室の液体をそれぞれ加圧する加圧部および前記複数の液体導入室の位置にそれぞれ開口している複数の貫通孔を有し、前記複数の液体加圧室を覆うように前記第１の流路部材に積層されている基板と、前記複数の貫通孔を通って前記複数の液体導入孔に繋がっている、マニホールドを有する第２の流路部材とを備えることを特徴とする。

一つの前記液体導入室に繋がっている複数の前記液体加圧室が、当該液体導入室を中心とした略回転対称の位置に配置されていることが好ましい。

一つの前記液体導入室と当該液体導入室に繋がっている複数の前記液体加圧室とからなるユニットがマトリックス状に配置されていることが好ましい。

前記複数の液体吐出孔は、前記複数の液体吐出孔を仮想直線に対して該仮想直線に直交するように投影する時、前記仮想直線上で等間隔になるように配置されているとともに、前記仮想直線上で隣接する位置に投影される前記液体吐出孔に繋がっている前記液体加圧室は、隣接していないことが好ましい。

前記複数の液体吐出孔は、前記複数の液体吐出孔を仮想直線に対して該仮想直線に直交するように投影する時、前記仮想直線上で等間隔になるように配置されているとともに、前記仮想直線上で隣接する位置に投影される前記液体吐出孔に繋がっている前記液体加圧室は、同じ前記液体導入室に繋がっていないことが好ましい。

前記液体導入室に繋がっている前記複数のしぼりの開口が、互いに対向していないことが好ましい。

前記液体導入室に繋がっている前記複数のしぼりの開口が、同一平面に開口していることが好ましい。

前記第１の流路部材の前記液体導入室と前記第２の流路部材の前記マニホールドに繋がっている開口とが直接接続されていることが好ましい。

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、前記複数の加圧部および前記搬送部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、１つの貫通および液体導入室を通して、複数の液体加圧室に液体が供給されるため、流路部材および基板内の空間の利用効率を高くできるとともに、しぼりが設けられる空間を確保することが高くできる。

本発明の一実施形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略部分平面図である。 図２の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。 本発明の他の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。 本発明の他の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。 本発明の他の液体吐出ヘッドの液体吐出ヘッドの概略部分平面図である。 本発明の他の液体吐出ヘッドの液体吐出ヘッドの概略部分平面図である。

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、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、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。

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。

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。

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。

４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端に液体吐出ヘッド本体１３を有している。液体吐出ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔８が設けられている。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ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、一方方向に隙間なく印刷することができる。これは別に言い方をすれば、液体吐出孔８を長手方向に平行な仮想直線に直交するように投影した時に、液体吐出孔８が仮想直線上に等間隔になるように配置されているということである。

各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、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。各液体吐出ヘッド２は、液体吐出ヘッド本体１３の下面と搬送ベルト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。

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を構成する液体吐出ヘッド本体１３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に記録された画像データに基づくカラー画像が形成される。

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。

次に、液体吐出ヘッド２およびこれに用いられている第１の流路部材４について説明する。液体吐出ヘッド２は液体吐出ヘッド本体１３と筐体（不図示）とを含んでいる。筐体は、例えば金属製であり、一部に駆動信号が伝達される信号ケーブルが通る孔が開口している。孔には制御部１００と繋がる駆動信号が伝達される信号ケーブルが通っており、樹
脂製のふたなどで塞がれる。液体吐出ヘッド本体１３にはマニホールドの開口５ｂが開口しており、吐出される液体は、外部の液体タンからマニホールドの開口５ｂを通して、供給される。

液体吐出ヘッド本体１３は、第１の流路部材４に加圧部を含む圧電アクチェータユニット２１である基板を積層し、さらに第２の流路部材４０を接続したものである。図２は、液体吐出ヘッド本体１３の部分平面図で、図３は、図２の一部の縦断面図である。図２は、液体吐出ヘッド本体１３の長手方向の一部を示しており、実際の液体吐出ヘッド１３は、図２の左右の方向に長い。また、図３では内部の流路を示すのに、見易さのために通常は鎖線で示す部分を通所の線で示しており、さらに液体の通る流路以外の構造は省略してある。

第１の流路部材４は、一方の主面に開口している複数の液体加圧室１０を有している。液体加圧室１０の平面形状は、角部にアールが施された四角形や円形である。これらの液体加圧室１０は、第１の流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。また、各液体加圧室１０の開口は、第１の流路部材４の一方の主面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。

液体加圧室１０の底には液体吐出孔８が備えられている。液体吐出孔８は、第１の流路部材４の長手方向に平行な仮想直線Ｌ１に対して直交するように液体吐出孔８を投影すると、図２に示した仮想直線Ｌ１に１２００ｄｐｉの間隔で投影される。

圧電アクチュエータユニット２０の上面における各液体加圧室１０に対向する位置には後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２０の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。

また、これらの液体吐出孔８は、第１の流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２０と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータユニット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ユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。

第１の流路部材の一方の第１の主面には、複数の液体導入室１５が開口している。１つの液体導入室１５は複数のしぼり１２を介して複数の液体加圧室１０に繋がっている。しぼり１２は、液体導入室１５と液体加圧室１０との間の液体の移動、圧力波の伝播を制限するものである。後述の引き打ちの吐出方法では、しぼり１２により圧力波が反射される。また、上述の構造をとることにより、液体吐出孔８からしぼり１２までの距離を近くすることができ、これにより後述のＡＬが短くなるため、液体を吐出させる駆動周波数を高くすることができる。

液体導入室１５に対して、その液体導入室１５に繋がっている液体加圧室１０が略回転対称の位置に配置されることにより、液体導入室１５と液体加圧室１０とを効率よく配置できるとともに、各液体加圧室１０の周囲の構造が近似するため、液体吐出特性のばらつきが生じ難い。なお、図２で液体導入室１５と液体加圧室１０を繋ぐ流路全体がしぼり１２となっているが、液体導入室１５と液体加圧室１０を繋ぐ流路の一部がさらにせまくなっていて、そのせまくなっている部分がしぼりとして働くようにしてもよい。しぼり１２せまくなっている部分の形状は基本的に設計上の同一の形状とされるが、そのような条件のもとで、液体導入室１５と液体加圧室１０とを効率よく配置でするためには、液体加圧
室１０を、液体導入室１５を中心とする同心円上に設けるようにすればよい。また、一つの液体導入室１５とその液体導入室１３に繋がっている複数の液体加圧室１０とからなるユニットがマトリックス状に配置されていることにより、効率的な配置になるとともに、それぞれのユニットの周囲の構造が近似するため、液体吐出特性にばらつきが生じ難い。

また、液体吐出孔８は、液体吐出孔８を仮想直線Ｌ１に対して仮想直線Ｌ１に直交するように投影する時、仮想直線Ｌ１上で等間隔になるように配置されているとともに、仮想直線Ｌ１上で隣接する位置に投影される液体吐出孔８に繋がっている液体加圧室８は、隣接していないことにより、記録媒体上に主走査方向に隣接して記録される画素が、第１の流路部材４を介して振動の伝わる隣接した液体加圧室１０から吐出されたものでないため、構造クロストークの影響を受け難いので、記録精度が向上する。

さらに、液体吐出孔８は、液体吐出孔８を仮想直線Ｌ１に対して仮想直線Ｌ１に直交するように投影する時、仮想直線Ｌ１上で等間隔になるように配置されているとともに、仮想直線Ｌ１上で隣接する位置に投影される液体吐出孔８に繋がっている液体加圧室１０は、同じ前記液体導入室１５に繋がっていないことにより、記録媒体上に主走査方向に隣接して記録される画素が、液体導入室１５を介した流体クロストークの影響を受け難いので、記録精度を向上させることができる。

またさらに、液体導入室１５に繋がっているしぼり１２の開口が、互いに対向していないことにより、しぼり１２から伝わる圧力波が直接的に他のしぼり１２に入り難くなるので、より流体クロストークを抑制でき、記録精度を向上させることができる。なお、しぼり１２の開口が互いに対向していないとは、図６（ｂ）に示すようにしぼり１２の開口を延長した部分に他のしぼりの開口がないことを表す。

第２の流路部材４０の内部にはマニホールド５が形成されている。マニホールド５は、液体導入室１５に繋がれており、外部から供給される液体を液体加圧室に供給する。マニホールド５と液体導入室１５とは圧電アクチュエータ２１の貫通孔３０を介して接続されている。複数の液体加圧室１０に繋がっている流路が液体導入室１５に集まってから、マニホールド５に繋がる構造にすることにより、圧電アクチュエータ２１に開ける貫通孔３０を少なくでき、圧電アクチュエータ２１が面積効率よく使用できる。

液体吐出ヘッド本体１３に含まれる第１の流路部材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、第１の流路部材４の上面から順に、プレート２２、２３、２４、２５、２６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。各プレートは、これらの孔が互いに連通して液体導入室１５、しぼり１２、液体加圧室１０および液体吐出孔８を構成するように、位置合わせして積層されている。プレート２２〜２６および第２のプレートの厚さは１０〜１０００μｍ程度である。

第２の流路部材は、例えばプラスチックで形成される。第２の流路部材本体４２に蓋４１を接合してあり、内部には圧電アクチュエータに電圧を供給する電極４５が通っており、この電極４５は外部のＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの接続基板６０の電極６０ａに接続される。また、第２の流路部材には、変位素子５０、あるいは液体加圧室１０とほぼ同じ平面形状の空間４７が設けられており、変位素子５０が変位できるようになっている。

圧電アクチュエータユニット２１は、図３に示されるように、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ユニット２１全体の厚さは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液体
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ユニット２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５は、圧電アクチュエータユニット２０１上面における液体加圧室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５の一端は、液体加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極が形成されている。この接続電極は、電極４５、接続基板６０を介して、最終的には、電気的に制御部１００に接続される。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００から駆動信号が供給される。

共通電極３４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。ただし、貫通孔３０の内部を液体が直接流れるような構造にする際には、貫通孔３０の内壁に共通電極３４が露出しないようにすれば、液体が共通電極３４を伝わって浸入したり、浸入した液体により共通電極３４と個別電極３５との間の圧電セラミック層２１ｂの絶縁性が劣化することを抑制できる。

図３に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット２１においては、最上層の圧電セラミック層２０ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。

なお、後述のように、個別電極３５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３５に対応する液体加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、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ユニット２０における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０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３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５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット２０には加圧部である変位素子５０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１〜１０ｐｌ（ピコリットル）程度である。

本実施の形態における実際の駆動手順は、予め個別電極３５を共通電極３４より高い電位とする第１の電圧Ｖ１Ｖ（ボルト、以下で省略することがある）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４とを一旦、第１の電圧Ｖ１よりも低い第２の電圧を加えて低電位、例えば同じ電位にし、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３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２０ａ、ｂが元の形状に戻り、液体加圧室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、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２０ａ、ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、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３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がしぼり１２から液体吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Lengt
h）が理想的である。これによると、液体加圧室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。

プリンタ１において、印刷速度を速くするには、駆動信号を与える周期を短くする必要がある。一方、上述のような引き打ちで吐出する場合、駆動信号のパルス幅は、ＡＬに近い値にされる。また、吐出動作が終了した後には、流路内に残留振動が残るが、駆動信号を与える周期が短くなると、この残留振動の影響が大きくなり、吐出特性を変動させることになる。残留振動の周期もＡＬになるため、高速印刷を行なうには、ＡＬを短くすることが必要である。上述のような構造によれば、しぼり１２から液体吐出孔８までの距離を短くする設計が可能であり、高速印刷に向いた液体吐出ヘッドの設計が可能である。

また、階調印刷においては、液体吐出孔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液体吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、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。

なお、本実施例では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子５０を示したが、これに限られるものでなく、液体加圧室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、液体加圧室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。

図４は本発明の他の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。基本的な構成は図３に示したものと同様であるが、第２の流路部材２４０は、第２の流路部材本体２４２にＦＰＣである接続基板２６０が蓋として接合されている。このようにすることにより液体吐出ヘッド本体２１３の組み立てが容易になる。

図５は本発明の他の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。図２で示した液体吐出ヘッド本体１３と比較すると、次の点で異なる。なお、これらの異なる点は、第２で示した液体吐出ヘッド本体１３に個別に適応することもできる。

まず第１に、第２の流路部材３４０が第１の流路部材３０４と直接接続しておりマニホールド３０５の開口が液体導入室３１５に直接接続されている。圧電クチュエータユニット３２１の貫通孔３３０には第２の流路部材が入り込んでおり、液体は貫通孔３３０に接触しないようになっているので、圧電クチュエータユニット３２１が断面からの液体の影響を受けるのを抑制できる。なお、貫通孔３３０に入り込むのが第１の流路部材３０４であってもかまわない。

第２に、ＦＰＣである接続基板３６０が第１の流路部材３０４と第２の流路部材３４０の間に配置されている。これにより、圧電アクチュエータユニット３２１と接続基板３６０との接続が容易になる。圧電アクチュエータユニット３２１の個別電極３５と接続基板３６０の電極３６０ａとは、接続電極３４５で接続されている。図ではこれらは接続されていないが、この断面以外の部分で接続されている。

第３に、液体導入室３１５に繋がっている複数のしぼり３１２の開口が同一方向に向かって開口してことである。これにより、しぼり１２から伝わる圧力波が直接的に他のしぼ
り３１２に入り難くなるので、流体クロストークを抑制でき、記録精度を向上させることができる。これは、別の言い方をすれば液体導入室３１５に繋がっている複数のしぼり３１２の開口が、同一平面に開口していることにより、流体クロストークの影響を受け難くなるということである。

図６は本発明の他の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。図２で示した液体吐出ヘッド同様に、実際は図の左右方向に長い液体吐出ヘッド一部である。

液体導入孔４１５に対して、この液体導入孔４１５に繋がっている液体加圧室４１０は、同心円上に９０度ずつ回転させた位置に配置されている。１つの液体導入孔４１５とこの液体導入孔４１５に繋がっている液体加圧室４１０とで構成されたユニットは、長辺に方向に対して斜めにされ、そのユニットがマトリックス状に配置されている。このようにすることにより面積効率が向上する。この配置は別の言い方をすれば、液体導入孔４１５の含まれる液体導入室領域４１８と液体加圧室４１０とが合わさってマトリックス状の配置をしている。また、個別電極４３５から液体加圧室４１０の外に引き出されている接続電極４３５ｂを、液体導入室領域４１８に設けることに、各構造を効率的に配置できる。さらに、個別電極４３５の直下に共通電極が設けられている場合には、この部分で発生する圧電変形の影響が少なくなるように、各構造を離して配置できるので、後続ロストークをより抑制できる。

なお、液体吐出孔４０８は、仮想直線Ｌ４に直交するように投影された時等間隔になっている。

図７は本発明の他の液体吐出ヘッドの部分縦断面図である。図２で示した液体吐出ヘッド同様に、実際は図の左右方向に長い液体吐出ヘッド一部である。液体導入孔５１５に対して、この液体導入孔５１５に繋がっている液体加圧室５１０は、同心円上に６０度ずつ回転させた位置に配置されている。１つの液体導入孔５１５とこの液体導入孔５１５に繋がっている液体加圧室５１０とで構成されたユニットは、長辺に方向に対して斜めにされ、そのユニットがマトリックス状に配置されている。

なお、液体吐出孔５０８は、仮想直線Ｌ５に直交するように投影された時等間隔になっている。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４、２０４、３０４・・・第１の流路部材
５、２０５、３０５・・・マニホールド
８、２０８、３０８、４０８、５０８・・・液体吐出孔
１０、２１０、３１０、４１０、５１０・・・液体加圧室
１２、２１２、３１２、４１２、５１２・・・しぼり
１３、２１３、３１３、４１３、５１３・・・液体吐出ヘッド本体
１５、２１５、３１５、４１５、５１５・・・液体導入室
２１、２１２、３１２・・・圧電アクチュエータユニット
２１ａ、２１２ａ、３１２ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ、２１２ｂ、３１２ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜２６、２２２〜２２６、３２２〜３２６・・・プレート
３０、２３０、３３０・・・圧電アクチュエータユニットの貫通孔
３４、２３４、３３４・・・共通電極
３５、２３５、３３５・・・個別電極
４３５ｂ・・・接続電極
３６・・・接続電極
４０、２４０、３４０・・・第２の流路部材
４５、２４５、３４５・・・電極
４７、２４７・・・空間
５０、２５０、３５０・・・変位素子（加圧部）
６０、２６０、３５０・・・接続基板
６０ａ、２６０ａ、３６０ａ・・・接続基板の電極
Ｌ１、Ｌ４、Ｌ５・・・仮想直線

Claims (9)

1. 一方の主面に開口している複数の液体吐出孔、該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっているとともに、他方の主面に開口している複数の液体加圧室、および前記他方の主面に開口している複数の液体導入室、ならびに該液体導入室から複数の前記加圧室に繋がっているしぼりを有する第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室の液体をそれぞれ加圧する加圧部および前記複数の液体導入室の位置にそれぞれ開口している複数の貫通孔を有し、前記複数の液体加圧室を覆うように前記第１の流路部材に積層されている基板と、前記複数の貫通孔を通って前記複数の液体導入孔に繋がっている、マニホールドを有する第２の流路部材とを備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 一つの前記液体導入室に繋がっている複数の前記液体加圧室が、当該液体導入室を中心とした略回転対称の位置に配置さ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。
3. 一つの前記液体導入室と当該液体導入室に繋がっている複数の前記液体加圧室とからなるユニットがマトリックス状に配置され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。
4. 前記複数の液体吐出孔は、前記複数の液体吐出孔を仮想直線に対して該仮想直線に直交するように投影する時、前記仮想直線上で等間隔になるように配置されているとともに、前記仮想直線上で隣接する位置に投影される前記液体吐出孔に繋がっている前記液体加圧室は、隣接していないことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記複数の液体吐出孔は、前記複数の液体吐出孔を仮想直線に対して該仮想直線に直交するように投影する時、前記仮想直線上で等間隔になるように配置されているとともに、前記仮想直線上で隣接する位置に投影される前記液体吐出孔に繋がっている前記液体加圧室は、同じ前記液体導入室に繋がっていないことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記液体導入室に繋がっている前記複数のしぼりの開口が、互いに対向していないことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記液体導入室に繋がっている前記複数のしぼりの開口が、同一平面に開口していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第１の流路部材の前記液体導入室と前記第２の流路部材の前記マニホールドに繋がっている開口とが直接接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 請求項１〜８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、前記複数の加圧部および前記搬送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。

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