JP2016132123A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室の、配線の引き出し側の端部に液体供給孔が設けられている構成において、振動膜のたわみ変形による個別電極と配線の接続信頼性の低下を抑えつつ、配線の長さを極力短くすること。
【解決手段】振動膜３０の、圧力室２６の第２方向（長手方向）における一方側の端部２８を覆う部分には、インク供給孔３０ａが形成されている。圧力室２６に対応する圧電素子３１は、圧力室２６の中央部と対向する個別電極３４とを有する。個別電極３４の第２方向における前記一方側の端部に設けられた接続部３４ａに、駆動配線３５が重ねられて個別電極３４と電気的に接続されている。駆動配線３５は、振動膜３０の圧力室２６と対向する領域内の、個別電極３４の接続部３４ａよりも第２方向における前記一方側において、接続部３４ａから、第２方向と交差する第３方向に沿って圧力室２６の外側へ延びている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。

特許文献１には、液体吐出装置として、複数のノズルからそれぞれインクを吐出するインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、複数の圧力室が形成された流路形成基板と、流路形成基板に接合され、複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、流路形成基板に、複数の圧力室にそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子とを備えている。

複数の圧力室は、それぞれ矩形形状を有し、流路形成基板において所定方向に沿って配列されている。複数の圧力室は振動膜（弾性膜）によって覆われている。また、複数の圧力室は、圧力室の配列方向に延びるように流路形成基板に形成されたマニホールドとそれぞれ連通している。このマニホールドから複数の圧力室に対してそれぞれインクが供給される。

各圧力室に対応する圧電素子には、圧電体層と、この圧電体層を挟むように配置された２つの電極（個別電極、共通電極）を有する。圧電素子の個別電極も、圧力室と同様に矩形状に形成され、圧力室の中央部に配置されている。この個別電極の長手方向端部には、配線（リード電極）が接続されている。配線は、個別電極の端部から、圧力室の長手方向に沿って圧力室の外側まで延びている。配線を通じて圧電素子の圧電体層に電圧が印加されると、振動膜にたわみ変形が生じることにより、圧力室内のインクに圧力が付与される。

特開２００５−２２１９０号公報

特許文献１では、先行文献では、圧力室の中央部に配置された個別電極の端部から、圧力室の長手方向に沿って配線が引き出されている。この構成では、配線が、振動膜の、圧力室の長手方向端部を覆っている領域、即ち、たわみが比較的小さい領域に配置されるため、振動膜のたわみ変形時に、配線と個別電極の端部との間の、電気的接続が破断しにくい。

ところで、特許文献１では、圧力室と同じく流路形成基板に形成されたマニホールドから、各圧力室に対して、基板の面方向からインクが供給される構成である。これに対して、振動膜に、圧力室の端部と連通する液体供給孔が形成され、各圧力室に対して、基板と直交する方向からインクが供給される構成を採用することも可能である（実施形態で説明する図２〜図４参照）。しかし、個別電極の端部から圧力室の長手方向に配線が引き出されたときに、配線引き出し側の圧力室の端部に液体供給孔が配置されていると、液体供給孔を迂回するように配線を配置する必要がある。これにより、各配線の長さが長くなり、配線抵抗が増加する。

本発明の目的は、圧力室の、配線の引き出し側の端部に液体供給孔が設けられている構成において、振動膜のたわみ変形による個別電極と配線の接続信頼性の低下を抑えつつ、配線の長さを極力短くすることである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の液体吐出装置は、第１方向に配列された複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ対応して前記第１方向に配列された複数の圧力室と、前記複数の圧力室を覆う振動膜とを有する、流路構造体と、前記流路構造体の前記振動膜に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子にそれぞれ対応し、前記流路構造体の前記振動膜の面方向に沿って延びる複数の駆動配線と、を備え、
各圧力室は、前記第１方向と交差する第２方向に長い形状に形成され、前記振動膜の、前記圧力室の前記第２方向における一方側の端部を覆う部分には、前記圧力室に液体を供給するための液体供給孔が形成され、各圧電素子は、前記圧力室を覆うように配置された圧電膜と、前記圧電膜に設けられ、前記圧力室の中央部と対向する個別電極とを有し、
各圧電素子に対応する前記駆動配線は、前記個別電極の前記第２方向における前記一方側の端部に設けられた接続部に重ねられて、前記個別電極と電気的に接続され、前記駆動配線は、前記振動膜の前記圧力室と対向する領域内の、前記個別電極の前記接続部よりも前記第２方向における前記一方側において、前記個別電極の前記接続部から、前記第２方向と交差する第３方向に沿って前記圧力室の外側へ延びることを特徴とするものである。

本発明では、圧力室の第２方向（長手方向）における一方側の端部に液体流路孔が配置されている。また、圧力室の中央部に重なるように配置された個別電極の、前記第２方向の前記一方側の端部に設けられた接続部に、駆動配線が接続されている。さらに、駆動配線は、圧力室と対向する領域内の、個別電極の接続部よりも第２方向の前記一方側において、前記接続部から前記第２方向と交差する第３方向に延びている。このように、接続部から、第２方向と交差する第３方向に駆動配線が引き出されることにより、駆動配線を、液体供給孔を迂回するように配置する必要がなく、圧力室の外側に引き出されるまでの駆動配線の長さを極力短くすることができる。

尚、振動膜の圧力室に対向する領域に、駆動配線が配置されていると、圧電素子に電圧が印加されたときの振動膜のたわみ変形により、駆動配線が上下に変位して個別電極の接続部に力が作用し、接続部と駆動配線との接続が破断する虞がある。この点、本発明では、駆動配線が配置されている、圧力室の、個別電極の接続部よりも第２方向（圧力室の長手方向）における前記一方側の領域では、振動膜のたわみ変形は比較的小さい。つまり、振動膜の圧力室と対向する領域のうち、たわみ変形の比較的小さい領域に駆動配線が配置されることにより、個別電極の接続部と駆動配線との間の電気的接続の信頼性も確保できる。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記圧力室の前記第２方向における前記一方側の端部の幅は、前記第２方向における前記中央部の幅よりも小さいことを特徴とするものである。

個別電極から駆動配線が引き出される方向である、第２方向における前記一方側の、圧力室の端部の幅は、圧力室の中央部の幅よりも小さいため、前記一方側の端部を覆っている領域における振動膜の変形は小さい。そのため、この領域に駆動配線が配置されることにより、振動膜のたわみによって個別電極の接続部と駆動配線との電気的接続が破断しにくくなり、個別電極と駆動配線との電気的接続の信頼性が高まる。

第３の発明の液体吐出装置は、前記第１又は第２の発明において、前記駆動配線は、前記振動膜の前記圧力室と対向する領域内において、前記個別電極の前記接続部から前記第２方向における前記一方側に延びる第１部分と、前記第１部分から前記第３方向に沿って前記圧力室の外側へ延びる第２部分とを有することを特徴とするものである。

駆動配線は、第１部分において接続部から第２方向一方側に延びてから、第２部分において、第２方向と交差する第３方向に沿って圧力室の外側へ延びている。この構成では、駆動配線は、接続部よりも第２方向における前記一方側に少し離れた箇所で、圧力室の縁を横切るように配置される。駆動配線が圧力室の縁を横切る位置が、接続部から圧力室の長手方向に離れるほど、接続部に作用する力はさらに小さくなる。従って、上記構成により、接続部と駆動配線との電気的接続の信頼性を向上させることができる。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第３の発明において、前記振動膜の前記圧力室と対向する領域内において、前記駆動配線の前記第１部分に対して前記第２部分と対称に配置された、導電部をさらに有することを特徴とするものである。

圧力室と対向する領域内において、第２方向（圧力室の長手方向）に対して交差する第３方向に延びる駆動配線の第２部分が配置されていると、振動膜の、接続部を通り第２方向に延びる直線に対して、両側の部分の変形が対称にならず、接続部に大きな力が作用する虞がある。この点、本発明では、第１部分に対して、第２部分と対称に導電部が配置されているため、振動膜の、上記直線に対して両側部分の変形が対称に近づき、変形の不均一に起因して接続部に作用する力が抑制される。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第４の発明において、前記駆動配線の前記第２部分と前記導電部とが繋がっていることを特徴とするものである。

駆動配線の第２部分と導電部が繋がっていることで、振動膜の、接続部を通り第２方向に延びる直線に対して両側部分の変形が、さらに対称に近づくため、接続部に作用する力が一層抑制される。

第６の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記流路構造体の、前記第１方向に沿って配列された前記複数の圧力室に対して、前記第２方向における前記一方側の領域に接着される接合部材をさらに有することを特徴とするものである。

流路構造体の、複数の圧力室に対して、第２方向における前記一方側の領域に接合部材が接着される。その際に、余剰の接着剤が圧電素子側に流れ込む虞がある。この点、本発明では、圧力室の前記第２方向における前記一方側の端部において、その長手方向と交差する第３方向に駆動配線が延びているため、余剰の接着剤が、圧電素子側に流れることが、駆動配線によって抑制される。

第７の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第６の何れかの発明について、前記個別電極と前記駆動配線とは、異なる導電性材料で形成されていることを特徴とするものである。

個別電極の接続部に、これとは異なる材料で形成された駆動配線が重ねられて電気的に接続されていると、振動膜のたわみ変形によって、個別配線の接続部に力が作用したときに破断する虞がある。この点、本発明では、駆動配線が、個別電極の接続部よりも第２方向一方側の領域、即ち、振動膜のたわみ変形が比較的小さい領域に配置されているため、個別電極の接続部と駆動配線との間の破断が生じにくくなる。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 インクジェットヘッドの１つのヘッドユニットの平面図である。 図２の一部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 圧力室の長手方向が左右方向と平行に配置された場合の、複数の圧力室の配置を示す図である。 変更形態のヘッドユニットの一部拡大平面図である。 別の変更形態のヘッドユニットの一部拡大平面図である。 別の変更形態のヘッドユニットの一部拡大平面図である。 別の変更形態のヘッドユニットの一部拡大平面図である。 別の変更形態のヘッドユニットの、図４相当の断面図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。尚、図１に示す前後左右の各方向をプリンタの「前」「後」「左」「右」と定義する。また、図１の紙面手前側を「上」、紙面向こう側を「下」とそれぞれ定義する。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。

（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、カートリッジホルダ５と、搬送機構６と、制御装置７等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１１，１２に沿って左右方向（以下、走査方向ともいう）に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１３が連結され、キャリッジ駆動モータ１４によって無端ベルト１３が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４はキャリッジ３に搭載されており、キャリッジ３とともに走査方向に移動可能である。インクジェットヘッド４は、走査方向に並ぶ４つのヘッドユニット１６を備えている。各ヘッドユニット１６は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に複数のノズル２４（図２〜図４参照）を備えている。

カートリッジホルダ５には、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１５が、それぞれ取り外し可能に装着される。インクカートリッジ１５は、図示しないチューブによって、対応するヘッドユニット１６と接続されている。各インクカートリッジ１５に貯留されたインクは、チューブを介してヘッドユニット１６に供給される。インクジェットヘッド４の各ヘッドユニット１６は、走査方向に移動しつつ、その下面に形成された複数のノズル２４から、プラテン２に載置された記録用紙１００へ向けてインクを吐出する。尚、インクジェットヘッド４のヘッドユニット１６の詳細構成については後述する。

搬送機構６は、前後方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１６，１７を有する。２つの搬送ローラ１６，１７は、図示しない搬送モータによって互いに同期して駆動される。搬送機構６は、２つの搬送ローラ１６，１７によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を前方（以下、搬送方向ともいう）に搬送する。

制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備える。制御装置７は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、ＡＳＩＣに、記録用紙１００への印刷処理などの各種処理を実行させる。例えば、印刷処理においては、制御装置７は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４のヘッドユニット１６やキャリッジ駆動モータ１４、搬送機構６の搬送モータ等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。より具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１６，１７によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。

（インクジェットヘッドの詳細構成）
次に、インクジェットヘッドのヘッドユニット１６について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド４の１つのヘッドユニット１６の平面図である。図３は、図２の一部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。尚、４つのヘッドユニット１６は、それぞれ同じ構成を有するものであるため、以下では、そのうちの１つについ説明する。図２〜図４に示すようにヘッドユニット１６は、ノズルプレート２０と、流路基板２１と、圧電アクチュエータ２２と、リザーバ形成部材２３（保護部材）等を備えている。尚、図２では、図面の簡素化のため、流路基板２１の上面に接合されるＣＯＦ５１とリザーバ形成部材２３は、二点鎖線で概略的に示されている。

（ノズルプレート）
ノズルプレート２０は、例えば、シリコン等で形成されたプレートである。図４に示すように、ノズルプレート２０には、複数のノズル２４が形成されている。図２に示すように、複数のノズル２４は、搬送方向に配列されて、走査方向に並ぶ４つのノズル列２５（２５ａ〜２５ｄ）を構成している。各ノズル列２５では、複数のノズル２４が、配列ピッチＰで配列されている。また、図２、図３に示すように、４つのノズル列２５ａ〜２５ｄの間では、ノズル２４の搬送方向における位置がＰ／４ずつずれており、４つのノズル列２５ａ〜２５ｄは、いわゆる千鳥状に配列されている。尚、最も右側に位置するノズル列２５ａが、本発明の「第１ノズル列」に相当する。右から２番目のノズル列２５ｂが、本発明の「第２ノズル列」に相当する。右から３番目のノズル列２５ｃが、本発明の「第３ノズル列」に相当する。最も左側に位置するノズル列２５ｄが、本発明の「第４ノズル列」に相当する。

（流路基板）
流路基板２１は、シリコン単結晶の基板である。流路基板２１には、複数のノズル２４とそれぞれ連通する複数の圧力室２６が形成されている。各圧力室２６は、走査方向に長い、略長円形の平面形状を有する。複数の圧力室２６は、複数のノズル２４の配列に応じて搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ４列の圧力室列２７（２７ａ〜２７ｄ）を構成している。尚、最も右側に位置する圧力室列２７ａが、本発明の「第１圧力室列」に相当する。右から２番目の圧力室列２７ｂが、本発明の「第２圧力室列」に相当する。右から３番目の圧力室列２７ｃが、本発明の「第３圧力室列」に相当する。最も左側に位置する圧力室列２７ｄが、本発明の「第４圧力室列」に相当する。また、上記のノズルプレート２０と流路基板２１の積層体が、本発明の「流路構造体」に相当する。

各圧力室２６は、その長手方向が、前後方向（本発明の「第１方向」）と左右方向とそれぞれ交差する、方向Ａと平行となるように、傾斜して配置されている。尚、圧力室２６の長手方向である方向Ａが、本発明の「第２方向」に相当する。各圧力室２６の、方向Ａにおける一方側の端部（圧力室列２７ａ，２７ｃでは左端部、圧力室列２７ｂ、２７ｄでは右端部）は、上下方向において対応するノズル２４と重なっている。即ち、右側２つの圧力室列２７ａ，２７ｂにおいて、各圧力室２６の内側の端部にノズル２４が連通している。また、左側２つの圧力室列２７ｃ，２７ｄにおいても、同様に、各圧力室２６とノズル２４とが連通している。一方、各圧力室２６の、方向Ａにおける他方側の端部（ノズル２４とは反対側の端部２８）は、短手方向（方向Ａと直交する方向Ｂ）における幅が、圧力室２６の中央部における幅よりも小さくなっている。さらに、上記の他方側端部２８は、方向Ａに沿って端に向かうほど幅が狭くなる、先細りの形状に形成されている。

また、右側の２つの圧力室列２７ａ、２７ｂでは、方向Ａと平行な一直線上に、２つの圧力室２６（２６ａ，２６ｂ）が配置されている。尚、「２つの圧力室２６が一直線上に配置されている」とは、２つの圧力室２６の長手方向に延びる中心線Ｃが、同一の直線上に配置されていることを意味する。また、２つの圧力室２６ａ，２６ｂからなる組を、以下、「第１近接圧力室組４０ａ」と称する。同様に、左側の２つの圧力室列２７ｃ，２７ｄにおいても、２つの圧力室２６（２６ｃ，２６ｄ）が、方向Ａと平行な一直線上に配置されており、２つの圧力室２６ｃ，２６ｄからなる組（「第２近接圧力室組４０ｂ」）を構成している。上述のように、本実施の形態では、１つの近接圧力室組４０において、方向Ａについてみると、２つの圧力室２６を隔てる共通の隔壁を挟んで、２つのノズル２４(圧力室２６の一方側端部)が対向し、さらに外側からこれらを挟むように、先細り状に形成された２つの圧力室２６の他方側端部２８が配置されている。

各圧力室２６が、その長手方向が方向Ａと平行となるように配置されている理由は次の通りである。図５は、圧力室１２６の長手方向が走査方向と平行に配置された場合の、複数の圧力室１２６の配置を示す図である。まず、前提として、図５のインクを吐出する１つの吐出素子について、ノズル１２４、圧力室１２６及び個別電極１３４は、本実施形態のノズル２４、圧力室２６及び個別電極３４と、形状及びサイズが同じで、また、互いの位置関係も同じであるとする。左右方向において、各圧力室１２６の長さＬは、長手方向の長さ（Ｌ０）に等しい。これに対して、図３に示すように、圧力室２６の長手方向が方向Ａと平行となるように傾斜している場合は、その傾斜角度に応じて、圧力室２６の左右方向の長さＬが短くなる。そのため、左右方向における、４つの圧力室列２７の全体の幅Ｗが小さくなる。従って、流路基板２１のサイズも小さくなる。流路基板２１は、シリコン単結晶で形成されるものであり、１枚のシリコンウェハーから切り出せる流路基板２１の枚数が増えることで、流路基板２１のコストを下げることができ、また、プリンタ全体の小型化にも有効である。

また、１つの近接圧力室組４０を構成する２つの圧力室２６は、方向Ａに沿った一直線上に並ぶように配置されている。この構成により、搬送方向に隣接する２つの近接圧力室組４０の間には、方向Ａに延びる一定幅の隙間２９が存在することになる。後述するが、上記隙間２９には、圧力室２６に対応する圧電素子３１から引き出された駆動配線３５が配置される。また、図２示すように、流路基板２１の右端部の上面には、複数の駆動配線３５がそれぞれ接続される複数の駆動接点部４５が配置されている。

流路基板２１は、その上面に形成されて複数の圧力室２６を覆う振動膜３０を有する。振動膜３０は、シリコン基板の表面が酸化、あるいは、窒化されることにより形成される。各圧力室２６の先細り状の端部２８と対向する部分には、インク供給孔３０ａ（本発明の液体供給孔）が、振動膜３０を貫通して形成されている。

図３に示すように、圧力室列２７ｂに属する圧力室２６ｂの端部２８（左端部）と、圧力室列２７ｃに属する圧力室２６ｃの端部２８（右端部）とが、搬送方向から見たときに重なる位置関係にある。そのため、圧力室２６ｂの端部２８に連通するインク供給孔３０ａと、圧力室２６ｃの端部２８に連通するインク供給孔３０ａも、搬送方向から見たときに重なっている。これにより、２つの圧力室列２７ｂ，２７ｃの間（第１近接圧力室組４０ａと第２近接圧力室組４０ｂの間）の領域を狭めることができるため、走査方向における流路基板２１のサイズをさらに小さくすることが可能となる。尚、本実施形態では、さらに、圧力室２６の端部２８が先細り形状になっていることから、走査方向に隣接する２つの圧力室２６ｂ，２６ｃの間で端部２８同士を近接して配置することができ、２つのインク供給孔３０ａが重なるように配置することが容易になる。

後述のリザーバ形成部材２３から、インクが、振動膜３０のインク供給孔３０ａを通じて各圧力室２６へと供給される。そして、次述の圧電アクチュエータ２２によって、圧力室２６内のインクに吐出エネルギーが付与されると、圧力室２６に連通するノズル２４から、インクの液滴が吐出される。

（圧電アクチュエータ）
図２〜図４に示すように、圧電アクチュエータ２２は、複数の圧力室２６内のインクに、それぞれノズル２４から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。圧電アクチュエータ２２は、複数の圧力室２６にそれぞれ対応して、流路基板２１の振動膜３０の上面に配置された複数の圧電素子３１を有する。

圧電素子３１の構成について説明する。図４に示すように、振動膜３０の上面には、右側の２つの圧力室列２７ａ，２７ｂと、左側の２つの圧力室列２７ｃ，２７ｄにそれぞれ対応して、２つの共通電極３２が形成されている。各共通電極３２は、２つの圧力室列２７を構成する複数の圧力室２６に共通である。但し、共通電極３２は、各圧力室２６の端部２８とは重なっていない。そのため、２つの共通電極３２は、複数のインク供給孔３０ａが配置された、振動膜３０の中央領域において左右に分離されている。共通電極３２は、例えば、白金（Ｐｔ）からなる導電膜である。尚、図示は省略するが、２つの共通電極３２は、４つの圧力室列２７の外側領域において互いに導通している。

また、振動膜３０の上面には、２つの共通電極３２をそれぞれ覆うように、２つの圧電体３３が形成されている。各圧電体３３は、２つの圧力室列２７を構成する複数の圧力室２６に跨ってそれぞれ配置されている。共通電極３２と同様に、各圧電体３３は、振動膜３０の複数のインク供給孔３０ａを避けるように配置され、各圧電体３３の走査方向両側の縁部はジグザグ形状である。圧電体３３は、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。あるいは、圧電体３３は、鉛が含有されていない非鉛系の圧電材料で形成されていてもよい。

各圧電体３３の上面には、複数の圧力室２６とそれぞれ対向して、複数の個別電極３４がそれぞれ形成されている。各個別電極３４は、圧力室２６よりも一回り小さい、略長円形状を有する。また、各個別電極３４は、対応する圧力室２６の中央部において、長手方向の向きが、圧力室２６の長手方向（方向Ａ）と一致する。長手方向におけるインク供給孔３０ａ側の端部には接続部３４ａが形成され、後述する駆動配線３５が接続される。接続部３４ａは、圧力室２６の中心線Ｃ上に配置されている。尚、個別電極３４は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）で形成されている。

以上の構成において、１つの圧力室２６に対して、これに対向する共通電極３２、圧電体３３及び個別電極３４の各部分によって、１つの圧電素子３１が構成されている。別の言い方をすれば、複数の圧電素子３１の間で、一続きに繋がった１つの共通電極３２や１つの圧電体３３が共有されている。１つの圧電アクチュエータ２２には、複数の圧電素子３１が作り込まれている。尚、圧電体３３の、共通電極３２と個別電極３４とに挟まれた圧電膜の部分（活性部３６という）は、それぞれ、厚み方向において下向き、即ち、上側の個別電極３４から下側の共通電極３２に向かう方向に分極されている。

また、複数の圧電素子３１は、複数の圧力室２６の配列に従って搬送方向に配列されている。これにより、複数の圧電素子３１は、４つの圧力室列２７ａ〜２７ｄにそれぞれ対応した、走査方向に並ぶ４つの圧電素子列３７ａ〜３７ｄを構成している。

上記の複数の圧電素子３１には、駆動信号供給用の複数の駆動配線３５がそれぞれ接続されている。複数の駆動配線３５の各々は、圧電体３３の上面において、上述の接続部３４ａから圧力室２６の外側に引き出され、流路基板２１の駆動接点部４５へ向けて右方へ延びている。尚、右側の圧電体３３の右側領域、及び、２つの圧電体３３の間の領域では、圧電体３３が配置されておらず、駆動配線３５は振動膜３０の上に配置されている。駆動配線３５は、個別電極３４とは異なる材料、例えば、電気抵抗率の低い金（Ａｕ）や、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料で形成されている。駆動配線３５の構成については、後で詳述する。

図２に示すように、流路基板２１の右端部の上面には、複数の駆動接点部４５と２つのグランド接点部４６が配置されている。複数の駆動接点部４５は搬送方向に並んでいる。また、２つのグランド接点部４６は駆動接点部４５の、並び方向における両側にそれぞれ配置されている。駆動接点部４５は、駆動配線３５を介して、圧電素子３１の個別電極３４と電気的に接続されている。また、図示は省略するが、グランド接点部４６は、複数の圧電素子３１の共通電極３２と接続されている。

図２に示すように、各接点部４５，４６には、ＣＯＦ５０が接合されている。ＣＯＦ５０の途中部にはドライバＩＣ５１が実装され、ＣＯＦ５０の他端部はプリンタ１の制御装置７（図１参照）に接続されている。このとき、駆動接点部４５は、ドライバＩＣ５１の出力端子と接続され、２つのグランド接点部４６は、ＣＯＦ５０のグランド（図示省略）と接続される。

ドライバＩＣ５１は、制御装置７から送られてきた制御信号に基づいて、各圧電素子３１を駆動するための駆動信号を生成して出力する。出力された駆動信号は、ＣＯＦ５０の配線を介して駆動接点部４５に入力され、さらに、駆動配線３５を介して各圧電素子３１の個別電極３４に供給される。個別電極３４の電位は、所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。この間、グランド接点部４６と接続されている共通電極３２の電位は、常にグランド電位に維持される。

ドライバＩＣ５１から駆動信号が供給されたときの、各圧電素子３１の動作について説明する。駆動信号が供給されていない状態では、個別電極３４の電位はグランド電位となっており、共通電極３２と同電位である。この状態から、個別電極３４に駆動電位が印加されると、対向配置された共通電極３２との電位差により、圧電体３３の活性部３６に、厚み方向の電界が作用する。このとき、分極方向と電界の方向とが一致するために、活性部３６は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この活性部３６の収縮変形に伴って、振動膜３０が圧力室２６側に凸となるように撓む。これにより、圧力室２６の容積が減少して、ノズル２４からはインクの液滴が吐出される。

次に、駆動配線３５の詳細構成について、主に図３を参照して説明する。図３に示すように、駆動配線３５の端部は、接続部３４ａに上から重ねられて、これと電気的に接続されている。各駆動配線３５は、接続部３４ａよりも、圧力室２６の長手方向（方向Ａ）における外側の領域において、圧力室２６の長手方向と直交する方向Ｂ（圧力室２６の短手方向）に沿って延びている。より具体的には、各駆動配線３５は、３つの部分４１〜４３を有し、第１部分４１が接続部３４ａから方向Ａに沿って延び、第２部分４２及び第３部分４３が第１部分４１から方向Ｂに延びている。

駆動配線３５の第１部分４１は、接続部３４ａから、圧力室２６の先細り状の端部２８の途中部まで延びている。より具体的には、接続部３４ａとインク供給孔３０ａとを結ぶ線分の、中点位置まで延びている。第２部分４２は、第１部分４１の先端部から、方向Ｂ（圧力室２６の短手方向）に沿って圧力室２６の外側まで、前方へ延びている。第３部分４３は、第１部分４１に対して第２部分４２と対称に配置されており、第１部分４１の先端部から、方向Ｂに沿って圧力室２６の外側まで、後方へ延びている。即ち、第２部分４２と第３部分４３は、圧力室２６の、幅が狭い端部２８を短手方向に横切るように配置されている。

圧力室２６の先細り状の端部２８は、図３に示すように、その外形が湾曲線の組み合わせで形作られている。本実施の形態では、端部２８の基端部から、圧力室２６の外側に凸の湾曲線と、インク供給孔３０ａ側から圧力室２６の内側に凸の湾曲線とが順に接続している。さらに、内側に凸の湾曲線が接続して、端部２８の先端が閉じる。つまり、端部２８の外形(縁の形状)は、方向Ａの中心線に対して対称の形状を有し、基端部近傍ではＳ字形状の片側半部を有する。このとき、駆動配線３５の第２部分４２及び第３部分４３は、圧力室２６の外側に凸状の部分、圧力室２６の内側に凸状の部分及び両者の複合部分のいずれかと重なることになる。いずれも、端部２８の形状が直線状の場合に比べると、振動膜３０のたわみ変形が、小さい部分である。そのため、駆動配線３５の破断や接続部３４ａの破損が生じにくい。

先に説明したように、２つの圧力室２６が走査方向に隣接して、１つの近接圧力室組４０（４０ａ，４０ｂ）が構成されている。駆動配線３５の第２部分４２は、搬送方向に並ぶ２つの近接圧力室組４０（４０ａ，４０ｂ）の間の、方向Ａに沿って延びる一定幅の隙間２９に向けて延びている。そして、駆動配線３５は、上記隙間２９において、方向Ａに沿って直線的に駆動接点部４５へ向けて延びている。

また、右側の隙間２９には、左側３つの圧電素子列３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの駆動配線３５ｂ，３５ｃ，３５ｄがそれぞれ配置され、左側の隙間２９には、１つの圧電素子列３７ｄの駆動配線３５ｄのみが配置されている。尚、左側の隙間２９では、配置スペースに余裕があることから、図３に示すように、右側の隙間２９と比べて、駆動配線３５ｄの幅が太くなっている。

以上説明した本実施形態では、個別電極３４の接続部３４ａに接続された駆動配線３５は、接続部３４ａから、圧力室２６の短手方向（方向Ｂ）に沿って、圧力室２６の外側へ延びている。これにより、駆動配線３５を、インク供給孔３０ａを迂回するように配置する必要がなく、圧力室２６の外側に引き出されるまでの駆動配線３５の長さを極力短くすることができる。

尚、圧電素子３１に電圧が印加されたときに、振動膜３０がたわみ変形し、駆動配線３５が形成されている部分が上下に変位する。これにより、個別電極３４の接続部３４ａに応力が作用し、接続部３４ａと駆動配線３５との接続が破断する虞がある。この点、本実施形態では、圧力室２６の端部２８は、圧力室２６の中央部よりも幅が小さく、さらに、先細りの形状となっている。この領域では、振動膜３０のたわみ変形が比較的小さい。そのため、接続部３４ａと駆動配線３５との電気的接続が破断しにくくなり、電気的接続の信頼性が高まる。

また、本実施形態では、駆動配線３５は、第１部分４１と第２部分を有し、第２部分４２が方向Ｂ（圧力室２６の短手方向）に沿って圧力室２６の外側へ延びている。この構成では、駆動配線３５は、接続部３４ａよりも圧力室２６の長手方向において外側に離れた箇所で、圧力室２６の縁を横切るように配置される。この場合、縁との交差位置が、接続部３４ａから圧力室２６の長手方向に離れるほど、振動膜３０のたわみ変形に起因する、接続部３４ａに対する応力がさらに小さくなる。そのため、接続部３４ａと駆動配線３５との電気的接続の信頼性をさらに向上させることができる。また、駆動配線３５自身も破断しにくい。

但し、圧力室２６と対向する領域内において、方向Ａ（圧力室２６の長手方向）に対して直交する方向Ｂに延びる第２部分４２が配置されていると、接続部３４ａを通って圧力室２６の長手方向に平行な直線（中心線Ｃ）に対して、振動膜３０の両側の変形が対称にならない。より具体的には、中心線Ｃに対して、一方側（前側部分）にのみ、第２部分４２が配置されていると、第２部分４２が配置されていない後側部分との間で、変形に大小の差が生じてしまい、振動膜３０の変形がいびつになる。これにより、吐出特性がばらついたり、接続部３４ａに大きな力が作用する虞がある。

そこで、本実施形態では、第１部分４１に対して、第２部分４２と対称に第３部分４３が配置されている。これにより、振動膜３０の変形が、中心線Ｃに対して両側で対称に近づくため、変形の不均一に起因して接続部３４ａに作用する力が抑制される。また、吐出特性のばらつきも小さくなる。また、第３部分４３は、第１部分４１を介して第２部分４２と繋がっている。そのため、振動膜３０の、中心線Ｃに対する変形の対称性が向上するので、接続部３４ａに作用する力が一層抑制され、吐出特性のばらつきもさらに小さくなる。

また、本実施形態では、２つの圧力室列２７にそれぞれ属する２つの圧力室２６が、方向Ａと平行な、圧力室２６の中心線Ｃを含む一直線上に配置されて、１つの近接圧力室組４０を構成している。そして、搬送方向に隣接する２つの近接圧力室組４０の間の隙間において、駆動配線３５が、方向Ａに沿って直線的に延びている。このように、本実施形態では、駆動接点部４５とは反対側に位置する圧電素子列３７から引き出される駆動配線３５の屈曲を減らすことができ、配線抵抗の増加が抑えられる。

尚、図５のような圧力室１２６の配置の場合には、搬送方向に隣接する２つの圧力室１２６の間の隙間１２９の位置が、２つの圧力室列の間で搬送方向にずれている。そのため、上記隙間１２９に駆動配線１３５を配置されたときには、２つの圧力室列の間で駆動配線１３５が屈曲することになり、その分、配線抵抗が大きくなる。

（リザーバ形成部材）
図２〜図４に示すように、リザーバ形成部材２３は、流路基板２１の上面に、複数の圧電素子３１を覆うように接着される。このリザーバ形成部材２３の上部には、リザーバ５４が形成されている。リザーバ５４は、図１のインクカートリッジ１５と、図示しないチューブ等で接続されており、所定の色のインクが供給される。リザーバ形成部材２３の下部には、２つの凹部５５が形成されている。右側の凹部５５は、２つの圧電素子列３７ａ、３７ｂを内包して覆い、左側の凹部５５は、２つの圧電素子列３７ｃ、３７ｄを内包して覆う。各凹部５５は、若干の隙間を介して、底面が圧電素子列３７と対向している。２つの凹部５５は、走査方向に並ぶ３つの壁部２３ａ、２３ｂ、２３ｃにより画定されている。右側の壁部２３ａが、各圧力室２６ａの端部３８の先端部分と重なって接着され、左側の壁部２８ｂが、各圧力室２６ｄの端部３８の先端部分と重なって接着されている。中央の壁部２８ｃは、２つの圧力室２６ｂ、２６ｃの端部３８の先端部分と重なって接着されている。各壁部２３ａ、２３ｂ、２３ｃには、複数のインク供給流路５６が形成されており、リザーバ５４とインク供給孔３０ａとをそれぞれ連通している。リザーバ５４内のインクは、インク供給流路５６、振動膜３０のインク供給孔３０ａを介して、各圧力室２６に供給される。

リザーバ形成部材２３は、複数の圧力室２６へ供給されるインクを一時的に貯留する機能の他、複数の圧電素子３１を保護する保護部材としての機能を有する。さらに、リザーバ形成部材２３は、流路基板２１に接合されることによって流路基板２１の剛性を高める補強部材としての機能も有する。尚、リザーバ形成部材２３が、本発明における「接合部材」に相当する。

ここで、上述したように、各圧力室２６が、その長手方向が走査方向に対して傾斜した、方向Ａと平行に配置されているため、リザーバ形成部材２３の１つの凹部５５は、走査方向における幅が小さくなる。即ち、リザーバ形成部材２３の壁部２３ａ，２３ｂ，２３ｃの間の距離が短くなる。そのため、リザーバ形成部材２３による流路基板２１の補強効果が高くなる。

また、流路基板２１にリザーバ形成部材２３を接着剤で接着したときに、余剰の接着剤が圧電素子３１の活性部３６側に流れ込む虞がある。活性部３６上に接着剤が付着すると、活性部３６の変形が阻害されてしまう。この点、本実施形態では、各圧力室２６の、インク供給孔３０ａ側の端部２８において、圧力室２６の短手方向に沿って駆動配線３５が延びているため、余剰の接着剤が、圧電素子３１の活性部３６側に流れることが抑制される。さらに、駆動配線３５の第２部分４２と第３部分４３とが、圧力室２６の端部２８を横切るように配置されているため、余剰の接着剤の活性部３６への流れ込みがさらに確実に抑制される。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］圧力室２６と対向する領域における、個別電極３４からの駆動配線３５の引き出し部分の構成は、前記実施形態のものには限られない。

（ａ）前記実施形態では、駆動配線３５の第２部分４２と第３部分４３が、圧力室２６の長手方向（方向Ａ）と直交する、圧力室２６の短手方向（方向Ｂ）に延びているが、図６に示すように、第２部分４２と第３部分４３が、圧力室２６の長手方向と、９０度以外の角度で交差する方向に延びてもよい。

（ｂ）前記実施形態では、第１部分４１に対して、第２部分４２と対称に配置された導電部（第３部分４３）が、第１部分４１及び第２部分４２と繋がっているが、図７に示すように、第１部分４１に対して第２部分４２と対称に配置された導電部５８が、第１部分４１及び第２部分４２とは繋がっていなくてもよい。この構成でも、第２部分４２と導電部５８とが、第１部分４１に対して対称に配置されているため、振動膜３０の変形の不均一に起因して接続部３４ａに作用する力が抑制される。

（ｃ）図８に示すように、駆動配線３５が、第１部分４１と第２部分４２のみを有し、且つ、第１部分４１に対して、第２部分４２と対称な位置に導電部５８が設けられていなくてもよい。

（ｄ）駆動配線３５が、接続部３４ａから圧力室２６の長手方向に延びる第１部分４１を有さない構成であってもよい。即ち、図９に示すように、駆動配線３５が、接続部３４ａから、圧力室２６の長手方向と交差する方向に、圧力室２６の外側へ延びていてもよい。この構成でも、駆動配線３５は、圧力室２６の長手方向と交差する方向に延びることから、インク供給孔３０ａを迂回する必要がなく、配線長さを短くすることができる。また、駆動配線３５は、接続部３４ａよりも、圧力室２６の長手方向における外側の領域、即ち、振動膜３０のたわみ変形の比較的小さい領域に配置されるため、個別電極３４の接続部３４ａと駆動配線３５との間の電気的接続の信頼性が高くなる。

２］前記実施形態では、図３に示すように、圧力室列２７ｂに属する圧力室２６ｂに連通するインク供給孔３０ａと、圧力室列２７ｃに属する圧力室２６ｃに連通するインク供給孔３０ａとが、搬送方向から見て重なるように配置されているが、これら２つのインク供給孔３０ａが重なっていなくてもよい。

３］前記実施形態では、振動膜３０のインク供給孔３０ａと連通する、圧力室２６の端部２８が、圧力室２６の中央部よりも幅の小さい、先細り形状に形成されている。これに対して、圧力室２６の端部が、中央部と同じ幅であってもよい。即ち、圧力室２６の平面形状が矩形状であってもよい。

４］前記実施形態では、流路基板２１の振動膜３０にインク供給孔３０ａが形成され、流路基板２１の上方に位置するリザーバ形成部材２３から、インク供給孔３０ａを介して、各圧力室２６にインクが供給される構成である。これに対して、振動膜３０に、インク供給孔３０ａが形成されていない構成であってもよい。例えば、図１０に示すように、流路基板２１の、２つの圧力室列２７の両側に形成された２つのマニホールド６０から、インク供給流路６１を介して、各圧力室２６にインクが供給される構成であってもよい。

５］前記実施形態では、各圧力室２６が、搬送方向及び走査方向に対して傾斜して配置されているが、図５のように、圧力室２６が、その長手方向が走査方向と平行となるように配置されている場合にも、本発明は適用可能である。

６］前記実施形態では、１つのヘッドユニット１６が４つのノズル列２５、４つの圧力室列２７、及び、４つの圧電素子列３７を有するものであるが、このような形態には限られない。即ち、少なくとも列数が２以上であれば、本発明を適用することが可能である。

７］前記実施形態では、圧電体３３（圧電膜）の下側に共通電極３２が配置され、圧電体３３の上側に個別電極３４が配置されているが、圧電体３３の下側に個別電極３４が配置され、圧電体３３の上側に共通電極３２が配置された構成に対しても、本発明を適用することは可能である。

８］前記実施形態では、２つの圧力室列２７ａ，２７ｂ（２つの圧力室列２７ｃ，２７ｄ）を構成する複数の圧力室２６について、圧電膜が繋がって配置されていたが、圧力室２６毎に圧電膜が個別に設けられていてもよい。即ち、複数の圧電素子３１の間で、圧電膜が分離されていてもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
１６ ヘッドユニット
２０ ノズルプレート
２１ 流路基板
２３ リザーバ形成部材
２４ ノズル
２６ 圧力室
２８ 端部
３０ａ インク供給孔
３０ 振動膜
３１ 圧電素子
３２ 共通電極
３３ 圧電体
３４ 個別電極
３４ａ 接続部
３５ 駆動配線
４１ 第１部分
４２ 第２部分
４３ 第３部分
５８ 導電部

Claims (7)

1. 第１方向に配列された複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ対応して前記第１方向に配列された複数の圧力室と、前記複数の圧力室を覆う振動膜とを有する、流路構造体と、
   前記流路構造体の前記振動膜に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子にそれぞれ対応し、前記流路構造体の前記振動膜の面方向に沿って延びる複数の駆動配線と、を備え、
   各圧力室は、前記第１方向と交差する第２方向に長い形状に形成され、
   前記振動膜の、前記圧力室の前記第２方向における一方側の端部を覆う部分には、前記圧力室に液体を供給するための液体供給孔が形成され、
   各圧電素子は、前記圧力室を覆うように配置された圧電膜と、前記圧電膜に設けられ、前記圧力室の中央部と対向する個別電極とを有し、
   各圧電素子に対応する前記駆動配線は、前記個別電極の前記第２方向における前記一方側の端部に設けられた接続部に重ねられて、前記個別電極と電気的に接続され、
   前記駆動配線は、前記振動膜の前記圧力室と対向する領域内の、前記個別電極の前記接続部よりも前記第２方向における前記一方側において、前記個別電極の前記接続部から、前記第２方向と交差する第３方向に沿って前記圧力室の外側へ延びることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記圧力室の前記第２方向における前記一方側の端部の幅は、前記第２方向における前記中央部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記駆動配線は、前記振動膜の前記圧力室と対向する領域内において、前記個別電極の前記接続部から前記第２方向における前記一方側に延びる第１部分と、前記第１部分から前記第３方向に沿って前記圧力室の外側へ延びる第２部分とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記振動膜の前記圧力室と対向する領域内において、前記駆動配線の前記第１部分に対して前記第２部分と対称に配置された、導電部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記駆動配線の前記第２部分と前記導電部とが繋がっていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記流路構造体の、前記第１方向に沿って配列された前記複数の圧力室に対して、前記第２方向における前記一方側の領域に接着される接合部材をさらに有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液体吐出装置。
7. 前記個別電極と前記駆動配線とは、異なる導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体吐出装置。

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