JP6010497B2 - 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 - Google Patents

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一般的に知られている。

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、液滴を吐出する吐出孔の密度を高くする必要がある。

そこでヘッド本体を、マニホールド（共通流路）およびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した流路部材と、前記加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有する圧電アクチュエータ基板とを積層して構成したが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このヘッド本体では、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられた圧電アクチュエータ基板の変位素子を変位させることで、各吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。

特開２０１０−５２２５６２号公報

特許文献１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、圧電アクチュエータ基板を駆動するドライバＩＣの熱を、金属などで作られた筐体を通じて排熱しようとすると、筐体の方が液体吐出ヘッド本体よりも高温になるため、熱膨張した筐体から加わる応力で液体吐出ヘッド本体が歪むという問題があった。液体吐出ヘッド本体が歪むと液滴の吐出方向が変わるおそれがあった。

したがって、本発明の目的は、温度による影響で、液体吐出ヘッド本体が筐体からの応力を受け難い、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、一方方向に長い液体吐出ヘッド本体と、該液体吐出ヘッド本体を駆動する１つまたは複数のドライバＩＣと、前記液体吐出ヘッド本体に接合されている筐体とを含む液体吐出ヘッドであって、前記筐体は、前記一方方向に沿って伸びている側板を有しており、該側板の有する一辺は、前記液体吐出ヘッド本体に沿っているとともに、当該一辺の一部である固定部で前記液体吐出ヘッド本体に接合あるいは嵌合されており、前記ドライバＩＣは、前記筐体内に収容されており、かつ前記ドライバＩＣは、前記側板の前記筐体の内側の面の一部である当接部に当接しており、前記一辺の前記一方方向における中央に対して、前記当接部の面積重心と前記固定部とは、前記一方方向の同じ側に配置されており、前記一辺と前記液体吐出ヘッド本体との間には、弾性部材が前記一辺に渡って配置されており、前記一辺の中央部から両端に向かって、前記一辺と前記液体吐出ヘッド本体との間の距離が大きくなっていることを特徴とする。
また、本発明の液体吐出ヘッドは、一方方向に長い液体吐出ヘッド本体と、該液体吐出ヘッド本体を駆動する１つまたは複数のドライバＩＣと、前記液体吐出ヘッド本体に接合されている筐体とを含む液体吐出ヘッドであって、前記筐体は、前記一方方向に沿って伸びている側板を有しており、該側板の有する一辺は、前記液体吐出ヘッド本体に沿っているとともに、当該一辺の一部である固定部で前記液体吐出ヘッド本体に接合あるいは嵌合されており、前記ドライバＩＣは、前記筐体内に収容されており、かつ前記ドライバＩＣは、前記側板の前記筐体の内側の面の一部である当接部に当接しており、前記一辺の前記一方方向における中央に対して、前記当接部の面積重心と前記固定部とは、前記一方方向の同じ側に配置されており、前記筐体と前記液体吐出ヘッド本体とは、前記筐体の前記一方方向の両端部で接合あるいは嵌合されており、筐体の前記両端部と前記側板との間には、スリットが設けられておい、該スリットが、弾性部材で塞がれていることを特徴とする。

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、前記液体吐出ヘッドを、前記ドライバＩＣを介して制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

温度差などにより生じる応力が、液体吐出ヘッド本体に伝わりにくく、液体吐出ヘッド本体の変形が抑制できる。

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。 （ａ）は、図１の記録装置に用いられる液体吐出ヘッドの一例の斜視図であり、（ｂ）は、その側面図である。 図２（ａ）に示した液体吐出ヘッドの、図２（ａ）におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。 図２（ａ）の液体吐出ヘッドに用いられる流路部材および圧電アクチュエータ基板の平面図である。 図４に示した流路部材および圧電アクチュエータ基板の部分縦断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る体吐出ヘッド２を含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタ１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、紙などの記録媒体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、記録媒体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、複数枚の記録媒体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記録媒体Ｐのうち、最も上にある記録媒体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、記録媒体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から送り出された記録媒体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、記録媒体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へと送り出された記録媒体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、記録媒体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、記録媒体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、記録媒体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。液体吐出ヘッド２は、下端の（液体吐出）ヘッド本体１３とヘッド本体１３に取りつけられた、筺体９０などを有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の吐出孔８が設けられている吐出孔面４ａとなっている。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔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の吐出孔８は一方方向（記録媒体Ｐと平行で記録媒体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。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、ヘッド本体１３の下面の吐出孔開口平面４ａ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記録媒体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を構成するヘッド本体１３から記録媒体Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、記録媒体Ｐの上面には、制御部１００によって記憶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記録媒体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、記録媒体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、記録媒体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、印刷済みの記録媒体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、記録媒体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、搬送経路上の記録媒体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、記録媒体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。

図２（ａ）は、液体吐出ヘッド２の斜視図であり、図２（ｂ）は、その側面図である。図３は、図２に示した液体吐出ヘッド２の、図２におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。図４は、図２の液体吐出ヘッドに用いられる流路部材および圧電アクチュエータ基板の平面図である。図５は、図４に示した流路部材および圧電アクチュエータ基板の部分縦断面図である。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３、筺体９０および内部配線部を含んでいる。内部配線部は、外部から供給された駆動信号をヘッド本体１３に伝える部分の総称であり、内部用コネクタ８２、配線基板８４などが含まれる。筺体９０は、金属製で、形状は直方体状であり、ヘッド本体１３の一部およびと内部配線部のほとんどを覆っている。筺体９０には、外部のコネクタが接続できるよう開口９０ａが開いている。

筐体９０は、ヘッド本体１３の長手方向に沿った面であり、その一辺９０ｂａがヘッド本体１３に沿って伸びている側板９０ｂを有している。側板９０のヘッド本体１３側の辺である一辺９０ｂａには、ヘッド本体１３側に突出した嵌合部９０ｃが設けられている。嵌合部９０ｃはヘッド本体１３に入り込むように嵌合し、筐体９０とヘッド本体１３とこ固定する固定部となっている。固定部の固定は接合でおこなわれてもよい。

筐体９０には、圧電アクチュエータ基板２１を駆動するドライバＩＣ５５が内側から当接しており（当接している部分を当接部Ｂと呼ぶことがある）、ドライバＩＣ５５の熱は筐体９０に伝わり、外部に放熱される。ヘッド本体１３よも筐体９０の方が高温になるため、熱膨張によりヘッド本体１３が歪むことがあり、吐出方向がずれることがある。

詳細は後述するが、ドライバＩＣ５５の当接部Ｃの面積重心Ｃ（当接部Ｂが１カ所であれば、その形状の面積重心であり、当接部Ｂが２カ所以上であれば、それらすべての形状の面積重心）と、一辺９０ｂａのヘッド本体１３の長手方向の中央Ａが、長手方向においてずれている場合、歪は大きくなる。さらに、対向する２つの側板９０ｂにおいて、それぞれにおけるドライバＩＣ５５の当接部Ｂの面積重心Ｃが、長手方向にずれているとそのひずみが大きくなる。

そこで、嵌合部９０ｃの長手方向の位置を、中央Ａに対して面積重心Ｃがずれている方向と同じ方向にずらせば、歪を小さくできる。

一辺９０ｂａとヘッド本体１３との間には、シリコーン系樹脂などの第１の弾性部材９１ａが配置されている。これにより、側板９０ｂとヘッド本体９０との間から液体のミストなどが浸入しにくくできるとともに、応力が伝わりにくくできる。また、第１の弾性部材９１ａとして熱伝導性の低い部材を用いることで、ヘッド本体１３の温度が上がり、液体の吐出特性が変わることを抑制できる。

応力は、混合部９０ｃから離れるにしたがって大きくなるので、応力が伝わりにくいように、中央Ａから一辺９０ｂａの両端に向かって、一辺９０ｂａとヘッド本体１３との間の距離が大きくなっているのが好ましい。また、嵌合部９０ｃから一辺９０ｂａの両端に向かって、一辺９０ｂａとヘッド本体１３との間の距離が大きくなるようにしてもよい。

また、筐体９０は、長手方向の両端部である第２の固定部９０ｄの両方で、嵌合あるいは接合して固定して、第２の固定部９０ｄと側板９０ｂａとの間に、スリット９０ｅを設けて、スリット９０ｅを、シリコーン系樹脂などの第２の弾性部材９１ｂを塞ぐようにすれば、第２の固定部９０ｄからヘッド本体１３に応力が伝わりにくいので好ましい。

ヘッド本体１３は、さらに、リザーバ流路が設けられているリザーバ４０を備えていてもよい。リザーバ流路は、外部からリザーバ流路の開口４１ｂを通って供給される液体を、ヘッド本体１３に供給する。リザーバ流路の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパになっている。ダンパのリザーバ流路と反対の面が面する方向に変形できるようになっているため、ダンパは弾性変形することでリザーバ流路の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に変わった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。また、リザーバ流路の中にフィルタを設けて、液体の中に含まれる異物が吐出ヘッド２に入って行き難いようにするのが好ましく、異物が詰まることによって起こる不吐出を抑制できる。

また、リザーバ４０には、断熱性部材９７が付けられた弾性板９６と、ヘッド本体１３から液体を吐出させる駆動信号を処理する配線基板８４を固定するためのガイドフレーム８８とが固定されている。制御部１００から送られてきた駆動信号は、外部用コネクタ８２、配線基板８４、内部用コネクタ８６、信号伝達部９２および信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５を通り、圧電アクチュエータ基板２１の変位素子５０を駆動し、流路部材４内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、配線基板８４は、例えば、駆動信号を複数の圧電アクチュエータ基板２１に分けたり、駆動信号の整流など行なう。信号伝達部９２は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線を有している。配線の一部は、信号伝達部９２の表面に露出しており、露出した配線により、内部用コネクタ８６、ドライバＩＣ５５および圧電アクチュエータ基板２１と電気的に接続される。信号伝達部９２は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）である。

ドライバＩＣ５５は、駆動信号の処理を行なう際に発熱する。ドライバＩＣ５５は弾性板９６をたわませることで金属製の筺体９０に押し当てられているため、発生した熱は主に筺体９０に伝わり、さらに筺体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。断熱性部材９７は、リザーバ流路部材に熱が伝わり難くしている。断熱性部材９７も弾性のあるものにしておいて、ドライバＩＣ５５を金属製の筺体９０に押し当てる助けをさせてもよい。

次に液体吐出ヘッド２を構成する流路部材４について説明する。図４は、ヘッド本体１３のうち流路部材４および圧電アクチュエータ２１を示す平面図である。図５は図４の部分縦断面図である。

ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、加圧部である変位素子５０を含む圧電アクチュエータ基板２１とを有している。圧電アクチュエータ基板２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータ基板２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータ基板２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータ基板２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。

また、信号伝達部９２は、台形状の圧電アクチェータユニット２１の長辺から引き出されるので、４本の信号伝達部９２は、図４の左右に２本ずつ交互に引き出される。このような構造であるため、各信号伝達部９２に実装されているドライバＩＣ５５の当接部Ｂの面積重心Ｃは、長手方向において中央Ａからずれることになる。また、そのずれ方、２つある側板９０ｂにいて逆の方向になり、ヘッド本体１３に与える歪が大きくなるので、上述のよう筐体９０の構造にすることが有効である。

流路部材４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は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータ基板２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。

流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールドということがある）。開口５ｂから副マニホールドまで繋がる流路は、圧電アクチュエータ基板２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータ基板２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータ基板２１に共有されており、副マニホールドがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールドは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。

流路部材４は、複数の加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの加圧室群９を有している。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板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。したがって、これらの加圧室１０によって形成された各加圧室群９は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接着されることで閉塞されている。

本実施形態では、図４に示されている、並んで配置されている４本の副マニホールドから、それぞれ４列加圧室列に繋がっている。１本の副マニホールドに繋がっている加圧室列は、副マニホールドの両側に２列ずつ配置されている。これにより全体で１６列の加圧室列が配置さされ、加圧室列から繋がっている吐出孔８の列も１６列となる。吐出孔８の各列の中の吐出孔８は等間隔ではいちされており、各列の吐出孔８は少しずつずれて配置
されている。これによって、吐出孔８は全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。

つまり、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図３に示した仮想直線のＲの範囲に、各副マニホールド繋がっている４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔になっている。また、各副マニホールドには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の吐出孔８を４つ列の副マニホールドに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールドに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されている。

圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室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は加圧室１０より一回り小さく、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基板２１の上面における加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。

流路部材４の下面の液体吐出面には多数の吐出孔８が形成されている。これらの吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールドと対向する領域を避けた位置に配置されている。

また、これらの吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板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基板２１の変位素子５０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。

ヘッド本体１３に含まれる流路部材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、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１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個別流路３２および副マニホールドを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体１３は、図５に示されているように、加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールドは内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路３２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室１０を介して副マニホールドと吐出孔８とが繋がる構成を有している。

各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端から副マニホールドへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールドの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。

第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、
ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。

第４に、副マニホールドを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜２９に形成されている。

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールドからの液体の流入口（副マニホールドの出口）から吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールドに供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールドから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８へと進む。

分岐流路部材６０も、流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート６０ａ〜６０ｃに、エッチングにより所定の形状に加工されて、フィルタ４５およびダンパ４７を貼り付けた後、積層接着され、液体流路６１および圧電アクチュエータが収納される凹部６３が設けられる。

圧電アクチュエータ基板２１は、図６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基板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加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。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基板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は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室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、加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。この接続電極３６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６は、信号伝達部９２に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００から信号伝達部９２を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。

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。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内の全ての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。

図６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基板２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂ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基板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、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に対応する加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、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基板２１における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室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６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が加圧室１０毎に、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基板２１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５〜７ｐｌ（ピコリットル）程度である。

多数の個別電極３５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部９２および配線を介して、個別に制御部１００に電気的に接続されている。

本実施形態における圧電アクチュエータ基板２１においては、個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータ基板２１は、上側（つまり、加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。

この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部１００により個別電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４ａ・・・吐出孔面
５・・・マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口
６・・・個別供給流路
８・・・吐出孔
９・・・加圧室群
１０・・・加圧室
１２・・・しぼり
１３・・・（液体吐出）ヘッド本体
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
４０・・・リザーバ
４１ｂ・・・リザーバ流路の液体導入孔
５０・・・変位素子（加圧部）
５５・・・ドライバＩＣ
８２・・・外部用コネクタ
８４・・・配線基板
８６・・・内部用コネクタ
８８・・・ガイドフレーム
９０・・・筐体
９０ａ・・・（筐体の）開口
９０ｂ・・・側板
９０ｂａ・・・（側板の）一辺
９０ｃ・・・嵌合部（固定部）
９０ｄ・・・第２の固定部
９０ｅ・・・スリット
９１ａ・・・第１の弾性部材
９１ｂ・・・第２の弾性部材
９２・・・信号伝達部
９６・・・弾性板
９７・・・断熱性部材
Ａ・・・一辺の中央
Ｂ・・・ドライバＩＣの当接部
Ｃ・・・ドライバＩＣの当接部の面積重心

Claims (4)

1. 一方方向に長い液体吐出ヘッド本体と、該液体吐出ヘッド本体を駆動する１つまたは複数のドライバＩＣと、前記液体吐出ヘッド本体に接合されている筐体とを含む液体吐出ヘッドであって、
   前記筐体は、前記一方方向に沿って伸びている側板を有しており、該側板の有する一辺は、前記液体吐出ヘッド本体に沿っているとともに、当該一辺の一部である固定部で前記液体吐出ヘッド本体に接合あるいは嵌合されており、
   前記ドライバＩＣは、前記筐体内に収容されており、かつ前記ドライバＩＣは、前記側板の前記筐体の内側の面の一部である当接部に当接しており、
   前記一辺の前記一方方向における中央に対して、前記当接部の面積重心と前記固定部とは、前記一方方向の同じ側に配置されており、
   前記一辺と前記液体吐出ヘッド本体との間には、弾性部材が前記一辺に渡って配置されており、前記一辺の中央部から両端に向かって、前記一辺と前記液体吐出ヘッド本体との間の距離が大きくなっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記筐体と前記液体吐出ヘッド本体とは、前記筐体の前記一方方向の両端部で接合あるいは嵌合されており、筐体の前記両端部と前記側板との間には、スリットが設けられており、該スリットが、弾性部材で塞がれていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
3. 一方方向に長い液体吐出ヘッド本体と、該液体吐出ヘッド本体を駆動する１つまたは複数のドライバＩＣと、前記液体吐出ヘッド本体に接合されている筐体とを含む液体吐出ヘッドであって、
   前記筐体は、前記一方方向に沿って伸びている側板を有しており、該側板の有する一辺は、前記液体吐出ヘッド本体に沿っているとともに、当該一辺の一部である固定部で前記液体吐出ヘッド本体に接合あるいは嵌合されており、
   前記ドライバＩＣは、前記筐体内に収容されており、かつ前記ドライバＩＣは、前記側板の前記筐体の内側の面の一部である当接部に当接しており、
   前記一辺の前記一方方向における中央に対して、前記当接部の面積重心と前記固定部とは、前記一方方向の同じ側に配置されており、
   前記筐体と前記液体吐出ヘッド本体とは、前記筐体の前記一方方向の両端部で接合あるいは嵌合されており、筐体の前記両端部と前記側板との間には、スリットが設けられておい、該スリットが、弾性部材で塞がれていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１〜３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、前記液体吐出ヘッドを、前記ドライバＩＣを介して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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