JP2016172381A - 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】クロストークの生じ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。【解決手段】液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔８、複数の吐出孔８とそれぞれ繋がっている複数の加圧室１０、複数の加圧室１０から液体を回収する第１共通流路２０、および第１共通流路２０と複数の加圧室１０とをそれぞれ繋いでいる複数の第１個別流路１２を有する流路部材４と、複数の加圧室１０をそれぞれ加圧する複数の加圧部５０とを含んでいる液体吐出ヘッドであって、第１個別流路１２に面してダンパ（第１ダンパ２８Ａあるいは第２ダンパ２８Ｂ）が配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関する。

従来、印刷用ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なう液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えば、液体を吐出する複数の吐出孔と、複数の吐出孔から液体が吐出されるように液体を加圧する複数の加圧室と、複数の加圧室に液体を供給する共通流路と、共通流路に面しているダンパを備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００９−２０８４６１号公報

特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドでは、複数存在する加圧室が共通流路を介して繋がっているため、液体を吐出すると、圧力が液体を介して他の加圧室にまで伝わり、伝わった先の加圧室の液体が振動するので、その加圧室から吐出される液体の吐出量や吐出速度などの吐出特性が変動するクロストークが生じることがあった。特許文献１に記載されているように共通流路に面してダンパを設けることで、クロストークを低減できるが、液体吐出ヘッドの設計によっては共通流路に面してダンパを設けるのが難しいため、クロストークの低減ができなかったり、共通流路に面したダンパだけでは、クロストークの低減が充分でないことがあった。

したがって、本発明の目的は、クロストークの生じ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、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、前記複数の加圧室から液体を回収する第１共通流路、該第１共通流路と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の第１個別流路、および前記複数の加圧室に液体を供給する第２共通流路を有する流路部材と、前記複数の加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部とを含んでいる液体吐出ヘッドであって、前記第１個別流路に面してダンパが配置されていることを特徴とする。

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、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部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、クロストークを低減できる。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、（ｂ）は平面図である。 （ａ）は、図１の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）から第２流路部材を除いた平面図である。 図２（ｂ）の一部の拡大平面図である。 （ａ）は、図２（ｂ）の一部の拡大平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の一部の流路の平面図である。 （ａ）は、図４のＶ−Ｖ線に沿った部分縦断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のヘッド本体の部分縦断面図ある。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド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（以下で単にプリンタと言うことがある）の概略の側面図であり、図１（ｂ）は、概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐをガイドローラ８２Ａから搬送ローラ８２Ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。制御部８８は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド２を制御して、記録媒体Ｐに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させて、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行なう。

本実施形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっている。本発明の記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。

プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行となるように平板状のヘッド搭載フレーム７０（以下で単にフレームと言うことがある）が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。５つの液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成しており、プリンタ１は、４つのヘッド群７２を有している。

液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の２つの液体吐出ヘッド２は搬送方向に沿ってずれた位置で、３つの液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。

４つのヘッド群７２は、記録用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体、例えば、インクが供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群７２で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、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。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。

プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド２の個数は、単色で、１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷するのなら１つでもよい。ヘッド群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更でき
る。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッド群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷すれば、同じ性能の液体吐出ヘッド２を使用しても搬送速度を速くできる。これにより、時間当たりの印刷面積を大きくすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。

さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。

プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行なう。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０Ａに巻き取られた状態になっており、２つのガイドローラ８２Ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、その後２つの搬送ローラ８２Ｂの間を通り、最終的に回収ローラ８０Ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２Ｂを回転させることで印刷用紙Ｐは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０Ｂは、搬送ローラ８２Ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻き取る。搬送速度は、例えば、５０ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。

記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。

また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付けて、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。例えば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出特性に影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド２について説明する。図２（ａ）は、図１に示された液体吐出ヘッド２の要部であるヘッド本体２ａを示す平面図である。図２（ｂ）は、ヘッド本体２ａから第２流路部材６を除いた状態の平面図である。図３および図４（ａ）は、図２（ｂ）の拡大平面図であり、図４（ｂ）および（ｃ）は、図４（ａ）の一部の流路の平面図である。図５（ａ）は、図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。図５（ｂ）は、ヘッド本体２ａの第１共通流路２０の開口２０ａ付近における、第１共通流路２０に沿った部分縦断面図である。

各図は、図面を分かり易くするために次のように描いている。図２〜４では、他のものの下方にあって破線で描くべき流路などを実線で描いている。図２（ａ）では、第１流路部材４内の流路については、ほとんど省略し、加圧室１０の配置のみを示している。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外に、金属製の筐体や、ドライバＩＣ、配線基板などを含んでいてもよい。また、ヘッド本体２ａは、第１流路部材４と、第１流路部材４に液体を供給する第２流路部材６と、加圧部である変位素子５０が作り込まれている圧電アクチュエータ基板４０とを含んでいる。ヘッド本体２ａは、一方方向に長い平板形状
を有しており、その方向を長手方向と言うことがある。また、第２流路部材６は、支持部材の役割を果たしており、ヘッド本体２ａは、第２流路部材６の長手方向の両端部のそれぞれでフレーム７０に固定される。

ヘッド本体２ａを構成する第１流路部材４は、平板状の形状を有しており、その厚さは０．５〜２ｍｍ程度である。第１流路部材４の第１の主面である加圧室面４−１には、加圧室１０が平面方向に多数並んで配置されている。第１流路部材４の第２の主面であり、加圧室面４−１の反対側の面である吐出孔面４−２には、液体が吐出される吐出孔８が平面方向に多数並んで配置されている。吐出孔８は、それぞれ加圧室１０と繋がっている。以下において、加圧室面４−１は、吐出孔面４−２に対して、上方に位置しているものとして説明をする。

第１流路部材４には、複数の第１共通流路２０および複数の第２共通流路２４が、第１方向に沿って伸びるように配置されている。また、第１共通流路２０と第２共通流路２４とは、第１方向と交差する方向である第２方向に交互に並んでいる。なお、第２方向は、ヘッド本体２ａの長手方向と同じ方向である。

第１共通流路２０の両側に沿って加圧室１０が並んでおり、片側１列ずつ、合計２列の加圧室列１１Ａを構成している。第１共通流路２０とその両側に並んでいる加圧室１０とは、第１個別流路１２を介して繋がっている。

第２共通流路２４の両側に沿って加圧室１０が並んでおり、片側１列ずつ、合計２列の加圧室列１１Ａを構成している。第２共通流路２４とその両側に並んでいる加圧室１０とは、第２個別流路１４を介して繋がっている。なお、以下で、第１共通流路２０と第２共通流路２４とを合わせて、共通流路と言うことがある。

別の表現をすれば、加圧室１０は仮想線上に並んで配置されており、仮想線の一方の側に沿って第１共通流路２０が伸びており、仮想線の他方の側に沿って第２共通流路２４が伸びている。本実施形態では、加圧室１０が並んでいる仮想線は直線状であるが、曲線状や折れ線状であってもよい。

以上のような構成により、第１流路部材４においては、第２共通流路２４に供給された液体は、第２共通流路２４に沿って並んでいる加圧室１０に流れ込み、一部の液体は吐出孔８から吐出され、他の一部の液体は、加圧室１０に対して第２共通流路２４と反対側に位置している第１共通流路２０に流れ込み、第１流路部材４の外に排出される。

第１共通流路２０の両側に第２共通流路２４が配置されており、第２共通流路２４の両側に第１共通流路２０が配置されていることにより、１つの加圧室列１１Ａに対して、１つの第１共通流路２０および１つの第２共通流路２４が繋がっており、別の加圧室列１１Ａに対して、別の第１共通流路２０および別の第２共通流路２４が繋がっている場合と比較して、第１共通流路２０および第２共通流路２４の数を約半分にできるので好ましい。第１共通流路２０および第２共通流路２４の数が少なくて済む分、加圧室１０の数を増やして高解像度化したり、第１共通流路２０や第２共通流路２４を太くして、吐出孔８からの吐出特性の差を小さくしたり、ヘッド本体２ａの平面方向の大きさを小さくすることができる。

第１共通流路２０に繋がっている第１個別流路１２の第１共通流路２０側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第１共通流路２０に第１個別流路１２が繋がっている位置（主に第１方向における位置）により変わる。第２共通流路２４に繋がっている第２個別流路１４側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第２共通流路２４に第２個別流路
１４が繋がっている位置（主に第１方向における位置）により変わる。第１共通流路２０の外部への開口２０ａを第１方向の一方の端部に配置し、第２共通流路２４の外部への開口２４ａを第１方向の他方の端部に配置すれば、各第１個別流路１２および各第２個別流路１４の配置による圧力の差が打ち消されるように作用し、各吐出孔８に加わる圧力の差を小さくできる。なお、第１共通流路２０の開口２０ａ、および第２共通流路２４の開口２４ａはともに、加圧室面４−１に開口している。

吐出しない状態では、吐出孔８には液体のメニスカスが保持されている。吐出孔８において液体の圧力が負圧（液体を第１流路部材４に引き込もうとする状態）になっていることで、液体の表面張力とつり合ってメニスカスを保持できる。液体の表面張力は、液体の表面積を小さくしようとするので、正圧であっても圧力が小さければ、メニスカスを保持できる。正圧が大きくなれば、液体はあふれ出し、負圧が大きくなれば、液体は第１流路部材４内に引き込まれてしまい、液体が吐出可能な状態を維持できない。そのため、第２共通流路２４から第１共通流路２０に液体を流した際における、吐出孔８での液体の圧力の差が大きくなり過ぎないようにする必要がある。

第１個別流路１２に面して、第１ダンパ２８Ａおよび第２ダンパ２８Ｂが設けられている。第１ダンパ２８Ａおよび第２ダンパ２８Ｂについては後で詳述する。

第１共通流路２０の吐出孔面４−２側の壁面は、第３ダンパ２８Ｃとなっている。第３ダンパ２８Ｃの一方の面は、第１共通流路２０に面しており、他方の面は第３ダンパ室２９Ｃに面している。第３ダンパ室２９Ｃがあることにより、第３ダンパ２８Ｃは変形可能になっており、変形することで第１共通流路２０の体積を変えることができる。液体を吐出させるために加圧室１０内の液体が加圧されると、その圧力の一部は、液体を通じて第１共通流路２０に伝わってくる。これにより、第１共通流路２０内の液体が振動し、その振動が、元の加圧室１０や、他の加圧室１０に伝わって、液体の吐出特性を変動させる流体クロストークが生じることがある。第３ダンパ２８Ｃが存在すると、第１共通流路２０に伝わってきた液体の振動で第３ダンパ２８Ｃが振動し、減衰することで、第１共通流路２０内の液体の振動は持続され難くなるので、流体クロストークの影響を小さくできる。また、第３ダンパ２８Ｃは、液体の給排を安定化させる役目も果たす。

第２共通流路２４の加圧室面４−１側の壁面は、第４ダンパ２８Ｄとなっている。第４ダンパ２８Ｄの一方の面は、第２共通流路２４に面しており、他方の面は第３ダンパ室２９Ｄに面している。第４ダンパ２８Ｄも、第３ダンパ２８Ｃと同様に、流体クロストークの影響を小さくできる。また、第４ダンパ２８Ｄは、液体の給排を安定化させる役目も果たす。

加圧室１０は、加圧室面４−１に面して配置されており、変位素子５０からの圧力を受ける加圧室本体１０ａと、加圧室本体１０ａの下から吐出孔面４−２に開口している吐出孔８に繋がる部分流路であるディセンダ１０ｂとを含んだ中空の領域である。加圧室本体１０ａは、直円柱形状であり、平面形状は円形状である。平面形状が円形状であることにより変位素子５０が同じ力で変形させた場合の変位量、および変位により生じる加圧室１０の体積変化を大きくできる。ディセンダ１０ｂは、直径が加圧室本体１０ａより小さい、直円柱形状であり、断面形状は円形状である。また、ディセンダ１０ｂは、加圧室面４−１から見たときに、加圧室本体１０ａ内に納まる位置に配置されている。

複数ある加圧室１０は、加圧室面４−１において、千鳥状に配置されている。複数ある加圧室１０は、第１方向に沿った複数の加圧室列１１Ａを構成している。各加圧室列１１Ａでは、加圧室１０が、ほぼ等間隔で配置されている。隣り合っている加圧室列１１Ａに属する加圧室１０は、第１方向に前記間隔の約半分ずれて配置されている。別の表現をす
れば、ある加圧室列１１Ａに属する加圧室１０は、その隣に位置する加圧室列１１Ａに属する、連続する２つの加圧室１０に対して、第１方向のほぼ中央に位置している。

これにより、１つ置きの加圧室列１１Ａに属している加圧室１０は、第２方向に沿って配置されることになり、加圧室行１１Ｂを構成している。

本実施形態では、第１共通流路２０は５１本、第２共通流路２４は５０本であり、加圧室列１１Ａは１００列である。なお、ここでは、後述のダミー加圧室１０Ｄのみで構成されているダミー加圧室列１１Ｄは、上述の加圧室列１１Ａの数に含めていない。また、直接的に繋がっているのがダミー加圧室１０Ｄだけである第２共通流路２４は、上述の第２共通流路２４の数に含めていない。また、各加圧室列１１Ａには１６個の加圧室１０が含まれている。ただし、第２方向の端に位置する加圧室列１１Ａには、８個の加圧室１０および８個のダミー加圧室１０Ｄが含まれている。上述のように、加圧室１０は千鳥状に配置されているため、加圧室行１１Ｂの行数は、３２行である。

複数ある加圧室１０は、吐出孔面４−２において、第１方向および第２方向に沿った格子状に配置されている。複数ある吐出孔８は、第１方向に沿った複数の吐出孔列９Ａを構成している。吐出孔列９Ａと加圧室列１１Ａとは、ほぼ同じ位置に配置されている。

加圧室１０の面積重心と、加圧室１０と繋がっている吐出孔８とは第１方向にずらされて配置されている。１つの加圧室列１１Ａ内では、ずらされる方向は同じ方向であり、隣り合う加圧室列１１Ａでは、ずらされる方向は逆方向になっている。これにより、２行の加圧室行１１Ｂに属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８は、第２方向に沿って配置された１行の吐出孔行９Ｂを構成している。

したがって、本実施形態では、吐出孔列９Ａは１００列であり、吐出孔行９Ｂは１６行である。

加圧室本体１０ａの面積重心と、加圧室本体１０ａから繋がっている吐出孔８とは、ほぼ第１方向に位置がずれている。ディセンダ１０ｂは、加圧室本体１０ａに対して、吐出孔８の方向にずれた位置に配置されている。加圧室本体１０ａの側壁と、ディセンダ１０ｂの側壁とは接するように配置されており、これにより加圧室本体１０ａ内での液体の滞留を起き難くすることができる。

吐出孔８は、ディセンダ１０ｂの中央部に配置されている。ここで中央部とは、ディセンダ１０ｂの面積重心を中心とする、ディセンダ１０ｂの直径の半分の円内の領域のことである。

第１個別流路１２と加圧室本体１０ａとの接続部は、加圧室本体１０ａの面積重心に対して、ディセンダ１０ｂとは反対側に配置されている。これにより、ディセンダ１０ｂから流れ込んだ液体は、加圧室本体１０ａ全体に広がった後、第１個別流路１２に向かうように流れるため、加圧室本体１０ａ内に液体の滞留が生じ難い。

第２個別流路１４は、ディセンダ１０ｂの吐出孔面４−２側の面から、平面方向に引き出されて第２共通流路２４と繋がっている。引き出される方向は、加圧室本体１０ａに対して、ディセンダ１０ｂがずらされる方向と同じである。

第１方向と第２方向とが成す角度は直角からずれている。このため、第１方向に沿って配置されている吐出孔列９Ａに属する吐出孔８同士は、その直角からのずれた角度の分、第２方向にずれて配置される。そして、吐出孔列９Ａが第２方向に並んで配置されるので
、異なる吐出孔列９Ａに属する吐出孔８は、その分、第２方向にずれて配置される。これらが合わさって、第１流路部材４の吐出孔８は、第２方向に一定間隔で並んで配置されており、これにより、吐出した液体により形成される画素で所定の範囲を埋めるように印刷ができる。

１つの吐出孔列９Ａに属する吐出孔８の配置は、第１方向に沿って完全に一直線上に配置すれば、上述のように所定範囲を埋め尽くすように印刷が可能である。ただし、そのように配置した場合に、プリンタ１に液体吐出ヘッド２を設置する際に生じる第２方向に直交する方向と搬送方向とのずれが、印刷精度に与える影響が大きくなる。そのため、上述の一直線上の吐出孔８の配置から、隣り合う吐出孔列９Ａの間で、吐出孔８を入れ替えて配置するのが好ましい。

本実施形態では、吐出孔８の配置は次のようになっている。図３において、吐出孔８を第２方向と直交する方向に投影すると、仮想直線Ｒの範囲に３２個の吐出孔８が投影され、仮想直線Ｒ内で各吐出孔８は３６０ｄｐｉの間隔に並ぶ。これにより、仮想直線Ｒに直交する方向に印刷用紙Ｐを搬送して印刷すれば、３６０ｄｐｉの解像度で印刷できる。仮想直線Ｒ内に投影される吐出孔８は、１列の吐出孔列９Ａに属する吐出孔８すべて（１６個）と、その吐出孔列９Ａの両隣に位置する２つの吐出孔列９Ａに属する吐出孔８の半分（８個）ずつである。このような構成にするために、各吐出孔行９Ｂでは、吐出孔８は、２２．５ｄｐｉの間隔で並んでいる。これは、３６０／１６＝２２．５であるからである。

第１共通流路２０および第２共通流路２４は、吐出孔８が直線状に並んでいる範囲では、直線になっており、直線がずれる吐出孔８の間で平行にずれている。第１共通流路２０および第２共通流路２４において、このずれる箇所が少ないので、流路抵抗が小さくなっている。また、この平行にずれる部分は、加圧室１０と重ならない位置に配置されているので、加圧室１０毎に吐出特性の変動を小さくできる。

第２方向の両方の端の１列（すなわち合わせて２列）の加圧室列１１Ａには、通常の加圧室１０とダミー加圧室１０Ｄとが含まれている。そのため、この加圧室列１１Ａをダミー加圧室列１１Ｄと言うことがある。また、ダミー加圧室列１１Ｄのさらに外側には、ダミー加圧室１０Ｄのみが並んでいる１列（すなわち、両端で合わせて２列）のダミー加圧室列１１Ｄが配置されている。第２方向の両方の端に１本ずつ（すなわち合わせて２本）ある流路は、通常の第１共通流路２４と同じ形状をしているが、直接的には加圧室１０とは繋がっておらず、ダミー加圧室１０Ｄとしか繋がっていない。

第１流路部材４は、第１共通流路２０および第２共通流路２４からなる共通流路群の第２方向の外側に位置していて、第１方向に伸びている、端部流路３０を有している。端部流路３０は、加圧室面４−１に並んでいる第１共通流路２０の開口２０ａのさらに外側に配置されている開口３０ｃと、加圧室面４−１に並んでいる第２共通流路２４の開口２４ａのさらに外側に配置されている開口３０ｄとを繋いでいる流路である。

液体の吐出特性を安定させるために、ヘッド本体２ａは、温度を一定にするようコントロールされる。また、液体の粘度が低くなる方が、吐出や液体の循環が安定するため、温度は、基本的には常温以上にされる。そのため、基本的には加熱することになるが、環境温度が高い場合は、冷却することもある。

温度を一定に保つためには、液体吐出ヘッド２にヒータを設けたり、供給する液体を温度調節したものにする。いずれにしても、環境温度と、目標とする温度に差がある場合、ヘッド本体２ａの長手方向（第２方向）の端部からの放熱が多くなるため、第２方向の中
央部に位置する加圧室１０の中の液体の温度に対して、第２方向の両方の端に位置する加圧室１０の温度は低くなりやすい。端部流路３０を設けることにより、第２方向の両方の端に位置する加圧室１０の温度が下がり難くなり、各加圧室１０から吐出される液体の吐出特性のばらつきを小さくでき、印刷精度を向上させることができる。

端部流路３０は、第１統合流路２２と第２統合流路２６とを繋いでいる流路である。端部流路３０の流路抵抗は、第１共通流路２０および第２共通流路２４の流路抵抗よりも小さいことが好ましい。そのようにすれば、端部流路３０に流れる液体の量が多くなり、端部流路３０より内側での温度低下をより抑制できる。

端部流路３０には、流路の幅が、共通流路の幅よりも広い幅広部３０ａが設けられており、幅広部３０ａの加圧室側４−１に面してダンパが設けられている。このダンパは、一方の面が幅広部３０ａに面しており、他方の面がダンパ室に面していて変形可能になっている。ダンパのダンピング能力は、変形可能な領域の差し渡しが一番狭い部分の影響が大きい。そのため、幅広部３０ａに面してダンパを設けることで、ダンピング能力の高いダンパとすることができる。幅広部３０ａの幅は、共通流路の幅の２倍以上、特に３倍以上であるのが好ましい。幅広部３０ａを設けることで、流路抵抗が低くなり過ぎるようであれば、狭窄部３０ｄを設けて、流路抵抗を調性してもよい。

第２流路部材６は、第１流路部材４の加圧室面４−１に接合されている。第２流路部材６は、第２共通流路２４に液体を供給する第２統合流路２６と、第１共通流路２０の液体を回収する第１統合流路２２とを有している。第２流路部材６の厚さは、第１流路部材４よりも厚く、５〜３０ｍｍ程度である。

第２流路部材６は、第１流路部材４の加圧室面４−１の圧電アクチュエータ基板４０が接続されていない領域で接合されている。より具体的には、圧電アクチュエータ基板４０を囲むように接合されている。このようにすることで、圧電アクチュエータ基板４０に、吐出した液体の一部がミストとなって付着するのを抑制できる。また、第１流路部材４を外周で固定することになるので、第１流路部材４が変位素子５０の駆動に伴なって振動して、共振などが生じることを抑制できる。

第１統合流路２２を、第１流路部材４とは別の、第１流路部材４より厚い第２流路部材６に配置することで、第１統合流路２２の断面積を大きくすることができ、それにより第１統合流路２２と第１共通流路２０とが繋がっている位置の差による圧力損失の差を小さくできる。第１統合流路２２の流路抵抗は、第１共通流路２０の１／１００以下にするのが好ましい。ここで、第１統合流路２２の流路抵抗とは、より正確には第１統合流路２２のうちで、第１共通流路２０と繋がっている範囲の流路抵抗のことである。

第２統合流路２６を、第１流路部材４とは別の、第１流路部材４より厚い第２流路部材６に配置することで、第２統合流路２６の断面積を大きくすることができ、それにより第２統合流路２６と第２共通流路２４とが繋がっている位置の差による圧力損失の差を小さくできる。第２統合流路２６の流路抵抗は、第２共通流路２４の１／１００以下にするのが好ましい。ここで、第２統合流路２６の流路抵抗とは、より正確には第２統合流路２６のうちで、第１統合流路２２と繋がっている範囲の流路抵抗のことである。

第１統合流路２２を第２流路部材６の短手方向の一方の端に配置し、第２統合流路２６を第２流路部材６の短手方向の他方の端に配置し、それぞれの流路を第１流路部材４側に向かわせて、それぞれ第１共通流路２０および第２共通流路２４と繋げる構造にする。このような構造にすることで、第１統合流路２２および第２統合流路２６の断面積を大きくして、流路抵抗を小さくすることができる。また、このような構造にすることで、第２流
路部材６で、第１流路部材４の外周を固定してすることで剛性を高くできる。さらに、このような構造にすることで、信号伝達部６０の通る貫通孔６ａを設けることができる。

第２流路部材６には、第１統合流路２２のうち第２方向に伸びている流路抵抗の低い部分である第１統合流路本体２２ａとなる第１溝と、第２統合流路２６のうち第２方向に伸びている流路抵抗の低い部分である第２統合流路本体２６ａとなる第２溝が配置されている。第１統合流路２２の第２方向の端部には、ヘッド本体２ａの上部で外部に開口している開口２２ｃが配置されている。第２統合流路２６の第４方向の端部には、ヘッド本体２ａの上部で外部に開口している開口２６ｃが配置されている。このような構造をしていることにより、第２流路部材６に設けられている孔は、第２流路部材６を上下に貫通しており、第２流路部材６に設けられている溝は、第２流路部材６の下面に開口している。このような構造をしていることにより、第２流路部材６は、上下に組み合わせる金型などに樹脂を射出成型することで作製することができる。

液体は、第２統合流路２６の開口２６ｃから供給され、第１統合流路２２の開口２２ｃから回収されるが、これに限らず供給と回収を逆にしてもよい。

第１統合流路２２および第２統合流路２６には、ダンパを設けて、液体の吐出量の変動に対して液体の供給、あるいは排出が安定するようにしてもよい。また、第１統合流路２２および第２統合流路２６内に、フィルタを設けることにより、異物や気泡が、第１流路部材４に入り込み難くしてもよい。

第１流路部材４の上面である加圧室面４−１には、変位素子５０を含む圧電アクチュエータ基板４０が接合されており、各変位素子５０が加圧室１０上に位置するように配置されている。圧電アクチュエータ基板４０は、加圧室１０によって形成された加圧室群とほぼ同一の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の加圧室面４−１に圧電アクチュエータ基板４０が接合されることで閉塞される。圧電アクチュエータ基板４０は、ヘッド本体２ａと同じ方向に長い長方形状である。また、圧電アクチュエータ基板４０には、各変位素子５０に信号を供給するためのＦＰＣなどの信号伝達部が接続されている。第２流路部材６には、中央で、上下に貫通している貫通孔６ａがあり、信号伝達部は貫通孔６ａを通って制御部８８と電気的に繋がれる。信号伝達部は、圧電アクチュエータ基板４０の一方の長辺の端から他方の長辺の端に向かうように短手方向に伸びる形状にし、信号伝達部に配置される配線が短手方向に沿って伸び、長手方向に並ぶようにすれば、配線間の距離をとりやすくなり、好ましい。

圧電アクチュエータ基板４０の上面における各加圧室１０に対向する位置には個別電極４４がそれぞれ配置されている。

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。流路部材４の加圧室面４−１側から順に、プレート４ａからプレート４ｌまでの１２枚のプレートが積層されている。これらのプレートには多数の孔や溝が形成されている。孔や溝は、例えば、各プレートを金属で作製し、エッチングで形成できる。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。プレート４ｆ〜ｉは、同じ形状のプレートであり、それらは１枚のプレートで構成してもよいが、孔を精度よく形成するため、４枚のプレートで構成している。各プレートは、これらの孔が互いに連通して第１共通流路２０などの流路を構成するように、位置合わせして積層されている。

平板状の流路部材４の加圧室面４−１には、加圧室本体１０ａが開口しており、圧電アクチュエータ基板４０が接合されている。また、加圧室面４−１には、第２共通流路２４に液体を供給する開口２４ａ、および第１共通流路２０から液体を回収する開口２０ａが
開口している。流路部材４の、加圧室面４−１と反対側の面である吐出孔面４−２には吐出孔８が開口している。なお、加圧室面４−１にさらにプレートを積層して、加圧室本体１０ａの開口を塞ぎ、その上に圧電アクチュエータ基板４０を接合してもよい。そのようにすれば、吐出する液体が圧電アクチュエータ基板４０に接する可能性を低減することができ、信頼性をより高くできる。

液体を吐出する構造としては、加圧室１０と吐出孔８とがある。加圧室１０は、変位素子５０に面している加圧室本体１０ａと、加圧室本体１０ａより断面積が小さいディセンダ１０ｂから成っている。加圧室本体１０ａは、プレート４ａに形成されており、ディセンダ１０ｂは、プレート４ｂ〜ｋに形成された孔が重ねられ、さらにノズルプレート４ｌで（吐出孔８以外の部分を）塞がれて成っている。

加圧室本体１０ａには、第１個別流路１２が繋がっており、第１個別流路１２は、第１共通流路２０に繋がっている。第１個別流路１２は、プレート４ｂを貫通する円形状の孔と、プレート４ｃにおいて平面方向に伸びている貫通溝と、プレート４ｄを貫通する円形状の孔とを含んでいる。第１共通流路２０はプレート４ｆ〜ｉに形成された孔が重ねられ、さらに上側をプレート４ｅで、下側をプレート４ｊで塞がれて成っている。

ディセンダ１０ｂには、第２個別流路１４が繋がっており、第２個別流路１４は、第２共通流路２４に繋がっている。第２個別流路１４は、プレート４ｊにおいて平面方向に伸びている貫通溝である。第２共通流路２４はプレート４ｆ〜ｉに形成された孔が重ねられ、さらに上側をプレート４ｅで、下側をプレート４ｊで塞がれて成っている。

液体の流れについて、まとめると、第２統合流路２６に供給された液体は、第２共通流路２４および第２個別流路１４を順に通って加圧室１０に入り、一部の液体は吐出孔８から吐出される。吐出されなかった液体は、第１個別流路１２を通って、第１共通流路２０に入った後、第１統合流路２２に入り、ヘッド本体２の外部に排出される。

圧電アクチュエータ基板４０は、圧電体である２枚の圧電セラミック層４０ａ、４０ｂ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４０ａ、４０ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。すなわち、圧電アクチュエータ基板４０の圧電セラミック層４０ａの上面から圧電セラミック層４０ｂの下面までの厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層４０ａと圧電セラミック層４０ｂの厚さの比は、３：７〜７：３、好ましく４：６〜６：４にされる。圧電セラミック層４０ａ、４０ｂ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。これらの圧電セラミック層４０ａ、４０ｂは、例えば、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ＮａＮｂＯ_３系、ＢａＴｉＯ_３系、（ＢｉＮａ）ＮｂＯ_３系、ＢｉＮａＮｂ_５Ｏ_１５系などのセラミックス材料からなる。

圧電アクチュエータ基板４０は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極４２およびＡｕ系などの金属材料からなる個別電極４４を有している。共通電極４２の厚さは２μｍ程度であり、個別電極４４の厚さは、１μｍ程度である。

個別電極４４は、圧電アクチュエータ基板４０の上面における各加圧室１０に対向する位置に、それぞれ配置されている。個別電極４４は、平面形状が加圧室本体１０ａより一回り小さく、加圧室本体１０ａとほぼ相似な形状を有している個別電極本体４４ａと、個別電極本体４４ａから引き出されている引出電極４４ｂとを含んでいる。引出電極４４ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極４６が形成されている。接続電極４６は例えば銀粒子などの導電性粒子を含んだ導電性樹脂であり、５〜２００μｍ程度の厚さで形成されている。また、接続電極４６は、信号伝達部に設けら
れた電極と電気的に接合されている。

また、圧電アクチュエータ基板４０の上面には、共通電極用表面電極（不図示）が形成されている。共通電極用表面電極と共通電極４２とは、圧電セラミック層４０ａに配置された、図示しない貫通導体を通じて、電気的に接続されている。

詳細は後述するが、個別電極４４には、制御部８８から信号伝達部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４２は、圧電セラミック層４０ａと圧電セラミック層４０ｂ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４２は、圧電アクチュエータ基板４０に対向する領域内のすべての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極４２は、圧電セラミック層４０ａ上に個別電極４４からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極に、圧電セラミック層４０ａを貫通して形成されたビアホールを介して繋がっている。また、共通電極４２は、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極は、複数の個別電極４４と同様に、制御部８８と直接あるいは間接的に接続されている。

圧電セラミック層４０ａの個別電極４４と共通電極４２とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極４４に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子５０となっている。より具体的には、個別電極４４を共通電極４２と異なる電位にして圧電セラミック層４０ａ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８８により個別電極４４を共通電極４２に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層４０ａ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４０ｂ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４０ａと圧電セラミック層４０ｂ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４０ｂ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。

続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部８８からの制御でドライバＩＣなどを介して、個別電極４４に供給される駆動信号により、変位素子５０が駆動（変位）させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。

あらかじめ個別電極４４を共通電極４２より高い電位（以下、高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極４４を共通電極４２と一旦同じ電位（以下、低電位と称す）とし、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４４が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層４０ａ、４０ｂが元の（平らな）形状に戻り（始め）、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。これにより、加圧室１０内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室１０内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室１０の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室１０の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室１０の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極４４を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ内を伝搬し、吐出孔８から液体を吐出させる。

つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極４４に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、加圧室１０の液体の固有振動周
期の半分の時間であるＡＬ（Acoustic Length）とすると、原理的には、液体の吐出速度
および吐出量を最大にできる。加圧室１０の液体の固有振動周期は、液体の物性、加圧室１０の形状の影響が大きいが、それ以外に、圧電アクチュエータ基板４０の物性や、加圧室１０に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。

本実施形態では、第１共通流路２０に面して第３ダンパ２８Ｃを設けており、第２共通流路２４に面して第４ダンパ２８Ｄを設けている。ヘッド本体２ａの設計によっては、共通流路に面してダンパを設けるのが難しい場合があり、共通流路に面してダンパを設けてもクロストークの抑制が充分でない場合がある。そもそも、共通流路に面してダンパに設けても、減衰するのは、一旦共通流路内に圧力波が伝わってからになるので、その前に残っている共通流路内の残留振動と重ね合わさることになる。残留振動の振動と重なるタイミングが悪いと、振動が大きくなることがあるので、共通流路に伝わる前に少しでも圧力波を減衰させておくことが必要である。

そこで、本実施形態では、第１個別流路１２に面して第１ダンパ２８Ａおよび第２ダンパ２８Ｂを配置している。第１個別流路の加圧室面４−１側の壁面は第１ダンパ２８Ａとなっている。なお、第１ダンパ２８Ａおよび第１ダンパ２８Ａのうち、どちらか一方だけを設けてもよい。

第１ダンパ２８Ａは、ダンパプレートであるプレート４ｂの加圧室面４−１側をハーフエッチングして残った部分であり、ハーフエッチングにより空間となった部分が第１ダンパ室２９Ａとなっている。第１個別流路１２には、加圧室１０から第１共通流路２０に向かう間の中央に位置している、流路がプレートの積層方向と直交する方向に伸びている水平流路１２ｂと、水平流路１２ｂの両端に位置している、流路がプレートの積層方向に伸びている垂直流路１２ａとを含んでいる。第１ダンパ室２９Ａは、水平流路１２ｂとほぼ同じ形状で、第１ダンパ２８Ａが変形できるようになっている部分と、その部分に繋がっており、その部分と空気が流動するようになっており、最終的には、第１流路部材４の外部にまで繋がっている部分を有している。

第２ダンパ２８Ｂは、ダンパプレートであるプレート４ｄの吐出孔面４−２側をハーフエッチングして残った部分であり、ハーフエッチングにより空間となった部分が第２ダンパ室２９Ｂとなっている。第２ダンパ室２９Ｂも第１ダンパ室２９Ａと同様に、最終的には、第１流路部材４の外部にまで繋がっている部分を有している。

第１個別流路１２は、液体の循環を行なう際に、加圧室１０から液体を回収する個別流路である、個別回収流路として働いている。第１ダンパ２８Ａは第１回収流路ダンパとして働き、第２ダンパ２８Ｂは第２回収流路ダンパとして働く。液体の循環の方向が逆で、加圧室１０から液体を回収する流路が第２個別流路１４である場合は、回収流路ダンパは第２個別流路１４に面して設ける。

第１個別流路１２および第２個別流路１４は、加圧室１０と共通流路とを繋いでいる個別流路である。加圧室１０に加わった圧力が共通流路に伝わると、その分、吐出孔８からの吐出に使われるエネルギーが減る。液体の吐出速度を速く、吐出量を多くするには、共通流路への圧力波の伝達が少なくなるように、第１個別流路１２および第２個別流路１４は、共通流路と比較して、流路抵抗が高くされる。そのため、第１個別流路１２および第２個別流路１４の流路の幅は、共通流路と比較すると狭くなり、ダンパとしての効果は低くなり易い。しかし、個別回収流路に第１ダンパ２８Ａおよび第２ダンパ２８Ｂを配置すると、次のような効果があるので、ダンピング効果を高くできる。

第１ダンパ２８Ａがない場合は、加圧室１０内で発生した圧力Ｐ１［Ｐａ］（以下で単
位を省略することがある。他の単位についても同様に省略することがある）は第１個別流路１２を経て、そのまま第１共通流路２０に伝わる。第１ダンパ２８Ａがある場合、第１ダンパ２８Ａが圧力Ｐ１に応じてΔＶ［ｍｍ^３］の体積変化が生じる変位をし、圧力はＰ２に緩和されて、第１共通流路２０に伝わる。圧力の低減ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）は第１ダンパ２８Ａの体積変化ΔＶに比例する。

また、第１ダンパ２８Ａの変位体積Ｖを、第１ダンパ２８Ａの変形がない場合を基準とし、その場合の値を０（ゼロ）とすると、Ｐ１とＶは次のような関係になる。Ｐ１の絶対値が小さい場合、Ｐ１とＶとはほぼ比例する。Ｐ１の絶対値が大きくなってくると、それに対するＶの変化は小さくなっていき、Ｖの変化は０（ゼロ）に近づいていく。

これら関係があるため、圧力Ｐ１がある程度大きくなると、第１ダンパ２８Ａの変位体積Ｖがあまり変わらなくなり、圧力の低減効果が相対的に小さくなる。本実施形態のようなヘッド本体２ａが使用されるときには、圧力Ｐ１は数十ｋ〜数百ｋＰａ程度であり、圧力の低減効果が相対的に小さくなってしまうような領域で使用される。

第１ダンパ２８Ａは、個別回収流路である第１個別流路１２に面して配置されている。これにより、液体の循環が行なわれているときに、第１ダンパ２８Ａには、液体の循環により大きな負圧が加わっている。吐出孔８においては、液体のあふれ出しや、空気の引き込みが生じないように、吐出孔８における圧力は、ほぼ０（ゼロ）、通常、わずかに負圧にされる。そして、吐出孔８における圧力の絶対値が小さいことにより、吐出孔８における液体の表面張力がその圧力とつり合って、液面が吐出孔８の部分に保持できる。第１個別流路１２は、吐出孔８に対して、下流に位置しており、液体が流れることにより圧力損失が生じるので、第１個別流路１２では、圧力は負圧になっている。

液体の循環により生じる第１個別流路１２の負圧は、マイナス数十ｋＰａ程度になる。つまり、絶対値としては上述の吐出の際の圧力よりは小さくなると考えられるが、第１ダンパ２８Ａのマイナス側への変位体積が相対的に小さくなってしまう圧力となっている。

したがって、液体を循環させつつ、液体の吐出を行なうと、第１個別流路１２の状態は次のようになる。液体の吐出が行なわれず、循環のみが行なわれている場合、第１個別流路１２には負圧（圧力Ｐ０）が加わっており、第１ダンパ２８Ａは変位体積が−ΔＶの状態となっている。吐出を行なう際には、変位素子５０の変位により、加圧室１０に圧力が加えられる。この圧力が第１個別流路１２に伝わってくると、第１個別流路１２の圧力は、Ｐ０＋Ｐ１になって、正圧となる。これにより、第１ダンパ２８Ａの変位体積は＋ΔＶとなる。なお、負の値であるＰ０と、正の値であるＰ０＋Ｐ１とは、絶対値が等しいとは限らないが、それぞれ、上述のように変位体積の変化が小さくなるような絶対値の大きい値であるので、それにより生じる変位体積の絶対値の差は小さいため、ここでは絶対値を同じΔＶで表している。このように、第１ダンパ２８Ａの変位体積はΔ２Ｖ（＝ΔＶ−（−ΔＶ））になるので、循環を行なっていない場合と比較して、約２倍の圧力緩和効果が得られる。

このような効果を得るためには、第１個別流路１２における圧力は、−１０ｋＰａ以下とするのが好ましい。また、第１個別流路１２における負圧を大きくするために、第１個別流路１２を通って回収される液体の単位時間当たりの量は、吐出する液体の単位時間当たりの最大量以上にするのが好ましい。

具体的には、例えば、次のようにする。第１個別流路１２の水平流路１２ｂは、垂直流路１２ａと比較して、液体の流れる方向に対する断面積が小さいため、第１個別流路１２の流路抵抗は、ほぼ水平流路１２ｂの流路抵抗で決まる。水平流路１２ｂの寸法を、幅２
００μｍ、厚み１５μｍ、長さ６００μｍ、最大限の吐出を行なう際の吐出量を平均０．１ｍＬ（ミリリットル）／分とし、その２倍である０．２ｍＬ／分の液体の循環を行なう場合を考える。なお、この場合に最大限の吐出を行なうと、加圧室１０に液体を供給している第２個別流路１４における流量は平均０．２ｍＬ／分、吐出孔８からの吐出は平均０．１ｍＬ／分、第１個別流路１２における流量、すなわち吐出されずに回収される液体の流量は平均０．１ｍＬ／分となる。

そして、吐出孔８の半径（ｒ）を２５μｍとし、使用する液体として表面張力（σ）が３５ｍＮ／ｍのものを用いると、吐出孔８において液面が保持できる範囲は、±σ／ｒ以内、すなわち±１．４ｋＰａ以内になる。吐出孔８における圧力がこの範囲になるように液体の循環を制御すると、第１個別流路１２と第１共通流路２０の境界における圧力は、約−５０ｋＰａになる。第１ダンパ２８Ａは、水平流路１２ｂに沿って設けられるため、平均するとその値の半分程度の圧力が加わっていると考えられるので、第１ダンパ２８Ａに加わる圧力は約−２５ｋＰａとなる。このような状態で吐出を行なうことで、上述のように、約２倍の圧力緩和効果が得られる。

第２ダンパ２８Ｂにおいても同様に、液体の循環を行なっている際には、循環を行なっていない場合の約２倍の圧力緩和効果が得られる。

ここで、循環を行なっていない液体吐出ヘッドとの対比をする。循環を行なっていない液体吐出ヘッドでは、共通流路から加圧室に液体の供給が行なわれ、加圧室で加圧された液体は吐出孔から吐出される。上述の場合と同様に、吐出孔の半径を２５μｍとし、使用する液体の表面張力を３５ｍＮ／ｍとすれば、吐出孔における圧力は±１．４ｋＰａ以内にする必要がある。循環を行なわない液体吐出ヘッドでは、一般に、外部から一定の負圧を加えることで、吐出孔における圧力を上述の範囲にする。その場合、液体吐出ヘッド内の液体の圧力は静水圧になり、ほぼ一定になり、−１．４ｋ〜０ｋＰａ程度となる。つまり、そのような循環を行なわない液体吐出ヘッドにおいて、共通流路と加圧室とを繋いでいる流路にダンパを設けても、負圧は−１．４ｋＰａ程度にしかならない。そして、このような負圧では、上述の循環を行なう液体吐出ヘッド２における第１個別流路１２のように、約２倍の圧力緩和効果は得られない。

第１流路部材４は、プレート４ａ〜４ｌを積層して構成されている。第１個別流路１２の水平流路１２ｂは、流路抵抗が高く、他の流路と比較して、プレートの接着状態の差が吐出特性に影響しやすい。第１ダンパ２８Ａが変形できるように、第１ダンパ室２９Ａは、プレート４ｂに、水平流路１２ｂに沿って配置されている。第１ダンパ室２９Ａは、第１ダンパ２８Ａが変形し易いように、あるいは後述のように、内部の圧力を調整できるように、第１流路部材４の外部にまで繋がっている。第１ダンパ室２９Ａは、必ずしも第１流路部材４の外部にまで繋がっている必要はないが、第１ダンパ室２９Ａの体積が小さいと、内部の空気により、第１ダンパ２８Ａの変形が抑制されるおそれがあるので、第１ダンパ室２９Ａは、第１ダンパ２８Ａよりも外に広がっていること、すなわち第１個別流路１２よりも外に広がっていることが好ましい。

第１ダンパ室２９Ａが第１個別流路１２よりも外に広がっていると、その部分で、プレートを接合する際の圧力が伝わり難くなり、微小な接合不良が生じるおそれがある。接合不良が微小であれば、第１個別流路１２が他の流路と繋がることによる吐出不良などは生じないとしても、水平流路１２ｂの周囲のプレートに、微小な接合されていない部分が生じ、流路特性が変わり、吐出特性に影響を与える可能性がある。

そこで、第１ダンパ室２９Ａが、第１個別流路１２よりも外に広がっている部分は、垂直流路１２ａが配置されている領域に設ける。本実施形態では、第１ダンパ室２９Ａは、
第１共通流路２０側の垂直流路１２ａが配置されている領域から外に広がっている。そして、水平流路１２ｂが配置されている領域では、第１ダンパ室２９Ａは、水平流路１２ｂよりも外側に広がっていない（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより、水平流路１２ｂの側壁を構成している部分のプレートの接合が強固になり、水平流路１２ｂの流路特性のばらつきを小さくできる。

なお、第１ダンパ室２９Ａを、プレート４ｂ内で広げずに、他のプレートに設けた空間に繋げて、その空間を水平流路１２ｂから外側に広げるようにしてもよい。そのようにするとしても、その部分が中実でなくなるので、接合の圧力は伝わり難くなる。したがって、水平流路１２ｂから外に広がる部分は、上述の場合と同様にするのが良い。

また、第１ダンパ室２９Ａは、加圧室１０側では、加圧室１０と重なる位置までは広がっておらず、第１ダンパ室２９Ａの端は、加圧室１０の手前に配置されている。第１ダンパ２８Ａが、加圧室１０と重なる位置まで伸びていると、第１ダンパ２８Ａには、加圧室１０の圧力が流体を介して伝わってくるのに加えて、第１流路部材４を介して直接伝わってくる圧力に影響が大きくなるおそれがある。第１ダンパ２８Ａが、加圧室１０と重なっていないことにより、加圧室１０に加わる圧力が、直接的に伝わり難くなっている。これにより、加圧室１０から直接的に伝わってきた圧力が、第１ダンパ２８Ａを通じて第１個別流路１２内の液体に伝わり、クロストークが生じることが抑制できる。また、加圧室１０に加わる圧力が逃げて、吐出に使われるエネルギーが少なくなることを抑制できる。

第１ダンパ２８Ａおよび第２ダンパ２８Ｂは、循環により負圧の加わり方がある程度少なくても圧力緩和効果が高くなるように、あらかめ第１個別流路１２側に撓んだ状態にしておいてもよい。これは、例えば、第１ダンパ２８Ａが配置されているプレート４ｂの熱膨張係数を、プレート４ｂに対して、第１個別流路１２の水平流路１２ｂと反対側に積層されているプレート４ａの熱膨張係数よりも小さくすればよい。第２ダンパ２８Ｂについても同様に、第２ダンパ２８Ｂが配置されているプレート４ｄの熱膨張係数を、プレート４ｄに対して、第１個別流路１２の水平流路１２ｂと反対側に積層されているプレート４ｅの熱膨張係数よりも小さくすればよい。ここで、反対側に積層されているとは、プレート４ｄに対するプレート４ｆのように、離れて積層されている場合も含まれるが、直接積層されている方が好ましい。また、プレート４ｄの熱膨張係数が、プレート４ｅ、ｆの両方の熱膨張係数に対して小さくするのより好ましい。

材質としては、例えば、熱膨張係数が大きいプレートには、熱膨張係数約１６ｐｐｍ／℃のＳＵＳ３１６、熱膨張係数の小さいプレートには、熱膨張係数約１０ｐｐｍ／℃のＳＵＳ４３０を用いることができる。

また、第１ダンパ２８Ａは、第１ダンパ２８Ａが配置されているプレート４ｂの第１個別流路１２と反対側の面をハーフエッチングすることで形成されているのは好ましい。そのようにすると、第１ダンパ室２９Ａとなるプレート４ｂの溝の深さが、中央部よりも縁で深くなる。そのような形状をしていることにより。プレート４ｂに圧縮応力が加わった場合に、第１ダンパ２８Ａが、第１個別流路側に撓み易くできる。第２ダンパ２８Ｂについても同様である。

また、第１ダンパ室２９Ａおよび第２ダンパ室２９Ｂ内の圧力を、あらかじめ高くしておくことで、第１ダンパ２８Ａおよび第２ダンパ２８Ｂを第１個別流路１２側に撓ませておいてもよい。そのようにするには、第１ダンパ室２９Ａおよび第２ダンパ室２９Ｂを第１流路部材４の外部まで繋げておき、空気等を送り込んだ後で、栓をして外部との繋がりを断てばよい。そのようにすれば、ヘッド本体２ａに液体を入れない状態における、第１ダンパ室２９Ａおよび第２ダンパ室２９Ｂの内部の圧力を大気圧より大きくできる。圧力
差は、数十ｋ〜数百ｋＰａとすればよい。

１・・・カラーインクジェットプリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・第１流路部材
４ａ〜４ｌ・・・（第１流路部材の）プレート
４−１・・・加圧室面
４−２・・・吐出孔面
６・・・第２流路部材
６ａ・・・（第２流路部材の）貫通孔
８・・・吐出孔
９Ａ・・・吐出孔列
９Ｂ・・・吐出孔行
１０・・・加圧室
１０ａ・・・加圧室本体
１０ｂ・・・部分流路（ディセンダ）
１０Ｄ・・・ダミー加圧室
１１Ａ・・・加圧室列
１１Ｂ・・・加圧室行
１１Ｃ・・・加圧室配置領域
１２・・・第１個別流路
１２ａ・・・垂直流路
１２ｂ・・・水平流路
１４・・・第２個別流路
２０・・・第１共通流路（共通流路）
２０ａ・・・（第１共通流路の）開口
２２・・・第１統合流路（第１溝）
２２ａ・・・第１統合流路本体
２２ｃ・・・（第１統合流路の）開口
２４・・・第２共通流路（共通流路）
２４ａ・・・（第２共通流路の）開口
２６・・・第２統合流路（第２溝）
２６ａ・・・第２統合流路本体
２６ｃ・・・（第２統合流路の）開口
２８Ａ・・・第１ダンパ（第１回収流路ダンパ）
２８Ｂ・・・第２ダンパ（第２回収流路ダンパ）
２８Ｃ・・・第３ダンパ
２８Ｄ・・・第４ダンパ
２９Ａ・・・第１ダンパ室（第１回収流路ダンパのダンパ室）
２９Ｂ・・・第２ダンパ室（第２回収流路ダンパのダンパ室）
２９Ｃ・・・第３ダンパ室
２９Ｄ・・・第４ダンパ室
３０・・・端部流路
３０ａ・・・幅広部
３０ｂ・・・狭窄部
３０ｃ、３０ｄ・・・（端部流路の）開口
４０・・・圧電アクチュエータ基板
４０ａ・・・圧電セラミック層
４０ｂ・・・圧電セラミック層（振動板）
４２・・・共通電極
４４・・・個別電極
４４ａ・・・個別電極本体
４４ｂ・・・引出電極
４６・・・接続電極
５０・・・変位素子（加圧部）
７０・・・ヘッド搭載フレーム
７２・・・ヘッド群
８０Ａ・・・給紙ローラ
８０Ｂ・・・回収ローラ
８２Ａ・・・ガイドローラ
８２Ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ｐ・・・印刷用紙

Claims (7)

1. 複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、前記複数の加圧室から液体を回収する第１共通流路、該第１共通流路と前記複数の加圧室とをそれぞれ繋いでいる複数の第１個別流路、および前記複数の加圧室に液体を供給する第２共通流路を有する流路部材と、前記複数の加圧室をそれぞれ加圧する複数の加圧部とを含んでいる液体吐出ヘッドであって、
   前記第１個別流路に面してダンパが配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記流路部材は、複数のプレートが積層されて構成されており、
   前記第１個別流路は、液体が前記プレートの積層方向に流れる垂直流路と、液体が前記プレートの積層方向と直交する方向に流れる水平流路とを含んでおり、
   前記流路部材を平面視したとき、
   前記ダンパの前記第１個別流路が面している面と反対側の面に配置されているダンパ室は、前記水平流路のみが配置されている領域では、前記第１個別流路より外に広がっておらず、前記垂直流路が配置されている領域で、前記第１個別流路より外に広がっ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. 前記流路部材は、複数のプレートが積層されて構成されており、前記ダンパが配置されている前記プレートであるダンパプレートの熱膨張係数は、前記ダンパプレートに対して、前記第１個別流路と反対側に積層されている他の前記プレートの熱膨張係数よりも小さい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. 前記ダンパは、前記ダンパプレートの前記第１個別流路と反対側の面をハーフエッチングすることで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記流路部材に液体を入れず大気中に置いた場合における、前記ダンパの前記第１個別流路が面している面と反対側の面に配置されているダンパ室の内部の圧力が、大気圧より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 請求項１〜４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制御する制御部を備えていることを特徴とする記録装置。
7. 前記液体吐出ヘッドから前記第１共通流路を通じて回収する液体の単位時間当たりの量が、前記液体吐出ヘッドから吐出する液体の単位時間当たりの最大量以上であることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。

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