JP2023086436A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、圧電材料で構成され、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁の端部からそれぞれ前記空気室の延出方向に延びる一対の延出壁と、前記延出壁を前記側壁の端部よりも外側で接続する接続壁を有し、前記空気室の溝の端部を塞ぐ隔壁部と、を備え、前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通する。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

近年、インクジェットヘッドにおいて、高生産性が求められ、高速化や液滴量増加が課題となっている。例えば、シェアモードシェアウォール式のインクジェットヘッドにおいては、同じ駆動柱を２つの圧力室で共有し、複数配列される室のうちの１／３を圧力室として同時に駆動する所謂３サイクル駆動が一般的である。また、駆動する圧力室の両側をダミー圧力室として、１つの圧力室を独立した２つの駆動柱で駆動する独立駆動ヘッドも開発されている。例えば、圧電体に多数の溝を形成し、１本おきに出入り口を塞ぎ、出入り口が塞がれない溝を圧力室とし、塞がれた溝を空気室として、独立駆動とする構造が開発されている。

このようなインクジェットヘッドにおいて、圧力室を駆動する際の変位振動が、空気室を塞ぐ壁を伝って隣接する圧力室内のインクに伝わり、クロストークが発生する。

特開２００８－９４０３６号公報

本発明が解決しようとする課題は、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッドを提供することである。

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、圧電材料で構成され、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁の端部からそれぞれ前記空気室の延出方向に延びる一対の延出壁と、前記延出壁を前記側壁の端部よりも外側で接続する接続壁を有し、前記空気室の溝の端部を塞ぐ隔壁部と、を備え、前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通する。

実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。 実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す分解斜視図。 図２のインクジェットヘッドの要部を部分的に拡大した斜視図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。 図４のインクジェットヘッドをＦ５－Ｆ５線に沿って切断した断面図。 図４のインクジェットヘッドをＦ６－Ｆ６線に沿って切断した断面図。 図２のインクジェットヘッドをＦ７－Ｆ７線に沿って切断した断面の一部を拡大した部分拡大断面図。 実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動動作を説明するための部分拡大断面図。 同インクジェットヘッドと比較例１に係るインクジェットヘッドにおける駆動時の振動状態の説明図。 同インクジェットヘッドと比較例１に係るインクジェットヘッドにおけるクロストークの説明図。 比較例２に係るインクジェットヘッドにおける駆動時の振動状態の説明図。 実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。

以下に、第１実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０の構成について、図１乃至図８を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図であり、図２はインクジェットヘッドの一部の分解斜視図である。図３はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す斜視図であり、図４乃至図７はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図である。図８は駆動状態の説明図である。図中Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する第１方向、第２方向、及び３方向をそれぞれ示す。なお、本実施形態において、インクジェットヘッド１０のノズル２８や圧力室３１の並列方向がＸ軸に、圧力室３１の延出方向がＹ軸に、液体の吐出方向がＺ軸に、それぞれ沿う姿勢を基準として方向の説明を記載するが、これに限られるものではない。

図１乃至図７に示すように、インクジェットヘッド１０は、いわゆるサイドシュータ型のシェアモードシェアウォール方式インクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１０は、インクを吐出するための装置であり、例えばインクジェットプリンタの内部に搭載される。例えばインクジェットヘッド１０は圧力室３１と空気室３２が交互に配される独立駆動式のインクジェットヘッドである。空気室３２は、インクが供給されない空気室であり、ノズル２８を備えない。

インクジェットヘッド１０は、アクチュエータベース１１と、ノズルプレート１２と、フレーム１３と、を備えている。アクチュエータベース１１は、基材の一例である。インクジェットヘッド１０の内部に、液体の一例としてのインクが供給されるインク室２７が形成される。

さらに、インクジェットヘッド１０は、インクジェットヘッド１０を制御する回路基板１７や、インクジェットヘッド１０とインクタンクとの間の経路の一部を形成するマニホールド１８などの部品を備える。

図２に示すように、アクチュエータベース１１は、基板２１と、一対のアクチュエータ２２と、を備える。

基板２１は、例えばアルミナなどのセラミックスによって矩形の板状に形成される。基板２１は平坦な実装面を有する。基板の実装面に一対のアクチュエータ２２が接合されている。基板２１には複数の供給孔２５と排出孔２６とが形成されている。

図２及び図３に示すように、アクチュエータベース１１の基板２１には、パターン配線２１１が形成される。パターン配線２１１は、例えばニッケル薄膜によって形成される。パターン配線２１１は、共通パターンや個別パターンを有し、アクチュエータ２２に形成された電極層３４に接続される所定のパターン形状に構成される。例えばパターン配線２１１は、供給孔２５や排出孔２６を避けた位置に形成される。

供給孔２５は、基板２１の中央部であって一対のアクチュエータ２２の間において、アクチュエータ２２の長手方向に並んで設けられている。供給孔２５は、マニホールド１８のインク供給部に連通する。供給孔２５は、インク供給部を介してインクタンクに接続される。供給孔２５はインクタンクのインクをインク室２７に供給する。

排出孔２６は、供給孔２５及び一対のアクチュエータ２２を挟んで、二列に並んで設けられている。排出孔２６は、マニホールド１８のインク排出部に連通する。排出孔２６は、インク排出部を介してインクタンクに接続される。排出孔２６はインク室２７のインクをインクタンクに排出する。

一対のアクチュエータ２２は、基板２１の実装面に接着される。一対のアクチュエータ２２は供給孔２５を挟んで二列に並んで基板２１に設けられている。各アクチュエータ２２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成された板状の二つの圧電体によってそれぞれ形成される。前記二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされる。アクチュエータ２２は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板２１の実装面に接着される。図２に示すように、アクチュエータ２２は、二列に並ぶノズル２８に対応して、インク室２７内において平行に並んで配置される。アクチュエータ２２は、インク室２７を、供給孔２５が開口する第１共通室２７１と、排出孔２６が開口する二つの第２共通室２７２とに区切る。

アクチュエータ２２は、短手方向の幅が頂部側から基板側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ２２の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿う断面形状は台形状に形成される。アクチュエータ２２の側面部２２１は、第２方向及び第３方向に対して傾斜する傾斜面を有する。アクチュエータ２２の頂部は、ノズルプレート１２に接着される。アクチュエータ２２は、複数の圧力室３１と、複数の空気室３２と、を備える。アクチュエータ２２は、複数の側壁３３を有し、側壁３３の間に、圧力室３１及び空気室３２を構成する溝を有する。言い換えると、側壁３３は、圧力室３１及び空気室３２を形成する溝の間に駆動素子として形成される。

図４は、図２に示したインクジェットヘッド１０のアクチュエータ２２の一方を部分的に拡
大した平面図である。図５は、図４に示したインクジェットヘッド１０の圧力室３１を構成する溝をＦ５－Ｆ５で切断した断面図である。そして、図６は、図４に示したインクジェットヘッド１０の空気室３２を構成する溝をＦ６－Ｆ６で切断した断面図である。

図２、図５、図６に示すように、溝の底面部と基板２１の主面とは傾斜する側面部２２１によって繋がる。圧力室３１と空気室３２とは、交互に配置される。圧力室３１および空気室３２は、アクチュエータ２２の長手方向と交差する方向にそれぞれ延び、アクチュエータ２２の長手方向である第１方向（図中Ｘ軸）において複数並列する。本実施形態において例えば溝１４は、Ｘ方向の幅寸法が、Ｚ方向に沿う深さ方向において一定に構成され、溝１４の延出方向であるＹ方向に直交する断面が矩形状に構成される。

なお、圧力室３１の形状と空気室３２の形状とが異なっていても良い。側壁３３は、圧力室３１と空気室３２の間に形成され、駆動信号に応じて変形することで、圧力室３１の容積を変化させる。

アクチュエータベース１１の圧力室３１及び空気室３２の内壁面、及び側面部２２１にはそれぞれ電極層３４が設けられている。電極層３４は、例えばニッケル薄膜等の導電膜によって形成される。電極層３４は溝の内面部から側面部２２１を通って基板２１上に至り、パターン配線２１１に接続される。例えば電極層３４は、側壁３３の側面部及び底面部の少なくともいずれかに形成されている。

複数の圧力室３１は、頂部に接合されるノズルプレート１２の複数のノズル２８に連通する。圧力室３１の第２方向の両端はインク室２７に連通する。すなわち、一方の端部はインク室２７の第１共通室２７１に開口し、他方の端部は、インク室２７の第２共通室２７２に開口する。このため、圧力室３１の一方の端部からインクが流入し、他方の端部からインクが流出する。また、圧力室３１の両方の端部からインクが流入してもよい。

図３、図６に示すように、空気室３２は第３方向（Ｚ方向）における一方側が頂部に接合されるノズルプレート１２によって塞がれる。また複数の空気室３２は例えば第２方向の両端がカバー部２３により塞がれる。すなわち、インク室２７の第１共通室２７１と空気室３２の間、及び空気室３２と第２共通室２７２との間にそれぞれカバー部２３が配され、空気室３２の両端はインク室２７と隔てられている。このため、空気室３２はインクが流入しない空気室を構成する。

例えばカバー部２３は、各空気室３２の延出方向であるＹ方向の両端に、それぞれ設けられている。カバー部２３は、側壁３３の端部同士を接続するとともに、共通室２７１，２７２と空気室３２との間を隔てる隔壁部２３０を有する。例えば隔壁部２３０は少なくとも一部が空気室３２の延出方向において側壁３３の外側に配置される。

隔壁部２３０は、側壁３３の変位振動の伝達を抑える構成である。隔壁部２３０は、空気室３２の延出方向に延びる一対の延出壁２３１と、一対の延出壁２３１を接続する接続壁２３２と、を備える。一対の延出壁２３１の間に空気層３２１が介在する。すなわち、一対の延出壁２３１は変形方向となる第１方向（Ｘ方向）において、離間している。隔壁部２３０は曲げ部を有し、一対の側壁３３間の間隔よりも長い接続距離で、迂回して、一対の側壁３３間を接続する。隔壁部２３０は、弾性変形可能であり、側壁３３の変位振動を吸収可能に構成される。すなわち、隔壁部２３０は、側壁３３の端部同士を平板状の部材で最短距離にて接続した構成よりも、側壁３３を接続する接続距離が長く構成されている。隔壁部２３０の壁の長さは、空気室３２の幅寸法よりも長い。隔壁部２３０は、側壁３３の端部よりも空気室３２の延出方向における外側を通り、空気室３２の端部を塞ぐ壁状部材であり、Ｕ字状あるいはコ字状に曲がる曲げ部を有する。

一対の延出壁２３１は、対象となる空気室３２の両側部を構成する一対の側壁３３からそれぞれ空気室３２の延出方向に延出する壁部材である。延出壁２３１は、側壁３３の変位振動によって変形可能な弾性変形部を構成する。一対の延出壁２３１の間には、空気室３２につながる空気層３２１が介在する。言い換えると、一対の延出壁２３１によって空気室３２は側壁３３の端部よりも外側に拡張される。

接続壁２３２は、側壁３３から離れた位置で一対の延出壁２３１の外側の端部同士を接続する。接続壁２３２は空気室３２の長手方向と直交する方向であって複数の溝の並び方向に延出する壁部材である。接続壁２３２は、側壁３３の端部よりも外側に配される平板状の壁部材であってもよいし、湾曲した壁であってもよい。

また隔壁部２３０は、圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される。例えば隔壁部２３０は、側壁３３よりも軟質の樹脂材料で構成される。一例として、隔壁部２３０は感光性樹脂材料で構成される。例えば隔壁部２３０は空気室３２の両端部に感光性樹脂を塗布した後、隔壁部２３０の形状に露光硬化させて形成される。

このように構成された隔壁部２３０は、側壁３３がＸ方向に変位すると、延出壁２３１がＸ方向に変位するように弾性変形することで、側壁３３の変位振動を吸収することができ、一方の側壁３３から他方の側壁３３への振動の伝達を抑制する。すなわち側壁３３の振動方向であるＸ方向において互い離間する一対の延出壁２３１が介在することにより、一方の側壁３３の振動が他方の側壁３３に伝わることを抑制できる。

ノズルプレート１２は、例えばポリイミド製の矩形のフィルムによって形成される。ノズルプレート１２は、アクチュエータベース１１の実装面に対向する。ノズルプレート１２には、ノズルプレート１２を厚さ方向に貫通する、複数のノズル２８が形成される。

複数のノズル２８は、圧力室３１と同数設けられ、圧力室３１にそれぞれ対向して配置される。ノズル２８は、第１方向（Ｘ方向）に沿って複数並び、一対のアクチュエータ２２に対応して２列に配列される。各ノズル２８はそれぞれ軸が第３方向に延びる筒状に構成される。例えばノズル２８は径が一定であっても、中央部または先端部にかけて縮径する形状であってもよい。ノズル２８は、一対のアクチュエータ２２に形成される圧力室３１の延出方向の中途部に対向配置され、圧力室３１にそれぞれ連通する。ノズル２８は、各圧力室３１の、両端部の間に対応する位置であって、例えば長手方向中央部に、１つずつ、配置される。

フレーム１３は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成される。フレーム１３は、アクチュエータベース１１の実装面とノズルプレート１２との間に介在する。フレーム１３は、アクチュエータベース１１の実装面とノズルプレート１２とにそれぞれ接着される。すなわち、ノズルプレート１２は、フレーム１３を介してアクチュエータベース１１に取り付けられている。

マニホールド１８は、アクチュエータベース１１のノズルプレート１２とは反対側に接合される。マニホールド１８の内部に、供給孔２５に連通する流路であるインク供給部や排出孔２６に連通する流路であるインク排出部が形成される。

図１に示す回路基板１７は、フィルムキャリアパッケージ（ＦＣＰ）である。回路基板１７は、複数の配線が形成されるとともに、柔軟性を有する樹脂製のフィルム５１と、フィルム５１の複数の配線に接続された駆動ＩＣ５２と、を有する。駆動ＩＣ５２はフィルム５１の配線やパターン配線２１１を介して電極層３４に電気的に接続される。

以上のように構成されたインクジェットヘッド１０の内部において、アクチュエータベース１１と、ノズルプレート１２と、フレーム１３とに囲まれるインク室２７が形成される。すなわち、インク室２７は、アクチュエータベース１１とノズルプレート１２との間に形成される。例えばインク室２７は、２つのアクチュエータ２２によって第２方向（Ｙ方向）において３つの区間に仕切られ、排出孔２６が開口する共通室としての二つの第２共通室２７２と、供給孔２５が開口する共通室としての第１共通室２７１と、を有する。第１共通室２７１及び第２共通室２７２は、複数の圧力室３１に連通している。

図７は、図２のインクジェットヘッド１０を長手方向にＦ７－Ｆ７で切断した部分の拡大断面図である。図８は、図７の側壁３３をシェアモード変形させた状態の一例を示す部分拡大断面図である。

以上のように構成されたインクジェットヘッド１０において、供給孔、圧力室、及び排出孔を通って、インクはインクタンクとインク室２７との間で循環する。例えばインクジェットプリンタの制御部から入力された信号によって、駆動ＩＣ５２がフィルム５１の配線を介して圧力室３１の電極層３４に駆動電圧を印加することにより、圧力室３１の電極層３４と、空気室３２の電極層３４との間に電位差を生じさせることで、側壁３３を選択的にシェアモード変形させる。圧力室３１と空気室３２の間に形成された側壁３３を駆動信号に応じて変形することで、圧力室３１の容積を変化させる。

図８に実線で示すように、側壁３３がシェアモード変形することにより、当該電極層３４が設けられた圧力室３１の容積が増加し、圧力が減少する。これにより当該圧力室３１にインク室２７のインクが流入する。

圧力室３１の容積が増加した状態で、駆動ＩＣ５２が圧力室３１の電極層３４に逆電位の駆動電圧を印加する。これにより、図８に二点鎖線で示すように、側壁３３がシェアモード変形して当該電極層３４が設けられた圧力室３１の容積が減少し、圧力が増加する。これにより、圧力室３１の中のインクが加圧され、ノズル２８から吐出される。

インクジェットヘッド１０の製造方法について説明する。まず、板状の基板２１に複数の溝を形成する圧電部材を接着剤等で貼り付け、ダイシングソーやスライサー等を使用した機械加工を施して所定形状の外形を有するアクチュエータベース１１を成形する。なお、例えば予め複数枚分の厚さのブロック状のベース部材を形成してから分割し、所定形状のアクチュエータベース１１を複数枚製造してもよい。

続いて、圧力室３１や空気室３２を構成する溝の内面や基板２１の表面に電極層３４やパターン配線２１１を形成する。以上により、アクチュエータベース１１の表面に、電極層３４、及びパターン配線２１１が所定箇所にそれぞれ形成される。

続いて、空気室３２の端部に、カバー部２３を形成することによって空気室３２の両端を塞ぐ。例えば空気室３２を構成する溝に感光性樹脂を充填し、迂回形状の対象部位を硬化させてカバー部２３を形成する。あるいは感光性樹脂を硬化させた後、空気層３２１となる部位を除去してスリット状の空気層３２１を形成し、感光性樹脂層をコ字状に成形することで、カバー部２３が形成される。

そして、アクチュエータベース１１をマニホールド１８に組み付け、アクチュエータベース１１の基板２１の一方の面に、熱可塑性樹脂の接着シートにより、フレーム１３を貼付ける。

そして、組立てられたフレーム１３、アクチュエータ２２の側壁３３の頂部、及び突起部２４１のノズルプレート１２側の面が同一面となるよう研磨する。そして、側壁３３の頂部、フレーム１３、突起部２４１の研磨面にノズルプレート１２を接着して取り付ける。このとき、圧力室３１にノズル２８が対向するように位置決めを行う。さらに、図１に示すように基板２１の主面に形成されたパターン配線２１１に、フレキシブルプリント基板を介して駆動ＩＣ５２や回路基板１７を接続することで、インクジェットヘッド１０が完成する。

以下に、インクジェットヘッド１０を備えるインクジェットプリンタ１００の一例について、図１２を参照して説明する。インクジェットプリンタ１００は、筐体１１１と、媒体供給部１１２と、画像形成部１１３と、媒体排出部１１４と、搬送装置１１５と、制御部１１６と、を備える。

インクジェットプリンタ１００は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る所定の搬送路Ａに沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行う液体吐出装置である。

筐体１１１は、インクジェットプリンタ１００の外郭を構成する。筐体１１１の所定箇所に、用紙Ｐを外部に排出する排出口を備える。

媒体供給部１１２は複数の給紙カセットを備え、各種サイズの用紙Ｐを複数枚積層して保持可能に構成される。

媒体排出部１１４は、排出口から排出される用紙Ｐを保持可能に構成された排紙トレイを備える。

画像形成部１１３は、用紙Ｐを支持する支持部１１７と、支持部１１７の上方に対向配置された複数のヘッドユニット１３０と、を備える。

支持部１１７は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト１１８と、搬送ベルト１１８を裏側から支持する支持プレート１１９と、搬送ベルト１１８の裏側に備えられた複数のベルトローラ１２０と、を備える。

支持部１１７は、画像形成の際に、搬送ベルト１１８の上面である保持面に用紙Ｐを支持するとともに、ベルトローラ１２０の回転によって所定のタイミングで搬送ベルト１１８を送ることにより、用紙Ｐを下流側へ搬送する。

ヘッドユニット１３０は、複数（４色）のインクジェットヘッド１０と、各インクジェットヘッド１０上にそれぞれ搭載された液体タンクとしてのインクタンク１３２と、インクジェットヘッド１０とインクタンク１３２とを接続する接続流路１３３と、循環部である循環ポンプ１３４と、を備える。ヘッドユニット１３０は、インクタンク１３２と、インクジェットヘッド１０の内部に作りこまれた圧力室３１、空気室３２、及びインク室２７において液体を常時循環させる循環型のヘッドユニットである。

本実施形態において、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクジェットヘッド１０と、これらの各色のインクをそれぞれ収容するインクタンク１３２を備える。インクタンク１３２は接続流路１３３によってインクジェットヘッド１０に接続される。接続流路１３３は、インクジェットヘッド１０の供給口に接続される供給流路と、インクジェットヘッド１０の排出口に接続される回収流路と、を備える。

また、インクタンク１３２には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結される。そして、インクジェットヘッド１０とインクタンク１３２との水頭値に対応して、負圧制御装置はインクタンク１３２内を負圧制御することで、インクジェットヘッド１０の各ノズル２８に供給されたインクを所定形状のメニスカスを形成する。

循環ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ１３４は、供給流路に設けられている。循環ポンプ１３４は、配線により制御部１１６の駆動回路に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）による制御によって制御可能に構成される。循環ポンプ１３４は、インクジェットヘッド１０とインクタンク１３２を含む循環流路で液体を循環させる。

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る搬送路Ａに沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａに沿って配置される複数のガイドプレート対１２１と、複数の搬送用ローラ１２２と、を備えている。

複数のガイドプレート対１２１は、それぞれ、搬送される用紙Ｐを挟んで対向配置される一対のプレート部材を備え、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って案内する。

搬送用ローラ１２２は、制御部１１６の制御によって駆動されて回転することで、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って下流側に送る。なお、搬送路Ａには用紙の搬送状況を検出するセンサが各所に配置される。

制御部１１６は、コントローラであるＣＰＵ等の制御回路と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

以上のように構成されたインクジェットプリンタ１００において、制御部１１６は、例えばインターフィースにおいてユーザが操作入力部の操作による印刷指示を検出すると、搬送装置１１５を駆動して用紙Ｐを搬送するとともに、所定のタイミングでヘッドユニット１３０に対して印字信号を出力することで、インクジェットヘッド１０を駆動する。インクジェットヘッド１０は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、駆動ＩＣ５２に駆動信号を送り、配線を介して圧力室３１の電極層３４に駆動電圧を印加してアクチュエータ２２の側壁３３を選択的に駆動してノズル２８から液滴としてのインクを吐出し、搬送ベルト１１８上に保持された用紙Ｐに画像を形成する。また、液体吐出動作として、制御部１１６は、循環ポンプ１３４を駆動することで、インクタンク１３２とインクジェットヘッド１０とを通る循環流路で液体を循環させる。循環動作により、インクタンク１３２内のインクは、循環ポンプ１３４が駆動されることにより、インクタンク１３２のインクが、マニホールド１８のインク供給部を通って、供給孔２５からインク室２７の第１共通室２７１に供給される。このインクは、一対のアクチュエータ２２の複数の圧力室３１に供給される。インクは、圧力室３１を通ってインク室２７の第２共通室２７２に流入する。このインクは、排出孔２６から、マニホールド１８のインク排出部を通ってインクタンク１３２に排出される。

上述した実施形態によれば、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。上記実施形態によれば、空気室３２の方向に延びる一対の延出壁２３１を有する隔壁部２３０によって塞がれることにより、複数の側壁３３間の変位振動の伝達を抑制することができる。例えば隔壁部２３０のうち空気室３２の延出方向に延びる延出壁２３１が弾性変形することで、変位振動を減衰させることができる。したがって、アクチュエータ２２において圧力室３１を駆動する際の側壁３３の変位振動が隣接する別の圧力室３１内のインクへ伝達することで、圧力室内のインクの圧力に影響を及ぼす、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。また、複数の側壁３３の端部同士の直線距離よりも長い接続距離で、側壁３３間を接続する隔壁部２３０によって、隔壁部２３０内で振動が減衰する効果が大きくなり、変位振動の伝達が抑制できる。

図９は、本実施形態にかかるインクジェットヘッド１０と比較例１にかかるインクジェットヘッド１０１０について、駆動時の側壁３３の振動の状態を示す説明図である。図９に示すように、比較例１にかかるインクジェットヘッド１０１０は、側壁３３間を、平板状のカバー部１２３で最短距離にて接続した構成である。インクジェットヘッド１０１０のカバー部１２３は、側壁３３が変位振動した際に変形しない。そのため、インクジェットヘッド１０１０では、圧力室３１を駆動する際の側壁３３の変位振動は、カバー部１２３内を伝搬し、隣接する側壁３３へ変位振動が伝わることで、隣接する別の圧力室３１内のインクの圧力に影響を及ぼすクロストークが発生しやすい。一方、インクジェットヘッド１０は、側壁３３が変位振動した際に、延出壁２３１が弾性変形することで、変位振動を減衰させることができる。したがって、クロストークを抑制できる。

図１０は、隔壁部のヤング率と、隔壁部の位置、及び隔壁部が側壁３３から外側に延びる延出壁２３１の長さと、クロストークとの関係を示すグラフである。本実施形態のインクジェットヘッド１０の構成は、図１０の０μｍより大きい値に相当し、隔壁部の位置が溝の外方であるほど（延出壁２３１が長い程）、クロストークを減少できることがわかる。比較例１のインクジェットヘッド１０１０の構成は、図１０の０μｍの位置に相当する。

図１１に示す比較例２にかかるインクジェットヘッド２０１０は、図１０の０μｍ未満（負の値）の位置に相当し、カバー部１２３が空気室３２の溝内にも形成されている構成である。カバー部１２３が空気室３２の溝内に形成される長さが長い程、側壁３３の変位振動が、空気室３２の溝内のカバー部１２３を介して、隣接する側壁３３へ伝達しやすく、クロストークの影響が大きくなる。本実施形態にかかるインクジェットヘッド１０は隔壁部２３０が溝の外方に張り出しており、延出壁２３１が、側壁３３の変位振動を弾性変形によって緩和することにより、比較例１、２のインクジェットヘッドよりもクロストークを低減できる。

すなわち、本実施形態にかかるインクジェットヘッド１０は、隔壁部２３０が延出壁２３１及び接続壁２３２を有し、側壁３３が変位振動する際に、隔壁部２３０が弾性変形可能な形状であることにより、側壁３３の変位振動を低減することで、隣接する圧力室への振動の伝達を抑えられる。さらにインクジェットヘッド１０によれば、隔壁部２３０の隣接する側壁３３間の接続距離が長いことで、隔壁部２３０内で変位振動を減衰する効果を大きくすることができる。また、インクジェットヘッド１０は、隔壁部２３０が圧電部材よりも軟質の樹脂材料で構成されることにより、振動を減衰する効果が得られる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば隔壁部２３０は屈曲部を有し、突出壁と延出壁とで構成される例を示したが、これに限られるものではなく。例えばＵ字状に湾曲する湾曲部を有する構成であってもよい。

上記実施形態においては、基板２１の主面部分に複数の溝を備えるアクチュエータ２２を配した例を示したが、これに限られるものではない。たとえば基板２１の端面に、アクチュエータを備える構成であってもよい。また、ノズル列の数も上記実施形態に限られるものではなく、１列、あるいは３列以上備える構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、基板２１に圧電部材１３１からなる積層圧電体を備えたアクチュエータベース１１を例示したが、これに限るものではない。例えば基板を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース１１を形成しても良い。また、２枚の圧電部材を用いずに、１枚の圧電部材としてもよい。また供給側と排出側が逆であってもよく、あるいは切り替え可能に構成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、一例として、圧力室３１の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、第１共通室流体が圧力室の一方側から流入して他方側から流出する循環型のインクジェットヘッドを例示したがこれに限られるものではない。例えば非循環型としてもよい。また、例えば圧力室３１の両側の共通室が供給側であって、両側から流入する構成であってもよい。すなわち、圧力室３１の両側から流体が流入し、圧力室３１の中央に配置されるノズル２８から流出する構成であってもよい。また、両端にそれぞれ形成されるカバー部２３の形状が互いに異なっていてもよい。

また、例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…インクジェットヘッド、１１…アクチュエータベース、１２…ノズルプレート、１３…フレーム、１７…回路基板、１８…マニホールド、２１…基板、２２…アクチュエータ、２３…カバー部、２３０…隔壁部、２３１…延出壁、２３２…接続壁、３２１…空気層、２５…供給孔、２６…排出孔、２７…インク室、３１…圧力室、３２…空気室、３３…側壁、３４…電極層、５１…フィルム、５２…駆動ＩＣ、１００…インクジェットプリンタ、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１７…支持部、１１８…搬送ベルト、１１９…支持プレート、１２０…ベルトローラ、１２１…ガイドプレート対、１２２…搬送用ローラ、１３０…ヘッドユニット、１３２…インクタンク、１３３…接続流路、１３４…循環ポンプ、２１１…パターン配線、２２１…側面部、２７１…第１共通室、２７２…第２共通室。

Claims (5)

1. 圧電材料で構成され、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、
   前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁の端部からそれぞれ前記空気室の延出方向に延びる一対の延出壁と、前記延出壁を前記側壁の端部よりも外側で接続する接続壁を有し、前記空気室の溝の端部を塞ぐ隔壁部と、を備え、
   前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通する液体吐出ヘッド。
2. 前記延出壁は前記側壁の振動方向と直交する方向に延びる、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記隔壁部は曲げ部を有し、
   一対の前記延出壁の間は離間し、
   前記接続壁は、前記側壁から離れた位置で一対の前記延出壁を連結する、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記隔壁部は、前記圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される、請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記隔壁部は、感光性樹脂材料で構成される、請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

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