JP5171190B2

JP5171190B2 - 液体吐出ヘッド

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Publication number: JP5171190B2
Application number: JP2007254583A
Authority: JP
Inventors: 敏文久保
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009083231A

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに関し、特に、文字や画像の記録に用いるインクジェット式プリンタに搭載される液体吐出ヘッド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記録装置が、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記録装置には、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おり、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ーを備え、ヒーター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、インク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、インク吐出孔よりインク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）にヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および主走査方向に関して記録媒体より長い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、ライン式いずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、多数の液体吐出孔から一度に多量の液体を吐出する場合に、液体吐出ヘッドの外部から供給される液体の供給が足りなくなることがあった。この問題は、ライン式の液体吐出ヘッドで上述のように主走査方向に長尺であり、長尺なヘッド下面全体にわたって配置された多数の液体吐出孔から一斉に液体が吐出される場合に顕著となる。

そこで液体吐出ヘッドを、下面にノズルが形成された流路部材と、流路部材の上面に固定されているとともに、外部のインク供給源から供給されたインクを一時的に貯溜するインクリザーバを含むリザーバ部材と、で構成するという技術が知られている（例えば特許文献１を参照。）。

この技術によると、樹脂製のダンパを備えたインクリザーバにインクを一時的に貯溜しておいて、外部からのインクの供給が間に合わない場合に、ダンパが変形してインクリザーバの体積が減少し、その分のインクを当該インクリザーバから流路部材にインクを供給することで、長尺なヘッドでも円滑なインク供給を実現することができる。
特開２００４−１１４４２３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、有機溶剤を含む液体を使用した場合に樹脂製のダンパが解けてしまったり、高粘度の液体を使用した場合にダンパに加わる力が大きくなり、ダンパが破れてしまったりする問題があった。

したがって、本発明の目的は、使用する液体からの高い負荷に耐えられるダンパを備えた液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔、該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった複数の液体加圧室、および該複数の液体加圧室に第１の液体流路を介して繋がった複数の液体導入口を備えた第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室内の液体を加圧する液体加圧装置と、前記複数の液体導入口にそれぞれ繋がった複数の液体中継口と、該複数の液体中継口に第２の液体流路を介して繋がった液体供給口と、空気室とを備えた第２の流路部材と、を具備してなる液体吐出ヘッドであって、前記第２の流路部材は、複数の平板を積層してなり、前記複数の平板のうち１枚の平板が金属平板であるとともに、その一方の
面が前記第２の液体流路に面するとともに、他方の面が前記空気室に面するように配置されてなり、前記１枚の平板の前記第２の液体流路と前記空気室との間に配置された領域をダンパ部とするとともに、該ダンパ部が、厚みが厚い領域と厚みが薄い領域とが隣接して交互に、前記空気室に面して変形可能に配置されており、前記ダンパ部の前記一方の面が平坦であることを特徴とする。

また、前記ダンパ部の厚みが厚い領域と厚みが薄い領域との境界線が、前記ダンパ部の領域の形状と相似形状であることが好ましい。

前記ダンパ部が複数設けられていることが好ましい。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、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た複数の液体加圧室、および該複数の液体加圧室に第１の液体流路を介して繋がった複数の液体導入口を備えた第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室内の液体を加圧する液体加圧装置と、前記複数の液体導入口にそれぞれ繋がった複数の液体中継口と、該複数の液体中継口に第２の液体流路を介して繋がった液体供給口と、空気室とを備えた第２の流路部材と、を具備してなる液体吐出ヘッドであって、前記第２の流路部材は、複数の平板を積層してなり、前記複数の平板のうち１枚の平板が金属平板であるとともに、その一方の面が前記第２の液体流路に面するとともに、他方の面が前記空気室に面するように配置されてなり、前記１枚の平板の前記第２の液体流路と前記空気室との間に配置された領域をダンパ部とするとともに、該ダンパ部が、厚みが厚い領域と厚みが薄い領域とが隣接して交互に、前記空気室に面して変形可能に配置されており、前記ダンパ部の前記一方の面が平坦であることにより、液体吐出孔から吐出される液体の量が増え、外部からの液体の供給が間に合わない際に、ダンパ部が変形しやすいため、第２の液体流路の体積変化を大きくでき、安定した液体の吐出ができる。また、ダンパ部が金属製であるため、変形により破壊されにくく、また液体が有機溶剤を含むものであっても溶解しない。さらに、第２の液体流路の流路抵抗が低くなり、より安定して液体を供給できる。

また、前記ダンパ部の厚みが厚い領域と厚みが薄い領域との境界線が、前記ダンパ部の領域の形状と相似形状である場合、ダンパ部の変形量がさらに大きくなり、より安定して液体を供給できる。

また、前記ダンパ部が複数設けられている場合、第２の流路部材の体積変化量をより大きくでき、より安定して液体を供給できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本実施形態にかかる液体吐出ヘッドに用いられる第１の流路部材および液体加圧装置の上面図である。

第１の流路部材４の上には液体加圧装置である圧電アクチュエータ２１が積層されて接合している。圧電アクチュエータ２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が第１の流路部材４の長手方向に平行になるように第１の流路部材４の上面に配置されている。また、第１の流路部材４の長手方向に平行な２本の直線のそれぞれに沿って２個ずつ、つまり合計４個の圧電アクチュエータ２１が、全体として千鳥状に第１の流路部材４上に配列されている。第１の流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータ２１の斜辺同士は、第１の流路部材４の幅方向について部分的にオーバーラップしている。

第１の流路部材４の内部には第１の液体流路５が形成されている。第１の流路部材４の上面には第１の液体流路５の端にあたる液体導入口５ｂが形成されている。液体導入口５ｂは、第１の流路部材４の長手方向に平行な２本の直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。液体導入口５ｂは、４つの圧電アクチュエータ２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。液体導入口５ｂは、後述の第２の流路部材から液体が供給されるようになっている。

図２は、図１の液体吐出ヘッドに用いられる第１の流路部材４および液体加圧装置である圧電アクチュエータ２１の部分縦断面図である。第１の流路部材４には、複数の液体吐出孔１がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に配置されており、図２は１個の液体吐出孔１の周囲の断面図である。

第１の流路部材４は、複数の液体吐出孔１とこれら複数の液体吐出孔１にそれぞれ繋がった複数の液体加圧室６とこれら複数の液体加圧室６から第１の液体流路５を介して繋がった複数の複数の液体導入口５ｂを備えている。液体加圧室６は第１の流路部材の中でマトリクス状に配置されている。

圧電アクチュエータ２１は、第１の流路部材４側から圧電セラミック層２１ａ、共通電極２３ａ、圧電セラミック層２１ｂおよび駆動電極２３ｂがこの順序で積層されて構成されている。圧電アクチェータ２１は複数の液体加圧室６を覆うように積層されており、駆動電極２３ｂは各液体加圧室６それぞれの直上に位置するように設けられている。駆動電極２３ｂは１００個／ｃｍ^２以上設けることが可能である。各駆動電極２３ｂには接続電極２３ｃが接続され、接続電極２３ｃは直下の第１の流路部材４に液体加圧室６などが形成されていない部分まで形成され、外部回路（図示せず）と電気的に接続される。

そして、圧電セラミック層２１ａ、共通電極２３ａ、圧電セラミック層２１ｂおよび駆動電極２３ｂから変位素子２５が構成され、接続電極２３ｃに外部回路から駆動電圧を印加すると、変位素子２５が変位し、液体加圧室６の体積が変化し、液体加圧室６内の液体が液体吐出孔１から吐出される。この際、圧電セラミック層２１ａは振動板として働く。

図３は、本実施形態にかかる液体吐出ヘッドの断面図である。ただし、第１の流路部材４の内部構造はほとんど省略している。図４は第２の流路部材４０を構成する平板（プレート）４０ａ〜４０ｈの上面図である。図５（ａ）は平板（プレート）４０ｇの上面図である。

液体吐出ヘッド２は第１の流路部材４と圧電アクチュエータ２１と第２の流路部材４０とで構成されている。第１の流路部材４と圧電アクチュエータ２１とは図１に示したように接合される。第２の流路部材４０が、圧電アクチュエータ２１を挟む形で第１の流路部材４に対し積層し、接着される。ただし、圧電アクチュエータ２１と第２の流路部材４０との間は接着せず、適宜に空間４７が形成されている。

第２の流路部材４０は、外部液体タンク（図示せず）に繋がる液体供給口４１ｂと、そのインク供給口４１ｂの数より多い数だけ形成され、第１の流路部材４の液体導入口５ｂにそれぞれ繋がる液体中継口４１ａと、液体供給口４１ｂから供給されたインクをインク中継口４ａへ導く内部の第２の液体流路４１と、空気室４５とを有している。

第２の流路部材４０は複数の長方形状の平板（プレート）４０ａ〜４０ｈを積層して構成され、そのうちの１枚の平板４０ｇは金属からなり、金属平板４０ｇはその一方の面が第２の液体流路４１に面しており、他方の面は空気室４５に面している。金属平板４０ｇの液体流路４１と空気室４５との間に配置された領域は、第２の液体流路４１の側、あるいは、空気室４５の側に変形できるダンパ部４３となる。すなわち、ダンパ部４３が変形することにより、第２の液体流路４１の体積を変えることができる。

このような液体吐出ヘッド２では、外部回路から入力された駆動電圧により変位素子２５が変位し、液体加圧室６の体積が変化することで、液体が液体吐出孔１から吐出される。そして、吐出したことにより減った分の液体は、外部液体タンクから液体供給穴４１ｂ、第２の液体流路４１、液体中継口４１ａ、液体導入口５ｂ、第１の液体流路５をこの順に通り、液体加圧室６に補充される。そして、吐出される液体の量が急に増え、外部液体タンクからの液体の供給が間に合わなくなった場合に、ダンパ部４３が第２の液体流路４１側に凸に変形し、第２の液体流路４１の体積を少なくすることにより、その分の液体を液体加圧室６に供給することができる。

また逆に、吐出される液体の量が急に減った際に、ダンパ部４３が空気室４５側に凸に変形し、第２の液体流路４１の体積を大きくすることにより、外部液体タンクから流入を続ける液体を吸収することができる。

そして、本発明の液体吐出ヘッド２では、ダンパ部４３は、厚みが厚い領域４３ｂと厚みが薄い領域４３ａが交互に配置された形状をしていることが重要である。これによりダンパ部４３の変形量を大きくできる。ダンパ部が単一の厚さの場合、厚さが薄くなるほど変形量は大きくなるが、強度が低くなるため、変形に耐えられず破損してしまう可能性が高くなる。この強度の低下を低くするため、ダンパ部４３に厚みが厚い領域４３ｂと厚みが薄い領域４３ａが隣接して交互に配置された形状をしていることが重要である。

また、ダンパ部４３の変形量を大きくするため、ダンパ部４３の面積をＳ（ｍｍ^２）とし、厚みが厚い領域４３ｂと厚みが薄い領域４３ａとの境界線の長さの合計をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｓ≧１（ｍｍ／ｍｍ^２）以上であることにより、同じ面積の厚みが薄い領域を形成した中でダンパ部の変形量がより大きくなり、より安定して液体を供給できる。

この場合、厚みが厚い領域４３ｂと厚みが薄い領域４３ａとの境界線とは、ダンパ部４３内でもっとも厚い部分の厚さＴ_ＭＡＸともっとも薄い部分の厚さＴ_ＭＩＮとの平均Ｔ_ＡＶＥ（＝（Ｔ_ＭＡＸ＋Ｔ_ＭＩＮ）／２）よりも厚みが厚い領域とＴ_ＡＶＥ厚みが薄い領域との境界線のことである。厚みの異なる部分が３段階以上あったり、もっとも厚みの厚い領域ともっとも厚みの薄い領域の間が、斜めに（厚みが連続的に）変わるように加工されていたりしても、これにより屈曲のしやすさを評価できる。

厚みが厚い領域４３ｂの厚みは、ダンパ部４３が形成されるプレート４０ｇの厚みと同じ、もしくはこれより薄くすることにより、ダンパ部４３の変形量を大きくできる。プレート４０ｇの厚さは２０〜１００μｍであることが好ましく、厚みが厚い領域４３ｂの厚みとプレート４０ｇの厚みを同じにするときには、プレート４０ｇの厚みが２０〜５０μｍであることが好ましい。

厚みが厚い領域４３ｂの厚みは２０〜５０μｍ、より好ましくは２５〜３５μｍである。厚みが厚い領域４３ｂの厚みが２０μｍより厚いことにより、ダンパ部４３の強度が強くなり、厚みが厚い領域４３ｂの厚みが５０μｍより薄いことにより、ダンパ部４３の変形量を大きくできる。

厚みが薄い領域４３ａの厚みは１０〜２５μｍ、より好ましくは１２〜１８μｍである。厚みが厚い領域４３ｂの厚みが１２μｍより厚いことにより、ダンパ部４３の強度が強くなり、厚みが厚い領域４３ｂの厚みが１８μｍより薄いことにより、ダンパ部４３の変形量を大きくできる。厚みが薄い領域４３ａの厚みと厚みが厚い領域４３ｂとの厚みの差は、ダンパ部４３の強度を強く、変形量を大きくするため、５μｍ以上、よりこの好ましく１０μｍ以上であり、厚みが薄い領域４３ａの厚みは厚みが厚い領域４３ｂの厚みの半分であることが好ましい。

厚みが薄い領域４３ａの厚みは厚みが厚い領域４３ｂの厚みの半分であることが好ましい。厚みが薄い領域４３ａの厚みと厚みが厚い領域４３ｂとの厚みの差は、ダンパ部４３の強度を強く、変形量を大きくするため、５μｍ以上、よりこの好ましく１０μｍ以上である。厚みが薄い領域４３ａの厚みは１０〜２５μｍ、より好ましくは１２〜１８μｍである。厚みが厚い領域４３ｂの厚みが１２μｍより厚いことにより、ダンパ部４３の強度が強くなり、厚みが厚い領域４３ｂの厚みが１８μｍより薄いことにより、ダンパ部４３の変形量を大きくできる。

また、空気室４５には、外部の大気と繋がった空気室開口４５ａが設けられているため、空気室４５が密閉されている場合と比較して、空気室４５内の気体を膨張させる必要がない分、液体の供給がより急激に必要な時に、ダンパ部４３が早く変形できる。

また、ダンパ部４３が長円状であることにより、ダンパ部４３が変形した際に、局所的に応力が高い部分ができにくく、ダンパ部４３をより破壊されにくくできる。ここで長円状とは、長円、楕円（円も含む）長円の両端の半円の代わりに凸形状であ、角をもたない形状などのことである。

そして、このダンパ部４３を面積重心を通る線分で測定し、もっとも長い線分の長さをＷＬ（ｍｍ）、もっとも短い線分の長さをＷＳ（ｍｍ）としたとき、ＷＬ／ＷＳ≧２であると、液体体吐出ヘッドの長手方向をＷＬの方向とを平行にダンパ部４３を配置することにより、ＷＬ／ＷＳ＜２のダンパ部４３を複数設けるよりもダンパ部４３の変形量がさらに大きくなり、より安定して液体を供給できる。

また、ダンパ部４３の厚みが厚い領域４３ｂと厚みが薄い領域との境界線が、前記ダンパ部の外形と相似形状である場合、ダンパ部４３がすり鉢上に変形できるため変形量がさらに大きくなり、より安定して液体を供給できる。また、この場合、変形の歪が比較的均一になるため、ダンパ部４３をより破壊されにくくできる。また、また、ダンパ部４３の厚みが厚い領域４３ｂが一繋がりになって環状に形成されている場合、その環状の構造によりダンパ部４３の一部が歪んで変形することが抑制され、ダンパ部４３をより破壊されにくくできる。なお、ここで相似形状とは、相似形に近い形状のことである。

また、図５（ｂ）のようにダンパ部４３−１を複数設けることにより、第２の液体流路４１の体積変化量をより大きくでき、より安定して液体を供給できる。複数のダンパ部４３−１は、第２の液体流路４１と空気室４５がプレート４０ｇを挟んで対向している領域が２個所以上にすることで形成できる。具体的には、空気室４５を複数設けたり、第２の液体流路が複数の場所で空気室に対向するようにすればよい。特に吐出される液体の合計量が多くなるライン式の液体吐出ヘッド２では、液体吐出ヘッド２の長手方向に複数のダンパ部４３−１を形成することにより、その多い吐出量が変動する際の液体の供給を安定して行なうことができる。また、ダンパ部を計精製する金属平板の数を複数にし、空気室４５を増やすことにより、第２の流路部材４０の中の別の層にダンパ部を形成してもよい。

また、図５（ｃ）のようにダンパ部４３−２の厚みが厚い領域４３ｂ−２と厚みが薄い領域４３ａ−２とを線状に形成してもよい。この場合、厚みが厚い領域４３ｂ−２がダンパ部４３−２を横断して形成されているため、ダンパ部４３−２の強度が強くなる。厚みの厚い領域を線状に形成する場合、その線の角度はＷＬに対して任意に形成できるが、ＷＬと平行に形成することは、ダンパ部４３−２の変形量を大きくできるため、好ましい。

また、ダンパ部４３の第２の液体流路４１に接する面が平坦にし、ダンパ部４３の厚みの異なる部分の凹凸を空気室４５側に形成することで、第２の液体流路４１の流路抵抗が低くなり、より安定して液体を供給できる。

図５（ｂ）のようにダンパ部４３−１を複数設けることにより、第２の液体流路の体積変化量をより大きくでき、より安定して液体を供給できる。特に吐出量の合計が多くなるライン型の液体吐出ヘッド２では、液体吐出ヘッド２の長手方向に複数のダンパ部４３−１を形成することにより、その多い吐出量が変動する際の液体の供給を安定して行なうことができる。

以上のように、液体吐出ヘッド２内にダンパ部４３を設けることにより、液体の吐出量が変わった際にも液体が安定して供給できる。これにより、液体吐出ヘッド２の外部に圧力変動吸収機構（ダンパ機構）を特別に設ける必要がなくなるから、構成が簡素化され、製造コストを低減できる。また、外部に圧力変動吸収機構を設ける必要がなくなることで、外部の液体供給経路の接続部を少なくでき、外部の液体供給経路への異物の浸入を低減できる。

第２の液体流路４１はプレート４０ｈに形成された液体供給口４１ｂから供給される液体は、プレート４０ｅおよび４０ｆで形成されるダンパ部４３に面する第２の液体流路４１に流れる。上述したように、ダンパ部４３が変形することにより、この部分の第２の液体流路４１の体積が変化し、液体の供給を安定化することができる。

続いて、液体は、第２の液体流路４１内に設けられた第１のフィルタ５０を通過する。第１のフィルタ５０は金属製のものであり、金属板に細孔を形成したもの、あるいは金属線を編んだものなどである。第1のフィルタ５０で、液体に混ざっていることのある微細な異物などを取り除くことができる。次に、液体は一旦プレート４０ｄに形成された液体吐出ヘッド２を平面視した際の中央部に形成された第２の液体流路４１に集まる。

続いて、液体はプレート４０ｃに形成された第２の液体流路４１により、液体吐出ヘッド２の長辺方向の２方向に分岐する。さらに、２方向に分岐した液体は、それぞれ５方向に分岐する。そして１０本に分岐した第２の液体流路４１中の液体は、プレート４０ｂ、プレート４０ａに形成された第２の液体流路の中継口４１ａ、第２のフィルタ５１をこの順で通り、第１の液体流路の導入口４ｂに流れる。

第２のフィルタ５１も、第１のフィルタ５０と同様の金属性のフィルタである。第２のフィルタ５１で、液体に混ざっていることのある微細な異物などを取り除くことができる。

以上、液体加圧装置が圧電方式である液体吐出装置について説明したが、液体加圧装置はサーマルヘッド方式など他の方式のものでもよい。

次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。

ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミックスと有機組成物からなるテープの成形を行ない、複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極２３ａとなる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を挿入する。

ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に駆動電極２３ｂを印刷して焼成した後、Ａｇペーストを用いてランド２３ｃを印刷し、焼成する。

次に、第１の流路部材４は圧延法等により得られプレート４ａ〜４ｉに、エッチングにより所定の形状に加工されて、液体吐出孔１、液体加圧室６および第１の液体流路５が設けられる。第２の流路部材４０は圧延法等により得られプレート４０ａ〜４０ｈに、エッチングにより所定の形状に加工されて、第２の液体流路４１、空気室４５、空気室開口４５ａおよび空間４７が設けられる。

プレート４０ｇは、一部がダンパ部４３となるプレートであり、ハーフエッチングにより薄部４３ａが形成される。

これらプレート４ａ〜４ｉおよび４０ａ〜４０ｈは、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。

圧電アクチュエータ２１と第１の流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ２１や第１の流路部材４への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ２１と流路部材４とを加熱接合することができる。

この後必要に応じて圧電アクチュエータ上２１と外部回路とを電気的に接続するために、接続電極２３ｃにフレキシブルフラットケーブルなどを接合する。

続いて、圧電アクチュエータ２１と接合された第１の流路部材４と第２の流路部材４０とを、プレートの接合と同様に接合し、液体吐出ヘッド得る。

以上、本発明の一実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態のみに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

図１〜図４および図５（ａ）に示した液体吐出ヘッドを作製した。すなわち、平均粒径が０．５μｍのＰｂＺｒＴｉＯ_３系粉末を、バインダおよび有機溶剤とともに混合して圧電材料のスラリーを調合し、しかる後に、得られたスラリーを用いてロールコータ法で厚み３０μｍのグリーンシートを作製した。

一方、Ａｇ−Ｐｄ粉末を、混合比が質量比でＡｇ：Ｐｄ＝７：３となるように配合し、有機粘結剤と溶媒とを所定量混合して導電性ペーストを調製した。

次に、この導電性ペーストを塗布したグリーンシートおよび電極ペーストを塗布していないグリーンシートを積層し、熱を加えて圧着して母体積層体を形成し、この母体積層体を切断して積層体を形成し、酸素雰囲気中、１０００℃で２時間保持して焼成を行なって、圧電アクチュエータ本体を形成した。

次に、この圧電アクチュエータ本体の一方の表面にＡｕを主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷して７５０℃で焼付けを行なって駆動電極部を形成した。

さらに、Ａｇを主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷して６００℃で焼付けを行なって外部回路との電気的に接続される接続電極を形成し、圧電アクチュエータ２１を完成させた。

次に、Ｆｅ−Ｃｒ系の合金を圧延法によりプレート状にし、エッチングにより所定形状の液体吐出孔１、液体加圧室６および第１の液体流路５を形成したプレート４ａ〜４ｉを作製した。これらを、エポキシ樹脂で接合して第１の流路部材４を作製し、さらにエポキシ系接着剤で圧電アクチュエータ２１を接合した。

次に、Ｆｅ−Ｃｒ系の合金を圧延法によりプレート状にし、エッチングにより所定形状の第２の液体流路４０、空気室開口４５ａおよび空間５７を形成したプレート４０ａ〜４０ｈを作製した。さらに、ダンパ部４３となる部分を含むプレート４０ｇはハーフエッチングを行ない厚みの薄い領域４３ａを形成した。プレート４０ｇの厚みは３０μｍであり、ハーフエッチングした厚みの薄い領域４３ａの厚みは１５μｍであり、厚みの厚い領域４３ｂの厚みはプレート４０ｇの厚みである３０μｍとした。また、空気室４５となる部分を含むプレート４０ｈはハーフエッチングを行ない空気室４５を形成し、空気室開口4４５ａとなる部分はエッチングにより貫通孔を空けた。これらのプレート４０ａ〜４０ｈを、エポキシ樹脂で接合して第２の流路部材４０を作製し、さらに、圧電アクチュエータ２１と接合された第１の流路部材４と第２の流路部材４０とをエポキシ樹脂で接合し、図３に示した液体吐出トヘッド２を得た。

同様にしてプレート４０ｇのダンパ部となるハーフエッチングのパターンが図５（ｂ）および図５（ｃ）に示した液体吐出ヘッドを作製した。ハーフエッチングのパターンが２個所形成された図５（ｂ）のプレートを組み合わせるプレート４０ｈには２個所の空気室と空気室開口を設けた。また、比較用に、プレート４０ｇのハーフエッチングのパターンが図５（ｄ）に示したようにダンパ部全体をハーフエッチングしたものを用いて液体吐出ヘッド、および、プレート４０ｇにハーフエッチグを行なわないで液体吐出ヘッドを作製した。

図５（ａ）のハーフエッチングパターンは、ダンパ部の面積Ｓ＝５８０ｍｍ^２、ハーフエッチングにより厚みが薄くなった領域と厚みが厚い領域との境界線の長さの合計Ｌ＝１９００ｍｍであり、Ｌ／Ｓ≒３．２８であった。図５（ｂ）のハーフエッチングパターンは、ダンパ部の面積Ｓ＝１１６０ｍｍ^２、厚みが薄くなった領域と厚みが厚い領域との境界線の長さの合計Ｌ＝３８００ｍｍであり、Ｌ／Ｓ≒３．２８であった。図５（ｃ）のハーフエッチングパターンは、ダンパ部の面積Ｓ＝５８０ｍｍ^２、厚みが薄くなった領域と厚みが厚い領域との境界線の長さの合計Ｌ＝９２０ｍｍであり、Ｌ／Ｓ≒１．５８であった。

また、図５（ａ）〜図５（ｄ）のダンパ部はいずれもＷＬ＝６０ｍｍ、ＷＳ＝１１でＷＬ／ＷＳ≒５．５であった。

ダンパ部を図５（ａ）〜図５（ｄ）のパターンにハーフエッチングしてある液体吐出ヘッドは、ダンパ部をハーフエッチングしていない液体吐出ヘッドによりも、液体を吐出していない状態から、各液体吐出孔１から急激な液体の吐出を行なった場合に液体の吐出状態に変化が少なく、安定した吐出を行なうことができた。さらに、液体の吐出量の変化を大きくすると、図５（ｄ）のダンパ部全面をハーフエッチングした液体吐出ヘッドは、ダンパ部に亀裂が入り、液体の供給ができなくなってしまった。さらに、液体の吐出量の変化を大きくすると、図５（ｃ）のパターンにハーフエッチングしてある液体吐出ヘッド、図（ａ）のパターンにハーフエッチングしてある液体吐出ヘッドの順に液体の吐出状態が不安定になった。

すなわち、Ｌ／Ｓ≒３．１７が大きく、複数のダンパ部を設けた図５（ｂ）のパターンにハーフエッチングしてある液体吐出ヘッドが、大きな液体の吐出量の変化に対して、もっとも液体の吐出状態が安定していた。

また、液体として有機溶剤を溶媒として使用したインクを用いても、ダンパ部あるいは第１の液体流路、第２の液体流路が溶解することはなく、安定したインクの吐出を行なえた。

本発明の一実施形態にかかる液体吐出ヘッドに用いられる第１の流路部材および圧電アクチュエータを示す上面図である。図１に示した液体吐出ヘッドに用いられる第１の流路部材および圧電アクチュエータの部分縦断面図である。本発明の一実施形態にかかる液体吐出ヘッドの断面図である。図３で示した液体吐出ヘッドのプレートの上面図である。（ａ）は図３に示した液体吐出ヘッドに用いられるプレートの上面図である。（ｂ）は本発明の別の一実施形態にかかる液体吐出ヘッドに用いられるプレートの上面図である。（ｃ）は本発明のさらに別の一実施形態にかかる液体吐出ヘッドに用いられるプレートの上面図である。（ｄ）は本発明の範囲外の液体吐出ヘッドに用いられるプレートの上面図である。

符号の説明

１・・・液体吐出孔
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・第１の流路部材
４ａ〜４ｉ・・・プレート
５・・・第１の液体流路
５ｂ・・・第１の液体流路の液体導入口
６・・・液体加圧室
２１、１２１、２２１・・・圧電アクチュエータ
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２３ａ・・・共通電極
２３ｂ・・・駆動電極
２３ｃ・・・接続電極
２５・・・変位素子
４０・・・第２の流路部材
４０ａ〜４０ｈ・・・プレート
４１・・・第２の液体流路
４１ａ・・・第２の液体流路の中継口
４１ｂ・・・第２の液体流路の供給口
４３、４３−１、４３−２・・・ダンパ部
４３ａ、４３ａ−１、４３ａ−２・・・ダンパ部４３の厚みの薄い領域
４３ｂ・・・ダンパ部４３の厚みの厚い領域
４５・・・空気室
４５ａ・・・空気室開口
４７・・・空間
５０・・・第１のフィルタ
５１・・・第２のフィルタ

Claims

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た複数の液体加圧室、および該複数の液体加圧室に第１の液体流路を介して繋がった複数の液体導入口を備えた第１の流路部材と、前記複数の液体加圧室内の液体を加圧する液体加圧装置と、前記複数の液体導入口にそれぞれ繋がった複数の液体中継口と、該複数の液体中継口に第２の液体流路を介して繋がった液体供給口と、空気室とを備えた第２の流路部材と、を具備してなる液体吐出ヘッドであって、前記第２の流路部材は、複数の平板を積層してなり、前記複数の平板のうち１枚の平板が金属平板であるとともに、その一方の面が前記第２の液体流路に面するとともに、他方の面が前記空気室に面するように配置されてなり、前記１枚の平板の前記第２の液体流路と前記空気室との間に配置された領域をダンパ部とするとともに、該ダンパ部が、厚みが厚い領域と厚みが薄い領域とが隣接して交互に、前記空気室に面して変形可能に配置されており、前記ダンパ部の前記一方の面が平坦であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記ダンパ部の厚みが厚い領域と厚みが薄い領域との境界線が、前記ダンパ部の領域の形状と相似形状であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記ダンパ部が複数設けら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。