JP6433148B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

液体吐出ヘッドは、圧力室（液体室）内の容積を変化させることにより、ノズルから液体を吐出させるものである。ドロップオンデマンド型のヘッドが、一般的である。

液体を吐出させる方式は、２つの方式に大別される。１つの方式は、圧電素子への駆動信号により、圧力室内の容積を変化させ、これによりインクを吐出させる方式である。もう１つの方式は、抵抗体への駆動信号により、圧力室内に気泡を発生させ、これによりインクを吐出させる方式である。

近年、工業用の液体吐出装置においては、極めて高精細に液体を吐出することが要求されている。例えば、ピコリットルのオーダーの液体の吐出が要求されている。更には、サブピコリットル以下の液体の吐出も要求されている。圧電材料により形成された隔壁をシェアモードで変位させることにより圧力室の容積を変化させ、これにより液体を吐出する技術は、圧力室の容積の変化を精密に制御し得ることから、大きく注目されている。

特許第３０９７２９８号公報

しかしながら、特許文献１の液体吐出装置では、必ずしも十分に大きい変位量が得られなかった。印加電圧を大きくすることにより変位量を大きくすることも考えられるが、印加電圧を大きくすると、誘電損失が大きくなり、発熱量も大きくなり、隔壁に加わるダメージも大きくなり、信頼性の低下を招く。

本発明の目的は、圧力室の隔壁の変位効率を向上し得る液体吐出装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、複数の圧力室と、圧電体を含み、前記複数の圧力室をそれぞれ仕切る複数の隔壁と、前記複数の圧力室にそれぞれ形成された複数の電極とを有する圧電トランスデューサを有し、前記複数の隔壁は、第１の側壁と、前記第１の側壁の背面側に位置する第２の側壁とをそれぞれ有し、前記第１の側壁の上部に位置する第１の壁面は、前記第１の壁面の下方に位置する第２の壁面に対して、前記第１の壁面の法線方向に後退して位置しており、前記複数の電極のうちの第１の電極は、前記第２の壁面に形成されており、前記複数の電極のうちの第２の電極は、前記第２の側壁に形成されており、前記第２の電極の上端の高さは、前記第１の電極の上端の高さより高く、前記複数の圧力室のうちの前記第１の側壁に面している圧力室が、液体流路として用いられることを特徴とする液体吐出装置が提供される。

本発明によれば、各々の隔壁が、第１の側壁と、第１の側壁の背面側に位置する第２の側壁とをそれぞれ有しており、第１の側壁の上部に位置する第１の壁面が、第１の壁面の下方に位置する第２の壁面に対して、第１の壁面の法線方向に後退して位置している。本発明によれば、隔壁の一部に厚さの薄い部分が存在しているため、隔壁の変位が生じやすくなっている。しかも、本発明によれば、第１の電極が第２の壁面に形成されており、第２の電極が第２の側壁に形成されており、第２の電極の上端の高さが第１の電極の上端の高さより高い。このため、本発明によれば、隔壁に加わる電場を大きくすることができる。このため、本発明によれば、隔壁をシェアモードで変位させやすくすることができ、隔壁の変位効率を向上することができる。

本発明の第１実施形態による液体吐出装置の概略を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による液体吐出装置の一部を示す断面図である。 参考例による液体吐出装置を示す断面図である。 隔壁の変位量の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による液体吐出装置を示す断面図である。 隔壁の変位量の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による液体吐出装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。 本発明の第２実施形態による液体吐出装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。 本発明の第２実施形態による液体吐出装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。 本発明の第２実施形態による液体吐出装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による液体吐出装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による液体吐出装置の概略を示す斜視図である。図２は、本実施形態による液体吐出装置の一部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態による液体吐出装置は、圧電プレート１と、圧電プレート１上に配されたカバープレート５と、オリフィスプレート７とを有する圧電トランスデューサ８を有している。

圧電プレート（圧電板）１の材料としては、圧電体が用いられている。かかる圧電体としては、例えば、圧電セラミックス等が用いられている。圧電セラミックスとしては、例えば、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が用いられている。圧電プレート１には、例えば、矢印Ｄの方向に分極処理が施されている。圧電プレート１の厚さは、例えば約１ｍｍ程度である。

圧電プレート１には、互いに並行するように複数の溝（開口部）２ａ、２ｂが形成されている。かかる溝２ａ、２ｂは、圧力室（液体流路）を形成するためのものである。溝２ａ、２ｂは、例えばダイヤモンドホイール等を用いて形成されている。溝２ａ、２ｂの深さは、例えば２３０μｍ程度とする。

図２に示すように、溝２ａは、下部側の幅が狭くなっており、上部側の幅が広くなっている。換言すれば、溝２ａは、幅狭の溝と、幅狭の溝上に形成された幅広の溝とにより形成されている。

溝２ｂは、下部側も上部側も同等の幅になっている。

溝２ａと溝２ｂとは、交互に配されている。

圧電プレート１のうち、溝２ａと溝２ｂとの間の部分は、隔壁４となっている。各々の隔壁４は、溝２ａ、２ｂにより形成される圧力室（液体流路）をそれぞれ仕切るためのものである。

隔壁４は、溝２ａに面している側壁９と、溝２ｂに面している側壁１０とをそれぞれ有している。

一の隔壁４の側壁９と、当該一の隔壁４に隣接する他の隔壁４の側壁９とは、互いに対向している。

また、一の隔壁４の側壁１０と、当該一の隔壁４に隣接する他の隔壁４の側壁１０とは、互いに対向している。

溝２ａに面している側壁９は、側壁９の上部に位置している壁面４１と、壁面４１の下方に位置している壁面４３とを有している。即ち、側壁９は、側壁９の上端を含む部分に位置している壁面４１と、側壁９の下端を含む部分に位置している壁面４３とを有している。換言すれば、側壁９は、側壁９の上部側に位置している壁面４１と、側壁９の下部側に位置している壁面４３とを有している。側壁９の上部に位置している壁面４１は、壁面４１の下方に位置している壁面４３に対して、壁面４１の法線方向に後退して位置している。換言すれば、側壁９の上部に位置している壁面４１は、壁面４１の下方に位置している壁面４３に対して、へこんでいる。

壁面４１が壁面４３に対して後退しているため、壁面４１と壁面４３との間には段差が生じている。

壁面４３の高さは、後述するように、側壁９の高さの２５％以上、６５％以下とすることが好ましい。ここでは、壁面４３の高さを、例えば１１５μｍ程度とする。

また、側壁９の上部に位置している壁面４１は、壁面４１の下方に位置している壁面４３に対して、壁面４１の法線方向に例えば１０μｍ以上後退して位置していることが好ましい。壁面４３に対する壁面４１の後退量が過度に小さい場合には、壁面４１を形成する際の加工が困難なためである。

溝２ｂに面している側壁１０には、壁面４４が存在している。溝２ｂに面している側壁１０には、壁面４４に対して後退した壁面は存在していない。壁面４４に対して後退した壁面が側壁１０に存在していないため、溝２ｂに面している側壁１０の全面が壁面４４となっている。壁面４４の上端は、壁面４３の上端より上方に位置している。

壁面４１が壁面４３に対して後退しているため、隔壁４のうちの上部側の部分の厚さは、隔壁４のうちの下部側の部分の厚さより小さくなっている。隔壁４のうちの上部側の部分の厚さは、隔壁４の物理的な強度を十分に確保すべく、例えば３０μｍ以上であることが好ましい。

溝２ａ内には、電極（駆動電極）３ａが形成されている。電極３ａは、後述する電極３ｂと相俟って、隔壁（圧電体）４に対して分極方向Ｄと垂直方向の電場を印加し、シェアモードの変位を生じさせるためのものである。

電極３ａは、溝２ａの底面及び壁面４３に形成されている。即ち、電極３ａは、側壁９の全面には形成されておらず、側壁９の下部側に位置する壁面４３に形成されている。電極３ａの上端の高さは、壁面４３の上端の高さと同等となっている。

溝２ｂには、電極（駆動電極）３ｂが形成されている。溝２ｂの一方の側に位置する部分電極３ｂと溝２ｂの他方の側に位置する部分電極３ｂとは、溝２ｂの底面に形成された分離溝２２２により互いに分離されている。分離溝２２２は、溝２ｂの長手方向に沿って、溝２ｂの一方の端部から他方の端部に達するように形成されている。また、電極３ｂは、溝２ｂの底面及び壁面４４に形成されていてもよい。即ち、電極３ｂは、隔壁４の側壁１０の全面に形成されていてもよい。電極３ｂの上端の高さは、隔壁４の側壁１０の上端の高さと同等となっている。

壁面４４の上端が壁面４３の上端より上方に位置しているため、電極３ｂの上端は電極３ａの上端より上方に位置している。

電極３ａ、３ｂの材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル等の金属材料が用いられている。電極３ａ、３ｂは、例えば、蒸着法、無電解めっき法等により形成されている。

圧電プレート１上には、カバープレート５が取り付けられている。カバープレート５は、例えば、圧電プレート１と同等の線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。ここでは、カバープレート５の材料として、圧電プレート１と同じ材料が用いられている。カバープレート５には、液体導入口１１が形成されている。また、カバープレート５には、マニホールド１２が設けられている。圧電プレート１の上面とカバープレート５の下面とは、例えば、エポキシ系接着剤（図示せず）等により接着されている。

溝２ａ、２ｂの上部にカバープレート５が位置しているため、溝２ａ、２ｂの長手方向に沿って圧力室が形成されている。圧力室（液体室）２ａには、液体ボトル（図示せず）から液体導入口１１及びマニホールド１２を介して、液体が充填される。吐出する液体がインクである場合には、圧力室（インク室）２ａにインクが充填される。圧力室２ａは、液体流路（インク流路）となる。

圧電プレート１の端面には、オリフィスプレート（ノズルプレート）７が設けられている。オリフィスプレート７は、例えばプラスチック等により形成されている。オリフィスプレート７には、圧力室２ａの位置に対応した位置にノズル６が設けられている。オリフィスプレート７は、例えば、エポキシ系接着剤（図示せず）等により圧電プレート１の端面に接着されている。

電極３ａと電極３ｂとの間に電圧を印加すると、隔壁（圧電体）４に対して分極方向Ｄと垂直方向の電場が印加され、シェアモードの変位が生じる。隔壁（可動壁）４に変位が生じると、圧力室（液体室）２ａの容積が変化する。圧力室２ａの容積を適宜変化させることにより、ノズル６を介して液体（インク）を吐出させることができる。

このように、圧電トランスデューサ８には、液体を吐出させ得る圧力室２ａをそれぞれ有する複数の液体吐出部１３がアレイ状に設けられている。

本実施形態では、隔壁４のうちの上部側の厚さが隔壁４のうちの下部側の厚さよりも薄くなっている。即ち、隔壁４の一部に、厚さの薄い部分が存在している。このため、本実施形態では、隔壁４全体を厚く形成した場合と比較して、変位を生じさせやすくなっている。しかも、本実施形態では、電極３ｂの上端が電極３ａの上端よりも上方に位置している。このため、電極３ｂの上端が電極３ａの上端と同等の位置に存在している場合と比較して、本実施形態では、隔壁４（圧電体）に加わる電場を大きくすることができる。このため、本実施形態によれば、隔壁４をシェアモードで変位させやすくすることができ、隔壁４の変位効率を向上することができる。

（評価結果）
次に、本実施形態による液体吐出装置の評価結果について説明する。

本実施形態による液体吐出装置と参考例による液体吐出装置とを対比することにより評価を行った。本実施形態による液体吐出装置は、図２に示すような構造とした。参考例による液体吐出装置は、図３に示すような構造とした。図３は、参考例による液体吐出装置を示す断面図である。

本実施形態による液体吐出装置では、溝２ａ、２ｂの深さ、即ち、隔壁４の側壁９，１０の高さを２３０μｍとした。

参考例による液体吐出装置においても、本実施形態による液体吐出装置と同様に、溝２の深さ、即ち、隔壁４の側壁９，１０の高さを２３０μｍとした。

本実施形態による液体吐出装置では、隔壁４の側壁９の下部側に位置している壁面４３の高さを１１５μｍとした。即ち、壁面４３の高さは、隔壁４の側壁９の高さの５０％とした。

一方、本実施形態による液体吐出装置では、隔壁４の側壁１０の壁面４４の高さは、隔壁４の側壁１０の高さと同等の２３０μｍとした。

参考例による液体吐出装置では、隔壁４の側壁９の下部側に位置している壁面４３の高さは、本実施形態による液体吐出装置と同様に、１１５μｍとした。一方、参考例による液体吐出装置では、隔壁４の側壁１０の下部側に位置している壁面４４の高さについても、１１５μｍとした。即ち、参考例による液体吐出装置では、壁面４３の高さのみならず、壁面４４の高さについても、隔壁４の側壁９，１０の高さの５０％とした。

図４は、隔壁の変位量の測定結果を示すグラフである。図４における横軸は、隔壁４の側壁９の高さｂに対する、隔壁４の側壁９の下部側の壁面４３の高さａの割合を示している。図４における縦軸は、参考例による液体吐出装置における変位量を１とした場合の変位量の比率を示している。

図４から分かるように、（ａ／ｂ）の値が２５％以上、６５％以下の範囲においては、変位量の比率が１以上となる。

従って、（ａ／ｂ）の値が２５％以上、６５％以下となるようにａの値を設定すれば、隔壁４の変位量を向上させることが可能である。

このように、本実施形態では、各々の隔壁４が、第１の側壁９と、第１の側壁の背面側に位置する第２の側壁１０とをそれぞれ有している。そして、第１の側壁９の上部に位置する第１の壁面４１が、第１の壁面４１の下方に位置する第２の壁面４３に対して、第１の壁面４１の法線方向に後退して位置している。本実施形態によれば、隔壁４の一部に厚さの薄い部分が存在しているため、隔壁４の変位が生じやすくなっている。しかも、本実施形態によれば、第１の電極３ａが第２の壁面４３に形成されており、第２の電極３ｂが第２の側壁１０に形成されており、第２の電極３ｂの上端の高さが第１の電極３ａの上端の高さより高くなっている。このため、本実施形態によれば、隔壁４に加わる電場を大きくすることができる。このため、本実施形態によれば、隔壁４をシェアモードで変位させやすくすることができ、隔壁４の変位効率を向上することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による液体吐出装置について説明する。図５は、本実施形態による液体吐出装置を示す断面図である。図１乃至図４に示す第１実施形態による液体吐出装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

本実施形態による液体吐出装置は、側壁１０の上部に位置している壁面４２が、壁面４２の下方に位置している壁面４４に対して、壁面４２の法線方向に後退して位置しているものである。

図５に示すように、側壁１０の上部に位置している壁面４２は、壁面４２の下方に位置している壁面４４に対して、壁面４２の法線方向に後退して位置している。即ち、側壁１０の上端を含む部分に位置する壁面４２は、側壁１０の下端を含む部分に位置する壁面４４に対して、壁面４２の法線方向に後退して位置している。換言すれば、側壁１０の上部に位置している壁面４２は、壁面４２の下方に位置している壁面４４に対して、へこんでいる。壁面４２が壁面４４に対して後退しているため、壁面４２と壁面４４との間には段差が生じている。

後述するように、側壁１０の下部側に位置する壁面４４の高さは、側壁１０の背面側の側壁９の下部側に位置する壁面４３の高さの１．４倍以上であることが好ましい。また、側壁１０の下部側に位置する壁面４４の高さは、側壁１０の高さの５０％を超えていることが好ましい。側壁１０の下部側に位置する壁面４４の高さを、側壁１０の高さの５０％を超えるように設定するのは、隔壁４に十分な電場を印加し、大きな変位量を得るためである。

側壁９の上部側に位置している壁面４１は、側壁９の下部側に位置している壁面４３に対して、壁面４１の法線方向に後退して位置している。

本実施形態では、壁面４１が、壁面４３に対して、壁面４１の法線方向に後退して位置しているのみならず、壁面４２が、壁面４４に対して、壁面４２の法線方向に後退して位置している。このため、本実施形態では、隔壁４のうちの上部の厚さがより薄くなっている。このため、本実施形態では、隔壁４の変位をより生じさせやすくなっている。このため、本実施形態によれば、隔壁４をシェアモードでより変位させやすくすることができ、隔壁４の変位効率をより向上することができる。

（評価結果）
次に、本実施形態による液体吐出装置の評価結果について説明する。

本実施形態による液体吐出装置と参考例による液体吐出装置とを対比することにより評価を行った。本実施形態による液体吐出装置は、図５に示すような構造とした。参考例による液体吐出装置は、図３に示すような構造とした。

本実施形態による液体吐出装置では、溝２ａ、２ｂの深さ、即ち、隔壁４の側壁９，１０の高さを２３０μｍとした。

参考例による液体吐出装置においても、本実施形態による液体吐出装置と同様に、溝２の深さ、即ち、隔壁４の側壁９，１０の高さを２３０μｍとした。

本実施形態による液体吐出装置では、隔壁４の側壁９の下部側に位置している壁面４３の高さを１１５μｍとした。即ち、壁面４３の高さは、隔壁４の側壁９の高さの５０％とした。

本実施形態による液体吐出装置では、隔壁４の側壁１０の下部側に位置している壁面４４の高さを変化させた。

参考例による液体吐出装置では、隔壁４の側壁９の下部側に位置している壁面４３の高さは、本実施形態による液体吐出装置と同様に、１１５μｍとした。一方、参考例による液体吐出装置では、隔壁４の側壁１０の下部側に位置している壁面４４の高さについても、１１５μｍとした。即ち、参考例による液体吐出装置では、壁面４３の高さのみならず、壁面４４の高さについても、隔壁４の側壁９，１０の高さの５０％とした。

図６は、隔壁の変位量の測定結果を示すグラフである。図６における横軸は、隔壁４の側壁９の下部側の壁面４３の高さａに対する、隔壁４の側壁１０の下部側の壁面４４の高さｃの割合を示している。図６における縦軸は、参考例による液体吐出装置における変位量を１とした場合の変位量の比率を示している。

図６から分かるように、（ｃ／ａ）の値が１．４以上の範囲においては、変位量の比率が１．０４以上となる。

従って、（ｃ／ａ）の値が１．４以上となるように、壁面４３の高さａと壁面４４の高さｃとを設定すれば、隔壁４の変位量を十分に向上させることが可能である。即ち、隔壁４の側壁１０の下部側の壁面４４の高さｃを、隔壁４の側壁９の下部側の壁面４３の高さａの１．４倍以上に設定すれば、隔壁４の変位量を十分に向上させることが可能である。

（液体吐出装置の製造方法）
次に、本実施形態による液体吐出装置の製造方法について説明する。図７乃至図１０は、本実施形態による液体吐出装置の製造方法を示す工程断面図である。

まず、圧電プレート１を用意する。圧電プレート１の材料としては、例えば、圧電セラミックス等の圧電材料を用いる。圧電セラミックスとしては、例えば、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を用いる。圧電プレート１には、例えば、矢印Ｄの方向に分極処理が施されている。圧電プレート１の厚さは、例えば約１ｍｍ程度である。

次に、図７に示すように、圧電プレート１に、互いに並行するように複数の溝２を形成する。溝２の深さ方向は、例えば、圧電プレート１に施された分極処理の方向Ｄと同じとする。溝２は、例えばダイヤモンドホイール等を用いて形成することができる。溝２の深さは、例えば２３０μｍ程度とする。溝２と溝２との間の部分は、隔壁４となるものである。隔壁４の厚さが例えば７０μｍとなるように、溝２のピッチを設定する。

次に、図８に示すように、例えば、蒸着法、無電解めっき法等により、導電膜３を形成する。導電膜３は、電極３ａ、３ｂとなるものである。導電膜３の材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル等の金属材料を用いる。

次に、図９に示すように、既に形成されている溝２よりも幅広の溝を形成する。溝２ａを形成する箇所においては、幅広の溝の深さを比較的深く設定する。溝２ｂを形成する箇所においては、幅広の溝の深さを比較的浅く設定する。こうして、溝２ａと溝２ｂとが形成される。また、溝２ｂの底面に分離溝２２２を形成してもよい。これにより、溝２ｂの一方の側に位置する部分電極３ｂと溝２ｂの他方の側に位置する部分電極３ｂとは、互いに分離される。分離溝２２２は、溝２ｂの長手方向に沿って、溝２ｂの一方の端部から他方の端部に達するように形成する。

次に、隔壁４の上面に残存している導電膜３をラッピング（粗研磨）等により除去する。

次に、図１０に示すように、圧電プレート１上にカバープレート５を取り付ける。カバープレート５は、例えば、圧電プレート１と同等の線膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。ここでは、カバープレート５の材料として、圧電プレート１と同じ材料を用いる。カバープレート５には、液体導入口１１（図１参照）が形成されている。また、カバープレート５には、マニホールド１２（図１参照）が設けられている。圧電プレート１の上面とカバープレート５の下面とは、例えば、エポキシ系接着剤（図示せず）等により接着される。

次に、圧電プレート１の端面にオリフィスプレート（ノズルプレート）７（図１参照）を取り付ける。オリフィスプレート７は、例えばプラスチック等により形成されている。オリフィスプレート７に形成されたノズル６の位置は、圧力室２ａの位置に対応した位置とする。オリフィスプレート７は、例えば、エポキシ系接着剤（図示せず）等により圧電プレート１の端面に接着される。

こうして、本実施形態による液体吐出装置が製造される。

このように本実施形態では、壁面４１が、壁面４３に対して、壁面４１の法線方向に後退して位置しているのみならず、壁面４２が、壁面４４に対して、壁面４２の法線方向に後退して位置している。このため、本実施形態では、隔壁４のうちの上部側の厚さがより薄くなっている。このため、本実施形態では、隔壁４の変位をより生じさせやすくなっている。このため、本実施形態によれば、隔壁４をシェアモードでより変位させやすくすることができ、隔壁４の変位効率をより向上することができる。

［評価結果］
次に、上記実施形態による液体吐出装置についての評価結果を以下に示す。

（実施例１〜３）
実施例１〜３による液体吐出装置は、図１に示すような構造とした。実施例１〜３のいずれにおいても、隔壁４の高さを２３０μｍとした。実施例１では、壁面４３の高さを側壁９の高さの２５％とした。即ち、実施例１では、壁面４３の高さを５８μｍとした。実施例２では、壁面４３の高さを側壁９の高さの５０％とした。即ち、実施例２では、壁面４３の高さを１１５μｍとした。実施例３では、壁面４３高さを側壁９の高さの６５％とした。即ち、実施例３では、壁面４３の高さを１５０μｍとした。実施例１〜３のいずれにおいても、壁面４４の高さを２３０μｍとした。また、実施例１〜３のいずれにおいても、壁面４１を壁面４３に対して壁面４１の法線方向に１０μｍ後退させた。隔壁４の下部側の部分の厚さ、即ち、壁面４３と壁面４４との間の寸法は、７０μｍとした。隔壁４の上面に残存する導電膜３をラッピングにより除去し、圧電プレート１と同じ材料からなるカバープレート５を圧電プレート１上に接合した。各々のインク流路２ａに対応する複数のノズル６を有するオリフィスプレート７を、圧電プレート１の端面に接合した。こうして、実施例１〜３による液体吐出装置を作製した。

（実施例４，５）
実施例４，５による液体吐出装置は、図５に示すような構造とした。実施例４，５のいずれにおいても、隔壁４の高さを２３０μｍとした。また、実施例４，５のいずれにおいても、壁面４３の高さを１１５μｍとした。実施例４では、壁面４４の高さを壁面４３の高さの１．４倍とした。即ち、実施例４では、壁面４４の高さを１６１μｍとした。実施例５では、壁面４４の高さを壁面４３の高さの１．７倍とした。即ち、実施例５では、壁面４４の高さを１９６μｍとした。また、実施例４，５のいずれにおいても、壁面４１を壁面４３に対して壁面４１の法線方向に１０μｍ後退させた。隔壁４の下部側の部分の厚さ、即ち、壁面４３と壁面４４との間の寸法は、７０μｍとした。隔壁４の上面に残存する導電膜３をラッピングにより除去し、圧電プレート１と同じ材料からなるカバープレート５を圧電プレート１上に接合した。各々のインク流路２ａに対応する複数のノズル６を有するオリフィスプレート７を、圧電プレート１の端面に接合した。こうして、実施例４，５による液体吐出装置を作製した。

（実施例６，７）
実施例６，７による液体吐出装置は、図１に示すような構造とした。実施例６，７のいずれにおいても、隔壁４の高さを２３０μｍとした。実施例６，７のいずれにおいても、壁面４３の高さを側壁９の高さの５０％とした。即ち、実施例６，７のいずれにおいても、壁面４３の高さを１１５μｍとした。実施例６，７のいずれにおいても、壁面４４の高さを２３０μｍとした。実施例６では、隔壁４のうちの上部側の厚さを４５μｍとした。実施例７では、隔壁４のうちの上部側の厚さを３０μｍとした。実施例６，７のいずれにおいても、隔壁４の下部側における厚さを７０μｍとした。隔壁４の上面に残存する導電膜３をラッピングにより除去し、圧電プレート１と同じ材料からなるカバープレート５を圧電プレート１上に接合した。各々のインク流路２ａに対応する複数のノズル６を有するオリフィスプレート７を、圧電プレート１の端面に接合した。こうして、実施例６，７による液体吐出装置を作製した。

（比較例１，２）
比較例１，２による液体吐出装置は、図１に示すような構造とした。比較例１，２のいずれにおいても、隔壁４の高さを２３０μｍとした。比較例１では、壁面４３の高さを側壁９の高さの２０％とした。即ち、比較例１では、壁面４３の高さを４６μｍとした。比較例２では、壁面４３の高さを側壁９の高さの７０％とした。即ち、比較例２では、壁面４３の高さを１６１μｍとした。

比較例１，２のいずれにおいても、壁面４４の高さを２３０μｍとした。また、比較例１，２のいずれにおいても、壁面４１を壁面４３に対して壁面４１の法線方向に１０μｍ後退させた。隔壁４の下部側の部分の厚さ、即ち、壁面４３と壁面４４との間の寸法は、７０μｍとした。隔壁４の上面に残存する導電膜３をラッピングにより除去し、圧電プレート１と同じ材料からなるカバープレート５を圧電プレート１上に接合した。各々のインク流路２ａに対応する複数のノズル６を有するオリフィスプレート７を、圧電プレート１の端面に接合した。こうして、比較例１，２による液体吐出装置を作製した。

（比較例３）
比較例３による液体吐出装置は、図３に示すような構造とした。隔壁４の高さは、２３０μｍとした。また、壁面４３の高さは、１１５μｍとした。壁面４４の高さは、壁面４３の高さと同等とした。即ち、壁面４４の高さを１１５μｍとした。壁面４１を壁面４３に対して壁面４１の法線方向に１０μｍ後退させた。隔壁４の下部側の部分の厚さ、即ち、壁面４３と壁面４４との間の寸法は、７０μｍとした。隔壁４の上面に残存する導電膜３をラッピングにより除去し、圧電プレート１と同じ材料からなるカバープレート５を圧電プレート１上に接合した。各々のインク流路２ａに対応する複数のノズル６を有するオリフィスプレート７を、圧電プレート１の端面に接合した。こうして、比較例３による液体吐出装置を作製した。

（比較例４，５）
比較例４，５による液体吐出装置は、図１に示すような構造とした。比較例４，５のいずれにおいても、隔壁４の高さを２３０μｍとした。また、比較例４，５のいずれにおいても、壁面４３の高さは、１１５μｍとした。比較例４，５のいずれにおいても、壁面４４の高さを２３０μｍとした。比較例４では、壁面４１を壁面４３に対して壁面４１の法線方向に５μｍ後退させた。比較例５では、壁面４１を壁面４３に対して壁面４１の法線方向に２０μｍ後退させた。隔壁４の下部側の部分の厚さ、即ち、壁面４３と壁面４４との間の寸法は、７０μｍとした。隔壁４の上面に残存する導電膜３をラッピングにより除去し、圧電プレート１と同じ材料からなるカバープレート５を圧電プレート１上に接合した。各々のインク流路２ａに対応する複数のノズル６を有するオリフィスプレート７を、圧電プレート１の端面に接合した。こうして、比較例１，２による液体吐出装置を作製した。

表１は、上記のようにして作成された液体吐出装置についての評価結果を示すものである。比較例３の場合における変位量を基準とし、比較例３の場合における変位量に対する変位量の比率が示されている。評価を行う際には、電極３ａ，３ｂ間に、１ｋＨｚ、±５Ｖの正弦波を印加した。そして、レーザ変位計を用いて、隔壁４の最大変位を測定した。

表１から分かるように、実施例１〜７のいずれの場合にも、変位量が比較例３より大きくなっている。

このことから、上述した第１及び第２実施形態による液体吐出装置によれば、隔壁４の変位効率を確実に向上させ得ることが分かる。このため、第１及び第２実施形態による液体吐出装置によれば、誘電損失、発熱量及び隔壁４へのダメージを抑制しつつ、所望の変位量を得ることができる。このため、第１及び第２実施形態によれば、信頼性の高い良好な液体吐出装置を得ることができる。

１…圧電プレート
２ａ…インク流路
３ａ、３ｂ…電極
４…隔壁
４１…壁面
４２…壁面
４３…壁面
４４…壁面
５…カバープレート

Claims (9)

1. 複数の圧力室と、圧電体を含み、前記複数の圧力室をそれぞれ仕切る複数の隔壁と、前記複数の圧力室にそれぞれ形成された複数の電極とを有する圧電トランスデューサを有し、
   前記複数の隔壁は、第１の側壁と、前記第１の側壁の背面側に位置する第２の側壁とをそれぞれ有し、
   前記第１の側壁の上部に位置する第１の壁面は、前記第１の壁面の下方に位置する第２の壁面に対して、前記第１の壁面の法線方向に後退して位置しており、
   前記複数の電極のうちの第１の電極は、前記第２の壁面に形成されており、
   前記複数の電極のうちの第２の電極は、前記第２の側壁に形成されており、
   前記第２の電極の上端の高さは、前記第１の電極の上端の高さより高く、
   前記複数の圧力室のうちの前記第１の側壁に面している圧力室が、液体流路として用いられる
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 複数の圧力室と、圧電体を含み、前記複数の圧力室をそれぞれ仕切る複数の隔壁と、前記複数の圧力室にそれぞれ形成された複数の電極とを有する圧電トランスデューサを有し、
   前記複数の隔壁は、第１の側壁と、前記第１の側壁の背面側に位置する第２の側壁とをそれぞれ有し、
   前記第１の側壁の上部に位置する第１の壁面は、前記第１の壁面の下方に位置する第２の壁面に対して、前記第１の壁面の法線方向に後退して位置しており、
   前記複数の電極のうちの第１の電極は、前記第２の壁面に形成されており、
   前記複数の電極のうちの第２の電極は、前記第２の側壁に形成されており、
   前記第２の電極の上端の高さは、前記第１の電極の上端の高さより高く、
   前記第２の側壁の上部に位置する第３の壁面は、前記第３の壁面の下方に位置する第４の壁面に対して、前記第３の壁面の法線方向に後退して位置しており、
   前記第４の壁面の上端は、前記第２の壁面の上端よりも上方に位置しており、
   前記第２の電極は、前記第４の壁面に形成されており、
   前記第２の電極の上端の高さは、前記第４の壁面の上端の高さと同じである
   ことを特徴とする液体吐出装置。
3. 複数の圧力室と、圧電体を含み、前記複数の圧力室をそれぞれ仕切る複数の隔壁と、前記複数の圧力室にそれぞれ形成された複数の電極とを有する圧電トランスデューサを有し、
   前記複数の隔壁は、第１の側壁と、前記第１の側壁の背面側に位置する第２の側壁とをそれぞれ有し、
   前記第１の側壁の上部に位置する第１の壁面は、前記第１の壁面の下方に位置する第２の壁面に対して、前記第１の壁面の法線方向に後退して位置しており、
   前記複数の電極のうちの第１の電極は、前記第２の壁面に形成されており、
   前記複数の電極のうちの第２の電極は、前記第２の側壁に形成されており、
   前記第２の電極の上端の高さは、前記第１の電極の上端の高さより高く、
   前記第１の壁面には電極が形成されてない
   ことを特徴とする液体吐出装置。
4. 前記第２の側壁の上部に位置する第３の壁面は、前記第３の壁面の下方に位置する第４の壁面に対して、前記第３の壁面の法線方向に後退して位置しており、
   前記第４の壁面の上端は、前記第２の壁面の上端よりも上方に位置しており、
   前記第２の電極は、前記第４の壁面に形成されており、
   前記第２の電極の上端の高さは、前記第４の壁面の上端の高さと同じである
   ことを特徴とする請求項１または３記載の液体吐出装置。
5. 前記複数の圧力室のうちの前記第１の側壁に面している圧力室が、液体流路として用いられる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出装置。
6. 前記第２の壁面の高さは、前記第１の側壁の高さの２５％以上、６５％以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記第４の壁面の高さは、前記第２の壁面の高さの１．４倍以上であり、
   前記第４の壁面の高さは、前記第２の側壁の高さの５０％を超えている
   ことを特徴とする請求項２または４に記載の液体吐出装置。
8. 前記第１の壁面は、前記第２の壁面に対して、前記第１の壁面の法線方向に１０μｍ以上後退している
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記隔壁のうちの上部の厚さは、３０μｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

Images