(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、吐出された液滴が１つにまとまり易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。  【解決手段】  液体加圧室１０、液体加圧室１０に圧力を加える変位素子５０、液体吐出孔８および液体加圧室１０と液体吐出孔８とを繋ぐ連通路７を有する液体吐出ヘッド２であって、連通路７は断面積の狭い狭隘部７−３を有し、液体加圧室１０との接続端から狭隘部７−３との接続端までを第１の連通路７−１とし、液体吐出孔８との接続端から狭隘部７−３との接続端までを第２の連通路７−２としてなり、連通路７の長さと第２の連通路７−２の長さの比、液体加圧室１０と第１の連通路７−１との合成イナータンスと液体吐出孔８と第１の連通路７−１との合成イナータンスの比、および液体加圧室１０と第１の連通路７−１との合成コンプライアンスと液体吐出孔８と第１の連通路７−１との合成コンプライアンスの比が所定範囲である。  【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体加圧室、該液体加圧室に圧力を加える加圧部、液体吐出孔および前記液体加圧室と前記液体吐出孔とを繋ぐ連通路を有する液体吐出ヘッドであって、前記連通路は断面積の狭い狭隘部を有し、前記液体加圧室との接続端から前記狭隘部との接続端までを第１の連通路とし、前記液体吐出孔との接続端から前記狭隘部との接続端までを第２の連通路としてなり、前記連通路の長さをＬｄ０（ｍ）、前記第２の連通路の長さをＬｄ２（ｍ）、前記液体加圧室と前記第１の連通路との合成イナータンスをＭ１（ｋｇ／ｍ４）、合成コンプライアンスをＣ１（ｍ５／Ｎ）、前記液体吐出孔と前記第１の連通路との合成イナータンスをＭ２（ｋｇ／ｍ４）、合成コンプライアンスをＣ２（ｍ５／Ｎ）としたとき、前記狭隘部の断面積が前記第１の連通路の断面積の０．７倍以下であるとともに、前記第２の連通路の断面積の０．７倍以下であり、かつ０．２≦Ｌｄ２／Ｌｄ０≦０．４、０．１７≦Ｍ２／Ｍ１≦０．２５、０．１８≦Ｃ２／Ｃ１≦０．２３をそれぞれ満たすことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記狭隘部の長さをＬｄ３（ｍ）としたとき、０．１≦Ｌｄ３／Ｌｄ０≦０．１５を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記狭隘部の断面積が前記第１の連通路の断面積の０．３倍以上であるとともに、前記第２の連通路の断面積の０．３倍以上であ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。
【請求項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の駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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と直交する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、もしくは、複数の液体吐出ヘッドを記録範囲が記録媒体より広くなるように複数並べて固定した状態で、副走査方向に搬送され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。【０００５】
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、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。【０００６】
そこで、液体吐出ヘッドを、マニホールドと、マニホールドから順に、共通流路、しぼり、液体加圧室および連通路を介して液体吐出孔まで繋がる個別流路を有した流路部材と、液体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アクチュエータユニットとを積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、連通路は一定の断面積となっている。また、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体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アクチュエータユニットに設けられている変位素子を変位させることで、各液体加圧室に繋がる各液体吐出孔から液滴を吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。なお、流路部材は複数の金属製のプレートを積層したものであり、圧電アクチュエータは流路部材側から順に圧電セラミック層、共通電極、圧電セラミック層および個別電極を積層したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、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、１回の吐出動作で吐出される液滴が１つではなくなり（以下でこれを分滴という）、記録媒体に複数の液滴として着弾してしまい、記録精度が悪くなることがあった。特に、液滴の吐出速度を高くしたり、水系のインクより粘度の高い紫外線硬化性インクなどを吐出させたりする場合に、分滴が発生することがあった。【０００９】
したがって、本発明の目的は、分滴が生じないか、分滴が生じても記録媒体上に１画素となるように着弾し易いか、あるいは吐出された液滴が１つにまとまり易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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体加圧室、該液体加圧室に圧力を加える加圧部、液体吐出孔および前記液体加圧室と前記液体吐出孔とを繋ぐ連通路を有する液体吐出ヘッドであって、前記連通路は断面積の狭い狭隘部を有し、前記液体加圧室との接続端から前記狭隘部との接続端までを第１の連通路とし、前記液体吐出孔との接続端から前記狭隘部との接続端までを第２の連通路としてなり、前記連通路の長さをＬｄ０（ｍ）、前記第２の連通路の長さをＬｄ２（ｍ）、前記液体加圧室と前記第１の連通路との合成イナータンスをＭ１（ｋｇ／ｍ４）、合成コンプライアンスをＣ１（ｍ５／Ｎ）、前記液体吐出孔と前記第１の連通路との合成イナータンスをＭ２（ｋｇ／ｍ４）、合成コンプライアンスをＣ２（ｍ５／Ｎ）としたとき、前記狭隘部の断面積が前記第１の連通路の断面積の０．７倍以下であるとともに、前記第２の連通路の断面積の０．７倍以下であり、かつ０．２≦Ｌｄ２／Ｌｄ０≦０．４、０．１７≦Ｍ２／Ｍ１≦０．２５、０．１８≦Ｃ２／Ｃ１≦０．２３をそれぞれ満たすことを特徴とする。【００１１】
また、前記狭隘部の長さをＬｄ３（ｍ）としたとき、０．１≦Ｌｄ３／Ｌｄ０≦０．１５を満たすことが好ましい。【００１２】
さらに、前記狭隘部の断面積が前記第１の連通路の断面積の０．３倍以上であるとともに、前記第２の連通路の断面積の０．３倍以上であることが好ましい。【００１３】
またさらに、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の駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、液体加圧室と連通路の流量が多い（イナータンスが高い）場合でも、連通路内に狭隘部を設けることにより、連通路内のイナータンスを減少させて流路内の圧力振動を減衰させることができる。そのため、余分な圧力振動が減り、そのような余分な圧力振動に起因する分滴が生じにくく、吐出される液滴が１つとなるか、吐出された液滴が飛翔中に１つの液滴にまとまるか、まとまらないとしても記録媒体上で１画素となるように着弾し易いため、良好な画像が記録できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】記録装置の一例であるプリンタを示す概略構成図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体を示す平面図である。
【図３】図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。
【図５】（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部である連通路の縦断面図である。
【図６】個別流路の等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、記録装置の一例であるカラーインクジェットプリンタを示す概略構成図である。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、記録媒体である記録用紙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。
【００１７】
プリンタ１には、記録用紙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。
【００１８】
給紙ユニット１１４は、複数枚の記録用紙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用紙Ｐのうち、最も上にある記録用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。
【００１９】
給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、記録用紙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用紙Ｐは、これらの送りローラ１１８ａ、１１８ｂ、１１９ａおよび１１９ｂ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。
【００２０】
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１０６および１０７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１０６および１０７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、記録用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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用紙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、記録用紙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、記録用紙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、記録用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。
【００２４】
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。各液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体１３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液体吐出孔８が設けられている（図３参照）。
【００２５】
１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔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の液体吐出孔８は一方方向（記録用紙Ｐと平行で記録用紙Ｐの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）に等間隔に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく記録することができる。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。
【００２６】
搬送ベルト１１１によって搬送された記録用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２の下面側で、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から記録用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、記録用紙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。
【００２７】
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。カラー画像が記録された記録用紙Ｐは、搬送ベルト１１１から剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、記録用紙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、記録用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａおよび１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、記録済みの記録用紙Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。
【００２８】
なお、記録用紙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、搬送経路上の記録用紙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、記録用紙Ｐの搬送と画像の記録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。
【００２９】
次に液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示されたヘッド本体１３を示す平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図３および図４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、図５（ｂ）は、（ａ）の一部である連通路の縦断面図である。
【００３０】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に配置された、アクチュエータユニットである圧電アクチュエータユニット２１とを有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形形状の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ユニット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ユニット２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向を見たときに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記録される領域では、２つの圧電アクチュエータユニット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。
【００３１】
流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド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ユニット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。
【００３２】
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５ａということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５は、圧電アクチュエータユニット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ユニット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ユニット２１に共有されており、副マニホールド５ａ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５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域に隣接して、ヘッド本体１３の長手方向に延在している。
【００３３】
流路部材４は、複数の液体加圧室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つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室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。液体加圧室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。これらの液体加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット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、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット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、各液体加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。
【００３４】
本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。
【００３５】
全体では、マニホールド５から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室１０の数は、アクチュエータである変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、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。
【００３６】
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、液体吐出孔８を投影すると、図３に示した仮想直線のＲの範囲に、４つの副マニホールド５ａにそれぞれ繋がっている４つの液体吐出孔８、つまり全部で１６個の液体吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔になっている。また、各副マニホールド５ａ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分の液体吐出孔８を４列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａ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約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が形成されているということである。
【００３７】
圧電アクチュエータユニット２１の上面の各液体加圧室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は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００３８】
流路部材４の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔群７は圧電アクチュエータユニット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ユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。液体吐出孔８の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔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。
【００３９】
ヘッド本体１３を構成する流路部材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、マニホールドプレート２６、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５ａ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、液体加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔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、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００４０】
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に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室１０の一端から副マニホールド５ａ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（詳細には液体加圧室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５ａ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に形成された個別供給流路６とが含まれている。
【００４１】
第３に、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔８へと連通する連通路を構成する連通孔であり、この連通路は、液体吐出孔８および以下の記載においてディセンダ（部分流路）７と呼称される部分からなる。ディセンダ７は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からカバープレート３０（詳細には液体吐出孔８との接続端）までの各プレートに形成されている。ディセンダ７は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からマニホールドプレート２７までの第１のディセンダ（第１の連通路）７−１と、マニホールドプレート２９からカバープレート３０までの第２のディセンダ（第２の連通路）７−２と、第１のディセンダ７−１と第２のディセンダ７−２を繋ぎ、断面積が第１のディセンダ７−１の断面積の７０％以下であるとともに第２のディセンダ７−２の断面積の７０％以下と断面が狭くなっている狭隘部７−３とからなっている。
【００４２】
第４に、副マニホールド５ａ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２５〜２９に形成されている。
【００４３】
このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールド５ａ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、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室１０の他端部に至る。そこからディセンダ７の中を少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。
【００４４】
圧電アクチュエータユニット２１は、図５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ユニット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液体加圧室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。
【００４５】
圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４との接着は、例えば接着層を介して行なう。接着層としては、圧電アクチュエータユニット２１や流路部材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種の熱硬化性樹脂の接着剤が用いられる。熱硬化性樹脂の接着剤を用いるのは、常温硬化の接着剤では、耐インク性が十分確保されないおそれがあるためである。このため、圧電アクチュエータユニット２１には、熱硬化温度から室温まで冷却されることにより、流路部材４と圧電アクチュエータユニット２１との熱膨張係数の差により発生する応力が加わった状態になる。応力が大きい場合、圧電アクチュエータユニット２１が壊れてしまうおそれがあり、また、応力が圧電アクチュエータユニット２１を壊してしまうほど高くなくても、加わっている応力により圧電アクチュエータユニット２１の特性が変動する。具体的には、圧縮応力が加わった状態では、圧電定数が低くなるが、駆動を非常に長い時間にわたって繰り返した際に変位量が低下する駆動劣化という現象の影響は小さくなる。逆に、引張り応力が加わった状態では、圧電定数が高くなるが、駆動劣化の影響は大きくなる。圧縮応力が弱く加わった状態にすることにより、駆動劣化の影響が小さいくなり、長期間使用しても吐出特性の変動が大きくならないようにできる。圧電アクチュエータユニット２１としてＰＺＴ系のセラミックスを用いる場合には、流路部材４の材料に４２アロイを用いることで、圧電アクチュエータユニット２１に弱い圧縮応力が加わった状態にすることができる。
【００４６】
圧電アクチュエータユニット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ユニット２１の上面における液体加圧室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、液体加圧室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金からなり、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、図示されていないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）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ＦＰＣを通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、記録用紙Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
【００４７】
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ユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室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、ＦＰＣ上の別の電極と接続されている。
【００４８】
図５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ユニット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２１層ａ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ユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００４９】
なお、後述のように、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に対応する液体加圧室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ユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ、加圧部）に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする変位素子５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置する圧電セラミック層（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ユニット２１には変位素子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。
【００５０】
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ＦＰＣの中の配線を介して、個別にアクチュエータの制御を行なう制御部１００に電気的に接続されている。
【００５１】
本実施形態における圧電アクチュエータユニット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ユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室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、液体加圧室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。
【００５２】
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は液体加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００５３】
本実施形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極３５を共通電極３４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３５を共通電極３４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３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが元の形状に戻り、液体加圧室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。このとき、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から液体吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）とすることで、液滴の吐出速度を速くすることができる。これは、しぼり１２で反射した圧力波と圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが液体加圧室１０側へ凸となるよう変形することにより生じる圧力波が合わさり、より強い圧力波となって液滴を吐出させるからである。
【００５４】
また、階調をつけて記録する場合においては、液体吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行なわれる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔８から連続して行なう。液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した後に残っている圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波とのタイミングが一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力波となるため、圧力を増幅させることができる。
【００５５】
このようなプリンタ１では、記録用紙Ｐの搬送速度および駆動信号に周期を調整することにより、解像度が長手方向に６００ｄｐｉ、搬送方向に６００ｄｐｉの画像を記録することができる。例えば、駆動信号を周波数２０ｋＨｚとし搬送速度を０．８５ｍ／ｓとすれば、吐出した液滴を記録用紙Ｐに搬送方向に約４２μｍ毎に着弾させることができるので、搬送方向の解像度は６００ｄｐｉとなる。
【００５６】
ここさらに、液滴を吐出する際の個別流路３２内の液体の状態について詳細に説明する。上述のように、吐出動作が行なわれると、変位素子５０が加えた圧力が、液体加圧室１０からディセンダ（連通路）７を通じて液体吐出孔８まで伝わり、液体が液体吐出孔８から液柱として出され、その液柱が液滴にまとまり、液滴が飛翔していく。理想的な状態では、その圧力により１つの液滴が吐出されることになるが、実際にはその圧力でディセンダ７内の液体に様々な振動がおきるため、その振動により、液柱が一つの液滴にまとまらず、分滴してしまうことがある。このような分滴は、液体に加える圧力が高い場合、例えば、液滴の飛翔速度を速くしようとしたり、水系のインクに比べて８ｍＰａ・Ｓ程度以上と粘度の高い紫外線硬化性インクを吐出させようとする場合により生じやすくなる。
【００５７】
そこで、ディセンダ７に狭隘部７−３を設けて、ディセンダ７内に生じる圧力振動の減衰を大きくすることが考えられる。図６は、個別流路３２および変位素子５０の等価回路である。変位素子５０（イナータンスがＭｖ（ｋｇ／ｍ４、以下で単位を省略することがある）、コンプライアンスがＣｖ（ｍ５／Ｎ、以下で単位を省略することがある）が加えた圧力は、液体加圧室１０（イナータンスがＭｃ、コンプライアンスがＣｃ）に伝わり、ディセンダ７側およびしぼり１２（イナータンスがＭｓ、コンプライアンスがＣｓ）に分かれる。ディセンダ７側は第１のディセンダ７−１（イナータンスがＭｄ１、コンプライアンスがＣｄ１）、第２のディセンダ７−２（イナータンスがＭｄ２、コンプライアンスがＣｄ２）および液体吐出孔８（イナータンスがＭｎ、コンプライアンスがＣｎ）に分けられる。狭隘部７−３のイナータンスおよびコンプライアンスは、小さいため無視する。
【００５８】
液体加圧室１０とディセンダ７内の流量（質量）が多い、つまりイナータンスが高いと流路内の圧力振動が減衰しにくくなる。また、液体吐出孔８のコンプライアンスは小さいと、ノズル液面の圧力振動が減衰しにくくなる。つまり、液体加圧室１０、ディセンダ７および液体吐出孔８を独立に制御しても、適切なイナータンスとコンプライアンスとすることは難しい。そこで、ディセンダ７に狭隘部７−３を設ければ、ディセンダ７のイナータンスを減少させて流路内の圧力振動の減衰効果を向上させることができる。
【００５９】
具体的には、ディセンダ７の長さをＬｄ０（ｍ）とし、第１のディセンダ７−１の長さをＬｄ１（ｍ）、断面積をＳｄ１（ｍ２）とし、第２のディセンダ７−２の長さをＬｄ２（ｍ）、断面積をＳｄ２（ｍ２）とし、狭隘部７−３の長さをＬｄ３（ｍ）、断面積をＳｄ３（ｍ２）として狭隘部７−３を設ける。Ｓｄ３は、Ｓｄ３≦０．７×Ｓｄ１であるとともにＳｄ３≦０．７×Ｓｄ２である。狭隘部７−３の断面積Ｓｄ３を上述の範囲とすることによりディセンダ７のイナータンスを減少させることができる。
【００６０】
その際、液体加圧室１０と第１のディセンダ７−１との合成イナータンスをＭ１（＝Ｍｃ＋Ｍｄ１）とし、合成コンプライアンスをＣ１（＝Ｃｃ＋Ｃｄ１）とするとともに、液体吐出孔８と第２のディセンダ７−２との合成イナータンスをＭ２（＝Ｍｄ２＋Ｍｎ）とし、合成コンプライアンスをＣ２（＝Ｃｎ＋Ｃｄ２）としたとき、０．２≦Ｌｄ２／Ｌｄ０≦０．４、０．１７≦Ｍ２／Ｍ１≦０．２５、および０．１８≦Ｃ２／Ｃ１≦０．２３をそれぞれ満足することにより、ディセンダ７内の圧力振動を減衰させることができ、分滴する要因となる不要な圧力振動を少なくすることができるため、液滴の１滴化傾向を高めることができる。
【００６１】
このようなディセンダ７各部のイナータンスおよびコンプライアンスは、直管状の形状の場合は、液体の流れる方向に直交する平面における断面積、およびその断面積の面積中心を結ぶ線の長さを流路長として算出できる。直管状の形状以外では、途中で曲がったり、断面積の差が±１０％程度であれば直管状の形状と同様に計算できる。直管状の形状でない場合であっても、イナータンスおよびコンプライアンスは公知の方法で計算でき、上述の範囲内であれば同様の効果がある。
【００６２】
液滴の１滴化傾向を高めることができるとは、吐出される液滴が１つとなるか、吐出された液滴が飛翔中に１つの液滴にまとまるか、まとまらないとしても記録用紙Ｐ上で１画素となるように近傍に着弾するため、１画素が形成できる状態の中でより安定的な状態にできるということである。
【００６３】
液滴の１滴化傾向は、次の４段階に分けられる。最も安定的な状態は、液体吐出孔８上に形成された液柱がそのまま１つの液滴にまとまり、吐出時から１滴となるものである。次に安定な状態は、液柱が複数の液滴にまとまり、後ろの液滴の速度が前の液滴の速度より速く、記録用紙Ｐに着弾する前に１つの液滴にまとまるもの、つまり飛翔中に１滴化するものである。そして、次に安定な状態は、液柱が複数の液滴にまとまり、そのまま記録用紙Ｐに着弾するが、着弾した複数の液滴の液体が重なって広がるので、記録用紙Ｐ上で１画素が形成できるものである。これは、例えば、２つの液滴がある程度近くに着弾する場合や、２つの液滴が離れて着弾したとしても、一方の液適量が少なく、その液滴の広がりが、液適量の多い液滴の画素の広がりから大きく広がらない場合などがある。着弾時に１画素となるかどうかは、記録用紙Ｐの搬送速度が速い場合には、着弾位置の差が大きくなるので、記録用紙Ｐの搬送速度の影響を受ける。に例えば、上述の液体吐出ヘッド２で６００ｄｐｉの記録をする際に、着弾時１画素となるかどうかは、記録用紙Ｐを０．８５ｍ／ｓの速度で搬送した場合の着弾結果で判定することができる。
【００６４】
そして、液柱が複数の液滴にまとまり、前の液滴の速度が後ろの液滴の速度より速い場合など、複数の液滴は、記録用紙Ｐに離れて着弾し、複数の画素となってしまう。このような状態をサテライトが発生したという。
【００６５】
さらに、狭隘部７−３の長さＬｄ３が、０．１≦Ｌｄ３／Ｌｄ０≦０．１５である場合は、より分滴が生じにくく、吐出される液滴が１つとなったり、吐出された液滴が飛翔中に１つの液滴にまとまったりし易いため、より的良好な画像が得られる。
【００６６】
またさらに、狭隘部７−３の断面積Ｓｄ３が、第１のディセンダ７−１の断面積Ｓｄ１の０．３倍以上であるとともに、第２のディセンダ７−２の断面積Ｓｄ２の０．３倍以上である場合、狭隘部７−３によるエネルギーの損失が少なくなるので、より少ないエネルギーで液滴を吐出させることができる。これは別の言い方をすれば、液滴をある吐出速度で吐出するのに必要なエネルギーを少なくできるということであり、変位素子５０に加える電圧を低くできるということである。
【００６７】
以上、１つの実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、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。例えば、上述の実施形態では、最初に液体加圧室１０の体積を小さくすることで、液体吐出孔８付近にあるメニスカスを引き込んだ後、反射した圧力に合わせて液体加圧室１０の体積を大きくして液滴を吐出する、いわゆる引き打ちの吐出方式について説明したが、最初に液体加圧室１０の体積を大きくし、液体吐出孔８付近にあるメニスカスを液体吐出孔８から液柱として押し出し、反射した圧力に合わせて液体加圧室１０の体積を小さくすることで、液柱の後端を切る、いわゆる押し打ちの吐出方式においても、同様にディセンダ７内の圧力振動の減衰させることができ、吐出される液滴の１滴化傾向を高めることができる。
【実施例】
【００６８】
狭隘部７−３を設けることにより吐出される液滴の１滴化傾向を高められることを、液体吐出ヘッド２を作製して確認した。【００６９】
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、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層２１ａ、２１ｂとなる複数のグリーンシートを作製した。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極３４となる電極ペーストを印刷法等により形成した。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した。【００７０】
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個別電極２５を印刷して、焼成した後、Ａｇペーストを用いて接続電極３６を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット２１を作製した。【００７１】
次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート２２〜３１を積層して作製した。プレート２２〜３１に、マニホールド５、個別供給流路６、液体加圧室１０およびディセンダ７などとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工した。なお、エッチングなどによる加工では、厚み方向の位置により孔の断面積が変動することがあるが、変動が±１０％以内であれば、断面積が平均の断面積と等しい円柱の管の音響特性との差は少ないため、円柱の管としてイナータンスおよびコンプライアンスを算出すればよい。また、ベースプレート２３からサプライプレート２５までの間でディセンダ７の孔がずらして積層されているが、このような場合でも、すらしたことによる断面積の減少が１０％程度であれば、円柱の管との差は無視できる。【００７２】
これらプレート２２〜３１は、例えば、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種の金属によって形成される。Ｆｅ−Ｃｒ系を用いると、特に液体としてインクを使用する場合に、インクに対する耐食性が良くなる。また、Ｆｅ−Ｎｉ系は、熱硬化性樹脂で流路部材４と圧電アクチュエータユニット２１とを接着する場合に、熱膨張係数の差を小さくできる。さらに、４２アロイは、熱硬化性樹脂で流路部材４と圧電アクチュエータユニット２１とを接着する場合に、電アクチュエータユニット２１に弱い圧縮応力が加わった状態にできる。【００７３】
圧電アクチュエータユニット２１と流路部材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ユニット２１や流路部材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接着し、液体吐出ヘッド２を得ることができる。【００７４】
以上のようにして、縦断面の形状が図５（ａ）および図５（ｂ）に示した形状の液体吐出ヘッド２を作製した。個別流路３２の各部の寸法および音響特性は次のとおりとした。なお、イナータンスＭ（ｋｇ／ｍ４）およびコンプライアンスＣ（ｍ５／Ｎ）は、体積Ｗ（ｍ３）、長さＬ（ｍ）、面積Ｓ（ｍ２）、液体の密度ρ（ｋｇ／ｍ２）および液体の音速ｃ（ｍ／ｓ）から、Ｍ＝ρＬ／ＳおよびＣ＝Ｗ／ρｃ２で算出した。液体の密度および音速の値は、使用する紫外線硬化性インクの密度：１．０４ｇ／ｃｍ３、音速：１６３０ｍ／ｓを用いた。なお、この紫外線硬化性インクの粘度は８ｍＰａ・Ｓであった。【００７５】
液体加圧室１０は、深さが３０μｍ、５０μｍ、１００μｍのものを準備した。液体加圧室１０のそれぞれのイナータンスＭｃは、順に１．１２×１０８ｋｇ／ｍ４、６．７２×１０７ｋｇ／ｍ４、３．３６×１０７ｋｇ／ｍ４であり、コンプライアンスＣｃは、順に３．３２×１０−２１ｍ５／Ｎ、５．５４×１０−２１ｍ５／Ｎ、１．１１×１０−２０ｍ５／Ｎであった。【００７６】
ディセンダ７の長さＬｄ０は７９０μｍとした。【００７７】
第１のディセンダ７−１は、長さＬｄ１は５３０μｍで、各プレートの平均断面積を測定し算出した、イナータンスＭｄ１は２．０３×１０７ｋｇ／ｍ４であり、コンプライアンスＣｄ１は５．２５×１０−２１ｍ５／Ｎであった。【００７８】
第２のディセンダ７−２は、長さＬｄ２は１６０μｍで、各プレートの平均断面積を測定し算出した、イナータンスＭｄ１は６．５４×１０６ｋｇ／ｍ４であり、コンプライアンスＣｄ２は１．４７×１０−２１ｍ５／Ｎであった。【００７９】
狭隘部７−３は、平均断面積Ｓｄ３を、第１のディセンダ７−１の平均断面積の６０％、第２のディセンダ７−２の平均断面積の６０％とし、長さＬｄ３は１００μｍとした。【００８０】
液体吐出孔８は、長さが５０μｍで、液体吐出ヘッド２の外側に面した一方の開口の径が２０μｍ、２２μｍ、２４μｍで、液体吐出ヘッド２の内側に向かって片側１５°の角度で開口が広がっていくものを準備した。それぞれのイナータンスＭｎは、順に１．７７×１０７ｋｇ／ｍ４、１．５４×１０７ｋｇ／ｍ４、１．３６×１０７ｋｇ／ｍ４であり、コンプライアンスＣｎは、順に３．４９×１０−２２ｍ５／Ｎ、５．１１×１０−２２ｍ５／Ｎ、７．２４×１０−２２ｍ５／Ｎであった。【００８１】
以上の液体吐出ヘッド２を用いて吐出試験を行なった。液体吐出孔８から０．５ｍｍの位置までの液滴の飛翔状態を確認するとともに、０．８５ｍ／ｓの速度で搬送される記録用紙Ｐへ着弾した液滴の状態を確認し、Ａ：吐出から１滴にまとまった、Ｂ：飛翔中１滴化した、Ｃ：飛翔中１滴化することは確認できなかったが記録用紙Ｐ上では１画素となった、Ｄ：記録用紙Ｐ上でサテライトが発生した、の４段階に分けて評価した。【００８２】
表１および表２には、試験を行なった９種類の液体加圧室１０と液体吐出孔８との組合せにおける、合成イナータンスの比Ｍ２／Ｍ１および合成コンプライアンスの比Ｃ２／Ｃ１を示した。表３には、９種類の液体加圧室１０と液体吐出孔８との組合せた液体吐出ヘッド２から吐出した液滴の分滴状態の評価結果を示した。【００８３】
【表１】
2010137435.tif 000003
【００８４】
【表２】
2010137435.tif 000004
【００８５】
【表３】
2010137435.tif 000005
【００８６】
液体加圧室１０の深さが３０μｍで液体吐出孔８のノズル径が２０μｍの組合せ、液体加圧室１０の深さが３０μｍで液体吐出孔８のノズル径が２２μｍの組合せ、液体加圧室１０の深さが５０μｍで液体吐出孔８のノズル径が２２μｍの組合せ、液体加圧室１０の深さが５０μｍで液体吐出孔８のノズル径が２４μｍの組合せの液体吐出ヘッド２で、Ｃ（着弾時に１画素）以上の状態となり、良好な記録状態が得られた。この結果は、合成イナータンスの比Ｍ２／Ｍ１が０．１７≦Ｍ２／Ｍ１≦０．２５であり、合成コンプライアンスの比Ｃ２／Ｃ１が０．１８≦Ｃ２／Ｃ１≦０．２３である範囲内で１滴化傾向が高くなったことを示している。これはディセンダ７内の不要な振動を減衰させることによると考えられる。【００８７】
さらに、液体加圧室１０の深さが５０μｍで、液体吐出孔８のノズル径が２２μｍの組合せのものを使用し、第２のディセンダ７−２の長さＬｄ２および狭隘部７−３の長さＬｄ３を変え、他の寸法は最初の試験と同じにし、ディセンダ７の長さＬｄ０に対する比率を表２に示したものを評価した。【００８８】
【表４】
2010137435.tif 000006
【００８９】
Ｌｄ２／Ｌｄ０が２０％〜４０％であるとディセンダ７内の圧力振動の減衰効果が高く、吐出される液滴は、１滴であるか、飛翔中に１滴となった。また、Ｌｄ３／Ｌｄ０は１０％〜１５％であると吐出される液滴が１滴となった。【００９０】
またさらに、液体加圧室１０の深さが５０μｍで、液体吐出孔８のノズル径が２２μｍの組合せのものを使用し、Ｌｄ２／Ｌｄ０を３０％とし、狭隘部７−３の長さＬｄ３および断面積Ｓｄ３を変え、他の寸法は最初の試験と同じにし、ディセンダ７の長さＬｄ０に対するＬｄ３の比率および第１のディセンダ７−１の断面積Ｓｄ１に対する比率（これは第２のディセンダ７−２の断面積Ｓｄ２に対する比率と同じである）を表５および表６に示したものを評価した。評価は、上述の評価に加えて、吐出する液滴を７ｍ／ｓとするために必要な電圧を調べた。分滴状態の評価結果を表５に、電圧の評価結果を表６に示した。電圧の評価では、分滴評価がＡ（１滴の吐出）であるＳｄ３／Ｓｄ１が７０％であり、Ｌｄ３／Ｌｄ０が１０％である液体吐出ヘッドにおける電圧に対する比率を記載した。【００９１】
【表５】
2010137435.tif 000007
【００９２】
【表６】
2010137435.tif 000008
【００９３】
分滴評価がＡ（１滴の吐出）であるＳｄ３／Ｓｄ１が７０％であり、Ｌｄ３／Ｌｄ０が１０％である液体吐出ヘッドにおける電圧に対して、Ｓｄ３／Ｓｄ１が３０％以上である液体吐出ヘッドでは、１１４％以下と低い電圧で、良好な着弾状態が得られた。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・開口
６・・・個別供給流路
７・・・ディセンダ（連通路）
７−１・・・第１のディセンダ（連通路）
７−２・・・第２のディセンダ（連通路）
７−３・・・ディセンダの狭隘部
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータユニット
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
５０・・・変位素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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