(57)【要約】  液体吐出ヘッド（１０）は、液体を吐出する吐出口（３４）と、吐出口（３４）に連通する圧力室（２８ａ）と、圧力室（２８ａ）を加圧し、圧力室（２８ａ）に貯留された液体を吐出口（３４）から吐出させる圧電素子（４０）とを備え、圧力室（２８ａ）を規定する壁部の少なくとも一部が、圧電素子（４０）により圧力室が加圧される加圧状態と、吐出口（３４）から液体が吐出されるとともに圧力室（２８ａ）への加圧が停止されることにより、圧力室（２８ａ）が減圧された状態となる減圧状態とにおいて振動特性が異なる部分を含み、振動特性が異なる部分は、減圧状態において、圧力室の圧力変動を緩和するように構成されている。
2016121849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口に連通する圧力室と、
前記圧力室を加圧し、前記圧力室に貯留された前記液体を前記吐出口から吐出させる圧電素子とを備え、
前記圧力室を規定する壁部の少なくとも一部が、前記圧電素子により前記圧力室が加圧される加圧状態と、前記吐出口から前記液体が吐出されるとともに前記圧力室への加圧が停止されることにより、前記圧力室が減圧された状態となる減圧状態とにおいて振動特性が異なる部分を含み、
前記振動特性が異なる部分は、前記減圧状態において、前記圧力室の圧力変動を緩和するように構成されている、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室を規定する壁部の一部は、前記圧電素子が配置される側と異なる壁部に位置している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記振動特性が異なる部分は、前記減圧状態における剛性が、前記加圧状態における剛性よりも小さくなるように構成されている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記振動特性が異なる部分は、前記減圧状態における粘性が、前記加圧状態における粘性よりも小さくなるように構成されている、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記振動特性が異なる部分は、第１層と、前記第１層よりも剛性の大きく、前記第１層との間に隙間が形成されるように前記第１層から離間して設けられた第２層とを含み、
前記第１層および前記第２層は、前記圧力室側から順に配置され、
前記加圧状態において、前記第１層は、前記第２層に接触した状態で前記第２層とともに変形し、
前記減圧状態において、前記第１層は、前記第２層とは独立して変形する、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記隙間は、空気が充填された空気層によって構成されている、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２層は、前記圧力室に向けて突出する突起部を有し、
前記第１層は、前記突起部との間に隙間が形成されるように前記突起部を覆っている、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１層は、樹脂、シリコン、または金属膜からなる請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記振動特性が異なる部分は、前記圧力室を規定する壁部の少なくとも一部に、前記圧力室側に向けて開口する溝部が複数設けられていることにより構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記振動特性が異なる部分は、前記圧力室側から順に配置された第１層および第２層を含み、
前記第１層は、多孔質部材によって構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記振動特性が異なる部分は、前記圧力室側から順に配置された第１層および第２層を含み、
前記第１層は、前記振動特性が異なる部分に引張応力を作用させる応力制御膜によって構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記振動特性が異なる部分は、前記圧力室側から順に配置された第１層および第２層を含み、
前記第１層は、前記振動特性が異なる部分に圧縮応力を作用させる応力制御膜によって構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備え、
前記液体吐出ヘッドから記録媒体に向けて前記液体を吐出することで印刷を行なう、インクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク滴等の液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出する複数のチャネルを備え、用紙や布等の記録媒体に対して、相対的に移動しながら、インクの吐出を制御することにより二次元の画像を出力するインクジェットプリンタが知られている。インクを吐出する方式としては、圧電アクチュエーター、静電アクチュエーターまたは熱変形を利用したアクチュエーター等の各種アクチュエーターによる圧力式や、熱により気泡を発生させる熱式等が知られている。【０００３】
このようなインクジェットプリンタに具備される液体吐出ヘッドは、インク供給源から供給されたインクが共通室から各圧力室に分配されて吐出口に至るように構成されている。アクチュエーター等により圧力室が加圧されることにより、インクが吐出口から吐出される。圧力室を加圧する際に発生した圧力波は、共通室を通ってこれに連通する他の圧力室に伝播し、その圧力室に圧力変動が誘起される。この圧力変動が誘起された場合には、その圧力室におけるインク吐出特性が変化し、吐出不良が発生する。【０００４】
このような吐出不良を防止するために、共通室に伝播する圧力波を減衰させるダンパー部を設けた液体吐出ヘッドが開示された特許文献として、特開２００６−９５７２５号公報（特許文献１）、特開２００６−１９８９０３号公報（特許文献２）、特開２００７−３１３７６１号公報（特許文献３）等が挙げられる。【０００５】
特許文献１に開示の液体吐出ヘッドにあっては、共通室を規定する壁部の一部が外側に向けて撓み変形可能となるように、当該壁部の外側に位置する補強プレートに凹部が設けられている。特許文献２に開示の液体吐出ヘッドにあっては、共通室を規定する壁部の一部を可撓性のあるインクプレートによって構成している。【０００６】
特許文献３に開示の液体吐出ヘッドにあっては、共通室を規定する壁部の一部を変形可能となるように形成し、この変形可能な部分に接するように粘弾性物質が設けられている。【０００７】
しかし、特許文献１から３に開示のように共通室に伝播される圧力波を減衰させた場合であっても、吐出口からインクが吐出された後には圧力室内が負圧状態となるため、キャビテーションにより気泡が発生することがあった。具体的には、圧力室内の圧力がインクの飽和蒸気圧よりも小さくなる場合には、微小な気泡の核が発生し、この核が気泡に成長する。この気泡が圧力室に存在すると、ノズル詰まりや圧力損失により吐出口からインクが吐出できなくなり、画像不良が生じる。【０００８】
これに対し特開平７−３０４１７１号公報（特許文献４）では、上記圧力室に相当するインク液室の壁の一部に、アクチュエータプレートを構成する圧電材料より弾性係数が低い材料の薄層が形成され、インク吐出後の負圧のピークを減衰させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−９５７２５号公報
【特許文献２】特開２００６−１９８９０３号公報
【特許文献３】特開２００７−３１３７６１号公報
【特許文献４】特開平７−３０４１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら特許文献４の構成では、加圧時と減圧時のいずれにおいても薄層の影響を受けてしまうため、駆動圧力自体も低下して、アクチュエーターの高出力化が実現できない。【００１１】
ここで、気泡の発生頻度は、インクの物性、圧力室の体積、負圧の大きさ、負圧の変動速度等により決定される。近年、業務用のインクジェットプリンタにあっては、高速化、高解像度化が進展している。これらの実現にはアクチュエーターの高出力化が必要となる。【００１２】
インクジェットプリンタを高速化すると、液体吐出ヘッドの駆動周波数が高くなり、圧力の変動が大きくなる。また、吐出されたインクを記録媒体上で早く乾燥させるためには、インクの粘度を高くすることが望ましく、これによりインクを吐出するために必要な圧力も大きくなる。【００１３】
さらにインクジェットプリンタを高解像度化すると、射出するインクの液滴量が小さくなり、インクを吐出するために必要な圧力がさらに大きくなる。また、高解像度化すると、一台のインクジェットプリンタに多くのチャネルが必要となり、チャネルの小型化が望まれる。小型化により圧力室の容積が小さくなると、圧力室内の体積変動率が大きくなる。【００１４】
このように高速化、高解像度化が要求されるインクジェットプリンタにおいては、気泡の発生頻度が高くなる環境にあるが、高速化、高解像度化を実現するためには、高出力を実現するとともに、キャビテーションによる圧力室内での気泡の発生を抑制することが大きな課題である。【００１５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高出力を維持しながら圧力室内の気泡の発生を抑制する液体吐出ヘッドおよびインクジェットプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に基づく液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、上記吐出口に連通する圧力室と、上記圧力室を加圧し、上記圧力室に貯留された上記液体を上記吐出口から吐出させる圧電素子とを備え、上記圧力室を規定する壁部の少なくとも一部が、上記圧電素子により上記圧力室が加圧される加圧状態と、上記吐出口から上記液体が吐出されるとともに上記圧力室への加圧が停止されることにより、上記圧力室が減圧された状態となる減圧状態とにおいて振動特性が異なる部分を含み、上記振動特性が異なる部分は、上記減圧状態において、上記圧力室の圧力変動を緩和するように構成されている。【００１７】
本発明に基づくインクジェットプリンタは、上記の液体吐出ヘッドを備え、上記液体吐出ヘッドから記録媒体に向けて液体を吐出することで印刷を行なう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高出力を維持しながら圧力室内の気泡の発生を抑制する液体吐出ヘッドおよびインクジェットプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１に係るインクジェットプリンタを模式的に示す図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの上面図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示す液体吐出ヘッドに形成される液体の流路を示す図である。
【図５】図１に示す液体吐出ヘッドに形成される１つのチャネルを模式的に示す図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図１に示す液体吐出ヘッドの圧力室が加圧された加圧状態を示す図である。
【図８】図１に示す液体吐出ヘッドの圧力室が減圧された減圧状態を示す図である。
【図９】（Ａ）は、図１に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際に圧電素子に印加される駆動電圧の時間的な変化を示す図である。（Ｂ）は、図１に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際における圧力室内の圧力の時間的な変化および各圧力状態における圧力室内の様子を示す図である。
【図１０】比較例における液体吐出ヘッドの断面図である。
【図１１】（Ａ）は、図１０に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際に圧電素子に印加される駆動電圧の時間的な変化を示す図である。（Ｂ）は、図１０に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際における圧力室内の圧力の時間的な変化および各圧力状態における圧力室内の様子を示す図である。
【図１２】図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第１工程を示す図である。
【図１３】図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第２工程を示す図である。
【図１４】図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第３工程を示す図である。
【図１５】図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第４工程を示す図である。
【図１６】図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第５工程を示す図である。
【図１７】図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第６工程を示す図である。
【図１８】実施の形態２に係る液体吐出ヘッドの圧力室が減圧された減圧状態を示す図である。
【図１９】実施の形態３に係る液体吐出ヘッドの断面図を示す図である。
【図２０】図１９に示す液体吐出ヘッドの圧力室が減圧された減圧状態を示す図である。
【図２１】実施の形態４に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。
【図２３】実施の形態６に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。
【図２４】実施の形態７に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。
【図２５】実施の形態８に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２１】
［実施の形態１］
（インクジェットプリンタ）
図１は、本実施の形態に係るインクジェットプリンタを模式的に示す図である。図１を参照して、本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態に係るインクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド部２、繰り出しロール３、巻き取りロール４、バックロール５ａ，５ｂ、中間タンク６、送液ポンプ７、貯留タンク８、定着装置９、液体吐出ヘッド１０、および配管ライン６Ｔ，７Ｔを備える。
【００２３】
繰り出しロール３は、記録媒体Ｐを矢印ＡＲに示す方向に繰り出す。記録媒体Ｐとは、たとえば印刷用紙や布である。巻き取りロール４は、繰り出しロール３から繰り出されてインクジェットヘッド部２において画像が形成された記録媒体Ｐを巻き取る。バックロール５ａ，５ｂは、繰り出しロール３と巻き取りロール４との間に設けられる。
【００２４】
貯留タンク８に貯留されたインクは、送液ポンプ７および配管ライン７Ｔを通して中間タンク６に供給される。中間タンク６に貯留されたインクは、中間タンク６から配管ライン６Ｔを通して液体吐出ヘッド１０に供給される。液体吐出ヘッド１０は、インクジェットヘッド部２において記録媒体Ｐ上に向かってインクを射出する。定着装置９は、記録媒体Ｐ上に供給されたインクを記録媒体Ｐに定着させる。インクジェットプリンタ１においては、以上のようにして記録媒体Ｐ上に画像を形成することができる。
【００２５】
（液体吐出ヘッド）
図２は、図１に示す液体吐出ヘッドの上面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図１に示す液体吐出ヘッドに形成される液体の流路を示す図である。図５は、図１に示す液体吐出ヘッドに形成される１つのチャネルを模式的に示す図である。図２から図５を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０について説明する。
【００２６】
図２から図４に示すように、液体吐出ヘッド１０は、基板２０、ノズルプレート３０、複数の圧電素子４０およびインク供給部５０を備える。基板２０は、内部に液体の流路を形成したり、圧電素子４０を積層したり、ノズルプレート３０を接合したり、インク供給部５０を接合したりするためのベースとなる部材である。液体吐出ヘッド１０は、複数のチャネルが２列に並ぶように構成されている。
【００２７】
基板２０は、平面視略矩形形状を有する。基板２０は、ノズルプレート３０と接合されることにより圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄとなる部分を含むとともに、共通室２８ｃにインクを供給するためのインク供給孔２９を含む。
【００２８】
圧力室２８ａは複数形成される。複数の圧力室２８ａは、千鳥状に配列される。具体的には、基板２０の長手方向に沿って列状に並ぶ複数の圧力室２８ａは、基板２０の短手方向に２列に並んで配置され、第１列を構成する複数の圧力室２８ａは、第２列を構成する複数の圧力室２８ａと互い違いに並ぶように配置されている。
【００２９】
共通室２８ｃは、２つ形成される。２つの共通室２８ｃは、複数の圧力室２８ａを基板２０の短手方向に挟み込むように設けられる。２つの共通室２８ｃは、基板２０の長手方向に延在するように設けられている。
【００３０】
２つの共通室２８ｃのうち一方の共通室２８ｃは、第１列を構成する複数の圧力室２８ａのそれぞれに連通路２８ｂを介して連通する。２つの共通室２８ｃのうち他方の共通室２８ｃは、第２列を構成する複数の圧力室２８ａのそれぞれに連通路２８ｂを介して連通する。
【００３１】
副室２８ｄは、圧力室２８ａの先端に設けられている。副室２８ｄは、連通路２８ｂが位置する側とは反対側に設けられている。副室２８ｄは、後述するように圧力室２８ａとノズル孔３４とを接続する。
【００３２】
基板２０は、ボディ部２１および振動層２５を含む。ボディ部２１および振動層２５の構成については、図５および図６を用いて後述する。
【００３３】
ノズルプレート３０は、複数のノズル孔３４を含む。複数のノズル孔３４は、複数の圧力室２８ａに対応して千鳥状に配列されている。複数のノズル孔３４のそれぞれは、副室２８ｄを介して各圧力室２８ａに連通する。複数のノズル孔３４は、インクの液滴を吐出するための吐出口として機能する。
【００３４】
複数の圧電素子４０は、複数の圧力室２８ａと一対一の関係で対応して設けられている。圧電素子４０は、当該圧電素子４０と圧力室２８ａとで振動層２５を挟み込むように設けられている。圧電素子４０は、圧力室２８ａを加圧し、圧力室２８ａに貯留されたインクをノズル孔３４から吐出させる。圧電素子４０の構成については、図５，６を用いて後述する。
【００３５】
インク供給部５０は、筒状部５１およびインク導入路５２を有する。筒状部５１は、たとえば略円筒形状を有する。インク導入路５２は、筒状部５１の内周面によって規定される。インク導入路５２は、基板２０の振動層２５に設けられたインク供給孔２９に連通する。
【００３６】
図５は、図１に示す液体吐出ヘッドに形成される１つのチャネルを模式的に示す図である。図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。液体吐出ヘッドに具備されるチャネルは、インクを吐出するための部位であり、１つの圧力室２８ａに対応する部位である。
【００３７】
図５および図６に示すように、チャネルは、ボディ部２１および振動層２５を含む基板２０、基板２０上に配置される圧電素子４０、接続部４４および配線部４５、ノズルプレート３０、ならびに圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄによって構成されている。
【００３８】
ボディ部２１は、ボディ基板２２および絶縁膜２３，２４を有する。ボディ基板２２は、たとえばシリコンによって形成されている。絶縁膜２３，２４は、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ２）によって形成されている。絶縁膜２３，２４は、ボディ基板２２の両主面に設けられている。
【００３９】
振動層２５は、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄに跨るように設けられている。これにより、振動層２５は、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄの上壁を構成する。振動層２５は、複数の圧力室２８ａに対応するように設けられた複数の圧電素子４０の伸縮によって部分的に振動する。
【００４０】
振動層２５は、従動板２６および絶縁膜２７を有する。従動板２６は、たとえばシリコンによって形成されている。絶縁膜２７は、酸化シリコンによって形成されている。絶縁膜２７は、ボディ部２１が位置する側とは反対側に位置する従動板２６の主面上に設けられている。
【００４１】
圧電素子４０、接続部４４および配線部４５は、ボディ部２１が位置する側とは反対側に位置する振動層２５の主面上に設けられている。圧電素子４０は、圧力室２８ａの上方に設けられている。接続部４４は、副室２８ｄの上方に設けられている。配線部４５は、ボディ基板２２の上方に設けられている。
【００４２】
圧電素子４０、接続部４４および配線部４５は、下部電極４３、圧電体４２および上部電極４１がこの順で積層されることにより構成されている。
【００４３】
下部電極４３は、ボディ部２１が位置する側とは反対側に位置する振動層２５の主面上に設けられている。下部電極４３は、チタンや白金層などからなる金属層によって形成されている。
【００４４】
圧電体４２は、絶縁膜２７が位置する側とは反対側に位置する下部電極４３の主面上に設けられている。圧電体４２は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｔｉ／Ｚｒ）Ｏ３）などのペロブスカイト型の金属酸化物によって形成されている。
【００４５】
上部電極４１は、下部電極４３が位置する側とは反対側に位置する圧電体４２の主面上に設けられている。上部電極４１は、チタンや白金層などからなる金属層によって形成されている。
【００４６】
上部電極４１および下部電極４３は、その間に圧電体４２を挟み込むように設けられている。上部電極４１および下部電極４３は、駆動部１５に接続されている。駆動部１５から上部電極４１および下部電極４３に印加される電圧（駆動信号）に基づいて、圧電体４２が駆動される。
【００４７】
圧電体４２は、駆動信号に基づいて伸縮することにより、振動層２５を部分的に振動させる。これにより、圧電素子４０は、圧電素子４０に対応する圧力室２８ａを加圧して、圧力室２８ａに貯留されているインクをノズル孔３４から吐出させる。
【００４８】
ノズルプレート３０は、圧電素子４０が位置する側とは反対側に位置する基板２０の主面に接合されている。ノズルプレート３０は、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄに跨るように設けられている。これにより、ノズルプレート３０は、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄの下壁を構成する。
【００４９】
ノズルプレート３０は、ベース板３１、接着層３２および樹脂板３３、空気層Ｓ１およびノズル孔３４を含む。
【００５０】
ベース板３１は、たとえばシリコンによって形成されている。接着層３２は、基板２０に対向するベース板３１の主面上において、ベース板３１における圧力室２８ａに対応する部分３１ａを除く部分に設けられている。接着層３２の厚さは、数μｍ〜２０μｍ程度である。
【００５１】
樹脂板３３は、たとえば、エポキシ樹脂フィルムで形成されている。樹脂板３３の厚さは、５０μｍ〜１００μｍ程度である。樹脂板３３の剛性は、ベース板３１の剛性よりも小さくなるように構成されている。
【００５２】
樹脂板３３は、圧力室２８ａに対応する部分３３ａを除き接着層３２によってベース板３１に接合されている。これにより、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａと、ベース板３１のうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａとの間には、空気層Ｓ１（隙間）が形成されている。
【００５３】
この樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａと、ベース板３１のうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａと、これらの間に位置する空気層Ｓ１によって圧力室２８ａの下壁が構成されている。
【００５４】
このように、間に隙間が形成されるように圧力室２８ａ側から順に剛性の小さい樹脂板３３（第１層）および剛性の大きいベース板３１（第２層）が配置されて圧力室２８ａの下壁が構成されることにより、圧力室２８ａの下壁は、圧電素子４０により圧力室２８ａが加圧される加圧状態と、ノズル孔３４からインクが吐出されるとともに圧力室２８ａへの加圧が停止されることにより、圧力室２８ａが減圧された状態となる減圧状態とにおいて後述するように振動特性が異なる。
【００５５】
（圧力室の変形挙動）
図７は、図１に示す液体吐出ヘッドの圧力室が加圧された加圧状態を示す図である。図８は、図１に示す液体吐出ヘッドの圧力室が減圧された減圧状態を示す図である。図７および図８を参照して、圧力室の変形挙動について説明する。
【００５６】
図７に示すように、圧電体４２に駆動信号が印加されると、圧力室２８ａの上壁を構成する部分の振動層２５ａがノズルプレート３０に近づくように湾曲し、下方に凸形状となるように変形する。これにより、圧力室２８ａが加圧された加圧状態となる。
【００５７】
圧力室２８ａが加圧されると、圧力室２８ａの下壁を構成する部分のノズルプレート３０は、振動層２５から遠ざかるように湾曲し、下方に凸形状となるように変形する。この際、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、ベース板３１のうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａに接触した状態で、当該部分３１ａとともに変形する。
【００５８】
これにより、加圧状態における圧力室２８ａの下壁の剛性は、樹脂板３３の剛性とベース板３１の剛性とを加算したものとなる。また、樹脂板３３とベース板３１とが接触した状態で変形するため、駆動力の低下も防止することができる。これにより、高出力を維持することができる。
【００５９】
図８に示すように、圧電体４２の駆動信号が除去されると、圧力室２８ａの上壁を構成する部分の振動層２５ａが元の状態に戻り、圧力室２８ａが減圧された減圧状態となる。
【００６０】
圧力室２８ａが減圧されると、圧力室２８ａの下壁を構成する部分のノズルプレート３０の変形も元の状態に戻ろうとする。この際、樹脂板３３の剛性がベース板３１の剛性よりも小さいことから、樹脂板３３は、ベース板３１よりも先に元の状態に戻るように変形する。
【００６１】
これにより、減圧状態における圧力室２８ａの下壁の剛性は、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａの剛性に近くなる。減圧状態における圧力室２８ａの下壁の剛性は、加圧状態における圧力室２８ａの下壁の剛性よりも小さくなる。
【００６２】
樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、剛性が小さいため、減圧状態において、ベース板３１から離間して独立して変形し圧力室２８ａの圧力変化に追従して振動層２５に近づくように変形する。すなわち、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、減圧状態において、圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。これにより、圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減し、気泡の発生が抑制される。
【００６３】
ここで、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、周囲が接着層３２によって接着固定されている。
【００６４】
本実施の形態における圧力室２８ａの下壁のように、周囲が拘束された薄膜の剛性は、一般に「バルジ試験法」で測定される。この方法は、周囲が拘束された薄膜に陽圧および負圧を付与し、その変形量により剛性を算出する。
【００６５】
本実施の形態では、陽圧を付与した場合の薄膜、すなわち上述の下壁の剛性は、ベース板３１のうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａの剛性と樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａの剛性との和に等しくなるため、負圧を付与した場合の下壁の剛性（樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａの剛性）よりも大きくなる。このような加圧状態と減圧状態における剛性の違いから振動特性が異なることとなる。
【００６６】
また、上述のように、加圧状態では圧力室２８ａの下壁が振動層２５から遠ざかるように変形する一方で、減圧状態では前記の下壁が元の状態に戻ろうとして振動層２５に近づくように変形することから、変形の方向によって下壁の剛性が異なる異方性を備えているとも言える。
【００６７】
（インクの吐出動作および圧力室の状態）
図９（Ａ）は、図１に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際に圧電素子に印加される駆動電圧の時間的な変化を示す図である。図９（Ｂ）は、図１に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際における圧力室内の圧力の時間的な変化および各圧力状態における圧力室内の様子を示す図である。図９（Ａ）および図９（Ｂ）を参照して、インクの吐出動作および当該動作に伴う圧力室の様子について説明する。
【００６８】
図９（Ａ）に示すように、インクを吐出する際には、圧電素子４０にパルス状の波形を有する駆動電圧が印加される。なお、印加される駆動電圧の大きさ（Ｖ２−Ｖ１の値）、印加時間、および周波数は、インクジェットプリンタの仕様やインクジェットヘッドの性能により適宜設定することができる。
【００６９】
時刻Ｔ１までは、圧電素子４０には基準電圧Ｖ１が印加されている。時刻Ｔ１において、印加電圧を増加させ、圧電素子４０に電圧Ｖ２を印加し、この状態を時刻Ｔ２まで維持する。時刻Ｔ２に圧電素子４０に印加する電圧を基準電圧Ｖ１に変更し、次の吐出タイミングまでこの状態を維持する。
【００７０】
ここで、時刻Ｔ１までを非駆動時Ｒ１、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までを駆動時Ｒ２、時刻Ｔ２から所定の時刻までを駆動直後Ｒ３とする。
【００７１】
図９（Ｂ）に示すように、非駆動時Ｒ１においては、圧電素子４０は駆動されないため、圧力室２８ａ内の圧力は一定に保たれる。次に、駆動時Ｒ２においては、圧電素子４０が変形することにより、振動層２５の一部がノズルプレート３０に近づく方向に湾曲する。これにより、圧力室２８ａは、圧電素子４０により圧力値Ｐ１まで加圧され、加圧状態となる。この結果、ノズル孔３４からインクが吐出される。
【００７２】
駆動直後Ｒ３においては、印加電圧が基準電圧に戻ることにより圧電素子４０の変形が戻り、振動層２５も元の状態に戻ろうとする。駆動直後Ｒ３においては、駆動時Ｒ２にノズル孔３４からインクが吐出されたことおよび圧力室２８ａへの加圧が停止されることにより、圧力室２８ａ内は減圧され減圧状態となる。
【００７３】
駆動直後Ｒ３においては、上述のように、ベース板３１に接着されていない部分の樹脂板３３が、圧力室２８ａ内の圧力変動を緩和するように変形する。これにより、圧力室２８ａ内の圧力はＰ２内に収まるようになり、負圧が大きくなることを抑制することができる。この結果、気泡の発生が抑制される。
【００７４】
（比較例）
図１０は、比較例における液体吐出ヘッドの断面図である。図１１（Ａ）は、図１０に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際に圧電素子に印加される駆動電圧の時間的な変化を示す図である。図１１（Ｂ）は、図１０に示す液体吐出ヘッドが液体を吐出する際における圧力室内の圧力の時間的な変化および各圧力状態における圧力室内の様子を示す図である。図１０、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を参照して、比較例における液体吐出ヘッド１０Ｘについて説明する。
【００７５】
図１０に示すように、比較例における液体吐出ヘッド１０Ｘは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｘの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００７６】
ノズルプレート３０Ｘは、実施の形態１に係るノズルプレート３０と比較して、接着層３２、樹脂板３３および空気層Ｓ１を含んでおらず、ベース板３１のみによって構成されている。
【００７７】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド１０Ｘは、非駆動時Ｒ１および駆動時Ｒ２においては、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０とほぼ同様にインクの吐出動作が行われ、圧力室２８ａも実施の形態１同様に変化する。
【００７８】
駆動直後Ｒ３においては、振動層２５は、元の形状に戻るものの、ベース板３１の剛性は、相当程度高いことから圧力室２８ａの圧力変動に追従してすぐに変形することができず、圧力室２８ａの体積が増加する。また、圧力室２８ａ内へのインクの供給には相当程度時間がかかる。このため、圧力室２８ａ内の圧力は、実施の形態１の値Ｐ２を大きく下回るＰ３となる。この結果、圧力室２８ａ内のインクの圧力が飽和水蒸気圧よりも小さくなり、圧力室２８ａ内のインク内に気泡が発生する。
【００７９】
（液体吐出ヘッドの製造方法）
図１２から図１７は、図１に示す液体吐出ヘッドの製造工程の第１工程から第６工程を示す図である。図１２から図１７を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０の製造方法について説明する。
【００８０】
図１２に示すように、液体吐出ヘッドの製造工程の第１工程においては、圧電素子４０が設けられた基板２０を準備する。圧電素子４０が設けられた基板２０を準備するに際して、まず、酸化膜を介して２枚のシリコンが接合されたＳＯＩ（Silicon  on  Insulator）構造を有するＳＯＩ基板を１５００℃程度で加熱する。これにより、両主面に二酸化シリコンが形成された基板を形成する。この両主面に二酸化シリコンが形成されたＳＯＩ基板は、ボディ部２１を構成する部位と、後工程を経ることによって振動層２５を構成する部位とを含む。
【００８１】
続いて、加熱されたＳＯＩ基板の一方側の主面に下部電極４３を構成する金属層をスパッタ法等により成膜する。次に、金属層上に圧電体層を成膜する。フォトリソ法を用いてこの圧電体層を所定のパターンにパターニングすることにより、圧電体４２を形成する。
【００８２】
次に、上部電極４１となる金属膜をスパッタ法等により下部電極４３上および圧電体４２上に成膜する。フォトリソ法を用いて金属膜を所定のパターンにパターニングすることにより、上部電極４１を形成する。
【００８３】
続いて、フォトリソ法を用いてＳＯＩ基板の他方側をパターニングすることにより、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄとなる部分を形成する。以上のような工程を経て、圧電素子４０が設けられた基板２０が準備される。
【００８４】
図１３に示すように、液体吐出ヘッドの製造工程の第２工程においては、ノズルプレート３０の一部を構成するベース板３１を準備する。ベース板３１には、厚み方向に貫通するノズル孔を構成する孔部３１ｃが設けられている。
【００８５】
図１４に示すように、液体吐出ヘッドの製造工程の第３工程においては、ベース板の一方の主面上に接着層３２を設ける。この際、接着層３２は、ベース板３１の一方の主面のうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａを除く主面上に設けられる。圧力室２８ａに対応する部分３１ａには、接着層３２が設けられない非接着領域Ａ１が形成される。
【００８６】
接着層３２は、スクリーンマスクを利用した印刷法を用いてパターンニングしてもよいし、感光性接着剤を用いてパターニングしてもよい。
【００８７】
図１５に示すように、液体吐出ヘッドの製造工程の第４工程においては、接着層３２を用いて樹脂板３３をベース板３１に接合する。これにより、ノズルプレート３０が形成される。
【００８８】
上述の非接着領域Ａ１が設けられることにより、樹脂板３３とベース板３１とを接合した際に、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａとベース板３１のうち圧力室２８ａに対応する３１ａとの間に、空気層Ｓ１が形成される。また、樹脂板３３に設けられた孔部３３ｃがベース板３１の孔部３１ｃに連通することにより、ノズル孔３４が形成される。
【００８９】
図１６に示すように、液体吐出ヘッドの製造工程の第５工程においては、圧電素子４０が位置する側とは反対側に位置する基板２０の主面に接着剤７１を塗布する。
【００９０】
図１７に示すように、液体吐出ヘッドの製造工程の第６工程においては、接着剤７１を用いてノズルプレート３０を圧電素子４０が設けられた基板２０に接合する。これにより、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄの下壁がノズルプレート３０によって構成され、圧力室２８ａ、連通路２８ｂ、共通室２８ｃおよび副室２８ｄが形成されるとともに、本実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０が製造される。
【００９１】
（作用・効果）
以上のように、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０においては、圧力室２８ａの下壁が、樹脂板３３とベース板３１とが空気層Ｓ１を挟み込むように圧力室２８ａ側からこの順で配置されることで構成されることにより、加圧状態と減圧状態とで下壁の振動特性が異なるように設けられる。圧力室２８ａの下壁は、加圧状態において上述のように駆動力の低下を防止し、減圧状態において圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように構成されている。
【００９２】
このため、圧力室２８ａの下壁が、インク吐出後にて圧電素子４０からの加圧が停止される状態において圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減する。この結果、減圧状態において、圧力室２８ａ内のインクの圧力が飽和水蒸気圧を下回ることを抑制できる。したがって、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０およびこれを備えたインクジェットプリンタは、高出力を維持しながら気泡の発生を抑制することができる。
【００９３】
［実施の形態２］
図１８は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドの圧力室が減圧された減圧状態を示す図である。なお、図１８においては、便宜上のため、圧電素子４０等については省略している。図１８を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【００９４】
本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０Ａは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ａに含まれる樹脂板３３Ａの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００９５】
樹脂板３３Ａは、ベース板３１と粘性が異なるように設けられている。本実施の形態においては、加圧状態と減圧状態とで圧力室２８ａの下壁の剛性および粘性が異なることにより、圧力室２８ａの下壁が、加圧状態と減圧状態とで異なる振動特性を有する。
【００９６】
加圧状態においては、樹脂板３３Ａのうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、ベース板３１のうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａに接触した状態で、当該部分３１ａとともに変形する。これにより、加圧状態における圧力室２８ａの下壁の粘性および剛性は、樹脂板３３の粘性および剛性とベース板３１の粘性および剛性とを加算したものとなる。
【００９７】
一方、減圧状態においては、樹脂板３３Ａのうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、ベース板３１から離間して独立して変形し圧力室２８ａの圧力変化に追従して振動層２５に近づくように変形する。この際、樹脂板３３Ａのうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、高次の振動を発生する。
【００９８】
この高次の振動は、変形角度が大きく、その速度も増加するため、粘性抵抗が大きくなる。これにより、減圧状態において、圧力室２８ａ内の圧力の変動を早く減衰することができ、気泡の発生を抑制することができる。なお、加圧状態においては、樹脂板３３Ａは、ベース板３１に接触しながら変形するため、粘性抵抗はほとんど増加しない。これにより、出力低下が大きくなることはない。
【００９９】
このように、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０Ａは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と同等以上の効果が得られる。
【０１００】
なお、本実施の形態においては、加圧状態と減圧状態とで圧力室２８ａの下壁の剛性および粘性が異なることにより、圧力室２８ａの下壁が、加圧状態と減圧状態とで異なる振動特性を有する場合を例示して説明したが、これに限定されず、加圧状態と減圧状態とで圧力室２８ａの下壁の粘性が異なることにより、圧力室２８ａの下壁が、加圧状態と減圧状態とで異なる振動特性を有していてもよい。
【０１０１】
［実施の形態３］
図１９は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドの断面図を示す図である。図１９を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０Ｂについて説明する。
【０１０２】
図１９に示すように、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０Ｂは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｂの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１０３】
ノズルプレート３０Ｂのベース板３１Ｂは、圧力室２８ａに対応する部分３３ａに突起部３５を有する。突起部３５は、振動層２５に向けて突出するように設けられている。樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、空気層Ｓ１を介して突起部３５を覆うように設けられている。
【０１０４】
このように構成された場合においても、実施の形態１と同様に加圧状態と減圧状態とにおいて圧力室２８ａの下壁の振動特性が異なる。
【０１０５】
加圧状態においては、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、突起部３５に接触した状態で、ベース板３１Ｂのうち圧力室２８ａに対応する部分３１ａとともに変形する。
【０１０６】
図２０は、図１９に示す液体吐出ヘッドの圧力室が減圧された減圧状態を示す図である。図２０を参照して、液体吐出ヘッド１０Ｂの圧力室２８ａが減圧された減圧状態について説明する。
【０１０７】
減圧状態においては、樹脂板３３のうち圧力室２８ａに対応する部分３３ａは、剛性が小さいため、ベース板３１Ｂの突起部３５から離間して独立して変形し圧力室２８ａの圧力変化に追従して振動層２５に近づくように変形する。
【０１０８】
このように本実施の形態に係る液体吐出ヘッド１０Ｂにおいても、加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成され、圧力室２８ａの下壁が加圧状態において駆動力の低下を防止し、減圧状態において圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。これにより、高出力を維持しながら圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減し、気泡の発生が抑制される。
【０１０９】
［実施の形態４］
図２１は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。図２１を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１１０】
本実施の形態に係る液体吐出ヘッドは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｃの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１１１】
ノズルプレート３０Ｃは、実施の形態１に係る樹脂板３３に代えて薄膜層３３Ｃを含む。薄膜層３３Ｃは、たとえば、シリコンや金属膜等によって構成される。この薄膜層３３Ｃも実施の形態１に係る樹脂板３３と同様に機能する。これにより、圧力室２８ａの下壁は、加圧状態と減圧状態とにおいて振動特性が異なることとなり、加圧状態において駆動力の低下を防止し、減圧状態において、圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。したがって、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドにあっても実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０とほぼ同様の効果が得られる。
【０１１２】
［実施の形態５］
図２２は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。図２２を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１１３】
本実施の形態に係る液体吐出ヘッドは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｄの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１１４】
ノズルプレート３０Ｄは、ベース板３１に複数の溝部３１ｄが設けられることにより構成されている。複数の溝部３１ｄは、圧力室２８ａに向けて開口するように設けられている。複数の溝部３１ｄは、たとえばフォトリソ法を用いて形成される。
【０１１５】
このように構成された場合には、加圧状態においては、ノズルプレート３０Ｄが振動層２５から遠ざかるように湾曲する際に、溝部３１ｄの上部側を規定する部分のベース板３１が接触し、ノズルプレート３０Ｄの剛性が高くなる。一方、減圧状態においては、ノズルプレート３０Ｄが振動層２５に近づくように湾曲する際に、溝部３１ｄの上部側を規定する部分のベース板３１が離間するため、剛性が低くなる。
【０１１６】
以上のように本実施の形態に係る液体吐出ヘッドにおいても、加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成され、圧力室２８ａの下壁が加圧状態において駆動力の低下を防止し、減圧状態において圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。これにより、高出力を維持しながら圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減し、気泡の発生が抑制される。
【０１１７】
［実施の形態６］
図２３は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。図２３を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１１８】
本実施の形態に係る液体吐出ヘッドは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｅの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１１９】
ノズルプレート３０Ｅは、ベース板３１と多孔質のシリコン層３３Ｅとを含む。多孔質のシリコン層３３Ｅは、シリコンから成るベース板３１の表面をフッ酸等の溶液でエッチングすることにより形成することができる。多孔質のシリコン層３３Ｅは、圧力室２８ａに面するように配置される。
【０１２０】
このように構成された場合には、加圧状態においては、ノズルプレート３０Ｅが振動層２５から遠ざかるように湾曲する際に、シリコン層３３Ｅに含まれる複数の孔が潰れる。これにより、複数の孔の周囲に位置する部分のベース板３１が接触し、ノズルプレート３０Ｅの剛性が高くなる。一方、減圧状態においては、ノズルプレート３０Ｅが振動層２５に近づくように湾曲する際に、複数の孔が互いに離間し、ノズルプレート３０Ｅの剛性が低くなる。
【０１２１】
以上のように本実施の形態に係る液体吐出ヘッドにおいても、加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成され、圧力室２８ａの下壁が加圧状態において駆動力の低下を防止し、減圧状態において圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。これにより、高出力を維持しながら圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減し、気泡の発生が抑制される。
【０１２２】
［実施の形態７］
図２４は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。図２４を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１２３】
本実施の形態に係る液体吐出ヘッドは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｆの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１２４】
ノズルプレート３０Ｆは、ベース板３１および応力制御膜３６を含む。応力制御膜３６は、圧力室２８ａが位置する側とは反対側に位置するベース板３１の主面上に設けられている。応力制御膜３６は、たとえば引張応力を備えるように構成される。応力制御膜３６は、たとえばＳｉＮ層によって構成される。ＳｉＮ膜は、蒸着やＣＶＤ法等を用いて形成される。
【０１２５】
このように構成された場合には、加圧状態においては、ノズルプレート３０Ｆが振動層２５から遠ざかるように湾曲する際に、引張応力の作用により変形しにくくなる。一方、ノズルプレート３０Ｆが振動層２５に近づくように湾曲する際に、引張応力の作用により変形しやすくなる。
【０１２６】
以上のように本実施の形態に係る液体吐出ヘッドにおいても、加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成され、圧力室２８ａの下壁が加圧状態において駆動力の低下を防止し、減圧状態において圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。これにより、高出力を維持しながら圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減し、気泡の発生が抑制される。
【０１２７】
［実施の形態８］
図２５は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドのノズルプレートを示す図である。図２５を参照して、本実施の形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１２８】
本実施の形態に係る液体吐出ヘッドは、実施の形態１に係る液体吐出ヘッド１０と比較した場合に、ノズルプレート３０Ｇの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１２９】
ノズルプレート３０Ｇは、ベース板３１および応力制御膜３７を含む。応力制御膜３７は、圧力室２８ａが位置する側に位置するベース板３１の主面上に設けられている。応力制御膜３７は、たとえば圧縮応力を備えるように構成される。応力制御膜３７は、たとえばＳｉＯ２層によって構成される。ＳｉＯ２層は、熱酸化、蒸着、ＣＶＤ法等を用いて形成される。
【０１３０】
このように構成された場合には、加圧状態においては、ノズルプレート３０Ｇが振動層２５から遠ざかるように湾曲する際に、圧縮応力の作用により変形しにくくなる。一方、ノズルプレート３０Ｇが振動層２５に近づくように湾曲する際に、圧縮応力の作用により変形しやすくなる。
【０１３１】
以上のように本実施の形態に係る液体吐出ヘッドにおいても、加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成され、圧力室２８ａの下壁が加圧状態において駆動力の低下を防止し、減圧状態において圧力室２８ａの圧力変動を緩和するように変形する。これにより、高出力を維持しながら圧力室２８ａ内に生じる負圧を低減し、気泡の発生が抑制される。
【０１３２】
なお、上述した実施の形態１から８においては、圧力室２８ａの下壁が、加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成される場合を例示して説明した、これに限定されず、圧力室２８ａの上壁または周壁が加圧状態と減圧状態とで振動特性が異なるように構成されていてもよい。
【０１３３】
また、上述した実施の形態２から７に係る液体吐出ヘッドは、実施の形態１に係るインクジェットプリンタに適用することができる。
【０１３４】
以上説明した本発明に基づく液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、上記吐出口に連通する圧力室と、上記圧力室を加圧し、上記圧力室に貯留された上記液体を上記吐出口から吐出させる圧電素子とを備え、上記圧力室を規定する壁部の少なくとも一部が、上記圧電素子により上記圧力室が加圧される加圧状態と、上記吐出口から上記液体が吐出されるとともに上記圧力室への加圧が停止されることにより、上記圧力室が減圧された状態となる減圧状態とにおいて振動特性が異なる部分を含み、上記振動特性が異なる部分は、上記減圧状態において、上記圧力室の圧力変動を緩和するように構成されている。
【０１３５】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記圧力室を規定する壁部の一部は、上記圧電素子が配置される側と異なる壁部に位置していることが好ましい。
【０１３６】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、上記減圧状態における剛性が、上記加圧状態における剛性よりも小さくなるように構成されていてもよい。
【０１３７】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、上記減圧状態における粘性が、上記加圧状態における粘性よりも小さくなるように構成されていてもよい。
【０１３８】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、第１層と、上記第１層よりも剛性の大きく、上記第１層との間に隙間が形成されるように上記第１層から離間して設けられた第２層とを含むことが好ましく、上記第１層および上記第２層は、上記圧力室側から順に配置されることが好ましい。この場合には、上記加圧状態において、上記第１層は、上記第２層に接触した状態で上記第２層とともに変形することが好ましく、上記減圧状態において、上記第１層は、上記第２層とは独立して変形することが好ましい。
【０１３９】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記隙間は、空気が充填された空気層によって構成されていることが好ましい。
【０１４０】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記第２層は、上記圧力室に向けて突出する突起部を有していてもよい。この場合には、上記第１層は、上記突起部との間に隙間が形成されるように上記突起部を覆っていることが好ましい。
【０１４１】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記第１層は、樹脂、シリコン、または金属膜からなることが好ましい。
【０１４２】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、上記圧力室を規定する壁部の少なくとも一部に、上記圧力室側に向けて開口する溝部が複数設けられていることにより構成されていてもよい。
【０１４３】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、上記圧力室側から順に配置された第１層および第２層を含むことが好ましい。この場合には、上記第１層は、多孔質部材によって構成されていてもよい。
【０１４４】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、上記圧力室側から順に配置された第１層および第２層を含むことが好ましい。この場合には、上記第１層は、上記振動特性が異なる部分に引張応力を作用させる応力制御膜によって構成されていてもよい。
【０１４５】
上記本発明に基づく液体吐出ヘッドにあっては、上記振動特性が異なる部分は、上記圧力室側から順に配置された第１層および第２層を含むことが好ましい。この場合には、上記第１層は、上記振動特性が異なる部分に圧縮応力を作用させる応力制御膜によって構成されていてもよい。
【０１４６】
本発明に基づくインクジェットプリンタは、上記の液体吐出ヘッドを備え、上記液体吐出ヘッドから記録媒体に向けて液体を吐出することで印刷を行なう。
【０１４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  インクジェットプリンタ、２  インクジェットヘッド部、３  繰り出しロール、４  巻き取りロール、５ａ，５ｂ  バックロール、６  中間タンク、６Ｔ，７Ｔ  配管ライン、７  送液ポンプ、８  貯留タンク、９  定着装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｘ  液体吐出ヘッド、１５  駆動部、２０  基板、２１  ボディ部、２２  ボディ基板、２３，２４  絶縁膜、２５，２５ａ  振動層、２６  従動板、２７  絶縁膜、２８ａ  圧力室、２８ｂ  連通路、２８ｃ  共通室、２８ｄ  副室、２９  インク供給孔、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｘ  ノズルプレート、３１，３１Ｂ  ベース板、３１ｃ  孔部、３１ｄ  溝部、３２  接着層、３３，３３Ａ  樹脂板、３３ｃ  孔部、３３Ｃ  薄膜層、３３Ｅ  シリコン層、３４  ノズル孔、３５  突起部、３６，３７  応力制御膜、４０  圧電素子、４１  上部電極、４２  圧電体、４３  下部電極、４４  接続部、４５  配線部、５０  インク供給部、５１  筒状部、５２  インク導入路、７１  接着剤。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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