(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流入する液体流入口が形成された共通液室と、
前記共通液室との接続口と、この接続口に繋がる圧力室と、この圧力室に繋がっているとともに被噴射体に対向する対向面に形成された、被噴射体に向けて液滴を噴射するノズルと、をそれぞれ含む複数の第１個別液体流路と、
前記複数の第１個別液体流路に係る複数の前記接続口に関して前記液体流入口と反対側に形成された前記共通液室との接続口と、この接続口に繋がっているとともに前記対向面に形成された、被噴射体に向けて液滴を噴射しないダミーノズルとを含む第２個別液体流路と、
前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与するエネルギー付与手段とを有する液滴噴射ヘッドを備えており、
前記共通液室は、前記液体流入口が形成された部分から、前記対向面と平行な延在方向に延びており、
前記複数の第１個別液体流路に対応する複数の前記ノズルは、前記対向面と平行で且つ前記延在方向と直交する前記共通液室の幅方向に関して、前記共通液室からずれた位置において前記延在方向に配列されており、
前記ダミーノズルは、前記延在方向に関する、複数の前記ノズルの前記液体流入口と反対側において、前記ノズルとともに前記延在方向に配列されており、
前記共通液室には、
前記複数の第１個別液体流路に係る複数の前記接続口が形成された第１領域と、
前記延在方向に関して、前記第１領域の前記液体流入口と反対側に連なっているとともに、前記幅方向に関する長さが前記第１領域よりも長くなっていることによって前記延在方向に沿った単位長さあたりの音響容量が前記第１領域よりも大きくなっており、前記第２個別液体流路に係る前記接続口が形成された第２領域とが設けられており、
前記第２領域は、前記幅方向に前記ダミーノズルと重なる位置まで延びているととともに、前記幅方向に関して、前記ダミーノズルと重なっているのと反対側の端が、前記第１領域の前記ノズルと反対側の端と同じ位置にくるように設けられていることによって、前記第１領域よりも前記幅方向に関する長さが長くなっていることを特徴とする液滴噴射装置。
【請求項２】
前記共通液室の前記第２領域の壁面の少なくとも一部を形成する第１薄肉膜と、
前記第１薄肉膜によって壁面の一部が形成され且つ前記第１薄肉膜よりも剛性が低い第１ダンパ室とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
【請求項３】
前記第２領域の前記第１薄肉膜と対向する壁面を形成する第２薄肉膜と、
前記第２薄肉膜によって壁面の一部が形成され且つ前記第２薄肉膜よりも剛性が低い第２ダンパ室とをさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射装置。
【請求項４】
前記延在方向及び前記幅方向と直交する、前記共通液室の高さ方向に関して、前記第２領域の長さが、前記第１領域の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項５】
複数の前記共通液室を備え、２以上の前記共通液室について、前記第２領域同士を前記第１領域に関して前記液体流入口と反対側において互いに接続させるように延在した接続流路をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【請求項６】
前記接続流路の壁面を形成する第３薄肉膜と、
前記第３薄肉膜によって壁面の一部が形成され且つ前記第３薄肉膜よりも剛性が低い第３ダンパ室とをさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の液滴噴射装置。
【請求項７】
前記エネルギー付与手段が、前記圧力室に対向する圧電層と、前記圧力室の容積を変化させるために前記圧電層に電界を印加する少なくとも一対の電極とを含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口から液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内のインクに圧力を付与することによってノズルからインクを噴射するインクジェットヘッド（液滴噴射装置）において、圧力室内のインクに圧力を付与したときに圧力室内において発生し、圧力室に連通する共通液室に伝播した圧力波を、共通液室内において減衰させ、圧力波がさらに他の圧力室に伝播するのを防止することにより、インクの噴射特性にばらつきが生じるのを抑制しているものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェット式記録ヘッド（インクジェットヘッド）では、ノズルに連通する複数の圧力発生室（圧力室）はインク供給路を介してインク貯留室（共通液室）に連通しており、ヘッドケースのインク貯留室に対応する部分には凹部が形成されている。そして、振動板の凹部と重なる部分がインク貯留室内において圧力変動を逃がす（圧力波を減衰させる）ダンパとして作用する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２７３５４号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、ヘッドの高密度化、小型化を実現しようとすると、インク貯留室の大きさを小さくする必要がある。これにより、凹部も小さくなってしまい、振動板のダンパとして作用する部分の面積が小さくなり、圧力波を十分に減衰させることができない虞がある。
【０００５】
本発明の目的は、圧力波を確実に減衰させることが可能な液滴噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の液滴噴射装置は、液体が流入する液体流入口が形成された共通液室と、共通液室との接続口と、この接続口に繋がる圧力室と、この圧力室に繋がっているとともに被噴射体に対向する対向面に形成された、被噴射体に向けて液滴を噴射するノズルと、をそれぞれ含む複数の第１個別液体流路と、複数の第１個別液体流路に係る複数の接続口に関して液体流入口と反対側に形成された共通液室との接続口と、この接続口に繋がっているとともに前記対向面に形成された、被噴射体に向けて液滴を噴射しないダミーノズルとを含む第２個別液体流路と、圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与するエネルギー付与手段とを備えている。共通液室は、液体流入口が形成された部分から、対向面と平行な延在方向に延びており、複数の第１個別液体流路に対応する複数のノズルは、対向面と平行で且つ延在方向と直交する共通液室の幅方向に関して、共通液室からずれた位置において延在方向に配列されており、ダミーノズルは、延在方向に関する、複数のノズルの液体流入口と反対側において、ノズルとともに延在方向に配列されており、共通液室には、複数の第１個別液体流路に係る複数の接続口が形成された第１領域と、延在方向に関して、第１領域の液体流入口と反対側に連なっているとともに、幅方向に関する長さが第１領域よりも長くなっていることによって延在方向に沿った単位長さあたりの音響容量が前記第１領域よりも大きくなっており、第２個別液体流路に係る接続口が形成された第２領域とが設けられている。第２領域は、幅方向にダミーノズルと重なる位置まで延びているととともに、幅方向に関して、ダミーノズルと重なっているのと反対側の端が、第１領域のノズルと反対側の端と同じ位置にくるように設けられていることによって、第１領域よりも幅方向に関する長さが長くなっている。
【０００７】
これによると、第２領域の単位長さあたりの音響容量が第１領域の単位長さあたりの音響容量よりも大きくなっているため、第２領域において圧力波を効率よく減衰させることができる。したがって、エネルギー付与手段により圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与したときに圧力室内で発生し、共通液室に伝播した圧力波が他の圧力室に伝播して吐出口からの液滴の噴射特性が変化してしまうクロストークが発生するのを防止することができる。さらに、共通液室内の圧力波の影響を受けやすいインク流入口と反対側の端部付近に、液滴の噴射を行う複数の第１個別液体流路の吐出口に連通する複数の接続口が形成されていないため、このようなクロストークはさらに発生しにくくなる。
【０００８】
加えて、第２領域には、液滴の吐出を行う第１個別液体流路に係る接続口が形成されておらず、液滴の吐出を行わない第２個別液体流路に係る接続口が形成されているため、第２領域は、第１領域に比べて設計の自由度が高く、音響容量の高い構造を形成しやすい。また、液体流入口から共通液室に液体が流入した場合、共通液室の液体流入口から離れている領域ほど液体が流れ込みにくく、その部分に第１個別液体流路に係る接続口が形成されていると、第１個別液体流路に気泡が流れ込み吐出口の液滴の噴射特性が変化してしまう虞がある。しかし、本発明の場合、共通液室の液体導入口から離れた位置には、液滴を噴射しない吐出口に連通する第２個別液体流路との接続口が形成されているため、気泡が容易に排出され、複数の第１個別液体流路には気泡が流れ込みにくい。
また、これによると、共通液室の幅方向に関する第２領域の長さを大きくすることにより、第２領域の延在方向に関する単位長さあたりの音響容量を大きくすることができる。
また、これによると、共通液室の幅方向から見たときに、第２領域よりも外側に第２個別液体流路が形成されていないため、共通液室の幅方向に関する第２領域の長さをさらに大きくすることができる。したがって、第２領域の単位長さ当たりの音響容量をさらに大きくすることができる。
【００１１】
また、本発明の液滴噴射装置においては、共通液室の第２領域の壁面の少なくとも一部を形成する第１薄肉膜と、第１薄肉膜によって壁面の一部が形成され且つ第１薄肉膜よりも剛性が低い第１ダンパ室とをさらに備えていてもよい。これによると、第１薄肉膜により第２領域の壁面を形成することによって、第２領域の延在方向に関する単位長さあたりの音響容量を大きくすることができる。さらに、共通液室の底面に平行な平面内で、延在方向と直交する方向に関する第２領域の長さが長くなっている場合には、第１薄肉膜及び第１ダンパ室のこの方向に関する長さも大きくすることができるので、第２領域の延在方向に関する単位長さあたりの音響容量はさらに大きくなる。
【００１２】
このとき、第２領域の第１薄肉膜と対向する壁面を形成する第２薄肉膜と、第２薄肉膜によって壁面の一部が形成され且つ第２薄肉膜よりも剛性が低い第２ダンパ室をさらに備えていてもよい。これによると、第２薄肉膜により第２領域の第１薄肉膜に対向する壁面を形成することによって、第２領域の延在方向に関する単位長さあたりの音響容量をさらに大きくすることができる。
【００１３】
また、本発明の液滴噴射装置においては、延在方向及び幅方向と直交する共通液室の高さ方向に関して、第２領域の長さが、第１領域の長さよりも大きくてもよい。これによると、第２領域の延在方向に関する単位長さあたりの音響容量をさらに大きくすることができる。
【００１４】
また、本発明の液滴噴射装置においては、複数の共通液室を備え、２以上の共通液室について、第２領域同士を第１領域に関して液体流入口と反対側において互いに接続させるように延在した接続流路をさらに備えていてもよい。これによると、接続流路により第２領域同士が接続されていることにより、複数の第２領域において圧力波を減衰させることができる。
【００１５】
このとき、接続流路の壁面を形成する第３薄肉膜と、第３薄肉膜によって壁面の一部が形成され且つ第３薄肉膜よりも剛性が低い第３ダンパ室とをさらに備えていてもよい。これによると、第３薄肉膜により接続流路の壁面を形成することによって、接続流路の延在方向に関する単位長さあたりの音響容量をさらに大きくすることができる。
【００１６】
また、本発明の液滴噴射装置においては、エネルギー付与手段が、圧力室に対向する圧電層と、圧力室の容積を変化させるために圧電層に電界を印加する少なくとも一対の電極とを含んでいてもよい。これによると、エネルギー付与手段を、圧力室に対向する圧電層と、圧電層に電界を印加する少なくとも一対の電極という簡単な構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、本発明の液滴噴射装置をノズルからインクを噴射し、記録用紙に記録を行うインクジェットヘッドに適用した一例である。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、図１の左右方向（走査方向）に移動可能なキャリッジ２、キャリッジ２に取り付けられ、記録用紙Ｐにインクを噴射するシリアル式のインクジェットヘッド３、記録用紙Ｐを図１の前方（紙送り方向）に搬送する用紙搬送ローラ４などを備えている。そして、インクジェットヘッド３は、キャリッジ２と一体的に走査方向に移動しつつキャリッジ２の下面に設けられたノズル１５からインクを噴射することによって記録用紙に印字を行うように構成されている。また、インクジェットヘッド３により印字が行われた記録用紙Ｐは、用紙搬送ローラ４により紙送り方向に排出される。
【００１９】
次に、インクジェットヘッド３について図２〜図４を用いて説明する。図２は、図１のインクジェットヘッド３の平面図である。図３は、図２のIII−III線断面図である。図４は、図２のIV−IV線断面図である。ただし、図２においては、後述する圧電アクチュエータ３２の図示を省略している。
【００２０】
図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド３は、圧力室１０、マニホールド流路（共通液室）１１などのインク流路が形成された流路ユニット３１と、流路ユニット３１の上面に配置され、圧力室１０内のインクに圧力を付与する（吐出エネルギーを付与する）圧電アクチュエータ（エネルギー付与手段）３２とを有する。
【００２１】
流路ユニット３１は、図３、図４に示すように、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、アパーチャプレート２３、２枚のマニホールドプレート２４、２５、ダンパプレート２６、スペーサプレート２７及びノズルプレート２８を有し、これら８枚のプレート２１〜２８が積層状体で接合されている。ノズルプレート２８を除く７枚のプレート２１〜２７は、ステンレス鋼などの金属材料により構成されている。そして、これら７枚のプレート２１〜２７には、圧力室１０、マニホールド流路１１などのインク流路がエッチングにより形成されている。ノズルプレート２８は、ポリイミドなどの合成樹脂材料により構成されており、スペーサプレート２７の下面に接合されている。ノズルプレート２８には、圧力室１０に１対１に対応したノズル１７がレーザ加工により形成されている。なお、ノズルプレート２８も他のプレート２１〜２７と同様、金属材料により構成されていてもよい。
【００２２】
キャビティプレート２１には、図２〜図４に示すように、紙送り方向（図２の上下方向）に８個ずつ２列に配列された１６個の圧力室１０が形成されている。圧力室１０は、走査方向（図２の左右方向）に長い略長円形状を有している。ベースプレート２２には、圧力室１０の長手方向の両端部付近に圧力室１０とアパーチャ１３とを連通させる連通孔１２、及び、圧力室１０とノズル１５とを連通させる流路１４の一部を形成する連通孔が形成されている。アパーチャプレート２３には、連通孔１２とマニホールド流路１１とを連通させるアパーチャ１３、及び、流路１５の一部を形成する貫通孔が形成されている。アパーチャ１３は、マニホールド流路１１から圧力室１０に流れ込むインクの量を調整したり、インクが圧力室１０からマニホールド流路１１に逆流するのを防止したり、圧電アクチュエータ３２により圧力室１０内のインクに圧力が付与されたときに圧力室１０からマニホールド流路１１に圧力波が伝播するのを抑制したりしている。なお、本実施の形態おいては、アパーチャ１３の下端が、マニホールド流路１１と接続口１３ａとなっている。
【００２３】
マニホールドプレート２６には、マニホールド流路１１の上半部及び流路１４の一部を形成する連通孔が形成され、マニホールドプレート２７には、マニホールド流路１１の下半部及び流路１４の一部を形成する連通孔が形成されている。そして、マニホールドプレート２６とマニホールドプレート２７とが接合されることによってマニホールド流路１１が形成される。マニホールド流路１１は、２列に配列された複数の圧力室１０に対応して２つ形成されており、複数の圧力室１０の配列方向である紙送り方向（延在方向）に延在している。２つのマニホールド流路１１にはインク流入口９からインクが供給される。インク流入口９は、流路ユニット３１の圧電アクチュエータ３２が配設される領域を避けて紙送り方向の一方（図２の上側）の端部付近に形成されている。ここでは、各マニホールド流路１１に対してそれぞれ１つのインク流入口９が配設されている。
【００２４】
また、マニホールド流路１１は、図２〜図４に示すように、インク流入口９から紙送り方向に沿って順に延在した第１領域１１ａ及び第２領域１１ｂから構成されている。第１領域１１ａは、ほぼ一定の幅（走査方向の長さ、マニホールド流路１１の底面に平行な平面において延在方向に直交する方向に関する長さ）Ｗ1で紙送り方向に延び、この領域に形成された接続口１３ａからアパーチャ１３を介して対応する圧力室１０にそれぞれ連通している。第２領域１１ｂは、インク流入口９と反対側の端において第１領域１１ａに接続され、平面視でその幅Ｗ2が第１領域の幅Ｗ1よりも大きくなっており、この領域に形成された接続口１７ａを介して、後述するダンパプレート２６に形成された流路１７に連通している。ここで、インク流入口９から流入したインクは、第１領域１１ａに流れ込み、接続口１３ａから圧力室１０に分配されてノズル１５から噴射される。しかし、マニホールド流路１１のインク流入口９から最も遠い位置にある端部付近には流れ込みにくく、この部分には気泡が溜まりやすい。圧力室１０に連通する接続口１３ａがこの部分に形成されていると、圧力室１０側に気泡が流入しやすくなり、この気泡によりインクの噴射特性が変化し、印字品質が低下してしまうことがある。しかしながら、本実施の形態では、この部分は第２領域１１ｂとなっており、インクの噴射に関与する圧力室１０は連通してない。代わりに、後述の流路１８に連なる流路１７が連通しており、例えば、インク導入時に滞留しやすい気泡が排出されるようになっている。また、使用中に気泡が蓄積しても、パージ処理により容易に流路１８から排出される。
【００２５】
ダンパプレート２６の下面には、平面視でマニホールド流路１１（第１領域１１ａと第２領域１１ｂ）に重なる部分に凹部１６が形成されている。ダンパプレート２６の凹部１６が形成された部分は他の部分よりも厚みが薄い薄肉部２６ａとなっており、凹部１６は薄肉部２６ａよりも剛性が小さくなっている。そして、薄肉部２６ａが変形することによりマニホールド流路１１内の圧力波を減衰させるダンパとして作用する。なお、薄肉部２６ａが本発明に係る第１薄肉膜に相当し、凹部１６が本発明に係る第１ダンパ室に相当する。また、ここでは、第１ダンパ室は空気で満たされた空気室となっている。
【００２６】
また、ダンパプレート２６には、流路１４の一部を形成する連通孔及びマニホールド流路１１とダミーノズル１９とを連通させるための流路１７が形成されている。流路１７は、接続口１７ａにおいてマニホールド流路１１に連通するとともに、マニホールド流路１１と流路１８との間において流路断面積が小さくなっている。そして、流路１７により、マニホールド流路１１から流路１８へ流れるインクの量が制限され、ダミーノズル１９から外部にインクが流れ出さなくなっている。
【００２７】
スペーサプレート２７は、ダンパプレート２６の下面に形成された凹部１６の開口を塞いでいる。また、スペーサプレート２７には、流路１４の一部を形成する連通孔及び流路１７とダミーノズル１９とを連通させる連通孔（流路）１８が形成されている。ノズルプレート２８には、平面視で、複数の流路１４に重なる位置に複数のノズル１５が形成され、複数の流路１８に重なる位置に複数のダミーノズル１９が形成されている。ノズル１５及びダミーノズル１９は、ノズルプレート２８が合成樹脂材料から構成されている場合には、エキシマレーザ加工により形成することが可能であり、ノズルプレート２８が金属材料から構成されている場合には、エッチング加工やポンチを用いたプレス加工により形成されている。
【００２８】
以上に示すように、マニホールド流路１１は、第１領域１１ａにおいて接続口１３ａからアパーチャ１３及び連通孔１２を介して複数の圧力室１０に連通し、圧力室１０は流路１４を介してノズル１５に連通している。また、マニホールド流路１１は、第２領域１１ｂにおいて接続口１７ａから流路１７及び流路１８を介してダミーノズル１９に連通している。このように、流路ユニット３１には、マニホールド流路１１との接続口１３ａから圧力室１０を経てノズル１５に至る第１個別インク流路と、マニホールド流路１１との接続口１７ａからダミーノズル１９に至るの第２個別インク流路とがそれぞれ複数形成されている。ここで、第１個別インク流路においては、流路１４が走査方向に関してマニホールド流路１１に隣接しているので、第１領域１１ａを平面視で流路１４及びノズル１５に重なる部分まで延ばすことはできない。これに対して、第２個別インク流路は、走査方向に関してマニホールド流路１１に隣接していないので、第２領域１１ｂを平面視で流路１７、１８及びダミーノズル１９に重なる部分まで延ばすことができる。つまり、流路１７、１８及びダミーノズル１９が平面視で第２領域１１ｂが形成されている範囲内に収まっているので、第２領域１１ｂの拡張に対する自由度が高い。したがって、前述のように、第２領域１１ｂの幅Ｗ2を第１領域の幅Ｗ1よりも大きくすることができる。
【００２９】
次に、圧電アクチュエータ３２について説明する。図３、図４に示すように、圧電アクチュエータ３２は、流路ユニット３１の上面に積層されて配置された８枚の圧電層４１と、積層された８枚の圧電層４１の間に交互に形成された３つの個別電極４２及び４つの共通電極４３とを有している。
【００３０】
圧電層４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。また、８枚の圧電層４１のうち、最も下に形成されたものは、複数の圧力室１０全体を覆うようにキャビティプレート２１の上面に連続的に配置されており、キャビティプレート２１に接合されている。そのほかの７枚の圧電層４１は、この圧電層４１の上面に積層されている。圧電層４１は、非常に小さいＰＺＴの粒子を基板に吹き付けることによって基板の表面に堆積させるエアロゾルデポジション法によって形成することができる。また、圧電層４１は、スパッタ、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、ゾルゲル法及び水熱合成法によって形成することもできる。あるいは、ＰＺＴのグリーンシートを焼成することによって得られる圧電シートを所定の大きさに切断して貼り付けることによっても形成することができる。
【００３１】
複数の個別電極４２及び共通電極４３は、積層された複数の圧電層４１の間の平面視で圧力室１０に対向する部分に交互に形成されている。また、図３に示すように、個別電極４２と共通電極４３とは図３の左右方向に関して互いにずれて配置されている。なお、１つの圧電層４１を挟んで配置された個別電極４２と共通電極４３とが本発明に係る１対の電極に相当する。ただし、図３の最も上方及び最も下方に配置された２つの共通電極４３を除く、３つの個別電極４２及び２つの共通電極４３は、１つの圧電層４１を挟んで上方及び下方に配置された２つの電極とそれぞれ対になっている。つまり、これらの電極はそれぞれ２対の電極の一部となっている。
【００３２】
また、最も下に配置されているものを除いた７枚の圧電層４１には、平面視で個別電極４２に重なり且つ共通電極４３には重ならない部分に貫通孔４１ａが形成され、貫通孔４１ａには導電性材料４４が充填されている。さらに、これら７枚の圧電層４１には、平面視で共通電極４３に重なり且つ個別電極４２には重ならない部分に貫通孔４１ｂが形成されており、貫通孔４１ｂには導電性材料４５が充填されている。
【００３３】
圧電アクチュエータ３２の上面には、図示しないフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）が配置されており、導電性材料４４、４５とＦＰＣとが電気的に接続されている。ＦＰＣは図示しないドライバＩＣに接続されており、ドライバＩＣによりＦＰＣ及び導電性材料４４を介して３枚の個別電極４２の電位が制御されるとともに、ＦＰＣ及び導電性材料４５を介して４枚の共通電極４３が常にグランド電位に保持される。
【００３４】
次に、圧電アクチュエータ３２の動作について説明する。ドライバＩＣによりＦＰＣを介して個別電極４２に選択的に所定の電位が付与されると、所定の電位が付与された個別電極４２と、グランド電位に保持された共通電極４３との間に電位差が発生し、圧電層４１のこれらに挟まれた領域には厚み方向の電界が作用する。ここで、圧電層４１の分極方向がこの電界と同じ方向であれば、圧電層４１は厚み方向に伸びる。これにより、圧力室１０の容積が減少し、圧力室１０内のインクの圧力が増加して、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが噴射される。ここで、圧電アクチュエータ３２においては、８枚の圧電層４１が積層されており、最も下に配置されたものを除く７枚の圧電層４１がそれぞれ厚み方向に伸びるため、圧力室１０の体積を十分に減少させることができる。
【００３５】
このとき、圧力室１０内のインクの圧力の増加により、圧力室１０内では圧力波が発生し、この圧力波の一部は圧力室１０に連通するマニホールド流路１１に伝播する。マニホールド流路１１に圧力波が伝播すると、マニホールド流路１１の底面を構成するダンパプレート２６の薄肉部２６ａが変形し、圧力波を減衰させる。
【００３６】
ここで、マニホールド流路１１内における圧力波の減衰効果は、マニホールド流路１１の音響容量が大きいほど大きくなる。マニホールド流路１１の音響容量は、
［Ｖp／（κＫ1）］＋［｛ｌdＷd5（１−νd2）｝／｛６０Ｅdｔd3｝］  （式１）
で表される。式１において第１項はマニホールド流路１１自体の音響容量であり、第２項は薄肉部２６ａが形成されていることにより増加する音響容量である。ただし、Ｖpはマニホールド流路１１の容積、κはインクの弾性係数、Ｋ1はマニホールド流路１１の壁の剛性に依存する補正係数、ｌdは薄肉部２６ａの紙送り方向の長さ、Ｗdは薄肉部２６ａの幅（図２の左右方向の長さ）、νdは薄肉部２６ａのポアソン比、Ｅdは薄肉部２６ａの弾性係数、ｔdは薄肉部２６ａの厚さである。そして、紙送り方向における単位長さのあたりの音響容量は、この値をマニホールド流路１１の紙送り方向における長さｌdで除することにより算出される。したがって、マニホールド流路１１の紙送り方向における単位長さあたりの音響容量は、Ｖp／ｌd、Ｗd5及び１／ｔd3に比例する。つまり、マニホールド流路１１の紙送り方向に直交する方向に関する面積、つまり、マニホールド流路１１の幅又は深さが大きいほど、薄肉部２６ａの幅が大きいほど、又は、薄肉部２６ａの厚みが小さいほど、マニホールド流路１１の紙送り方向に関する単位長さあたりの音響容量は大きくなる。
【００３７】
本実施の形態の場合、深さは同じであるが、第２領域１１ｂの幅Ｗ2は、第１領域１１ａの幅Ｗ1よりも大きくなっている。したがって、第２領域１１ｂのほうが、第１領域１１ａよりも紙送り方向に関する単位長さあたりの音響容量が大きい。つまり、第２領域１１ｂにおいて、第１領域１１ａよりも効率よく圧力波を減衰させることができる。
【００３８】
以上に説明した実施の形態によると、第２領域１１ｂの幅Ｗ2が第１領域１１ａの幅Ｗ1よりも大きくなっているため、第２領域１１ｂの延在方向に関する単位長さあたりの音響容量が、延在方向に関する第１領域１１ａの単位長さあたりの音響容量よりも大きい。したがって、第２領域１１ｂにおいて第１領域１１ａよりも効率よく圧力波を減衰させることができる。これにより、圧電アクチュエータ３２により圧力室１０内のインクに圧力を付与したときに圧力室１０内において発生し、マニホールド流路１１に伝播した圧力波が他の圧力室１０に伝播することによって、ノズル１５からのインクの噴射特性が変化するクロストークが発生するのを防止することができる。さらに、圧力波の影響を受けやすいマニホールド流路１１のインク流入口９と反対側の端部付近には、圧力室１０に連通する接続口１４ａが形成されておらず、インクを噴射しないダミーノズル１９と連通する接続口１７ａが形成されているので、このようなクロストークは起こりにくい。
【００３９】
また、ダンパプレート２６にはマニホールド流路１１の壁面を構成する薄肉部２６ａが形成されているため、マニホールド流路１１の音響容量がさらに大きくなる。したがって、マニホールド流路１１においてさらに効率よく圧力波を減衰させることができる。
【００４０】
さらに、インク流入口９からのインクが流れ込みにくく、気泡が溜まりやすいマニホールド流路１１のインク流入口９と反対側の端部付近に、インクを噴射するノズル１５に連通する接続口１３ａは形成されておらず、インクを噴射しないダミーノズル１９に連通する接続口１７ａが形成されているため、圧力室１０には、気泡が流れ込むことなく確実にインクが流れ込む。したがって、気泡によりノズル１５におけるインクの噴射特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００４１】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００４２】
一変形例を図５に示す。図５は、先に説明した図４に相当し、第２領域１１ｂにおいて、ダミーノズル１９を含むように切断したときの断面図である。この変形例では、アパーチャプレート５３の上面の平面視でマニホールド流路１１の第２領域１１ｂに重なる位置に凹部５８が形成されることにより薄肉部５３ａが形成されている。一方、ダンパプレート５６の平面視で第２領域１１ｂに重なる領域には凹部が形成されておらず、実施の形態の流路１７（図４参照）よりも走査方向（図５の左右方向）に長く延びた流路５７が形成されている（変形例１）。アパーチャプレート５３の平面視で第２領域１１ｂに重なる部分にはアパーチャ１３が形成されていないので、このようにアパーチャプレート５３に凹部５８を形成することにより薄肉部５３ａを形成することも可能である。つまり、アパーチャプレート５３のこの領域には、凹部５８の形成を規制する流路が配設されていないので、第２領域１１ｂの全域にわたって凹部５８ａを形成することができる。図４の構成では、第２領域１１ｂ内において、ダンパプレート２６には凹部１６（薄肉部２６ａ）のほかに接続口１７ａと流路１７が形成されており、その分凹部１６の占有面積が制限されていた。このような制限のない変形例では、第２領域１１ｂにおける紙送り方向関する単位長さ当たりの音響容量が実施の形態の場合よりも大きくなっている。したがって、マニホールド流路１１内の圧力波をさらに効率よく減衰させることができる。また、この場合、ダンパプレート５６の平面視で第２領域１１ｂに重なる領域には凹部が形成されていないので、流路５７の走査方向の長さを実施の形態の流路１７（図４参照）よりも長くすることができる。これにより、マニホールド流路１１から流路１８へ流れるインクの量が確実に制限され、ダミーノズル１９からは確実にインクが流れ出さなくなる。
【００４３】
別の一変形例を図６に示す。図６は、先に説明した図４や図５に相当する断面図である。この変形例では、ベースプレート６２及びアパーチャプレート６３に第２領域６０ｂの一部が形成されており、キャビティプレート６１の上面の平面視で第２領域６０ｂに重なる領域に凹部６５が形成されることにより薄肉部６１ａが形成されていている（変形例２）。アパーチャプレート６３の平面視で第２領域６０ｂに重なる部分には、圧力室１０、連通孔１２及びアパーチャ１３（図３参照）のようなインク流路が形成されていないため、ベースプレート６２及びアパーチャプレート６３にマニホールド流路６０の第２領域６０ｂの一部を形成し、キャビティプレート６１に凹部６５を形成して薄肉部６１ａを形成することも可能である。この場合には、第２領域６０ｂの深さが大きくなるため、第２領域６０ｂの紙送り方向に関する単位長さあたりの音響容量がさらに大きくなる。したがって、マニホールド流路６０内の圧力波をさらに効率よく減衰させることができる。
【００４４】
別の一変形例では、図７に示すように、アパーチャプレート７３の上面の、平面視でマニホールド流路８０の第２領域８０ｂに重なる部分に凹部７８が形成されることにより薄肉部７３ａが形成され、ダンパプレート７６の下面の、平面視で第２領域８０ｂに重なる部分に凹部７９が形成されることにより薄肉部７６ａが形成されており、第１マニホールドプレート７４の上部の走査方向（図７の左右方向）において第２領域８０ｂに隣接する部分にダミーノズル１９に連通させるための流路７７が形成されている（変形例３）。第２領域８０ｂとダミーノズル１９とを連通させるための流路７７は、実施の形態の流路１７（図４参照）とは異なり、第２領域８０ｂの上部において第２領域８０ｂに連通している。また、この場合には、第１、第２マニホールドプレート７４、７５、ダンパプレート７６及びスペーサプレート２７の、平面視でダミーノズル１９に重なる部分には流路７７とダミーノズル１９とを連通させる流路７０の一部となる貫通孔が形成されている。この場合には、第２領域８０ｂの幅は狭くなるが、ダンパとして作用する薄肉部７３ａ及び薄肉部７６ａがそれぞれ第２領域８０ｂの上下の壁面を形成しているため、第２領域８０ｂにおける音響容量は大きくなっている。なお、この変形例３において、第２領域８０ｂにおける式１のＷdは、薄肉膜７３ａの幅と薄肉膜７６ａの幅との合計になる。また、薄肉膜７６ａ、７３ａ及び凹部７９、７８がそれぞれ、本発明に係る第１薄肉膜、第２薄肉膜、第１ダンパ室及び第２ダンパ室に相当する。
【００４５】
別の一変形例では、図８に示すように、ベースプレート８２及びアパーチャプレート８３にマニホールド流路８８の第２領域８８ｂの一部が形成されるとともに、ベースプレート８２には、第２領域８８ｂとダミーノズル１９とを連通させるための流路８７が形成されており、キャビティプレート８１の上面の、平面視で第２領域８８ｂに重なる部分には凹部８５が形成されることによって薄肉部８１ａが形成されている（変形例４）。この場合には、ベースプレート８２及びアパーチャプレート８３に第２領域８８ｂの一部が形成されて第２領域８８ｂが深くなっているため、第２領域８８ｂの紙送り方向に関する単位長さあたりの音響容量がさらに大きくなる。なお、この場合には、変形例３の場合に加えて、ベースプレート８２及びアパーチャプレート８３には流路８７とダミーノズル１９とに連通する流路８６の一部を形成する連通孔が形成されている。
【００４６】
別の一変形例では、図９に示すように、ベースプレート９２及びアパーチャプレート８３にマニホールド流路９０の第２領域９０ｂの一部が形成されており、キャビティプレート９１に第２領域９０ｂとダミーノズル１９とを連通させるための流路９３が形成されている（変形例５）。この場合には、第２領域９０ｂの上部には薄肉膜が形成されていないため、流路９３の走査方向（図９の左右方向）に関する長さを大きくとることができ、マニホールド流路９０からダミーノズル１９へのインクの流れが確実に制限され、ダミーノズル１９からは確実にインクが流れ出さなくなる。なお、この場合には、キャビティプレート９１及びベースプレート９２には流路９３とダミーノズル１９とに連通する流路９４の一部を形成する連通孔が形成されている。
【００４７】
別の一変形例では、２つのマニホールド流路１００内のインクが同じである場合において、図１０、図１１に示すように、マニホールドプレート１０４及びマニホールドプレート１０５に、２つのマニホールド流路１００の第２領域１００ｂ同士を連通させる接続流路１１０が形成されている（変形例６）。この場合、接続流路１１０によって２つの第２領域１００ｂ同士が連通するため、マニホールド流路１００内の圧力波を２つの第２領域１００ｂ及び接続流路１１０により効率よく減衰させることができる。
【００４８】
別の一変形例では、図１２に示すように、ベースプレート１１２及びアパーチャプレート１１３にマニホールド流路１２０の第２領域１２０ｂの一部及び接続流路１３０の一部が形成され、キャビティプレート１１１の上面の、平面視で第２領域１２０ｂ及び連通流路１３０に重なる位置に凹部１１５が形成されることにより薄肉部１１１ａが形成されている（変形例７）。この場合、ベースプレート１１２及びアパーチャプレート１１３に第２領域１２０ｂ及び連通流路１３０の一部が形成されているので、第２領域１２０ｂ及び接続流路１３０の深さが増加することによって接続流路１３０における延在方向（図１２の左右方向）に関する単位長さあたりの音響容量が大きくなる。したがって、これらの領域においてさらに効率よく圧力波を減衰させることができる。加えて、接続流路１３０の壁面の一部が薄肉部１１１ａにより形成されているため、接続流路１３０の音響容量がさらに大きくなる。したがって、接続流路１３０において圧力波を一層効率よく減衰させることができる。なお、薄肉部１１１ａ及び凹部１１５の平面視で接続流路１３０に重なる部分が、それぞれ本発明に係る第３薄肉膜及び第３ダンパ室に相当する。この変形例に対しても、凹部１１５に相当する凹部は、上述してきたように、マニホールド流路の形態に応じて、その薄肉部がマニホールド流路の壁部の一部を構成するように、ベースプレート１１２やアパーチャプレート１１３に形成すればよく、それぞれ同様の効果を得ることができる。さらに、本変形例のように、接続流路１３０を有する場合には、圧電アクチュエータの下部の剛性を確保するために、凹部はベースプレート１１２やアパーチャプレート１１３に形成するとよい。
【００４９】
以上説明した実施形態では、圧電アクチュエータ６は、圧電縦効果を利用したアクチュエータであったが、これに限定するものではない。例えば、圧電横効果を利用し、振動板と組み合わせたユニモルフ型のアクチュエータであってもよい。この場合、振動板が導電体であれば、圧電層を挟んで対向配置された個別電極とで一対の電極を構成する。振動板が絶縁体であれば、この上に共通電極を設ければよい。また、圧電層の表面に一対の電極を圧力室毎に形成し、これを複数積層したアクチュエータとしてもよい。この場合、電界と分極の方向が交差するように構成することで、すべり変形を起こす。
【００５０】
また、ダンパ室内は、空気、窒素、酸素、ヘリウム、二酸化炭素等の気体を想定しているが、気体の代わりに、薄肉部を浸食したり変質したりしなければ、液体がダンパ室に封入してあってもよい。また、求められるダンパ性能にもよるが、内部に空孔を有する多孔性の樹脂、例えば、スポンジ部材が封入してあってもよい。
【００５１】
さらに、いずれの実施形態も、インクの流入口、第１領域及び第２領域が、ほぼ紙送り方向に配列していたが、必ずしもこのような形態に限定するものではなく、例えば、長く延びた第１領域の側方からインク流入口が連通するのであれば、第２領域は第１領域の延在方向両側に設けてもよい。もちろん、複数のマニホールド流路が配設されたインクジェットヘッドであれば、第２領域同士を繋ぐ接続流路をこの両側にさらに設けてもよい。
【００５２】
本実施の形態では、本発明をインクジェットヘッドに適用した一例について説明したが、このほか、試薬、生体溶液、配線材料溶液、電子材料溶液、冷媒用、燃料用などインク以外の液体を噴射する液滴噴射装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】変形例１の図４相当の断面図である。
【図６】変形例２の図４相当の断面図である。
【図７】変形例３の図４相当の断面図である。
【図８】変形例４の図４相当の断面図である。
【図９】変形例５の図４相当の断面図である。
【図１０】変形例６の図２相当の平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】変形例７の図１１相当の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
３  インクジェットヘッド
１０  圧力室
１１  マニホールド流路
１１ａ  第１領域
１１ｂ  第２領域
１５  ノズル
１６  凹部
１９  ダミーノズル
２６ａ  薄肉部
７３ａ  薄肉部
７８  凹部
１１０  接続流路
１１１ａ  薄肉部
１１５  凹部
１３０  接続流路
【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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