特開 2024-47748 液体吐出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047748

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20240401BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 307

B41J2/14 607

B41J2/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153411

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003362

【氏名又は名称】弁理士法人ｉ．ＰＡＲＴＮＥＲＳ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仁田 昇

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF52

2C057AG47

2C057AG53

2C057BA04

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】アクチュエーターからの力が伝わりやすい振動板を備えた液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】実施形態の液体吐出ヘッドは、圧力室、振動板、アクチュエーター、及び支柱を備える。圧力室は、液体を吐出するノズルと連通する。振動板は、前記圧力室の隔壁の一部を形成する。アクチュエーターは、前記振動板に力を与える。支柱は、前記アクチュエーターに隣接して配置し、前記振動板を支持して変形の基準位置とする。前記アクチュエーターが力を与える前記振動板の表面に一様な凹凸を形状している。前記凹凸のピッチは、前記アクチュエーターと前記支柱の間隔よりも狭い。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出するノズルと連通する圧力室と、
前記圧力室の隔壁の一部を形成する振動板と、
前記振動板に力を与えるアクチュエーターと、
前記アクチュエーターに隣接して配置し、前記振動板を支持して変形の基準位置とする支柱と、を備え、
前記アクチュエーターが力を与える前記振動板の表面に一様な凹凸を形成し、さらに前記凹凸のピッチは前記アクチュエーターと前記支柱の間隔よりも狭いことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記凹凸を形成した前記振動板の表面は、前記アクチュエーターと接する領域の凹部には接着作用を有する樹脂を充填し、前記アクチュエーターから前記支柱に跨る領域の凹部には前記樹脂を充填しない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】

前記凹凸を形成する複数の凹部は、前記アクチュエーターと前記支柱の間の空間に、前記アクチュエーターと前記支柱の配列方向に２以上並んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記凹凸を形成する複数の凸部は、少なくとも前記アクチュエーターと前記支柱の配列方向に規則配列していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記凹凸を形成する複数の凸部は、高さが揃っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

所定量の液体を所定の位置に供給する液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えばインクジェットプリンタ、３Ｄプリンタ、分注装置などに搭載する。インクジェットプリンタは、インクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体の表面に画像等を形成する。３Ｄプリンタは、造形材の液滴を造形材吐出ヘッドから吐出し、硬化させて、三次元造形物を形成する。分注装置は、試料の液滴を吐出して複数の容器等へ所定量供給する。

【0003】

液体吐出ヘッドは、液体を吐出するチャネルを複数有している。各チャネルは、液体を吐出するノズル、ノズルに連通する圧力室、圧力室の隔壁の一部を構成する振動板、及び振動板に力を与えて圧力室の容積を変えるアクチュエーターを備える。液体吐出ヘッドは、複数のチャネルの中から液体を吐出するチャネルを選択し、アクチュエーターに駆動信号を与えて駆動させる。アクチュエーターで振動板に力を加えると、液体で満たされている圧力室の容積が変わり、ノズルから液体が吐出する。しかしながら、振動板は、撓みやすい素材で形成するためアクチュエーターからの力が伝わり難い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－１３８５８６号公報

【特許文献2】特開２０１３－０２２８０９号公報

【特許文献3】特開２００２－１８７２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、アクチュエーターからの力が伝わりやすい振動板を備えた液体吐出ヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の液体吐出ヘッドは、圧力室、振動板、アクチュエーター、及び支柱を備える。圧力室は、液体を吐出するノズルと連通する。振動板は、前記圧力室の隔壁の一部を形成する。アクチュエーターは、前記振動板に力を与える。支柱は、前記アクチュエーターに隣接して配置し、前記振動板を支持して変形の基準位置とする。前記アクチュエーターが力を与える前記振動板の表面に一様な凹凸を形状している。前記凹凸のピッチは、前記アクチュエーターと前記支柱の間隔よりも狭い。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に従うインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの全体構成図である。

【図2】上記インクジェットヘッドの斜視図である。

【図3】上記インクジェットヘッドのヘッド部を部分拡大した断面図である。

【図4】上記インクジェットヘッドのヘッド部を部分拡大した断面図である。

【図5】上記インクジェットヘッドのヘッド部を部分拡大した平面図である。

【図6】上記ヘッド部の振動板の斜視図である。

【図7】上記インクジェットヘッドの組立工程を説明する図である。

【図8】上記インクジェットヘッドの制御系の回路図である。

【図9】上記インクジェットヘッドのアクチュエーターに与える駆動波形である。

【図10】上記アクチュエーターの動作の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態に従う液体吐出ヘッドについて、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。

【0009】

実施形態の液体吐出ヘッドを搭載した画像形成装置の一例として、記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタ１０を説明する。図１は、インクジェットプリンタ１０の概略構成を示す。インクジェットプリンタ１０は、筐体１１の内部に、記録媒体の一例であるシートＳを収納するカセット１２、シートＳの上流搬送路１３、カセット１２内から取り出したシートＳを搬送する搬送ベルト１４、搬送ベルト１４上のシートＳに向けてインクの液滴を吐出する複数のインクジェットヘッド１００～１０３、シートＳの下流搬送路１５、排出トレイ１６、及び制御基板１７を配置する。ユーザーインターフェイスである操作部１８は、筐体１１の上部側に配置する。

【0010】

シートＳに印刷する画像データは、例えば外部接続機器であるコンピュータ２００で生成する。コンピュータ２００で生成した画像データは、ケーブル２０１、コネクタ２０２，２０３を通してインクジェットプリンタ１０の制御基板１７に送る。

【0011】

ピックアップローラ２０４は、カセット１２からシートＳを一枚ずつ上流搬送路１３へ供給する。上流搬送路１３は、送りローラ対１３１、１３２と、シート案内板１３３、１３４で構成する。シートＳは、上流搬送路１３を経由して、搬送ベルト１４の上面に送る。図中の矢印１０４は、カセット１２から搬送ベルト１４へのシートＳの搬送経路を示す。

【0012】

搬送ベルト１４は、表面に多数の貫通孔を形成した網状の無端ベルトである。駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２，１４３の３本のローラは、搬送ベルト１４を回転自在に支持する。モータ２０５は、駆動ローラ１４１を回転することによって搬送ベルト１４を回転させる。モータ２０５は、駆動装置の一例である。図中１０５は、搬送ベルト１４の回転方向を示す。搬送ベルト１４の裏面側に、負圧容器２０６を配置する。負圧容器２０６は、減圧用のファン２０７と連結する。ファン２０７は、形成する気流によって負圧容器２０６内を負圧にし、搬送ベルト１４の上面にシートＳを吸着保持させる。図中１０６は、気流の流れを示す。

【0013】

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド１００～１０３は、搬送ベルト１４上に吸着保持したシートＳに対して、例えば１ｍｍの僅かな隙間を介して対向するように配置する。インクジェットヘッド１００～１０３は、シートＳに向けてインクの液滴を夫々吐出する。インクジェットヘッド１００～１０３は、下方をシートＳが通過する際に画像を印刷する。各インクジェットヘッド１００～１０３は、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造である。インクの色は、例えば、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックである。

【0014】

インクジェットヘッド１００～１０３は、夫々、インク流路３１１～３１４を介してインクタンク３１５～３１８及びインク供給圧力調整装置３２１～３２４と連結する。各インクタンク３１５～３１８は、各インクジェットヘッド１００～１０３の上方に配置する。待機時に、インクジェットヘッド１００～１０３のノズル２４（図２参照）からインクが漏れ出ないように、各インク供給圧力調整装置３２１～３２４は、各インクジェットヘッド１００～１０３内を大気圧に対して負圧、例えば－１．２ｋＰａに調整している。画像形成時、各インクタンク３１５～３１８のインクは、インク供給圧力調整装置３２１～３２４によって各インクジェットヘッド１００～１０３に供給する。

【0015】

画像形成後、搬送ベルト１４から下流搬送路１５へシートＳを送る。下流搬送路１５は、送りローラ対１５１，１５２，１５３，１５４と、シートＳの搬送経路を規定するシート案内板１５５，１５６で構成する。シートＳは、下流搬送路１５を経由し、排出口１５７から排出トレイ１６へ送る。図中矢印１０７は、シートＳの搬送経路を示す。

【0016】

続いて、インクジェットヘッド１００～１０３の構成について説明する。以下は、図２～図１０を参照しながら、インクジェットヘッド１００について説明しているが、インクジェットヘッド１０１～１０３もインクジェットヘッド１００と同じ構造である。

【0017】

図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、液体吐出部の一例であるヘッド部２を備える。ヘッド部２は、フィルム配線基板の一例であるフレキシブルプリント配線板２１と接続する。フレキシブルプリント配線板２１は、中継基板の一例であるプリント基板２２と接続する。ヘッド部２は、ノズル部の一例であるノズルプレート２３を備える。ヘッド部２は、インク流路３１１を介して図１のインク供給圧力調整装置３２１と接続する。

【0018】

インクを吐出する各チャネルのノズル２４は、ノズルプレート２３の第１の方向の例えばＸ方向に沿って配列する。ノズル密度は、例えば１５０～１２００ｄｐｉの範囲内に設定する。ノズル２４は、一列に限らず、複数列であってもよい。ヘッド部２の詳しい構成は、後述する。

【0019】

フレキシブルプリント配線板２１は、例えばポリイミドなどの合成樹脂フィルムを用いたフレキシブルなプリント配線基板である。フレキシブルプリント配線板２１は、ドライバチップである駆動用のＩＣ（Integrated Circuit）３を搭載している（以下、駆動ＩＣと称す）。プリント基板２２は、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂層と銅配線層を多重に積層した硬質のスルーホール基板である。制御部としての駆動ＩＣ３は、インクジェットプリンタ１０の制御基板１７からプリント基板２２を介して送られてくるプリントデータを一時的に格納し、所定のタイミングでインクを吐出するよう各チャネルに駆動信号を与える。

【0020】

図３～図５は、ヘッド部２の部分断面図である。ノズルプレート２３は、圧力室基板４の一面に接合する。ノズルプレート２３は、例えばポリイミドなどの樹脂又はステンレスなどの金属で形成した矩形状のプレートである。振動板５は、ノズルプレート２３とは反対側の圧力室基板４の一面に接合する。振動板５は、外力を加えたときに変形する可撓性を有する。振動板５は、例えばニッケルやステンレスなどの金属で形成した薄板状のプレートである。振動板５の材質は、ポリイミドフィルムなど、金属以外でもよい。

【0021】

圧力室４２は、圧力室基板４に形成する。複数の圧力室４２は、各ノズル２４の位置に配列して、ノズル２４とそれぞれ連通させている。圧力室基板４は、例えばステンレスなどの金属で形成する。圧力室４２は、一例として、第２の方向の例えばＺ方向に貫通する矩形状の開口を圧力室基板４に形成し、両側の開口をノズルプレート２３と振動板５でそれぞれ塞ぐことによって形成する。すなわち、振動板５は、複数の圧力室４２が共用し、複数の圧力室４２のそれぞれの隔壁の一部を構成している（図４参照）。

【0022】

圧力室４２は、狭窄部を有するガイド流路４３と連通し、さらに振動板５を貫通する開口穴であるインク供給口４４を介してインク供給マニホールド４５に連通する。ガイド流路４３は、圧力室４２ごとに、圧力室基板４の振動板５側の一面に第３の方向の例えばＹ方向に溝状に形成する。インク供給マニホールド４５は、振動板５の一面に接合したフレーム４６内に形成する。インク供給マニホールド４５は、Ｘ方向に延び、各チャネルのインク供給口４４及びガイド流路４３を介して、各チャネルの圧力室４２とそれぞれ連通する。共通インク室としてのインク供給マニホールド４５は、インク流路３１１と連通する（図１，図２参照）。

【0023】

振動板５は、圧力室４２とは反対側の表面に、一様な凹凸を形成している。凹凸は、好ましい一例を図６に示すように、複数の円柱状の凸部５１を立設することによって形成している。凸部５１同士の間の空間が凹部５２である。振動板５の厚みは、一例として、凹部５２の厚みＴ１が４μｍ、凸部５１の厚みＴ２がＴ１の２倍の８μｍである。円柱状の部分は、一例として、直径が４μｍ、高さが４μｍである。

【0024】

凸部５１同士の間隔Ｌ１は、例えば４μｍである。この場合、凹凸のピッチ（凸部５１のピッチＰ、凹部５２のピッチ）は、それぞれ８μｍである。凹凸のピッチの値は、変更可能であるが、図４に示すアクチュエーター６と支柱６０のＸ方向の間隔Ｌ２よりも狭くする。好ましい一例として、アクチュエーター６と支柱６０の間の空間（溝６９）に、アクチュエーター６と支柱６０の配列方向（Ｘ方向）に２以上の凹部５２が並ぶようにする。

【0025】

図３～図６は、好ましい一例として、振動板５の表面に円柱状の凸部５１を規則配列した構成を示している。凸部５１の配列は、整列配置が好ましいが、千鳥配列であってもよい。或いはランダム配列であってもよい。また、凸部５１は、必ずしも円柱状でなくともよいが、高さが揃っていることが好ましい。また、アクチュエーター６と接する凸部５１の面が平坦であることが好ましい。詳しくは後述するアクチュエーター６からの力が、複数の凸部５１で分散して均一に伝わるからである。凸部５１の他の形状は、例えば、円錐台状、楕円柱状、角柱状、角錐台状などである。このような凹凸形状は、電鋳やエッチングなどによって形成することができる。例えば振動板５の材質がニッケルの場合、ニッケル電鋳によって凹凸を形成する。このように凹凸を振動板５に一体形成すれば、例えば凸部５１を別部材で形成して接合するよりも撓み変形に強く、製造もし易い。

【0026】

なお、振動板５の凹凸は、特に図５に示すようにアクチュエーター６及び支柱６０を配列する領域全体に一様に広く形成しておくことが望ましい。組み立て時にアクチュエーター６の接合が容易になるからである。つまり凹凸を各アクチュエーター６と接する領域のみに形成した場合に比べて、組み立て時に要求されるアクチュエーター６の位置合わせ精度が緩和されるからである。但し、振動板５の全面に亘って形成しなくともよい。例えば図５に示すように、フレーム４６との接合面やインク供給マニホールド４５内のインクと接液する領域は、凹凸を形成せず平面としてよい。

【0027】

各チャネルのアクチュエーター６は、振動板５を挟んで圧力室４２およびガイド流路４３と対向する位置に配列している。アクチュエーター６と振動板５は、凹部５２に充填した接着剤によって接合する。接着剤は、例えば熱硬化性エポキシ樹脂である。すなわち、アクチュエーター６と接する領域の凹部５２には、接着作用を有するバインダー５３を充填している。一方、アクチュエーター６と支柱６０の間の空間にある凹部５２には、振動板５の撓み変形を妨げないようバインダー５３を充填しない。但し、アクチュエーター６と振動板５を接合する過程で周囲にはみ出した分は除く。各アクチュエーター６は、Ｚ方向における振動板５とは反対側の一面を支持部材４７にそれぞれ接合することによって固定している。なお、フレーム４６も例えば熱硬化性エポキシ樹脂などの接着剤で振動板５と接合する。

【0028】

アクチュエーター６は、例えばピエゾ素子などの圧電体６１、第１の内部電極６２、及び第２の内部電極６３を交互に層状に積層して形成した積層型圧電アクチュエーターである（特に図３参照）。各圧電体６１は、分極方向が例えばＺ方向において互いに逆向きに配置し、ｄ３３モードで変形させる。第１の内部電極６２と第２の内部電極６３は、圧電体６１の主面にそれぞれ形成した導電膜である。第１の内部電極６２は、それぞれＹ方向におけるアクチュエーター６の一方の端面まで形成し、この端面に形成した第１の外部電極６４に接続する。第２の内部電極６３は、それぞれＹ方向におけるアクチュエーター６の他方の端面まで形成し、この端面に形成した第２の外部電極６５に接続する。ダミー層６８は、圧電体６１と同材料である。但し、ダミー層６８は、内部電極を設けず、電界が印加されないので変形しない。ダミー層６８は、アクチュエーター６を支持部材４７に固定するベースとなり（特に図４参照）、あるいは組立中や組立後の精度を出すために研磨する研磨代となる。

【0029】

複数の圧電体６１を積層したアクチュエーター６は、一例として、薄板状に加工した各圧電体６１の主面に第１の内部電極６２と第２の内部電極６３をそれぞれ成膜する。そして圧電体６１同士を積層し焼成して一体にする。その後、第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を成膜する。その後、圧電体６１を着分極する。圧電体６１は、チタン酸ジルコン酸鉛 (ＰＺＴ)などの鉛含有圧電材料、或いはニオブ酸ナトリウムカリウムなどの鉛非含有圧電材料で形成する。第１の内部電極６２と第２の内部電極６３は、銀パラジウムなどの焼成可能な導電性材料で成膜する。第１の外部電極６４と第２の外部電極６５は、メッキ法やスパッタ法など既知の方法で、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕなどで成膜する。

【0030】

各アクチュエーター６の第１の外部電極６４は、フレキシブルプリント配線板２１の個別配線６６にそれぞれ接続する（図３参照）。フレキシブルプリント配線板２１は、基材２６，個別配線６６，接着層２７，絶縁層２８を有する。フレキシブルプリント配線板２１は、ハンダメッキ層２９を形成した領域が第１の外部電極６４と対向するように配置し、ハンダを溶融させることによって各チャネルの第１の外部電極６４と個別配線６６を電気的及び機械的に接続する。一方、各チャネルの第２の外部電極６５は、共通配線（不図示）に接続し、例えばフレキシブルプリント配線板２１を介して共通電位に接続する。

【0031】

支柱６０は、各チャネルのアクチュエーター６の間に溝６９を介して配置する。支柱６０はアクチュエーター６に隣接配置するが、既述したように、その間隔Ｌ２は、凹凸のピッチよりも広い。例えば凹凸のピッチが８μｍに対し、アクチュエーター６と支柱６０の間隔は２０μｍと広くする。この場合、溝６９の幅方向（Ｘ方向）に２個の凹部５２が並ぶ。駆動用のアクチュエーター６および支柱６０とするダミーのアクチュエーターは、共通の圧電体６１、第１の内部電極６２、及び第２の内部電極６３を用いて一括で形成し、溝６９を形成することで個々のアクチュエーター６と支柱６０に分ける。支柱６０は、隣接する圧力室４２間の隔壁４０にあたる位置に配置する（図４参照）。これにより振動板５は、支柱６０と隔壁４０に挟持され、その位置が固定される。すなわち支柱６０によって振動板５が基準位置に固定される。この基準位置は、アクチュエーター６が伸長又は収縮する際の基準位置であり、変形する振動板５の変位の基準位置でもある。なお、支柱６０は、アクチュエーター６と同様に圧電体６１等で形成するのに代えて、別の部材で形成してもよい。例えば支持部材４７と一体的に支柱を形成してもよい。

【0032】

上述のヘッド部２を組み立てる手順について説明する。一例を図７に示すように、ノズルプレート２３、圧力室４２を形成した圧力室基板４、及び凹凸を形成した振動板５を互いに接合して第一の構造体とする。振動板５の凹凸のピッチは隣接する圧力室４２間のピッチよりも細かいので、振動板５を接合する際の位置合わせに際しては圧力室４２間のピッチを気にしなくてもよい。また、薄い振動板５は壊れやすく取り扱いが難しいが、図３及び図４に示すように振動板５の可動部以外の場所を振動板部分を取り囲むように厚くしているので、組み立て前の単体の振動板５を取り扱い易いという利点もある。一方、アクチュエーター６及び支柱６０と支持部材４７を互いに接合して第二の構造体とする。そしてアクチュエーター６及び支柱６０の振動板５と対向する一面に未硬化の接着剤をそれぞれ塗布してから、アクチュエーター６の位置が圧力室４２の中心と一致するように第一の構造体と第二の構造体を位置合わせして接合する。これによりアクチュエーター６及び支柱６０の一面に塗布した接着剤が振動板５の凹部５２に充填され、アンカー効果によって接着強度が確保できる。特にアクチュエーター５は、インク吐出時に伸長して振動板５を押すだけでなく収縮して引くこともあるので接着強度が確保できると有利である。接着剤が熱硬化性樹脂の場合、さらに加熱して硬化させる。この様にして凹部５２内に接着作用を有するバインダー５３が充填される。

【0033】

図８は、インクジェットヘッド１００の制御系の回路図である。図８に示すように、アクチュエーター６は、第１の外部電極６４を個別配線６６に接続し、個別配線６６を介して駆動ＩＣ３の出力端子に接続する。第１の外部電極６４と個別配線６６の接続点がアクチュエーター６の個別端子である。第２の外部電極６５は、共通配線６７に接続し、共通配線６７を介して共通電位に接続する。第２の外部電極６５と共通配線６７の接続点がアクチュエーター６のコモン端子である。

【0034】

各アクチュエーター６の個別端子からの個別配線６６は、駆動ＩＣ３の各チャネルの駆動ドライバＤ（すなわち、駆動回路）の出力端子にそれぞれ接続する。駆動ＩＣ３は、アクチュエーター６に与える駆動電圧Ｖ１の電源７及び駆動電圧Ｖ２の電源７０を接続する。電源７及び電源７０は、正極を駆動ＩＣ３に接続し、負極をグランド（ＧＮＤ）に接続する。駆動ＩＣ３は、インクジェットプリンタ１０の制御部である制御基板１７（図１参照）から送られてくるプリントデータの信号線と接続する。プリントデータは、制御信号の一例である。各アクチュエーター６のコモン端子からの共通配線６７は、グランド（ＧＮＤ）に接続する。

【0035】

続いて、図９及び図１０を参照しながらインク吐出動作について説明する。駆動ＩＣ３の各駆動ドライバＤは、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２及びグランド（ＧＮＤ）を使って、各アクチュエーター６の個別端子に駆動波形を与える。電圧Ｖ１は例えば２０Ｖである。電圧Ｖ２は例えば１０Ｖである。グランド（ＧＮＤ）は例えば０Ｖである。どのアクチュエーター６を駆動させるかは、例えばプリントデータに基づく。図９は、アクチュエーター６に与える駆動波形の一例である。

【0036】

図９に示すように、コモン端子にクランド電位を与えているアクチュエーター６を駆動させる場合、個別端子に電圧Ｖ２を与えて待機状態とする。電圧Ｖ２を与えると、圧電体６１の分極軸の向きに電界が印加され、図１０（ａ）に示すように、アクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に伸長して圧力室４２の容積が縮小した状態になる。これはインク吐出のタイミングに先立って行っておく。その後、インクの吐出タイミング（図９の時刻ｔ１）で最初に個別端子の電位をグランド（ＧＮＤ）に下げることで、図１０（ｂ）に示すように、伸長していたアクチュエーター６が元に戻り、すなわち相対的に収縮し、圧力室４２の容積が相対的に拡張する。圧力室４２の容積が拡張した分、ガイド流路４３を介して圧力室４２内にインクが流れ込む。そして例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間経過後、図９の時刻ｔ２において個別端子に電圧Ｖ２を与えると、図１０（ｃ）に示すように、アクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に伸長して相対的に圧力室４２の容積が縮小することでノズル２４からインクの液滴Ｒが吐出する。そして例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間経過後、図９の時刻ｔ３において個別端子に電圧Ｖ１を与え、所定時間後の時刻ｔ４で電圧Ｖ２に戻す。その際のアクチュエーター６の伸長（図１０（ｄ））と復帰（図１０（ａ））によって圧力室４２の容積を縮小、復帰させ、この動作によって残留振動を減衰させる。このようにアクチュエーター６の積層方向の縦振動に合わせて圧力室４２の容積が変わり、インクを吐出することができる。

【0037】

図１０（ａ）～（ｄ）に模式的に示したように、アクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に収縮すると、振動板５は、特に溝６９に対応する部位が変形する。例えばノズル密度が３００ｄｐｉの場合、圧力室４２のピッチは１６９μｍである。圧力室４２の幅は約８０μｍ、アクチュエーター６の幅は約４０μｍ、溝６９の幅は２０μｍである。凹凸を形成した振動板５は、厚みの薄い部分（凹部５２）を一様に有するので、アクチュエーター６から支柱６０までの空間（溝６９）の部位の撓み変形を妨げにくい。その後、インクを吐出するためにアクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に伸長すると、振動板５はアクチュエーター６に押されるが、凹凸を形成した振動板５は、凸部５１を一様に有するので、厚み方向に硬く、アクチュエーター６から受ける力が伝わりやすい。加えて、一様に形成した複数の凸部５１が一つのアクチュエーター６に押されるので力が均一に伝わる。残留振動を減衰させるためにアクチュエーター６を伸長させたときも同様である。

【0038】

以上説明したように、上述の実施形態によれば、アクチュエーター６からの力を均一に伝えることのできる振動板５を備えたインクジェットヘッド１００を提供することが可能である。上述の構成の積層型圧電アクチュエーターは、Ｚ方向の変形量が大きいので、この実施形態による効果は大きい。

【0039】

なお、アクチュエーター６は、複数の圧電体６１を積層した積層型に限らない。圧電体６１が単一層のアクチュエーターであってもよい。また、駆動電圧を印加したときのアクチュエーターの動作は、縦振動に限らない。さらに、ドロップオンデマンド・ピエゾ方式に限らず、コンティニアス方式に適用してもよい。

【0040】

上述の実施形態では、インクジェットプリンタ１０のインクジェットヘッド１００を液体吐出装置の一例として説明したが、液体吐出装置は、３Ｄプリンタの造形材吐出ヘッド、分注装置の試料吐出ヘッドであってもよい。

【0041】

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0042】

１０ インクジェットプリンタ
１００～１０３ インクジェットヘッド
２ ヘッド部
２４ ノズル
３ 駆動ＩＣ
５ 振動板
５１ 凸部
５２ 凹部
５３ バインダー
６ アクチュエーター
６０ 支柱
Ｄ 駆動ドライバ（駆動回路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】