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(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】P2024099377
(43)【公開日】2024-07-25
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20240718BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14
B41J2/14 301
B41J2/14 603
B41J2/14 607
B41J2/14 609
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003283
(22)【出願日】2023-01-12
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(72)【発明者】
【氏名】竹内 惇
(72)【発明者】
【氏名】楠 雅統
(72)【発明者】
【氏名】木名瀬 裕太
(72)【発明者】
【氏名】森 尚子
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF08
2C057AF10
2C057AF34
2C057AF40
2C057AG14
2C057AG75
2C057AN01
2C057AN05
(57)【要約】
【課題】単位面積当たりのノズル数を増やし、クロストークを抑制する。
【解決手段】液体を吐出する複数のノズル２と、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室４と、複数の圧力室の各ノズル連通壁１１０にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータ５と、複数の圧力室に連通する共通液室３とを備える液体吐出ヘッド１であって、共通液室は、複数の圧力室の各開口部４ａに面して連通しており、共通液室を介して各開口部と対向する位置にダンパ部材６１が設けられ、開口部４ａとダンパ部材６１との最小距離Ｌ１が、隣接する２つの圧力室における開口部の中心間距離Ｌ２以下である。
【選択図】図６
【解決手段】液体を吐出する複数のノズル２と、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室４と、複数の圧力室の各ノズル連通壁１１０にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータ５と、複数の圧力室に連通する共通液室３とを備える液体吐出ヘッド１であって、共通液室は、複数の圧力室の各開口部４ａに面して連通しており、共通液室を介して各開口部と対向する位置にダンパ部材６１が設けられ、開口部４ａとダンパ部材６１との最小距離Ｌ１が、隣接する２つの圧力室における開口部の中心間距離Ｌ２以下である。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を吐出する複数のノズルと、
前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の各ノズル連通壁にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータと、
前記複数の圧力室に連通する共通液室とを備える液体吐出ヘッドであって、
前記複数の圧力室の前記共通液室側の各開口部と対向する位置にダンパ部材が設けられ、
前記開口部と前記ダンパ部材との最小距離が、隣接する２つの圧力室における前記開口部の中心間距離以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の各ノズル連通壁にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータと、
前記複数の圧力室に連通する共通液室とを備える液体吐出ヘッドであって、
前記複数の圧力室の前記共通液室側の各開口部と対向する位置にダンパ部材が設けられ、
前記開口部と前記ダンパ部材との最小距離が、隣接する２つの圧力室における前記開口部の中心間距離以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項2】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記最小距離は２５０［μｍ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記最小距離は２５０［μｍ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記最小距離は１０［μｍ］以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記最小距離は１０［μｍ］以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室に液体を供給する供給流路を備え、
前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で、前記共通液室に連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記共通液室に液体を供給する供給流路を備え、
前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で、前記共通液室に連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項5】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室に液体を供給する供給流路と、
前記共通液室から液体を排出する排出流路とを備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記共通液室に液体を供給する供給流路と、
前記共通液室から液体を排出する排出流路とを備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項6】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通し、
前記排出流路は、前記圧力室アレイの長手方向外方で前記共通液室に連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通し、
前記排出流路は、前記圧力室アレイの長手方向外方で前記共通液室に連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項7】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通し、
前記排出流路は、前記圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通し、
前記排出流路は、前記圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項8】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記開口部には流体抵抗部が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記開口部には流体抵抗部が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項9】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置に関するものである。
【0002】
従来、液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の各ノズル連通壁にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータと、前記複数の圧力室に連通する共通液室とを備える液体吐出ヘッドが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、複数のノズル及びアクチュエータが形成されたノズルプレート（ノズル連通壁）と、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の円筒状の圧力室が形成された基板と、ダンパ部材とを備える液体吐出ヘッドが開示されている。アクチュエータは、ノズルと同軸の円環形状に形成され、各圧力室内の液体を加圧するように駆動する。ダンパ部材は、ノズルプレートが設けられる基板の面とは反対側の面に設けられる弾性部材であり、各圧力室と同じ内径をもつ円筒状の複数のダンパ室がそれぞれ各圧力室と対向して設けられている。共通液室は、ダンパ部材の各ダンパ室を介して各圧力室に連通している。各圧力室内で生じるアクチュエータ駆動による液体の圧力波は、ダンパ部材の弾性変形によって吸収され、これにより、圧力波が他の圧力室に伝搬するクロストークが抑制される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、複数の圧力室の各ノズル連通壁のそれぞれにアクチュエータが設けられる液体吐出ヘッドにおいて、従来の構成によれば、クロストークを抑制できる反面、単位面積当たりのノズル数を増やすことが困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明は、液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の各ノズル連通壁にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータと、前記複数の圧力室に連通する共通液室とを備える液体吐出ヘッドであって、前記複数の圧力室の前記共通液室側の各開口部と対向する位置にダンパ部材が設けられ、前記開口部と前記ダンパ部材との最小距離が、隣接する２つの圧力室における前記開口部の中心間距離以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、複数の圧力室の各ノズル連通壁のそれぞれにアクチュエータが設けられる液体吐出ヘッドにおいて、単位面積当たりのノズル数を増やし、クロストークを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態におけるノズル振動方式の液体吐出ヘッドを模式的に示す断面図。
【図2】同液体吐出ヘッドのノズル面を模式的に示す斜視図。
【図4】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図5】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す正面図であり、Ａ－Ａ'断面の断面図。
【図6】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図。
【図7】ダンパ部によるクロストーク抑制効果をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図8】複数の圧力室の各開口部とダンパフィルムとの間の最小距離Ｌ１を変化させたときの液体吐出速度の変化率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図9】変形例１における液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図10】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図。
【図11】変形例２における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｄ－Ｄ'断面の断面図。
【図12】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図。
【図13】変形例３におけるヘッドユニットを構成する４つの液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図14】同ヘッドユニットを構成する４つの液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す側面図であり、Ａ－Ａ'断面の断面図。
【図15】変形例４における液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図16】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｅ－Ｅ'断面の断面図。
【図17】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｆ－Ｆ'断面の断面図。
【図18】変形例５におけるヘッドユニットを構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図19】同ヘッドユニットを構成する４つの液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｅ－Ｅ'断面の断面図。
【図20】変形例６における液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図21】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｇ－Ｇ'断面の断面図。
【図22】同液体吐出ヘッドを４つ配設したヘッドユニットの内部構造を模式的に示す断面図。
【図23】変形例７における液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図。
【図24】同液体吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｈ－Ｈ'断面の断面図。
【図25】同液体吐出ヘッドを４つ配設したヘッドユニットの内部構造を模式的に示す断面図。
【図26】実施形態における印刷装置の概略説明図。
【図27】同印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図。
【図28】他の印刷装置の要部平面説明図。
【図29】本例の印刷装置の要部側面説明図。
【図30】本例の液体吐出ユニットの要部平面説明図。
【図31】本例の液体吐出ユニットの正面説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を、液体を吐出する装置に設けられる液体吐出ヘッドに適用した一実施形態について説明する。
なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【0009】
本実施形態における液体吐出ヘッドは、ノズルを有するノズル板に設けられるアクチュエータにより圧力室の圧力を変動させることにより圧力室内の液体をノズルから吐出するノズル振動方式の液体吐出ヘッドである。ノズル振動方式は、一般的なユニモルフ型ピエゾヘッド（圧力室のノズルに連通する連通口を有する壁部（ノズル連通壁）に対向する面を振動させて液体を吐出するもの）に比べて小さい力で液滴が飛ばせるという特徴があり、アクチュエータの省電力化を図ることができる。
【0010】
ノズル密度を高くすると電圧印加のための配線をレイアウトするスペースが限られ、基板表面での配線構築が困難となる。基板内に配線や駆動回路を構築することで、ノズル密度が高い構成でも、配線をレイアウトすることができる。一般に、アクチュエータとして用いられる圧電素子の材料として、圧電特性の高さから、ジルコン酸チタン酸鉛(ＰＺＴ)が広く利用されている。ただし、配線や駆動回路が構築された基板上に圧電膜を成膜する場合、ＰＺＴの成膜・結晶化温度は６００℃以上を要することから、圧電素子の材料としてＰＺＴを用いると、基板内の駆動回路とその配線が高温に耐えられなくなる。そのため、基板内に配線や駆動回路を構築する構成では、圧電材料としては、ＰＺＴよりも成膜温度の低い圧電材料が求められ、ＰＺＴに比べ圧電特性の低い材料を選択することを余儀なくされる。しかしながら、上述したノズル振動方式は、一般的なユニモルフ型ピエゾヘッドに比べ小さい力で液滴が飛ばせるという特徴があるため、ＰＺＴに比べ圧電特性の低い材料を選択しても、良好に液体を吐出することが可能である。よって、非鉛材料など成膜・結晶化温度は低いがパワーの小さい圧電材料でも良好に液体を吐出することができる。これにより、基板内に配線や駆動回路を構築することができ、高密度化が可能となる。さらに、ノズル振動方式は、圧力室の容積を小さくできることから、ヘッドの小型化も可能となる。
【0011】
図１は、本実施形態におけるノズル振動方式の液体吐出ヘッドを模式的に示す断面図である。
図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドのノズル面を模式的に示す斜視図である。
液体吐出ヘッド１は、ノズル板１１０と、圧力室基板１００と、共通液室基板１２０とを備えている。そのほか、液体吐出ヘッド１は、後述するように、ダンパ部１３０、フレーム部１４０なども備えている。
図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドのノズル面を模式的に示す斜視図である。
液体吐出ヘッド１は、ノズル板１１０と、圧力室基板１００と、共通液室基板１２０とを備えている。そのほか、液体吐出ヘッド１は、後述するように、ダンパ部１３０、フレーム部１４０なども備えている。
【0012】
ノズル板１１０は、薄膜状であり、液体を吐出する複数のノズル２と、ノズル２の周囲に配置される環状のアクチュエータである電気機械変換素子としての圧電素子５とを有している。圧力室基板１００は、複数のノズル２に各々連通する複数の圧力室（個別液室、加圧液室ともいう。）４を有している。各圧力室４の一面にノズル２（振動膜１０３）があり、当該一面と対向する側に、圧力室の開口部４ａ及びダンパ部１３０が配置される。共通液室基板１２０は、複数の圧力室４に連通する共通液室３を有している。液体吐出ヘッド１の両端には、外部の電源等の電気部品と接続するための電気接続パッド５５が設けられている。
【0013】
図３は、図１中の符号Ｘで示す破線で囲った部分の拡大断面図である。
圧力室基板１００は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であり、振動膜１０３が成膜される側に駆動回路１０１および配線部１０２を有している。駆動回路１０１は、トランジスタや抵抗などを含む回路である。配線部１０２は、第一電極５１に駆動波形を印加するための配線部と、第二電極５３に駆動波形を印加するための配線部と有している。また、配線部１０２は、振動膜１０３に開けられた第三コンタクト７ｃを介して電気接続パッド５５に電気的に接続されている。
圧力室基板１００は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であり、振動膜１０３が成膜される側に駆動回路１０１および配線部１０２を有している。駆動回路１０１は、トランジスタや抵抗などを含む回路である。配線部１０２は、第一電極５１に駆動波形を印加するための配線部と、第二電極５３に駆動波形を印加するための配線部と有している。また、配線部１０２は、振動膜１０３に開けられた第三コンタクト７ｃを介して電気接続パッド５５に電気的に接続されている。
【0014】
ノズル板１１０は、複数のノズル２が形成され、圧電素子５を覆うノズル形成部（膜）１１１を有しており、このノズル形成部１１１のノズル面には、撥液膜１１２が形成されている。液体の吐出を続けた場合、吐出と同時に発生したミストがノズル面に付着する。このミストがノズル面に多量に付着すると、ノズル２から吐出した液体が、ノズル面に付着した液体の影響を受けて、所望の着弾位置からずれてしまうおそれがある。ノズル面に撥液膜１１２を形成することで、ノズル面への液体の付着を抑制することができ、ノズル２から吐出した液体が、ノズル面に付着した液体の影響を受けるのを抑制することができる。
【0015】
ノズル板１１０の圧電素子５は、第一電極５１（下部電極ともいう。）と、圧電膜５２と、第二電極５３（上部電極ともいう。）とを有している。圧電素子５は第一絶縁膜８ａに覆われている。第一絶縁膜８ａは、第一電極５１への電気的な接続を行うための孔状の第四コンタクト７ｄと、第二電極５３への電気的な接続を行うための孔状の第五コンタクト７ｅとが形成されている。
【0016】
また、第一絶縁膜８ａには、圧電素子５の第一電極５１と圧力室基板１００の配線部１０２とを電気的に連結する第一引出し配線９ａと、圧電素子５の第二電極５３と圧力室基板１００の配線部１０２とを電気的に連結する第二引出し配線９ｂとが形成されている。
【0017】
第一引出し配線９ａは、第四コンタクト７ｄを介して第一電極５１に電極的に接続され、第一コンタクト７ａを介して配線部１０２に電極的に接続されている。第二引出し配線９ｂは、第五コンタクト７ｅを介して第二電極５３に電極的に接続され、第二コンタクト７ｂを介して配線部１０２に電極的に接続されている。第一引出し配線９ａおよび第二引出し配線９ｂは、第二絶縁膜８ｂに覆われている。本実施形態では、第二絶縁膜８ｂは、圧電素子５も覆っており、樹脂からなるノズル形成部１１１に侵入した湿気が圧電素子５へ侵入するのを防止して圧電素子５を保護する機能を有している。
【0018】
なお、第一電極５１及び第二電極５３にそれぞれ引き出し配線部を設けて、振動膜に開けられたコンタクトを介して配線部１０２に直接、電極的に接続してもよい。また、第二絶縁膜８ｂ上にノズル形成部１１１との密着性を確保するための密着改善膜を形成してもよい。
【0019】
液体吐出ヘッド１内に満たされた液体は、ノズル２に入り込み、ノズル内でメニスカスを形成する。圧電素子５の各電極５１，５３に所定の駆動波形（電圧）を印加することで、圧電膜５２が振動し、振動膜１０３が図３中上下方向に振動する。振動膜１０３が振動することで圧力室内の液体に圧力変化が生じ、ノズル２から液体が吐出される。
【0020】
また、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、ノズル２の内周面、圧力室４の内周面および共通液室３の底面に、液体吐出ヘッド１が吐出する液体に対して親液性有し、液体の浸食を防ぐ表面層としての保護膜１１が形成されている。本実施形態では、液体吐出ヘッド１が吐出する液体は、アルカリ性であり、圧力室４を形成する圧力室基板１００および振動膜１０３はシリコン単結晶およびシリコン酸化物からなる。これらの材料は、アルカリ性の液体に対して脆弱性を持ち、アルカリ性溶液に溶出し浸食される。これを防ぐために、液体の浸食を防ぐ耐液性の保護膜１１を形成することで、圧力室基板１００および振動膜１０３を液体から保護することができる。
【0021】
また、圧力室４およびノズル２はドライエッチングにて形成される。ドライエッチングのガスにフッ素が含まれることで、エッチング後の圧力室４の内壁面およびノズル２の内周面にはフッ素を含む表皮膜が形成され、圧力室４の内壁面およびノズル内周面が撥液性を持ってしまう。圧力室４の内周面が撥液性を有すると、液体の充填時に液体が、圧力室４の内周面に濡れ広がっていかないため、圧力室４が液体で良好に満たされず、圧力室４の角部などに気泡が生じてしまう場合がある。
【0022】
本実施形態では、圧力室４の内周面やノズル２の内周面に親液性を有する保護膜１１を形成するので、圧力室４およびノズル２の内周面に対する液体の濡れ性を向上させることができる。保護膜１１は、保護膜１１が成膜される圧力室４やノズル２の成膜面（保護膜１１の下層面）よりも液体に対する親液性があればよい。液体の溶剤が水性の場合は、親水性の高い保護膜とし、液体の溶剤が油性の場合は、親油性の高い保護膜とすることで親液性の高い保護膜１１を形成することができる。
【0023】
このように、圧力室４に充填される液体に対して親液性を有する保護膜１１をノズル２および圧力室４の内周面に形成することで、液体の充填時に液体が、圧力室４およびノズル２の内周面に濡れ広がやすくなる。その結果、液体の充填性を向上でき、液体の充填の際に加圧や吸引を行わずとも、良好に圧力室４およびノズル２に液体を充填することができる。よって、液体の充填時に振動膜１０３にクラックが発生するのを抑制することができる。
【0024】
本実施形態の液体の溶剤は水性であるため、圧力室４およびノズル２の内周面に対し、少なくともフッ素を含まない保護膜１１を形成することで、ドライエッチングにより形成されたフッ素を含む表皮膜に比べ親液性を向上することができる。上記に加え、さらに、この膜は様々な液体と直接接するため、耐液性をもつ材料、例えば不働態を形成する金属の酸化物であることが望ましい。さらに親液性を向上する方法として、前記不働態を形成する金属酸化物に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を分子レベルで混ぜたものを用いることもできる。保護膜１１のＳｉＯ２はその表面のＯが置換され親水性を有するＯＨ基を持つ。これにより、保護膜１１にさらに親水性を付与することができる。上記金属酸化物の金属としては、酸化数への対応性が高いタンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）などが挙げられる。特にＳｉＯ２と似た価数を持つＺｒやＨｆ、あるいはその前後の価数を持つＴａなどが特に望ましい。
【0025】
また、例えば、保護膜１１を、耐液性の膜と親液性の膜の２層構造としてもよい。この場合は、ノズル２および圧力室４の内周面に耐液性の膜を形成した後に、耐液性の膜上に親液性の膜を形成する。
【0026】
なお、本実施形態では、共通液室３の底面を構成する圧力室基板１００の振動膜１０３の成膜面とは反対側の面にも親液性の保護膜１１を形成しているが、この面の保護膜１１は耐液性のみを有するものであってもよい。しかし、共通液室３の底面に保護膜１１を形成する工程を、ノズル内周面や圧力室の壁面に親液性の保護膜を形成する工程とは別に設ける必要があり、製造工数が増えるおそれがある。また、共通液室３の底面に保護膜１１を形成することで、共通液室３の底面に液体が濡れ広がりやすくなるため、液体の充填性も向上する。そのため、共通液室３の底面を構成する圧力室基板１００の振動膜１０３の成膜面とは反対側の面にも親液性の保護膜１１を形成するのが好ましい。
【0027】
振動膜１０３の材質としては、ＳｉＯ２やＳｉＮ、金属酸化物や樹脂など少なくとも絶縁性を持つ材質であれば良い。しかし、変位を大きくするためにはヤング率が低い材料が望ましく、かつ圧力室基板１００との線膨張係数の差を考えるとその差が比較的小さいＳｉＯ２（二酸化ケイ素）が、振動膜１０３の材質として最も望ましい。
【0028】
第一電極層１５１と第二電極層１５３は電気抵抗が小さく反応性の低い金属が望ましく、Ｉｒ、Ｍｏなどの金属が望ましい。圧電層１５２を構成する圧電材料としては、本実施形態のように、密度向上のために圧力室基板１００に駆動回路１０１と配線部１０２を内蔵する場合は、それらを破壊しないために、その成膜温度が４５０℃以下である圧電材料が望ましい。成膜温度が４５０℃以下である圧電材料としては、ＡｌＮやＡｌＮよりも圧電定数の高いＳｃＡｌＮが挙げられる。
【0029】
また、圧電材料としてＳｃＡｌＮを用いることで、次の利点も得ることができる。すなわち、圧電膜５２の結晶配向を揃えることで圧電特性を向上することができるが、その配向制御のために振動膜１０３と第一電極５１の間に配向制御層を設ける必要がある。圧電膜５２の圧電材料がＳｃＡｌＮのときは、配向制御層としてもＳｃＡｌＮを用いることで、Ｍｏからなる第一電極５１の格子定数をＳｃＡｌＮに近づけることができる。その結果、圧電膜５２の結晶配向が揃い、圧電特性の向上が可能となる。
【0030】
図４は、本実施形態における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図５は、本実施形態における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ａ－Ａ'断面の断面図である。
図６は、本実施形態における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図である。
図５は、本実施形態における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ａ－Ａ'断面の断面図である。
図６は、本実施形態における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図である。
【0031】
【0032】
圧力室基板１００は、複数の圧力室４が配列されている領域を圧力室アレイ４０としている。圧力室アレイ４０の上面（共通液室３側の面）には、各圧力室４の開口部４ａが開口しており、共通液室基板１２０に形成されている共通液室３が各圧力室４の開口部４ａに面するように配置される。本実施形態では、一例として、圧力室４の寸法（開口部４ａの直径）は２２０［μｍ］であり、圧力室４を区画している隔壁の幅は３０［μｍ］としており、その結果、隣接する２つの圧力室４における開口部４ａの中心間距離Ｌ２（図６参照）は２５０［μｍ］となっている。
【0033】
共通液室基板１２０の上面（圧力室基板１００とは反対側の面）にはダンパ部１３０が設けられている。共通液室３は、ダンパ部１３０に形成されている供給連通路３２を介して、フレーム部１４０に形成されている供給液体貯留室３１に連通されている。なお、本実施形態の供給連通路３２は、図４に示すように、区画壁１３０ａによって複数（図示の例では３つ）に分岐されている。この区画壁１３０ａは、主に補強材として機能し、ダンパ部１３０の機械的強度を確保するためのものであり、また、液体を共通液室３の全域へムラなく供給するため（偏りなく各圧力室４へ液体を供給するため）のものである。したがって、ダンパ部１３０の機械的強度を確保でき、偏りなく液体を供給できるのであれば、区画壁１３０ａ（補強材）を設けず、供給連通路３２を単一の通路で構成してもよい。
【0034】
液体吐出ヘッド１には、外部の液体貯留部に貯留される液体がフレーム部１４０の液体供給口３３を介して供給される。この液体供給口３３から供給された液体は、供給液体貯留室３１から供給連通路３２を通って共通液室３へ供給され、共通液室３から各圧力室４の開口部４ａを介して各圧力室４へ供給される。
【0035】
本実施形態において、ダンパ部１３０は、図５及び図６に示すように、ダンパ部材としてのダンパフィルム６１と、ダンパフィルム６１を保持するダンパフィルム保持部材６２と、ダンパフィルム６１の変位又は振動を確保するための空気室６３とから構成されている。空気室６３は大気開放孔６４を介して外気に開放されている。
【0036】
ダンパフィルム６１は、柔軟性の高い材料で構成され、共通液室３を介して各圧力室４の開口部４ａ（すなわち、圧力室アレイ４０の上面）と対向する位置に配置される。すなわち、ダンパフィルム６１は、共通液室３の一壁部（上壁面）を構成するものである。このような構成により、ダンパ部１３０は、ダンパフィルム６１が共通液室３内の液体に伝搬するクロストーク圧力に応じて変形し、共通液室３内に生じるクロストーク圧力による圧力変動を低減することができ、後述するクロストーク（流体クロストーク）の抑制効果を発揮する。
【0037】
ノズル板１１０の圧電素子５により振動膜１０３を振動させて圧力室４内の液体が加圧されると、その圧力はノズル２から液体を吐出させる力となるが、その一部は圧力室４の開口部４ａから共通液室３へ逃げてクロストーク圧力となる。共通液室３へ逃げたクロストーク圧力は、共通液室３内の液体を伝搬して周囲の他の圧力室４へと回り込み、他の圧力室４内の液体の圧力に変動を生じさせ、当該他の圧力室４内の液体をノズル２から吐出する際に影響を及ぼす。
【0038】
ここで、本実施形態においては、ダンパフィルム６１と各圧力室４の開口部４ａとの間に共通液室３が介在する構成であるため、共通液室３内の液体の流れを確保するためには、各圧力室４の開口部４ａからダンパフィルム６１を離して配置する必要がある。すなわち、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との距離、すなわち、圧力室アレイ４０の上面とダンパフィルム６１との距離Ｌ１（図６参照）を、共通液室３内の液体の流れを確保するのに十分な大きさとすることが必要である。
【0039】
このとき、従来のように共通液室３を十分に広く確保しようとして、圧力室アレイ４０の上面とダンパフィルム６１との距離Ｌ１を大きくし過ぎると、ダンパフィルム６１で吸収されるクロストーク圧力が小さくなり、クロストーク抑制効果が小さくなる。そのため、クロストークが発生するおそれがある。特に、本実施形態では、いわゆるノズル振動方式を採用するため、単位面積当たりのノズル数（圧力室数）の多い液体吐出ヘッドを実現できるが、このような液体吐出ヘッドでは圧力室４間の距離が近いため、クロストークが発生しやすい。
【0040】
そこで、本実施形態においては、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が、隣接する２つの圧力室４の開口部４ａの中心間距離Ｌ２以下となるように、構成している。この構成であれば、各圧力室４の開口部４ａからの圧力波（クロストーク圧力）の大部分が、共通液室３内の液体を通じて、隣接する他の圧力室４の開口部４ａに回り込む前に、当該圧力波はダンパフィルム６１に到達することができる。これにより、各圧力室４から他の圧力室４の開口部４ａに到達する圧力波（クロストーク圧力）が当該他の圧力室４内における液体の圧力変動に与える影響を小さく抑えることができ、十分なクロストーク抑制効果を発揮できるものと考えられる。
【0041】
ただし、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が小さ過ぎると、共通液室３を流れる液体の流体抵抗（粘性抵抗など）が高くなり過ぎて、各圧力室４への液体供給が不十分になるという不具合が生じ得る。特に、粘度の高い液体を用いる場合や、高周波数で液体吐出を行う場合には、この不具合が顕著になる。また、最小距離Ｌ１が小さ過ぎると、ノズル２のクリーニングを行う目的でノズル２側から吸引手段により液体を吸い出す処理を行う際に、ダンパフィルム６１の変形により共通液室３が狭くなり過ぎてしまう。その結果、液体の流れが阻害されて十分なクリーニング効果が得られなくなったり、ダンパフィルム６１が圧力室基板１００に接触してダメージを受けたりするなどの不具合も生じ得る。
【0042】
このような不具合を考慮すると、本実施液体における複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１は、１０［μｍ］以上であるのが好ましく、５０［μｍ］以上であるのが更に好ましい。
【0043】
また、ダンパフィルム６１は、剛性が低く（柔軟性が高く）、耐久性があり、吐出する液体に対する接液性のある材料であることが好ましい。具体的には、ダンパフィルム６１としては、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）といった樹脂製フィルムや、ステンレスやニッケルといった金属製フィルムが好適である。ただし、ダンパフィルム６１が薄すぎると、ピンホールが生じやすいという不具合が発生する。そのため、ダンパフィルム６１の厚みは、おおよそ１［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内であるのが好ましい。
【0044】
また、ダンパフィルム６１として樹脂製フィルムを用いる場合には、透湿防止膜を有することが好ましい。共通液室３内の液体の成分がダンパフィルム６１を介して空気室６３へ侵入して、大気開放孔６４から外気に漏れ出すことを抑制するためである。透湿防止膜は、例えば、スパッタリング等により金属や金属酸化物を樹脂膜に成膜することで設けることができる。
【0045】
図７は、本実施形態におけるダンパ部１３０によるクロストーク抑制効果をシミュレーションした結果を示すグラフである。
このグラフには、ダンパ部１３０が設けられていない（ダンパ無し）の例と、ダンパ部１３０が設けられている（ダンパ有り）の例とについて、同時駆動ノズル数（隣接ノズルの数）を変えたときの液体吐出速度の変化率をシミュレーションしたものである。なお、液体吐出速度の変化率は、１つのノズルのみで液体を吐出したときの液体吐出速度を１００％としたときの変化率である。
このグラフには、ダンパ部１３０が設けられていない（ダンパ無し）の例と、ダンパ部１３０が設けられている（ダンパ有り）の例とについて、同時駆動ノズル数（隣接ノズルの数）を変えたときの液体吐出速度の変化率をシミュレーションしたものである。なお、液体吐出速度の変化率は、１つのノズルのみで液体を吐出したときの液体吐出速度を１００％としたときの変化率である。
【0046】
なお、このシミュレーションでは、ダンパ部１３０として、ダンパフィルム６１が１０［μｍ］厚のステンレス製フィルムのものを用い、圧力室アレイ４０の上面とダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１を１００［μｍ］とした。
【0047】
図７のグラフからわかるように、ダンパ無しの場合には、同時駆動ノズル数を増やしていくと、例えば同時駆動ノズル数が４０個のときの液体吐出速度は、同時駆動ノズル数が１個のときの液体吐出速度に対して５０％以上も変化している。これに対し、ダンパ有りの場合には、例えば同時駆動ノズル数が４０個のときの液体吐出速度でも、同時駆動ノズル数が１個のときの液体吐出速度に対し、変化率は５％以下である。このように、ダンパ部１３０を設けることにより、クロストーク抑制効果が発揮される。
【0048】
図８は、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１を変化させたときの液体吐出速度の変化率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
なお、このシミュレーションでは、同時駆動ノズル数を１０個とした。また、このシミュレーションにおける液体吐出速度の変化率は、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が１００［μｍ］であるときの液体吐出速度を１００％としたときの変化率である。
なお、このシミュレーションでは、同時駆動ノズル数を１０個とした。また、このシミュレーションにおける液体吐出速度の変化率は、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が１００［μｍ］であるときの液体吐出速度を１００％としたときの変化率である。
【0049】
図８のグラフからわかるように、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が２５０［μｍ］以下の場合、液体吐出速度の変化率が５％以内（許容範囲内）に抑えられている。一方で、当該最小距離Ｌ１が５００［μｍ］の場合には、液体吐出速度の変化率が２０％となっている。
【0050】
ここで、図７のグラフ（最小距離Ｌ１が１００［μｍ］の場合）における同時駆動ノズル数が１０個である場合と、図８のグラフ（同時駆動ノズル数が１０個である場合）における最小距離Ｌ１が５００［μｍ］の場合とを比較する。この比較によれば、図８のグラフの最小距離Ｌ１が５００［μｍ］の場合の液体吐出速度変化率は、ダンパ部１３０を設けているにも関わらず、ダンパ部１３０を設けていない場合（図７におけるダンパ無しの場合）とほぼ同じである。すなわち、図８のグラフの最小距離Ｌ１が５００［μｍ］の場合では、ダンパ部１３０によるクロストーク抑制効果が得られていないことがわかる。
【0051】
一方で、図８のグラフから、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が２５０［μｍ］以下であれば、当該最小距離Ｌ１が１００［μｍ］である場合と実質的に同程度（液体吐出速度変化率が５％以下）である。そのため、図７のグラフのダンパ有りの場合（当該最小距離Ｌ１が１００［μｍ］である場合）と同様、同時駆動ノズル数が増えても液体吐出速度の変化が抑えられ、十分なクロストーク抑制効果が発揮される。
【0052】
そして、この２５０［μｍ］という距離は、隣接する２つの圧力室４における開口部４ａの中心間距離Ｌ２に一致する距離である。このことは、Ｌ１≦Ｌ２であることにより、液体を吐出する際に各圧力室４の開口部４ａから共通液室３へ逃げるクロストーク圧力（圧力波）の大部分が、共通液室３内の液体を通じて、隣接する他の圧力室４の開口部４ａに回り込む前に、当該圧力波はダンパフィルム６１に到達して吸収された結果であると考えることができる。言い換えると、Ｌ１＞Ｌ２であると、クロストーク圧力（圧力波）のダンパフィルム６１による吸収されずに隣接する他の圧力室４の開口部４ａに回り込んで到達してしまう成分が多くなり、当該他の圧力室４内における液体の圧力変動に与える影響を無視できなくなり、十分なクロストーク抑制効果が得られないものと考えられる。
【0053】
以上より、本実施形態によれば、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が、隣接する２つの圧力室４の開口部４ａの中心間距離Ｌ２以下となるように、構成されているので、十分なクロストーク抑制効果が得られる。
【0054】
〔変形例１〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１の液体吐出ヘッド１は、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１に対し、ダンパ部１３０に形成される供給連通路３２の位置を変更したものである。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１の液体吐出ヘッド１は、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１に対し、ダンパ部１３０に形成される供給連通路３２の位置を変更したものである。
【0055】
図９は、本変形例１における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図１０は、本変形例１における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図である。
図１０は、本変形例１における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図である。
【0056】
上述した実施形態の液体吐出ヘッド１では、共通液室基板１２０の共通液室３とフレーム部１４０の供給液体貯留室３１とを連通させる供給連通路３２が、圧力室アレイ４０の短手方向外方（圧力室アレイ４０の長辺４０ａ側外方）に形成されている。すなわち、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１では、共通液室３に液体を供給する供給連通路３２が、複数の圧力室４からなる圧力室アレイ４０の短手方向外方で、共通液室３に連通している。
【0057】
これに対し、本変形例１の液体吐出ヘッド１では、供給連通路３２が圧力室アレイ４０の長手方向外方（圧力室アレイ４０の短辺４０ｂ側外方）に形成されている。すなわち、本変形例１の液体吐出ヘッド１では、共通液室３に液体を供給する供給連通路３２が、複数の圧力室４からなる圧力室アレイ４０の長手方向外方で、共通液室３に連通している。
【0058】
本変形例１によれば、供給連通路３２が圧力室アレイ４０の長手方向外方（圧力室アレイ４０の短辺４０ｂ側外方）に形成されているため、圧力室アレイ４０の短手方向外方には供給連通路３２を形成するためのスペースを設ける必要がない。したがって、圧力室アレイ４０の短手方向における液体吐出ヘッドの小型化を実現することができる。特に、複数の液体吐出ヘッドが圧力室アレイ４０の短手方向に並べて配置されるヘッドユニットを用いる場合、圧力室アレイ４０の短手方向における液体吐出ヘッドの小型化によるヘッドユニットの小型化のメリットが大きい。
【0059】
ただし、本実施形態も本変形例１も、クロストーク抑制効果を十分に得るために複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１を小さくしているので、共通液室３内における液体の流体抵抗（粘性抵抗など）が高くなりやすい。そのため、液体が共通液室３内を流れる距離が長いと（例えば数［ｍｍ］を超えると）、流体抵抗が高くなり過ぎて、供給連通路３２から遠い圧力室４では、液体供給が不足して、安定した液体の吐出が困難になるという不具合が生じ得る。特に、インク粘度が高い場合や駆動周波数が高い場合には、この不具合は顕著である。
【0060】
本変形例１では、供給連通路３２が圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成されているので、供給連通路３２から遠い圧力室４まで共通液室３内を液体が流れる距離は、供給連通路３２が圧力室アレイ４０の短手方向外方に形成されている上述の実施形態の場合よりも長くなる。したがって、上述した不具合の点では上述の実施形態の方が有利である。特に、圧力室アレイ４０の長辺４０ａと短辺４０ｂとの比率が大きい構成であるほど、上述の実施形態の方が有利である。
【0061】
もちろん、使用する液体の粘度が低い場合や駆動周波数が低い場合など、条件によっては、本変形例１の構成であっても上述した不具合が生じず、本変形例１の構成を採用することができる。
【0062】
〔変形例２〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２の液体吐出ヘッド１は、各圧力室４の開口部４ａに流体抵抗部４ｂを設けた点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２の液体吐出ヘッド１は、各圧力室４の開口部４ａに流体抵抗部４ｂを設けた点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。
【0063】
図１１は、本変形例２における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｄ－Ｄ'断面の断面図である。
図１２は、本変形例２における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図である。
図１２は、本変形例２における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｂ－Ｂ'断面の断面図である。
【0064】
本変形例２では圧力室基板１００と共通液室基板１２０との間に流体抵抗基板１５０が挿入されている。流体抵抗基板１５０には、図１１及び図１２に示すように、圧力室４の断面積（ノズル面に平行な断面の面積）よりも開口部４ａの開口面積（ノズル面に平行な開口面積）が狭くなるようにする流体抵抗部４ｂが設けられている。この流体抵抗部４ｂが設けられることで、各圧力室４から共通液室３へ移動する液体の流体抵抗を高められる。
【0065】
流体抵抗基板１５０は、各圧力室４のそれぞれに対応する位置に、圧力室４の断面積（ノズル面に平行な断面の面積）よりも狭い複数の開口が形成されたものであれればよい。流体抵抗基板１５０の基板としては、例えば金属やシリコン、セラミックス、樹脂を用いることができる。流体抵抗部４ｂ（流体抵抗基板１５０に形成される開口）は、ウェットエッチングやドライエッチング、電鋳、切削、レーザー加工等で形成することができる。
【0066】
このような流体抵抗部４ｂを設けることで、各圧力室４内で発生するクロストーク圧力を各圧力室４内になるべく閉じ込め、各圧力室４から開口部４ａを通じて共通液室３へ漏れ出るクロストーク圧力を低減することができる。
【0067】
本変形例２によれば、流体抵抗部４ｂが設けられていない上述した実施形態と比べて、クロストーク抑制効果がより高い液体吐出ヘッド１を実現することができる。特に、本変形例２によれば、流体抵抗部４ｂが設けることでクロストーク抑制効果の余裕度が高まるので、Ｌ１≦Ｌ２という条件の範囲内においてＬ１をなるべく大きくし、共通液室３を流れる液体の流体抵抗を小さくすることが可能となる。すなわち、本変形例２によれば、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１と同程度のクロストーク抑制効果を得ようとする場合でも、Ｌ１をより大きくして共通液室３を流れる液体の流体抵抗を小さくでき、圧力室４への液体供給不足による吐出性能の不安定という不具合が生じにくい。
【0068】
〔変形例３〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
本変形例３は、複数の液体吐出ヘッド１を圧力室アレイ４０の短手方向に並べて配置されるヘッドユニット１０の例である。なお、ヘッドユニット１０を構成する個々の液体吐出ヘッド１は上述した実施形態のものと同じものである。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
本変形例３は、複数の液体吐出ヘッド１を圧力室アレイ４０の短手方向に並べて配置されるヘッドユニット１０の例である。なお、ヘッドユニット１０を構成する個々の液体吐出ヘッド１は上述した実施形態のものと同じものである。
【0069】
図１３は、本変形例３におけるヘッドユニット１０を構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図１４は、本変形例３におけるヘッドユニット１０を構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ａ－Ａ'断面の断面図である。
図１４は、本変形例３におけるヘッドユニット１０を構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ａ－Ａ'断面の断面図である。
【0070】
本変形例３のヘッドユニット１０は、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１を圧力室アレイ４０の短手方向に４つ並べて一体化された構成である。このようなヘッドユニット１０は、例えば、４種類（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ））の異なるインクを用いて画像形成を行う画像形成装置（液体を吐出する装置）の記録ヘッド（インクジェットヘッド）として用いることができる。本変形例３のように４つの液体吐出ヘッド１を一体化していることで、コンパクトな記録ヘッドが得られるほか、記録ヘッドや画像形成装置の組み立て工数の削減を図ることができる。
【0071】
〔変形例４〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
本変形例４の液体吐出ヘッド１は、共通液室３に液体を供給する供給流路（供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３等）のほか、共通液室３から液体を排出する排出流路を備える点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
本変形例４の液体吐出ヘッド１は、共通液室３に液体を供給する供給流路（供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３等）のほか、共通液室３から液体を排出する排出流路を備える点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。
【0072】
図１５は、本変形例４における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図１６は、本変形例４における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｅ－Ｅ'断面の断面図である。
図１７は、本変形例４における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｆ－Ｆ'断面の断面図である。
図１６は、本変形例４における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｅ－Ｅ'断面の断面図である。
図１７は、本変形例４における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｆ－Ｆ'断面の断面図である。
【0073】
本変形例４においても、外部のインク貯留部からフレーム部１４０の液体供給口３３を介して供給される液体が、供給液体貯留室３１及び供給連通路３２を通って共通液室３へ供給される。ただし、本変形例４において、共通液室３は、ダンパ部１３０に形成されている排出連通路３４を介して、フレーム部１４０に形成されている排出液体貯留室３５に連通されている。これにより、共通液室３内の液体は、排出連通路３４から排出液体貯留室３５を通り、液体排出口３６から外部のポンプ等を経由して、外部のインク貯留部に戻される。すなわち、本変形例４は、液体循環方式の液体吐出ヘッド１である。
【0074】
本変形例４によれば、共通液室３内の液体を循環させることが可能となる。これにより、共通液室３などの液体吐出ヘッド１内の流路中に存在する気泡を排除したり、沈降しやすい成分をもつ液体を用いる場合に共通液室３などの液体吐出ヘッド１内の流路内に液体の成分が沈降することを抑制したりすることができる。
【0075】
特に、本変形例４では、供給連通路３２と排出連通路３４が、圧力室アレイ４０をはさんで、圧力室アレイ４０の短手方向外方（圧力室アレイ４０の長辺４０ａ側外方）に、それぞれ形成されている。そのため、圧力室アレイ４０に面して共通液室３内を液体が流れる距離（供給連通路３２から排出連通路３４へ液体が流れるときの最長距離）が、最小限になる構成となっている。そのため、本変形例４は、複数の圧力室４の各開口部４ａとダンパフィルム６１との間の最小距離Ｌ１が小さいために共通液室３内における液体の流体抵抗（粘性抵抗など）が高いところ、共通液室３内を液体が流れる距離を最小限にすることで、共通液室３内における液体の流体抵抗を低く抑えることができる。
【0076】
〔変形例５〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例５」という。）について説明する。
本変形例５は、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１を圧力室アレイ４０の短手方向に複数並べて配置したヘッドユニット１０の例である。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例５」という。）について説明する。
本変形例５は、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１を圧力室アレイ４０の短手方向に複数並べて配置したヘッドユニット１０の例である。
【0077】
図１８は、本変形例５におけるヘッドユニット１０を構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図１９は、本変形例５におけるヘッドユニット１０を構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｅ－Ｅ'断面の断面図である。
図１９は、本変形例５におけるヘッドユニット１０を構成する４つの液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す側面図であり、Ｅ－Ｅ'断面の断面図である。
【0078】
本変形例５のヘッドユニット１０は、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１（液体循環方式の液体吐出ヘッド）を圧力室アレイ４０の短手方向に４つ並べて一体化された構成である。このようなヘッドユニット１０は、上述した変形例３のヘッドユニット１０と同様、例えば、４種類（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ））の異なるインクを用いて画像形成を行う画像形成装置（液体を吐出する装置）の記録ヘッド（インクジェットヘッド）として用いることができる。本変形例５のように４つの液体吐出ヘッド１を一体化していることで、コンパクトな記録ヘッドが得られるほか、記録ヘッドや画像形成装置の組み立て工数の削減を図ることができる。
【0079】
〔変形例６〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例６」という。）について説明する。
本変形例６の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４と同様、共通液室３に液体を供給する供給流路（供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３等）のほか、共通液室３から液体を排出する排出流路を備える液体循環方式である点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。ただし、本変形例６の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１に対し、ダンパ部１３０に形成される排出連通路３４の位置を変更したものである。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例６」という。）について説明する。
本変形例６の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４と同様、共通液室３に液体を供給する供給流路（供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３等）のほか、共通液室３から液体を排出する排出流路を備える液体循環方式である点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。ただし、本変形例６の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１に対し、ダンパ部１３０に形成される排出連通路３４の位置を変更したものである。
【0080】
図２０は、本変形例６における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図２１は、本変形例６における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｇ－Ｇ'断面の断面図である。
図２１は、本変形例６における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｇ－Ｇ'断面の断面図である。
【0081】
上述した変形例４の液体吐出ヘッド１では、供給連通路３２と排出連通路３４の両方とも、圧力室アレイ４０の短手方向外方（圧力室アレイ４０の長辺４０ａ側外方）に形成されている。そのため、圧力室アレイ４０の短手方向外方に、供給連通路３２と排出連通路３４の両方を形成するためのスペースを設ける必要があり、圧力室アレイ４０の短手方向に液体吐出ヘッドが大型化しやすい。特に、図１８及び図１９に示した変形例５のヘッドユニット１０のように、複数の液体吐出ヘッド１が圧力室アレイ４０の短手方向に並べて配置される場合、圧力室アレイ４０の短手方向におけるヘッドユニット１０の大型化が顕著になる。
【0082】
また、圧力室アレイ４０の短手方向外方に供給連通路３２と排出連通路３４の両方を形成するためのスペースを設ける関係で、圧力室基板１００が圧力室アレイ４０の短手方向に大型化する。この場合、圧力室基板１００の面積が大きくなる。ＭＥＭＳプロセスを使って製造する圧力室基板１００にとっては、基板面積の大型化はコストアップに直結する。
【0083】
これに対し、本変形例６の液体吐出ヘッド１では、供給連通路３２については圧力室アレイ４０の短手方向外方に形成されるが、排出連通路３４については圧力室アレイ４０の長手方向外方（圧力室アレイ４０の短辺４０ｂ側外方）に形成される。これによれば、圧力室アレイ４０の短手方向外方において排出連通路３４を形成するためのスペースを省略できる分、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１よりも、圧力室アレイ４０の短手方向に液体吐出ヘッドを小型化できる。この小型化の効果は、特に、図２２に示すヘッドユニット１０のように、本変形例６の液体吐出ヘッド１が圧力室アレイ４０の短手方向に複数並べて配置される場合において有効である。
【0084】
また、本変形例６の液体吐出ヘッド１では、排出連通路３４を圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成することで、排出連通路３４を圧力室アレイ４０の短手方向外方に形成する変形例４の液体吐出ヘッド１よりも、排出連通路３４を形成するのに必要となる基板面積は少なくて済む。したがって、上述した変形例４の液体吐出ヘッド１よりも、圧力室基板１００の基板面積を少なくでき、コストアップを軽減することができる。
【0085】
なお、本変形例６の液体吐出ヘッド１では、排出連通路３４が圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成されているため、供給連通路３２と排出連通路３４の両方が圧力室アレイ４０の短手方向外方に形成されている変形例４の液体吐出ヘッド１よりも、圧力室アレイ４０に面して共通液室３内を液体が流れる距離（供給連通路３２から排出連通路３４へ液体が流れるときの最長距離）が長いものとなる。そのため、共通液室３内の液体を循環させながら液体吐出を行うと、液体供給が不足する圧力室４が発生して、安定した液体の吐出が困難になるという不具合が生じ得る。特に、インク粘度が高い場合や駆動周波数が高い場合には、この不具合は顕著である。
【0086】
そのような不具合が生じ得る場合には、液体吐出ヘッド１への液体の初期充填時や、液体吐出ヘッド１のメンテナンス時のみ、排出流路（排出連通路３４、排出液体貯留室３５、液体排出口３６等）を使って液体を共通液室３から排出し、気泡の排出などを行ってもよい。この場合、液体吐出を行う稼働時には共通液室３内の液体を循環させないため、液体供給が不足する圧力室４が発生しにくく、安定した液体の吐出が比較的容易になる。
【0087】
なお、本変形例６は、供給流路と排出流路とを入れ替えた構成であってもよい。すなわち、供給連通路３２については圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成し、排出連通路３４については圧力室アレイ４０の短手方向外方に形成した構成であってもよい。
【0088】
〔変形例７〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例７」という。）について説明する。
本変形例７の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４や変形例６と同様、共通液室３に液体を供給する供給流路（供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３等）のほか、共通液室３から液体を排出する排出流路（排出連通路３４、排出液体貯留室３５、液体排出口３６等）を備える液体循環方式である点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。ただし、本変形例７の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４や変形例６の液体吐出ヘッド１とは、ダンパ部１３０に形成される供給連通路３２及び排出連通路３４の位置が異なっている。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例７」という。）について説明する。
本変形例７の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４や変形例６と同様、共通液室３に液体を供給する供給流路（供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３等）のほか、共通液室３から液体を排出する排出流路（排出連通路３４、排出液体貯留室３５、液体排出口３６等）を備える液体循環方式である点で、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１とは異なっている。ただし、本変形例７の液体吐出ヘッド１は、上述した変形例４や変形例６の液体吐出ヘッド１とは、ダンパ部１３０に形成される供給連通路３２及び排出連通路３４の位置が異なっている。
【0089】
図２３は、本変形例７における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す平面図であり、Ｃ－Ｃ'断面の断面図である。
図２４は、本変形例７における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｈ－Ｈ'断面の断面図である。
図２４は、本変形例７における液体吐出ヘッド１の内部構造を模式的に示す正面図であり、Ｈ－Ｈ'断面の断面図である。
【0090】
本変形例７の液体吐出ヘッド１では、供給連通路３２及び排出連通路３４の両方が圧力室アレイ４０の長手方向外方（圧力室アレイ４０の短辺４０ｂ側外方）に形成されている。これによれば、圧力室アレイ４０の短手方向外方において供給連通路３２を形成するためのスペースも、排出連通路３４を形成するためのスペースも省略できる分、上述した変形例４や変形例６の液体吐出ヘッド１よりも、圧力室アレイ４０の短手方向に液体吐出ヘッドを小型化できる。この小型化の効果は、特に、図２５に示すヘッドユニット１０のように、本変形例７の液体吐出ヘッド１が圧力室アレイ４０の短手方向に複数並べて配置される場合において有効である。
【0091】
また、本変形例７の液体吐出ヘッド１では、供給連通路３２及び排出連通路３４の両方とも圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成されているため、変形例４の液体吐出ヘッド１よりも、更には変形例６の液体吐出ヘッド１よりも、圧力室基板１００の基板面積を少なくでき、コストアップを更に軽減することができる。また、本変形例７の液体吐出ヘッド１では、供給流路や排出流路の構成を単純化しやすい点でのメリットもある。
【0092】
なお、本変形例７の液体吐出ヘッド１では、供給連通路３２及び排出連通路３４の両方とも圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成されているため、変形例４の液体吐出ヘッド１よりも、圧力室アレイ４０に面して共通液室３内を液体が流れる距離（供給連通路３２から排出連通路３４へ液体が流れるときの最長距離）が長いものとなる。そのため、液体供給が不足する圧力室４が発生して、安定した液体の吐出が困難になるという不具合が生じ得る。特に、インク粘度が高い場合や駆動周波数が高い場合には、この不具合は顕著である。
【0093】
ただし、本変形例７の液体吐出ヘッド１は、供給連通路３２及び排出連通路３４の両方とも圧力室アレイ４０の長手方向外方に形成されているため、圧力室基板１００の基板面積を少なくでき、コストアップを更に軽減することができる。使用する液体の粘度が低い場合や駆動周波数が低い場合など、条件によっては、本変形例７の構成であっても上述した不具合が生じず、本変形例７の構成を採用することができる。なお、排出連通路３４ を第二の供給連通路として用い、供給連通路３２と排出連通路３４の両方から液体の供給を行う構成としてもよい。
【0094】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について、図２６及び図２７を参照して説明する。
図２６は、本実施形態における液体を吐出する装置としての画像形成装置であるインクジェット記録装置である印刷装置の概略説明図である。
図２７は、本実施形態の印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
図２６は、本実施形態における液体を吐出する装置としての画像形成装置であるインクジェット記録装置である印刷装置の概略説明図である。
図２７は、本実施形態の印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
【0095】
この液体を吐出する装置である印刷装置５００は、連続体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３とを備えている。また、印刷装置５００は、連続体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９なども備えている。
【0096】
連続体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。この連続体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が印刷される。
【0097】
本実施形態の印刷装置５００では、ヘッドユニット５５０に、上述した本実施形態に係る２つのヘッドモジュール１００Ａ，１００Ｂを共通ベース部材５５２に備えている。
【0098】
そして、ヘッドモジュール１００Ａ，１００Ｂの搬送方向と直交する方向における液体吐出ヘッド１の並び方向をヘッド配列方向とするとき、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ａ１，１Ａ２で同じ色の液体を吐出する。同様に、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ｂ１、１Ｂ２を組とし、ヘッドモジュール１００Ｂのヘッド列１Ｃ１、１Ｃ２を組とし、ヘッド列１Ｄ１、１Ｄ２を組として、それぞれ所要の色の液体を吐出する。
【0099】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の例について、図２８及び図２９を参照して説明する。
図２８は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図２９は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。
図２８は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図２９は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。
【0100】
本例の印刷装置５００は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【0101】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド１及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ヘッド１は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド１は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。液体吐出ヘッド１は、液体循環装置と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。
【0102】
この印刷装置５００は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド１に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【0103】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド１の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド１のノズル面をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。また、主走査移動機構４９３、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【0104】
このように構成した印刷装置５００においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【0105】
【0106】
この液体吐出ユニット４４０は、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド１で構成されている。
【0107】
なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０を更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【0108】
【0109】
この液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド１と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【0110】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド１と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【0111】
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【0112】
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【0113】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【0114】
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【0115】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【0116】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【0117】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【0118】
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
【0119】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。
【0120】
なお、ここでは、「液体吐出ユニット」について、液体吐出ヘッドとの組み合わせで説明しているが、「液体吐出ユニット」には上述した液体吐出ヘッドを含むヘッドモジュールやヘッドユニットと上述したような機能部品、機構が一体化したものも含まれる。
【0121】
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、ヘッドモジュール、ヘッドユニットなどを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【0122】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【0123】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【0124】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【0125】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【0126】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【0127】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【0128】
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置がる。また、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などもある。
【0129】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【0130】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、液体を吐出する複数のノズル２と、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室４と、前記複数の圧力室の各ノズル連通壁（例えばノズル板１１０）にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータ（例えば圧電素子５）と、前記複数の圧力室に連通する共通液室３とを備える液体吐出ヘッド１であって、前記複数の圧力室の前記共通液室側の各開口部と対向する位置にダンパ部材（例えばダンパフィルム６１）が設けられ、前記開口部と前記ダンパ部材との最小距離Ｌ１が、隣接する２つの圧力室における前記開口部の中心間距離Ｌ２以下であることを特徴とするものである。
従来の液体吐出ヘッドのように、共通液室から各圧力室までの流路の壁部を形成するようにダンパ部材を配置する構成では、ダンパ部材の配置スペースを確保する必要があるので、隣り合う圧力室間の距離を短くすることが困難となる。そのため、ノズル間距離を短くすることができず、単位面積当たりのノズル数を増やすことができない。
本態様において、共通液室は複数の圧力室の各開口部に面して連通するように配置され、かつ、ダンパ部材は共通液室を介して複数の圧力室の各開口部と対向するように配置される。これによれば、共通液室から各圧力室までの流路の壁部を形成するようにダンパ部材を配置する必要がなくなるので、隣り合う圧力室間の距離を従来よりも短くすることが可能となり、ノズル間距離を短くして単位面積当たりのノズル数を増やすことができる。
ところが、この構成においては、ダンパ部材と複数の圧力室の各開口部との間に介在する共通液室の高さ（ダンパ部材と複数の圧力室の各開口部との間の距離）の設定によっては、各圧力室内で生じるアクチュエータ駆動による液体の圧力波が他の圧力室に伝搬するクロストークが発生することが確認された。
そこで、本態様においては、複数の圧力室の各開口部とダンパ部材との間の最小距離が、隣接する２つの圧力室の開口部の中心間距離以下となるように、構成されている。この構成であれば、各圧力室の開口部からの圧力波の大部分が共通液室内の液体を通じて隣接する他の圧力室の開口部に回り込む前に、当該圧力波はダンパ部材に到達することができる。これにより、各圧力室から他の圧力室の開口部に到達する圧力波が当該他の圧力室内における液体の圧力変動に与える影響を小さく抑えることができ、クロストークを抑制することができる。
［第１態様］
第１態様は、液体を吐出する複数のノズル２と、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室４と、前記複数の圧力室の各ノズル連通壁（例えばノズル板１１０）にそれぞれ設けられ、各圧力室内の液体を加圧する複数のアクチュエータ（例えば圧電素子５）と、前記複数の圧力室に連通する共通液室３とを備える液体吐出ヘッド１であって、前記複数の圧力室の前記共通液室側の各開口部と対向する位置にダンパ部材（例えばダンパフィルム６１）が設けられ、前記開口部と前記ダンパ部材との最小距離Ｌ１が、隣接する２つの圧力室における前記開口部の中心間距離Ｌ２以下であることを特徴とするものである。
従来の液体吐出ヘッドのように、共通液室から各圧力室までの流路の壁部を形成するようにダンパ部材を配置する構成では、ダンパ部材の配置スペースを確保する必要があるので、隣り合う圧力室間の距離を短くすることが困難となる。そのため、ノズル間距離を短くすることができず、単位面積当たりのノズル数を増やすことができない。
本態様において、共通液室は複数の圧力室の各開口部に面して連通するように配置され、かつ、ダンパ部材は共通液室を介して複数の圧力室の各開口部と対向するように配置される。これによれば、共通液室から各圧力室までの流路の壁部を形成するようにダンパ部材を配置する必要がなくなるので、隣り合う圧力室間の距離を従来よりも短くすることが可能となり、ノズル間距離を短くして単位面積当たりのノズル数を増やすことができる。
ところが、この構成においては、ダンパ部材と複数の圧力室の各開口部との間に介在する共通液室の高さ（ダンパ部材と複数の圧力室の各開口部との間の距離）の設定によっては、各圧力室内で生じるアクチュエータ駆動による液体の圧力波が他の圧力室に伝搬するクロストークが発生することが確認された。
そこで、本態様においては、複数の圧力室の各開口部とダンパ部材との間の最小距離が、隣接する２つの圧力室の開口部の中心間距離以下となるように、構成されている。この構成であれば、各圧力室の開口部からの圧力波の大部分が共通液室内の液体を通じて隣接する他の圧力室の開口部に回り込む前に、当該圧力波はダンパ部材に到達することができる。これにより、各圧力室から他の圧力室の開口部に到達する圧力波が当該他の圧力室内における液体の圧力変動に与える影響を小さく抑えることができ、クロストークを抑制することができる。
【0131】
［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記最小距離Ｌ１は２５０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
これによれば、単位面積当たりのノズル数を増やし、クロストークを抑制することが可能になる。
第２態様は、第１態様において、前記最小距離Ｌ１は２５０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
これによれば、単位面積当たりのノズル数を増やし、クロストークを抑制することが可能になる。
【0132】
［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、前記最小距離Ｌ１は１０［μｍ］以上であることを特徴とするものである。
これによれば、共通液室内の液体の流れを確保して、液体供給が不足する圧力室の発生を抑制し、安定した液体の吐出を実現しやすい。
第３態様は、第１又は第２態様において、前記最小距離Ｌ１は１０［μｍ］以上であることを特徴とするものである。
これによれば、共通液室内の液体の流れを確保して、液体供給が不足する圧力室の発生を抑制し、安定した液体の吐出を実現しやすい。
【0133】
［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記共通液室に液体を供給する供給流路（例えば、供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３）を備え、前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイ４０の短手方向外方で、前記共通液室に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、各圧力室の開口部とダンパ部材との最小距離Ｌ１を小さくすることにより共通液室３内における液体の流体抵抗が高くなるとしても、供給流路から供給される液体が共通液室を通じて各圧力室へ流れる距離を短くして、共通液室３内における液体の流体抵抗が高くなることを抑えることができる。よって、液体供給が不足する圧力室の発生を抑制し、安定した液体の吐出を実現することができる。
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記共通液室に液体を供給する供給流路（例えば、供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３）を備え、前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイ４０の短手方向外方で、前記共通液室に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、各圧力室の開口部とダンパ部材との最小距離Ｌ１を小さくすることにより共通液室３内における液体の流体抵抗が高くなるとしても、供給流路から供給される液体が共通液室を通じて各圧力室へ流れる距離を短くして、共通液室３内における液体の流体抵抗が高くなることを抑えることができる。よって、液体供給が不足する圧力室の発生を抑制し、安定した液体の吐出を実現することができる。
【0134】
［第５態様］
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記共通液室に液体を供給する供給流路（例えば、供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３）と、前記共通液室から液体を排出する排出流路（例えば、排出連通路３４、排出液体貯留室３５、液体排出口３６）とを備えることを特徴とするものである。
これによれば、共通液室内の液体を循環させることが可能となるので、共通液室などの液体吐出ヘッド内の流路中に存在する気泡を排除したり、沈降しやすい成分をもつ液体を用いる場合に共通液室などの液体吐出ヘッド内の流路内に液体の成分が沈降することを抑制したりすることができる。
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記共通液室に液体を供給する供給流路（例えば、供給液体貯留室３１、供給連通路３２、液体供給口３３）と、前記共通液室から液体を排出する排出流路（例えば、排出連通路３４、排出液体貯留室３５、液体排出口３６）とを備えることを特徴とするものである。
これによれば、共通液室内の液体を循環させることが可能となるので、共通液室などの液体吐出ヘッド内の流路中に存在する気泡を排除したり、沈降しやすい成分をもつ液体を用いる場合に共通液室などの液体吐出ヘッド内の流路内に液体の成分が沈降することを抑制したりすることができる。
【0135】
［第６態様］
第６態様は、第５態様において、前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイ４０の短手方向外方で前記共通液室に連通し、前記排出流路は、前記圧力室アレイの長手方向外方で前記共通液室に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、供給流路及び排出流路の両方を圧力室アレイの短手方向外方で共通液室に連通させる構成よりも当該短手方向における小型化が実現できる。供給流路及び排出流路の両方を圧力室アレイの長手方向外方で共通液室に連通させる構成よりも、共通液室内を液体が流れる距離が長いものとなり、共通液室３内における液体の流体抵抗が高くなり、共通液室内の循環が難しくなる場合があるものの、排出流路は液体の初期充填やメンテナンス時の液体の排出経路としては利用できるので、気泡を排出しやすく、安定した液体の吐出が比較的容易になる。
第６態様は、第５態様において、前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイ４０の短手方向外方で前記共通液室に連通し、前記排出流路は、前記圧力室アレイの長手方向外方で前記共通液室に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、供給流路及び排出流路の両方を圧力室アレイの短手方向外方で共通液室に連通させる構成よりも当該短手方向における小型化が実現できる。供給流路及び排出流路の両方を圧力室アレイの長手方向外方で共通液室に連通させる構成よりも、共通液室内を液体が流れる距離が長いものとなり、共通液室３内における液体の流体抵抗が高くなり、共通液室内の循環が難しくなる場合があるものの、排出流路は液体の初期充填やメンテナンス時の液体の排出経路としては利用できるので、気泡を排出しやすく、安定した液体の吐出が比較的容易になる。
【0136】
［第７態様］
第７態様は、第５態様において、前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通し、前記排出流路は、前記圧力室アレイの短手方向外方で、前記共通液室に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、供給流路を圧力室アレイの短手方向外方、排出流路を圧力室アレイの長手方向外方で共通液室に連通させる構成よりも、共通液室から排出される液体が排出流路まで流れる距離を短くなり、共通液室３内における液体の流体抵抗を低く抑え、液体供給が不足する圧力室の発生を抑制し、安定した液体の吐出を実現することができるとともに、共通液室３内の液体を循環させることが可能となる。これにより、共通液室３などの液体吐出ヘッド１内の流路中に存在する気泡を排除したり、沈降しやすい成分をもつ液体を用いる場合に共通液室３などの液体吐出ヘッド１内の流路内に液体の成分が沈降することを抑制したりすることができる。
第７態様は、第５態様において、前記供給流路は、前記複数の圧力室からなる圧力室アレイの短手方向外方で前記共通液室に連通し、前記排出流路は、前記圧力室アレイの短手方向外方で、前記共通液室に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、供給流路を圧力室アレイの短手方向外方、排出流路を圧力室アレイの長手方向外方で共通液室に連通させる構成よりも、共通液室から排出される液体が排出流路まで流れる距離を短くなり、共通液室３内における液体の流体抵抗を低く抑え、液体供給が不足する圧力室の発生を抑制し、安定した液体の吐出を実現することができるとともに、共通液室３内の液体を循環させることが可能となる。これにより、共通液室３などの液体吐出ヘッド１内の流路中に存在する気泡を排除したり、沈降しやすい成分をもつ液体を用いる場合に共通液室３などの液体吐出ヘッド１内の流路内に液体の成分が沈降することを抑制したりすることができる。
【0137】
［第８態様］
第８態様は、第１乃至第７態様のいずれかにおいて、前記開口部には流体抵抗部４ｂが設けられていることを特徴とするものである。
これによれば、流体抵抗部により、各圧力室内で発生するクロストーク圧力を各圧力室内になるべく閉じ込め、各圧力室から開口部を通じて共通液室へ漏れ出るクロストーク圧力を低減することができる。特に、本態様によれば、流体抵抗部が設けることでクロストーク抑制効果の余裕度が高まるので、前記開口部４ａと前記ダンパ部材との最小距離Ｌ１をなるべく大きくして、共通液室を流れる液体の流体抵抗を小さくすることが可能となる。すなわち、本態様によれば、このような流体抵抗部が設けられていない液体吐出ヘッドと同程度のクロストーク抑制効果を得ようとする場合でも、前記開口部４ａと前記ダンパ部材との最小距離Ｌ１をより大きくして共通液室を流れる液体の流体抵抗を小さくでき、圧力室への液体供給不足による吐出性能の不安定という不具合が生じにくい。
第８態様は、第１乃至第７態様のいずれかにおいて、前記開口部には流体抵抗部４ｂが設けられていることを特徴とするものである。
これによれば、流体抵抗部により、各圧力室内で発生するクロストーク圧力を各圧力室内になるべく閉じ込め、各圧力室から開口部を通じて共通液室へ漏れ出るクロストーク圧力を低減することができる。特に、本態様によれば、流体抵抗部が設けることでクロストーク抑制効果の余裕度が高まるので、前記開口部４ａと前記ダンパ部材との最小距離Ｌ１をなるべく大きくして、共通液室を流れる液体の流体抵抗を小さくすることが可能となる。すなわち、本態様によれば、このような流体抵抗部が設けられていない液体吐出ヘッドと同程度のクロストーク抑制効果を得ようとする場合でも、前記開口部４ａと前記ダンパ部材との最小距離Ｌ１をより大きくして共通液室を流れる液体の流体抵抗を小さくでき、圧力室への液体供給不足による吐出性能の不安定という不具合が生じにくい。
【0138】
［第９態様］
第９態様は、液体を吐出する装置であって、第１乃至第８態様のいずれかの液体吐出ヘッドを備えることを特徴とするものである。
これによれば、単位面積当たりのノズル数を増やし、クロストークを抑制することが可能な液体を吐出する装置を提供することができる。
第９態様は、液体を吐出する装置であって、第１乃至第８態様のいずれかの液体吐出ヘッドを備えることを特徴とするものである。
これによれば、単位面積当たりのノズル数を増やし、クロストークを抑制することが可能な液体を吐出する装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0139】
１ ：液体吐出ヘッド
２ ：ノズル
３ ：共通液室
４ ：圧力室
４ａ ：開口部
４ｂ ：流体抵抗部
５ ：圧電素子
１０ ：ヘッドユニット
３１ ：供給液体貯留室
３２ ：供給連通路
３３ ：液体供給口
３４ ：排出連通路
３５ ：排出液体貯留室
３６ ：液体排出口
４０ ：圧力室アレイ
４０ａ ：長辺
４０ｂ ：短辺
５１ ：第一電極
５２ ：圧電膜
５３ ：第二電極
６１ ：ダンパフィルム
６２ ：ダンパフィルム保持部材
６３ ：空気室
６４ ：大気開放孔
１００ ：圧力室基板
１０１ ：駆動回路
１０２ ：配線部
１０３ ：振動膜
１１０ ：ノズル板
１１１ ：ノズル形成部
１１２ ：撥液膜
１２０ ：共通液室基板
１３０ ：ダンパ部
１３０ａ ：区画壁
１４０ ：フレーム部
２ ：ノズル
３ ：共通液室
４ ：圧力室
４ａ ：開口部
４ｂ ：流体抵抗部
５ ：圧電素子
１０ ：ヘッドユニット
３１ ：供給液体貯留室
３２ ：供給連通路
３３ ：液体供給口
３４ ：排出連通路
３５ ：排出液体貯留室
３６ ：液体排出口
４０ ：圧力室アレイ
４０ａ ：長辺
４０ｂ ：短辺
５１ ：第一電極
５２ ：圧電膜
５３ ：第二電極
６１ ：ダンパフィルム
６２ ：ダンパフィルム保持部材
６３ ：空気室
６４ ：大気開放孔
１００ ：圧力室基板
１０１ ：駆動回路
１０２ ：配線部
１０３ ：振動膜
１１０ ：ノズル板
１１１ ：ノズル形成部
１１２ ：撥液膜
１２０ ：共通液室基板
１３０ ：ダンパ部
１３０ａ ：区画壁
１４０ ：フレーム部
【先行技術文献】
【特許文献】
【0140】
【特許文献1】特開２０２１－４１５６９号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】