液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置
【課題】複雑な形状や別部品が不要で構造を単純化する。
【解決手段】一表面に開口し平行間隔をあけて形成された複数の吐出溝１３を有するアクチュエータ基板３と、アクチュエータ基板３の前記一表面に接合され、上端面に開口する開口面１７Ａを有する共通インク室１７と共通インク室１７から吐出溝１３に貫通する複数のスリット１９とを有するカバープレート開口部１６、および、上端面と板厚方向に延びる一端面とを連通する空気抜き流路７１Ａがそれぞれ独立して設けられたカバープレート基板５とを備え、共通インク室１７の開口面１７Ａを略閉塞する位置に異物を除去する異物除去フィルタ２９が配置され、空気抜き流路７１Ａの開口を略閉塞する位置に異物除去フィルタ２９より通過抵抗が小さい気泡通過フィルタ７３が配置されている液体噴射ヘッドチップ１を提供する。
【解決手段】一表面に開口し平行間隔をあけて形成された複数の吐出溝１３を有するアクチュエータ基板３と、アクチュエータ基板３の前記一表面に接合され、上端面に開口する開口面１７Ａを有する共通インク室１７と共通インク室１７から吐出溝１３に貫通する複数のスリット１９とを有するカバープレート開口部１６、および、上端面と板厚方向に延びる一端面とを連通する空気抜き流路７１Ａがそれぞれ独立して設けられたカバープレート基板５とを備え、共通インク室１７の開口面１７Ａを略閉塞する位置に異物を除去する異物除去フィルタ２９が配置され、空気抜き流路７１Ａの開口を略閉塞する位置に異物除去フィルタ２９より通過抵抗が小さい気泡通過フィルタ７３が配置されている液体噴射ヘッドチップ１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク等の液体を吐出する複数の吐出ノズルを有する液体噴射ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録する液体噴射記録装置が知られている。一般的に、インクジェットヘッドは、複数の吐出溝を有するアクチュエータ基板と、インク経路を形成するカバープレート基板と、カバープレート基板を介して各吐出溝にインクを供給する共通液体室を有するインク流路部材とが板厚方向に積層状態に接合されて形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドにおいては、インク流路部材の液体供給室内に異物除去フィルタを配置した場合に、異物除去フィルタを通過できない大きな気泡によって共通液体室へのインクの供給不足が生じる傾向がある。これに対して、特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、インク流路部材に気泡排出経路を形成し、異物除去フィルタの上流側に溜まった気泡を気泡排出経路を介して外部に排出するとともに、この気泡排出経路内に負圧保持フィルタを配置してインク流路部材内の負圧を保持するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドのように、負圧保持フィルタをインク流路部材に配置した場合やインクジェットヘッド外部の別部品に配置した場合には、インク流路部材の形状が複雑になったり、部品点数が多くなったりするという問題がある。また、インクジェットヘッドを小型化することができず、製造コストも上がってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、別部品が不要で簡易な構造の液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、一表面に開口し平行間隔をあけて形成された複数の液体吐出流路を有するアクチュエータ基板と、該アクチュエータ基板の前記一表面に接合され、該アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口するとともに前記液体吐出流路に連通する開口部、および、該開口部が開口する前記表面と板厚方向に延びる端面とを連通する空気抜き流路がそれぞれ独立して設けられたカバープレート基板とを備え、該カバープレート基板の前記開口部を略閉塞する位置に異物を除去する異物除去フィルタが配置され、前記空気抜き流路の開口を略閉塞する位置に前記異物除去フィルタより通過抵抗が小さい気泡通過フィルタが配置されている液体噴射ヘッドチップを提供する。
【０００８】
本発明によれば、カバープレート基板に設けられた開口部に液体を貯留すると、開口部が各液体吐出流路に液体を供給する共通液体室として機能する。また、各液体吐出流路の側壁をせん断変形させて液体吐出流路内の容積を変化させることにより、開口部から各液体吐出流路に振り分けられた液体を液体吐出流路ごとに吐出させることができる。また、開口部に異物除去フィルタを配置したことで、液体吐出流路に供給される液体に含まれる塵埃等を除去したり、液体吐出流路に大きな気泡が侵入したりしてしまうのを防ぐことができる。
【０００９】
この場合に、カバープレート基板の開口部が開口する表面（以下「上端面」とする。）から端面に連通する空気抜き流路を開口部とは独立して形成したことで、カバープレート基板の上端面に流路部材を接合して開口部に液体を供給する場合に、異物除去フィルタを通過できないような大きな気泡を空気抜き流路によって外部へ逃がすことができる。これにより、異物除去フィルタが気泡で塞がれて開口部への液体の供給が妨げられてしまうのを防ぐことできる。
【００１０】
また、空気抜き流路には異物除去フィルタより通過抵抗が小さい気泡通過フィルタを配置したことで、気泡は通過させつつ液体の表面張力によって開口部内の負圧を維持することが可能となる。これにより、空気抜き流路から液体が漏れるのを防ぐことができる。また、異物除去フィルタおよび空気抜き流路をカバープレート基板に設けることで、別部品が不要となり構造を単純化することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記開口部が、前記アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口面を有する凹部と該凹部から前記液体吐出流路に貫通する複数の貫通孔とを備えることとしてもよい。
【００１２】
このように構成することで、凹部の開口面から供給された液体が貫通孔を介して液体吐出流路に振り分けられる。したがって、例えば、液体吐出流路に対して１つ置きに貫通孔を配置することで、水性インク用の液体噴射ヘッドチップを構成することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記空気抜き流路が、前記液体吐出流路に沿う方向に向かって開口することとしてもよい。
液体吐出流路から液体を吐出させる方向と空気抜き流路を連通させる方向を同一方向にすることで、ノズル孔を形成するためのノズルプレート上に気泡排出孔を形成することができる。これにより、構造をより単純化することができる。
【００１４】
本発明は、上記本発明の液体噴射ヘッドチップと、前記カバープレート基板の前記開口部が開口する前記表面に接合され、前記開口部および前記空気抜き流路に連絡する流路を有する流路部材とを備える液体噴射ヘッドを提供する。
【００１５】
本発明によれば、カバープレート基板の異物除去フィルタ上に大きな気泡が溜まることなく開口部に液体を供給することができる。また、流路部材に異物除去フィルタや空気抜き流路を設ける必要がなく、簡易な形状にすることができる。これにより、液体噴射ヘッド全体の小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明は、上記本発明の液体噴射ヘッドを備える液体噴射記録装置を提供する。
本発明によれば、液体を安定して吐出することができる。例えば、液体としてインクを用いた場合には、被記録媒体に安定した印字を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複雑な形状や別部品が不要で構造を単純化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドチップ１、液体噴射ヘッド１０および液体噴射記録装置１００について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０は、例えば、水性インク（液体）を吐出するものであり、図１および図２に示すように、液体噴射ヘッドチップ１と、液体噴射ヘッドチップ１内にインクを供給する流路（流路部材）９と、液体噴射ヘッドチップ１を駆動する駆動回路等を搭載した配線基板（図示略）とを備えている。これらの各部材は、例えば、アルミニウム等でできた支持プレート（図示略）に固定されており、各部材どうしは熱伝導性のよい接着剤や両面テープ等で結合されている。
【００１９】
液体噴射ヘッドチップ１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電素子からなる厚さ約０．８ｍｍのアクチュエータ基板３と、アクチュエータ基板３の一表面に接着された厚さ約０．８ｍｍのカバープレート基板５と、アクチュエータ基板３およびカバープレート基板５の端面に接着されたノズルプレート７とを備えている。
【００２０】
アクチュエータ基板３は、板厚方向に分極されている。また、アクチュエータ基板３には、図３および図４に示すように、カバープレート基板５が設けられた一表面に開口部１３Ａを有する複数の吐出溝（液体吐出流路）１３が平行間隔をあけて設けられている。各吐出溝１３は、例えば、約０．３６ｍｍの深さを有しており、それぞれ側壁１５によって分離されている。
【００２１】
各吐出溝１３の長手方向の一端は、アクチュエータ基板３の一端面３Ａまで延び、他端は他端面３Ｂまで延びることなく途中位置において深さが徐々に浅くなっている。このような吐出溝１３は、例えば、円板状のダイスカッタ（図示略）のブレード外径にならった形状になっている。
【００２２】
また、各吐出溝１３の両側壁１５には、吐出溝１３の開口部１３Ａから深さ方向の途中位置まで、アクチュエータ基板３の長手方向に延びる駆動電圧印加用の電極１６が蒸着によって形成されている。
【００２３】
カバープレート基板５は、アクチュエータ基板３の一表面、すなわち、吐出溝１３の開口部１３Ａが形成されている表面に接着されている。このカバープレート基板５は、アクチュエータ基板３とは反対側の表面（以下、「上端面」という。）５Ｃに開口面１７Ａを有する凹状の共通インク室（凹部）１７と、共通インク室１７からアクチュエータ基板３の吐出溝１３が浅くなっている端部に貫通する複数のスリット（貫通孔）１９とによって構成されるカバープレート開口部（開口部）１６を備えている。
【００２４】
共通インク室１７は、アクチュエータ基板３の吐出溝１３の配列方向に沿って延び、全ての吐出溝１３の前記端部に対向する連通構造を有している。アクチュエータ基板３にカバープレート基板５が接着された状態では、吐出溝１３の開口部１３Ａのうち共通インク室１７のスリット１９が貫通している部分以外の領域がカバープレート基板５によって塞がれることにより、複数の独立した吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されている。
【００２５】
吐出チャンネル２３Ａは、カバープレート基板５のスリット１９が貫通した吐出溝１３によって形成されるインク流路であり、共通インク室１７から供給されたインクが充填されるようになっている。一方、ダミーチャンネル２３Ｂは、カバープレート基板５によって吐出溝１３の開口部１３Ａが閉塞された空洞部であり、インクが流入しないように密閉されている。これら吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂは、吐出溝１３の配列方向に交互に形成されている。
【００２６】
共通インク室１７には、開口面１７Ａから離れる方向に向かって内壁面が内側に突出した段差部２５が設けられている。この段差部２５は、カバープレート基板５のアクチュエータ基板３側表面からの距離が約０．５ｍｍの位置に形成されている。また、平坦面を有する異物除去フィルタ２９が共通インク室１７の開口面１７Ａを略閉塞するように配置された状態で、段差部２５に接着で固定されている。
【００２７】
異物除去フィルタ２９は、例えば、孔径が約８ミクロンのメッシュ構造で、約０．１ｍｍの厚さを有している。また、異物除去フィルタ２９は、全てのスリット１９のアクチュエータ基板３側の端部から略一定距離（約０．５ｍｍ）の位置に配置されている。この異物除去フィルタ２９により、共通インク室１７から吐出溝１３に供給されるインクに含まれる塵埃等を除去したり、大きな気泡が吐出溝１３に侵入したりしてしまうのを防ぐことができる。また、液体噴射ヘッド１０の組み立て時等に液体噴射ヘッドチップ１単体で扱ったとしても、埃等が共通インク室１７に入り込むのを防ぐことができる。
【００２８】
また、カバープレート基板５には、上端面５Ｃと板厚方向に延びる一端面５Ａとを連通する２つの空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂが設けられている。これら空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂは、共通インク室１７の異物除去フィルタ２９上に溜まった気泡等を外部に逃がすためのものであり、共通インク室１７とは独立して形成されている。
【００２９】
具体的には、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂは、共通インク室１７の開口面１７Ａの長手方向の両端に隣接する位置にそれぞれ入口部７０Ａ，７０Ｂを有し、板厚方向に延びて途中で吐出溝１３に沿う方向に向かって折れ曲がり、アクチュエータ基板３の一端面３Ａと略面一状に配置されているカバープレート基板５の一端面５Ａに開口するように形成されている。
【００３０】
また、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂには、入口部７０Ａ，７０Ｂから離れる方向に向かって内壁面が内側に突出した段差部２６がそれぞれ設けられている。この段差部２６には、異物除去フィルタ２９より通過抵抗が小さい、すなわち、孔径が大きい気泡通過フィルタ７３がそれぞれ配置されている。
【００３１】
気泡通過フィルタ７３は、孔径が約２５ミクロンのメッシュ構造で、約０．０５ｍｍの厚さを有している。この気泡通過フィルタ７３は、気泡を通過させつつ、後述する気泡排出孔７５側から気泡抜き流路７１Ａ，７１Ｂを介して侵入した空気と、インクで満たされたメッシュで形成されるインクの表面張力によって共通インク室１７内の負圧を維持することができるようになっている。
なお、共通インク室１７の開口面１７Ａおよび空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの入口部７０Ａ，７０Ｂをカバープレート基板５の同一表面上に形成したことで、異物除去フィルタ１９および気泡通過フィルタ７３をそれぞれ同一方向から取り付けることができ、作業工程を簡易にすることができる。
【００３２】
ノズルプレート７は、アクチュエータ基板３の吐出チャンネル２３Ａとダミーチャンネル２３Ｂが開口している一端面３Ａ、および、カバープレート基板５の２つの空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂが開口している一端面５Ａに接着されている。また、ノズルプレート７は、吐出チャンネル２３Ａの開口に対向する位置にノズル孔２７を有するとともに、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの開口に対向する位置にそれぞれ気泡排出孔７５を有している。なお、ダミーチャンネル２３Ｂの開口は、ノズルプレート７によって封止されている。
【００３３】
このノズルプレート７は、例えば、ポリイミドフィルムにエキシマレーザ装置等を用いてノズル孔２７や気泡排出孔７５が形成されたものである。なお、ノズルプレート７の被記録媒体に対向することとなる面には、撥水性を有する撥水膜（図示略）が形成されており、インクの付着等を防止するようになっている。
【００３４】
流路９は、共通インク室１７の開口面１７Ａおよび空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの入口部７０Ａ，７０Ｂを覆うようにカバープレート基板５の上端面５Ｃに接着されている。また、流路９は、インクタンク（図示略）から供給されるインクを一時的に貯留する圧力調整室（図示略）に連結部９Ａを介して接続されている。この流路９は、カバープレート基板５側表面に開口する流路凹部３１と、該流路凹部３１の内壁面に連結部９Ａが開口するインク導入孔３３とを備えている。
【００３５】
流路凹部３１は、アクチュエータ基板３の共通インク室１７の長手方向に沿って延び、共通インク室１７および空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの両方に連絡する略直方体状の共通流路３５を形成するようになっている。
インク導入孔３３は、前記圧力調整室から供給されるインクを共通流路３５内に導く孔であり、流路凹部３１の長手方向の略中央付近に配置されている。
【００３６】
支持プレートは、重ね合わされたアクチュエータ基板３およびカバープレート基板５を支持していると共に、ノズルプレート７を支持している。支持プレートには、吐出溝１３の配列方向に延在する嵌合孔が形成されており、重ね合わされたアクチュエータ基板３およびカバープレート基板５をこの嵌合孔内に嵌め込んだ状態で両プレート３，５を支持している。支持プレートの先端側の表面は、アクチュエータ基板３およびカバープレート基板５の先端側の端面と面一となっている。
【００３７】
このように構成された液体噴射ヘッド１０は、例えば、図５に示すように、プリンタやファックス等に適用されるインクジェット式の記録装置である液体噴射記録装置１００に搭載されて使用される。
【００３８】
液体噴射記録装置１００は、色ごとに設けられた複数の液体噴射ヘッド１０と、液体噴射ヘッド１０が主走査方向に複数併設して搭載されたキャリッジ１０３と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０５を介して液体噴射ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ１０７とを備えている。
【００３９】
キャリッジ１０３は、一対のガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの長軸方向に移動可能に搭載されている。また、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの一端側には駆動モータ１１１が設けられている。駆動モータ１１１による駆動力が、この駆動モータ１１１に連結されたプーリ１１３Ａとガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの他端側に設けられたプーリ１１３Ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に伝わり、これによりタイミングベルト１１５の所定の位置に固定されたキャリッジ１０３が搬送されるようになっている。
【００４０】
また、キャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向で、鎖線で示すケース１１７の両端側には、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１９が設けられている。これら搬送ローラ１１９は、キャリッジ１０３の下方であってキャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００４１】
このように構成された液体噴射記録装置１００においては、搬送ローラ１１９によって被記録媒体Ｓを送りつつ、キャリッジ１０３を被記録媒体Ｓの送り方向に直交する方向に走査することにより、液体噴射ヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字および画像等が記録されるようになっている。
【００４２】
以下、液体噴射記録装置１００に搭載された液体噴射ヘッド１０の作用について具体的に説明する。
インクタンクから供給されるインクは、圧力調整室において一時的に貯留された後、連結部９Ａを通って流路９のインク導入孔３３から共通流路３５内に導入され、カバープレート基板５の共通インク室１７へと導かれる。
【００４３】
この場合に、インク導入孔３３から導入されるインクは、共通流路３５および共通インク室１７の長手方向の略中央付近から両端部に向かって広まるように流れ込む。そのため、インク導入孔３３から共通流路３５内に入り込んだ気泡のうち共通インク室１７の異物除去フィルタ２９を通過できないような大きなものは、インク導入孔３３から離れる方向、すなわち、共通流路３５の長手方向の両端部に溜まり易い。
【００４４】
空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂを共通インク室１７の開口面１７Ａの長手方向の両端に隣接する位置に配置したことで、気泡を効率的に外部に逃がすことができる。これにより、異物除去フィルタ２９が気泡で塞がれて共通インク室１７へのインクの供給が妨げられてしまうのを防ぐことできる。また、気泡通過フィルタ７３により、インクの表面張力で共通インク室１７内の負圧が維持されることで、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂからインクが漏れるのを防ぐことができる。
【００４５】
共通インク室１７の異物除去フィルタ２９を通過したインクは、スリット１９を介して全ての吐出チャンネル２３Ａ内に分配供給される。異物除去フィルタ２９により、大きな気泡が吐出溝１３に侵入するのを防ぐだけでなく、インクに含まれる塵埃等を除去することができる。
【００４６】
各吐出チャンネル２３内にインクが供給されたら、所定の吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５の電極１６に電圧を印加する。これにより、圧電厚みすべり効果によって側壁１５がせん断変形して吐出チャンネル２３Ａ内の容積が変化する。
【００４７】
例えば、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの外側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの内側に向かって変形するように、分極方向に直交する一方向に電圧を印加する。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が増加する分、吐出チャンネル２３Ａ内にインクが引き込まれる。
【００４８】
続いて、側壁１５にかかる電圧をゼロにする。すなわち、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
【００４９】
この場合に、平坦面を有する異物除去フィルタ２９が、共通インク室１７内において全てのスリット１９から略一定距離（約０．５ｍｍ）に配置されているので、一部の隣接する吐出チャンネル２３Ａとダミーチャンネル２３Ｂとの間で圧力変動が伝播してしまう（いわゆる、クロストーク）のが抑制される。これにより、吐出チャンネル２３Ａ全体の吐出特性がほぼ安定し、全ての吐出チャンネル２３Ａからのインクの吐出が隣接するダミーチャンネル２３Ｂの動作状態に影響されることなく行われる。例えば、各吐出ノズル孔２７の吐出速度差は約０．２ｍ／ｓ以下、インク吐出量は±３％以内に抑えられる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に係る液体噴射ヘッドチップ１、液体噴射ヘッド１０および液体噴射記録装置１００によれば、気泡通過フィルタ７３を備える空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂにより、異物除去フィルタ２９上に溜まった気泡を外部に逃がして共通インク室１７へのインクの供給が妨げられてしまうのを防ぐとともに、共通インク室１７内の負圧を維持することができる。これにより、インクを安定して吐出することができ、被記録媒体Ｓに安定した印字を行うことができる。また、異物除去フィルタ２９および空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂを流路９に配置したり別部品に配置したりする必要がなく、液体噴射ヘッドチップ１および液体噴射ヘッド１０の構造を単純化することができる。したがって、液体噴射ヘッド１０の小型化・薄型化および製造コストの低減を図ることもできる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、インク導入孔３３を共通流路３５の長手方向の略中央付近に配置することとしたが、例えば、図６に示すように、共通流路３５の長手方向のいずれか一端に隣接する位置に配置することとしてもよい。この場合、インク導入孔３３から共通流路３５内に入り込んだ気泡は、インク導入孔３３から離れる方向、すなわち、共通流路３５の長手方向の他端に溜まり易いので、空気抜き流路７１Ｂは設けずに、共通インク室１７の長手方向のインク導入孔３３から遠い方の一端に隣接する位置に空気抜き流路７１Ａのみを設けることとすればよい。このようにすることで、液体噴射ヘッドチップ１の構造をより単純化することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、異物除去フィルタ２９を例示して説明したが、全てのスリット１９の端部から略一定距離に配置することができる平坦面を有する構造物であればよく、例えば、貫通孔を有する板等を採用することとしてもよい。この場合、全てのスリット１９の端部から０．８ｍｍより小さい距離に構造物を配置するのが好ましい。
【００５３】
また、本実施形態においては、吐出溝１３の配列方向に交互に吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されていることとしたが、これに代えて、全ての吐出溝１３にカバープレート基板５のスリット１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成することとしてもよい。この場合、ノズルプレート７は、すべての吐出チャンネル２３Ａに対向するピッチでノズル孔２７を形成することとすればよい。このようにすることで、全ての吐出チャンネル２３Ａからのインクの吐出を他の吐出チャンネル２３Ａの動作に影響されることなく行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、側壁１５にかかる電圧をゼロにし、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする駆動方法を示したが、電圧を逆方向に印加し、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの内側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの外側に向かって変形するように、分極方向に直交する他の一方向に電圧を印加してもよい。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
以上のように異なる駆動方法を説明したが、これらの方法においては、インクを安定して吐出するために、さらなるインクの加圧が必要な場合には、側壁１５を吐出するチャネル側へ突出するように変形させる。この動作によって、吐出するチャネルの内部の圧力がさらに増加するので、インクをより加圧することができる。ただし、この動作は上述したとおり、インクを安定して吐出させることを目的とするものであるので、必須な動作ではなく必要に応じて適宜使用すればよい。また、本実施形態では、上述した各動作を必要に応じて組み合わせて実行することにより、最適なインクの吐出を実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェット式の記録装置を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。また、本実施形態では、複数のノズル孔２７が配列方向に直線状に一列に配列されていることとしたが、これに代えて、複数のノズル孔２７が直線状に配列されてなく縦方向にずらして配列されていてもよい。例えば、複数のノズル孔２７が斜めに配列されていてもよく、あるいは、千鳥状に配列されていてもよい。また、ノズル孔２７の形状に関しても、円形に限定されるものではない。例えば、三角等の多角形状や、楕円形状や星型形状でも構わない。
【００５６】
また、本実施形態では、水性のインクを利用した場合を説明したが、例えば、非導電性の油性インク、ソルベントインクやＵＶインク等を用いても構わない。なお、油性インクを用いる場合には、液体噴射ヘッドチップ１は上述の、全ての吐出溝１３にカバープレート基板５のスリット１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成する構成にすればよい。このように液体噴射ヘッドチップを構成することで、いかなる性質のインクであっても、使い分けることができる。したがって、水性のインクを利用して記録を行うことができる。特に、導電性を有するインクであっても問題なく利用できるので、インクジェットプリンタの付加価値を高めることができる。なお、その他は同様の作用効果を奏することができる。
また、本実施形態においては、カバープレート基板５のカバープレート開口部１６が共通インク室１７とスリット１９とを備えることとしたが、例えば、カバープレート開口部１６がスリット１９を備えず全ての吐出溝１３に連通する構造としてもよい。このようにすることで、例えば、油性インクを使用する場合に液体噴射ヘッドチップ１を簡易な構成にすることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、カバープレート基板５に共通インク室１７が形成されていることとしたが、参考例として、アクチュエータ基板３に共通インク室が形成されていてもよい。例えば、アクチュエータ基板３の裏面（吐出溝１３が形成された表面の反対側の面）に吐出溝１３の配列方向に延びた断面凹状の共通インク室と、この共通インク室とは独立した空気抜き流路が形成され、この共通インク室の底面に、吐出溝に連通するスリットが形成された構成であってもよい。なお、この場合、支持プレートの位置を入れ換えて、支持プレートをカバープレート基板５に重ね合わせるように配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１の液体噴射ヘッドチップをさらに分解した斜視図である。
【図３】図１の液体噴射ヘッドの断面図である。
【図４】図３の液体噴射ヘッドの拡大断面図である。
【図５】図１の液体噴射ヘッドを搭載する液体噴射装置の概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に変形例に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 液体噴射ヘッドチップ
９ 流路（流路部材）
１０ 液体噴射ヘッド
１３ 吐出溝（液体吐出流路）
１６ カバープレート開口部（開口部）
１７ 共通インク室（凹部）
１９ スリット（貫通孔）
２９ 異物除去フィルタ
７１Ａ，７１Ｂ 空気抜き流路
７３ 気泡通過フィルタ
１００ 液体噴射記録装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク等の液体を吐出する複数の吐出ノズルを有する液体噴射ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録する液体噴射記録装置が知られている。一般的に、インクジェットヘッドは、複数の吐出溝を有するアクチュエータ基板と、インク経路を形成するカバープレート基板と、カバープレート基板を介して各吐出溝にインクを供給する共通液体室を有するインク流路部材とが板厚方向に積層状態に接合されて形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドにおいては、インク流路部材の液体供給室内に異物除去フィルタを配置した場合に、異物除去フィルタを通過できない大きな気泡によって共通液体室へのインクの供給不足が生じる傾向がある。これに対して、特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、インク流路部材に気泡排出経路を形成し、異物除去フィルタの上流側に溜まった気泡を気泡排出経路を介して外部に排出するとともに、この気泡排出経路内に負圧保持フィルタを配置してインク流路部材内の負圧を保持するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドのように、負圧保持フィルタをインク流路部材に配置した場合やインクジェットヘッド外部の別部品に配置した場合には、インク流路部材の形状が複雑になったり、部品点数が多くなったりするという問題がある。また、インクジェットヘッドを小型化することができず、製造コストも上がってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、別部品が不要で簡易な構造の液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、一表面に開口し平行間隔をあけて形成された複数の液体吐出流路を有するアクチュエータ基板と、該アクチュエータ基板の前記一表面に接合され、該アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口するとともに前記液体吐出流路に連通する開口部、および、該開口部が開口する前記表面と板厚方向に延びる端面とを連通する空気抜き流路がそれぞれ独立して設けられたカバープレート基板とを備え、該カバープレート基板の前記開口部を略閉塞する位置に異物を除去する異物除去フィルタが配置され、前記空気抜き流路の開口を略閉塞する位置に前記異物除去フィルタより通過抵抗が小さい気泡通過フィルタが配置されている液体噴射ヘッドチップを提供する。
【０００８】
本発明によれば、カバープレート基板に設けられた開口部に液体を貯留すると、開口部が各液体吐出流路に液体を供給する共通液体室として機能する。また、各液体吐出流路の側壁をせん断変形させて液体吐出流路内の容積を変化させることにより、開口部から各液体吐出流路に振り分けられた液体を液体吐出流路ごとに吐出させることができる。また、開口部に異物除去フィルタを配置したことで、液体吐出流路に供給される液体に含まれる塵埃等を除去したり、液体吐出流路に大きな気泡が侵入したりしてしまうのを防ぐことができる。
【０００９】
この場合に、カバープレート基板の開口部が開口する表面（以下「上端面」とする。）から端面に連通する空気抜き流路を開口部とは独立して形成したことで、カバープレート基板の上端面に流路部材を接合して開口部に液体を供給する場合に、異物除去フィルタを通過できないような大きな気泡を空気抜き流路によって外部へ逃がすことができる。これにより、異物除去フィルタが気泡で塞がれて開口部への液体の供給が妨げられてしまうのを防ぐことできる。
【００１０】
また、空気抜き流路には異物除去フィルタより通過抵抗が小さい気泡通過フィルタを配置したことで、気泡は通過させつつ液体の表面張力によって開口部内の負圧を維持することが可能となる。これにより、空気抜き流路から液体が漏れるのを防ぐことができる。また、異物除去フィルタおよび空気抜き流路をカバープレート基板に設けることで、別部品が不要となり構造を単純化することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記開口部が、前記アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口面を有する凹部と該凹部から前記液体吐出流路に貫通する複数の貫通孔とを備えることとしてもよい。
【００１２】
このように構成することで、凹部の開口面から供給された液体が貫通孔を介して液体吐出流路に振り分けられる。したがって、例えば、液体吐出流路に対して１つ置きに貫通孔を配置することで、水性インク用の液体噴射ヘッドチップを構成することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記空気抜き流路が、前記液体吐出流路に沿う方向に向かって開口することとしてもよい。
液体吐出流路から液体を吐出させる方向と空気抜き流路を連通させる方向を同一方向にすることで、ノズル孔を形成するためのノズルプレート上に気泡排出孔を形成することができる。これにより、構造をより単純化することができる。
【００１４】
本発明は、上記本発明の液体噴射ヘッドチップと、前記カバープレート基板の前記開口部が開口する前記表面に接合され、前記開口部および前記空気抜き流路に連絡する流路を有する流路部材とを備える液体噴射ヘッドを提供する。
【００１５】
本発明によれば、カバープレート基板の異物除去フィルタ上に大きな気泡が溜まることなく開口部に液体を供給することができる。また、流路部材に異物除去フィルタや空気抜き流路を設ける必要がなく、簡易な形状にすることができる。これにより、液体噴射ヘッド全体の小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明は、上記本発明の液体噴射ヘッドを備える液体噴射記録装置を提供する。
本発明によれば、液体を安定して吐出することができる。例えば、液体としてインクを用いた場合には、被記録媒体に安定した印字を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複雑な形状や別部品が不要で構造を単純化することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドチップ１、液体噴射ヘッド１０および液体噴射記録装置１００について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０は、例えば、水性インク（液体）を吐出するものであり、図１および図２に示すように、液体噴射ヘッドチップ１と、液体噴射ヘッドチップ１内にインクを供給する流路（流路部材）９と、液体噴射ヘッドチップ１を駆動する駆動回路等を搭載した配線基板（図示略）とを備えている。これらの各部材は、例えば、アルミニウム等でできた支持プレート（図示略）に固定されており、各部材どうしは熱伝導性のよい接着剤や両面テープ等で結合されている。
【００１９】
液体噴射ヘッドチップ１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電素子からなる厚さ約０．８ｍｍのアクチュエータ基板３と、アクチュエータ基板３の一表面に接着された厚さ約０．８ｍｍのカバープレート基板５と、アクチュエータ基板３およびカバープレート基板５の端面に接着されたノズルプレート７とを備えている。
【００２０】
アクチュエータ基板３は、板厚方向に分極されている。また、アクチュエータ基板３には、図３および図４に示すように、カバープレート基板５が設けられた一表面に開口部１３Ａを有する複数の吐出溝（液体吐出流路）１３が平行間隔をあけて設けられている。各吐出溝１３は、例えば、約０．３６ｍｍの深さを有しており、それぞれ側壁１５によって分離されている。
【００２１】
各吐出溝１３の長手方向の一端は、アクチュエータ基板３の一端面３Ａまで延び、他端は他端面３Ｂまで延びることなく途中位置において深さが徐々に浅くなっている。このような吐出溝１３は、例えば、円板状のダイスカッタ（図示略）のブレード外径にならった形状になっている。
【００２２】
また、各吐出溝１３の両側壁１５には、吐出溝１３の開口部１３Ａから深さ方向の途中位置まで、アクチュエータ基板３の長手方向に延びる駆動電圧印加用の電極１６が蒸着によって形成されている。
【００２３】
カバープレート基板５は、アクチュエータ基板３の一表面、すなわち、吐出溝１３の開口部１３Ａが形成されている表面に接着されている。このカバープレート基板５は、アクチュエータ基板３とは反対側の表面（以下、「上端面」という。）５Ｃに開口面１７Ａを有する凹状の共通インク室（凹部）１７と、共通インク室１７からアクチュエータ基板３の吐出溝１３が浅くなっている端部に貫通する複数のスリット（貫通孔）１９とによって構成されるカバープレート開口部（開口部）１６を備えている。
【００２４】
共通インク室１７は、アクチュエータ基板３の吐出溝１３の配列方向に沿って延び、全ての吐出溝１３の前記端部に対向する連通構造を有している。アクチュエータ基板３にカバープレート基板５が接着された状態では、吐出溝１３の開口部１３Ａのうち共通インク室１７のスリット１９が貫通している部分以外の領域がカバープレート基板５によって塞がれることにより、複数の独立した吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されている。
【００２５】
吐出チャンネル２３Ａは、カバープレート基板５のスリット１９が貫通した吐出溝１３によって形成されるインク流路であり、共通インク室１７から供給されたインクが充填されるようになっている。一方、ダミーチャンネル２３Ｂは、カバープレート基板５によって吐出溝１３の開口部１３Ａが閉塞された空洞部であり、インクが流入しないように密閉されている。これら吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂは、吐出溝１３の配列方向に交互に形成されている。
【００２６】
共通インク室１７には、開口面１７Ａから離れる方向に向かって内壁面が内側に突出した段差部２５が設けられている。この段差部２５は、カバープレート基板５のアクチュエータ基板３側表面からの距離が約０．５ｍｍの位置に形成されている。また、平坦面を有する異物除去フィルタ２９が共通インク室１７の開口面１７Ａを略閉塞するように配置された状態で、段差部２５に接着で固定されている。
【００２７】
異物除去フィルタ２９は、例えば、孔径が約８ミクロンのメッシュ構造で、約０．１ｍｍの厚さを有している。また、異物除去フィルタ２９は、全てのスリット１９のアクチュエータ基板３側の端部から略一定距離（約０．５ｍｍ）の位置に配置されている。この異物除去フィルタ２９により、共通インク室１７から吐出溝１３に供給されるインクに含まれる塵埃等を除去したり、大きな気泡が吐出溝１３に侵入したりしてしまうのを防ぐことができる。また、液体噴射ヘッド１０の組み立て時等に液体噴射ヘッドチップ１単体で扱ったとしても、埃等が共通インク室１７に入り込むのを防ぐことができる。
【００２８】
また、カバープレート基板５には、上端面５Ｃと板厚方向に延びる一端面５Ａとを連通する２つの空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂが設けられている。これら空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂは、共通インク室１７の異物除去フィルタ２９上に溜まった気泡等を外部に逃がすためのものであり、共通インク室１７とは独立して形成されている。
【００２９】
具体的には、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂは、共通インク室１７の開口面１７Ａの長手方向の両端に隣接する位置にそれぞれ入口部７０Ａ，７０Ｂを有し、板厚方向に延びて途中で吐出溝１３に沿う方向に向かって折れ曲がり、アクチュエータ基板３の一端面３Ａと略面一状に配置されているカバープレート基板５の一端面５Ａに開口するように形成されている。
【００３０】
また、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂには、入口部７０Ａ，７０Ｂから離れる方向に向かって内壁面が内側に突出した段差部２６がそれぞれ設けられている。この段差部２６には、異物除去フィルタ２９より通過抵抗が小さい、すなわち、孔径が大きい気泡通過フィルタ７３がそれぞれ配置されている。
【００３１】
気泡通過フィルタ７３は、孔径が約２５ミクロンのメッシュ構造で、約０．０５ｍｍの厚さを有している。この気泡通過フィルタ７３は、気泡を通過させつつ、後述する気泡排出孔７５側から気泡抜き流路７１Ａ，７１Ｂを介して侵入した空気と、インクで満たされたメッシュで形成されるインクの表面張力によって共通インク室１７内の負圧を維持することができるようになっている。
なお、共通インク室１７の開口面１７Ａおよび空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの入口部７０Ａ，７０Ｂをカバープレート基板５の同一表面上に形成したことで、異物除去フィルタ１９および気泡通過フィルタ７３をそれぞれ同一方向から取り付けることができ、作業工程を簡易にすることができる。
【００３２】
ノズルプレート７は、アクチュエータ基板３の吐出チャンネル２３Ａとダミーチャンネル２３Ｂが開口している一端面３Ａ、および、カバープレート基板５の２つの空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂが開口している一端面５Ａに接着されている。また、ノズルプレート７は、吐出チャンネル２３Ａの開口に対向する位置にノズル孔２７を有するとともに、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの開口に対向する位置にそれぞれ気泡排出孔７５を有している。なお、ダミーチャンネル２３Ｂの開口は、ノズルプレート７によって封止されている。
【００３３】
このノズルプレート７は、例えば、ポリイミドフィルムにエキシマレーザ装置等を用いてノズル孔２７や気泡排出孔７５が形成されたものである。なお、ノズルプレート７の被記録媒体に対向することとなる面には、撥水性を有する撥水膜（図示略）が形成されており、インクの付着等を防止するようになっている。
【００３４】
流路９は、共通インク室１７の開口面１７Ａおよび空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの入口部７０Ａ，７０Ｂを覆うようにカバープレート基板５の上端面５Ｃに接着されている。また、流路９は、インクタンク（図示略）から供給されるインクを一時的に貯留する圧力調整室（図示略）に連結部９Ａを介して接続されている。この流路９は、カバープレート基板５側表面に開口する流路凹部３１と、該流路凹部３１の内壁面に連結部９Ａが開口するインク導入孔３３とを備えている。
【００３５】
流路凹部３１は、アクチュエータ基板３の共通インク室１７の長手方向に沿って延び、共通インク室１７および空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂの両方に連絡する略直方体状の共通流路３５を形成するようになっている。
インク導入孔３３は、前記圧力調整室から供給されるインクを共通流路３５内に導く孔であり、流路凹部３１の長手方向の略中央付近に配置されている。
【００３６】
支持プレートは、重ね合わされたアクチュエータ基板３およびカバープレート基板５を支持していると共に、ノズルプレート７を支持している。支持プレートには、吐出溝１３の配列方向に延在する嵌合孔が形成されており、重ね合わされたアクチュエータ基板３およびカバープレート基板５をこの嵌合孔内に嵌め込んだ状態で両プレート３，５を支持している。支持プレートの先端側の表面は、アクチュエータ基板３およびカバープレート基板５の先端側の端面と面一となっている。
【００３７】
このように構成された液体噴射ヘッド１０は、例えば、図５に示すように、プリンタやファックス等に適用されるインクジェット式の記録装置である液体噴射記録装置１００に搭載されて使用される。
【００３８】
液体噴射記録装置１００は、色ごとに設けられた複数の液体噴射ヘッド１０と、液体噴射ヘッド１０が主走査方向に複数併設して搭載されたキャリッジ１０３と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０５を介して液体噴射ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ１０７とを備えている。
【００３９】
キャリッジ１０３は、一対のガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの長軸方向に移動可能に搭載されている。また、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの一端側には駆動モータ１１１が設けられている。駆動モータ１１１による駆動力が、この駆動モータ１１１に連結されたプーリ１１３Ａとガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの他端側に設けられたプーリ１１３Ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に伝わり、これによりタイミングベルト１１５の所定の位置に固定されたキャリッジ１０３が搬送されるようになっている。
【００４０】
また、キャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向で、鎖線で示すケース１１７の両端側には、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１９が設けられている。これら搬送ローラ１１９は、キャリッジ１０３の下方であってキャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００４１】
このように構成された液体噴射記録装置１００においては、搬送ローラ１１９によって被記録媒体Ｓを送りつつ、キャリッジ１０３を被記録媒体Ｓの送り方向に直交する方向に走査することにより、液体噴射ヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字および画像等が記録されるようになっている。
【００４２】
以下、液体噴射記録装置１００に搭載された液体噴射ヘッド１０の作用について具体的に説明する。
インクタンクから供給されるインクは、圧力調整室において一時的に貯留された後、連結部９Ａを通って流路９のインク導入孔３３から共通流路３５内に導入され、カバープレート基板５の共通インク室１７へと導かれる。
【００４３】
この場合に、インク導入孔３３から導入されるインクは、共通流路３５および共通インク室１７の長手方向の略中央付近から両端部に向かって広まるように流れ込む。そのため、インク導入孔３３から共通流路３５内に入り込んだ気泡のうち共通インク室１７の異物除去フィルタ２９を通過できないような大きなものは、インク導入孔３３から離れる方向、すなわち、共通流路３５の長手方向の両端部に溜まり易い。
【００４４】
空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂを共通インク室１７の開口面１７Ａの長手方向の両端に隣接する位置に配置したことで、気泡を効率的に外部に逃がすことができる。これにより、異物除去フィルタ２９が気泡で塞がれて共通インク室１７へのインクの供給が妨げられてしまうのを防ぐことできる。また、気泡通過フィルタ７３により、インクの表面張力で共通インク室１７内の負圧が維持されることで、空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂからインクが漏れるのを防ぐことができる。
【００４５】
共通インク室１７の異物除去フィルタ２９を通過したインクは、スリット１９を介して全ての吐出チャンネル２３Ａ内に分配供給される。異物除去フィルタ２９により、大きな気泡が吐出溝１３に侵入するのを防ぐだけでなく、インクに含まれる塵埃等を除去することができる。
【００４６】
各吐出チャンネル２３内にインクが供給されたら、所定の吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５の電極１６に電圧を印加する。これにより、圧電厚みすべり効果によって側壁１５がせん断変形して吐出チャンネル２３Ａ内の容積が変化する。
【００４７】
例えば、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの外側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの内側に向かって変形するように、分極方向に直交する一方向に電圧を印加する。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が増加する分、吐出チャンネル２３Ａ内にインクが引き込まれる。
【００４８】
続いて、側壁１５にかかる電圧をゼロにする。すなわち、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
【００４９】
この場合に、平坦面を有する異物除去フィルタ２９が、共通インク室１７内において全てのスリット１９から略一定距離（約０．５ｍｍ）に配置されているので、一部の隣接する吐出チャンネル２３Ａとダミーチャンネル２３Ｂとの間で圧力変動が伝播してしまう（いわゆる、クロストーク）のが抑制される。これにより、吐出チャンネル２３Ａ全体の吐出特性がほぼ安定し、全ての吐出チャンネル２３Ａからのインクの吐出が隣接するダミーチャンネル２３Ｂの動作状態に影響されることなく行われる。例えば、各吐出ノズル孔２７の吐出速度差は約０．２ｍ／ｓ以下、インク吐出量は±３％以内に抑えられる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に係る液体噴射ヘッドチップ１、液体噴射ヘッド１０および液体噴射記録装置１００によれば、気泡通過フィルタ７３を備える空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂにより、異物除去フィルタ２９上に溜まった気泡を外部に逃がして共通インク室１７へのインクの供給が妨げられてしまうのを防ぐとともに、共通インク室１７内の負圧を維持することができる。これにより、インクを安定して吐出することができ、被記録媒体Ｓに安定した印字を行うことができる。また、異物除去フィルタ２９および空気抜き流路７１Ａ，７１Ｂを流路９に配置したり別部品に配置したりする必要がなく、液体噴射ヘッドチップ１および液体噴射ヘッド１０の構造を単純化することができる。したがって、液体噴射ヘッド１０の小型化・薄型化および製造コストの低減を図ることもできる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、インク導入孔３３を共通流路３５の長手方向の略中央付近に配置することとしたが、例えば、図６に示すように、共通流路３５の長手方向のいずれか一端に隣接する位置に配置することとしてもよい。この場合、インク導入孔３３から共通流路３５内に入り込んだ気泡は、インク導入孔３３から離れる方向、すなわち、共通流路３５の長手方向の他端に溜まり易いので、空気抜き流路７１Ｂは設けずに、共通インク室１７の長手方向のインク導入孔３３から遠い方の一端に隣接する位置に空気抜き流路７１Ａのみを設けることとすればよい。このようにすることで、液体噴射ヘッドチップ１の構造をより単純化することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、異物除去フィルタ２９を例示して説明したが、全てのスリット１９の端部から略一定距離に配置することができる平坦面を有する構造物であればよく、例えば、貫通孔を有する板等を採用することとしてもよい。この場合、全てのスリット１９の端部から０．８ｍｍより小さい距離に構造物を配置するのが好ましい。
【００５３】
また、本実施形態においては、吐出溝１３の配列方向に交互に吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されていることとしたが、これに代えて、全ての吐出溝１３にカバープレート基板５のスリット１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成することとしてもよい。この場合、ノズルプレート７は、すべての吐出チャンネル２３Ａに対向するピッチでノズル孔２７を形成することとすればよい。このようにすることで、全ての吐出チャンネル２３Ａからのインクの吐出を他の吐出チャンネル２３Ａの動作に影響されることなく行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、側壁１５にかかる電圧をゼロにし、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする駆動方法を示したが、電圧を逆方向に印加し、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの内側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの外側に向かって変形するように、分極方向に直交する他の一方向に電圧を印加してもよい。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
以上のように異なる駆動方法を説明したが、これらの方法においては、インクを安定して吐出するために、さらなるインクの加圧が必要な場合には、側壁１５を吐出するチャネル側へ突出するように変形させる。この動作によって、吐出するチャネルの内部の圧力がさらに増加するので、インクをより加圧することができる。ただし、この動作は上述したとおり、インクを安定して吐出させることを目的とするものであるので、必須な動作ではなく必要に応じて適宜使用すればよい。また、本実施形態では、上述した各動作を必要に応じて組み合わせて実行することにより、最適なインクの吐出を実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェット式の記録装置を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。また、本実施形態では、複数のノズル孔２７が配列方向に直線状に一列に配列されていることとしたが、これに代えて、複数のノズル孔２７が直線状に配列されてなく縦方向にずらして配列されていてもよい。例えば、複数のノズル孔２７が斜めに配列されていてもよく、あるいは、千鳥状に配列されていてもよい。また、ノズル孔２７の形状に関しても、円形に限定されるものではない。例えば、三角等の多角形状や、楕円形状や星型形状でも構わない。
【００５６】
また、本実施形態では、水性のインクを利用した場合を説明したが、例えば、非導電性の油性インク、ソルベントインクやＵＶインク等を用いても構わない。なお、油性インクを用いる場合には、液体噴射ヘッドチップ１は上述の、全ての吐出溝１３にカバープレート基板５のスリット１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成する構成にすればよい。このように液体噴射ヘッドチップを構成することで、いかなる性質のインクであっても、使い分けることができる。したがって、水性のインクを利用して記録を行うことができる。特に、導電性を有するインクであっても問題なく利用できるので、インクジェットプリンタの付加価値を高めることができる。なお、その他は同様の作用効果を奏することができる。
また、本実施形態においては、カバープレート基板５のカバープレート開口部１６が共通インク室１７とスリット１９とを備えることとしたが、例えば、カバープレート開口部１６がスリット１９を備えず全ての吐出溝１３に連通する構造としてもよい。このようにすることで、例えば、油性インクを使用する場合に液体噴射ヘッドチップ１を簡易な構成にすることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、カバープレート基板５に共通インク室１７が形成されていることとしたが、参考例として、アクチュエータ基板３に共通インク室が形成されていてもよい。例えば、アクチュエータ基板３の裏面（吐出溝１３が形成された表面の反対側の面）に吐出溝１３の配列方向に延びた断面凹状の共通インク室と、この共通インク室とは独立した空気抜き流路が形成され、この共通インク室の底面に、吐出溝に連通するスリットが形成された構成であってもよい。なお、この場合、支持プレートの位置を入れ換えて、支持プレートをカバープレート基板５に重ね合わせるように配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１の液体噴射ヘッドチップをさらに分解した斜視図である。
【図３】図１の液体噴射ヘッドの断面図である。
【図４】図３の液体噴射ヘッドの拡大断面図である。
【図５】図１の液体噴射ヘッドを搭載する液体噴射装置の概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に変形例に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 液体噴射ヘッドチップ
９ 流路（流路部材）
１０ 液体噴射ヘッド
１３ 吐出溝（液体吐出流路）
１６ カバープレート開口部（開口部）
１７ 共通インク室（凹部）
１９ スリット（貫通孔）
２９ 異物除去フィルタ
７１Ａ，７１Ｂ 空気抜き流路
７３ 気泡通過フィルタ
１００ 液体噴射記録装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面に開口し平行間隔をあけて形成された複数の液体吐出流路を有するアクチュエータ基板と、
該アクチュエータ基板の前記一表面に接合され、該アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口するとともに前記液体吐出流路に連通する開口部、および、該開口部が開口する前記表面と板厚方向に延びる端面とを連通する空気抜き流路がそれぞれ独立して設けられたカバープレート基板と
を備え、
該カバープレート基板の前記開口部を略閉塞する位置に異物を除去する異物除去フィルタが配置され、前記空気抜き流路の開口を略閉塞する位置に前記異物除去フィルタより通過抵抗が小さい気泡通過フィルタが配置されている液体噴射ヘッドチップ。
【請求項２】
前記開口部が、前記アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口面を有する凹部と該凹部から前記液体吐出流路に貫通する複数の貫通孔とを備える請求項１に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項３】
前記空気抜き流路が、前記液体吐出流路に沿う方向に向かって開口する請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の液体噴射ヘッドチップと、
前記カバープレート基板の前記開口部が開口する前記表面に接合され、前記開口部および前記空気抜き流路に連絡する流路を有する流路部材と
を備える液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射ヘッドを備える液体噴射記録装置。
【請求項１】
一表面に開口し平行間隔をあけて形成された複数の液体吐出流路を有するアクチュエータ基板と、
該アクチュエータ基板の前記一表面に接合され、該アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口するとともに前記液体吐出流路に連通する開口部、および、該開口部が開口する前記表面と板厚方向に延びる端面とを連通する空気抜き流路がそれぞれ独立して設けられたカバープレート基板と
を備え、
該カバープレート基板の前記開口部を略閉塞する位置に異物を除去する異物除去フィルタが配置され、前記空気抜き流路の開口を略閉塞する位置に前記異物除去フィルタより通過抵抗が小さい気泡通過フィルタが配置されている液体噴射ヘッドチップ。
【請求項２】
前記開口部が、前記アクチュエータ基板とは反対側の表面に開口面を有する凹部と該凹部から前記液体吐出流路に貫通する複数の貫通孔とを備える請求項１に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項３】
前記空気抜き流路が、前記液体吐出流路に沿う方向に向かって開口する請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の液体噴射ヘッドチップと、
前記カバープレート基板の前記開口部が開口する前記表面に接合され、前記開口部および前記空気抜き流路に連絡する流路を有する流路部材と
を備える液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射ヘッドを備える液体噴射記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３１９４１（Ｐ２０１０−１３１９４１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２３６８（Ｐ２００８−３１２３６８）
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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