液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体を収容する圧力室２６と、圧力室２６に連通して液体を噴射する一対のノズル２１が形成された有機膜からなるノズルプレート１１と、ノズルプレート１１に積層されるとともに一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成された、ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】液体を収容する圧力室２６と、圧力室２６に連通して液体を噴射する一対のノズル２１が形成された有機膜からなるノズルプレート１１と、ノズルプレート１１に積層されるとともに一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成された、ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体噴射装置の一種としてインクジェット式プリンター（以下、「プリンター」という）がある。このプリンターは、キャリッジに搭載された液体噴射ヘッド（以下、「ヘッド」という）の複数のノズルからプラテン上に配置された媒体にインク（液体）を噴射することで印刷を行っている。
【０００３】
このようなプリンターにあっては、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴として媒体に吐出させて印刷を行っている。この関係上、ノズルからインク滴を媒体に噴射したときには、着弾したインクが媒体の繊維に沿って滲んで（フェザリング）、媒体に形成される線や文字の輪郭がぼやけてしまうことがある。また、媒体に着弾したインクが、印字濃度にほとんど寄与しない媒体の厚み方向に浸透してしまう。このため、ベタ印字など媒体の広い面積に亘って印字する場合に、見た目の印字濃度を十分に高くすることができないという問題がある。
【０００４】
このような問題点を解決するための技術が検討されており、例えば、特許文献１では、インクを収容する圧力室に対して２つのノズルが形成されている。このため、圧力室内のインクに圧力が付与されたときには、この圧力室に連通する２つのノズルから２つのインク滴が噴射されることとなる。これに伴って、媒体に着弾する各インク滴の液滴径が小さくなる。これにより、フェザリングの発生を抑制し、ベタ印字等における印字濃度を高くすることを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０５９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、２つのノズルが形成されたノズルプレートがポリイミド等の高分子樹脂材料（有機膜）からなり、この有機膜により、圧力室にインクを供給するリザーバーが外気と遮断された構造となっている。このため、有機膜を経由してリザーバー内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまう。その結果、印刷動作中においてノズル開口に目詰まりを生じ、印刷不良を引き起こす場合がある。また、有機膜からなるノズルプレートは柔軟であるため、静電気帯電により撓んでヘッド組立て時のハンドリングが非常に困難となる。
一方、この対策として、ノズルプレートを有機膜に替えて剛性に優れた金属プレートにより形成することも考えられる。しかしながら、金属プレートに２つのノズルを形成することは、以下の理由により非常に困難である。例えば、金属プレートに２つのノズルを形成する方法としては、パンチで１つのノズルを開けた後にもう１つのノズルを開ける方法があるが、２つ目のノズルを開ける際に１つ目のノズルが変形してしまう。また、２つのノズルを同時に開ける方法があるが、このようなパンチを作製することは組立て効率及び組立て精度の面から好ましくない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド及び液体噴射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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体を収容する圧力室と、前記圧力室に連通して前記液体を噴射する一対のノズルが形成された有機膜からなるノズルプレートと、前記ノズルプレートに積層されるとともに前記一対のノズルに対応する領域に開口部が形成された、前記ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この液体噴射ヘッドによれば、有機膜からなるノズルプレートと該ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板とが積層されているので、印刷動作中において液体の溶媒（インク溶媒）の蒸発によりインク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。また、ノズルプレートが１枚からなる場合に比べて剛性が高くなっているので、静電気帯電により撓んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００１０】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記支持基板は、前記ノズルプレートよりも外側に配置されていてもよい。
【００１１】
この液体噴射ヘッドによれば、一対のノズルに対応する領域を除いて選択的に支持基板を配置することができる。このため、支持基板に局所的に孔を開けて開口部を形成するのではなく、孔の開いていない支持基板を複数用いこれらを所定の間隔だけ離間することで開口部とすることができる。したがって、ノズルプレートと支持基板とを積層する際に、組立て効率の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記圧力室に連通するとともに前記液体を供給するリザーバーが設けられており、前記支持基板は、平面視において少なくとも前記リザーバーに重なる位置に配置されていてもよい。
【００１３】
この液体噴射ヘッドによれば、支持基板が平面視において少なくともリザーバーに重なる位置に配置されているので、有機膜からなるノズルプレートを経由してリザーバー内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができる。
【００１４】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記圧力室と前記リザーバーとの間に前記液体の流路を形成する流路基板が設けられており、前記流路基板は、前記液体の流れにより発生する力を吸収する撓み部を有していてもよい。
【００１５】
この液体噴射ヘッドによれば、撓み部によって圧力室とリザーバーとの間を流れる液体の流動力を吸収することができる。このため、前記液体の流動力がノズルプレートに付与され、これに起因してノズルプレートが撓んでしまうことを抑制することができる。したがって、ノズル開口が歪んでしまうことがなく高品質な印字を記録することができる。
【００１６】
本発明の液体噴射装置は、上述した液体噴射ヘッドを備えていることを特徴とする。
【００１７】
この液体噴射装置によれば、上述した液体噴射ヘッドを備えているので、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における液体噴射ヘッドのノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。
【図３】第１実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図４】第１実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す要部拡大図である。
【図５】第２実施形態における液体噴射ヘッドのノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。
【図６】第２実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図７】第３実施形態における液体噴射ヘッドのノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。
【図８】第３実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図９】第３実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の概略構成を示す斜視図である。以下、液体噴射装置としてシリアル型のインクジェット式プリンターを例に挙げて説明する。
【００２１】
液体噴射装置１は、プラテン５０に支持された記録用紙（媒体）Ｐにインク（液体）を噴射することで記録用紙Ｐに所定の情報や画像を印字する記録処理を行うものである。この液体噴射装置１は、複数のノズル２１（図２参照）からインクを記録用紙Ｐに向けて噴射する液体噴射ヘッド１０と、液体噴射ヘッド１０を搭載して走査移動するキャリッジ４０と、を備えて構成されている。
【００２２】
以下、図１に示したＸＹＺ直交座標系に基づいて説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｘ方向及びＹ方向がプラテン５０の面方向と平行となっており、Ｚ方向がプラテン５０の面方向と直交している。実際には、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定されており、Ｚ方向が鉛直上方向に設定されている。ここでは、記録用紙Ｐの搬送方向がＹ方向、液体噴射ヘッド１０の走査方向がＸ方向に設定されている。
【００２３】
図１に示すように、液体噴射装置１は、平面視矩形状をなすフレーム４２を備えている。このフレーム４２内には、プラテン５０が架設されている。このプラテン５０は、記録用紙Ｐを吸引する複数の吸引孔（図示略）を備えている。記録用紙Ｐは複数の吸引孔に作用する吸引力によってプラテン５０の上面に保持される。これにより、記録用紙Ｐのコックリングやカールが抑えられる。
【００２４】
また、プラテン５０上には、フレーム４２の背面に設けられた紙送りモーター４４を有する紙送り機構により記録用紙Ｐが＋Ｙ方向側から給送される。これにより、記録用紙ＰがＹ方向に延びる搬送路に沿って搬送されるようになっている。また、フレーム４２内におけるプラテン５０の上方には、プラテン５０の長手方向（Ｘ方向）と平行な棒状のガイド部材４５が架設されている。
【００２５】
ガイド部材４５には、キャリッジ４０がガイド部材４５の長手方向（Ｘ方向）に沿って往復移動可能に支持されている。キャリッジ４０は、フレーム４２内の後面に設けられた一対のプーリ４７ａ間に張設されたタイミングベルト４７を介してフレーム４２の背面に設けられたキャリッジモーター４８に連結されている。キャリッジ４０は、キャリッジモーター４８の駆動によりガイド部材４５に沿って往復移動される。
【００２６】
キャリッジ４０の下面には、液体噴射ヘッド１０が設けられている。液体噴射ヘッド１０の下面は、複数のノズル２１が形成されたノズル形成面となっている（図２参照）。また、キャリッジ４０における液体噴射ヘッド１０の上側には、インクカートリッジ４１が着脱可能に搭載されている。このインクカートリッジ４１内には、インクがそれぞれ液体噴射ヘッド１０に供給可能に収容されている。
【００２７】
また、フレーム４２内の右端部（Ｘ方向端部）に位置する非液体噴射領域には、非印刷時に液体噴射ヘッド１０のメンテナンス（例えば、クリーニングやフラッシング等）を行うためのメンテナンスユニット５２が設けられている。メンテナンスユニット５２は、液体噴射ヘッド１０のノズル形成面を封止可能な上側（＋Ｚ方向側）が開口したキャップ５３を備えている。
【００２８】
ところで、従来の液体噴射ヘッドにおいては、２つのノズルが形成されたノズルプレートがポリイミド等の高分子樹脂材料（有機膜）からなり、この有機膜により、圧力室にインクを供給するリザーバーが外気と遮断された構造となっていた。このため、有機膜を経由してリザーバー内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化により、印刷動作中においてノズル開口に目詰まりを生じ、印刷不良を引き起こすという問題があった。また、有機膜からなるノズルプレートは柔軟であるため、静電気帯電により撓んでヘッド組立て時のハンドリングが非常に困難となっていた。
【００２９】
そこで、本発明に係る液体噴射ヘッド１０では、有機膜からなるノズルプレートと該ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板とを積層構造とすることによって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易にしている。以下、図２〜図４を用いて液体噴射ヘッド１０の構成について説明する。
【００３０】
図２は、第１実施形態における液体噴射ヘッド１０のノズル形成面におけるノズル２１の配列状態を示す図である。図３は、液体噴射ヘッド１０の内部構成を示す部分断面図である。図４は、液体噴射ヘッド１０の内部構成を示す要部断面図である。なお、図４において、図４（ａ）は一対のノズル及びその周辺部を示す平面図である。また、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３１】
図２に示すように、ノズル２１はノズル形成面において搬送路の幅方向（Ｘ方向）に沿って複数設けられ、ノズル列３１を形成している。このノズル列３１は、搬送方向（Ｙ方向）に沿って計４列設けられている。ノズル列３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に応じたインクを噴射する構成となっている。なお、液体噴射ヘッド１０どうしをノズル２１間のピッチの半分だけ左右方向にずらして配置してもよい。これにより、記録用紙Ｐに対して印字する解像度を向上させることができる。
【００３２】
図３に示すように、液体噴射ヘッド１０は、圧力室２６を含む個別インク流路３０が形成された流路ユニット２０と、この流路ユニット２０の上面に配置されて圧力室２６内のインクに圧力を付与する圧電素子１８とを備えている。なお、本実施形態にかかる液体噴射ヘッド１０は、圧電素子１８が横になって振動板１７に貼り付けられたＭＬＣｈｉｐｓ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ ｗｉｔｈ Ｈｙｐｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｉｅｚｏ Ｓｅｇｍｅｎｔ）タイプである。
【００３３】
流路ユニット２０は、振動板１７と、圧力室プレート（キャビティプレート）１６と、第２連通プレート（ベースプレート）１５と、フレキシブルプレート１４と、第１連通プレート（マニホールドプレート）１３と、ノズルプレート１１と、支持基板１２と、を備えている。そして、これら７枚のプレート１１〜１７が前記した順に積層状態で接合されている。これらのうち、圧力室プレート１６、第２連通プレート１５及び第１連通プレート１３は、例えば、シリコンカーバイドによって形成されている。
【００３４】
振動板１７は、平面視矩形状の金属材料からなる板である。振動板の形成材料としては、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金を用いることができる。この振動板１７は、圧力室プレート１６の上面に圧力室２６を覆う位置に設けられている。また、振動板１７には、インクを流路ユニット２０に供給するインク供給口２９が形成されている（図２参照）。また、振動板１７は導電性を有しており、この振動板１７と後述する個別電極１８ｂとの間に挟まれた圧電層１８ａに電界を作用させる共通電極を兼ねている。
【００３５】
圧力室プレート１６は、振動板１７と第２連通プレート１５との間に配置されている。この圧力室プレート１６には、インクを収容する複数の圧力室２６が形成されている。圧力室２６は、リザーバー２３からインクが供給されるインク流入口２６ａと、ノズル２１向けてインクを供給するインク流出口２６ｂとを有している。
【００３６】
第２連通プレート１５は、圧力室プレート１６とフレキシブルプレート１４との間に配置されている。この第２連通プレート１５には、平面視で圧力室２６のインク流入口２６ａと重なる位置に連通孔２５が形成されている。一方、第２連通プレート１５の平面視で圧力室２６のインク流出口２６ｂと重なる位置に連通孔２７が形成されている。つまり、連通孔２５はインク流入口２６ａを介して圧力室２６に連通し、連通孔２７はインク流出口２６ｂを介して圧力室２６に連通している。また、第２連通プレート１５のうち連通孔２５及び連通孔２７に挟まれた部分の中央部には凹部１５ａが形成されている。この凹部１５ａとフレキシブルプレート１４との間において空間２４が形成されている。
【００３７】
フレキシブルプレート１４は、第２連通プレート１５と第１連通プレート１３との間に配置されている。このフレキシブルプレート１４は、柔軟性を有するものであり、例えばポリイミド膜によって形成されている。また、フレキシブルプレート１４のうち第２連通プレート１５の凹部１５ａと重なる部分は、柔軟に変形可能な撓み部１４ａとなっている。
【００３８】
ここで、第２連通プレート１５及びフレキシブルプレート１４のうち連通孔２５及び連通孔２７に挟まれた部分を「圧力室２６とリザーバー２３との間にインクの流路を形成する流路基板」とする。すると、この流路基板は、インクの流れにより発生する力を吸収する撓み部１４ａを有するということができる。
【００３９】
これにより、撓み部１４ａによって圧力室２６とリザーバー２３との間を流れるインクの流動力を吸収することができる。このため、インクの流動力がノズルプレート１１に付与され、これに起因してノズルプレート１１が撓んでしまうことを抑制することができる。
【００４０】
第１連通プレート１３は、フレキシブルプレート１４とノズルプレート１１との間に配置されている。この第１連通プレート１３には、複数の圧力室２６にインクを供給するリザーバー２３が形成されている。リザーバー２３には、振動板１７に形成されたインク供給口２９が接続されており、インクカートリッジ４１（図１参照）からインク供給口２９を介してインクが供給される。また、この第１連通プレート１３には、第２連通プレート１５の連通孔２７とノズルプレート１１のノズル２１とを連通させる連通孔２８が形成されている。
【００４１】
ノズルプレート１１は、第１連通プレート１３と支持基板１２との間に配置されている。このノズルプレート１１には、平面視で連通孔２８と重なる位置に一対のノズル２１が互いに近接して形成されている。また、ノズルプレート１１は、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料によって形成された有機膜からなっている。なお、これ以外の有機膜の形成材料としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）及びポリエステル樹脂を用いることができる。ここで、ノズルプレート１１に一対のノズル２１を形成する方法としては、有機膜に例えばエキシマレーザー加工を施すことにより行われる。
【００４２】
支持基板１２は、ノズルプレート１１よりも外側（−Ｚ方向側）に配置されている。この支持基板１２には、一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成されている。この開口部２２は、一対のノズル２１が完全に収まる大きさに形成されている（図４参照）。また、支持基板１２は、平面視においてノズル形成面のうち一対のノズル２１に対応する領域を除いた領域全体に配置されている（図２参照）。つまり、支持基板１２は一枚の基板からなり、一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成されている。
【００４３】
また、支持基板１２は、例えばＳＵＳ鋼等の金属材料によって形成された金属プレートからなっている。このため、支持基板１２は、有機膜からなるノズルプレート１１よりも水分透過性が低くなっている。
【００４４】
このように、有機膜からなるノズルプレート１１と該ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２とが積層されているので、印刷動作中においてインク溶媒の蒸発によりインク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。また、ノズルプレート１１が１枚からなる場合に比べて剛性が高くなっているので、静電気帯電により撓んでしまうことが抑制される。
【００４５】
圧電素子１８は、振動板１７の上面に形成されており、圧電層１８ａと、この圧電層１８ａの上面に複数の圧力室２６に対応して形成された複数の個別電極１８ｂとを備えている。圧電層１８ａは、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタンジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とするものからなる。また、個別電極１８ｂは、例えば、金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタン等の導電性材料からなる。この個別電極１８ｂには、不図示のドライバＩＣと電気的に接続された配線部が接続されている。これにより、ドライバＩＣから配線部を介して個別電極１８ｂに駆動電圧が供給されるようになっている。
【００４６】
このように、流路ユニット２０内には、リザーバー２３から連通孔２５、圧力室２６、連通孔２７、連通孔２８を経て、２つのノズル２１に至る個別インク流路３０が形成されている。つまり、流路ユニット２０は、圧電素子１８により各圧力室２６内のインクに圧力が付与されたときに、この圧力室２６に連通する２つのノズル２１からそれぞれインク滴を噴射することができるように構成されている。
【００４７】
上記構成の液体噴射ヘッド１０によれば、配線部を介して個別電極１８ｂに駆動電圧が入力されると、圧電層１８ａが伸縮する。これにより、振動板１７が圧力室２６に接近する方向（−Ｚ方向）及び圧力室２６から離れる方向（＋Ｚ方向）に変形（移動）する。このため、圧力室２６の容積が変化し、インクを収容した圧力室２６の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル２１からインクが噴射される。
【００４８】
このようにして、インクカートリッジ４１内のインクは、液体噴射ヘッド１０内に各ノズル２１と対応するように備えられた圧電素子１８の駆動により、液体噴射ヘッド１０へと供給される。さらに、各ノズル２１からプラテン５０上に給送された記録用紙Ｐに向けてインクが噴射されることにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【００４９】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０によれば、有機膜からなるノズルプレート１１と該ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２とが積層されているので、印刷動作中においてインク溶媒の蒸発によりインク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。また、ノズルプレート１１が１枚からなる場合に比べて剛性が高くなっているので、静電気帯電により撓んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド１０を提供することができる。
【００５０】
また、この構成によれば、撓み部１４ａによって圧力室２６とリザーバー２３との間を流れるインクの流動力を吸収することができる。このため、前記インクの流動力がノズルプレート１１に付与され、これに起因してノズルプレート１１が撓んでしまうことを抑制することができる。したがって、ノズル開口が歪んでしまうことがなく高品質な印字を記録することができる。
【００５１】
本実施形態に係る液体噴射装置１によれば、上述した液体噴射ヘッド１０を備えているので、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射装置１を提供することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、ノズルプレート１１に２つのノズル２１が形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ノズルプレート１１に３つ、あるいは４つのノズルが形成されている等、複数のノズルが形成されていればよい。すなわち、ノズルプレート１１に少なくとも一対のノズルが形成されていればよい。
【００５３】
また、本実施形態では、本実施形態では、支持基板１２が平面視においてノズル形成面のうち一対のノズル２１に対応する領域を除いた領域全体に配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。以下、本実施形態とは異なる形状の支持基板を備える液体噴射ヘッドについて図５及び図６を用いて説明する。
【００５４】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態における液体噴射ヘッド１１０のノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。図６は、液体噴射ヘッド１１０の内部構成を示す部分断面図である。なお、図５は図２に対応する支持基板の配置状態を示す底面図である。また、図６は図３に対応する液体噴射ヘッド内部の部分断面図である。本実施形態における液体噴射ヘッド１１０は、支持基板１１２が平面視においてリザーバー２３に重なる位置に配置されている点で第１実施形態における液体噴射ヘッド１０と異なる。図５及び図６において、図２及び図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
図６に示すように、液体噴射ヘッド１１０は、圧力室２６を含む個別インク流路３０が形成された流路ユニット１２０と、この流路ユニット２０の上面に配置されて圧力室２６内のインクに圧力を付与する圧電素子１８とを備えている。
【００５６】
流路ユニット１２０は、振動板１７と、圧力室プレート１６と、第２連通プレート１５と、フレキシブルプレート１４と、第１連通プレート１３と、ノズルプレート１１と、支持基板１１２と、を備えている。そして、これら７枚のプレート１１〜１７が前記した順に積層状態で接合されている。
【００５７】
図５に示すように、支持基板１１２は、ノズルプレート１１よりも外側（−Ｚ方向側）に配置されている。この支持基板１１２は、第１支持基板１１２Ａ、第２支持基板１１２Ｂ及び第３支持基板１１２Ｃから構成されている。各支持基板１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、平面視矩形となっている。
【００５８】
第１支持基板１１２Ａは、平面視においてノズル列３１Ｙに対応するリザーバー２３に重なる位置に配置されている。また、第２支持基板１１２Ｂは、平面視においてノズル列３１Ｍ，３１Ｃに対応するリザーバー２３に重なる位置に配置されている。また、第３支持基板１１２Ｃは、平面視においてノズル列３１Ｋに対応するリザーバー２３に重なる位置に配置されている。
【００５９】
各支持基板１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、平面視においてノズル形成面のうち一対のノズル２１に対応する領域を除いた、少なくともリザーバー２３に重なる位置に配置されている。つまり、支持基板１１２は三枚の基板からなり、各基板が所定の間隔だけ離間することで開口部１２２が形成されている。
【００６０】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド１１０によれば、一対のノズル２１に対応する領域を除いて選択的に支持基板１１２を配置することができる。このため、支持基板１１２に局所的に孔を開けて開口部を形成するのではなく、孔の開いていない支持基板１１２を複数用いこれらを所定の間隔だけ離間することで開口部１２２とすることができる。したがって、ノズルプレート１１と支持基板１１２とを積層する際に、組立て効率の向上を図ることが可能となる。
【００６１】
また、この構成によれば、支持基板１１２が平面視において少なくともリザーバー２３に重なる位置に配置されているので、有機膜からなるノズルプレート１１を経由してリザーバー２３内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、支持基板がノズルプレート１１よりも外側（−Ｚ方向側）に配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。以下、上記実施形態とは異なる形態の支持基板を備える液体噴射ヘッドについて図７〜図９を用いて説明する。
【００６３】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態における液体噴射ヘッド２１０のノズル形成面におけるノズル２１の配列状態を示す図である。図８は、液体噴射ヘッド２１０の内部構成を示す部分断面図である。図９は、液体噴射ヘッド２１０の内部構成を示す要部断面図である。なお、図９において、図９（ａ）は一対のノズル及びその周辺部を示す平面図である。また、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６４】
なお、図７は図２に対応する支持基板の配置状態を示す底面図である。また、図８は図３に対応する液体噴射ヘッド内部の部分断面図である。また、図９は図４に対応する液体噴射ヘッド内部の要部断面図である。本実施形態における液体噴射ヘッド２１０は、支持基板１２がノズルプレート１１よりも内側（＋Ｚ方向側）に配置されている点で第１実施形態における液体噴射ヘッド１０と異なる。図７〜図９において、図２〜図４と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６５】
図８に示すように、液体噴射ヘッド２１０は、圧力室２６を含む個別インク流路３０が形成された流路ユニット２２０と、この流路ユニット２２０の上面に配置されて圧力室２６内のインクに圧力を付与する圧電素子１８とを備えている。
【００６６】
流路ユニット２２０は、振動板１７と、圧力室プレート１６と、第２連通プレート１５と、フレキシブルプレート１４と、第１連通プレート１３と、支持基板１２と、ノズルプレート１１と、を備えている。そして、これら７枚のプレート１１〜１７が前記した順に積層状態で接合されている。
【００６７】
図９に示すように、ノズルプレート１１は、流路ユニット２２０の最外側（−Ｚ方向側）に配置されている。支持基板１２は、第１連通プレート１３とノズルプレート１１との間に配置されている。支持基板１２は一枚の基板からなり、一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成されている。
【００６８】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド２１０においても、有機膜からなるノズルプレート１１と該ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２とが積層されているので、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド２１０を提供することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態においては、液体噴射装置としてシリアル型のインクジェット式プリンターを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ライン型のインクジェット式プリンターについても適用可能である。
【００７０】
また、上記実施形態においては、液体噴射ヘッドとしてＭＬＣｈｉｐｓタイプを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、圧電素子が縦になって振動板に貼り付けられたＭＬＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｐｉｅｚｏ）タイプについても適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１…液体噴射装置、１０，１１０，２１０…液体噴射ヘッド、１１…ノズルプレート、１２，１１２…支持基板、１４ａ…撓み部、２１…ノズル、２２，１２２…開口部、２３…リザーバー、２６…圧力室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体噴射装置の一種としてインクジェット式プリンター（以下、「プリンター」という）がある。このプリンターは、キャリッジに搭載された液体噴射ヘッド（以下、「ヘッド」という）の複数のノズルからプラテン上に配置された媒体にインク（液体）を噴射することで印刷を行っている。
【０００３】
このようなプリンターにあっては、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴として媒体に吐出させて印刷を行っている。この関係上、ノズルからインク滴を媒体に噴射したときには、着弾したインクが媒体の繊維に沿って滲んで（フェザリング）、媒体に形成される線や文字の輪郭がぼやけてしまうことがある。また、媒体に着弾したインクが、印字濃度にほとんど寄与しない媒体の厚み方向に浸透してしまう。このため、ベタ印字など媒体の広い面積に亘って印字する場合に、見た目の印字濃度を十分に高くすることができないという問題がある。
【０００４】
このような問題点を解決するための技術が検討されており、例えば、特許文献１では、インクを収容する圧力室に対して２つのノズルが形成されている。このため、圧力室内のインクに圧力が付与されたときには、この圧力室に連通する２つのノズルから２つのインク滴が噴射されることとなる。これに伴って、媒体に着弾する各インク滴の液滴径が小さくなる。これにより、フェザリングの発生を抑制し、ベタ印字等における印字濃度を高くすることを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０５９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、２つのノズルが形成されたノズルプレートがポリイミド等の高分子樹脂材料（有機膜）からなり、この有機膜により、圧力室にインクを供給するリザーバーが外気と遮断された構造となっている。このため、有機膜を経由してリザーバー内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまう。その結果、印刷動作中においてノズル開口に目詰まりを生じ、印刷不良を引き起こす場合がある。また、有機膜からなるノズルプレートは柔軟であるため、静電気帯電により撓んでヘッド組立て時のハンドリングが非常に困難となる。
一方、この対策として、ノズルプレートを有機膜に替えて剛性に優れた金属プレートにより形成することも考えられる。しかしながら、金属プレートに２つのノズルを形成することは、以下の理由により非常に困難である。例えば、金属プレートに２つのノズルを形成する方法としては、パンチで１つのノズルを開けた後にもう１つのノズルを開ける方法があるが、２つ目のノズルを開ける際に１つ目のノズルが変形してしまう。また、２つのノズルを同時に開ける方法があるが、このようなパンチを作製することは組立て効率及び組立て精度の面から好ましくない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド及び液体噴射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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体を収容する圧力室と、前記圧力室に連通して前記液体を噴射する一対のノズルが形成された有機膜からなるノズルプレートと、前記ノズルプレートに積層されるとともに前記一対のノズルに対応する領域に開口部が形成された、前記ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この液体噴射ヘッドによれば、有機膜からなるノズルプレートと該ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板とが積層されているので、印刷動作中において液体の溶媒（インク溶媒）の蒸発によりインク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。また、ノズルプレートが１枚からなる場合に比べて剛性が高くなっているので、静電気帯電により撓んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００１０】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記支持基板は、前記ノズルプレートよりも外側に配置されていてもよい。
【００１１】
この液体噴射ヘッドによれば、一対のノズルに対応する領域を除いて選択的に支持基板を配置することができる。このため、支持基板に局所的に孔を開けて開口部を形成するのではなく、孔の開いていない支持基板を複数用いこれらを所定の間隔だけ離間することで開口部とすることができる。したがって、ノズルプレートと支持基板とを積層する際に、組立て効率の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記圧力室に連通するとともに前記液体を供給するリザーバーが設けられており、前記支持基板は、平面視において少なくとも前記リザーバーに重なる位置に配置されていてもよい。
【００１３】
この液体噴射ヘッドによれば、支持基板が平面視において少なくともリザーバーに重なる位置に配置されているので、有機膜からなるノズルプレートを経由してリザーバー内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができる。
【００１４】
また、上記液体噴射ヘッドにおいて、前記圧力室と前記リザーバーとの間に前記液体の流路を形成する流路基板が設けられており、前記流路基板は、前記液体の流れにより発生する力を吸収する撓み部を有していてもよい。
【００１５】
この液体噴射ヘッドによれば、撓み部によって圧力室とリザーバーとの間を流れる液体の流動力を吸収することができる。このため、前記液体の流動力がノズルプレートに付与され、これに起因してノズルプレートが撓んでしまうことを抑制することができる。したがって、ノズル開口が歪んでしまうことがなく高品質な印字を記録することができる。
【００１６】
本発明の液体噴射装置は、上述した液体噴射ヘッドを備えていることを特徴とする。
【００１７】
この液体噴射装置によれば、上述した液体噴射ヘッドを備えているので、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における液体噴射ヘッドのノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。
【図３】第１実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図４】第１実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す要部拡大図である。
【図５】第２実施形態における液体噴射ヘッドのノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。
【図６】第２実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図７】第３実施形態における液体噴射ヘッドのノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。
【図８】第３実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図９】第３実施形態における液体噴射ヘッドの内部構成を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の概略構成を示す斜視図である。以下、液体噴射装置としてシリアル型のインクジェット式プリンターを例に挙げて説明する。
【００２１】
液体噴射装置１は、プラテン５０に支持された記録用紙（媒体）Ｐにインク（液体）を噴射することで記録用紙Ｐに所定の情報や画像を印字する記録処理を行うものである。この液体噴射装置１は、複数のノズル２１（図２参照）からインクを記録用紙Ｐに向けて噴射する液体噴射ヘッド１０と、液体噴射ヘッド１０を搭載して走査移動するキャリッジ４０と、を備えて構成されている。
【００２２】
以下、図１に示したＸＹＺ直交座標系に基づいて説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｘ方向及びＹ方向がプラテン５０の面方向と平行となっており、Ｚ方向がプラテン５０の面方向と直交している。実際には、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定されており、Ｚ方向が鉛直上方向に設定されている。ここでは、記録用紙Ｐの搬送方向がＹ方向、液体噴射ヘッド１０の走査方向がＸ方向に設定されている。
【００２３】
図１に示すように、液体噴射装置１は、平面視矩形状をなすフレーム４２を備えている。このフレーム４２内には、プラテン５０が架設されている。このプラテン５０は、記録用紙Ｐを吸引する複数の吸引孔（図示略）を備えている。記録用紙Ｐは複数の吸引孔に作用する吸引力によってプラテン５０の上面に保持される。これにより、記録用紙Ｐのコックリングやカールが抑えられる。
【００２４】
また、プラテン５０上には、フレーム４２の背面に設けられた紙送りモーター４４を有する紙送り機構により記録用紙Ｐが＋Ｙ方向側から給送される。これにより、記録用紙ＰがＹ方向に延びる搬送路に沿って搬送されるようになっている。また、フレーム４２内におけるプラテン５０の上方には、プラテン５０の長手方向（Ｘ方向）と平行な棒状のガイド部材４５が架設されている。
【００２５】
ガイド部材４５には、キャリッジ４０がガイド部材４５の長手方向（Ｘ方向）に沿って往復移動可能に支持されている。キャリッジ４０は、フレーム４２内の後面に設けられた一対のプーリ４７ａ間に張設されたタイミングベルト４７を介してフレーム４２の背面に設けられたキャリッジモーター４８に連結されている。キャリッジ４０は、キャリッジモーター４８の駆動によりガイド部材４５に沿って往復移動される。
【００２６】
キャリッジ４０の下面には、液体噴射ヘッド１０が設けられている。液体噴射ヘッド１０の下面は、複数のノズル２１が形成されたノズル形成面となっている（図２参照）。また、キャリッジ４０における液体噴射ヘッド１０の上側には、インクカートリッジ４１が着脱可能に搭載されている。このインクカートリッジ４１内には、インクがそれぞれ液体噴射ヘッド１０に供給可能に収容されている。
【００２７】
また、フレーム４２内の右端部（Ｘ方向端部）に位置する非液体噴射領域には、非印刷時に液体噴射ヘッド１０のメンテナンス（例えば、クリーニングやフラッシング等）を行うためのメンテナンスユニット５２が設けられている。メンテナンスユニット５２は、液体噴射ヘッド１０のノズル形成面を封止可能な上側（＋Ｚ方向側）が開口したキャップ５３を備えている。
【００２８】
ところで、従来の液体噴射ヘッドにおいては、２つのノズルが形成されたノズルプレートがポリイミド等の高分子樹脂材料（有機膜）からなり、この有機膜により、圧力室にインクを供給するリザーバーが外気と遮断された構造となっていた。このため、有機膜を経由してリザーバー内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化により、印刷動作中においてノズル開口に目詰まりを生じ、印刷不良を引き起こすという問題があった。また、有機膜からなるノズルプレートは柔軟であるため、静電気帯電により撓んでヘッド組立て時のハンドリングが非常に困難となっていた。
【００２９】
そこで、本発明に係る液体噴射ヘッド１０では、有機膜からなるノズルプレートと該ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板とを積層構造とすることによって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易にしている。以下、図２〜図４を用いて液体噴射ヘッド１０の構成について説明する。
【００３０】
図２は、第１実施形態における液体噴射ヘッド１０のノズル形成面におけるノズル２１の配列状態を示す図である。図３は、液体噴射ヘッド１０の内部構成を示す部分断面図である。図４は、液体噴射ヘッド１０の内部構成を示す要部断面図である。なお、図４において、図４（ａ）は一対のノズル及びその周辺部を示す平面図である。また、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３１】
図２に示すように、ノズル２１はノズル形成面において搬送路の幅方向（Ｘ方向）に沿って複数設けられ、ノズル列３１を形成している。このノズル列３１は、搬送方向（Ｙ方向）に沿って計４列設けられている。ノズル列３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に応じたインクを噴射する構成となっている。なお、液体噴射ヘッド１０どうしをノズル２１間のピッチの半分だけ左右方向にずらして配置してもよい。これにより、記録用紙Ｐに対して印字する解像度を向上させることができる。
【００３２】
図３に示すように、液体噴射ヘッド１０は、圧力室２６を含む個別インク流路３０が形成された流路ユニット２０と、この流路ユニット２０の上面に配置されて圧力室２６内のインクに圧力を付与する圧電素子１８とを備えている。なお、本実施形態にかかる液体噴射ヘッド１０は、圧電素子１８が横になって振動板１７に貼り付けられたＭＬＣｈｉｐｓ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ ｗｉｔｈ Ｈｙｐｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｉｅｚｏ Ｓｅｇｍｅｎｔ）タイプである。
【００３３】
流路ユニット２０は、振動板１７と、圧力室プレート（キャビティプレート）１６と、第２連通プレート（ベースプレート）１５と、フレキシブルプレート１４と、第１連通プレート（マニホールドプレート）１３と、ノズルプレート１１と、支持基板１２と、を備えている。そして、これら７枚のプレート１１〜１７が前記した順に積層状態で接合されている。これらのうち、圧力室プレート１６、第２連通プレート１５及び第１連通プレート１３は、例えば、シリコンカーバイドによって形成されている。
【００３４】
振動板１７は、平面視矩形状の金属材料からなる板である。振動板の形成材料としては、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金を用いることができる。この振動板１７は、圧力室プレート１６の上面に圧力室２６を覆う位置に設けられている。また、振動板１７には、インクを流路ユニット２０に供給するインク供給口２９が形成されている（図２参照）。また、振動板１７は導電性を有しており、この振動板１７と後述する個別電極１８ｂとの間に挟まれた圧電層１８ａに電界を作用させる共通電極を兼ねている。
【００３５】
圧力室プレート１６は、振動板１７と第２連通プレート１５との間に配置されている。この圧力室プレート１６には、インクを収容する複数の圧力室２６が形成されている。圧力室２６は、リザーバー２３からインクが供給されるインク流入口２６ａと、ノズル２１向けてインクを供給するインク流出口２６ｂとを有している。
【００３６】
第２連通プレート１５は、圧力室プレート１６とフレキシブルプレート１４との間に配置されている。この第２連通プレート１５には、平面視で圧力室２６のインク流入口２６ａと重なる位置に連通孔２５が形成されている。一方、第２連通プレート１５の平面視で圧力室２６のインク流出口２６ｂと重なる位置に連通孔２７が形成されている。つまり、連通孔２５はインク流入口２６ａを介して圧力室２６に連通し、連通孔２７はインク流出口２６ｂを介して圧力室２６に連通している。また、第２連通プレート１５のうち連通孔２５及び連通孔２７に挟まれた部分の中央部には凹部１５ａが形成されている。この凹部１５ａとフレキシブルプレート１４との間において空間２４が形成されている。
【００３７】
フレキシブルプレート１４は、第２連通プレート１５と第１連通プレート１３との間に配置されている。このフレキシブルプレート１４は、柔軟性を有するものであり、例えばポリイミド膜によって形成されている。また、フレキシブルプレート１４のうち第２連通プレート１５の凹部１５ａと重なる部分は、柔軟に変形可能な撓み部１４ａとなっている。
【００３８】
ここで、第２連通プレート１５及びフレキシブルプレート１４のうち連通孔２５及び連通孔２７に挟まれた部分を「圧力室２６とリザーバー２３との間にインクの流路を形成する流路基板」とする。すると、この流路基板は、インクの流れにより発生する力を吸収する撓み部１４ａを有するということができる。
【００３９】
これにより、撓み部１４ａによって圧力室２６とリザーバー２３との間を流れるインクの流動力を吸収することができる。このため、インクの流動力がノズルプレート１１に付与され、これに起因してノズルプレート１１が撓んでしまうことを抑制することができる。
【００４０】
第１連通プレート１３は、フレキシブルプレート１４とノズルプレート１１との間に配置されている。この第１連通プレート１３には、複数の圧力室２６にインクを供給するリザーバー２３が形成されている。リザーバー２３には、振動板１７に形成されたインク供給口２９が接続されており、インクカートリッジ４１（図１参照）からインク供給口２９を介してインクが供給される。また、この第１連通プレート１３には、第２連通プレート１５の連通孔２７とノズルプレート１１のノズル２１とを連通させる連通孔２８が形成されている。
【００４１】
ノズルプレート１１は、第１連通プレート１３と支持基板１２との間に配置されている。このノズルプレート１１には、平面視で連通孔２８と重なる位置に一対のノズル２１が互いに近接して形成されている。また、ノズルプレート１１は、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料によって形成された有機膜からなっている。なお、これ以外の有機膜の形成材料としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）及びポリエステル樹脂を用いることができる。ここで、ノズルプレート１１に一対のノズル２１を形成する方法としては、有機膜に例えばエキシマレーザー加工を施すことにより行われる。
【００４２】
支持基板１２は、ノズルプレート１１よりも外側（−Ｚ方向側）に配置されている。この支持基板１２には、一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成されている。この開口部２２は、一対のノズル２１が完全に収まる大きさに形成されている（図４参照）。また、支持基板１２は、平面視においてノズル形成面のうち一対のノズル２１に対応する領域を除いた領域全体に配置されている（図２参照）。つまり、支持基板１２は一枚の基板からなり、一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成されている。
【００４３】
また、支持基板１２は、例えばＳＵＳ鋼等の金属材料によって形成された金属プレートからなっている。このため、支持基板１２は、有機膜からなるノズルプレート１１よりも水分透過性が低くなっている。
【００４４】
このように、有機膜からなるノズルプレート１１と該ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２とが積層されているので、印刷動作中においてインク溶媒の蒸発によりインク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。また、ノズルプレート１１が１枚からなる場合に比べて剛性が高くなっているので、静電気帯電により撓んでしまうことが抑制される。
【００４５】
圧電素子１８は、振動板１７の上面に形成されており、圧電層１８ａと、この圧電層１８ａの上面に複数の圧力室２６に対応して形成された複数の個別電極１８ｂとを備えている。圧電層１８ａは、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタンジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とするものからなる。また、個別電極１８ｂは、例えば、金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタン等の導電性材料からなる。この個別電極１８ｂには、不図示のドライバＩＣと電気的に接続された配線部が接続されている。これにより、ドライバＩＣから配線部を介して個別電極１８ｂに駆動電圧が供給されるようになっている。
【００４６】
このように、流路ユニット２０内には、リザーバー２３から連通孔２５、圧力室２６、連通孔２７、連通孔２８を経て、２つのノズル２１に至る個別インク流路３０が形成されている。つまり、流路ユニット２０は、圧電素子１８により各圧力室２６内のインクに圧力が付与されたときに、この圧力室２６に連通する２つのノズル２１からそれぞれインク滴を噴射することができるように構成されている。
【００４７】
上記構成の液体噴射ヘッド１０によれば、配線部を介して個別電極１８ｂに駆動電圧が入力されると、圧電層１８ａが伸縮する。これにより、振動板１７が圧力室２６に接近する方向（−Ｚ方向）及び圧力室２６から離れる方向（＋Ｚ方向）に変形（移動）する。このため、圧力室２６の容積が変化し、インクを収容した圧力室２６の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル２１からインクが噴射される。
【００４８】
このようにして、インクカートリッジ４１内のインクは、液体噴射ヘッド１０内に各ノズル２１と対応するように備えられた圧電素子１８の駆動により、液体噴射ヘッド１０へと供給される。さらに、各ノズル２１からプラテン５０上に給送された記録用紙Ｐに向けてインクが噴射されることにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【００４９】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０によれば、有機膜からなるノズルプレート１１と該ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２とが積層されているので、印刷動作中においてインク溶媒の蒸発によりインク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。また、ノズルプレート１１が１枚からなる場合に比べて剛性が高くなっているので、静電気帯電により撓んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド１０を提供することができる。
【００５０】
また、この構成によれば、撓み部１４ａによって圧力室２６とリザーバー２３との間を流れるインクの流動力を吸収することができる。このため、前記インクの流動力がノズルプレート１１に付与され、これに起因してノズルプレート１１が撓んでしまうことを抑制することができる。したがって、ノズル開口が歪んでしまうことがなく高品質な印字を記録することができる。
【００５１】
本実施形態に係る液体噴射装置１によれば、上述した液体噴射ヘッド１０を備えているので、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射装置１を提供することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、ノズルプレート１１に２つのノズル２１が形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ノズルプレート１１に３つ、あるいは４つのノズルが形成されている等、複数のノズルが形成されていればよい。すなわち、ノズルプレート１１に少なくとも一対のノズルが形成されていればよい。
【００５３】
また、本実施形態では、本実施形態では、支持基板１２が平面視においてノズル形成面のうち一対のノズル２１に対応する領域を除いた領域全体に配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。以下、本実施形態とは異なる形状の支持基板を備える液体噴射ヘッドについて図５及び図６を用いて説明する。
【００５４】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態における液体噴射ヘッド１１０のノズル形成面におけるノズル配列状態を示す図である。図６は、液体噴射ヘッド１１０の内部構成を示す部分断面図である。なお、図５は図２に対応する支持基板の配置状態を示す底面図である。また、図６は図３に対応する液体噴射ヘッド内部の部分断面図である。本実施形態における液体噴射ヘッド１１０は、支持基板１１２が平面視においてリザーバー２３に重なる位置に配置されている点で第１実施形態における液体噴射ヘッド１０と異なる。図５及び図６において、図２及び図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
図６に示すように、液体噴射ヘッド１１０は、圧力室２６を含む個別インク流路３０が形成された流路ユニット１２０と、この流路ユニット２０の上面に配置されて圧力室２６内のインクに圧力を付与する圧電素子１８とを備えている。
【００５６】
流路ユニット１２０は、振動板１７と、圧力室プレート１６と、第２連通プレート１５と、フレキシブルプレート１４と、第１連通プレート１３と、ノズルプレート１１と、支持基板１１２と、を備えている。そして、これら７枚のプレート１１〜１７が前記した順に積層状態で接合されている。
【００５７】
図５に示すように、支持基板１１２は、ノズルプレート１１よりも外側（−Ｚ方向側）に配置されている。この支持基板１１２は、第１支持基板１１２Ａ、第２支持基板１１２Ｂ及び第３支持基板１１２Ｃから構成されている。各支持基板１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、平面視矩形となっている。
【００５８】
第１支持基板１１２Ａは、平面視においてノズル列３１Ｙに対応するリザーバー２３に重なる位置に配置されている。また、第２支持基板１１２Ｂは、平面視においてノズル列３１Ｍ，３１Ｃに対応するリザーバー２３に重なる位置に配置されている。また、第３支持基板１１２Ｃは、平面視においてノズル列３１Ｋに対応するリザーバー２３に重なる位置に配置されている。
【００５９】
各支持基板１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、平面視においてノズル形成面のうち一対のノズル２１に対応する領域を除いた、少なくともリザーバー２３に重なる位置に配置されている。つまり、支持基板１１２は三枚の基板からなり、各基板が所定の間隔だけ離間することで開口部１２２が形成されている。
【００６０】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド１１０によれば、一対のノズル２１に対応する領域を除いて選択的に支持基板１１２を配置することができる。このため、支持基板１１２に局所的に孔を開けて開口部を形成するのではなく、孔の開いていない支持基板１１２を複数用いこれらを所定の間隔だけ離間することで開口部１２２とすることができる。したがって、ノズルプレート１１と支持基板１１２とを積層する際に、組立て効率の向上を図ることが可能となる。
【００６１】
また、この構成によれば、支持基板１１２が平面視において少なくともリザーバー２３に重なる位置に配置されているので、有機膜からなるノズルプレート１１を経由してリザーバー２３内のインク溶媒が蒸発し、インク粘度の上昇やインクの固化が進んでしまうことが抑制される。したがって、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、支持基板がノズルプレート１１よりも外側（−Ｚ方向側）に配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。以下、上記実施形態とは異なる形態の支持基板を備える液体噴射ヘッドについて図７〜図９を用いて説明する。
【００６３】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態における液体噴射ヘッド２１０のノズル形成面におけるノズル２１の配列状態を示す図である。図８は、液体噴射ヘッド２１０の内部構成を示す部分断面図である。図９は、液体噴射ヘッド２１０の内部構成を示す要部断面図である。なお、図９において、図９（ａ）は一対のノズル及びその周辺部を示す平面図である。また、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６４】
なお、図７は図２に対応する支持基板の配置状態を示す底面図である。また、図８は図３に対応する液体噴射ヘッド内部の部分断面図である。また、図９は図４に対応する液体噴射ヘッド内部の要部断面図である。本実施形態における液体噴射ヘッド２１０は、支持基板１２がノズルプレート１１よりも内側（＋Ｚ方向側）に配置されている点で第１実施形態における液体噴射ヘッド１０と異なる。図７〜図９において、図２〜図４と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６５】
図８に示すように、液体噴射ヘッド２１０は、圧力室２６を含む個別インク流路３０が形成された流路ユニット２２０と、この流路ユニット２２０の上面に配置されて圧力室２６内のインクに圧力を付与する圧電素子１８とを備えている。
【００６６】
流路ユニット２２０は、振動板１７と、圧力室プレート１６と、第２連通プレート１５と、フレキシブルプレート１４と、第１連通プレート１３と、支持基板１２と、ノズルプレート１１と、を備えている。そして、これら７枚のプレート１１〜１７が前記した順に積層状態で接合されている。
【００６７】
図９に示すように、ノズルプレート１１は、流路ユニット２２０の最外側（−Ｚ方向側）に配置されている。支持基板１２は、第１連通プレート１３とノズルプレート１１との間に配置されている。支持基板１２は一枚の基板からなり、一対のノズル２１に対応する領域に開口部２２が形成されている。
【００６８】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド２１０においても、有機膜からなるノズルプレート１１と該ノズルプレート１１よりも水分透過性の低い支持基板１２とが積層されているので、印刷動作中においてインク増粘が発生したりノズル開口に目詰まりが発生したりすることなく高品質な印字を記録することができ、組立て時のハンドリングが容易な液体噴射ヘッド２１０を提供することができる。
【００６９】
なお、上記実施形態においては、液体噴射装置としてシリアル型のインクジェット式プリンターを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ライン型のインクジェット式プリンターについても適用可能である。
【００７０】
また、上記実施形態においては、液体噴射ヘッドとしてＭＬＣｈｉｐｓタイプを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、圧電素子が縦になって振動板に貼り付けられたＭＬＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｐｉｅｚｏ）タイプについても適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１…液体噴射装置、１０，１１０，２１０…液体噴射ヘッド、１１…ノズルプレート、１２，１１２…支持基板、１４ａ…撓み部、２１…ノズル、２２，１２２…開口部、２３…リザーバー、２６…圧力室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する圧力室と、
前記圧力室に連通して前記液体を噴射する一対のノズルが形成された有機膜からなるノズルプレートと、
前記ノズルプレートに積層されるとともに前記一対のノズルに対応する領域に開口部が形成された、前記ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板と、
を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記支持基板は、前記ノズルプレートよりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室に連通するとともに前記液体を供給するリザーバーが設けられており、
前記支持基板は、平面視において少なくとも前記リザーバーに重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧力室と前記リザーバーとの間に前記液体の流路を形成する流路基板が設けられており、
前記流路基板は、前記液体の流れにより発生する力を吸収する撓み部を有することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを備えていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体を収容する圧力室と、
前記圧力室に連通して前記液体を噴射する一対のノズルが形成された有機膜からなるノズルプレートと、
前記ノズルプレートに積層されるとともに前記一対のノズルに対応する領域に開口部が形成された、前記ノズルプレートよりも水分透過性の低い支持基板と、
を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記支持基板は、前記ノズルプレートよりも外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室に連通するとともに前記液体を供給するリザーバーが設けられており、
前記支持基板は、平面視において少なくとも前記リザーバーに重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧力室と前記リザーバーとの間に前記液体の流路を形成する流路基板が設けられており、
前記流路基板は、前記液体の流れにより発生する力を吸収する撓み部を有することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを備えていることを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９４７８４（Ｐ２０１１−１９４７８４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６５８５８（Ｐ２０１０−６５８５８）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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