液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】ノズル開口の高密度化を図ることができると共に、ノズルプレートと個別流路とを容易に位置決めして、液体の吐出不良などの不具合を抑制することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】複数のノズル開口３４が第１の方向Ｘに並設されたノズルプレートと、該ノズルプレートに接合される流路部材と、を具備し、前記流路部材は、各ノズル開口３４に連通する個別流路２２を具備し、前記個別流路２２は、前記ノズル開口３４に連通した連通部２６と、該連通部２６に連通し且つ前記連通部２６よりも前記第１の方向Ｘの幅が狭い圧力発生室２１と、を具備し、前記流路部材には、当該個別流路２２が前記第１の方向Ｘに並設された第１個別流路列２２１と、当該個別流路２２が前記第１の方向Ｘに並設された第２個別流路列２２２とが、前記第１の方向Ｘに交差する第２の方向Ｙに並設されて設けられており、且つ前記第２個別流路列２２２の各連通部２６は、前記第１個別流路列２２１の前記圧力発生室２１の間に設けられている。
【解決手段】複数のノズル開口３４が第１の方向Ｘに並設されたノズルプレートと、該ノズルプレートに接合される流路部材と、を具備し、前記流路部材は、各ノズル開口３４に連通する個別流路２２を具備し、前記個別流路２２は、前記ノズル開口３４に連通した連通部２６と、該連通部２６に連通し且つ前記連通部２６よりも前記第１の方向Ｘの幅が狭い圧力発生室２１と、を具備し、前記流路部材には、当該個別流路２２が前記第１の方向Ｘに並設された第１個別流路列２２１と、当該個別流路２２が前記第１の方向Ｘに並設された第２個別流路列２２２とが、前記第１の方向Ｘに交差する第２の方向Ｙに並設されて設けられており、且つ前記第２個別流路列２２２の各連通部２６は、前記第１個別流路列２２１の前記圧力発生室２１の間に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口を高密度に配置するために、ノズル開口を第１の方向に並設した第１ノズル列と、ノズル開口を第１の方向に並設したノズル開口と、を第１の方向に交差する第２の方向に並設し、第１ノズル列と第２ノズル列とを第２の方向で同じ位置とならないように第１の方向にずらした、いわゆる千鳥配置としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ノズル開口を千鳥配置とした場合、圧力発生室等の個別流路の並設方向（第１の方向）の幅を狭くする必要があるが、個別流路の幅を狭くすると個別流路とノズルプレートのノズル開口との位置決めが困難になってしまい、高い位置決め精度が要求されるという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口の高密度化を図ることができると共に、ノズルプレートと個別流路とを容易に位置決めして、液体の吐出不良などの不具合を抑制することができる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】
上記課題を解決する本発明の態様は、複数のノズル開口が第１の方向に並設されたノズルプレートと、該ノズルプレートに接合される流路部材と、を具備し、前記流路部材は、各ノズル開口に連通する個別流路を具備し、前記個別流路は、前記ノズル開口に連通した連通部と、該連通部に連通し且つ前記連通部よりも前記第１の方向の幅が狭い圧力発生室と、を具備し、前記流路部材には、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第１個別流路列と、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第２個別流路列とが、前記第１の方向に交差する第２の方向に並設されて設けられており、且つ前記第２個別流路列の各連通部は、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の間に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第１の方向における連通部の幅を圧力発生室の幅よりも幅広にすることで、連通部とノズル開口との位置決めに高い精度が不要となり、位置決めを容易に行うことができる。この結果、連通部とノズル開口との位置ズレによる液体の吐出不良を抑制することができる。また、第２個別流路列の連通部を第１個別流路列の圧力発生室の間に配置することで、第１の方向で互いに隣り合う圧力発生室の間の間隔を短くすることができ、圧力発生室に連通するノズル開口の第１の方向の配設密度を高くすることができる。
【０００９】
ここで、前記圧力発生室は、前記第１の方向の幅が前記連通部に連通する側で狭くなっており、前記第２個別流路列の前記連通部が、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の前記連通部に連通する側の間に設けられていることが好ましい。これによれば、第２個別流路列の連通部を第１個別流路列の圧力発生室の幅が狭くなった部分の間に配置することで、第１の方向で互いに隣り合う圧力発生室の間の間隔をさらに短くすることができ、圧力発生室に連通するノズル開口の第１の方向の配設密度をさらに高くすることができる。
【００１０】
また、前記圧力発生室から前記ノズル開口までの距離は各個別流路で同じ長さで設けられていることが好ましい。これによれば、各ノズル開口から吐出される液滴の吐出特性、特に吐出速度や重量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００１１】
また、前記連通部と前記ノズル開口とが、前記ノズルプレートと前記流路部材との積層方向に貫通して設けられたノズル連通孔を介して連通されていることが好ましい。これによれば、幅広の連通部に合わせて連通孔の第１の方向の幅を広くすることができるため、連通孔とノズル開口との位置決めに高い精度が不要となって位置決めを容易に行うことができる。
【００１２】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の被噴射媒体への着弾位置を高密度にすることができると共に、ノズルプレートと個別流路とを容易に位置決めして、液体の吐出不良などの不具合を抑制した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を切り欠いた斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの流路を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの比較の流路を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの流路を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例を示すインクジェット式記録ヘッドの要部を切り欠いた斜視図であり、図２はインクジェット式記録ヘッドの圧電素子側の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの個別流路を示す平面図である。
【００１５】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエーターユニット２０と、このアクチュエーターユニット２０が固定される流路ユニット３０とで構成されている。
【００１６】
アクチュエーターユニット２０は、圧電素子４０を具備するアクチュエーター装置であり、圧力発生室２１が形成された流路形成基板２３と、流路形成基板２３の一方面側に設けられた振動板２４と、流路形成基板２３の他方面側に設けられた圧力発生室底板２５とを有する。
【００１７】
流路形成基板２３は、例えば、１５０μｍ程度の厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、ジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックス板からなり、本実施形態では、複数の圧力発生室２１が第１の方向Ｘに並設されている。
【００１８】
圧力発生室２１は、第２の方向Ｙの一端部が第１の方向Ｘの幅が狭く形成されている。具体的には、圧力発生室２１は、第２の方向Ｙの一端側に第１の方向Ｘの幅が狭い幅狭部２１ａと、他端側に幅狭部２１ａよりも第１の方向Ｘの幅が広い幅広部２１ｂと、を具備する。
【００１９】
また、圧力発生室２１の幅狭部２１ａ側には、圧力発生室２１よりも第１の方向Ｘの幅が広い連通部２６が設けられている。すなわち、流路形成基板２３には、連通部２６、幅狭部２１ａ及び幅広部２１ｂが第２の方向Ｙに沿って順に配置されている。
【００２０】
この連通部２６は、本実施形態では、開口形状が略六角形を有する。もちろん、連通部２６の開口形状は特に限定されず、例えば、四角形、円形等の開口形状であってもよい。本実施形態では、連通部２６の開口形状を略六角形とすることで、詳しくは後述するノズル連通孔を円形状の開口で且つ直径をできるだけ大きくなるように設けることができる。すなわち、連通部の開口形状を四角形等にすると、四角形に内接する円形のノズル連通孔は六角形に内接する円形に比べて直径が小さくなってしまうからである。
【００２１】
このような連通部２６は、詳しくは後述するノズル開口３４にノズル連通孔を介して連通し、圧力発生室２１内のインクをノズル開口３４に供給する。
【００２２】
このような連通部２６及び圧力発生室２１は、個別流路２２の一部を構成する。この個別流路２２は、第１の方向Ｘに並設されており、第１の方向Ｘで互いに隣り合う個別流路２２は、第１の方向Ｘと交差（直交）する第２の方向Ｙに互いにずれて配置されている。
【００２３】
具体的には、個別流路２２が第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに２列設けられている。この第２の方向Ｙに列設された個別流路２２の２列の一方を第１個別流路列２２１、他方を第２個別流路列２２２とすると、第１個別流路列２２１を構成する個別流路２２と、第２個別流路列２２２を構成する個別流路２２とは第１の方向Ｘに交互に配置されている。すなわち、第１個別流路列２２１の個別流路２２の間（第１の方向Ｘの間）に第２個別流路列２２２の個別流路２２が配置されている。逆に言うと、第２個別流路列２２２の個別流路２２の間（第１の方向Ｘの間）に第１個別流路列２２１の個別流路２２が配置されている。そして、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１の間、本実施形態では、幅狭部２１ａの間に、第２個別流路列２２２の連通部２６が配置されている。つまり、第１個別流路列２２１の各圧力発生室２１は、第２の方向Ｙが同じ位置で、第１の方向Ｘに並設されており、第１個別流路列２２１の各圧力発生室２１の幅狭部２１ａの第２の方向Ｙの位置と同じ位置に第１個別流路列２２１の各個別流路２２の連通部２６が位置する。これにより、第２の方向Ｙで同じ位置に第１個別流路列２２１の幅狭部２１ａと第２個別流路列２２２の連通部２６とが第１の方向Ｘに交互に配置されている。
【００２４】
このように、第１の方向Ｘにおいて、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１の間、特に本実施形態では、圧力発生室２１に幅狭部２１ａを設け、幅狭部２１ａの間に第２個別流路列２２２の連通部２６を設けることで、連通部２６の第１の方向の幅を圧力発生室２１の幅（ここでは幅広部２１ｂの幅）よりも広くしたとしても、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔（本実施形態では幅広部２１ｂの間隔）ｄ１を狭くすることができる。これに対して、例えば、図４に示すように、個別流路２２を第２の方向Ｙにずらすことなく、第２の方向Ｙが同じ位置で第１の方向Ｘに配置した場合、連通部２６の第１の方向Ｘの幅が圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）の幅よりも広いため、第１の方向Ｘで互いに隣り合う連通部２６の間にもある程度の厚さの壁が必要となる。このため、図４に示す例では、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）の間の間隔ｄ２は、ｄ１よりも広くなってしまい、各個別流路２２に連通するノズル開口３４を高密度に配置することができず、インク滴を被噴射媒体に高密度に着弾させることができなくなってしまう。
【００２５】
本実施形態では、圧力発生室２１に第１の方向Ｘの幅が狭い幅狭部２１ａを設け、圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）よりも第１の方向Ｘの幅が広い連通部２６を第１の方向Ｘで２つの幅狭部２１ａの間に配置することで、連通部２６の幅を圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）よりも広くしても、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔ｄ１を間隔ｄ２よりも狭くすることができる。したがって、圧力発生室２１を第１の方向Ｘに高密度に配置することができ、各個別流路２２に連通するノズル開口３４を第１の方向に高密度に配置して、ノズル開口３４から吐出されるインク滴を被噴射媒体に第１の方向で高密度に着弾させることができ、高解像度の印刷が可能となる。
【００２６】
このような流路形成基板２３の一方面には、例えば、厚さが１０〜１２μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）の薄板からなる振動板２４が固定され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２４により封止されている。
【００２７】
そして、振動板２４上には、各圧力発生室２１に対向する領域、本実施形態では、幅広部２１ｂに対向する領域のそれぞれに圧電素子４０が設けられている。
【００２８】
ここで、各圧電素子４０は、振動板２４上に設けられた下電極膜４１と、各圧力発生室２１毎に独立して設けられた圧電体層４２と、各圧電体層４２上に設けられた上電極膜４３とで構成されている。圧電体層４２は、圧電材料からなるグリーンシートを貼付することや、印刷することで形成されている。また、下電極膜４１は、並設された圧電体層４２に亘って設けられて各圧電素子４０の共通電極となっており、振動板の一部として機能する。勿論、下電極膜４１を各圧電体層４２毎に設けるようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された圧力発生室２１は、上述のように１つ置きに第２の方向Ｙにずれて配置されている。このため、本実施形態の下電極膜４１は、圧力発生室２１の第２の方向Ｙに合わせて蛇行して設けられている。すなわち、第１個別流路列２２１の個別流路２２の圧力発生室２１は、第２個別流路列２２２の個別流路２２の圧力発生室２１に比べて、第２の方向の連通部２６側に設けられているため、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１に対向する下電極膜４１は連通部２６側に設けられている。また、第２個別流路列２２２の個別流路２２の圧力発生室２１は、第１個別流路列２２１の個別流路２２の圧力発生室２１に比べて、第２の方向の連通部２６とは反対側に設けられているため、第２個別流路列２２２の圧力発生室２１に対向する下電極膜４１は連通部２６とは反対側に設けられている。そして、このような下電極膜４１は、第１の方向Ｘで連続して設けられているため、第２の方向Ｙにずれた圧力発生室２１に合わせて第１の方向に向かって蛇行して設けられている。
【００３０】
また、圧電体層４２及び上電極膜４３は、当該圧電素子４０の中心位置が各圧力発生室２１に対して第２の方向Ｙで同じ位置となるように配置されている。すなわち、第１個別流路列２２１と第２個別流路列２２２との圧力発生室２１は、第２の方向Ｙで異なる位置に設けられているが、この圧力発生室２１の第２の方向の位置に関わらず、各圧力発生室２１に対して圧電素子４０の第２の方向Ｙの位置は同じ位置で配置されている。これにより、圧電素子４０を駆動させた際に、圧力発生室２１内のインクの圧力変動にばらつきが生じるのを抑制して、ノズル開口３４からインク滴が吐出する際の吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。すなわち、圧電素子４０の圧力発生室２１に対する第２の方向の位置にばらつきがあると、圧電素子４０の各圧力発生室２１内の圧力分布が均一化されずにばらつきが生じ、各ノズル開口３４からインク滴を同じ吐出特性、特にインク滴の飛翔速度やインク滴の重量などで吐出させることができなくなってしまう。
【００３１】
このような流路形成基板２３の振動板２４が設けられた一方面とは反対の他方面には、圧力発生室底板２５が設けられている。
【００３２】
圧力発生室底板２５は、流路形成基板２３の振動板２４とは反対の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他方面を封止すると共に、圧力発生室２１の第２の方向Ｙの連通部２６とは反対の端部側、すなわち幅広部２１ｂ側に開口して設けられて圧力発生室２１と後述するマニホールドとを連通する供給連通孔２７と、連通部２６に連通すると共に後述するノズル開口３４に連通する第１ノズル連通孔２８とを有する。
【００３３】
第１ノズル連通孔２８は、本実施形態では、供給連通孔２７よりも大きな直径を有する。本実施形態では、第１ノズル連通孔２８は、第１の方向Ｘにおいて連通部２６に開口する開口の幅が、圧力発生室２１の幅狭部２１ａ及び幅広部２１ｂの幅よりも大きな幅（円柱形状を有する場合は直径とも言う）を有する。
【００３４】
このようなアクチュエーターユニット２０の各層である流路形成基板２３、振動板２４及び圧力発生室底板２５は、粘土状のセラミックス材料、いわゆるグリーンシートを所定の厚さに成形して、例えば、圧力発生室２１等を穿設後、積層して焼成することにより接着剤を必要とすることなく一体化される。そして、その後、振動板２４上に圧電素子４０が形成される。
【００３５】
一方、流路ユニット３０は、アクチュエーターユニット２０の圧力発生室底板２５に接合された液体供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるマニホールド３２が形成されるマニホールド形成基板３３と、マニホールド形成基板３３の液体供給口形成基板３１とは反対側に設けられてマニホールド３２を封止すると共にノズル開口３４が設けられたノズルプレート３５と、を具備する。
【００３６】
液体供給口形成基板３１は、厚さ６０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）の薄板からなり、前述の第１ノズル連通孔２８と略同じ直径を有し、第１ノズル連通孔２８と共にノズル開口３４と圧力発生室２１とを連通する第２ノズル連通孔３６と、供給連通孔２７と共にマニホールド３２と圧力発生室２１とを接続する液体供給口３７が厚さ方向（アクチュエーターユニット２０と流路ユニット３０との積層方向）に貫通して設けられている。また、液体供給口形成基板３１には、各マニホールド３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給する液体導入口３８が設けられている。液体供給口３７と液体導入口３８とは、後述するマニホールド３２の第２の方向の両端部にそれぞれ連通するように設けられている。なお、本実施形態では、１つの液体導入口３８は、マニホールド３２の第１の方向の中央部に連通するように設けられている。
【００３７】
マニホールド形成基板３３は、インク流路（液体流路）を構成するに適した、例えば、１５０μｍのステンレス鋼などの耐食性を備えた板材に、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するマニホールド３２と、第２ノズル連通孔３６と略同じ直径を有し、第１ノズル連通孔２８及び第２ノズル連通孔３６と共に圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通する第３ノズル連通孔３９と、を有する。
【００３８】
マニホールド３２は、複数の圧力発生室２１に亘って、すなわち、圧力発生室２１の第１の方向に亘って連続して設けられている。
【００３９】
また、第３ノズル連通孔３９は、第１ノズル連通孔２８及び第２ノズル連通孔３６と共に圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔を構成する。
【００４０】
すなわち、第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９を有するノズル連通孔は、ノズルプレート３５と流路部材である流路形成基板２３、圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３との積層方向において、圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通する。そして、本実施形態の個別流路２２とは、圧力発生室２１、連通部２６及びノズル連通孔（第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９）で構成されている。
【００４１】
このようなノズル連通孔は、連通部２６の第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの位置に合わせて、流路部材である圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３に形成されている。
【００４２】
ノズルプレート３５は、例えば、ステンレス鋼等の金属やシリコン等のセラミックス材料で形成された板状部材からなる。ノズルプレート３５には、連通部２６と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されて形成されている。
【００４３】
具体的には、ノズル開口３４は、第１個別流路列２２１に連通する第１ノズル列３４１と、第２個別流路列２２２に連通する第２ノズル列３４２と、を具備する。すなわち、ノズルプレート３５は、第１の方向Ｘのノズル開口３４が並設された第１ノズル列３４１と、第１の方向Ｘにノズル開口３４が並設された第２ノズル列３４２と、を具備し、第１ノズル列３４１と第２ノズル列３４２とが第２の方向Ｙに並設されている。そして、第２ノズル列３４２のノズル開口３４は、第１の方向Ｘにおいて、第１ノズル列３４１の２つのノズル開口３４の間に配置されている。
【００４４】
このような流路ユニット３０は、液体供給口形成基板３１、マニホールド形成基板３３及びノズルプレート３５を接着剤や熱溶着フィルム等によって固定することで形成される。なお、本実施形態では、流路部材として、アクチュエーターユニット２０の流路形成基板２３及び圧力発生室底板２５と、流路ユニット３０の液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３とが設けられている。
【００４５】
そして、このような液体供給口形成基板３１とマニホールド形成基板３３とノズルプレート３５とは、ノズル連通孔（第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９）とノズル開口３４とが互いに連通するように位置決めされて接合されている。このとき、ノズル連通孔の開口面積が小さいと、圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１、マニホールド形成基板３３の第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９の位置決めが困難となる。つまり、図５（ａ）に示すように、圧力発生室底板２５の第１ノズル連通孔２８と液体供給口形成基板３１の第２ノズル連通孔３６との直径Ｒ１が小さい場合と、図５（ｂ）に示す本実施形態のように第１ノズル連通孔２８と第２ノズル連通孔３６の直径Ｒ２が図５（ａ）に示す直径Ｒ１よりも大きな場合とを比較する。このノズル連通孔の直径がＲ１とＲ２とで異なる場合、圧力発生室底板２５と液体供給口形成基板３１とが同じ量ｔ１だけずれたとしても、ノズル連通孔の直径Ｒ２で表される開口面積全体に対して圧力発生室底板２５や液体供給口形成基板３１が覆う割合は、ノズル連通孔の直径Ｒ１で表される開口面積全体に対してこれを覆う割合よりも小さくなる。そして、ノズル連通孔の開口面積全体にこれを覆う割合が小さければ、ノズル連通孔を介して圧力発生室２１からノズル開口３４にインクを供給する供給特性、すなわち、流量や流速などが低下する割合が小さくなる。これに対して、ノズル連通孔の開口面積全体にこれを覆う割合が大きければ、ノズル連通孔を介して圧力発生室２１からノズル開口３４にインクを供給する供給特性、すなわち、流量や流速などが低下する割合が大きくなる。したがって、ズレ量ｔ１にばらつきが生じたとしても、インク連通孔の開口面積を大きくすることで、ノズル連通孔を介してインクをノズル開口３４に供給する供給特性のばらつきが増大するのを抑制することができる。
【００４６】
また、ノズル連通孔、特に第３ノズル連通孔３９の開口面積が小さいと、ノズル連通孔とノズル開口３４との位置決めが困難になる。例えば、ノズル開口３４がノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）内に完全に開口しておらず、ノズル開口３４の一部がマニホールド形成基板３３で覆われてしまうと、覆われたノズル開口３４からインク滴が正常に吐出することができなくなってしまう。また、ノズル開口３４がノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）の中心から第１の方向Ｘ又は第２の方向Ｙにずれて配置されると、インク滴の飛翔曲がりなどが発生する虞がある。特に、ノズル開口３４のノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）に対するズレ量にばらつきが生じると、インク滴の飛翔曲がりにもばらつきが生じ、インク滴の被噴射媒体への着弾位置にずれが生じてしまう虞がある。
【００４７】
本実施形態では、圧力発生室２１の幅に合わせたノズル連通孔を設ける場合に比べて、圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）の第１の方向Ｘの幅よりも幅広の連通部２６を設け、連通部２６に合わせてノズル連通孔の開口面積を大きくすることができ、ノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）とノズル開口３４との位置決めを容易にして、ノズル開口３４のノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）に対する位置ズレを抑制し、インク滴の吐出不良等を抑制することができる。
【００４８】
このような構成のインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジ（貯留手段）から液体導入口３８を介してマニホールド３２内にインクを取り込み、マニホールド３２からノズル開口３４に至るまでのインク流路内をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、各圧力発生室２１に対応する各圧電素子４０に電圧を印加して圧電素子４０と共に振動板２４をたわみ変形させることにより、各圧力発生室２１内の圧力が高まり各ノズル開口３４からインク滴が噴射される。
【００４９】
以上説明したように、圧力発生室２１よりも幅広の連通部２６を設けることで、連通部２６とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔の各部材間での開口位置ズレや、ノズル開口３４との位置ズレを抑制することができる。また、連通部２６を設けることによって、第１の方向Ｘに互いに隣接する圧力発生室２１の間の間隔を広くなるが、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１の間に第２個別流路列２２２の連通部２６を配置することで、第１の方向Ｘに互いに隣接する圧力発生室２１の間の間隔を狭くすることができる。これにより、各個別流路２２に連通するノズル開口３４を第１の方向Ｘに高密度に配置することができ、被噴射媒体に着弾するインク滴の第１の方向のＸの間隔を短くして高密度化することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、圧力発生室２１を幅狭部２１ａと幅広部２１ｂとで構成し、第１個別流路列２２１の幅狭部２１ａの間に第２個別流路列２２２の連通部２６を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、図６に示すように、個別流路２２に幅狭部２１ａを設けていない場合、すなわち、圧力発生室２１が幅広部２１ｂのみで構成されている場合であっても、第１個別流路列２２１と第２個別流路列２２２とを第２の方向Ｙにずらして配置することで、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔ｄ３は、図４に示す間隔ｄ２よりも狭くすることができる。もちろん、上述した実施形態１の第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔ｄ１は、図６に示す間隔ｄ３よりも狭い。
【００５１】
また、上述した実施形態１では、第２個別流路列２２２を構成する個別流路２２の圧力発生室２１についても幅狭部２１ａと幅広部２１ｂとで構成するようにしたが、第２個別流路列２２２を構成する個別流路２２の圧力発生室２１は、幅狭部２１ａを設けていない、すなわち幅広部２１ｂだけで構成されていてもよい。ただし、第１個別流路列２２１の個別流路２２と第２個別流路列２２２の個別流路２２とで圧力発生室２１の形状が異なるため、インク滴の吐出特性に差が生じてしまう。すなわち、上述した実施形態１のように、第１個別流路列２２１の個別流路２２と第２個別流路列２２２の個別流路２２とを同じ形状で形成すれば、インク吐出特性を均一化することができ、印刷品質を向上することができる。
【００５２】
また、上述した実施形態１では、連通部２６とノズル開口３４とがインク連通孔（第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９）を介して連通するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、連通部２６とノズル開口３４とが直接連通するものであってもよい。このように連通部２６とノズル開口３４とが直接連通する場合であっても、連通部２６の第１の方向Ｘの幅を圧力発生室２１の幅よりも幅広とすることで、連通部２６とノズル開口３４との位置決め精度が高く要求されることがなく、位置決めを容易に行うことができる。なお、連通部２６とノズル開口３４とが直接連通する場合、流路部材としては、流路形成基板２３のみとなる。このように、流路部材とは、圧力発生室２１と連通部２６とを含む個別流路２２が設けられ、且つノズルプレート３５に接合されたものであればよく、上述した実施形態１のように、流路部材が、流路形成基板２３、圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３を有するものであってもよい。勿論、上述した実施形態１に限定されず、流路形成基板２３とノズルプレート３５との間に、その他の部材が設けられていてもよい。
【００５３】
さらに、例えば、上述した実施形態１では、第１の方向Ｘにノズル開口３４が並設されたノズル列３４１、３４２を第２の方向Ｙに２列設け、第１個別流路列２２１と第２個別流路列２２２とを設けるようにしたが、個別流路２２が第１の方向Ｘに並設された個別流路２２の列を第２の方向Ｙに３列以上設けるようにしてもよい。例えば、個別流路２２の列を３列設ける場合、第２個別流路列２２２の幅狭部２１ａの間に３列目の第３個別流路列の連通部２６が配置されるようにすれば、ノズル開口３４の第１の方向Ｘのピッチを狭くして、高密度に配置することができる。
【００５４】
また、上述した実施形態１では、厚膜型の圧電素子４０を有するインクジェット式記録ヘッド１０を例示したが、圧力発生室２１に圧力変化を生じさせる圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、例えば、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法、スパッタリング法等により形成される圧電材料を有する薄膜型の圧電素子、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子、振動板と電極を所定の隙間を開けて配置し、静電気力で振動板の振動を制御する、いわゆる静電アクチュエーター、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものなどを有するインクジェット式記録ヘッドであっても同様の効果を奏するものである。
【００５５】
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図７は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５６】
図７に示すように、インクジェット式記録装置Ｉは、インクジェット式記録ヘッド１０を有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを具備する。記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５７】
また、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５８】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１０（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１０が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ２０ アクチュエーターユニット、 ２１ 圧力発生室、 ２１ａ 幅狭部、 ２２ｂ 幅広部、 ２２ 個別流路、 ２３ 流路形成基板、 ２４ 振動板、 ２５ 圧力発生室底板、 ２６ 連通部、 ２７ 供給連通孔、 ２８ 第１ノズル連通孔、 ３０ 流路ユニット、 ３１ 液体供給口形成基板、 ３２ マニホールド、 ３３ マニホールド形成基板、 ３４ ノズル開口、 ３５ ノズルプレート、 ３６ 第２ノズル連通孔、 ３７ 液体供給口、 ３８ 液体導入口、 ３９ 第３ノズル連通孔、 ４０ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口を高密度に配置するために、ノズル開口を第１の方向に並設した第１ノズル列と、ノズル開口を第１の方向に並設したノズル開口と、を第１の方向に交差する第２の方向に並設し、第１ノズル列と第２ノズル列とを第２の方向で同じ位置とならないように第１の方向にずらした、いわゆる千鳥配置としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ノズル開口を千鳥配置とした場合、圧力発生室等の個別流路の並設方向（第１の方向）の幅を狭くする必要があるが、個別流路の幅を狭くすると個別流路とノズルプレートのノズル開口との位置決めが困難になってしまい、高い位置決め精度が要求されるという問題がある。
【０００６】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口の高密度化を図ることができると共に、ノズルプレートと個別流路とを容易に位置決めして、液体の吐出不良などの不具合を抑制することができる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】
上記課題を解決する本発明の態様は、複数のノズル開口が第１の方向に並設されたノズルプレートと、該ノズルプレートに接合される流路部材と、を具備し、前記流路部材は、各ノズル開口に連通する個別流路を具備し、前記個別流路は、前記ノズル開口に連通した連通部と、該連通部に連通し且つ前記連通部よりも前記第１の方向の幅が狭い圧力発生室と、を具備し、前記流路部材には、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第１個別流路列と、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第２個別流路列とが、前記第１の方向に交差する第２の方向に並設されて設けられており、且つ前記第２個別流路列の各連通部は、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の間に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第１の方向における連通部の幅を圧力発生室の幅よりも幅広にすることで、連通部とノズル開口との位置決めに高い精度が不要となり、位置決めを容易に行うことができる。この結果、連通部とノズル開口との位置ズレによる液体の吐出不良を抑制することができる。また、第２個別流路列の連通部を第１個別流路列の圧力発生室の間に配置することで、第１の方向で互いに隣り合う圧力発生室の間の間隔を短くすることができ、圧力発生室に連通するノズル開口の第１の方向の配設密度を高くすることができる。
【０００９】
ここで、前記圧力発生室は、前記第１の方向の幅が前記連通部に連通する側で狭くなっており、前記第２個別流路列の前記連通部が、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の前記連通部に連通する側の間に設けられていることが好ましい。これによれば、第２個別流路列の連通部を第１個別流路列の圧力発生室の幅が狭くなった部分の間に配置することで、第１の方向で互いに隣り合う圧力発生室の間の間隔をさらに短くすることができ、圧力発生室に連通するノズル開口の第１の方向の配設密度をさらに高くすることができる。
【００１０】
また、前記圧力発生室から前記ノズル開口までの距離は各個別流路で同じ長さで設けられていることが好ましい。これによれば、各ノズル開口から吐出される液滴の吐出特性、特に吐出速度や重量にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００１１】
また、前記連通部と前記ノズル開口とが、前記ノズルプレートと前記流路部材との積層方向に貫通して設けられたノズル連通孔を介して連通されていることが好ましい。これによれば、幅広の連通部に合わせて連通孔の第１の方向の幅を広くすることができるため、連通孔とノズル開口との位置決めに高い精度が不要となって位置決めを容易に行うことができる。
【００１２】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の被噴射媒体への着弾位置を高密度にすることができると共に、ノズルプレートと個別流路とを容易に位置決めして、液体の吐出不良などの不具合を抑制した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を切り欠いた斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの流路を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの比較の流路を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの流路を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例を示すインクジェット式記録ヘッドの要部を切り欠いた斜視図であり、図２はインクジェット式記録ヘッドの圧電素子側の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの個別流路を示す平面図である。
【００１５】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエーターユニット２０と、このアクチュエーターユニット２０が固定される流路ユニット３０とで構成されている。
【００１６】
アクチュエーターユニット２０は、圧電素子４０を具備するアクチュエーター装置であり、圧力発生室２１が形成された流路形成基板２３と、流路形成基板２３の一方面側に設けられた振動板２４と、流路形成基板２３の他方面側に設けられた圧力発生室底板２５とを有する。
【００１７】
流路形成基板２３は、例えば、１５０μｍ程度の厚みを有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、ジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックス板からなり、本実施形態では、複数の圧力発生室２１が第１の方向Ｘに並設されている。
【００１８】
圧力発生室２１は、第２の方向Ｙの一端部が第１の方向Ｘの幅が狭く形成されている。具体的には、圧力発生室２１は、第２の方向Ｙの一端側に第１の方向Ｘの幅が狭い幅狭部２１ａと、他端側に幅狭部２１ａよりも第１の方向Ｘの幅が広い幅広部２１ｂと、を具備する。
【００１９】
また、圧力発生室２１の幅狭部２１ａ側には、圧力発生室２１よりも第１の方向Ｘの幅が広い連通部２６が設けられている。すなわち、流路形成基板２３には、連通部２６、幅狭部２１ａ及び幅広部２１ｂが第２の方向Ｙに沿って順に配置されている。
【００２０】
この連通部２６は、本実施形態では、開口形状が略六角形を有する。もちろん、連通部２６の開口形状は特に限定されず、例えば、四角形、円形等の開口形状であってもよい。本実施形態では、連通部２６の開口形状を略六角形とすることで、詳しくは後述するノズル連通孔を円形状の開口で且つ直径をできるだけ大きくなるように設けることができる。すなわち、連通部の開口形状を四角形等にすると、四角形に内接する円形のノズル連通孔は六角形に内接する円形に比べて直径が小さくなってしまうからである。
【００２１】
このような連通部２６は、詳しくは後述するノズル開口３４にノズル連通孔を介して連通し、圧力発生室２１内のインクをノズル開口３４に供給する。
【００２２】
このような連通部２６及び圧力発生室２１は、個別流路２２の一部を構成する。この個別流路２２は、第１の方向Ｘに並設されており、第１の方向Ｘで互いに隣り合う個別流路２２は、第１の方向Ｘと交差（直交）する第２の方向Ｙに互いにずれて配置されている。
【００２３】
具体的には、個別流路２２が第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに２列設けられている。この第２の方向Ｙに列設された個別流路２２の２列の一方を第１個別流路列２２１、他方を第２個別流路列２２２とすると、第１個別流路列２２１を構成する個別流路２２と、第２個別流路列２２２を構成する個別流路２２とは第１の方向Ｘに交互に配置されている。すなわち、第１個別流路列２２１の個別流路２２の間（第１の方向Ｘの間）に第２個別流路列２２２の個別流路２２が配置されている。逆に言うと、第２個別流路列２２２の個別流路２２の間（第１の方向Ｘの間）に第１個別流路列２２１の個別流路２２が配置されている。そして、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１の間、本実施形態では、幅狭部２１ａの間に、第２個別流路列２２２の連通部２６が配置されている。つまり、第１個別流路列２２１の各圧力発生室２１は、第２の方向Ｙが同じ位置で、第１の方向Ｘに並設されており、第１個別流路列２２１の各圧力発生室２１の幅狭部２１ａの第２の方向Ｙの位置と同じ位置に第１個別流路列２２１の各個別流路２２の連通部２６が位置する。これにより、第２の方向Ｙで同じ位置に第１個別流路列２２１の幅狭部２１ａと第２個別流路列２２２の連通部２６とが第１の方向Ｘに交互に配置されている。
【００２４】
このように、第１の方向Ｘにおいて、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１の間、特に本実施形態では、圧力発生室２１に幅狭部２１ａを設け、幅狭部２１ａの間に第２個別流路列２２２の連通部２６を設けることで、連通部２６の第１の方向の幅を圧力発生室２１の幅（ここでは幅広部２１ｂの幅）よりも広くしたとしても、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔（本実施形態では幅広部２１ｂの間隔）ｄ１を狭くすることができる。これに対して、例えば、図４に示すように、個別流路２２を第２の方向Ｙにずらすことなく、第２の方向Ｙが同じ位置で第１の方向Ｘに配置した場合、連通部２６の第１の方向Ｘの幅が圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）の幅よりも広いため、第１の方向Ｘで互いに隣り合う連通部２６の間にもある程度の厚さの壁が必要となる。このため、図４に示す例では、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）の間の間隔ｄ２は、ｄ１よりも広くなってしまい、各個別流路２２に連通するノズル開口３４を高密度に配置することができず、インク滴を被噴射媒体に高密度に着弾させることができなくなってしまう。
【００２５】
本実施形態では、圧力発生室２１に第１の方向Ｘの幅が狭い幅狭部２１ａを設け、圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）よりも第１の方向Ｘの幅が広い連通部２６を第１の方向Ｘで２つの幅狭部２１ａの間に配置することで、連通部２６の幅を圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）よりも広くしても、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔ｄ１を間隔ｄ２よりも狭くすることができる。したがって、圧力発生室２１を第１の方向Ｘに高密度に配置することができ、各個別流路２２に連通するノズル開口３４を第１の方向に高密度に配置して、ノズル開口３４から吐出されるインク滴を被噴射媒体に第１の方向で高密度に着弾させることができ、高解像度の印刷が可能となる。
【００２６】
このような流路形成基板２３の一方面には、例えば、厚さが１０〜１２μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）の薄板からなる振動板２４が固定され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２４により封止されている。
【００２７】
そして、振動板２４上には、各圧力発生室２１に対向する領域、本実施形態では、幅広部２１ｂに対向する領域のそれぞれに圧電素子４０が設けられている。
【００２８】
ここで、各圧電素子４０は、振動板２４上に設けられた下電極膜４１と、各圧力発生室２１毎に独立して設けられた圧電体層４２と、各圧電体層４２上に設けられた上電極膜４３とで構成されている。圧電体層４２は、圧電材料からなるグリーンシートを貼付することや、印刷することで形成されている。また、下電極膜４１は、並設された圧電体層４２に亘って設けられて各圧電素子４０の共通電極となっており、振動板の一部として機能する。勿論、下電極膜４１を各圧電体層４２毎に設けるようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された圧力発生室２１は、上述のように１つ置きに第２の方向Ｙにずれて配置されている。このため、本実施形態の下電極膜４１は、圧力発生室２１の第２の方向Ｙに合わせて蛇行して設けられている。すなわち、第１個別流路列２２１の個別流路２２の圧力発生室２１は、第２個別流路列２２２の個別流路２２の圧力発生室２１に比べて、第２の方向の連通部２６側に設けられているため、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１に対向する下電極膜４１は連通部２６側に設けられている。また、第２個別流路列２２２の個別流路２２の圧力発生室２１は、第１個別流路列２２１の個別流路２２の圧力発生室２１に比べて、第２の方向の連通部２６とは反対側に設けられているため、第２個別流路列２２２の圧力発生室２１に対向する下電極膜４１は連通部２６とは反対側に設けられている。そして、このような下電極膜４１は、第１の方向Ｘで連続して設けられているため、第２の方向Ｙにずれた圧力発生室２１に合わせて第１の方向に向かって蛇行して設けられている。
【００３０】
また、圧電体層４２及び上電極膜４３は、当該圧電素子４０の中心位置が各圧力発生室２１に対して第２の方向Ｙで同じ位置となるように配置されている。すなわち、第１個別流路列２２１と第２個別流路列２２２との圧力発生室２１は、第２の方向Ｙで異なる位置に設けられているが、この圧力発生室２１の第２の方向の位置に関わらず、各圧力発生室２１に対して圧電素子４０の第２の方向Ｙの位置は同じ位置で配置されている。これにより、圧電素子４０を駆動させた際に、圧力発生室２１内のインクの圧力変動にばらつきが生じるのを抑制して、ノズル開口３４からインク滴が吐出する際の吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。すなわち、圧電素子４０の圧力発生室２１に対する第２の方向の位置にばらつきがあると、圧電素子４０の各圧力発生室２１内の圧力分布が均一化されずにばらつきが生じ、各ノズル開口３４からインク滴を同じ吐出特性、特にインク滴の飛翔速度やインク滴の重量などで吐出させることができなくなってしまう。
【００３１】
このような流路形成基板２３の振動板２４が設けられた一方面とは反対の他方面には、圧力発生室底板２５が設けられている。
【００３２】
圧力発生室底板２５は、流路形成基板２３の振動板２４とは反対の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他方面を封止すると共に、圧力発生室２１の第２の方向Ｙの連通部２６とは反対の端部側、すなわち幅広部２１ｂ側に開口して設けられて圧力発生室２１と後述するマニホールドとを連通する供給連通孔２７と、連通部２６に連通すると共に後述するノズル開口３４に連通する第１ノズル連通孔２８とを有する。
【００３３】
第１ノズル連通孔２８は、本実施形態では、供給連通孔２７よりも大きな直径を有する。本実施形態では、第１ノズル連通孔２８は、第１の方向Ｘにおいて連通部２６に開口する開口の幅が、圧力発生室２１の幅狭部２１ａ及び幅広部２１ｂの幅よりも大きな幅（円柱形状を有する場合は直径とも言う）を有する。
【００３４】
このようなアクチュエーターユニット２０の各層である流路形成基板２３、振動板２４及び圧力発生室底板２５は、粘土状のセラミックス材料、いわゆるグリーンシートを所定の厚さに成形して、例えば、圧力発生室２１等を穿設後、積層して焼成することにより接着剤を必要とすることなく一体化される。そして、その後、振動板２４上に圧電素子４０が形成される。
【００３５】
一方、流路ユニット３０は、アクチュエーターユニット２０の圧力発生室底板２５に接合された液体供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるマニホールド３２が形成されるマニホールド形成基板３３と、マニホールド形成基板３３の液体供給口形成基板３１とは反対側に設けられてマニホールド３２を封止すると共にノズル開口３４が設けられたノズルプレート３５と、を具備する。
【００３６】
液体供給口形成基板３１は、厚さ６０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）の薄板からなり、前述の第１ノズル連通孔２８と略同じ直径を有し、第１ノズル連通孔２８と共にノズル開口３４と圧力発生室２１とを連通する第２ノズル連通孔３６と、供給連通孔２７と共にマニホールド３２と圧力発生室２１とを接続する液体供給口３７が厚さ方向（アクチュエーターユニット２０と流路ユニット３０との積層方向）に貫通して設けられている。また、液体供給口形成基板３１には、各マニホールド３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給する液体導入口３８が設けられている。液体供給口３７と液体導入口３８とは、後述するマニホールド３２の第２の方向の両端部にそれぞれ連通するように設けられている。なお、本実施形態では、１つの液体導入口３８は、マニホールド３２の第１の方向の中央部に連通するように設けられている。
【００３７】
マニホールド形成基板３３は、インク流路（液体流路）を構成するに適した、例えば、１５０μｍのステンレス鋼などの耐食性を備えた板材に、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するマニホールド３２と、第２ノズル連通孔３６と略同じ直径を有し、第１ノズル連通孔２８及び第２ノズル連通孔３６と共に圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通する第３ノズル連通孔３９と、を有する。
【００３８】
マニホールド３２は、複数の圧力発生室２１に亘って、すなわち、圧力発生室２１の第１の方向に亘って連続して設けられている。
【００３９】
また、第３ノズル連通孔３９は、第１ノズル連通孔２８及び第２ノズル連通孔３６と共に圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔を構成する。
【００４０】
すなわち、第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９を有するノズル連通孔は、ノズルプレート３５と流路部材である流路形成基板２３、圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３との積層方向において、圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通する。そして、本実施形態の個別流路２２とは、圧力発生室２１、連通部２６及びノズル連通孔（第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９）で構成されている。
【００４１】
このようなノズル連通孔は、連通部２６の第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの位置に合わせて、流路部材である圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３に形成されている。
【００４２】
ノズルプレート３５は、例えば、ステンレス鋼等の金属やシリコン等のセラミックス材料で形成された板状部材からなる。ノズルプレート３５には、連通部２６と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されて形成されている。
【００４３】
具体的には、ノズル開口３４は、第１個別流路列２２１に連通する第１ノズル列３４１と、第２個別流路列２２２に連通する第２ノズル列３４２と、を具備する。すなわち、ノズルプレート３５は、第１の方向Ｘのノズル開口３４が並設された第１ノズル列３４１と、第１の方向Ｘにノズル開口３４が並設された第２ノズル列３４２と、を具備し、第１ノズル列３４１と第２ノズル列３４２とが第２の方向Ｙに並設されている。そして、第２ノズル列３４２のノズル開口３４は、第１の方向Ｘにおいて、第１ノズル列３４１の２つのノズル開口３４の間に配置されている。
【００４４】
このような流路ユニット３０は、液体供給口形成基板３１、マニホールド形成基板３３及びノズルプレート３５を接着剤や熱溶着フィルム等によって固定することで形成される。なお、本実施形態では、流路部材として、アクチュエーターユニット２０の流路形成基板２３及び圧力発生室底板２５と、流路ユニット３０の液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３とが設けられている。
【００４５】
そして、このような液体供給口形成基板３１とマニホールド形成基板３３とノズルプレート３５とは、ノズル連通孔（第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９）とノズル開口３４とが互いに連通するように位置決めされて接合されている。このとき、ノズル連通孔の開口面積が小さいと、圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１、マニホールド形成基板３３の第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９の位置決めが困難となる。つまり、図５（ａ）に示すように、圧力発生室底板２５の第１ノズル連通孔２８と液体供給口形成基板３１の第２ノズル連通孔３６との直径Ｒ１が小さい場合と、図５（ｂ）に示す本実施形態のように第１ノズル連通孔２８と第２ノズル連通孔３６の直径Ｒ２が図５（ａ）に示す直径Ｒ１よりも大きな場合とを比較する。このノズル連通孔の直径がＲ１とＲ２とで異なる場合、圧力発生室底板２５と液体供給口形成基板３１とが同じ量ｔ１だけずれたとしても、ノズル連通孔の直径Ｒ２で表される開口面積全体に対して圧力発生室底板２５や液体供給口形成基板３１が覆う割合は、ノズル連通孔の直径Ｒ１で表される開口面積全体に対してこれを覆う割合よりも小さくなる。そして、ノズル連通孔の開口面積全体にこれを覆う割合が小さければ、ノズル連通孔を介して圧力発生室２１からノズル開口３４にインクを供給する供給特性、すなわち、流量や流速などが低下する割合が小さくなる。これに対して、ノズル連通孔の開口面積全体にこれを覆う割合が大きければ、ノズル連通孔を介して圧力発生室２１からノズル開口３４にインクを供給する供給特性、すなわち、流量や流速などが低下する割合が大きくなる。したがって、ズレ量ｔ１にばらつきが生じたとしても、インク連通孔の開口面積を大きくすることで、ノズル連通孔を介してインクをノズル開口３４に供給する供給特性のばらつきが増大するのを抑制することができる。
【００４６】
また、ノズル連通孔、特に第３ノズル連通孔３９の開口面積が小さいと、ノズル連通孔とノズル開口３４との位置決めが困難になる。例えば、ノズル開口３４がノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）内に完全に開口しておらず、ノズル開口３４の一部がマニホールド形成基板３３で覆われてしまうと、覆われたノズル開口３４からインク滴が正常に吐出することができなくなってしまう。また、ノズル開口３４がノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）の中心から第１の方向Ｘ又は第２の方向Ｙにずれて配置されると、インク滴の飛翔曲がりなどが発生する虞がある。特に、ノズル開口３４のノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）に対するズレ量にばらつきが生じると、インク滴の飛翔曲がりにもばらつきが生じ、インク滴の被噴射媒体への着弾位置にずれが生じてしまう虞がある。
【００４７】
本実施形態では、圧力発生室２１の幅に合わせたノズル連通孔を設ける場合に比べて、圧力発生室２１（幅広部２１ｂ）の第１の方向Ｘの幅よりも幅広の連通部２６を設け、連通部２６に合わせてノズル連通孔の開口面積を大きくすることができ、ノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）とノズル開口３４との位置決めを容易にして、ノズル開口３４のノズル連通孔（第３ノズル連通孔３９）に対する位置ズレを抑制し、インク滴の吐出不良等を抑制することができる。
【００４８】
このような構成のインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジ（貯留手段）から液体導入口３８を介してマニホールド３２内にインクを取り込み、マニホールド３２からノズル開口３４に至るまでのインク流路内をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、各圧力発生室２１に対応する各圧電素子４０に電圧を印加して圧電素子４０と共に振動板２４をたわみ変形させることにより、各圧力発生室２１内の圧力が高まり各ノズル開口３４からインク滴が噴射される。
【００４９】
以上説明したように、圧力発生室２１よりも幅広の連通部２６を設けることで、連通部２６とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔の各部材間での開口位置ズレや、ノズル開口３４との位置ズレを抑制することができる。また、連通部２６を設けることによって、第１の方向Ｘに互いに隣接する圧力発生室２１の間の間隔を広くなるが、第１個別流路列２２１の圧力発生室２１の間に第２個別流路列２２２の連通部２６を配置することで、第１の方向Ｘに互いに隣接する圧力発生室２１の間の間隔を狭くすることができる。これにより、各個別流路２２に連通するノズル開口３４を第１の方向Ｘに高密度に配置することができ、被噴射媒体に着弾するインク滴の第１の方向のＸの間隔を短くして高密度化することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、圧力発生室２１を幅狭部２１ａと幅広部２１ｂとで構成し、第１個別流路列２２１の幅狭部２１ａの間に第２個別流路列２２２の連通部２６を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、図６に示すように、個別流路２２に幅狭部２１ａを設けていない場合、すなわち、圧力発生室２１が幅広部２１ｂのみで構成されている場合であっても、第１個別流路列２２１と第２個別流路列２２２とを第２の方向Ｙにずらして配置することで、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔ｄ３は、図４に示す間隔ｄ２よりも狭くすることができる。もちろん、上述した実施形態１の第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間の間隔ｄ１は、図６に示す間隔ｄ３よりも狭い。
【００５１】
また、上述した実施形態１では、第２個別流路列２２２を構成する個別流路２２の圧力発生室２１についても幅狭部２１ａと幅広部２１ｂとで構成するようにしたが、第２個別流路列２２２を構成する個別流路２２の圧力発生室２１は、幅狭部２１ａを設けていない、すなわち幅広部２１ｂだけで構成されていてもよい。ただし、第１個別流路列２２１の個別流路２２と第２個別流路列２２２の個別流路２２とで圧力発生室２１の形状が異なるため、インク滴の吐出特性に差が生じてしまう。すなわち、上述した実施形態１のように、第１個別流路列２２１の個別流路２２と第２個別流路列２２２の個別流路２２とを同じ形状で形成すれば、インク吐出特性を均一化することができ、印刷品質を向上することができる。
【００５２】
また、上述した実施形態１では、連通部２６とノズル開口３４とがインク連通孔（第１ノズル連通孔２８、第２ノズル連通孔３６及び第３ノズル連通孔３９）を介して連通するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、連通部２６とノズル開口３４とが直接連通するものであってもよい。このように連通部２６とノズル開口３４とが直接連通する場合であっても、連通部２６の第１の方向Ｘの幅を圧力発生室２１の幅よりも幅広とすることで、連通部２６とノズル開口３４との位置決め精度が高く要求されることがなく、位置決めを容易に行うことができる。なお、連通部２６とノズル開口３４とが直接連通する場合、流路部材としては、流路形成基板２３のみとなる。このように、流路部材とは、圧力発生室２１と連通部２６とを含む個別流路２２が設けられ、且つノズルプレート３５に接合されたものであればよく、上述した実施形態１のように、流路部材が、流路形成基板２３、圧力発生室底板２５、液体供給口形成基板３１及びマニホールド形成基板３３を有するものであってもよい。勿論、上述した実施形態１に限定されず、流路形成基板２３とノズルプレート３５との間に、その他の部材が設けられていてもよい。
【００５３】
さらに、例えば、上述した実施形態１では、第１の方向Ｘにノズル開口３４が並設されたノズル列３４１、３４２を第２の方向Ｙに２列設け、第１個別流路列２２１と第２個別流路列２２２とを設けるようにしたが、個別流路２２が第１の方向Ｘに並設された個別流路２２の列を第２の方向Ｙに３列以上設けるようにしてもよい。例えば、個別流路２２の列を３列設ける場合、第２個別流路列２２２の幅狭部２１ａの間に３列目の第３個別流路列の連通部２６が配置されるようにすれば、ノズル開口３４の第１の方向Ｘのピッチを狭くして、高密度に配置することができる。
【００５４】
また、上述した実施形態１では、厚膜型の圧電素子４０を有するインクジェット式記録ヘッド１０を例示したが、圧力発生室２１に圧力変化を生じさせる圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、例えば、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法、スパッタリング法等により形成される圧電材料を有する薄膜型の圧電素子、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子、振動板と電極を所定の隙間を開けて配置し、静電気力で振動板の振動を制御する、いわゆる静電アクチュエーター、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものなどを有するインクジェット式記録ヘッドであっても同様の効果を奏するものである。
【００５５】
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図７は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５６】
図７に示すように、インクジェット式記録装置Ｉは、インクジェット式記録ヘッド１０を有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを具備する。記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５７】
また、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５８】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１０（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１０が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ２０ アクチュエーターユニット、 ２１ 圧力発生室、 ２１ａ 幅狭部、 ２２ｂ 幅広部、 ２２ 個別流路、 ２３ 流路形成基板、 ２４ 振動板、 ２５ 圧力発生室底板、 ２６ 連通部、 ２７ 供給連通孔、 ２８ 第１ノズル連通孔、 ３０ 流路ユニット、 ３１ 液体供給口形成基板、 ３２ マニホールド、 ３３ マニホールド形成基板、 ３４ ノズル開口、 ３５ ノズルプレート、 ３６ 第２ノズル連通孔、 ３７ 液体供給口、 ３８ 液体導入口、 ３９ 第３ノズル連通孔、 ４０ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル開口が第１の方向に並設されたノズルプレートと、
該ノズルプレートに接合される流路部材と、を具備し、
前記流路部材は、各ノズル開口に連通する個別流路を具備し、
前記個別流路は、前記ノズル開口に連通した連通部と、該連通部に連通し且つ前記連通部よりも前記第１の方向の幅が狭い圧力発生室と、を具備し、
前記流路部材には、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第１個別流路列と、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第２個別流路列とが、前記第１の方向に交差する第２の方向に並設されて設けられており、且つ前記第２個別流路列の各連通部は、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の間に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧力発生室は、前記第１の方向の幅が前記連通部に連通する側で狭くなっており、前記第２個別流路列の前記連通部が、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の前記連通部に連通する側の間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力発生室から前記ノズル開口までの距離は各個別流路で同じ長さで設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記連通部と前記ノズル開口とが、前記ノズルプレートと前記流路部材との積層方向に貫通して設けられたノズル連通孔を介して連通されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
複数のノズル開口が第１の方向に並設されたノズルプレートと、
該ノズルプレートに接合される流路部材と、を具備し、
前記流路部材は、各ノズル開口に連通する個別流路を具備し、
前記個別流路は、前記ノズル開口に連通した連通部と、該連通部に連通し且つ前記連通部よりも前記第１の方向の幅が狭い圧力発生室と、を具備し、
前記流路部材には、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第１個別流路列と、当該個別流路が前記第１の方向に並設された第２個別流路列とが、前記第１の方向に交差する第２の方向に並設されて設けられており、且つ前記第２個別流路列の各連通部は、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の間に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧力発生室は、前記第１の方向の幅が前記連通部に連通する側で狭くなっており、前記第２個別流路列の前記連通部が、前記第１個別流路列の前記圧力発生室の前記連通部に連通する側の間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力発生室から前記ノズル開口までの距離は各個別流路で同じ長さで設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記連通部と前記ノズル開口とが、前記ノズルプレートと前記流路部材との積層方向に貫通して設けられたノズル連通孔を介して連通されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備す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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１８１９７（Ｐ２０１３−１８１９７Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３６０４（Ｐ２０１１−１５３６０４）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【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２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【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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