(57)【要約】  【課題】  圧電アクチュエータの駆動効率の向上とクロストークの抑制が可能であり、さらに、圧力室内に滞留する気泡をより確実に排出することのできる液体移送装置を提供すること。  【解決手段】  圧力室１４のインク流入口１４ａとインク流出口１４ｂは圧力室１４の縁の近傍に配置され、振動板３０の圧力室１４側の面の、各圧力室１４の縁よりも内側で、且つ、個別電極３２と重なる領域よりも外側の領域（駆動部３１ａよりも外側の領域）には、圧力室１４の縁に沿って延びる溝４０が形成されており、さらに、振動板３０の圧力室１４側の面の、インク流入口１４ａと重なる領域とインク流出口１４ｂと重なる領域には、溝４０を分断する分断部４１がそれぞれ設けられている。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが液体流入口及び液体流出口を有する複数の圧力室が平面に沿って形成された流路ユニットと、この流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室の容積を変化させてその内部の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備え、
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆う振動板、この振動板の前記圧力室と反対側に配置された圧電層、前記平面に直交する方向から見て前記複数の圧力室の中央部と重なる領域に夫々配置された複数の個別電極、及び、これら複数の個別電極との間で前記圧電層を挟む共通電極を有し、
前記液体流入口と前記液体流出口は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の縁の近傍に配置され、
前記振動板の前記圧力室側の面の、前記平面に直交する方向から見て、各圧力室の縁よりも内側で且つ前記個別電極と前記共通電極の両方と重なる領域よりも外側の領域には、前記圧力室の縁に沿って延びる溝が形成されており、
さらに、前記振動板の前記圧力室側の面の、前記平面に直交する方向から見て、前記液体流入口と重なる領域と前記液体流出口と重なる領域の少なくとも一方に、前記溝を分断する分断部が設けられていることを特徴とする液体移送装置。
【請求項２】
前記分断部は、前記振動板の前記圧力室側の面の、前記液体流入口と重なる領域と前記液体流出口と重なる領域の両方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項３】
前記振動板の、前記分断部の厚さと前記溝が形成されていない部分の厚さが等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体移送装置。
【請求項４】
前記分断部は、前記圧力室側ほど細くなるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項５】
前記複数の圧力室は、夫々、所定の一方向に長い形状に形成されており、
各圧力室の長手方向の両端部に前記液体流入口及び前記液体流出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項６】
前記溝は、前記圧力室側ほど広がるテーパー状の断面形状を有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項７】
前記流路ユニットは、前記複数の圧力室と連通する共通液室を有し、
前記溝は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室と重なる領域よりも外側の領域まで延びており、
前記溝の前記圧力室と重なる領域よりも外側まで延びた部分と、前記流路ユニットの一表面との間に、前記共通液室と各圧力室との間において流路面積が部分的に狭くなる絞り流路が形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項８】
前記平面と直交する方向から見て、各個別電極からこの個別電極に対応する前記圧力室の外側の領域まで延在する端子部を有し、
各端子部は、前記平面と直交する方向から見て、前記分断部と重なる領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の液体移送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に圧力を付与して移送する液体移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド等の液体移送装置には、液体流路が形成された流路ユニットと、流路ユニット内の液体に移送エネルギーを付与する圧電アクチュエータとを備えているものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニット（基板）には、それぞれがノズル及びマニホールド（共通通路）に連通した複数の圧力室が形成されている。また、圧電アクチュエータは、流路ユニットの複数の圧力室（加圧室）を覆うように配置された金属製の振動板と、この振動板の表面に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電層と、この圧電層の表面に複数の圧力室に夫々対応して形成された複数の上部電極（個別電極）とを含む、いわゆる、ユニモルフ型の圧電アクチュエータである。
【０００３】
そして、圧電アクチュエータの複数の上部電極に対して選択的に駆動電圧が供給されると、上部電極と金属製の振動板との間に挟まれた圧電層の部分（駆動部）に対してその厚み方向に電界が作用して駆動部が伸縮し、この駆動部の伸縮変形に伴って圧力室と対向する領域の振動板が撓んで、圧力室内のインクに圧力が印加される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３４０８７号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述の特許文献１に記載されているような圧電アクチュエータにおいては、圧力室に対向する領域（特に、駆動部の周囲の領域）における振動板の剛性が高いと、圧力室に対向する領域全体で振動板が変形しにくくなり、圧電アクチュエータの変形効率が低くなる。その場合には、圧力室内のインクに所定の圧力を付与するためには個別電極に高い電圧を印加する必要があり、圧電アクチュエータの消費電力が大きくなってしまう。また、駆動部の周囲における振動板の剛性が高いと、ある圧力室に対向する圧電層及び振動板の部分が変形したときに、この変形が、隣接する別の圧力室に対向する圧電層及び振動板の部分まで伝播する現象、いわゆる、クロストークが生じる。この場合には、複数の圧力室の駆動パターン（複数の個別電極への電圧印加パターン）によって、振動板の、各圧力室を覆っている部分の変形量が変動する。この場合には、液滴速度や液滴体積等のインクの吐出特性が変動してしまうため、印字品質が低下することになる。
【０００６】
また、インクカートリッジの交換時などに流路ユニット内に気泡が侵入して、その気泡が圧力室内に滞留してしまうこともある。この状態では、圧電アクチュエータにより圧力室内のインクに付与される圧力の一部が、気泡により吸収されてしまうため、ノズルからインクの液滴が正常な速度で噴射されなくなり、場合によっては、液滴が全く噴射されなくなってしまう。このような場合には、圧力室内に滞留する気泡をインクとともにノズルから強制的に排出する、いわゆる、パージ動作が一般的に行われる。しかし、マニホールドから圧力室内へインクが流入する流入口、あるいは、圧力室からノズルへインクが流出する流出口付近では、インクの流れが変化するためにインクがよどみやすく、インク流速が局所的に低くなる傾向があり、このような流入口及び流出口付近に滞留する気泡を完全に排出することは難しくなっている。
【０００７】
本発明の目的は、圧電アクチュエータの駆動効率の向上とクロストークの抑制が可能であり、さらに、圧力室内に滞留する気泡をより確実に排出することのできる液体移送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
第１の発明の液体移送装置は、それぞれが液体流入口及び液体流出口を有する複数の圧力室が平面に沿って形成された流路ユニットと、この流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室の容積を変化させてその内部の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備え、前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆う振動板、この振動板の前記圧力室と反対側に配置された圧電層、前記平面に直交する方向から見て前記複数の圧力室の中央部と重なる領域に夫々配置された複数の個別電極、及び、これら複数の個別電極との間で前記圧電層を挟む共通電極を有し、前記液体流入口と前記液体流出口は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の縁の近傍に配置され、前記振動板の前記圧力室側の面の、前記平面に直交する方向から見て、各圧力室の縁よりも内側で且つ前記個別電極と前記共通電極の両方と重なる領域よりも外側の領域には、前記圧力室の縁に沿って延びる溝が形成されており、さらに、前記振動板の前記圧力室側の面の、前記平面に直交する方向から見て、前記液体流入口と重なる領域と前記液体流出口と重なる領域の少なくとも一方に、前記溝を分断する分断部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
この液体移送装置において、ある個別電極に対して駆動電圧が印加されると、この個別電極と共通電極との間に位置する圧電層の部分（駆動部）には、分極方向である厚み方向に平行な電界が生じる。すると、この駆動部が厚み方向に伸びて面と平行な方向に縮み、この駆動部の変形に伴って振動板が変形することから、圧力室の容積が変化してその内部の液体に圧力が付与される。
【００１０】
ここで、振動板の圧力室側の面の、個別電極と共通電極の両方と重なる領域よりも外側の領域（駆動部の外側の領域）には、圧力室の縁に沿って延びる溝が形成されている。従って、駆動部の周囲の溝が形成された領域においては、振動板の剛性が他の部分に比べて低下している。そのため、駆動部が変形したときに振動板がより変形しやすくなり、圧電アクチュエータの駆動効率が向上する。また、駆動部の外側の領域において振動板の剛性が低下していることから、ある圧力室に対向する圧電層の部分が変形した場合に、この変形が、隣接する別の圧力室に対向する圧電層及び振動板の部分に伝播しにくくなり、クロストークが抑制される。尚、溝は、駆動部の外側の領域だけでなく、駆動部と重なる領域まで延びていてもよい。
【００１１】
ところで、液体流入口と液体流出口は、圧力室の縁の近傍に配置されているために、これら液体流入口や液体流出口においては液体がよどみやすくなり、圧力室内に侵入した気泡が滞留しやすい。しかし、この第１の発明の液体移送装置においては、振動板の圧力室側の面の、液体流入口と重なる領域、あるいは、液体流出口と重なる領域には、前述の溝を分断する分断部が形成されている。つまり、液体流入口と重なる領域、あるいは、液体流出口と重なる領域には溝が部分的に形成されていない。そのため、液体流入口、あるいは、液体流出口付近の流路面積が狭まって液体の流速が局所的に高められるため、液体流入口、あるいは、液体流出口付近に滞留している気泡が排出されやすくなる。
【００１２】
第２の発明の液体移送装置は、前記第１の発明において、前記分断部は、前記振動板の前記圧力室側の面の、前記液体流入口と重なる領域と前記液体流出口と重なる領域の両方に設けられていることを特徴とするものである。従って、液体流入口と液体流出口の両方において液体の流速が高くなり、圧力室内に侵入した気泡が液体流入口付近及び液体流出口付近に滞留しにくく、圧力室から下流へ排出されやすくなる。また、分断部（溝が形成されていない箇所）が２カ所形成されていることから、振動板全体の剛性は比較的高いものとなり、製造時等における振動板の取り扱いが容易になる。
【００１３】
第３の発明の液体移送装置は、前記第１又は第２の発明において、前記振動板の、前記分断部の厚さと前記溝が形成されていない部分の厚さが等しいことを特徴とするものである。従って、振動板の圧力室の縁に沿う部分のうち、液体流入口と液体流出口の少なくとも一方と重なる部分を除いて前記溝を形成するだけで、分断部をも同時に形成することができるため、分断部を溝とは別に形成する工程が不要になり、製造工程を簡素化できる。
【００１４】
第４の発明の液体移送装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記分断部は、前記圧力室側ほど細くなるテーパー状に形成されていることを特徴とするものである。従って、分断部と溝との間の隅部の角度が９０度より大きくなるため、この隅部に気泡が滞留しにくくなり、気泡をより確実に排出できる。
【００１５】
第５の発明の液体移送装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記複数の圧力室は、夫々、所定の一方向に長い形状に形成されており、各圧力室の長手方向の両端部に前記液体流入口及び前記液体流出口が設けられていることを特徴とするものである。圧力室内で発生する圧力波の伝播時間が短すぎると所望の量の液体を移送することができなくなる虞があることから、圧力室が一方向に長い形状に形成されている場合には、その内部での圧力波の伝播時間をある程度大きくするために、圧力室の長手方向両端部に液体流入口及び液体流出口が形成されていることが好ましい。この場合、圧力室の長手方向端部と重なる領域に分断部が設けられることになる。そのため、この長手方向端部と重なる領域における振動板の剛性は、圧力室の縁に沿って延びる溝が形成された、圧力室の短手方向の端部と重なる領域と比べると高くなる。しかし、圧力室の長手方向端部と重なる領域における振動板の剛性は、短手方向端部と重なる領域ほど圧電アクチュエータの駆動効率（振動板の変形効率）には影響しない。言い換えれば、駆動効率にあまり影響しない、圧力室の長手方向端部と重なる領域に分断部を配置することにより、この分断部に起因する圧電アクチュエータの駆動効率の低下を極力抑えることができる。
【００１６】
第６の発明の液体移送装置は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記溝は、前記圧力室側ほど広がるテーパー状の断面形状を有することを特徴とするものである。従って、溝の隅部の角度が９０度より大きくなるため、この隅部に気泡が溜まりにくくなり、気泡をより確実に排出できる。
【００１７】
第７の発明の液体移送装置は、前記第１〜第６の何れかの発明において、前記流路ユニットは、前記複数の圧力室と連通する共通液室を有し、前記溝は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室と重なる領域よりも外側の領域まで延びており、前記溝の前記圧力室と重なる領域よりも外側まで延びた部分と、前記流路ユニットの一表面との間に、前記共通液室と各圧力室との間において流路面積が部分的に狭くなる絞り流路が形成されていることを特徴とするものである。共通液室と各圧力室との間に設けられる絞り流路は、各圧力室で発生した圧力波を共通液室へ伝播しにくくなるように流路を絞るためのものであるが、この絞り流路の流路面積は、圧力室内における圧力波の伝播、ひいては、液体の移送量等に大きな影響を及ぼすため、絞り流路は精度よく形成される必要がある。ここで、絞り流路は、溝の一部と流路ユニットの一表面との間に形成されることから、振動板に溝を形成することにより、絞り流路をも同時形成することができることになる。従って、精度よく形成する必要のある絞り流路を、溝とは別にハーフエッチング等により形成する場合に比べて製造工程を簡略化でき、歩留まりも低下する。
【００１８】
第８の発明の液体移送装置は、前記第１〜第７の何れかの発明において、前記平面と直交する方向から見て、各個別電極からこの個別電極に対応する前記圧力室の外側の領域まで延在する端子部を有し、各端子部は、前記平面と直交する方向から見て、前記分断部と重なる領域に配置されていることを特徴とするものである。つまり、溝が形成されていないために他の部分よりも高い強度を有する分断部と重なる領域に、端子部が設けられている。従って、例えば、各端子部に、個別電極に駆動電圧を供給する為のフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の配線部材を接続する場合に、配線部材を端子部に十分に押圧して、端子部と配線部材とを確実に接合することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態は、液体移送装置として、ノズルから記録用紙にインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。
まず、インクジェットヘッド１を備えたインクジェットプリンタ１００について簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ１０１と、このキャリッジ１０１に設けられて記録用紙Ｐに対してインクを噴射するシリアル式のインクジェットヘッド１と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する搬送ローラ１０２等を備えている。インクジェットヘッド１は、キャリッジ１０１と一体的に左右方向（走査方向）へ移動して、その下面のインク吐出面に形成されたノズル２０（図６〜図８参照）の出射口から記録用紙Ｐに対してインクを噴射する。そして、インクジェットヘッド１により記録された記録用紙Ｐは、搬送ローラ１０２により前方（紙送り方向）へ排出される。
【００２０】
次に、インクジェットヘッド１について図２〜図８を参照して詳細に説明する。
図２〜図８に示すように、インクジェットヘッド１は、圧力室１４を含む個別インク流路２１（図６参照）が形成された流路ユニット２と、この流路ユニット２の上面に配置された圧電アクチュエータ３とを備えている。
【００２１】
まず、流路ユニット２について説明する。図３、図４、図６〜図８に示すように、流路ユニット２はキャビティプレート１０、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、及びノズルプレート１３を備えており、これら４枚のプレート１０〜１３が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート１０、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２はステンレス鋼製の板であり、これら３枚のプレート１０〜１２に、後述するマニホールド１７や圧力室１４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート１３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート１２の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート１３も、３枚のプレート１０〜１２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。
【００２２】
図２〜図４、図６〜図８に示すように、キャビティプレート１０には、平面に沿って配列された複数の圧力室１４が形成されており、これら複数の圧力室１４は、後述の振動板３０側（図４の上方）へ開口している。また、複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に２列に配列されている。各圧力室１４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。
【００２３】
圧力室１４は、ともに円形の平面形状を有するインク流入口１４ａ（液体流入口）とインク流出口１４ｂ（液体流出口）とを有する。ここで、後述の圧電アクチュエータ３により圧力室１４内のインクに圧力が付与されたときに、圧力室１４内で発生する圧力波の伝播時間が短すぎると所望の量のインクをノズル２０から吐出することができなくなる虞がある。そのため、圧力室１４内での圧力波の伝播時間をある程度大きくするために、インク流入口１４ａとインク流出口１４ｂの離隔距離はできるだけ大きいことが好ましい。そこで、この第１実施形態のインクジェットヘッド１においては、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂは、圧力室１４の縁の近傍で、且つ、圧力室１４の長手方向両端部に夫々配置されている。即ち、図２の左側に配列された圧力室１４においては、その左端部にインク流入口１４ａが配置され、その右端部にインク流出口１４ｂが配置されている。一方、図２の右側に配列された圧力室１４においては、その右端部にインク流入口１４ａが配置され、その左端部にインク流出口１４ｂが配置されている。
【００２４】
図３、図４に示すように、ベースプレート１１の、平面視で圧力室１４のインク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと重なる位置には、夫々連通孔１５，１６が形成されている。また、マニホールドプレート１２には、紙送り方向（図２の上下方向）に延びるマニホールド１７が形成されている。また、図２〜図４に示すように、マニホールド１７は、平面視で、左側に配列された圧力室１４の左半分、及び、右側に配列された圧力室１４の右半分と夫々重なるように配置されている。そして、このマニホールド１７は、後述の振動板３０に形成されたインク供給口１８が接続されており、インクタンク（図示省略）からインク供給口１８を介してインクが供給される。また、マニホールドプレート１２の、平面視で複数の圧力室１４のマニホールド１７と反対側の端部と重なる位置には、夫々、複数の連通孔１６に連なる複数の連通孔１９も形成されている。さらに、ノズルプレート１３の、平面視で複数の連通孔１９に夫々重なる位置には、複数のノズル２０が夫々形成されている。これらのノズル２０は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂の基板にエキシマレーザー加工を施すことにより形成される。尚、連通孔１６、連通孔１９、及び、ノズル２０は、平面視で、インク流出口１４ｂと同心円状となる位置に夫々配置されている。
【００２５】
そして、図６に示すように、マニホールド１７は連通孔１５を介して圧力室１４のインク流入口１４ａに連通し、さらに、圧力室１４のインク流出口１４ｂは、連通孔１６，１９を介してノズル２０に連通している。このように、流路ユニット２内には、マニホールド１７から圧力室１４を経てノズル２０に至る個別インク流路２１が形成されている。
【００２６】
次に、圧電アクチュエータ３について説明する。図２、図３、図５〜図８に示すように、圧電アクチュエータ３は、流路ユニット２の上面に配置された振動板３０と、この振動板３０の上面（圧力室１４と反対側の面）に形成された圧電層３１と、この圧電層３１の上面に複数の圧力室１４に夫々対応して形成された複数の個別電極３２とを備えている。
【００２７】
振動板３０は、平面視で略矩形状の金属材料からなる板であり、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、チタン系合金などからなる。この振動板３０は、キャビティプレート１０の上面に複数の圧力室１４を覆うように配設され、キャビティプレート１０の上面に接合されている。また、金属製の振動板３０は導電性を有しており、この振動板３０と個別電極３２との間に挟まれた圧電層３１に電界を作用させる共通電極を兼ねている。
【００２８】
図３、図７に示すように、振動板３０の下面（圧力室１４側の面）には、平面視で（圧力室１４が配置された平面に直交する方向から見て）、圧力室１４の縁よりも内側で、且つ、個別電極３２と重なる領域の外側において、圧力室１４の縁に沿ってほぼ同じ幅で延びる溝４０がほぼ環状に形成されている。そして、この溝４０が形成された部分においては、振動板３０の厚さが他の部分よりも薄くなっているため、振動板３０の剛性が部分的に低下している。この溝４０は、ハーフエッチングやプレス加工等の種々の加工方法を用いて形成することができる。
【００２９】
また、図３、図８に示すように、振動板３０の下面の、平面視でインク流入口１４ａ（連通孔１５）と重なる領域とインク流出口１４ｂ（連通孔１６）と重なる領域には、圧力室１４の長手方向（図２、図３の左右方向）に延びて前述の溝４０を分断する２つの分断部４１が夫々設けられている。分断部４１の幅は、円形の平面形状を有するインク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂの径よりも小さく、さらに、これらインク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂの中心を左右に横切るように形成されている。つまり、インク流入口１４ａの中心部と重なる領域、及び、インク流出口１４ｂの中心部と重なる領域には、溝４０が形成されていない。これらの溝４０及び分断部４１については、その作用及び効果と合わせて、後ほどさらに詳しく説明する。
【００３０】
振動板３０の上面には、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酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電層３１が配置されている。図２、図３、図７、図８に示すように、この圧電層３１は、振動板３０の上面において、複数の圧力室１４に亙って連続的に形成されている。ここで、圧電層３１は、例えば、非常に小さな圧電材料の粒子を基板に吹き付けて高速で衝突させ、基板に堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて形成することができる。あるいは、スパッタ法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、ゾルゲル法、あるいは、水熱合成法などにより形成することもできる。
【００３１】
圧電層３１の上面には、圧力室１４よりも一回り小さい楕円形の平面形状を有する複数の個別電極３２が形成されている。これら複数の個別電極３２は、平面視で、対応する圧力室１４の中央部に重なる位置に夫々形成されている。また、個別電極３２は金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタンなどの導電性材料からなる。さらに、圧電層３１の上面には、複数の個別電極３２のマニホールド１７側の端部から、個別電極３２の長手方向（図２の左右方向）と平行に、対応する圧力室１４の外側の領域まで夫々延びる複数の端子部３５も形成されている。ここで、複数の個別電極３２及び複数の端子部３５は、例えば、スクリーン印刷、スパッタ法、あるいは、蒸着法等により形成することができる。複数の端子部３５には、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の可撓性を有する配線部材（図示省略）が接合され、図６に示すように、配線部材を介してドライバＩＣ３７と電気的に接続されている。そして、ドライバＩＣ３７から端子部３５を介して複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧が供給される。
【００３２】
尚、図２、図３に示すように、端子部３５は、平面視で、インク流入口１４ａの上方に位置する分断部４１と重なる領域を通って圧力室１４の外側の領域まで延びている。ここで、前述したように、分断部４１は溝４０が部分的に形成されていない部分であることから、分断部４１における振動板３０の強度は溝４０が形成されている部分よりも高くなっている。そのため、端子部３５にＦＰＣ等の配線部材を接続する場合に、配線部材を端子部３５に十分に押圧して、端子部３５と配線部材とを確実に接合することが可能になり、その電気的接続の信頼性が向上する。
【００３３】
次に、圧電アクチュエータ３の作用について説明する。複数の個別電極３２に対してドライバＩＣ３７から選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が供給された圧電層３１上側の個別電極３２とグランド電位に保持されている圧電層３１下側の共通電極としての振動板３０の電位が異なる状態となり、個別電極３２と振動板３０の間に挟まれた圧電層３１の部分（駆動部３１ａ）に上下方向の電界が生じる。すると、この駆動部３１ａの圧電層３１がその分極方向である上下方向と直交する水平方向に収縮する。このとき、この圧電層３１の収縮に伴って、振動板３０は圧電層３１と接合する側の面が収縮し、圧力室１４側に凸となるように変形するため、圧力室１４内の容積が減少して圧力室１４内のインクに圧力が付与され、圧力室１４に連通するノズル２０からインクの液滴が吐出される。
【００３４】
ところで、前述したように、振動板３０の下面（圧力室１４側の面）の、個別電極３２（及び、共通電極としての振動板３０）と重なる領域、即ち、振動板３０を変形させる圧電層３１の駆動部３１ａよりも外側の領域には、圧力室１４の縁に沿って延びる溝４０が形成されている。つまり、駆動部３１ａの周囲の領域において、振動板３０の厚さが他の部分に比べて薄くなっている。ここで、板材の曲げ剛性は板厚の３乗に比例するため、溝４０が形成された部分の振動板３０の剛性は、溝４０が形成されていない他の部分に比べて低下することになる。従って、個別電極３２に駆動電圧が印加されて駆動部３１ａが変形したときに、その周囲の振動板３０がより変形しやすくなるため、個別電極３２に印加される駆動電圧を低くすることができ、圧電アクチュエータ３の駆動効率が向上する。
【００３５】
また、この第１実施形態の圧電アクチュエータ３では、圧電層３１が複数の圧力室１４に亙って連続的に形成されていることから、ある圧力室１４に対向する圧電層３１の駆動部３１ａが変形したときに、この駆動部３１ａの変形が、隣接する別の圧力室１４に対向する圧電層３１及び振動板３０まで伝播してしまう現象（いわゆる、クロストーク）が特に生じやすい。しかし、前述のように、溝４０が形成された、駆動部３１ａの外側の領域において振動板３０の剛性が低下していることから、駆動部３１ａの変形がその周囲の圧力室１４へ伝播しにくくなるため、クロストークが抑制される。
【００３６】
ところで、インクカートリッジを交換したときなどに大気が流路ユニット２内に侵入して、圧力室１４内に気泡が滞留してしまうことがある。この状態では、圧電アクチュエータ３により圧力室１４内のインクに付与される圧力の一部が気泡により吸収されてしまうため、圧力室１４内に滞留する気泡をインクとともにノズル２０から強制的に排出する、いわゆる、パージ動作を行う必要がある。このパージ動作は、例えば、ノズル２０側からパージポンプでインクを強制的に吸引することにより行われる。
【００３７】
ここで、図２〜図４、図６に示すように、インク流入口１４ａとインク流出口１４ｂは、圧力室１４の縁の近傍に配置されており、さらに、これらインク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂにおいてはインクの流れ方向がほぼ直角的に変化していることから、インクがよどんで局所的にインク流速の遅い点が生じる。そのため、圧力室１４内に侵入した気泡はインク流入口１４ａやインク流出口１４ｂ付近に滞留しやすい。また、インク流入口１４ａとインク流出口１４ｂは、平面視で略楕円形の圧力室１４の長手方向両端部に夫々配置されている。従って、図４の矢印で示すように、圧力室１４の一端部（図４の右端部）に位置するインク流入口１４ａから圧力室１４内に流入したインクは、圧力室１４の長手方向に延びる中心線Ｃ（図４参照）に関して線対称な流れを形成し、圧力室１４の他端部（図４の左端部）に位置するインク流出口１４ｂから流出する。そのため、インク流出口１４ｂには、圧力室１４内の線対称な流れが衝突して速度がほぼ０となる点が生じることから、特に気泡が残留しやすくなる。
【００３８】
しかし、この第１実施形態のインクジェットヘッド１においては、振動板３０の下面の、インク流入口１４ａの中心部と重なる領域、及び、インク流出口１４ｂの中心部と重なる領域には、圧力室１４の長手方向に延びて溝４０を分断する分断部４１が夫々形成されている。つまり、振動板３０の下面の、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと重なる領域には溝４０が形成されておらず、図８に示すように、分断部４１は、溝４０が形成された周囲の部分よりも下方へ突出している。そのため、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近の流路面積が局所的に狭くなっており、インクの流速が高められることになる。従って、パージ動作時に、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近に滞留する気泡をノズル２０からインクとともに確実に排出することができる。
【００３９】
尚、分断部４１は、振動板３０の下面の、インク流入口１４ａと重なる領域とインク流出口１４ｂと重なる領域の両方に設けられているため、インク流入口１４ａとインク流出口１４ｂの両方においてインクの流速が高くなり、圧力室１４内に滞留する気泡がより確実に排出される。また、溝４０が形成された部分において局所的には振動板３０の剛性が低下していても、分断部４１（溝４０が形成されていない箇所）は２カ所に形成されていることから、振動板３０全体の剛性は比較的高いものとなり、製造時等における振動板３０の取り扱い（例えば、振動板３０の持ち運びやキャビティプレート１０への接着等）が容易になる。また、特に、振動板３０の上面にＡＤ法により圧電層３１を形成する場合には、圧電材料の粒子が高速で振動板３０に衝突することになるが、その際の衝撃に耐えられる十分な強度も確保できる。
【００４０】
また、図８に示すように、振動板３０の、分断部４１の厚さと、この分断部４１以外で溝４０が形成されていない部分の厚さは等しくなっている。そのため、金属製の振動板３０の圧力室１４の縁に沿う部分に、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと重なる部分を除いて、エッチングやプレス加工等で溝４０を形成するだけで、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと夫々重なる領域に同時に分断部４１を形成できるため、分断部４１を溝４０とは別に形成する工程が不要になり、インクジェットヘッド１の製造工程を簡素化できる。
【００４１】
さらに、図７、図８に示すように、溝４０は、圧力室１４側（下側）ほど広がるテーパー状の断面形状を有し、溝４０の隅部の角度は９０度より大きくなっている。また、図８に示すように、分断部４１は、圧力室１４側（下側）ほど細くなるテーパー状に形成されており、分断部４１と溝４０との間の隅部の角度が９０度より大きくなっている。そのため、溝４０の隅部や、分断部４１と溝４０との間の隅部に気泡が滞留しにくくなり、圧力室１４内の気泡をより確実に排出できる。ここで、溝４０や分断部４１は、例えば、エッチング速度等の加工条件を調整することにより、その隅部の角度が所望の角度となるように形成することができる。
【００４２】
尚、圧力室１４の縁の近傍に分断部４１が配置されている（溝４０が部分的に形成されていない）と、分断部４１がない場合（分断されていない環状溝が形成されている場合）に比べると、振動板３０が多少変形しにくくなるため、圧電アクチュエータ３の駆動効率はやや低下する。しかし、圧力室１４の長手方向両端部と重なる領域における振動板３０の剛性は、幅方向（短手方向）両端部と重なる領域ほど圧電アクチュエータ３の駆動効率には影響しない。言い換えれば、圧電アクチュエータ３の駆動効率にあまり影響しない、圧力室１４の長手方向両端部と重なる領域に分断部４１を配置することにより、分断部４１に起因する圧電アクチュエータ３の駆動効率の低下を極力抑えることができる。
【００４３】
次に、前記第１実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００４４】
１］前記第１実施形態では、分断部４１の幅は、円形のインク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂの径よりも小さくなっているが、図９に示すように、分断部４１Ａが、インク流入口１４ａ（連通孔１５）及びインク流出口１４ｂ（連通孔１６）の全域と重なるより大きな幅に形成されていてもよい（変更形態１）。
【００４５】
２］さらに、図１０に示すように、圧力室１４の縁に沿って延びる溝４０Ｂが、個別電極３２（及び、共通電極としての振動板３０）と重なる領域、即ち、圧電層３１の駆動部と重なる領域まで延びていてもよい（変更形態２）。
【００４６】
３］振動板３０の上面において、圧電層が複数の圧力室１４に跨って連続的に形成されている必要は必ずしもなく、図１１に示すように、複数の圧力室１４の中央部と夫々対向するように、複数の圧電層３１Ｃが配置されていてもよい（変更形態３）。
【００４７】
４］前記第１実施形態の圧電アクチュエータ３のように、振動板３０が共通電極を兼ねている必要は必ずしもなく、図１２に示すように、共通電極３４が振動板３０とは別に設けられていてもよい（変更形態４）。但し、振動板３０が金属板である場合には、振動板３０と共通電極３４との間が、セラミックス材料や合成樹脂材料等からなる絶縁材料層により絶縁されている必要がある。一方、振動板３０が絶縁材料からなる場合には、この振動板３０の上面に直接共通電極３４が形成される。
【００４８】
５］分断部が、インク流入口１４ａと重なる領域とインク流出口１４ｂと重なる領域の両方に設けられている必要は必ずしもなく、何れか一方の領域に設けられているだけでも、良好な気泡排出効果が得られる。
【００４９】
６］圧力室の形状は、前記第１実施形態の圧力室１４のように、一方向に長い平面形状を有するものに限られない。例えば、円形や正方形等に形成された圧力室を有するインクジェットヘッドにも本発明を適用することは可能である。
【００５０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態も、インクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。但し、前記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５１】
図１３〜図１６に示すように、第２実施形態のインクジェットヘッド５１は、複数の圧力室６４を含むインク流路が形成された流路ユニット５２と、この流路ユニット５２の上面に配置された圧電アクチュエータとを備えている。
【００５２】
図１４、図１６に示すように、流路ユニット５２は、キャビティプレート６０、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、及びノズルプレート１３を備えており、これら４枚のプレート６０，１１，１２，１３が積層状態で接合されている。これら４枚のプレート６０，１１，１２，１３のうち、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、及び、ノズルプレート１３の３枚のプレートは前記第１実施形態と同様のものであり、その説明は省略する。
【００５３】
キャビティプレート６０には、平面に沿って配列された複数の圧力室６４が形成されている。各圧力室６４は、平面視で、略楕円形の形状（前記第１実施形態の圧力室１４の形状）からその長手方向一端部（図１４における右端部）を取り除いた形状に形成されている。また、図１３、図１４における圧力室６４よりも右側には、平面視でベースプレート１１の連通孔１５と重なる円形の連通孔６５が形成されている。そして、圧力室６４と連通孔６５はその間に位置する隔壁部６６により互いに隔てられている。また、図１６に示すように、圧力室６４の右端の縁と後述の振動板７０との間にはインク流入口６４ａが形成され、さらに、隔壁部６６と振動板７０との間には圧力室６４と連通孔６５とを連通させる絞り流路６７が形成されている。一方、圧力室６４の左端部には、平面視でベースプレート１１の連通孔１６と重なる円形のインク流出口６４ｂが形成されている。つまり、図１６に示すように、マニホールド１７が、連通孔１５，６５、絞り流路６７、インク流入口６４ａを介して圧力室６４に連通しており、さらに、圧力室６４は、インク流出口６４ｂ、連通孔１６，１９を介してノズル２０に連通している。
【００５４】
図１３、図１５、図１６に示すように、圧電アクチュエータ５３は、流路ユニット５２の上面に配置された振動板７０と、この振動板７０の上面（圧力室６４と反対側の面）に形成された圧電層３１と、この圧電層３１の上面に複数の圧力室６４に夫々対応して形成された複数の個別電極３２とを備えている。圧電層３１及び個別電極３２は前記第１実施形態と同様のものであり、その説明は省略する。
【００５５】
振動板７０は、複数の圧力室６４を覆うようにキャビティプレート６０に接合されている。ここで、振動板７０の下面（圧力室６４と反対側の面）には、平面視で、圧力室６４の縁よりも内側で、且つ、個別電極３２と重なる領域の外側において、圧力室６４の縁に沿って延びる溝８０がほぼ環状に形成されている。そのため、溝８０が形成された部分において振動板７０が変形しやすくなり、圧電アクチュエータ５３の駆動効率が向上する。また、クロストークも抑制される。
【００５６】
また、振動板７０の下面の、平面視でインク流出口６４ｂと重なる領域には、圧力室６４の長手方向（図１３の左右方向）に延びて前述の溝８０を分断する分断部８１が設けられている。つまり、振動板７０の、インク流出口６４ｂの中央部と重なる領域には溝８０が形成されておらず、分断部８１によりインク流出口６４ｂ付近の流路面積が狭くなっている。そのため、インクの流速がインク流出口６４ｂにおいて局所的に高められるため、パージ動作時に圧力室６４内に滞留する気泡を排出しやすくなる。
【００５７】
さらに、振動板７０の下面に形成された溝８０は、圧力室６４の外側の連通孔６５までをも覆うように図１３の右方へ略半円形状に延びている。そして、図１６に示すように、振動板７０の溝８０が形成された部分と圧力室６４の端部との間にインク流入口６４ａが形成され、さらに、隔壁部６６の上面との間には絞り流路６７が形成されている。ここで、絞り流路６７の流路高さは溝８０の深さに等しくなっている。そのため、この絞り流路６７の流路面積は、圧力室６４とマニホールド１７との間においてインク流入口６４ａや連通孔６５,１５内に比べて十分狭くなっており、この絞り流路６７により、圧力室６４で発生した圧力波がマニホールド１７へ伝播しにくくなるようになっている。
【００５８】
ところで、この絞り流路６７の流路面積は、圧力室６４内における圧力波の伝播に影響し、ひいては、ノズル２０から吐出されるインクの液滴速度や液滴体積等、インク吐出特性に大きく影響を及ぼすことから、絞り流路６７はかなり精度よく形成されている必要がある。しかし、この第２実施形態のインクジェットヘッド５１においては、振動板７０の下面に形成された溝８０の一部とキャビティプレート６０（流路ユニット５２）の上面との間に絞り流路６７が形成されることから、振動板７０に溝８０を精度よく形成するだけで、絞り流路６７も同時に形成されることになる。従って、絞り流路６７を溝８０とは別にハーフエッチング等により形成する場合に比べてインクジェットヘッド５１の製造工程を簡略化でき、歩留まりも低下する。
【００５９】
以上、本発明をインクジェットヘッドに適用した形態について第１実施形態及び第２実施形態を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な形態は、これら第１実施形態及び第２実施形態に限られるものではない。例えば、インク以外の液体を移送する種々の液体移送装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】流路ユニットの一部拡大平面図である。
【図５】振動板の一部拡大平面図である。
【図６】図３のVI-VI線断面図である。
【図７】図３のVII-VII線断面図である。
【図８】図３のVIII-VIII線断面図である。
【図９】第１実施形態の変更形態１の図３相当図である。
【図１０】変更形態２の図３相当図である。
【図１１】変更形態３の図７相当図である。
【図１２】変更形態４の図６相当図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。
【図１４】流路ユニットの一部拡大平面図である。
【図１５】振動板の一部拡大平面図である。
【図１６】図１３のXVI-XVI線断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  インクジェットヘッド
２  流路ユニット
３  圧電アクチュエータ
１４  圧力室
１４ａ  インク流入口
１４ｂ  インク流出口
１７  マニホールド
３０  振動板
３１，３１Ｃ  圧電層
３２  個別電極
３４  共通電極
３５  端子部
４０，４０Ｂ  溝
４１，４１Ａ  分断部
５１  インクジェットヘッド
５２  流路ユニット
５３  圧電アクチュエータ
６４  圧力室
６４ａ  インク流入口
６４ｂ  インク流出口
６７  絞り流路
７０  振動板
８０  溝
８１  分断部
【図１】
2006205620.tif 000003
【図２】
2006205620.tif 000004
【図３】
2006205620.tif 000005
【図４】
2006205620.tif 000006
【図５】
2006205620.tif 000007
【図６】
2006205620.tif 000008
【図７】
2006205620.tif 000009
【図８】
2006205620.tif 000010
【図９】
2006205620.tif 000011
【図１０】
2006205620.tif 000012
【図１１】
2006205620.tif 000013
【図１２】
2006205620.tif 000014
【図１３】
2006205620.tif 000015
【図１４】
2006205620.tif 000016
【図１５】
2006205620.tif 000017
【図１６】
2006205620.tif 000018