(57)【要約】【課題】圧電プレートの端面から液体を吐出する液体循環型のアクチュエータ部を少ない部品点数で、かつ高度な加工技術を必要としない構成とする。【解決手段】液体噴射ヘッド１は、複数の溝６が側面９に開口する圧電プレート２と、側面を圧電プレート２の側面と面一に構成して圧電プレート２の一方面７に接合するカバープレート３と、複数のノズル１０を有し、ノズル１０と溝６が連通するように接合するノズルプレート５と、液体排出室１２を有し、圧電プレート２の他方面８又はカバープレート３の表面に接合する流路部材４とを備える。ノズルプレート５と、圧電プレート２又はカバープレート３の側面との間に複数の排出路１４を構成し、排出路の一端が溝に連通し、他端が液体排出室に連通するように構成した。【選択図】図１
2011131533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方面の基準方向に細長い複数の溝が配列し、前記各溝の一端が側面に開口する圧電プレートと、
前記複数の溝に液体を供給するための液体供給孔を有し、側面を前記圧電プレートの側面と面一に構成して前記圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、
基準方向に配列する複数のノズルを有し、前記圧電プレート及び前記カバープレートの側面に前記ノズルと前記溝が連通して接合するノズルプレートと、
前記複数の溝から液体を排出するための液体排出室を有し、前記圧電プレートの他方面又は前記カバープレートの表面に接合する流路部材と、を備え、
前記ノズルプレートと、前記圧電プレート又は前記カバープレートの側面との間に複数の排出路を構成し、前記排出路の一端が前記溝に連通し、前記排出路の他端が前記液体排出室に連通する液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記複数の排出路は前記圧電プレートの側面と前記ノズルプレートの間に構成し、前記流路部材は前記圧電プレートの前記一方面とは反対側の他方面に接合する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記ノズルプレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えている請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧電プレートの側面は、前記排出路を構成する凹部を複数備えている請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記複数の排出路は前記カバープレートの側面と前記ノズルプレートの間に構成し、前記流路部材は前記カバープレートの表面に接合する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記ノズルプレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えている請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記カバープレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えている請求項５又は６に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記流路部材は前記カバープレートの液体供給孔に連通する液体供給室を備えている請求項５〜７のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜６項のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドから排出した液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから液体を供給され前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体サブタンクと、
前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設けたフィルターと、
前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設け、前記液体噴射ヘッドから液体を吸引する吸引ポンプと、
前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、液体の脱気をするための脱気手段と、
前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、前記液体を押圧する押圧ポンプと、を備える液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に画像や文字、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、液体噴射ヘッドのインクを充填したチャンネルの容積を駆動信号に応じて変化させ、チャンネルに連通するノズルからインクを吐出させる。インクの吐出の際には液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは液体材料を吐出して所定形状の機能性薄膜を形成する。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載されたこの種のプリントヘッドの説明図である。図６のＦｉｇ．２Ａはプリントヘッドの長手方向断面図であり、Ｆｉｇ．２Ｂはノズルプレート４０の方向から見た正面図であり、Ｆｉｇ．２Ｃは部分斜視図である。プリントヘッドは、表面に複数のチャンバー３６が形成された２枚のウエハ３０・３２を、ポリイミドシート３８を介してチャンバー３６が対向して貼り合わされている。即ち、ポリイミドシート３８はチャンバー３６を上下の２つの流路に分割するバリアとなっている。２枚のウエハ３０・３２の端面にはノズルプレート４０が接合されている。ノズルプレート４０にはチャンバー３６に連通するノズル４２が形成されている。ポリイミドシート３８のノズルプレート４０側の端部は凹形状に切断され（以下、凹部５０という）、上部チャンバーから下部チャンバーにインクが流れるよう構成されている。
【０００４】
チャンバー３６の側壁４８には電極４４・４６が形成されている。この電極４４・４６に駆動電圧を与えてチャンバー３６を区画する側壁４８を剪弾モードで変形させ、チャンバー３６の容積を縮小させる。これにより、小滴４９をノズル４２から射出して非記録媒体に記録する。
【０００５】
このプリントヘッドは、上部チャンバー３６から下部チャンバー３６にインクを循環させている。そのため、インクに気泡や塵埃が混入した場合でもこれらを外部に取り除くことが容易にできる。即ち、インクの流れによってノズル４２内を容易に洗浄することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５０５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記公知例では２枚のウエハ３０・３２の間にチャンバー３６を仕切るためのポリイミドシート３８を必要とする。そのために３層構造となって、ウエハ３０とポリイミドシート３８を接合し、更にポリイミドシート３８とウエハ３２を接合しなければならず、３点の部品と２回の接合工程を必要とする。また、上部ウエハ３０の各チャンネルと下部ウエハ３２の各チャンネルとポリイミドシート３８の各凹部５０とを合致させて貼り合せる必要があり、製造工程が複雑となった。
【０００８】
上記公知例にはウエハ３０・３２の厚さが１５０ｍｍ、ポリイミドシート３８の厚さが２０ｍｍ〜５０ｍｍと記載されている。しかし、現在においては、文字・図形及び機能性薄膜の高解像度化・高精細化が望まれているため、上述のような大型寸法である形態よりも、小型寸法の形態が好ましい場合がある。例えばそのような形態において、チャンバー３６の幅や、チャンバー３６を区画する側壁４８の厚さを数１０μｍ〜数１００μｍとし、ノズルピッチを１ｍｍ以下とする高密度記録の可能な液体噴射ヘッドを形成しようとすると、その作成がきわめて困難となる。
【０００９】
即ち、ポリイミドシート３８はウエハ３０・３２に接合する前に多数のチャンバー３６に合致する多数の凹部を形成しておく必要がある。ポリイミドシート３８が薄くなるとその可撓性によりウエハ３０・３２のチャンバー３６との位置合わせが困難となる。また、ポリイミドシート３８が厚くなると、隣接する凹部との間の側壁が高くなり、端面の研磨工程でポリイミドの側壁が破壊される、あるいは屈曲して凹部５０の流路が潰れてしまう、などの課題があった。
【００１０】
特に、この形態における液体を噴射するメカニズムは、上述の通り、チャンバー３６の容積を膨張・収縮させることによって実施しており、詳細には、インクを噴射するチャンバー３６を構成する２つの側壁４８の形状を剪弾モードで変形させることでチャンバー３６の容積を変更している。しかしながら、ポリイミドシート３８がチャンバー３６内に配置されることで、側壁４８の剪弾モード変形を妨げ、所望のインク吐出を実施することができない可能性がある、などの課題があった。
【００１１】
また、上記公知例では流路３４がチャンバー３６の上下を往復する。高密度記録可能な液体噴射ヘッドではチャンバー３６の流路径が小さいので、チャンバー３６を流れるインクの流路抵抗が大きくなり、インクに混入した気泡や塵埃の除去や、ノズル４２の洗浄を迅速に行うことができなくなる、などの課題があった。
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、部品点数を減らし、高度な加工技術を必要としないで構成できる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による液体噴射ヘッドは、一方面の基準方向に細長い複数の溝が配列し、前記各溝の一端が側面に開口する圧電プレートと、前記複数の溝に液体を供給するための液体供給孔を有し、側面を前記圧電プレートの側面と面一に構成して前記圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、基準方向に配列する複数のノズルを有し、前記圧電プレート及び前記カバープレートの側面に前記ノズルと前記溝が連通して接合するノズルプレートと、前記複数の溝から液体を排出するための液体排出室を有し、前記圧電プレートの他方面又は前記カバープレートの表面に接合する流路部材と、を備え、前記ノズルプレートと、前記圧電プレート又は前記カバープレートの側面との間に複数の排出路を構成し、前記排出路の一端が前記溝に連通し、前記排出路の他端が前記液体排出室に連通するようにした。
【００１４】
また、前記複数の排出路は前記圧電プレートの側面と前記ノズルプレートの間に構成し、前記流路部材は前記圧電プレートの前記一方面とは反対側の他方面に接合するようにした。
【００１５】
また、前記ノズルプレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。
【００１６】
また、前記圧電プレートの側面は、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。
【００１７】
また、前記複数の排出路は前記カバープレートの側面と前記ノズルプレートの間に構成し、前記流路部材は前記カバープレートの表面に接合するようにした。
【００１８】
また、前記ノズルプレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。
【００１９】
また、前記カバープレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。
【００２０】
また、前記流路部材は前記カバープレートの液体供給孔に連通する液体供給室を備えるようにした。
【００２１】
本発明による液体噴射装置は、上記いずれかに一に記載した液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドから排出した液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクから液体を供給され前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体サブタンクと、前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設けたフィルターと、前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設け、前記液体噴射ヘッドから液体を吸引する吸引ポンプと、前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、液体の脱気をするための脱気手段と、前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、前記液体を押圧する押圧ポンプと、を備えるようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液体噴射ヘッドは、一方面の基準方向に細長い複数の溝が配列し、各溝の一端が側面に開口する圧電プレートと、複数の溝に液体を供給するための液体供給孔を有し、側面を圧電プレートの側面と面一に構成して圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、基準方向に配列する複数のノズルを有し、圧電プレート及び前記カバープレートの側面に前記ノズルと溝が連通して接合するノズルプレートと、複数の溝から液体を排出するための液体排出室を有し、圧電プレートの他方面又はカバープレートの表面に接合する流路部材と、を備え、ノズルプレートと、圧電プレート又はカバープレートの側面との間に複数の排出路を構成し、排出路の一端が溝に連通し、排出路の他端が液体排出室に連通する。これにより、液体を圧電プレートの端面から吐出する端面吐出型で、吐出する液体を循環させる液体循環型のアクチュエータ部を少ない部品点数で、かつ高度な加工技術を必要としないで製造できる構成としたので、コストを低減した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な縦断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な縦断面図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な縦断面図である。
【図５】本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置の模式的な構成図である。
【図６】従来公知のインクジェットヘッドの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の液体噴射ヘッドは、一方面に多数の溝を形成した圧電プレートと、この圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、複数のノズルを有し、圧電プレートとカバープレートがなす面一の端面に接合するノズルプレートと、液体排出室を有し、圧電プレートの他方面又はカバープレートの表面に接合する流路部材を備えている。
【００２５】
圧電プレートの一方面に形成した多数の溝は基準方向に配列し、各溝の一端は圧電プレートの側面に開口している。カバープレートは、液体を各溝に供給するための液体供給孔を有し、この液体供給孔が複数の溝と連通して圧電プレートの一方面を覆っている。
【００２６】
更に、ノズルプレートと圧電プレート又はカバープレートの間に各溝から液体を排出するための複数の排出路を構成している。排出路の一端は圧電プレートの溝に連通し、他端は流路部材の液体排出室に連通している。従って、液体はカバープレートの液体供給室から複数の溝に流入し、各溝から各排出路を経由して液体排出室に流入する。各ノズルは各溝にそれぞれ連通し、駆動信号に応じて各溝の容積を変化させてノズルから液滴を吐出する。
【００２７】
このように、液体を圧電プレートの端面から吐出する端面吐出型で、吐出する液体を循環させる液体循環型のアクチュエータ部を圧電プレート、カバープレート及びノズルプレートにより構成したので、公知例と比較して部品点数を低減することができる。また、高密度記録の可能な液体噴射ヘッドを高度な加工技術を必要としないので製造できる構成とした。また、液体はカバープレートに達した後は流路部材の液体排出室に流入するので、流路抵抗の増加を抑えることができる。
【００２８】
なお、圧電プレートは、ＰＺＴ等の圧電体セラミックスの薄板を使用することができる。カバープレートは圧電プレートと熱膨張率を同じとするために、圧電プレートと同一の材料を使用することができる。ノズルプレートは合成樹脂により形成することができ、例えばポリイミド樹脂を使用することができる。流路部材は合成樹脂や金属材料を使用することができる。
【００２９】
例えば、流路部材を圧電プレートの一方面とは反対側の他方面に接合することができる。流路部材の側面は圧電プレートの側面と面一に構成し、この側面に流路部材に形成した液体排出室を開口させる。更に、ノズルプレートの圧電体側の面（以下、ノズルプレートの裏面という）に凹状の溝からなる排出路を複数形成することができる。この排出路の一方の端部は圧電プレートの側面に開口する溝と連通させ、他方の端部は流路部材の液体排出室に連通させる。また、ノズルプレート側に排出路を形成することに代えて、圧電プレートの側面に凹状の溝からなる排出路を形成することができる。排出路の一方端は圧電プレートの一方面に形成した溝と連通し、他方端は流路部材の液体排出室に連通させることができる。
【００３０】
液体排出室の流路抵抗は圧電プレートの表面に形成した溝よりも小さいので、液体供給孔から液体排出室までの流路抵抗を低減させることができる。そのため、液体の流速を確保することが容易となり、ノズルの洗浄や液体に混入した気泡、塵埃の除去を速やかに行うことができる。
【００３１】
また、流路部材をカバープレートの圧電プレートとは反対側の面（以下、カバープレートの表面という）に接合することができる。この場合も、流路部材の側面は圧電プレートの側面と面一に構成し、この側面に流路部材に形成した液体排出室を開口させる。更に、ノズルプレートの裏面に凹状の溝からなる排出路を複数形成することができる。この排出路の一方の端部は圧電プレートの側面に開口する溝と連通させ、他方の端部は流路部材の液体排出室に連通させる。また、ノズルプレート側に排出路を形成することに代えて、圧電プレートの側面に凹状の溝からなる排出路を形成することができる。排出路の一方端は圧電プレートの一方面に形成した溝と連通し、他方端は流路部材の液体排出室に連通させることができる。
【００３２】
また、カバープレートの表面に設置した流路部材に液体排出室とともに、カバープレートの液体供給孔に連通する液体供給室を設けることができる。この構成によれば、液体供給用の流路部材と液体排出用の流路部材を１つの流路部材で構成することができるので、部品点数を減少させることができる。
【００３３】
また、上記の液体噴射ヘッドを用いて液体噴射装置を構成することができる。例えば、液体噴射ヘッドから排出した液体を貯留する液体タンクと、液体タンクから液体を供給され液体噴射ヘッドに液体を供給する液体サブタンクと、液体タンクと液体噴射ヘッドの間に設けたフィルターと、液体タンクと液体噴射ヘッド、例えば上記フィルターと液体タンクの間に設けた吸引ポンプと、液体タンクと液体サブタンクの間に設けた脱気手段と、液体タンクと液体サブタンクの間、例えば上記脱気手段と液体サブタンクとの間に設けた押圧ポンプとを備える。このように構成すれば、液体噴射ヘッドのノズル洗浄や液体に混入した気泡や塵埃の除去を速やかに行うことができる。
【００３４】
以下、本発明について図面を用いて具体的に説明する。
【００３５】
（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図１（ａ）は液体噴射ヘッド１の一部の模式的な分解斜視図であり、（ｂ）は部分ＡＡの模式的な縦断面図である。
【００３６】
液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面７に接合するカバープレート３と、カバープレート３の圧電プレート２とは反対側の表面に接合する第一流路部材４ａと、圧電プレート２の一方面７とは反対側の他方面８に接合する第二流路部材４ｂと、これらの積層構造の一方の側面９に接合するノズルプレート５を備えている。図１（ａ）に示すように各部材を矢印方向に接合して液体噴射ヘッド１を構成する。
【００３７】
圧電プレート２は一方面７の基準方向に配列する複数の溝６を有している。各溝６の一方の端部は側面９に開口している。圧電プレート２の側面９と反対側は他の部材よりも突出している。各溝６はその側壁に駆動用の電極１５を備え、突出部の一方面７に形成した電極端子１６まで延在し、外部回路と接続可能としている。
【００３８】
カバープレート３は圧電プレート２とは反対側の表面から圧電プレート２側の裏面にかけて貫通する液体供給孔１１を備えている。液体供給孔１１の開口部は表面の側よりもその反対側の裏面の側が大きい。液体供給孔１１は複数の溝６と他方の端部において連通している。カバープレート３は、液体供給孔１１の領域を除いて複数の溝６の一方面７に開口する開口部を閉塞している。カバープレート３のノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面と面一に形成した。第一流路部材４ａは、液体供給用の配管に接続するための第一接続部１７ａと、供給した液体を貯留する液体供給室１３を備えている。液体供給室１３はカバープレート３の液体供給孔１１に連通する。第一流路部材４ａのノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面９と面一に形成した。
【００３９】
第二流路部材４ｂは、各溝６から排出される液体を合流する液体排出室１２と液体排出用の配管に接続するための第二接続部１７ｂを備えている。第二流路部材４ｂのノズルプレート５側の側面は圧電プレート２及びカバープレート３の側面９と面一に形成した。液体排出室１２は側面９に開口する。ノズルプレート５は、各溝６に連通するノズル１０を備えている。ノズルプレート５は、その裏面に凹状の研削溝からなる排出路１４を複数有し、複数の排出路１４のそれぞれは複数の溝６のそれぞれに対応している。即ち、排出路１４は、圧電プレート２の側面９に対面し、一端は圧電プレート２の側面９に開口する溝６に連通し、他端は液体排出室１２に連通している。なお、本第一実施形態では各ノズル１０を排出路１４に連通して形成したが、これに代えて、ノズル１０と排出路１４とを分離して、即ちノズル１０と排出路１４が直接連通しない位置に排出路１４を形成することができる。
【００４０】
液体は、第一接続部１７ａから流入し、液体供給室１３、液体供給孔１１を経由して各溝６に流入する。更に、排出路１４を経由して液体排出室１２に流入し、第二接続部１７ｂから外部へ流出する。また、溝６の側壁に設けた電極１５に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝６の容積が膨張・収縮してノズル１０から液滴が吐出する。
【００４１】
圧電プレート２とカバープレート３はＰＺＴセラミックスを使用した。同じ材料を使用することにより熱膨張が等しくなるので温度変化に対して歪の発生を防止することができる。第一及び第二流路部材４ａ、４ｂはポリフェニレンサルファイド樹脂を、ノズルプレート５としてポリイミド樹脂を使用した。溝６の幅及び溝６を区画する側壁の厚さは数１０μｍ〜数１００μｍとした。また、ノズルプレート５の厚さは数１０μｍ〜２００μｍとした。ノズルプレート５の排出路１４はレーザ加工により形成した。排出路１４の深さはノズルプレート５の厚さの約１／２とすればよい。
【００４２】
このように、高密度記録が可能な液体噴射ヘッド１を少ない部品点数で容易に製造することができる。また、各排出路１４から共通の液体排出室１２に排出液が流れる構成としたので、流路抵抗の増加を抑制することが可能となり、ノズル１０の洗浄や液体に混入した気泡・塵埃の除去を速やかに行うことができる。さらに、溝６の容積が変化するのを妨げることが無いので、所望の液体吐出を実施することができる。
【００４３】
なお、図１において、圧電プレート２の一方面７に形成した複数の溝６は、それぞれが液滴を吐出するアクチュエータとして機能するが、これに代えて、複数の溝６を一本置きにアクチュエータとして機能させ、その間の溝６を電極設置用溝とすることができる。この場合、電極設置用溝が一方面７に開口する開口部をカバープレート３によって閉塞する。また、電極設置用溝に対応するノズルプレート５の裏面にノズル１０や排出路１４を形成しないで、電極設置用溝が側面９に開口する開口部をノズルプレート５により閉塞する。これにより、電極設置用溝には液体が流入せず、電極設置用溝内において電気的漏えいがなくなるので、ノズルから吐出する液体として導電性液体を使用することができる。
【００４４】
（第二実施形態）
図２は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な縦断面図である。第一実施形態と異なる点は、第二流路部材４ｂを除去して流路部材４が第二流路部材４ｂの機能を兼用することと、ノズルプレート５に形成する排出路１４をカバープレート３の側面の側に設けたことである。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００４５】
液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面７に接合したカバープレート３と、カバープレート３の表面に接合した流路部材４と、これらの積層構造の一方の側面９に接合したノズルプレート５を備えている。
【００４６】
圧電プレート２は一方面７の基準方向に配列する複数の溝６を有している。各溝６の一方の端部は側面９に開口している。圧電プレート２の側面９と反対側の端部は他の部材よりも突出している。各溝６はその側壁に駆動用の電極１５を備え、突出部の一方面７に形成した電極端子１６まで延在し、外部回路と接続可能としている。
【００４７】
カバープレート３は表面から裏面にかけて貫通する液体供給孔１１を備えている。液体供給孔１１の開口部は表面の側よりもその反対側の裏面の側を大きく形成している。液体供給孔１１は複数の溝６と他方の端部において連通している。カバープレート３は、液体供給孔１１の領域を除いて複数の溝６の一方面７に開口する開口部を閉塞している。カバープレート３のノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面と面一に形成している。
【００４８】
流路部材４は、液体供給用の配管に接続するための第一接続部１７ａと、供給した液体を貯留する液体供給室１３と、各溝６から排出される液体を合流する液体排出室１２と、液体排出用の配管に接続するための第二接続部１７ｂを備えている。液体供給室１３はカバープレート３の液体供給孔１１に連通し、液体排出室１２は側面９に開口している。流路部材４のノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面９と面一に形成した。
【００４９】
ノズルプレート５は、各溝６に連通するノズル１０を備えている。ノズルプレート５は、その裏面に凹状の研削溝からなる排出路１４を複数有し、複数の排出路１４のそれぞれは複数の溝６のそれぞれに対応している。即ち、排出路１４は、カバープレート３の側面９に対面し、一端は圧電プレート２の側面９に開口する溝６に連通し、他端は液体排出室１２に連通している。なお、本第二実施形態においても各ノズル１０を排出路１４に連通して形成したが、これに代えて、ノズル１０と排出路１４とを分離して、即ちノズル１０と排出路１４が直接連通しない位置に排出路１４を形成してもよい。
【００５０】
液体は、第一接続部１７ａから流入し、液体供給室１３、液体供給孔１１を経由して各溝６に流入する。更に、排出路１４を経由して液体排出室１２に流入し、第二接続部１７ｂから外部へ流出する。また、溝６の側壁に設けた電極に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝６の容積が膨張・収縮してノズル１０から液滴が吐出する。
【００５１】
圧電プレート２、カバープレート３及びノズルプレート５の使用材料や、溝６の幅や溝６を区画する側壁の厚さ等は第一実施形態と同様である。これにより、液体噴射ヘッド１を構成する部品点数を更に減少させ、コンパクトに構成することができる。
【００５２】
（第三実施形態）
図３は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な縦断面図である。第一及び第二実施形態と異なる部分は、圧電プレート２の一方面７に形成した複数の溝６のそれぞれに連通し、液体排出室１２に液体を排出するための複数の排出路１４を圧電プレート２の側面９に形成した点である。
【００５３】
液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面７に接合したカバープレート３と、カバープレート３の圧電プレート２とは反対側の表面に接合した第一流路部材４ａと、圧電プレート２の一方面７とは反対側の他方面８に接合した第二流路部材４ｂと、これらの積層構造の一方の側面９に接合したノズルプレート５を備えている。
【００５４】
圧電プレート２は一方面７の基準方向に配列する複数の溝６を有している。各溝６の一方の端部は側面９に開口している。圧電プレート２の側面９と反対側は他の部材よりも突出している。各溝６はその側壁に駆動用の電極１５を備え、突出部の一方面７に形成した電極端子１６まで延在し、外部回路と接続可能としている。
【００５５】
カバープレート３は圧電プレート２とは反対側の表面から圧電プレート２側の裏面にかけて貫通する液体供給孔１１を備えている。液体供給孔１１は複数の溝６と他方の端部において連通している。カバープレート３は、液体供給孔１１の領域を除いて複数の溝６の一方面７に開口する開口部を閉塞している。カバープレート３のノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面と面一に形成している。ノズルプレート５は、各溝６に連通するノズル１０を備えている。第一流路部材４ａは、液体供給用の配管に接続するための第一接続部１７ａと、供給した液体を貯留する液体供給室１３を備えている。液体供給室１３はカバープレート３の液体供給孔１１に連通する。第一流路部材４ａのノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面９と面一に形成した。
【００５６】
第二流路部材４ｂは、各溝６から排出される液体を合流する液体排出室１２と液体排出用の配管に接続するための第二接続部１７ｂを備えている。第二流路部材４ｂのノズルプレート５側の側面は圧電プレート２及びカバープレート３の側面９と面一に形成した。液体排出室１２は側面９に開口する。
【００５７】
更に、圧電プレート２はその側面９に凹状の研削溝からなる排出路１４を複数有し、複数の排出路１４のそれぞれは複数の溝６のそれぞれに対応している。即ち、排出路１４の一端は溝６に連通し、他端は液体排出室１２に連通している。
【００５８】
液体は、第一接続部１７ａから流入し、液体供給室１３、液体供給孔１１を経由して各溝６に流入する。液体は更に各溝６から各排出路１４を経由して液体排出室１２に流入し、第二接続部１７ｂから外部へ流出する。溝６の側壁に設けた電極１５に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝６の容積が膨張・収縮してノズル１０から液滴が吐出する。
【００５９】
圧電プレート２とカバープレート３はＰＺＴセラミックスを使用した。同じ材料を使用することにより熱膨張が等しくなるので温度変化に対して歪の発生を防止することができる。第一及び第二流路部材４ａ、４ｂはポリフェニレンサルファイド樹脂を、ノズルプレート５としてポリイミド樹脂を使用した。溝６の幅及び溝６を区画する側壁の厚さは数１０μｍ〜数１００μｍとした。また、ノズルプレート５の厚さは数１０μｍ〜２００μｍとした。圧電プレート２の排出路１４はダイスブレードにより形成した。排出路１４の深さはノズルプレート５の厚さの約１／２とすればよい。
【００６０】
このように、高密度記録が可能な液体噴射ヘッド１を少ない部品点数で容易に製造することができる。また、各排出路１４から共通の液体排出室１２に排出液が流れる構成としたので、流路抵抗の増加を抑制することが可能となり、ノズル１０の洗浄や液体に混入した気泡・塵埃の除去を速やかに行うことができる。
【００６１】
（第四実施形態）
図４は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な縦断面図である。第三実施形態と異なる点は、第二流路部材４ｂを除去して流路部材４が第二流路部材４ｂの機能を兼用することと、圧電プレート２に形成した排出路１４をカバープレート３の側面に設けたことである。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００６２】
液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面７に接合したカバープレート３と、カバープレート３の表面に接合した流路部材４と、これらの積層構造の一方の側面９に接合したノズルプレート５を備えている。
【００６３】
圧電プレート２は一方面７の基準方向に配列する複数の溝６を有している。各溝６の一方の端部は側面９に開口している。圧電プレート２の側面９と反対側の端部は他の部材よりも突出している。各溝６はその側壁に駆動用の電極１５を備え、突出部の一方面７に形成した電極端子１６まで延在し、外部回路に接続可能としている。
【００６４】
カバープレート３は表面から裏面にかけて貫通する液体供給孔１１を備えている。液体供給孔１１は複数の溝６と他方の端部において連通している。カバープレート３は、液体供給孔１１の領域を除いて複数の溝６の一方面７に開口する開口部を閉塞している。カバープレート３のノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面と面一に形成した。ノズルプレート５は、各溝６に連通するノズル１０を備えている。
【００６５】
流路部材４は、液体供給用の配管に接続するための第一接続部１７ａと、供給した液体を貯留する液体供給室１３と、各溝６から排出される液体を合流する液体排出室１２と、液体排出用の配管に接続するための第二接続部１７ｂを備えている。液体供給室１３はカバープレート３の液体供給孔１１に連通し、液体排出室１２は側面９に開口している。流路部材４のノズルプレート５側の側面は圧電プレート２の側面９と面一に形成した。
【００６６】
更に、カバープレート３はその側面９に凹状の研削溝からなる排出路１４を複数有し、複数の排出路１４のそれぞれは複数の溝６のそれぞれに対応している。即ち、排出路１４の一端は圧電プレート２の側面９に開口する溝６に連通し、他端は液体排出室１２に連通している。
【００６７】
液体は、第一接続部１７ａから流入し、液体供給室１３、液体供給孔１１を経由して各溝６に流入する。更に、排出路１４を経由して液体排出室１２に流入し、第二接続部１７ｂから外部へ流出する。また、溝６の側壁に設けた電極１５に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝６の容積が膨張・収縮してノズル１０から液滴が吐出する。
【００６８】
圧電プレート２、カバープレート３及びノズルプレート５の使用材料や、溝６の幅や溝６を区画する側壁の厚さ等は第一実施形態と同様である。これにより、液体噴射ヘッド１を構成する部品点数を更に減少させ、コンパクトに構成することができる。
【００６９】
（第五実施形態）
図５は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置２０の模式的な構成図である。液体噴射装置２０は、液体サブタンク２２から供給管２７を通して液体を供給し、被記録媒体に液体を吐出して記録する液体噴射ヘッド１と、この液体噴射ヘッド１から排出管２８を通して液体を吸引する吸引ポンプ２４と、吸引した液体を貯留する液体タンク２１と、液体タンク２１から供給される液体を押圧するための押圧ポンプ２６と、液体噴射ヘッド１のノズル１０における液体の水頭値を定める液体サブタンク２２を備えている。更に、液体噴射ヘッド１と吸引ポンプ２４の間に吸引した液体から気泡や塵埃を除去するためのフィルター２３を備えている。また、液体タンク２１と押圧ポンプ２６の間に液体から気泡を脱気するための脱気手段２５を備えている。
【００７０】
液体噴射ヘッドとして、上記第一実施形態から第四実施形態において説明した液体噴射ヘッド１を使用する。なお、液体噴射装置２０は、液体噴射ヘッド１に駆動信号を与える制御回路や、液体噴射ヘッド１を基準方向と直交する方向に移動させるヘッド移動機構や、被記録媒体を基準方向に移動させる移動機構等を備えているが、これらは従来公知の機構と同様なので説明を省略する。
【００７１】
このように、圧電プレートの端面から液滴を吐出する液体循環型のアクチュエータ部を圧電プレート、カバープレート及びノズルプレートにより構成したので、部品点数を低減し、高度な加工技術を必要としないで製造する構成としたので、コストを低減した液体噴射装置を提供することができる。
【００７２】
また、本発明における液体噴射ヘッドとして、上記第一実施形態から第四実施形態において説明した構成は、第一と第二実施形態において排出路１４をノズルプレート５のみに設けた形態を説明し、第三実施形態において排出路１４を圧電プレート２のみに設けた形態を説明し、さらに第四実施形態において排出路１４をカバープレート３のみに設けた形態を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、ノズルプレート５と圧電プレート２との両方、またはノズルプレート５とカバープレート２との両方に排出路１４を形成しても構わない。
【符号の説明】
【００７３】
１  液体噴射ヘッド
２  圧電プレート
３  カバープレート
４  流路部材
５  ノズルプレート
６  溝
７  一方面
８  他方面
９  側面
１０  ノズル
１１  液体供給孔
１２  液体排出室
１３  液体供給室
１４  排出路
２０  液体噴射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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