(57)【要約】      （修正有）【課題】流路部材を大型化することなくクロストーク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】各圧力室１４に連通する連通口１９は、隣接する連通口１９とは、圧力発生室１４が並接された第１の方向とは直交する第２の方向（図中左右方向）において異なる位置に設けられている。また、連通口１９が形成されている連通板の厚さは、圧力発生室１４が形成されている流路形成基板に比べて大幅に厚い構成となっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートと接合され、複数の圧力発生室が第１の方向に並設されると共に前記圧力発生室及び前記ノズルと連通する連通口が設けられた流路部材と、
前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を備え、
前記連通口は、隣接する連通口とは前記第１の方向と直交する第２の方向において異なる位置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】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記流路部材は、複数の前記圧力発生室と供給路を介して連通する液体貯留部を備え、
前記供給路の流路抵抗が、隣接する連通口の流路抵抗と異なっていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記供給路の流路抵抗は、前記供給路と前記連通口との距離が長いほど小さくなっていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
隣接する連通口は、前記第１の方向において一部が重なるよう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５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
一列に配された各圧力発生室に対応する各ノズルが、複数の列に配されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
一列に配された各圧力発生室に対応する各ノズルが、一列に配されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に各圧力発生室に対応させて設けられた圧電アクチュエーターとを具備し、各圧電アクチュエーターの変位によって圧力発生室内に圧力を付与することで、各ノズルからインク滴を噴射させるものがある。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドにおいては、近年、ノズルが高密度化されてきており、それに伴って隣接する圧力発生室等の流路間においてクロストークが発生するという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するための提案は様々あるが、例えば、圧力室（圧力発生室）を千鳥状に配置して、隣接するノズルから異なるタイミングでインク滴を噴射させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１等に記載の構成としても、クロストークの発生を抑えることはできるが、ヘッドが大型化してしまう。圧力発生室等の流路が形成される流路部材（流路形成基板）は、比較的高価な基板、例えば、シリコン単結晶基板で形成されている。このため、流路部材の面積を極力小さくすることが望まれている。これにより、コストの削減を図ることができるからである。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように圧力発生室を千鳥状に配置しようとすると、流路部材の面積が大型化してしまい、コストが増加してしまうという問題がある。
【０００８】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに限定されず、他のデバイスに用いられる液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、流路部材を大型化することなくクロストーク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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射する複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと接合され、複数の圧力発生室が第１の方向に並設されると共に前記圧力発生室及び前記ノズルと連通する連通口が設けられた流路部材と、前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を備え、前記連通口は、隣接する連通口とは前記第１の方向と直交する第２の方向において異なる位置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。
かかる本発明では、圧力発生室を一列に配したまま流路部材を大型化することなくクロストークの発生を抑制することができる。
【００１１】
ここで、前記流路部材が、複数の前記圧力発生室と供給路を介して連通する液体貯留部を備える場合、前記供給路の流路抵抗が、隣接する連通口の流路抵抗と異なっていることが好ましい。特に、前記供給路の流路抵抗は、前記供給路と前記連通口との距離が長いほど小さくなっていることが好ましい。これにより、各ノズル間において、噴射精度や着弾位置等を均一化し易くなる。
【００１２】
また隣接する連通口は、前記第１の方向において一部が重なるように設けられていてもよい。これにより、各ノズルを近接して配置することができ、噴射精度や着弾位置等を均一化し易くなる。
【００１３】
また一列に配された各圧力発生室に対応する各ノズルは、複数の列に配されていてもよい。或いは一列に配された各圧力発生室に対応する各ノズルは、一列に配されていてもよい。ノズルと連通口とを適宜配置することで、噴射精度や着弾位置等を均一化し易くなる。
【００１４】
また本発明は、このような液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置にある。かかる本発明では、クロストークを抑制して液滴の噴射特性を向上でき、信頼性を高めた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】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドを示す断面図及びその一部拡大図である。
【図３】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】実施形態１に係る記録ヘッドの流路の変形例を示す平面図である。
【図５】実施形態２に係る記録ヘッドの流路を示す平面図である。
【図６】実施形態３に係る記録ヘッドの流路を示す平面図である。
【図７】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８】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９】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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及び図２に示すように、液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドＩは、流路部材１０と、ノズルプレート３０と、ケース部材４０とで構成されている。
【００１７】
流路部材１０は、流路形成基板１１、保護基板１２及び連通板１３を備えている。流路形成基板１１には、複数の圧力発生室１４がその幅方向（第１の方向）に並設された列が二列に形成されている。また流路形成基板１１の圧力発生室１４の長手方向の一端側には、圧力発生室１４に連通するインク供給路１５と連通路１６とが設けられている。
【００１８】
流路形成基板１１の一方面側には弾性膜５０が形成されており、圧力発生室１４、インク供給路１５及び連通路１６の一方面はこの弾性膜５０によって構成されている。弾性膜５０上には、さらに絶縁体膜５５が形成されている。この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とからなる圧電アクチュエーター（圧力発生手段）３００が設けられている。本実施形態では、第１電極６０が複数の圧電アクチュエーター３００に共通する共通電極として機能し、第２電極８０が各圧電アクチュエーター３００で独立する個別電極として機能する。第２電極８０には、リード電極９０の一端がそれぞれ接続されている。リード電極９０の他端には、駆動回路１２０が設けられた配線基板１２１が接続されている。各圧電アクチュエーター３００は、各圧力発生室１４に対応して設けられており、圧電アクチュエーター３００を駆動させることで圧力発生室１４内の液体に圧力が付与される。
【００１９】
保護基板１２は、流路形成基板１１の圧電アクチュエーター３００側の面に接合されている。保護基板１２には、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部１７が設けられている。また保護基板１２には貫通孔１８が設けられている。リード電極９０の他端側は、この貫通孔１８内に露出するように延設され、リード電極９０と配線基板１２１とは貫通孔１８内で電気的に接続されている。
【００２０】
連通板１３は、流路形成基板１１の他方面側に接合されている。連通板１３にはノズルプレート３０が接合されている。つまり流路部材１０の連通板１３側の面にノズルプレート３０が接合されている。ノズルプレート３０には、各圧力発生室１４に対応する複数のノズル３１が穿設されている。連通板１３には、各圧力発生室１４と各ノズル３１とを連通する連通口１９が設けられている。
【００２１】
ここで、図３に示すように、各圧力発生室１４に連通する連通口１９は、隣接する連通口１９とは、圧力発生室１４が並設された第１の方向とは直交する第２の方向（図中左右方向）において異なる位置に設けられている。その結果、流路部材１０を構成する連通板１３には、一列に配された圧力発生室１４に対して連通口１９が複数列に設けられている（図１参照）。本実施形態では、一列に配された圧力発生室１４に対して連通口１９が第１列２０Ａ及び第２列２０Ｂの二列に設けられている。
【００２２】
なお本実施形態では、連通口１９に連通する各ノズル３１も、隣接するノズル３１とは、第２の方向において異なる位置に設けられている。例えば、本実施形態では、各ノズル３１が、一列に配された圧力発生室１４に対して二列に設けられている。
【００２３】
このような構成とすることで、隣接する連通口１９間におけるクロストークを抑制することができる。具体的には、インク滴を噴射する際に、隣接する連通口１９間を区画する区画壁２１の変形が抑制される。すなわち隣接する一方の連通口１９における圧力変動の他方の連通口１９の圧力変動への影響（干渉）が抑えられる。したがって、各ノズル３１からインク滴を良好に噴射させることができる。また圧力発生室１４を一列に配しているため、流路形成基板１１の面積を大型化することなく、コストの増加も抑えることができる。
【００２４】
また本実施形態の構成では、連通口１９が形成されている連通板１３の厚さは、圧力発生室１４が形成されている流路形成基板１１に比べて大幅に厚い。このため、上述の構成とすることにより、特に効果的にクロストークを抑制することができる。
【００２５】
第１列２０Ａの連通口１９Ａと第２列２０Ｂの連通口１９Ｂとの第２の方向における位置ずれ量ｄ１は、特に限定されないが、本実施形態では、連通口１９Ａと連通口１９Ｂとが第１の方向において若干重なる程度としている。すなわち隣接する連通口１９同士が第１の方向において若干重なる程度としている。本実施形態では、連通板１３が面方位（１１０）のシリコン基板からなり、連通口１９はこのシリコン基板を異方性エッチングすることによって形成されている。このため、連通口１９は略平行に対向する第１の壁面１９ａ，１９ｂと第２の壁面１９ｃ，１９ｄとで構成され、略平行四辺形の開口形状を有する。そして隣接する各連通口１９は、一方の連通口１９の第２の壁面１９ｃと他方の連通口１９の第２の壁面１９ｄとが第１の方向で重なるように形成されている。すなわち各連通口１９は、第１列２０Ａの連通口１９Ａの第２の壁面１９ｃと第２列２０Ｂの連通口１９Ｂの第２の壁面１９ｄとが第１の方向で重なるように形成されている。これにより、隣接する連通口１９間を区画する区画壁２１の変形が効果的に抑制される。
【００２６】
さらに隣接する連通口１９が第１の方向で重なるように設けることで、各ノズル３１を近接して配置することができる。本実施形態では、ノズル３１を連通口１９の端部近傍で連通させて、各ノズル３１が近接するようにしている。ノズル３１が複数列に設けられている場合、ノズル３１からインク滴を噴射するタイミングを列毎に調整して着弾位置を制御する必要がある。各ノズル３１が近接して設けられていることで、このような着弾位置の調整を比較的容易に行うことができる。
【００２７】
勿論、各連通口１９に対するノズル３１の位置は、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、各ノズル３１は各連通口１９の中央部に設けられていてもよい。
【００２８】
ところでインク供給路１５の流路抵抗は、隣接するインク供給路１５の流路抵抗と異なっていることが好ましい。本実施形態の構成では、各インク供給路１５は、第１列２０Ａの連通口１９Ａに繋がっているか第２列２０Ｂの連通口１９Ｂに繋がっているかによって、流路抵抗が異なっていることが好ましい。すなわち、連通口１９が圧力発生室１４とその先端側で連通しているほど、インク供給路１５の流路抵抗が小さくなっていることが好ましい。言い換えれば、インク供給路１５の流路抵抗は、インク供給路１５と連通口１９との距離が長いほど小さくなっていることが好ましい。具体的には、第１列２０Ａの連通口１９Ａに繋がるインク供給路１５Ａの流路抵抗が、第２列２０Ｂの連通口１９Ｂが圧力発生室１４を介して連通されるインク供給路１５Ｂの流路抵抗よりも小さくなっていることが好ましい。本実施形態では、インク供給路１５Ａの幅Ｗ１をインク供給路１５Ｂの幅Ｗ２よりも広くすることで、インク供給路１５Ａの流路抵抗がインク供給路１５Ｂの流路抵抗よりも小さくなるようにしている（図３参照）。これにより、各ノズル３１間において、噴射精度や着弾位置等を均一化し易くなる。
【００２９】
このような流路が形成された流路部材１０は、ケース部材４０に保持されている。ケース部材４０には、流路部材１０を構成する流路形成基板１１及び保護基板１２が収容される凹部４１が設けられている。この凹部４１は、流路形成基板１１よりも広い開口面積で形成されており、流路形成基板１１及び保護基板１２の両外側には、複数の圧力発生室１４に共通するインク室（液体貯留部）であるマニホールド１００が画成されている。このマニホールド１００は、ケース部材４０と流路部材１０とで画成され、流路形成基板１１と共にケース部材４０の外周部に接合された連通板１３によってその一方面側が封止されている。このマニホールド１００は、連通路１６及びインク供給路１５を介して複数の各圧力発生室１２に連通されている。
【００３０】
なおケース部材４０には、マニホールド１００に連通してマニホールド１００にインクを供給するための導入路４２が設けられている（図２参照）。またケース部材４０には、保護基板１２の貫通孔１８に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。
【００３１】
そして、このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩでは、インクを噴射する際に、まずインクカートリッジ等から導入路４２を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル３１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１４に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に弾性膜５０及び絶縁体膜５５をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１４内の圧力が高まり連通口１９を介して所定のノズル３１からインク滴が噴射される。
【００３２】
（実施形態２）
本実施形態は、連通口の配置の他の例である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態では、第１列２０Ａの連通口１９Ａと第２列２０Ｂの連通口１９Ｂとの第２の方向における位置ずれ量ｄ１が実施形態１よりも大きくなっている。すなわち、連通口１９Ａと連通口１９Ｂとが第１の方向（図中上下方向）で重ならないように設けられている。
【００３４】
これによりインク滴を噴射する際に、隣接する連通口１９間を区画する区画壁２１の変形がより確実に抑制される。したがって、隣接する連通口１９間におけるクロストークを効果的に抑制することができる。
【００３５】
なお実施形態２の構成においても、各連通口１９に対するノズル３１の位置は、特に限定されず、例えば、図５（ａ）に示すように、連通口１９の端部であってもよいし、図５（ｂ）に示すように、各連通口１９の中央部であってもよい。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態は、連通口の配置の他の例である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３７】
図６に示すように、本実施形態では、第１列２０Ａの連通口１９Ａと第２列２０Ｂの連通口１９Ｂとの第２の方向における位置ずれ量ｄ１が実施形態１よりも小さくなっている。本実施形態においては、第１列２０Ａの連通口１９Ａの第２の壁面１９ｃが第２列２０Ｂの連通口１９Ｂの第１の壁面１９ａと、第１の方向で重なるように形成されている。このように位置ずれ量ｄ１を小さくすることに伴って、本実施形態では、各ノズル３１が一列に設けられている。
【００３８】
勿論、このような構成としても、インク滴を噴射する際に、隣接する連通口１９間を区画する区画壁の変形が抑制され、隣接する連通口１９間におけるクロストークを抑制することができる。またノズル３１を一列に配置することで、各ノズル３１からインク滴を噴射するタイミング等の制御が容易となり、インク滴の着弾精度等の向上を図ることができる。
【００３９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
上述の実施形態では、シリコン基板からなる連通板１３を異方性エッチングすることによって形成された連通口１９を例示したが、連通口１９の形成方法は特に限定されるものではない。連通口１９は、例えば、シリコン基板からなる連通板１３をドライエッチングすることによっても形成することができる。この場合、連通口１９の開口形状は、任意の形状とすることができる。例えば、図７に示すように、連通口１９の開口形状は、四角形、六角形等の多角形であってもよいし、一部が曲面で構成された長穴等であってもよい。また例えば、図８に示すように、連通口１９の開口形状が六角形であっても、各連通口１９の配置及びノズル３１の配置は、上述の実施形態と同様に適宜決定することができる。つまり連通口１９の開口形状に拘わらず、各連通口１９の配置及びノズル３１の配置は、上述の実施形態と同様に適宜決定することができる。
【００４１】
また上述の実施形態では、連通口が二列に設けられた構成を例示したが、勿論、連通口は、三列以上に設けられていてもよい。同様に、ノズルも三列以上に設けられていてもよい。
【００４２】
また上述の実施形態では、流路形成基板と連通板とを接合して流路部材が形成された例を示したが、勿論、これら流路形成基板と連通板とは一体であってもよい。
【００４３】
また上述の実施形態では、各圧力発生室に対応して圧電素子を設けた構成を例示したが、圧電素子の構成は特に限定されず、例えば、各圧電素子を構成する圧電体層は複数の圧力発生室に対応して連続的に設けられていてもよい。
【００４４】
また、上述した各実施形態では、圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーターを例示したが、圧力発生手段の構成は特に限定されるものではない。圧力発生手段は、例えば、縦振動型の圧電アクチュエーターや、厚膜型の圧電アクチュエーター等であってもよい。さらに圧力発生手段は、例えば、圧力発生室内に配された発熱素子の発熱で生じるバブルによってノズルから液滴を噴射させるものや、振動板と電極との間に発生させた静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を噴射させるものなどであってもよい。
【００４５】
また上述した液体噴射ヘッドＩは、インクジェット式記録装置ＩＩに搭載される。図９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。
【００４６】
図９に示すように、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１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噴射する。
【００４７】
そして、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１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。
【００４８】
なお、ここではインクジェット式記録装置として、いわゆるシリアル型のインクジェット式記録装置を例示したが、勿論、本発明は、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【００４９】
さらに上述の実施形態では、液体噴射ヘッドの一例として液体噴射ヘッドを挙げて本発明について説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド及びそれを具備する液体射装置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及びそれを具備する液体噴射装置にも勿論適用することができる。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】
【００５０】
１０  流路部材、  １１  流路形成基板、  １２  保護基板、  １３  連通板、  １４  圧力発生室、  １５  インク供給路、  １６  連通路、  １７  保持部、  １８  貫通孔、  １９  連通口、  ２１  区画壁、  ３０  ノズルプレート、  ３１  ノズル、  ４０  ケース部材、  ４１  凹部、  ４２  導入路、  ４３  接続口、  ５０  弾性膜、  ５５  絶縁体膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  マニホールド、  １２０  駆動回路、  １２１  配線基板、  ３００  圧電アクチュエーター、  Ｉ  インクジェット式記録ヘッド、  ＩＩ  インクジェット式記録装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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