(57)【要約】【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】連通口１９の内壁２０に、連通口１９の内側に向かって突出する突出部２１を設け、内壁２０の剛性を高める。【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が接合され、複数の圧力発生室が並設されると共に前記圧力発生室およ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、
前記連通口の内壁には、前記連通口の内側に向かって突出する突出部が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、
前記突出部は、前記流路部材の厚さ方向に沿って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３】
請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記突出部は、複数並設され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、
前記突出部は、前記連通口の反対側の内壁まで連続的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４に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記突出部は、前記流路部材の厚さ方向に沿って連続的に設けられており、且つ当該突出部の端部と前記ノズルの開口面との間には所定の空間を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記突出部は前記流路部材の厚さ方向に亘って連続して設けられ、且つ前記ノズルプレートの前記連通部に対向する部分に、前記ノズルに連通する凹部が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列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が接合され、複数の圧力発生室が並設されると共に前記圧力発生室およ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、前記連通口の内壁には、前記連通口の内側に向かって突出する突出部が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、連通口の内壁の剛性が大幅に向上する。したがって、圧力発生室を一列に配したままであっても、クロストークの発生を抑制することができる。
【００１１】
ここで、前記突出部は、前記流路部材の厚さ方向に沿って設けられていることが好ましい。これにより、ノズルから液滴を噴射する際の内壁の変形を効果的に抑制することができる。
【００１２】
また前記突出部は、複数並設されていることが好ましい。これにより、内壁の剛性を充分に高めて、内壁の変形をより効果的に抑制することができる。
【００１３】
また前記突出部は、前記連通口の反対側の内壁まで連続的に設けられていることが好ましい。これにより、内壁の剛性を充分に高めて、内壁の変形をより効果的に抑制することができる。
【００１４】
また前記突出部が前記流路部材の厚さ方向に沿って連続的に設けられている場合、当該突出部の端部と前記ノズルの開口面との間には所定の空間を有することが好ましい。例えば、前記突出部は前記流路部材の厚さ方向に亘って連続して設けられ、且つ前記ノズルプレートの前記連通部に対向する部分に、前記ノズルに連通する凹部が設けられている構成が挙げられる。
【００１５】
これにより、連通口を介してノズルに液体が良好に供給される。したがって、各ノズルから液滴を良好に噴射させることができる。
【００１６】
さらに本発明は、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】
【００１７】
【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６】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７】実施形態２に係る記録ヘッドの流路を示す平面図及び断面図である。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの流路の変形例を示す断面図である。
【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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
ここで、図３に示すように、隣接する連通口１９を区画してそれぞれの連通口１９の内壁２０には、連通口１９の内側に向かって突出する突出部２１が設けられている。例えば、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、隣接する圧力発生室１４間の内壁（区画壁）２０で構成される第１の壁面１９ａ，１９ｂと、第１の壁面とは所定角度で交差する第２の壁面１９ｃ，１９ｄとで形成され、略平行四辺形の開口形状を有する。そして突出部２１は、第１の壁面１９ａ，１９ｂに設けられている。なお、列の両端部に位置する圧力発生室１４に連通する連通口１９の場合には、第１の壁面１９ａ，１９ｂのそれぞれに突出部２１が設けられていてもよいが、隣接する圧力発生室１４間の内壁２０で構成される第１の壁面１９ａ，１９ｂのみに突出部２１が設けられていてもよい。
【００２４】
この突出部２１は、本実施形態では、横断面が略台形の複数の凸部２２で構成されている。各凸部２２は、流路部材１０を構成する連通板１３の厚さ方向に亘って連続的に設けられ、圧力発生室１４の並設方向（第１の方向）とは直交する第２の方向に複数並設されている。なおこれら複数の凸部２２の形成方法は特に限定されないが、例えば、流路形成基板１１を異方性エッチングする際に同時に形成することができる。
【００２５】
このような突出部２１を備える構成では、連通口１９の第１の壁面１９ａ，１９ｂを構成する内壁２０の剛性が、この突出部２１によって著しく向上する。このため、インク滴を噴射する際に、連通口１９の第１の壁面１９ａ，１９ｂの変形が抑制される。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抑制することができる。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。
【００２６】
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。
【００２７】
また突出部２１によって内壁２０の剛性を高めることで、圧力発生室１４を千鳥状に配置しなくてもクロストークを抑制することができる。したがって流路形成基板１１の面積を比較的小さくして、コストの増加も抑制することができる。
【００２８】
なお突出部２１を構成する各凸部２２の形状や大きさ、或いは配置等は、特に限定されず、連通口１９の流路抵抗等を考慮して適宜決定されればよい。例えば、本実施形態では、突出部２１の各凸部２２が連通板１３の厚さ方向に亘って連続的に設けられているが、勿論、凸部２２は連通板１３の厚さ方向に沿って断続的に設けられていてもよいし、連通板１３の厚さ方向の一部のみに設けられていてもよい。
【００２９】
また本実施形態では、連通口１９が略平行四辺形の開口形状を有するが、連通口１９の開口形状は、特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、連通口１９は、略六角形の開口形状に形成されていてもよい。このような略六角形の開口形状の連通口１９も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することができる。
【００３０】
さらに連通口１９の開口形状は、例えば、図５（ａ）に示すように四角形であってもよいし、図５（ｂ）に示すように、一部が曲面で構成された長穴であってもよい。このような開口形状の連通口１９は、例えば、連通板１３をドライエッチングすることによって形成することができる。
【００３１】
また本実施形態では、各凸部２２は断面が略台形となるように形成されているが、凸部２２の形状は特に限定されず、例えば、図６に示すように、凸部２２の表面が曲面で構成され、突出部２１全体として略波形に形成されていてもよい。
【００３２】
なお、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（液体室）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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態は、連通口及び突出部の他の例である。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。
【００３６】
図７に示すように、本実施形態では、突出部２１Ａを構成する各凸部２２Ａが連通口１９の反対側の内壁まで連続的に設けられている。すなわち、本実施形態では、連通口１９の対向する第１の壁面１９ａ，１９ｂ間に突出部２１Ａ（凸部２２Ａ）が連続的に設けられている。また各凸部２２Ａは、連通板１３の厚さ方向に沿って連続的に設けられている。なお本実施形態では、二つの凸部２２Ａからなる突出部２１Ａを例示しているが、凸部２２Ａの数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
【００３７】
また突出部２１Ａを構成する各凸部２２Ａのノズルプレート３０Ａ側の端部とノズル３１の開口面３３との間に所定の空間が設けられている。本実施形態では、各凸部２２Ａが、連通板１３の厚さ方向に亘って連続的に設けられている。一方ノズルプレート３０Ａには、各連通口１９に対向する位置に凹部３２が設けられており、各ノズル３１はこれら各凹部３２内に形成されている。このため、連通口１９に設けられた突出部２１Ａ（凸部２２Ａ）のノズルプレート３０Ａ側の端部とノズル３１の開口面３３との間に所定の空間を有する。これにより、連通口１９を介して各ノズル３１からインク滴を良好に噴射させることができる。
【００３８】
なお突出部２１Ａを構成する各凸部２２Ａのノズルプレート３０Ａ側の端部とノズル３１の開口面３３との間に空間を有する構成は、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、突出部２１Ａ（凸部２２Ａ）を連通板１３の厚さ方向の一部に設けることで、突出部２１Ａのノズルプレート３０側の端部とノズル３１の開口面３３、つまりノズルプレート３０の表面との間に、所定の空間が設けられていてもよい。
【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】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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】
【００４７】
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、  ２０  内壁、  ２１  突出部、  ２２  凸部、  ３０  ノズルプレート、  ３１  ノズル、  ３２  凹部、  ３３  開口面、  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  液体噴射ヘッド、  ＩＩ  インクジェット式記録装置
【図１】
2013132770.tif 000003
【図２】
2013132770.tif 000004
【図３】
2013132770.tif 000005
【図４】
2013132770.tif 000006
【図５】
2013132770.tif 000007
【図６】
2013132770.tif 000008
【図７】
2013132770.tif 000009
【図８】
2013132770.tif 000010
【図９】
2013132770.tif 000011