(57)【要約】【課題】ノズルプレート５のノズル孔６をアクチュエータ基板２のチャンネル３に確実に位置合わせすることができる。【解決手段】液体噴射ヘッド１は、液滴吐出側の表面（下面ＬＳ）に開口部３ａａを有する複数のチャンネル３が基準方向Ｋに配列してチャンネル列４を構成するアクチュエータ基板２と、チャンネル３に連通するノズル孔６を有しアクチュエータ基板２の液滴吐出側の表面（下面ＬＳ）に設置されるノズルプレート５と、を備え、ノズルプレート５は開口部３ａａに嵌合する突起７を備える。【選択図】図１
2017087533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出側の表面に開口部を有する複数のチャンネルが基準方向に配列してチャンネル列を構成するアクチュエータ基板と、
前記チャンネルに連通するノズル孔を有し前記アクチュエータ基板の前記液滴吐出側の表面に設置されるノズルプレートと、を備え、
前記ノズルプレートは前記開口部に嵌合する突起を備える液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記突起は前記開口部の前記基準方向における両端近傍に位置する第一突条を有する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記ノズル孔は前記開口部の前記基準方向における略中央に位置する２つの前記第一突条の間に位置する請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記チャンネルは液体を吐出する吐出チャンネルと液体を吐出しない非吐出チャンネルを備え、前記第一突条は前記吐出チャンネルの前記開口部に嵌合する請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記突起は前記ノズルプレートの表面からの高さが１０μｍ〜２５μｍの範囲である請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記突起は前記開口部の前記基準方向における幅に略等しい幅を有する第二突条から成る請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記チャンネルは液体を吐出する吐出チャンネルと液体を吐出しない非吐出チャンネルを備え、前記第二突条は前記非吐出チャンネルの前記開口部に嵌合する請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記突起は前記開口部の前記基準方向と直交する直交方向における両端近傍に位置する請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記ノズル孔は前記開口部の前記直交方向における幅の略中央に位置する請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記ノズルプレートは表面が平坦な第一シートと表面に前記突起を備える第二シートが積層される積層構造を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、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、被記録媒体に液滴を噴射して記録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】
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、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、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介してチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液滴として吐出する。液滴の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。
【０００３】
例えば特許文献１には、圧電振動子により圧力発生室に充填されるインクに圧力を印加して圧力発生室に連通するノズル開口からインク滴を吐出する液体噴射ヘッドが記載される。液体噴射ヘッドは、基台、弾性板、流路形成基板及びノズルプレートが積層する構造を備える。基台には直線状に配列する複数の圧電振動子が設置される。弾性板は圧電振動子の上に積層され、弾性板の上部に積層される流路形成基板の圧力発生室に圧電振動子の振動を伝達する。流路形成基板は共通インク室と共通インク室に連通する複数の圧力発生室とを備え、複数の圧力発生室が複数の圧電振動子にそれぞれ対応して設置される。ノズルプレートは複数のノズル開口を備え、複数のノズル開口が複数の圧力発生室にそれぞれ連通する。
【０００４】
ノズルプレートは、ノズル開口が配列する平坦部の外周に、基台側に延びる垂直壁を備える。ノズルプレートの垂直壁を基台及び基台の上部に積層される流路形成基板に嵌め込んで、各圧力発生室と各ノズル開口とを位置合わせすることが記載される。予め、流路形成基板の外縁部にノズルプレート側に突出する凸状部を設置し、ノズルプレートにはインク滴吐出側に突出する凸部を形成しておき、流路形成基板の凸状部にノズルプレートの凸部を嵌め込んで、圧力発生室とノズル開口との間の位置合わせを行うことが記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ノズルプレートに形成するノズル開口の数が増加するとともに、ノズル開口の配列ピッチは極めて狭くなっている。そのため、ノズル開口が配列するノズル列の両端部のみで圧力発生室とノズル開口の位置合わせを行うことは極めて難しい。特に、ノズルプレートを流路形成基板に接着する際には熱硬化性の接着剤を使用する。ノズルプレートは加熱により熱膨張するので、多数のノズル開口を多数の圧力発生室の所定位置に同時に位置合わせを行うことはきわめて難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体噴射ヘッドは、液滴吐出側の表面に開口部を有する複数のチャンネルが基準方向Ｋに配列してチャンネル列を構成するアクチュエータ基板と、前記チャンネルに連通するノズル孔を有し前記アクチュエータ基板の前記液滴吐出側の表面に設置されるノズルプレートと、を備え、前記ノズルプレートは前記開口部に嵌合する突起を備えることとした。
【０００８】
また、前記突起は前記開口部の前記基準方向における両端近傍に位置する第一突条を有することとした。
【０００９】
また、前記ノズル孔は前記開口部の前記基準方向における略中央に位置する２つの前記第一突状の間に位置することとした。
【００１０】
また、前記チャンネルは液体を吐出する吐出チャンネルと液体を吐出しない非吐出チャンネルを備え、前記第一突条は前記吐出チャンネルの前記開口部に嵌合することとした。
【００１１】
また、前記突起は前記ノズルプレートの表面からの高さが１０μｍ〜２５μｍの範囲であることとした。
【００１２】
また、前記突起は前記開口部の前記基準方向における幅に略等しい幅を有することとした。
【００１３】
また、前記チャンネルは液体を吐出する吐出チャンネルと液体を吐出しない非吐出チャンネルを備え、前記第二突条は前記非吐出チャンネルの前記開口部に嵌合することとした。
【００１４】
また、前記突起は前記開口部の前記基準方向と直交する直交方向における両端近傍に位置することとした。
【００１５】
また、前記ノズル孔は前記開口部の前記直交方向における幅の略中央に位置することとした。
【００１６】
また、前記ノズルプレートは表面が平坦な第一シートと表面に前記突起を備える第二シートが積層される積層構造を有することとした。
【００１７】
本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による液体噴射ヘッドは、液滴吐出側の表面に開口部を有する複数のチャンネルが基準方向Ｋに配列してチャンネル列を構成するアクチュエータ基板と、チャンネルに連通するノズル孔を有し液滴吐出側の表面に設置されるノズルプレートと、を備え、ノズルプレートは開口部に嵌合する突起を備える。これにより、ノズルプレートのノズル孔をアクチュエータ基板のチャンネルに確実に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面模式図である。
【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分解斜視図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの基準方向の部分断面模式図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの基準方向の部分断面模式図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（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の断面模式図である。図１（ａ）が複数のチャンネル３が配列する基準方向Ｋの部分断面模式図であり、図１（ｂ）がチャンネル３の基準方向Ｋと直交する直交方向Ｊの断面模式図である。
【００２１】
図１に示すように、液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２とアクチュエータ基板２の液滴を吐出する液滴吐出側の表面（以下、下面ＬＳという）に設置されるノズルプレート５とを備える。アクチュエータ基板２は、下面ＬＳに開口部３ａａを有する複数のチャンネル３が基準方向Ｋに配列してチャンネル列４を構成する。ノズルプレート５はチャンネル３に連通するノズル孔６を有する。ノズルプレート５は開口部３ａａに嵌合する突起７を備える。この構成により、チャンネル３が基準方向Ｋに狭ピッチで多数配列する場合でも、ノズルプレート５の突起７をアクチュエータ基板２のチャンネル３の開口部３ａａに嵌合させて、ノズルプレート５のノズル孔６をアクチュエータ基板２のチャンネル３に正確に位置合わせすることができる。
【００２２】
具体的に説明する。アクチュエータ基板２は、下面ＬＳの法線方向に分極処理が施される圧電体基板を用いることができる。圧電体基板として、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスを使用することができる。アクチュエータ基板２は下面ＬＳに開口する複数のチャンネル３を備える。複数のチャンネル３は基準方向Ｋに配列してチャンネル列４を構成する。各チャンネル３はアクチュエータ基板２の下面ＬＳに開口部３ａａを有する。開口部３ａａは、基準方向Ｋの幅がｗ１であり、基準方向Ｋと直交する直交方向Ｊの幅がｗ２である。隣接する２つのチャンネル３は側壁２ｗにより分離される。チャンネル３を挟む２つの側壁２ｗをピエゾ効果により変形させてチャンネル３の容積を変化させ、チャンネル３に充填される液体をノズル孔６から液滴として吐出する。チャンネル３の基準方向Ｋのチャンネル幅は開口部３ａａの基準方向Ｋの幅ｗ１と同じであり、例えば数１０μｍ〜１００μｍである。側壁２ｗの基準方向Ｋの幅ｗｔは、例えば数１０μｍ〜１００μｍである。チャンネル３の直交方向Ｊのチャンネル幅は開口部３ａａの直交方向Ｊの幅ｗ２と同程度であり、例えば１００μｍ〜数ｍｍである。チャンネル列４は、基準方向Ｋに２００個以上のチャンネル３を有する。
【００２３】
ノズルプレート５は突起７をアクチュエータ基板２側の表面ＮＳに備える。突起７は、開口部３ａａの基準方向Ｋにおける両端近傍に位置する第一突条７ａを有する。第一突条７ａは、開口部３ａａの基準方向Ｋにおける一端近傍の第一突条７ａａと他端近傍の第一突条７ａｂに分離している。つまり、隣接する開口部３ａａの間は側壁２ｗの下端面（下面ＬＳ）から成り、側壁２ｗの下端面を２つの第一突条７ａａ、７ａｂが挟む構成となっている。ノズル孔６は、１つの側壁２ｗに対応する第一突条７ａａと、当該１つの側壁に隣接する側壁２ｗに対応する第一突条７ａｂの間に位置する。また、ノズル孔６は、開口部３ａａの基準方向Ｋにおける略中央に位置する。ノズルプレート５はポリイミド膜や金属薄膜を使用することができる。第一突条７ａａ、７ａｂは、エッチング法や成型法により形成することができる。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、ノズルプレート５の複数の第一突条７ａはアクチュエータ基板２の複数のチャンネル３に対応し、隣接する２つの第一突条７ａａ、７ａｂが一つのチャンネル３の開口部３ａａに嵌合する。つまり、１つの側壁２ｗに対応する一方の第一突条７ａａによりチャンネル３の一方の側面に対するノズル孔６の位置が規定され、当該１つの側壁に隣接する側壁２ｗに対応する他方の第一突条７ａｂによりチャンネル３の他方の側面に対するノズル孔６の位置が規定される。その結果、チャンネル３の基準方向Ｋにおいて、チャンネル３に対するノズル孔６の位置のばらつきが低減する。
【００２５】
第一突条７ａ（第一突条７ａａ、７ａｂ）の高さｈは、ノズルプレート５の表面、つまり側壁２ｗの下端面（下面ＬＳ）が当接するアクチュエータ基板２側の表面ＮＳから、好ましくは１０μｍ〜２５μｍの範囲とする。高さｈが１０μｍよりも低いと第一突条７ａが開口部３ａａに係止し難くなり、高さｈが２５μｍを超えると、第一突条７ａ自体がチャンネル３の容積を変化させてしまう。
【００２６】
また、第一突条７ａ（第一突条７ａａ、７ａｂ）の基準方向Ｋの幅ｔ１は、表面ＮＳにおけるノズル孔６の直径をｒとして、５μｍ〜（ｗ１−ｒ）／２の範囲とする。幅ｔ１が５μｍよりも薄いと、第一突条７ａがチャンネル３の開口部に係止し難くなり、幅ｔ１が（ｗｌ−ｒ）／２を超えると、第一突条７ａがノズル孔６に被さってノズル孔６が変形し、吐出条件が変化することがある。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、第一突条７ａ（突起７）は、基準方向Ｋと直交する直交方向Ｊにおいて、開口部３ａａの直交方向Ｊの幅ｗ２と同程度の幅ｔ２を有する。つまり、第一突条７ａは開口部３ａａの直交方向Ｊにおける両端近傍に位置する。また、第一突条７ａの直交方向Ｊの幅ｔ２は開口部３ａａの直交方向Ｊの幅ｗ２を超えない。ノズル孔６は第一突条７ａの直交方向Ｊにおける幅ｔ２の略中央に位置する。更に、直交方向Ｊにおいて、第一突条７ａの一端の位置はチャンネル３の下面ＬＳに開口する開口部３ａａの一端により規定され、他端の位置はチャンネル３の開口部３ａａの他端により規定される。従って、チャンネル３の直交方向Ｊにおいて、チャンネル３に対するノズル孔６の位置は第一突条７ａにより正確に位置決めされる。その結果、チャンネル３の直交方向Ｊにおいて、チャンネル３に対するノズル孔６の位置のばらつきが低減する。
【００２８】
ノズルプレート５はアクチュエータ基板２の下面ＬＳに熱硬化型の接着剤により接着する。ノズルプレート５をアクチュエータ基板２の下面ＬＳに接着する際に加熱するが、第一突条７ａをチャンネル３の開口部３ａａに嵌合させて、熱膨張による位置ずれを防止し、全てのノズル孔６を全てのチャンネル３の所定の位置に正確に固定することができる。そのため、ノズル孔６から吐出する液滴の吐出方向、或いは吐出速度のばらつきを低減させることができる。
【００２９】
なお、第一突条７ａは、開口部３ａａの直交方向Ｊの幅ｗ２に亘って形成することに代えて、第一突条７ａをノズル孔６の近傍には形成せず、開口部３ａａの直交方向Ｊの両端側にのみ設置してもよい。これにより、チャンネル３の短手方向のチャンネル幅（本実施形態では開口部３ａａの基準方向Ｋの幅ｗ１と同じ）がノズルプレート５の表面ＮＳに開口するノズル孔６の直径ｒに近づいても、ノズル孔６の形状やノズル孔６の側面の傾き角を変更する必要が無い。
【００３０】
また、本実施形態において、突起７が全てのチャンネル３に対応させてノズルプレート５に形成されるが、本発明はこれに限定されず、基準方向Ｋに配列する複数の開口部３ａａごとに一つの突起７が嵌合する構成であってもよい。また、本実施形態では開口部３ａａの基準方向Ｋの幅ｗ１が直交方向Ｊの幅ｗ２よりも狭いが、本発明はこの関係に限定されず、開口部３ａａの基準方向Ｋの幅ｗ１と直交方向Ｊの幅ｗ２が同等、或いは基準方向Ｋの幅ｗ１が直交方向Ｊの幅ｗ２よりも広くてもよい。また、本実施形態では、全てのチャンネル３が液滴を吐出する吐出チャンネルであるが、これに代えて、吐出チャンネルと非吐出チャンネルが基準方向Ｋに交互に配置する構成であってもよい。また、側壁２ｗのピエゾ効果を利用してチャンネル３の液体に圧力波を生成し、ノズル孔６から液滴を吐出させる方式に代えて、アクチュエータ基板２の上部に圧電体からなるアクチュエータを設置し、このアクチュエータからチャンネル３に振動を伝達してチャンネル３の液体に圧力波を生成する方式であってもよい。
【００３１】
（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の模式的な分解斜視図である。図３は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図３（ａ）がチャンネル列４の方向である基準方向Ｋの部分断面模式図であり、図３（ｂ）が吐出チャンネル３ａの断面模式図であり、図３（ｃ）が非吐出チャンネル３ｂの断面模式図である。同一の部分又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。
【００３２】
図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電体基板２ａと、圧電体基板２ａの上面ＵＳに設置されるカバープレート２ｂと、圧電体基板２ａの下面ＬＳに設置されるノズルプレート５とを備える。圧電体基板２ａとカバープレート２ｂがアクチュエータ基板２を構成する。アクチュエータ基板２は、液滴吐出側の下面ＬＳに開口部を有する複数のチャンネル３が基準方向Ｋに配列してチャンネル列４を構成する。チャンネル３は液体を吐出する吐出チャンネル３ａと液体を吐出しない非吐出チャンネル３ｂを備える。吐出チャンネル３ａは下面ＬＳに開口部３ａａを有し、非吐出チャンネル３ｂは下面ＬＳに開口部３ｂａを有する。ノズルプレート５は、吐出チャンネル３ａに連通するノズル孔６を有し、アクチュエータ基板２の液滴吐出側の下面ＬＳに設置される。ノズルプレート５は、アクチュエータ基板２の側の表面ＮＳに開口部３ａａに嵌合する第一突条７ａ（突起７）を備える。第一突条７ａは、吐出チャンネル３ａの２つの側面に沿って突出する２つの第一突条７ａａ、７ａｂを有し、この２つの第一突条７ａａ、７ａｂが開口部３ａａに嵌合する。
【００３３】
具体的に説明する。吐出チャンネル３ａと非吐出チャンネル３ｂは、圧電体基板２ａの板厚方向に貫通し、基準方向Ｋに交互に配列してチャンネル列４を構成する。カバープレート２ｂは互いに分離する２つの液室２ｂａ、２ｂｂを備える。２つの液室２ｂａ、２ｂｂは、複数の吐出チャンネル３ａの、基準方向Ｋに直交する直交方向Ｊおける両端部にそれぞれ連通する。吐出チャンネル３ａと非吐出チャンネル３ｂは、外周にダイヤモンド砥粒が埋め込まれた円盤状ブレードにより研削して形成する。そのため、直交方向Ｊにおける両端部にブレードの円弧形状が残る。吐出チャンネル３ａは圧電体基板２ａの上面ＵＳ側から研削して形成し、吐出チャンネル３ａの両端部は下面ＬＳから上面ＵＳに切り上がる傾斜面となる。非吐出チャンネル３ｂは圧電体基板２ａの下面ＬＳ側からカバープレート２ｂに達し、液室２ｂａ、２ｂｂには達しない深さに研削して形成し、非吐出チャンネル３ｂの両端部は上面ＵＳから下面ＬＳ側に切り下がる傾斜面を成す。非吐出チャンネル３ｂは圧電体基板２ａの一方の側面ＳＳまで延在する。延在する領域の非吐出チャンネル３ｂは下面ＬＳからの深さが圧電体基板２ａの厚さの１／２よりも深いが、上面ＵＳには達しない。圧電体基板２ａの上面ＵＳに開口する吐出チャンネル３ａの開口部３ａｂは、上面ＵＳに開口する非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂｂよりも直交方向Ｊの幅が広い。
【００３４】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、圧電体基板２ａは、下面ＬＳの基準方向Ｋに交互に開口する開口部３ａａと開口部３ｂａを有する。開口部３ａａが吐出チャンネル３ａの開口部であり、開口部３ｂａが非吐出チャンネル３ｂの開口部である。吐出チャンネル３ａの開口部３ａａは非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａより直交方向Ｊの幅が狭く、非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａは下面ＬＳの一方の端部の手前から他方の端部、即ち側面ＳＳまで延在する。
【００３５】
ノズルプレート５は複数の第一突条７ａ（突起７）をアクチュエータ基板２側の表面ＮＳに備える。第一突条７ａは開口部３ａａの基準方向Ｋにおける両端近傍に位置する第一突条７ａａ及び第一突条７ａｂを有する。ノズル孔６は、１つの側壁２ｗに対応する第一突条７ａａと、当該１つの側壁に隣接する側壁２ｗに対応する第一突条７ａｂの間に位置する。また、ノズル孔６は、開口部３ａａの基準方向Ｋにおける略中央に位置する。隣接する２つの第一突条７ａａ、７ａｂが１つの開口部３ａａに嵌合する。つまり、隣接する２つの第一突条７ａａ、７ａｂのうち、１つの側壁２ｗに対応する一方の第一突条７ａａにより吐出チャンネル３ａの一方の側面に対するノズル孔６の位置が規定され、当該１つの側壁に隣接する側壁２ｗに対応する他方の第一突条７ａｂにより吐出チャンネル３ａの他方の側面に対するノズル孔６の位置が規定される。その結果、吐出チャンネル３ａの基準方向Ｋにおけるノズル孔６の位置が、全ての吐出チャンネル３ａにおいて正確に位置決めされる。同様に、吐出チャンネル３ａの直交方向Ｊにおいて、第一突条７ａの一端の位置は吐出チャンネル３ａの開口部３ａａの一端により規定され、第一突条７ａの他端の位置は吐出チャンネル３ａの開口部３ａａの他端により規定される。つまり、吐出チャンネル３ａの直交方向Ｊにおいて、吐出チャンネル３ａに対するノズル孔６の位置を第一突条７ａにより正確に位置決めすることができる。その結果、吐出チャンネル３ａに対するノズル孔６の位置のばらつきが低減する。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、吐出チャンネル３ａは、圧電体基板２ａの厚さの略１／２よりも下方の側面に共通電極８ａを備える。図３（ｃ）に示すように、非吐出チャンネル３ｂは、圧電体基板２ａの厚さの略１／２よりも下方の側面に個別電極８ｂを備える。圧電体基板２ａは、下面ＬＳに、共通電極８ａと電気的に接続する共通端子９ａと個別電極８ｂと電気的に接続する個別端子９ｂとを備える。個別端子９ｂは隣接する２つの非吐出チャンネル３ｂの間であり、側面ＳＳの近傍の下面ＬＳに位置する。共通端子９ａは、吐出チャンネル３ａの端部と個別端子９ｂとの間の下面ＬＳに位置する。共通端子９ａは、吐出チャンネル３ａの両側面に位置する２つの共通電極８ａに電気的に接続する。個別端子９ｂは、吐出チャンネル３ａを挟む２つの非吐出チャンネル３ｂの吐出チャンネル３ａの側の側面に位置する２つの個別電極８ｂに電気的に接続する。
【００３７】
カバープレート２ｂは圧電体基板２ａの上面ＵＳに接着剤により接合される。カバープレート２ｂは吐出チャンネル３ａの上部を塞ぎ、吐出チャンネル３ａを挟む側壁２ｗの上端部を固定する。カバープレート２ｂは互いに離間する２つの液室２ｂａ、２ｂｂを備える。一方の液室２ｂａは複数の吐出チャンネル３ａの一方の端部に連通し、他方の液室２ｂｂは複数の吐出チャンネル３ａの他方の端部に連通する。いずれの液室２ｂａ、２ｂｂも非吐出チャンネル３ｂには連通しない。従って、一方の液室２ｂａに液体を供給すると、複数の吐出チャンネル３ａに液体が流入し、更に複数の吐出チャンネル３ａから他方の液室２ｂｂに液体が流出する。即ち、液体を循環させることができる。また、両方の液室２ｂａ、２ｂｂに液体を供給し、両方の液室２ｂａ、２ｂｂから複数の吐出チャンネル３ａに液体を供給することができる。
【００３８】
ノズルプレート５は個別端子９ｂ及び共通端子９ａの一部が露出するようにして圧電体基板２ａの下面ＬＳに接着剤により接合される。ノズルプレート５は、第一突条７ａａ、７ａｂを吐出チャンネル３ａの開口部３ａａに嵌合させて圧電体基板２ａに接着する。この際に、第一突条７ａａ、７ａｂは吐出チャンネル３ａに余分な接着剤が流れ込むのを防止するストッパーとしても機能する。接着剤が吐出チャンネル３ａに流れ込んで吐出チャンネル３ａの容積が変化して、ノズル孔６から吐出する液滴の吐出条件が変動するのを防ぐことができる。
【００３９】
ノズルプレート５はアクチュエータ基板２の下面ＬＳに熱硬化型の接着剤により接着する。ノズルプレート５をアクチュエータ基板２の下面ＬＳに接着する際に加熱するが、第一突条７ａａ、７ａｂを吐出チャンネル３ａの開口部３ａａに嵌合させて、熱膨張による位置ずれを防止し、全てのノズル孔６を全ての吐出チャンネル３ａの所定の位置に正確に固定することができる。そのため、ノズル孔６から吐出する液滴の吐出方向、或いは吐出速度のばらつきを低減させることができる。
【００４０】
圧電体基板２ａはＰＺＴセラミックスを使用することができる。圧電体基板２ａは下面ＬＳ又は上面ＵＳの法線方向に予め分極処理が施されている。カバープレート２ｂは、ＰＺＴセラミックスやその他のセラミックス、合成樹脂等を使用することができる。カバープレート２ｂと圧電体基板２ａとを同じ材料、例えばＰＺＴセラミックスを使用すれば、温度変化に対するアクチュエータ基板２の変形を防止することができる。ノズルプレート５はポリイミド膜や金属膜を使用することができる。圧電体基板２ａの吐出チャンネル３ａ及び非吐出チャンネル３ｂのチャンネル幅、吐出チャンネル３ａと非吐出チャンネル３ｂを分離する側壁２ｗの基準方向Ｋの幅ｗｔは、例えば数１０μｍ〜１００μｍである。吐出チャンネル３ａが下面ＬＳに開口する開口部３ａａの直交方向Ｊの幅ｗ２は、例えば１００μｍ〜数ｍｍである。ノズルプレート５に形成する第一突条７ａａ、７ａｂの高さｈは、１０μｍ〜２５μｍの範囲とすることが好ましい。第一突条７ａａ、７ａｂの基準方向Ｋの幅ｔ１は、表面ＮＳにおけるノズル孔６の直径をｒ、吐出チャンネル３ａの基準方向Ｋのチャンネル幅をｗｌとして、好ましくは５μｍ〜（ｗｌ−ｒ）／２の範囲である。
【００４１】
液体噴射ヘッド１は、更に、図示しないフレキシブル回路基板を備える。フレキシブル回路基板は、配線パターンを備え、圧電体基板２ａの下面ＬＳに設置される。配線パターンと共通端子９ａ、及び、配線パターンと個別端子９ｂは電気的に接続される。本実施形態では、フレキシブル回路基板が圧電体基板２ａの液滴吐出側の下面ＬＳに接続される。フレキシブル回路基板を圧電体基板２ａのカバープレート２ｂ側に設ける必要が無いため、フレキシブル回路基板の実装が容易となり、カバープレート２ｂ側の構造を簡素化することができる。
【００４２】
液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。カバープレート２ｂの液室２ｂａ又は液室２ｂｂ、或いは両方の液室２ｂａ、２ｂｂに液体を供給し、吐出チャンネル３ａに液体を充填する。次に、図示しないフレキシブル回路基板を介して共通端子９ａと個別端子９ｂに駆動信号を与える。具体的には、共通端子９ａをＧＮＤに接続し、個別端子９ｂに駆動信号を与える。すると、吐出チャンネル３ａを挟む２つの側壁２ｗが厚み滑り変形し、吐出チャンネル３ａの容積を瞬間的に変化させる。例えば、吐出チャンネル３ａの容積が拡張して液室２ｂａ、２ｂｂから液体を引き込み、次に、吐出チャンネル３ａの容積が縮小してノズル孔６から液滴を吐出する。液体は共通電極８ａには接するが個別電極８ｂには接しない。そのため、導電性の液体を使用しても電気分解は生じない。
【００４３】
本実施形態において、圧電体基板２ａは下面ＬＳの法線方向に一様に分極処理を施しているが、これに代えて、互いに反対方向に分極処理を施した２枚の圧電体基板を積層した圧電体基板２ａを使用してもよい。また、共通端子９ａ及び個別端子９ｂを圧電体基板２ａの上面ＵＳに設けてもよい。この場合は、共通電極８ａ及び個別電極８ｂは吐出チャンネル３ａ及び非吐出チャンネル３ｂの深さの１／２よりも上方の側面に設置する。また、本実施形態において、ノズルプレート５の表面ＮＳに非吐出チャンネル３ｂに対応する突起７を設けていないが、非吐出チャンネル３ｂに対応する突起７（第一突条７ａ）を加えてもよい。また、第一突条７ａを開口部３ａａの直交方向Ｊの幅に亘る幅に形成することに代えて、第一突条７ａをノズル孔６の近傍には形成せず、開口部３ａａの直交方向Ｊにおける両端側にのみ設置してもよい。
【００４４】
（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の基準方向Ｋの部分断面模式図である。第一実施形態と異なる点は、ノズルプレート５に設置する突起７の形状と、突起７が嵌合する開口部である。同一の部分又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】
図４に示すように、液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２とアクチュエータ基板２の液滴吐出側の下面ＬＳに設置されるノズルプレート５とを備える。アクチュエータ基板２は下面ＬＳに開口する開口部３ａａを有する吐出チャンネル３ａと開口部３ｂａを有する非吐出チャンネル３ｂが交互に配列してチャンネル列４を構成する。ノズルプレート５は吐出チャンネル３ａに連通するノズル孔６を有する。ノズルプレート５は非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａに嵌合する第二突条７ｂ（突起７）を備える。第二突条７ｂは、開口部３ｂａの基準方向Ｋの幅ｗ３に略等しい幅を有する。この構成により、吐出チャンネル３ａ及び非吐出チャンネル３ｂが基準方向Ｋに狭ピッチで多数配列する場合でも、ノズルプレート５の第二突条７ｂをアクチュエータ基板２の開口部３ｂａに嵌合させて、ノズルプレート５のノズル孔６をアクチュエータ基板２の吐出チャンネル３ａに確実に位置合わせすることができる。
【００４６】
具体的に説明する。アクチュエータ基板２の下面ＬＳには吐出チャンネル３ａの開口部３ａａと非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａが基準方向Ｋに交互に配列する。側壁２ｗは吐出チャンネル３ａと非吐出チャンネル３ｂを分離する。吐出チャンネル３ａ及び非吐出チャンネル３ｂの基準方向Ｋのチャンネル幅はそれぞれ開口部３ａａの基準方向Ｋの幅ｗ１及び開口部３ｂａの基準方向Ｋの幅ｗ３と同じであり、例えば数１０μｍ〜１００μｍである。側壁２ｗの基準方向Ｋの幅ｗｔは、例えば数１０μｍ〜１００μｍである。吐出チャンネル３ａ及び非吐出チャンネル３ｂの直交方向Ｊのチャンネル幅はそれぞれ開口部３ａａの直交方向Ｊの幅及び開口部３ｂａの直交方向Ｊの幅と同程度であり、例えば数１００μｍ〜数ｍｍである。第二突条７ｂは、基準方向Ｋの幅が非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａの基準方向Ｋの幅ｗ３と同程度であり、直交方向Ｊの幅は非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａの直交方向Ｊの幅と同程度である。なお、第二突条７ｂは、開口部３ｂａの直交方向Ｊの両端部に亘って形成することに代えて、開口部３ｂａの直交方向Ｊの両端側にのみ設置してもよい。
【００４７】
これにより、ノズルプレート５の各ノズル孔６を各吐出チャンネル３ａに正確に位置合わせすることができる。ノズルプレート５をアクチュエータ基板２の下面ＬＳに接着する際に加熱するが、第二突条７ｂを非吐出チャンネル３ｂの開口部３ｂａに嵌合させて、熱膨張による位置ずれを防止することができる。
【００４８】
ノズルプレート５の厚さをｔとして、第二突条７ｂは、ノズルプレート５の表面ＮＳからの高さｈを、好ましくは１０μｍ〜ｔとする。高さｈが１０μｍよりも低いと第二突条７ｂが開口部３ｂａに係止し難くなり、高さｈがノズルプレート５の厚さｔを超えると、第二突条７ｂを開口部３ｂａに嵌合させる際の作業性が低下する。
【００４９】
なお、第二突条７ｂを、非吐出チャンネル３ｂに対応する位置に加えて、又は、非吐出チャンネル３ｂに対応する位置に代えて、吐出チャンネル３ａに対応する位置に設置することができる。この場合、吐出チャンネル３ａの容積は第二突条７ｂの体積分、第二突条７ｂを設置しないときよりも減少するが、この容積減少分は吐出チャンネル３ａの深さを深く形成して補うことができる。また、ノズル孔６は第二突条７ｂとノズルプレート５を貫通することになるので、第二突条７ｂを設置しないときのノズル孔６とは異なる形状となるが、ノズルプレート５を第二突条７ｂの高さｈ分差し引いた厚さとすれば、ノズル孔６の形状を維持することができる。また、吐出チャンネル３ａに対応する第二突条７ｂを、開口部３ａａの直交方向Ｊの幅に亘って形成することに代えて、ノズル孔６近傍には第二突条７ｂを形成せず、開口部３ａａの両端側にのみ形成してもよい。開口部３ａａに嵌合する第二突条７ｂをこのように形成すれば、吐出チャンネル３ａの第二突条７ｂの設置に伴う容積変化が少なく、ノズル孔６の形状を変更しなくともよい。本実施形態の第二突条７ｂは、第二実施形態の液体噴射ヘッド１に適用することができる。
【００５０】
（第四実施形態）
図５は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の基準方向Ｋの部分断面模式図である。第一実施形態又は第二実施形態と異なる点は、ノズルプレート５が積層構造を有する点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分又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。
【００５１】
図５に示すように、液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２とアクチュエータ基板２の液滴吐出側の下面ＬＳに設置されるノズルプレート５とを備える。アクチュエータ基板２は、下面ＬＳに開口部３ａａを有する複数のチャンネル３が基準方向Ｋに配列してチャンネル列４を構成する。ノズルプレート５はチャンネル３に連通するノズル孔６を有する。ノズルプレート５は開口部３ａａに嵌合する第一突条７ａ（突起７）を備える。
【００５２】
ノズルプレート５は、表面が平坦な第一シート５ａと、表面に突起７が形成される第二シート５ｂが積層される積層構造を有し、第二シート５ｂの突起７がチャンネル３の開口部に嵌合する。これにより、チャンネル３が基準方向Ｋに狭ピッチで多数配列する場合でも、ノズルプレート５のノズル孔６をアクチュエータ基板２のチャンネル３に確実に位置合わせをすることができる。また、第二シート５ｂとして突起７の形成の容易な材料を選択することができる。その他の構成は第一実施形態又は第二実施形態と同様である。また、第三実施形態のノズルプレート５を、本実施形態と同様に第一シート５ａ及び第二シート５ｂの積層構造としてもよい。
【００５３】
（第五実施形態）
図６は本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第四実施形態のいずれかを使用する。
【００５４】
液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。
【００５５】
一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９とを備えている。
【００５６】
キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。
【００５７】
なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  液体噴射ヘッド
２  アクチュエータ基板、２ａ  圧電体基板、２ｗ  側壁、
２ｂ  カバープレート  ２ｂａ、２ｂｂ  液室
３  チャンネル、３ａ  吐出チャンネル、３ｂ  非吐出チャンネル、３ａａ、３ｂａ  開口部
４  チャンネル列
５  ノズルプレート、５ａ  第一シート、５ｂ  第二シート
６  ノズル孔
７  突起、７ａ、７ａａ、７ａｂ  第一突条、７ｂ  第二突条
８ａ  共通電極、８ｂ  個別電極
９ａ  共通端子、９ｂ  個別端子
ＵＳ  上面、ＬＳ  下面、ＮＳ  表面
ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４  開口部の幅、ｈ  突起の高さ、ｗｔ  側壁の幅
ｔ１  第一突条の幅、ｒ  ノズル孔の直径、ｔ  ノズルプレートの厚さ
【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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