JP2006205621A - 液体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力室内に侵入した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、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、圧力室１４の縁から、その長手方向に沿って内側へ延在する凸部４１，４２がそれぞれ設けられている。そのため、インク流入口１４ａ付近、及び、インク流出口１４ｂ付近におけるインクの流速が高められ、気泡が排出されやすくなる。
【選択図】 図４

Description

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。

液体に圧力を付与して移送する液体移送装置として、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドが知られている。また、このインクジェットヘッドとしては、ノズルに連通する圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力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。ここで、一般的な圧電アクチュエータは、圧力室を覆う振動板と、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）等からなる圧電素子等を有し、圧電素子に電界が作用したときに生じる変形を利用して振動板を変形させて、圧力室内のインクに圧力を付与するように構成されている。

ところで、前述したようなインクジェットヘッドにおいて、流路ユニットに連なるインクカートリッジを交換する際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。このような状態では、圧電アクチュエータにより圧力室内のインクに圧力を付与する際に、その圧力の一部が気泡により吸収されてしまう。すると、インクの液滴がノズルから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。そこで、一般的なインクジェットヘッドは、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、パージ動作を実行可能に構成されている。

しかしながら、圧力室のインク流入口、あるいは、インク流出口付近では、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、一度のパージ動作で、インク流入口及びインク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い。そのため、前述のパージ動作を何度も繰り返し行う必要があり、その分、インクを余計に消費してしまうことになっていた。

そこで、その内部に気泡が滞留しにくい構造の圧力室を有するインクジェットヘッドが提案されている。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、圧力室は略長円（楕円）形状に形成されており、この圧力室の長手方向両端部において、圧力室の縁の近傍に、インク流入口及びインク流出口がそれぞれ配置されている。ここで、この圧力室を形成する流路部材には、インク流出口側の圧力室の端部から水平に延在する凸部が形成されている。また、この凸部は、平面視で、圧力室の縁にほぼ沿うように湾曲した略三日月状に形成されている。そのため、このような凸部が設けられたインク流出口付近に気泡が滞留しにくくなっている。

特開平９−２２６１２０号公報（図３）

しかしながら、前述した特許文献１のインクジェットヘッドでは、圧力室内に突出した凸部の平面形状は、圧力室の縁にほぼ沿うように三日月状に湾曲している。従って、この凸部の内面（湾曲面）にインクのよどみが生じて、気泡が滞留してしまう虞がある。特に、この特許文献１のインクジェットヘッドのように、圧力室が長手方向に延びる中心線に対して対称な形状に形成されている場合には、この圧力室内の流れが線対称な流れとなる。そして、その線対称な流れがインク流出口付近に設けられた三日月状の凸部内面において衝突して、凸部内面に流速がほぼ０となる点（よどみ点）が生じてしまうと、この部分に滞留する気泡を排出することが困難になる。

本発明の目的は、圧力室内に侵入した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

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、前記複数の圧力室に夫々対応する複数の個別電極、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、前記圧力室の縁から、その内側へ向いた所定の一方向に沿って延在する凸部が設けられていることを特徴とするものである。

この液体移送装置において、複数の個別電極に対して選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された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。

ここで、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、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、圧力室の縁からその内側へ延在する凸部が設けられている。そのため、この凸部により、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。さらに、圧力室の内側へ向いた所定の一方向に沿って凸部が延在しているため、液体の流れが、液体流入口付近、あるいは、液体流出口付近で衝突するのが凸部により阻止されるため、よどみが生じにくくなる。従って、液体流入口、あるいは、液体流出口付近に気泡が滞留しにくくなり、パージ動作時に気泡が確実に排出される。

第２の発明の液体移送装置は、前記第１の発明において、前記凸部は、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るとともによどみも生じにくくなるため、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なり、パージ動作時に圧力室内の気泡がより確実に排出される。

第３の発明の液体移送装置は、前記第２の発明において、各圧力室は、前記平面に直交する方向から見て、一方向に細長い形状に形成され、前記液体流入口及び前記液体流出口は、前記圧力室の縁の近傍で、且つ、前記圧力室の長手方向に関して向かい合う位置に配置されており、前記凸部は、前記圧力室の縁から前記長手方向に沿って延在し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、圧力室が一方向に細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。但し、この場合には、圧力室の縁の近傍に設けられた液体流入口及び液体流出口付近（特に、圧力室内における液体の線対称な流れが衝突して、速度が０となる液体流出口付近）で液体がよどみやすくなる。しかし、この第３の発明においては、凸部により、液体流入口付近及び液体流出口付近において、液体の流れが衝突するのが阻止されるため、よどみが生じにくくなる。

第４の発明の液体移送装置は、前記第３の発明において、前記凸部は、前記圧力室の縁のうち、最も上流側に位置する部分及び最も下流側に位置する部分から、それぞれ前記圧力室の長手方向に沿って延在していることを特徴とするものである。圧力室の縁のうち、最も上流側に位置する部分及び最も下流側に位置する部分においては、一般的に液体がよどみやすくなるが、この部分から圧力室の長手方向に沿って凸部が延在しているため、よどみが生じにくくなって、気泡の滞留が防止される。

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、前記凸部は、前記振動板の前記圧力室側の面に接しており、さらに、前記振動板から離れる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、凸部と振動板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。

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、各圧力室と重なり且つ前記凸部と重ならない領域には、凹部が形成されていることを特徴とするものである。この場合には、この凹部が形成された、圧力室と重なる領域における振動板の厚さがそれ以外の部分における厚さよりも薄くなっており、振動板の剛性が部分的に低下している。そのため、圧電層の個別電極と共通電極とに挟まれた部分（駆動部）が変形したときに、振動板がより変形しやすくなることから、圧電アクチュエータの駆動効率が向上する。

第７の発明の液体移送装置は、前記第６の発明において、前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、対応する前記圧力室の中央部と重なる領域に配置され、前記凹部は、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おいて、前記圧力室の縁に沿って延びる溝であることを特徴とするものである。このように、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）に溝が形成されていることから、駆動部の外側の領域の剛性がその他の部分よりも低下している。従って、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駆動部が変形した場合に、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する現象、いわゆる、クロストークが抑制される。従って、クロストークに起因して生じる、液滴速度や液滴体積等のインク吐出特性のばらつきが小さくなり、印字品質の低下が防止される。

尚、前述の第１〜第７の何れかの発明において、前記凸部が、前記複数の圧力室が形成された圧力室プレートに一体形成されていてもよい（第８の発明）。あるいは、前記凸部が、前記振動板に一体形成されていてもよい（第９の発明）。これらの発明によれば、凸部が圧力室プレートや振動板とは別の部材で形成される場合に比べて、液体移送装置の構成が簡単になる。

本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、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に対してインクを吐出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２〜図７参照）の出射口から記録用紙Ｐに対してインクを吐出する。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。

次に、インクジェットヘッド１について詳細に説明する。
図２〜図７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５参照）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。

まず、流路ユニット２について説明する。図５〜図７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。

図２〜図７に示すように、キャビティプレート１０（圧力室プレート）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５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。

各圧力室１４は、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、本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おり、圧力室１４の長手方向に関して互いに向かい合っている。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。

さらに、図３〜図５、及び、図７に示すように、平面視で（複数の圧力室１４が配置された平面と直交する方向から見て）、インク流入口１４ａ（後述の連通孔１５の上側開口）と重なる領域と、インク流出口１４ｂ（後述の連通孔１６の上側開口）と重なる領域に、それぞれ圧力室１４の縁からその長手方向に沿って内側へ延在する凸部４１，４２が設けられている。これら凸部４１，４２は、インク流入口１４ａ付近及びインク流出口１４ｂ付近に気泡が滞留しにくくするためのものであるが、その作用及び効果については後ほどさらに詳しく説明する。

図３〜図５、及び、図７に示すように、ベースプレート１１の、平面視で圧力室１４の両端部に重なる位置には、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと夫々連通する連通孔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５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、流路ユニット２に接続されたインクカートリッジ（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、複数の圧力室１４のマニホールド１７と反対側の端部と夫々重なる位置には、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、同心円状となるように夫々配置されている。

そして、図５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。

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７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。

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。

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６、図７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。

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５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。

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（厚み方向）の電界が生じる。すると、この駆動部３１ａ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。

ところで、流路ユニット２内に接続されるインクカートリッジを交換したときなどに、空気が流路ユニット２の個別インク流路２１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、インクの液滴がノズル２０から正常な速度で噴射されなくなったり、あるいは、液滴が全く噴射されなくなってしまうこともある。そこで、本実施形態のインクジェットヘッド１は、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、パージ動作を行うことが可能に構成されている。このパージ動作は、例えば、ノズル２０側からパージポンプ（図示省略）等によりインクを強制的に吸引することにより行われる。

しかしながら、図２〜図５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箇所が生じやすい。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付近に滞留しやすく、この気泡を完全に排出するには、前述のパージ動作を何度も行う必要があり、インクが無駄に消費されてしまうことになる。

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おり、その長手方向に関して互いに向かい合っている。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。ここで、圧力室１４内の線対称なインクの流れは、圧力室１４の縁の端部（最も下流側の部分）において衝突し、この部分に、速度がほぼ０となる点（よどみ点）が生じることから、インク流出口１４ｂ付近には、特に気泡が残留しやすくなる。

そこで、本実施形態のインクジェットヘッド１においては、図３〜図５及び図７に示すように、インク流入口１４ａ（連通孔１５の上側開口）と重なる領域と、インク流出口１４ｂ（連通孔１６の上側開口）と重なる領域に、それぞれ圧力室１４の縁から内側へ延在する凸部４１，４２が設けられている。これら凸部４１，４２は、圧力室１４の内側ほど尖った略三角形状に形成されている。さらに、それらの先端部はやや丸まった形状に形成され、根元部は、略楕円形状の圧力室１４の縁に連続した曲面形状に形成されている。また、図３、図５に示すように、インク流入口１４ａ側の凸部４１は、連通孔１５の中心よりも手前（圧力室１４の縁側）の位置まで延びている。一方、インク流出口１４ｂ側の凸部４２は、連通孔１６の中心を通ってさらに圧力室１４の内側の方向まで延びている。

そして、図７に示すように、これら凸部４１，４２は、インク流入口１４ａ付近及びインク流出口１４ｂ付近において、振動板３０から下方へ突出するように配置されている。そのため、これら凸部４１，４２により、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近における流路面積がそれぞれ狭められている。つまり、インク流入口１４ａ付近及びインク流出口１４ｂ付近においてインクの流速が局所的に高くなる。さらに、これら凸部４１，４２は、圧力室１４の縁のうち、略楕円形の圧力室１４の上流側に位置する部分、及び、下流側に位置する部分から、圧力室１４の長手方向に沿って内側へそれぞれ突出している。そのため、圧力室の長手方向両端部（特に、インク流出口１４ｂ付近）において、インクの流れが衝突するのが凸部４１，４２により阻止されるため、よどみが生じにくくなる。しかも、凸部４１，４２の根元部は、圧力室１４の縁に連続した曲面形状に形成されているため、これらの根元部（特に、凸部４１の根元部）においてもインクの流れが凸部４１，４２の先端部に向かいやすくなり、よどみが生じにくくなる。従って、パージ動作を行ったときに、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近に滞留している気泡が確実に排出される。

尚、図７に示すように、インク流出口１４ｂ側の凸部４２は、下側（振動板３０と反対側）ほど細くなるテーパー状に形成されている。つまり、凸部４２と振動板３０との間の隅部の角度が９０度より大きくなっているため、この隅部には気泡が滞留しにくい。また、特に図示しないが、インク流入口１４ａ側の凸部４１も同様に下側ほど細くなるテーパー状に形成されており、この凸部４１と振動板３０との間の隅部においても気泡が滞留しにくくなっている。

また、凸部４１，４２は、複数の圧力室１４が形成されたキャビティプレート１０に一体形成されている。そのため、キャビティプレート１０とは別の部材により凸部４１，４２を形成する場合と比較して、流路ユニット２の構造が簡単になる。また、キャビティプレート１０にエッチング等により圧力室１４を形成する際に同時に凸部４１，４２を形成することにより、製造工程を簡略化することができる。

次に、前記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。
１］凸部は、前記実施形態の凸部４１，４２のような形状のものに限られず、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと重なる領域において、圧力室１４の縁から内側へ突出状に延在するものであれば、種々の形状のものを採用できる。例えば、図８に示すように、先端が丸まっておらず、尖った形状に形成された凸部４１Ａ，４２Ａであってもよい（変更形態１）。また、図９に示すように、インク流出口１４ｂ側の凸部４２Ｂは、その先端が連通孔１６の中心（ノズル２０）と重なる位置まで届かない、短い長さのものであってもよい（変更形態２）。あるいは、図１０に示すように、凸部４１Ｃ，４２Ｃが、連通孔１５，１６をそれぞれ横切るような長いものであってもよい（変更形態３）。

２］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３１Ｄが配置されていてもよい（変更形態４）。

３］前記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５）。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。

４］前記実施形態では、複数の圧力室１４が形成されたキャビティプレート１０に凸部４１，４２が一体形成されているが（図５参照）、圧力室を覆う振動板に凸部が一体形成されていてもよい。例えば、図１３〜図１６に示すように、振動板３０Ｆの下面（圧力室１４Ｆ側の面）の、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと部分的に重なる領域に、圧力室１４Ｆの縁からその長手方向に沿って延在する凸部４１Ｆ，４２Ｆがそれぞれ形成されていてもよい（変更形態６）。尚、この変更形態６では、キャビティプレート５０に形成された圧力室１４Ｆと重なる領域であって、凸部４１Ｆ，４２Ｆと重ならない領域には、凹部５１が形成されている。つまり、図１４、図１６に示すように、凸部４１Ｆ，４２Ｆは、その周囲の凹部５１と比べて下方（圧力室１４Ｆ側）へ突出している。また、凸部４１Ｆ，４２Ｆにおける振動板３０Ｆの厚さは、凹部５１が形成されていない部分（圧力室１４Ｆと重なっていない部分）の振動板３０Ｆの厚さに等しい。従って、振動板３０Ｆの圧力室１４Ｆと重なる領域に、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂと部分的に重なる領域を除いてハーフエッチング等により凹部５１を形成することにより、同時に凸部４１Ｆ，４２Ｆをも形成することができる。

この変更形態６においては、前記実施形態と同様に、振動板３０Ｆの下面に形成された凸部４１Ｆ，４２Ｆにより、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近の流路面積が狭められるため、インクの流速が高まり、気泡が滞留しにくくなる。また、振動板３０Ｆの圧力室１４Ｆと重なる領域に凹部５１が形成されており、振動板３０Ｆの凹部５１が形成された部分においてはそれ以外の部分よりも厚さが薄く、剛性が低下している。そのため、圧電層３１の、個別電極３２と共通電極としての振動板３０とに挟まれた部分（駆動部３１ａ）が変形したときに、振動板３０Ｆがより変形しやすくなり、圧電アクチュエータ３Ｆの駆動効率が向上する。尚、図１５、図１６に示すように、凹部５１は、圧力室１４Ｆ側（下側）ほど広がるテーパー状の断面形状を有し、凹部５１の隅部の角度は９０度よりも大きくなっている。また、図１６に示すように、凸部４２Ｆ（及び凸部４１Ｆ）は、圧力室１４Ｆ側ほど細くなるテーパー状に形成されており、凸部４１Ｆ，４２Ｆと凹部５１との間の隅部の角度は９０度よりも大きくなっている。従って、これらの隅部に気泡が滞留しにくくなっている。ここで、凹部５１及び凸部４１Ｆ，４２Ｆは、凹部５１の加工条件（例えば、エッチング速度等）を調整することにより、所望の角度となるように形成することができる。

または、圧力室１４Ｆと重なる領域に全面的に形成された前述の凹部５１の代わりに、図１７〜図２０に示すように、振動板３０Ｇの下面の、圧力室１４Ｇ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に、圧力室１４Ｇの縁に沿って延びる溝５２が形成されており、さらに、この溝５２が、振動板３０Ｇの、インク流入口１４ａ（連通孔１５）と重なる領域及びインク流出口１４ｂ（連通孔１６）と重なる領域に夫々形成された凸部４１Ｇ，４２Ｇにより分断された構成であってもよい（変更形態７）。この場合でも、凸部４１Ｇ，４２Ｇにより、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近の流路面積が狭められるため、インクの流速が高まり、気泡が滞留しにくくなる。また、溝５２により、個別電極３２（圧電層３１の駆動部３１ａ）と重なる領域の外側の剛性が部分的に低下している。そのため、駆動部３１ａが変形したときにその周囲の振動板３０Ｇがより変形しやすくなり、圧電アクチュエータ３Ｇの駆動効率が向上する。さらに、ある圧力室１４Ｇに対向する駆動部３１ａが変形した場合に、この変形が、隣接する別の圧力室１４Ｇに対向する圧電層３１及び振動板３０Ｇに伝播しにくくなるため、クロストークが抑制される。尚、図１９、図２０に示すように、溝５２も、前記変更形態６の凹部５１（図１５参照）と同様に、下側ほど広がるテーパー状に形成されているため、その隅部に気泡が滞留しにくくなっている。

さらに、図２１、図２２に示すように、前述の変更形態７と同様に、振動板３０Ｈの下面に、インク流入口１４ａと重なる領域及びインク流出口１４ｂと重なる領域において溝５２Ｈを分断する凸部４１Ｈ，４２Ｈが形成されており、それに加えて、さらに、振動板３０Ｈと接合されるキャビティプレート１０の、前記凸部４１Ｈ，４２Ｈと重なる領域に前記実施形態の凸部４１，４２（図３、図５、及び、図７参照）とほぼ同様の凸部６１，６２が形成されていてもよい（変更形態８）。この場合には、図２２に示すように、インク流入口１４ａ及びインク流出口１４ｂ付近における流路面積の減少度合がさらに大きくなって、インクの流速がより一層高められるため、滞留する気泡をさらに確実に排出することができる。

５］キャビティプレートや振動板に形成された凸部が、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。

６］圧力室は、前記実施形態の圧力室１４のような楕円形状のものに限られず、例えば、圧力室の形状が矩形状や菱形状である場合でも本発明を適用することは可能である。この場合、矩形状や菱形状の圧力室の長手方向両端部にインク流入口及びインク流出口が夫々配置され、これらインク流入口とインク流出口の少なくとも何れか一方と重なる領域に凸部が設けられることになる。さらに、圧力室は、一方向に長い平面形状を有するものに限られるものでもなく、例えば、円形や正方形である場合にも本発明を適用することも可能である。

７］以上説明した実施形態及びその変更形態は、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例であるが、インク以外の液体に圧力を付与して移送する、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。

本発明の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。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２の一部拡大図である。 流路ユニットの一部拡大平面図である。 図３のV-V線断面図である。 図３のVI-VI線断面図である。 図３のVII-VII線断面図である。 変更形態１の図３相当図である。 変更形態２の図３相当図である。 変更形態３の図３相当図である。 変更形態４の図６相当図である。 変更形態５の図５相当図である。 変更形態６の図３相当図である。 図１３のXIV-XIV線断面図である。 図１３のXV-XV線断面図である。 図１３のXVI-XVI線断面図である。 変更形態７の図３相当図である。 図１７のXVIII-XVIII線断面図である。 図１７のXIX-XIX線断面図である。 図１７のXX-XX線断面図である。 変更形態８の図３相当図である。 図２１のXXII-XXII線断面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ 流路ユニット
３，３Ｆ，３Ｇ 圧電アクチュエータ
１０ キャビティプレート
１４，１４Ｆ，１４Ｇ 圧力室
１４ａ インク流入口
１４ｂ インク流出口
３０，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ 振動板
３１，３１Ｄ 圧電層
３２ 個別電極
３４ 共通電極
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｆ，４１Ｇ，４１Ｈ 凸部
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ 凸部
５１ 凹部
５２，５２Ｈ 溝
６１，６２ 凸部

Claims (9)

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、前記複数の圧力室に夫々対応する複数の個別電極、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、前記圧力室の縁から、その内側へ向いた所定の一方向に沿って延在する凸部が設けられていることを特徴とする液体移送装置。
2. 前記凸部は、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。
3. 各圧力室は、前記平面に直交する方向から見て、一方向に細長い形状に形成され、
   前記液体流入口及び前記液体流出口は、前記圧力室の縁の近傍で、且つ、前記圧力室の長手方向に関して向かい合う位置に配置されており、
   前記凸部は、前記圧力室の縁から前記長手方向に沿って延在していることを特徴とする請求項２に記載の液体移送装置。
4. 前記凸部は、前記圧力室の縁のうち、最も上流側に位置する部分及び最も下流側に位置する部分から、それぞれ前記圧力室の長手方向に沿って延在していることを特徴とする請求項３に記載の液体移送装置。
5. 前記凸部は、前記振動板の前記圧力室側の面に接しており、さらに、前記振動板から離れる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１〜４の何れかに記載の液体移送装置。
6. 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、各圧力室と重なり且つ前記凸部と重ならない領域には、凹部が形成されてい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。
7. 前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、対応する前記圧力室の中央部と重なる領域に配置され、
   前記凹部は、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おいて、前記圧力室の縁に沿って延びる溝であることを特徴とする請求項６に記載の液体移送装置。
8. 前記凸部は、前記複数の圧力室が形成された圧力室プレートに一体形成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。
9. 前記凸部は、前記振動板に一体形成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。

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