JP2011088400A

JP2011088400A - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP2011088400A
Application number: JP2009245206A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Inoue; 篤史井上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】液体噴射特性に優れた液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体噴射装置は、液体を導入する液体導入口及び液体を排出する液体排出口
を有する液体流路を備えた液体噴射ヘッド１００と、液体を貯留する液体貯留手段５と、
液体貯留手段に連通した供給幹路６１と、供給幹路から分岐して、各液体噴射ヘッドの液
体導入口に連通し、供給幹路からの液体を各液体噴射ヘッドに供給する供給枝路６２と、
液体貯留手段に連通した回収幹路７１と、回収幹路から分岐して、各液体噴射ヘッドの液
体排出口に連通し、液体噴射ヘッドからの液体を回収幹路へ流入させる回収枝路と、を備
え、供給枝路及び回収枝路は、接続されている液体噴射ヘッドと液体貯留手段との距離が
長いほどその断面積を大きくする。
【選択図】図２

Description

本発明は液体噴射装置に関する。

従来、インクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置では、インクの乾燥やイン
ク中に存在する異物等によるノズル詰まり、あるいはインク吐出性能の低下を防止するた
め、外部からノズルに負圧を掛けてノズル内のインクを吸引するバキューム動作（メンテ
ナンス）を行っている。この場合に、ノズル数の増加に伴ってバキューム動作時のインク
消費量が多くなってランニングコストの上昇を招くことが考えられる。そこで、記録ヘッ
ドに供給するインクを循環流路で循環させ、その循環流路に設けたインクフィルターでイ
ンク中のゴミや異物を取り除くことにより、ノズル詰まりが起こりにくくなるようにし、
かつ、インクを回収して廃インク量を抑えるようにしているものがある（例えば、特許文
献１参照）。

特開２００９−２３２８９号公報（図３等参照）

このような液体噴射装置では、各記録ヘッドに対して、インクタンクからそれぞれ直接
往路管及び復路管を設けてインクを循環させるのではなく、インクタンクに一つの往路管
及び一つの復路管を設け、これらの往路管及び復路管を分岐させてそれぞれ各記録ヘッド
にインクを供給させている。従って、配管が複雑でないために、組立時の作業効率が高い
という利点がある。

しかしながら、かかる構成とした場合に、インクタンクから距離が近い記録ヘッドに比
べてインクタンクから距離が遠い記録ヘッドではインク噴射特性が低下するため、インク
ジェット式記録装置全体として液体噴射特性が低下するという問題がある。なお、このよ
うな問題はインクジェット式記録ヘッドを用いた液体噴射装置だけではなく、インク以外
の液体を噴射する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置においても同様に存在する。

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、液体噴射特性
に優れた液体噴射装置を提供しようとするものである。

本発明の液体噴射装置は、液体を導入する液体導入口及び液体を排出する液体排出口を
有する液体流路を備えた液体噴射ヘッドと、液体を貯留する液体貯留手段と、前記液体貯
留手段に連通した供給幹路と、該供給幹路から分岐して、前記各液体噴射ヘッドの前記液
体導入口に連通し、前記供給幹路からの液体を各前記液体噴射ヘッドに供給する供給枝路
と、前記液体貯留手段に連通した回収幹路と、該回収幹路から分岐して、前記各液体噴射
ヘッドの前記液体排出口に連通し、前記液体噴射ヘッドからの液体を前記回収幹路へ流入
させる回収枝路と、を備え、前記供給枝路及び前記回収枝路は、接続されている前記液体
噴射ヘッドと前記液体貯留手段との距離が長いほどその断面積を大きくすることを特徴と
する。
従来、液体貯留手段から距離が遠い液体噴射ヘッドでは液体噴射特性が低くなるという
問題があったが、これは、液体噴射ヘッドが液体貯留手段から距離が遠いほど圧力損失が
大きいことにより気泡排出性が低くなり、その結果、気泡によるドット抜け等が発生して
液体噴射特性が低下するというものであった。そこで、本発明では、前記供給枝路及び前
記回収枝路は、接続されている前記液体噴射ヘッドと前記液体貯留手段との距離が長いほ
どその断面積を大きくすることで、圧力損失を減少させている。これにより、液体貯留手
段からの距離が遠い液体噴射ヘッドであっても気泡の排出性が高く、液体噴射特性が低下
することを抑制できる。ここで、距離とは、液体貯留手段から液体噴射ヘッドまでの最短
距離をいうのではなく、液体貯留手段から各液体噴射ヘッドまでの各液体の流路の長さ（
例えば回収路については、回収幹管及び回収枝管により流路の長さ）をいう。

ここで、前記液体流路には、前記液体導入口の下流側にフィルターが設けられ、前記液
体流路の該フィルターの下流側には、該下流側の前記液体流路内の液体を外部に排出する
下流側液体排出口が設けられ、前記回収幹路は、前記下流側液体排出口に連通して該下流
側の前記液体流路内の液体を前記回収幹路へ流入させる下流側回収枝路を備え、該下流側
回収枝路は、接続されている前記液体噴射ヘッドと前記液体貯留手段との距離が遠いほど
その断面積を大きくすることが好ましい。
このように下流側に滞留する気泡も排出することができるように下流側回収枝路をさら
に設け、下流側回収枝路の断面積を距離に応じて大きくすることで、気泡の排出性をより
高めることができ、液体噴射特性の低下を抑制することができる。

ここで、本発明の好ましい実施形態としては、前記各液体噴射ヘッドに接続された前記
回収枝路及び前記下流側回収枝路に同一流体を同一圧力で流通させた場合の前記回収枝路
及び前記下流側回収枝路における圧力損失が同一となるように、前記回収枝路及び前記下
流側回収枝路が構成されていることが挙げられる。なお、本発明において圧力損失が同一
とは、圧力損失が略同一の場合も含まれる。

液体噴射装置の概略構成を示す斜視図である。液体流路の構成を示す模式図である。ヘッドの断面模式図である。ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。ヘッドの平面図及び断面図である。

本発明の液体噴射装置について、図１〜図５を用いて説明する。本実施形態のインクジ
ェット式記録装置は、インクジェット式記録装置本体に液体噴射ヘッドを固定し、ノズル
列方向に対して直交する方向に記録用紙等の記録媒体を搬送することで被記録媒体への印
刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置である。なお、本実施形態にお
いてはいわゆるライン式のインクジェット式記録装置を示したが、これに限定されず、い
わゆるシリアル式のインクジェット式記録装置に用いることも可能である。なお、シリア
ル式のインクジェット式記録装置とは、液体噴射ヘッドを被記録媒体の搬送方向とは交差
する方向に移動させながら印刷を行うものをいう。図１に示すインクジェット式記録装置
ＩＩＩは、ヘッドユニット１と、装置本体２、移動手段の一例である給紙ローラー３と、
制御部４とを備えている。

ヘッドユニット１は、複数の液体噴射ヘッド（以下、ヘッドという）１００からなるヘ
ッド群（なお、図１中では各ヘッド群を４つのヘッド１００により構成するようにしてい
る）が保持されたベースプレート１８に取り付けられたフレーム部材１９を備えており、
このフレーム部材１９を介してヘッドユニット１が装置本体２に固定されている。

また、装置本体２には給紙ローラー３が設けられている。給紙ローラー３は、装置本体
２に給紙された紙等の記録シートＳ（被記録媒体）を第１の方向に搬送し、記録シートＳ
をヘッド１００のインクの吐出面側を通過させる。ここで、第１の方向とは、記録シート
Ｓとヘッド１００との相対的な移動方向をいう。本実施形態では、ヘッドユニット１は装
置本体２に固定されているので、給紙ローラー３により記録シートＳが搬送される方向が
第１の方向となる。以後、第１の方向を搬送方向という。

制御部４は、記録シートＳに印字される画像を表した印刷データに基づいて、給紙ロー
ラー３に信号を送信して記録シートＳの搬送をさせると共に、図示しない配線を介して各
ヘッド１００に駆動信号を送信してインクを吐出させる。

また、装置本体２には、インクが貯留されたインク貯留手段５が設けられている。本実
施形態では、詳しくは後述するが、インク貯留手段５には、インクをインク貯留手段５か
ら各ヘッド１００に供給するための供給管６と、各ヘッド１００からインク貯留手段５へ
インクを回収するための回収管７とが設けられている。即ち、本実施形態においては、イ
ンク貯留手段５には、供給管６と回収管７とが設けられており、インクは、インク貯留手
段５から供給管６を介して各ヘッド１００のインク流路（液体流路）に供給され、ノズル
開口から噴射されなかったインクは回収管７を介してインク貯留手段５に回収される。こ
のように、本実施形態においては、供給管６、回収管７及び各ヘッド１００のインク流路
からなり、インク貯留手段５からインクを循環させるインク循環路が設けられている。

この場合に、１つのインク貯留手段５から複数のヘッド１００に対してそれぞれ個別の
配管を行うとすれば、配管が複雑になり、製造時や修理時における組み立て作業の作業性
が著しく低下する。従って、本実施形態のように１つのインク貯留手段５に対して１つの
供給管６及び回収管７を設け、これらを分岐させてそれぞれヘッド１００に対して設ける
ことで、配管が複雑になることを避け、製造時や修理時における組立作業の作業性を向上
させている。特に、本実施形態では、一色のインクを吐出するヘッド群のみ例示している
が、複数色のインクを吐出させるために複数のヘッド群を設ける場合には、本実施形態の
ように１つのインク貯留手段５に対して１つの供給管６及び回収管７を設けることで、作
業性が著しく向上することが見込まれる。

このようなインクジェット式記録装置ＩＩＩでは、給紙ローラー３により搬送方向に記
録シートＳが搬送されると共に、ヘッドユニット１のヘッド１００によってインクが吐出
されて記録シートＳに画像等が印刷される。

以下、図２及び図３を用いてインク循環路について詳細に説明する。図２、図３中、イ
ンクの流れについては矢印で示してある。インク循環路は、上述したように、供給管６、
各ヘッド１００に形成されたインク流路、回収管７により構成される。

供給管６は、インク貯留手段５に接続された一本の供給幹管６１と、供給幹管６１に設
けられ、各ヘッド１００にインクを供給する供給枝管６２とからなる。回収管７は、イン
ク貯留手段５に接続された一本の回収幹管７１と、回収幹管７１に設けられ、各ヘッド１
００からのインクを回収する第１回収枝管７２及び第２回収枝管（下流側回収枝管）７３
とを備える。回収幹管７１とインク貯留手段５との間にはポンプＰが介設されており、こ
のポンプＰによる負圧により、各ヘッド１００のインクがヘッド１００から回収管７を経
てインク貯留手段５へ回収され、このインクが再度インク貯留手段５から供給管６を経て
ヘッド１００に供給されることでインクが循環する構成となっている。なお、これらの供
給幹管６１、供給枝管６２、回収幹管７１、第１回収枝管７２及び第２回収枝管７３の内
部の液体が流通する空間が、それぞれ供給幹路、供給枝路、回収幹路、回収枝路及び下流
側回収枝路を構成している。

各ヘッド１００は、図３に示すように、ノズル開口２１が形成されたヘッド本体Ｉ（詳
しくは後述する）と、ヘッド本体Ｉと供給枝管６２との間のインク流路、及びヘッド本体
Ｉと第１回収枝管７２及び第２回収枝管７３との間のインク流路が形成された流路部材Ｉ
Ｉとからなる。流路部材ＩＩは、その上面に設けられた開口であるインク導入口１１０と
、インク導入口１１０に連通するインク導入路１２０と、インク導入路１２０に連通した
液体溜まり部１３０とを備える。液体溜まり部１３０には、フィルター１３１が設けられ
ており、このフィルター１３１により、液体溜まり部１３０はフィルター上部室１３２と
フィルター下部室１３３とに区画されている。フィルター１３１は、気泡等によるドット
抜けや、インク中のゴミによるノズル詰まり等の吐出不良を抑制すべく、インク内の気泡
やゴミ等を除去するために設けてある。このフィルター１３１としては、例えば、金属を
細かく編み込むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものを用いることができる。

また、液体溜まり部１３０の上面には、液体溜まり部１３０内に留まったインクを排出
するための第１インク排出路１４０が設けられている。第１インク排出路１４０は、流路
部材ＩＩの上面に設けられた第１インク排出口１５０に連通する。第１インク排出口１５
０には、第１回収枝管７２が接続されている。即ち、本実施形態では、供給管６、インク
導入路１２０、フィルター上部室１３２、第１インク排出路１４０、第１回収枝管７２及
び回収幹管７１により第１循環路が形成されている。

フィルター下部室１３３の下面には、即ちフィルター１３１の下流側には、ヘッド本体
Ｉに接続し、ヘッド本体Ｉにインクを供給するヘッド本体供給路１６０が設けられており
、ヘッド本体供給路１６０はヘッド本体Ｉの後述するコンプライアンス基板に設けられた
第１開口４４を介してヘッド本体Ｉのリザーバー１０１に連通する。リザーバー１０１は
、ノズル開口２１に連通している。

また、リザーバー１０１を封止するコンプライアンス基板には第２開口４５が設けられ
ており、流路部材ＩＩには、この第２開口４５を介してリザーバー１０１に連通する第２
インク排出路１７０が設けられている。第２インク排出路１７０は、流路部材ＩＩの上面
に設けられた開口である第２インク排出口１８０に連通する。この第２インク排出口１８
０は、第２回収枝管７３に接続する。即ち、本実施形態では、供給管６、インク導入路１
２０、液体溜まり部１３０、ヘッド本体供給路１６０、リザーバー１０１、第２インク排
出路１７０、第２回収枝管７３、回収幹管７１により第２循環路が形成されている。

このような本実施形態の液体噴射装置におけるインクの充填について説明する。インク
貯留手段５から供給されたインクは、供給幹管６１及び供給枝管６２を介してヘッド１０
０の流路部材ＩＩのインク導入口１１０からヘッド１００に導入される。そして、インク
導入路１２０を介して液体溜まり部１３０に導入され、フィルター１３１により濾過され
てからヘッド本体Ｉのリザーバー１０１へ導入される。このようにしてヘッド本体Ｉにイ
ンクが充填される。リザーバー１０１に導入されたインクは、詳しくは後述するノズル開
口２１から噴射される。

次に、このような本実施形態のインクジェット式記録装置ＩＩＩにおける気泡排出動作
について説明する。気泡の排出動作時においては、回収幹管７１に設けられたポンプＰを
駆動して、インク貯留手段５側を負圧とする。これにより、ヘッド１００のインク流路に
充填されていたインクが、第１回収枝管７２及び第２回収枝管７３を介してインク貯留手
段５に回収される。この回収により、インク中の成分の沈殿を抑制し、かつ、沈殿物があ
ったとしてもこれを回収できると共に、インク中の気泡を効率よく排出することができる
。これにより、インクの目詰まりを抑制してヘッド１００の液体噴射特性を向上させる。
また、本実施形態では、第１循環路及び第２循環路を設けていることから、気泡排出動作
時に廃インクが少なくなり、インクの使用効率を高めることができる。

第１循環路における気泡排出動作について詳細に説明する。第１循環路においては、フ
ィルター上部室１３２内のインクが第１インク排出路１４０、第１回収枝管７２及び回収
幹管７１を介してインク貯留手段５へ回収する。第１循環路を設けることにより、フィル
ター上部室１３２内のインクが排出されるのでフィルター上部室１３２内に滞留した気泡
を排出することができる。このようにフィルター上部室１３２内に滞留した気泡を排出す
ることで、ヘッド本体Ｉのリザーバー１０１に気泡が流出することを抑制することができ
、気泡によるノズルの目詰まりに起因したドット抜けなどを抑制し、ヘッドの液体噴射特
性を向上させることができる。

ところで、従来、１つのインク貯留手段５に対して１つの供給管６及び回収管７を設け
、これらを分岐させてそれぞれヘッド１００に接続する場合、インク貯留手段５から離れ
た位置に設置されているヘッド１００は、インク貯留手段５に近い位置に設置されている
ヘッドに比べてインク噴射特性が低かった。これは、各ヘッド１００に対してそれぞれ供
給管６及び回収管７を設けるのではなく、１つのインク貯留手段５に対して１つの供給管
６及び回収管７を設け、これらを分岐させてそれぞれヘッド１００に接続していることに
より、インク貯留手段５から離れたヘッド１００においては、インク貯留手段５に近いヘ
ッドに比べてインク流路が長く、圧力損失が大きくなり、気泡が十分に吸引できなかった
ためである。

そこで、本実施形態では、ヘッド１００とインク貯留手段５との距離が離れるほど、供
給枝管６２、第１回収枝管７２の断面積が大きくなるように構成している。具体的には、
ヘッド１００とインク貯留手段５との距離が離れるほど、供給枝管６２、第１回収枝管７
２の内径が大きくなるように構成している。例えば、インク貯留手段５との距離が最も近
いヘッド１００Ａでは供給枝管６２Ａ、第１回収枝管７２Ａは他のヘッド１００Ｂ〜１０
０Ｄに比べて最も細い。そして、供給枝管６２、第１回収枝管７２の内径はインク貯留手
段からの距離が最も遠いヘッド１００Ｄまで徐々に大きくなっている。このように、供給
枝管６２、第１回収枝管７２は、それぞれヘッド１００とインク貯留手段５との距離に応
じて、各ヘッド１００で圧力損失が同一となるように太さを変更して設けているので、イ
ンク貯留手段５から離れた位置にあるヘッド１００においても、気泡排出作業時には同一
の圧力がかかるので、全てのヘッド１００において気泡の排出性が同様に高い。そのため
、本実施形態におけるインクジェット式記録装置ＩＩＩは、液体噴射特性が高い。また、
全てのヘッド１００において気泡の排出性が同一であるため、各ヘッド１００のメンテナ
ンスを同様に行うことができる。さらにまた、供給幹管６１及び回収幹管７１を変更する
ことなく、距離に応じて内径の異なる管を取り付けるだけでよいことから、組立時の作業
効率が良く、低コストである。

なお、例えば各ヘッド１００の第１回収枝管７２にそれぞれポンプＰを設けるとすれば
、コストも高くなり、また、組立時の作業効率が低下してしまうので好ましくない。また
、最もインク貯留手段５から離れたヘッド１００での気泡排出性を高めるためにポンプＰ
の圧力を大きくするとすれば、インク貯留手段５に近いヘッド１００に高い圧力がかかっ
てしまうため、破壊されてしまうおそれがある。従って、本実施形態のようにヘッド１０
０とインク貯留手段５との距離が離れるほど、供給枝管６２、第１回収枝管７２は太くな
るように構成することが好ましい。因みに、循環流路を設けていない場合、各ヘッド１０
０がインクを吐出することでポンプとして機能しているので、このような場合には各ヘッ
ド１００とインク貯留手段とを接続するインク流路では圧力損失の影響が少ない。

また、本実施形態では、液体溜まり部１３０において第１インク排出路１４０の開口１
３４が、インク導入路１２０の開口１３５よりも高い位置に設けられるように、フィルタ
ー上部室１３２の上面にはテーパーが設けられている。気泡がその浮力により上方に移動
しやすいことから、このようにテーパーが設けられていることで、液体溜まり部１３０の
気泡がより第１インク排出路１４０から排出されやすい。

次に、第２循環路について詳細に説明する。第２循環路においては、リザーバー１０１
内のインクが第２インク排出路１７０、第２回収枝管７３及び回収幹管７１を介してイン
ク貯留手段５へ回収される。第２循環路を設けることにより、リザーバー１０１内のイン
クを排出することができるので、ノズル開口２１に近い位置のインク中の成分による沈殿
物を除去しやすいと共に、リザーバー１０１内に滞留した気泡を排出することができる。
このようにリザーバー１０１内に滞留した気泡を排出することで、ヘッド本体Ｉのリザー
バー１０１に気泡が流出したとしてもこれを容易に排出することができ、ヘッドの液体噴
射特性をより向上させることができる。

第２循環路も同様に、ヘッド１００とインク貯留手段５との距離が離れるほど、第２回
収枝管７３の断面積が、即ち内径が大きくなるように構成している。例えば、インク貯留
手段５との距離が最も近いヘッド１００Ａでは第２回収枝管７３Ａは他のヘッド１００Ｂ
〜１００Ｄに比べて最も細い。そして、第２回収枝管７３Ａの内径はインク貯留手段から
の距離が最も遠いヘッド１００Ｄまで徐々に大きくなっている。このように構成すること
で、第２循環路においても圧力損失を同一とできるので、全てのヘッド１００において気
泡の排出性が同様に高くなる。また、全てのヘッド１００において気泡の排出性が同一で
あるため、各ヘッド１００のメンテナンスを同様に行うことができる。

この場合に、それぞれ各ヘッド１００における第１回収枝管７２と第２回収枝管７３と
が、同一流体を同一の圧力で流通させた場合の各圧力損失が同一となるように、第１回収
枝管７２と第２回収枝管７３が構成されていることが好ましい。第１循環路と第２循環路
とにおける圧力損失が同一とならないと、インクの吸引量が異なった結果、どちらかの循
環路において滞留した気泡を排出しきれない場合がある。従って、圧力損失を同一にし、
第１循環路と第２循環路とに同一の圧力がかかるように構成することで、第１循環路と第
２循環路とで同様にインクを吸引し、気泡を排出させることができる。このため、本実施
形態では、各ヘッド１００における第１回収枝管７２と第２回収枝管７３の太さは略同一
となっている。

以下、図４及び図５を用いて液体噴射ヘッド本体について説明する。図４は、液体噴射
ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド本体の概略構成を示す分解斜視図であり
、図５は、インクジェット式記録ヘッド本体の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面に
は例えば二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０に
は、その他方面側から異方性エッチングすることにより、流路形成基板１０には、複数の
隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設され
ている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給
路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には
、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバー１０１の一部を構成す
る連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連
通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。

インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２
より小さい断面積を有する。そして、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１
２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有す
る。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。すなわち、
流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さ
い断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供
給路１４の短手方向の断面積よりも大きく圧力発生室１２と同等の断面積を有する連通路
１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反
対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱
溶着フィルム等の接着剤層によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、ガラ
スセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成
され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等からなる絶縁体
膜５５が積層形成されている。また、絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、圧電体層７
０と、第２電極８０とからなる圧電素子３００が形成されている。ここで、圧電素子３０
０は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧
電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力
発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか
一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じ
る部分を圧電体能動部という。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電
極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合
でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能
動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３０
０の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、
本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け、第１電
極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置となるよ
うに設けた。また、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動
板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁
体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

そして、このような各圧電素子３００の第２電極８０には、例えば、金（Ａｕ）等から
なるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００
に選択的に電圧が印加されるようになっている。

また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向す
る領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２を
有する保護基板３０が、接着剤層３５及び第１接着剤層によって、詳しくは後述するが高
精度に接合されている。なお、圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しな
い程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくても
よい。

また、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバー部３１が設けられて
おり、このリザーバー部３１は、上述したように、流路形成基板１０の連通部１３と連通
されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１０１を構成している。また
、保護基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバー部３１との間の領域には、保護基板３
０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に第１電極６０の一部
及びリード電極９０の先端部が露出され、これらの先端部に図示しない導電性ワイヤーを
介して圧電素子３００を駆動するための駆動回路が電気的に接続されている。

保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス
、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一
材料、すなわち、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を用いた。

保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０
が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザ
ーバー部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例
えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバー１０１に
対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー
１０１の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

このコンプライアンス基板４０には、第１開口４４及び第２開口４５（図３参照）が設
けられており、上述したように、第１開口４４にはヘッド本体供給路１６０（図３参照）
が連通し、第２開口４５には第２インク排出路１７０（図３参照）が連通する。これによ
り、上述したようにリザーバー１０１にインク貯留手段５（図２参照）からのインクが供
給されると共に、気泡排出動作時にはインク貯留手段５にインクを排出するように構成さ
れている。

このような本実施形態のヘッド本体Ｉでは、図示しない外部インク供給手段からインク
を取り込み、上述したインク充填動作によりリザーバー１０１からノズル開口２１に至る
まで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室
１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５
０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧
力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

（他の実施形態）
本実施形態では、各ヘッド１００における供給枝管６２、第１回収枝管７２及び第２回
収枝管７３の内径は同一の太さであるように構成したが、これに限定されない。例えば、
各ヘッド１００における供給枝管６２の内径は、第１回収枝管７２及び第２回収枝管７３
の内径とは異なっていてもよい。また、例えば、ヘッド１００Ａにおける第１回収枝管７
２Ａと第２回収枝管７３Ａとが異なる太さであっても、ヘッド１００Ｂにおける第１回収
枝管７２Ｂと第２回収枝管７３Ｂとが第１回収枝管７２Ａ及び第２回収枝管７３Ａよりも
太くなるように構成されていればよい。

本実施形態では、インク貯留手段５からのインクをヘッド１００に供給する供給管６及
びヘッド１００からのインクをインク貯留手段５に回収する回収管７を示したが、これら
は管に限定されない。例えば、エッチングなどによりシリコン基板を一部除去して形成し
た流路であってもよい。

さらに、上述の実施形態では、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド１００
を例示して本発明を説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたもので
ある。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記録
ヘッド、液晶ディスプレー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ディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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を挙げることが
できる。

５インク貯留手段、６供給管、７回収管、１０流路形成基板、１２
圧力発生室、１３連通部、１４インク供給路、２０ノズルプレート、２１
ノズル開口、４１封止膜、６１供給幹管、６２供給枝管、７１回収幹
管、７２第１回収枝管、７３第２回収枝管、１００インクジェット式記録ヘ
ッド（液体噴射ヘッド）、１０１リザーバー、１３０液体溜まり部、３００
圧電素子

Claims

液体を導入する液体導入口及び液体を排出する液体排出口を有する液体流路を備えた液体
噴射ヘッドと、
液体を貯留する液体貯留手段と、
前記液体貯留手段に連通した供給幹路と、
該供給幹路から分岐して、前記各液体噴射ヘッドの前記液体導入口に連通し、前記供給幹
路からの液体を各前記液体噴射ヘッドに供給する供給枝路と、
前記液体貯留手段に連通した回収幹路と、
該回収幹路から分岐して、前記各液体噴射ヘッドの前記液体排出口に連通し、前記液体噴
射ヘッドからの液体を前記回収幹路へ流入させる回収枝路と、を備え、
前記供給枝路及び前記回収枝路は、接続されている前記液体噴射ヘッドと前記液体貯留手
段との距離が長いほどその断面積を大きくすることを特徴とする液体噴射装置。
前記液体流路には、前記液体導入口の下流側にフィルターが設けられ、
前記液体流路の該フィルターの下流側には、該下流側の前記液体流路内の液体を外部に排
出する下流側液体排出口が設けられ、
前記回収幹路は、前記下流側液体排出口に連通して該下流側の前記液体流路内の液体を前
記回収幹路へ流入させる下流側回収枝路を備え、
該下流側回収枝路は、接続されている前記液体噴射ヘッドと前記液体貯留手段との距離が
遠いほどその断面積を大きくすることを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
前記各液体噴射ヘッドに接続された前記回収枝路及び前記下流側回収枝路に同一流体を同
一の圧力で流通させた場合の前記回収枝路及び前記下流側回収枝路における圧力損失が同
一となるように、前記回収枝路及び前記下流側回収枝路が構成されていることを特徴とす
る請求項２記載の液体噴射装置。