JP2014113796A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置 - Google Patents

液体噴射ヘッド、液体噴射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ノズルの詰まりに起因する吐出不良を低減することができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズルプレートと流路形成基板との間に位置し、各ノズルと圧力室の第1の開口とを連通させる連通孔を備えた連通板と、が接合されて構成される液体噴射ヘッドに関する。第1の開口は、圧力室の並ぶ第1方向と交差する第2方向が長手方向となり、インク供給側から前記連通孔側にかけて形成され、長手方向にそって、前記圧力室の第1方向の内幅は、前記連通孔に近い側が、前記インク供給側よりも狭くなる狭窄部を有し、連通孔は、貫通方向に伸びた少なくとも3つ以上の稜線を有して連通板に形成され、連通板は、流路形成基板側の各稜線の端部が、狭窄部を区画する流路形成基板の該連通板側の面で塞がれるよう、流路形成基板と接合されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドに関し、特に、液体が流れる流路を複数の基板を接合して構成する液体噴射ヘッドに関する。

従来、インク等の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドが知られている。液体噴射ヘッドは、印加される電圧により変形を生じる圧電素子と、液体が流れる流路と、この流路と連通して液体が噴射されるノズルを備える。そのため、圧電素子の変形により流路内部に圧力が生じると、流路を流れる液体はこの圧力によってノズル開口から吐出される。このような液体噴射ヘッドは、例えば、印刷装置等の一部として用いられる。

また、液体噴射ヘッドにおいて、液体が流れる流路を複数の基板を積層状に接合することで形成するものが知られている。例えば、ノズルが形成されたノズルプレートと、圧電素子とこの圧電素子により圧力が生じる圧力室とが形成された流路形成基板と、ノズルと圧力室とを連通する連通孔が形成された連通板と、をそれぞれ積層状に接着剤を用いて接合し、接合後の基板間の内部に液体の流路を形成する。

複数の基板を、接着剤を用いて接合して流路を形成する場合、基板の間から接着剤がはみ出し、はみ出した接着剤が流路内部で硬化する場合がある。そして、液体噴射ヘッドを駆動させた際に、流路内部で接着剤が剥がれ落ち、ノズルを詰まらせる場合がある。ノズルの詰まりは液体噴射ヘッドの吐出不良を生じさせる。そのため、従来では、流路内部の接着剤を、溶剤等を用いて洗浄することで、ノズルの詰まりを抑制していた(例えば、特許文献1参照)。

出願2004−114556号公報

流路内部の接着剤を、溶剤を用いて洗浄する場合、接着剤を完全に除去することが難しかった。
また、流路内部の壁面に接着剤の這い上がりを防止する形状を設ける方法も考えられるが、使用する接着剤の粘性や塗布量に応じて形状の寸法を厳格に設計する必要がある。しかしながら、寸法を厳格に設計することは、流路の設計の自由度を制約する場合があった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、その目的の1つとして、ノズルの詰まりに起因する吐出不良を低減することができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明では、液体を吐出するノズルを複数備えるノズルプレートと、底面に第1の開口を有し、第1方向に複数併設した圧力室と、該圧力室に隣接した圧電素子と、を有する流路形成基板と、前記ノズルプレートと前記流路形成基板との間に位置し、前記各ノズルと前記圧力室の前記第1の開口とを連通させる連通孔を備えた連通板と、が接合されて構成される液体噴射ヘッドであって、前記流路形成基板の前記第1の開口は、前記第1方向と交差する第2方向が長手方向となり、インク供給側から前記連通孔側にかけて形成されており、前記長手方向にそって、前記圧力室の前記第1方向の内幅は、前記連通孔に近い側が、前記インク供給側よりも狭くなる狭窄部を有し、前記連通板の前記連通孔は、貫通方向に伸びた少なくとも3つ以上の稜線を有して形成され、前記連通板は、前記流路形成基板側の前記稜線の端部が、前記狭窄部を区画する前記流路形成基板の該連通板側の面で塞がれるよう、前記流路形成基板と接合されている。

上記のように構成された発明では、ノズルプレートと連通板とを接合する接着剤が基板の間からはみ出し、連通孔内部の各稜線を伝って這い上がる場合がある。しかし、連通孔の各稜線の流路形成基板側は、流路形成基板の圧力室の狭窄部を区画する底面によって覆われており、稜線を伝って流路形成基板側まで這い上がった接着剤は、流路形成基板の連通板側の面で堰き止められる。そして、堰き止められた接着剤は、流路形成基板と連通板とを接合する接着剤と合流し、一体となって硬化する。
ここで、硬化した接着剤はその端部を基点として剥離し易くなることがわかっている。そのため、本発明では、接着剤を流路内部で一体となるよう硬化させることで接着剤の端部を生じ難くさせている。端部が生じなければ、接着剤が流路内部で剥離する可能性は低くなり、剥離した接着剤により生じるノズル詰まりを抑制することができる。
また、接着剤の這い上がりを抑制するという思想を伴わないため、接着剤の塗布量に応じて流路形状の設計を厳格に行う必要がなくなる。

また、前記連通孔は、前記流路形成基板側に開いた第2の開口と前記ノズルプレート側に開いた第3の開口を有し、前記連通孔の前記第2の開口と前記第3の開口との間に、少なくとも前記第2の開口及び前記第3の開口のいずれかよりも前記第1方向の内幅が狭くなる狭流路部を備える構成としてもよい。
上記のように構成された発明は、流路形成基板の狭窄部との関係で連通孔の内幅を第1方向に広げると、隣接する連通孔との壁が薄くなり、クロストークが問題となる場合がある。クロストークとは、隣接する連通孔の1つが変形することで、他方の連通孔まで変形させてしまい、液体の吐出タイミングに影響を与えることである。そのため、連通孔に狭流路部を設けることで、この連通孔が延びる方向において連通孔を区画する壁の第1方向の厚みが変化し、壁の変形を妨げるよう作用する。そのため、クロストークを抑制することができる。また、クロストークを抑制することで、連通孔の併設距離を狭くすることができるため、ノズルを高密度化することができる。

そして、前記連通孔は、前記ノズルプレート側の流路において、前記第1方向と交差する前記第2方向の内幅が、前記第2の開口の前記第2方向の内幅と比べて広くなる抵抗調整部を備える、構成としてもよい。
上記のように構成された発明は、連通孔内部に狭流路部を設けることで、圧力室から連通孔へ向う流路において流路抵抗が強くなる場合がある。そのため、連通孔のノズルプレート側の流路において、第2方向の内幅が広くなる抵抗調整部を設けることで、流路抵抗を低減することができる。

そして、前記連通孔は、4つの稜線を有する矩形状である、構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、本発明の連通孔をエッチング処理等により形成し易くすることができる。

さらに、本発明の液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置であってもよい。

また、本発明は、液体を吐出するノズルを複数備えるノズルプレートと、底面に第1の開口を有し、第1方向に複数併設した圧力室と、該圧力室に隣接した圧電素子と、を有する流路形成基板と、前記ノズルプレートと前記流路形成基板との間に位置し、前記各ノズルと前記圧力室の前記第1の開口とを連通させ鈍角または鋭角で交差する壁面を有する連通孔を備えた連通板と、が接合されて構成される液体噴射ヘッドであって、前記流路形成基板の第1の開口は、前記第1方向と交差する第2方向が長手方向となり、インク供給側から前記連通孔側にかけて形成されており、前記連通板の前記連通孔は、貫通方向に伸び前記壁面の交差部からなる稜線を少なくとも3つ有するよう形成され、前記流路形成基板側の面に第2の開口を有し、前記連通板は、前記第2の開口側の少なくとも2以上の前記稜線の端部が、前記第1の開口を区画する前記流路形成基板の該連通板側の面で塞がれるよう、前記流路形成基板と接合されており、前記連通孔は、前記壁面が鈍角で交差する稜線において、該稜線が不連続となる段差を有する構成としてもよい。

上記のように構成された発明では、連通孔の流路形成基板の連通板側の面で塞がれない稜線において、該稜線が不連続となる段差を有する。そのため、この段差により接着剤が流路形成基板側に這い上がらず、剥離した接着剤により生じるノズル詰まりを抑制することができる。

本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッド1を示す分解斜視図である。 圧力室と連通孔との位置関係を示す図である。 連通孔21の構成を示す図である。 連通孔21の構成を示す図である。 インクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。 流路内部での接着剤の動きを説明する図である。 第2の実施形態に係る連通孔と圧力室12の構成を示す図である。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
1.第1の実施形態:
2.第2の実施形態:
3.その他の実施形態:

1.第1の実施形態:
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッド1を示す分解斜視図である。また、図2は、圧力室と連通孔との位置関係を示す図である。

本実施形態に示す液体噴射ヘッド1は、インク等の液体を吐出する液体噴射装置の一部として用いられる。図1に示すように、液体噴射ヘッド1は、ノズルプレート25、連通板20、流路形成基板10、封止基板30を、備える。なお、図では、流路形成基板10の構造が理解され易いよう、流路形成基板10を2つに分けて示している。

この液体噴射ヘッド1では、少なくとも、流路形成基板10と、連通板20と、ノズルプレート25とは接着剤を用いて接合される。そして、この接着剤を用いた各基板の接合により、流路形成基板10の内部に形成された圧力室12と、連通板20に形成された連通孔21と、ノズルプレート25に形成されたノズル26とが連通し、インクの流路が構成される。
以下、この実施形態中では、圧力室12が併設する方向を第1方向D1とし、この第1の方向と直交する方向を第2方向D2とする。そして、連通孔21が延びる方向を第3方向D3とする。

流路形成基板10は、例えば、面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成されている。流路形成基板10には、複数の圧力室12がその幅方向(第1方向D1)に併設されている。また、流路形成基板10の圧力室12の第1方向D1と交差する第2方向D2外側の領域にはリザーバ部13が形成され、リザーバ部13と各圧力室12とが、圧力室12毎に設けられたインク供給路14を介して連通されている。なお、圧力室12、リザーバ部13及びインク供給路14は、流路形成基板10を厚さ方向に貫通して設けられている。また、インク供給路14は、圧力室12よりも狭い幅で形成されており、リザーバ部13から圧力室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。

図2(a)は、流路形成基板10の内部を示す斜視図である。圧力室12の底面側開口(以下、第1の開口121とも記載する)は、第1方向D1と交差する第2方向D2に延びるよう流路形成基板10に形成されている。即ち、第1の開口121は、第2方向D2が長手方向となり、リザーバ部13(インク供給)側から連通孔21側にかけて形成されている。そのため、第1の開口121の図中左側の端部の位置は、連通孔21の直上付近まで位置する。また、第1の開口121の連通孔21の上部に位置する箇所には、第1方向D1の内幅が後述する第2の開口21eの第1方向D1の幅に比べて狭くなる(図中w1)狭窄部122が形成されている。本実施形態では、第1の開口121の端部側の内幅w1を狭くすることで狭窄部122を構成しているが、第1の開口121の第1方向D1の内幅の全てが、連通孔21の第1方向D1の内幅と比べて狭いものであってもよい。

図1、図2(b)に示すように、流路形成基板10の底面側には、連通板20が接着剤を用いて接合されている。この連通板20は、該連通板20を貫通する連通孔21が第1方向D1に併設されている。また、連通板20には、流路形成基板10のリザーバ部13に対向する領域に、第3方向D3に貫通する連通部22が形成され、この連通部22は流路形成基板10のリザーバ部13と連通している。そして、これらリザーバ部13と連通部22とが、各圧力室12の共通のインク室であるリザーバ100を構成している。なお、この連通板20の材料は、特に限定されないが、本実施形態では、シリコン単結晶基板を用いた。

図3、図4は、連通孔21の構成を示す図である。
図3(a)に示すように、連通孔21は、貫通方向(第3方向D3)に伸びた4つの壁面で覆われた矩形状の孔により構成される。また、壁面の交差部には、4つの稜線21a〜21dが形成されている。この連通孔21は連通板20を貫通するため、連通板20のそれぞれの面には、第2の開口21eと第3の開口21fとが位置している。ここで、第2の開口21eは、連通板20の流路形成基板10と接合される側の面に位置する開口であり、流路形成基板10の第1の開口121と連通する。また、第3の開口21fは、連通板20のノズルプレート25と接合される側の面に位置する開口であり、ノズルプレート25のノズル26と連通する。本実施形態では、連通孔21の第3方向D3の長さを300μmとした。

連通孔21の第2の開口21eを含む流路には、第1方向D1の内幅がw2となる広流路部211が設けられている。そして、広流路部211の直下には第1方向D1の内幅w3が広流路部211の第1方向の内幅w2と比べて狭くなる狭流路部212が設けられている。本実施形態では、連通孔21の第2の開口21eから第3方向D3に100μmの長さにおいて、広流路部211が設けられ、それ以外の部位で狭流路部212が設けれている。そのため、図4に示すように、連通板20の内部を第2方向D2から見た場合、広流路部211に該当する部位において各連通孔21を区画する連通板20の壁の厚みが狭くなり、狭流路部212に該当する部位において各連通孔21を区画する連通板20の壁の厚みが広くなる。即ち、連通孔21を区画する第1方向D1の壁の厚みが第3方向D3において変化することとなる。

また、連通孔21の第3の開口21f側には、第2方向D2の内幅w4が連通孔21の他の部位の第2方向D2の内幅に比べて広くなる抵抗調整部213が設けられている。本実施形態では、抵抗調整部213は、連通孔21の第3の開口21fから第3方向D3に100μmの長さにおいて設けられている。

説明を省略するが、連通板20に設けられた全ての連通孔21において図3、4に示す同様の形状となっている。
また、上記した連通孔21の形成方法としては、連通板20に対してマスクパターンを用いたウエットエッチングを用いて作成するが、これに限定されない。

図3(b)は、連通板20の連通孔21と流路形成基板10の第1の開口121とが当接する境界を、流路形成基板10側から見た図である。連通板20の連通孔21と流路形成基板10の第1の開口121とが当接する境界において、連通孔21における第2の開口21e側の4つの稜線21a〜21dの端部が、それぞれ流路形成基板10の狭窄部122を区画する底面101によって塞がれている。即ち、狭窄部122の第1方向D1の内幅w1が第2の開口21eの内幅w2に比べて狭くなっているため、連通板20と流路形成基板10とを狭窄部122と第2の開口21eを連通させるよう接合すると、稜線21a〜21dの端部が第1の開口121の外周付近(底面101)と当接するからである。

図1、図2に戻り、この連通板20の流路形成基板10と接合されない側の面には、ノズルプレート25が接着剤を用いて接合されている。このノズルプレート25には、各圧力室12に対応するノズル26が穿設されている。なお、ノズルプレート25は、厚さが例えば、0.05〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。

そして、流路形成基板10上には、各圧力室12に対応する圧電素子3が形成されている。この圧電素子3は、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜と、厚さが例えば、約1.0μmの圧電体層と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜とが、積層形成されて、構成されている。一般的には、圧電素子3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を圧力室12毎にパターニングして構成する。そのため、圧力発生室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3と当該圧電素子3の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

また、このような各圧電素子3を構成する圧電素子3上には、例えば、金(Au)等からなるリード電極90が接続されており、このリード電極90は、圧力室12に対向する領域からその外側の領域まで延設され、その先端部が後述する封止基板30の貫通孔内に露出されている。
また、流路形成基板10のリザーバ部13に対応する領域には、コンプライアンス部材33が設けられて、リザーバ部13の一方の開口はこのコンプライアンス部材33によって封止されている。

なお、流路形成基板10の圧電素子3側の面には、封止基板30が、接着剤を用いて接合されている。この封止基板30は、圧電素子3に対向する領域に、圧電素子3の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部31を有する。また、この封止基板30には、リザーバ部13に対向する領域に、コンプライアンス部材33の変形を妨げない程度の深さを有する凹部32が設けられている。このような封止基板30の材料としては、例えば、ガラス、セラミック材料、金属、プラスチック等で形成されていることが好ましく、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、シリコン単結晶基板を用いて形成することがより好ましい。

封止基板30上には、例えば、二酸化シリコンからなる絶縁膜を介して例えば、金(Au)の配線膜からなる配線パターンが形成され、この配線パターン上に圧電素子3を駆動するための駆動ICが実装されている。

このような本実施形態の液体噴射ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバからノズル26に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ICからの記録信号に従い、圧力室12に対応するそれぞれの圧電素子3を駆動させ、各圧力室12内の圧力が高まりノズル26からインク滴が吐出する。

また、これら各実施形態の液体噴射ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図5は、インクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図5に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ5Aは、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5Bに軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1B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吐出するものとしている。そして、駆動モータ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5Aに伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ5Aはキャリッジ軸5Bに沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5B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。

図6は、流路内部での接着剤の動きを説明する図である。
以下、上記構成の液体噴射ヘッド1において、ノズルプレート25、連通板20、流路形成基板10を接着剤を用いて接合する際に、各構造が接着剤に対して作用する効果を説明する。

まず、連通板20の第3の開口21fが形成されている側の面にノズルプレート25を接着剤300を用いて接合し、連通孔21の第2の開口21eが形成されている側の面に流路形成基板10の底面101を接着剤301を用いて接合する。ここで、接着剤としては、例えば、熱硬下型エポキシ系接着剤が好適に用いられる。
なお、実際には、流路形成基板10、連通板20、ノズルプレート25、封止板30は、各部位が複数併設したウェハー基板を、接着剤を用いて接合した後、液体噴射ヘッド1単位で切り分けられる。

この状態で、ノズルプレート25と連通板20との間から接着剤300が連通孔21側にあふれ出る場合がある。そして、あふれ出た接着剤300は、連通孔21内部に設けられた各稜線21a〜21dを伝って流路形成基板10側に這い上がる(説明を容易にするため、図6では、21aのみを記載する。)。

しかし、連通孔21の第2の開口21eは、流路形成基板10の圧力室12の第1の開口121を区画する底面101によって覆われており、稜線21aを伝って流路形成基板10側まで這い上がった接着剤300は、底面101で堰き止められる。そして、堰き止められた接着剤300は、流路形成基板10と連通板との間からもれ出る接着剤301と合流する。この状態で、接着剤300は、ノズルプレート25と流路形成基板10の底面101を繋ぐ連通孔21の稜線21aに沿って硬化する。即ち、ノズルプレート25と連通板20とを接合する接着剤300と、連通板20と流路形成基板10とを接合する接着剤301とが一体となって硬化するため、接着剤300、301に端部が生じない。

ここで、従来技術との対比において、接着剤300、301の端部が与える影響について説明する。従来のように、稜線21a〜21dが存在せず、接着剤300の這い上がりが連通孔21の内部で停止する場合は、接着剤300の端部が生じることとなる。そのため、この硬化した端部が、流路内を流れるインクに侵食されると、端部を基点として接着剤300が剥離する場合がある。
そのため、接着剤300の端部が生じなければ、接着剤300が流路内部で剥離する可能性は低くなり、剥離した接着剤により生じるノズル詰まりを抑制することができる。
また、接着剤300の流路内での這い上がりを抑制するという思想を伴わないため、接着剤の塗布量に応じて段差等の設計を厳格に行う必要がなく、流路の設計をより自由に行うことができる。

また、図4に示すように、連通孔21の断面を第2方向D2から見た場合、各連通孔21に狭流路部212が設けられているため、この連通孔21を区画する壁の第1方向D1の厚みが第3方向D3において変化する。壁の厚みを変化させることで、壁の変形を生じにくくさせることが可能となる。そのため、隣接する圧力室12の変位により生じ、連通孔21に伝達された力を、この圧力室12と連通しない他の圧力室に伝え難くすることができ、クロストークを抑制することができる。
また、連通孔同士のクロストークを抑制することで、連通孔の併設距離を狭くすることができるため、液体噴射ヘッド1においてノズルを高密度化することができる。

さらに、連通孔21において、第3の開口21f側に、第2方向D2の幅を他の部位における第2方向D2の幅と比べて広くした抵抗調整部213を設けることで、狭流路部212を備えることで生じる連通孔21内部の流路抵抗を下げることができる。即ち、連通孔21の体積が小さくなると、圧力室12との間の流路抵抗の差によってインクが連通孔21を流れ難くなる場合がある。そこで、連通孔21に抵抗調整部213を設けることで連通孔21内部の流路抵抗を下げインクを流れ易くすることができる。また、抵抗調整部213は、連通孔21の第2方向D2の幅を広くして構成されているため、各連通孔21を区画する壁の第1方向D1の厚みが変化せず、クロストークに影響を与えない。

2.第2の実施形態:
図7は、第2の実施形態に係る連通孔と圧力室12の構成を示す図である。
この第2の実施形態では、第2の開口21e側の稜線の端部の全てを流路形成基板10の底面101で塞ぐのではなく、その一部のみを塞ぐ。そして、流路形成基板10で塞がれなかった稜線の端部に対しては、連通孔21の第2の開口21eと第3の開口21fとの間に、同稜線が不連続となる段差を設けることで、接着剤の這い上がりを抑制している。

図7(a)に示すように、連通孔21は、壁面が鋭角又は鈍角で交差する矩形状の孔が第3方向D3に伸びて構成される。また、壁面の交差部には、稜線21a〜21dが形成されている。また、連通板20のそれぞれの面には、第2の開口21eと第3の開口21fとが位置している。

連通孔21は、第3の開口21f側に広流路部211が設けられている。そして、第2の開口21eを含む部位が狭流路部212となっている。図7(a)では、連通孔21の第3の開口21fから第3方向D3に所定長の位置で、流路幅が第1方向D1及び第2方向D2に共に広がる広流路部211が設けられている。そのため、この広流路部211は、抵抗調整室としての機能も備える。

そして、連通孔21は、広流路部211から直上に、第2の開口21eを含む狭流路部212を備えている。そのため、第1の実施形態と同様、第2方向D2において、広流路部211に該当する部位において各連通孔21を区画する連通板20の壁の厚みは狭くなり、狭流路部212に該当する部位において各連通孔21を区画する連通板20の壁の厚みは広くなる。即ち、第1の実施形態同様、連通孔21を区画する第1方向D1の壁の厚みが第3方向D3において変化することとなり、流路間でのクロストークを低減させることができる。

また、連通孔21が上記構成となることで、狭流路部212と広流路部211とが合流する合流部において、稜線21a、21b、21dの連続は維持されるが、壁面が鈍角で交差して形成された稜線21cは不連続となる。具体的には、稜線21dの第3の開口21f側においては、広流路部211の上面211aで形成された段差214により稜線21cが不連続となっている。ここで、上面211aを区画する辺211b、211cは、稜線21b、21dと連続している。
なお、説明を省略するが、連通板20に設けられた全ての連通孔21において図7に示す同様の形状となっている。

図7(b)は、連通板20の連通孔21と流路形成基板10の第1の開口121とが当接する境界を、流路形成基板10側から見た図である。第1の開口121には、第1方向D1の内幅が第1の開口121の他の部位に比べて狭くなる狭窄部122が形成されている。この本実施形態では、第1の開口121の長手方向の辺の一部を変形させて狭窄部121を形成しているが、狭窄部121の第1方向D1の内幅は、第2の開口21eの第1方向D1の内幅と比べて必ずしも狭くならなくともよい。

そして、連通板20の連通孔21と流路形成基板10の第1の開口121とが連結する境界において、第2の開口21e側の3つの稜線21a、21b、21dの端部はそれぞれ、流路形成基板10の狭窄部122を区画する底面101によって塞がれている。一方、第2の開口21e側の稜線21cの端部は、第1の開口121の開口内に位置し端部が開放状態となっている。この、第1の開口121内部に位置する稜線21cは、上記のように連通孔21の狭流路部212と広流路部211との合流部に形成された段差214により不連続となっている。

以下、上記第2の実施形態に係る構成の液体噴射ヘッドにおいて、ノズルプレート25、連通板20、流路形成基板10を接着剤を用いて接合する際に、各構造が接着剤に対して作用する効果を説明する。

第1の実施形態同様、稜線21a、21b、21dに沿って這い上がった接着剤は、流路形成基板10の底面101で堰き止められる。そして、堰き止められた接着剤は、流路形成基板10と連通板との間からもれ出る接着剤と合流する。この状態で、接着剤は、ノズルプレート25と流路形成基板10の底面101を繋ぐ連通孔21の各稜線に沿って硬化する。

一方、ノズルプレート25と連通板20との間からはみ出し、稜線21cに沿って這い上がった接着剤は広流路部211の上面211aまで到達する。しかし、広流路部211と狭流路部212との合流部において稜線が不連続となる段差214が設けられているため、これ以上第2の開口21e側に這い上がらない。また、稜線21cは鈍角であるため、この稜線21cを這い上がる接着剤の厚みも薄くなる。更には、場合によって接着剤は広流路部211の上面211aを区画する辺211b、211cを経由して稜線21b、21dに伝わり、この稜線21b、21dを這い上がる接着剤と合流する。合流した接着剤は上面211aの辺211b、211c、及び稜線21b、21dで一体となって硬化する。
そのため、接着剤が流路内部で剥離する可能性は低くなり、剥離した接着剤により生じるノズル詰まりを抑制することができる。

また、この第2の実施形態では、第2の開口21eの稜線の全てを流路形成基板10の底面101で覆う必要がなない。そのため、第1の開口121と第2の開口21eとの位置及び開口の大きさを第1の実施形態に比べてより自由に設計することができ、流路設計の自由度を高めることができる。

3.その他の実施形態:
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、連通孔21は、少なくとも3つの稜線を含んだ3角形で構成されるものであってもよいし、矩形以上の多角形で構成されてもよい。
また、上述の各実施形態では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型の液体噴射ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の液体噴射ヘッドにも本発明を採用することができる。

なお、上述した実施形態においては、本発明の液体噴射ヘッドの一例として液体噴射ヘッドを説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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ものにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタ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(面発光ディスプレー)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が挙げられる。

1…液体噴射ヘッド、10…流路形成基板、12…圧力室、13…リザーバ部、14…インク供給路、20…連通板、21…連通孔、22…連通部、25…ノズルプレート、26…ノズル、30…封止基板、50…弾性膜、121…第1の開口、122…狭窄部、211…広流路部、212…狭流路部、213…抵抗調整部、300、301…接着剤

Claims (6)

  1. 液体を吐出するノズルを複数備えるノズルプレートと、
    底面に第1の開口を有し、第1方向に複数併設した圧力室と、該圧力室に隣接した圧電素子と、を有する流路形成基板と、
    前記ノズルプレートと前記流路形成基板との間に位置し、前記各ノズルと前記圧力室の前記第1の開口とを連通させる連通孔を備えた連通板と、が接合されて構成される液体噴射ヘッドであって、
    前記流路形成基板の前記第1の開口は、前記第1方向と交差する第2方向が長手方向となり、インク供給側から前記連通孔側にかけて形成されており、前記長手方向にそって、前記圧力室の前記第1方向の内幅は、前記連通孔に近い側が、前記インク供給側よりも狭くなる狭窄部を有し、
    前記連通板の前記連通孔は、貫通方向に伸びた少なくとも3つ以上の稜線を有して形成され、
    前記連通板は、前記流路形成基板側の前記稜線の端部が、前記狭窄部を区画する前記流路形成基板の該連通板側の面で塞がれるよう、前記流路形成基板と接合されている、液体噴射ヘッド。
  2. 前記連通孔は、前記流路形成基板側に開いた第2の開口と前記ノズルプレート側に開いた第3の開口を有し、
    前記連通孔の前記第2の開口と前記第3の開口との間に、少なくとも前記第2の開口及び前記第3の開口のいずれかよりも前記第1方向の内幅が狭くなる狭流路部を備える、請求項1に記載の液体噴射ヘッド。
  3. 前記連通孔は、前記ノズルプレート側の流路において、前記第1方向と交差する前記第2方向の内幅が、前記第2の開口の前記第2方向の内幅と比べて広くなる抵抗調整部を備える、請求項2に記載の液体噴射ヘッド。
  4. 前記連通孔は、4つの稜線を有する矩形状である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  5. 上記請求項1に記載の液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置。
  6. 液体を吐出するノズルを複数備えるノズルプレートと、
    底面に第1の開口を有し、第1方向に複数併設した圧力室と、該圧力室に隣接した圧電素子と、を有する流路形成基板と、
    前記ノズルプレートと前記流路形成基板との間に位置し、前記各ノズルと前記圧力室の前記第1の開口とを連通させ鈍角または鋭角で交差する壁面を有する連通孔を備えた連通板と、が接合されて構成される液体噴射ヘッドであって、
    前記流路形成基板の第1の開口は、前記第1方向と交差する第2方向が長手方向となり、インク供給側から前記連通孔側にかけて形成されており、
    前記連通板の前記連通孔は、貫通方向に伸び前記壁面の交差部からなる稜線を少なくとも3つ有するよう形成され、前記流路形成基板側の面に第2の開口を有し、
    前記連通板は、前記第2の開口側の少なくとも2以上の前記稜線の端部が、前記第1の開口を区画する前記流路形成基板の該連通板側の面で塞がれるよう、前記流路形成基板と接合されており、
    前記連通孔は、前記壁面が鈍角で交差する稜線において、該稜線が不連続となる段差を有する、液体噴射ヘッド。
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