JP2014117838A - 液体噴射ヘッド、および液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡排出性を向上させることが可能な液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズルからインクを噴射する際の記録ヘッドの姿勢における第１液室５１の高さｈ１は、同姿勢における第２液室５２の高さｈ２よりも高く、インク導入空部４６から最も離れた第１液室の端部５１ａに連通する第２液室の連通部５２ａに、当該連通部の流路断面積を他の部分の流路断面積よりも小さくする仕切壁５３が設けられ、第１液室の端部の最端から仕切壁までの距離Ｘが、第１液室の高さと第２液室の高さとの差（ｈ１−ｈ２＝Ｄ）に対して０．５倍以上４倍以下に設定された。
【選択図】図１１

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、および液体噴射装置に関するものであり、特に、ノズルが複数列設されたノズル形成部材と、共通液室の一部となる液室空部および当該液室空部と圧力室とを連通する個別連通口が形成された共通液室形成部材とを備えた液体噴射ヘッド、および液体噴射装置に関する。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

この種の液体噴射ヘッドには、例えば、ノズルが複数開設されたノズルプレート、各ノズルに連通する圧力室を含む個別流路および各圧力室に共通な液体が貯留される共通液室（リザーバー或いはマニホールドとも言う）の一部となる空部が形成された流路形成基板、各圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電素子（圧力発生手段の一種）、および、各圧力室に共通な液体が貯留される共通液室となる共通液室空部が形成された共通液室形成基板を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

近年では、ヘッド全体の小型化を図るべく種々の構成のものが提案されている。
図１３は、従来の液体噴射ヘッドの構成の一例を示す図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は下面側斜視図（ノズルプレートが接合されていない状態）、（ｃ）は（ｂ）における領域Ｘの拡大図である。なお、図１３（ａ）に対して垂直な方向がノズル列方向である。この例において、符号５５が、圧力室５６が形成された流路形成基板、符号５７が、ノズル５８が開設されたノズルプレート、符号５９が、圧力室５６とノズル５８とを連通するノズル連通路６０が形成された連通基板であり、これらの部材を積層してヘッド本体部が構成されている。この構成では、共通液室６１は、シリコン単結晶板から成る連通基板５９に形成されている。

上記の構成において、共通液室６１は、連通基板５９の厚さ方向を貫通した貫通部６３（第１液室）と、当該非貫通部６３に隣接して形成された非貫通部６４（第２液室）と、から構成されている。非貫通部６４は、連通基板５９の下面（ノズルプレート５７との接合面）側から、上面側に肉薄部６５を残した状態で連通基板５９の厚さ方向の途中まで異方性エッチングによって形成された窪みである。そして、上記に肉薄部６５が、例えばケース部材等の他の部材との接合代として機能する。また、この肉薄部６５に、共通液室６１と各圧力室５６とを個別に連通する個別連通口６６が開設されている。

特開２００５−２１９２４３号公報

このような構成の液体噴射ヘッドでは、液体カートリッジ等の液体供給源からの液体が、貫通部６３の上部開口から導入され、肉薄部６５の下方の非貫通部６４を通って個別連通口６６を介して圧力室５６に供給される。一般的には、貫通部６３の長手方向（即ち、ノズル並設方向）中心部の上方に、インクが導入される導入口が配置されるので、非貫通部６４から個別連通口６６へ向かうインクの流速に関し、共通液室６１の長手方向中央付近ほど速くなり、同方向における両端に向かうほど遅くなる。このため、図１３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、共通液室６１の長手方向両端部で気泡Ｂが溜まりやすい。気泡Ｂには浮力が作用するので、貫通部６３側から該貫通部６３よりも重量方向で下方に位置する非貫通部６４側に潜り込みにくく、貫通部６３と非貫通部６４との間の段差に気泡Ｂが滞留してしまう。この部分に滞留した気泡Ｂは、ノズル５８からインクや気泡を強制的に吸引・排出する目的で行われる所謂クリーニング処理を実施しても排出が難しいという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡排出性を高めた液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が噴射される複数のノズルと、
液体が流入口を通じて流入する側の第１液室、および、該第１液室よりも前記ノズル側に位置する第２液室を互いに連通する状態で有する共通液室と、
を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記ノズルから液体を噴射する際の液体噴射ヘッドの姿勢における前記第１液室の高さは、同姿勢における前記第２液室の高さよりも高く、
前記流入口から最も離れた前記第１液室の端部に連通する前記第２液室の連通部に、当該連通部の流路断面積を他の部分の流路断面積よりも小さくする仕切壁が設けられ、
前記第１液室の前記端部の最端から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さと前記第２液室の高さとの差に対して４倍以下に設定されたことを特徴とする。

本発明によれば、第１液室の端部から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さと前記第２液室の高さとの差に対して４倍以下に設定されたので、第１液室の端部に溜まった気泡の排出性をより向上させることが可能となる。特に、ノズルから液体や気泡を強制的に吸引・排出する目的で行われる所謂クリーニング処理を実施する際には、仕切壁によって画成される第２液室における連通部の第１液室５１側の開口断面積が絞られているため、この部分の流速が他の部分よりも高まる。その結果、第１液室の端部に溜まった気泡が、当該気泡に作用する浮力に抗しつつ第１液室と第２液室との間の段差を通過して第１液室側に引き込まれやすくなる。したがって、クリーニング処理における液体の消費量を低減しつつ気泡排出性を向上させることが可能となる。

また、上記構成において、前記第１液室の前記端部の最端から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さに対して２．７５倍以下、望ましくは２．２５倍以下に設定される構成を採用することが望ましい。

当該構成によれば、第１液室の端部から仕切壁までの距離が、第１液室の高さに対して２．７５倍以下、望ましくは２．２５倍以下に設定することで、クリーニング時におけるインク消費量をより一層低減することが可能となる。

また、上記構成において、前記第１液室の前記端部の最端から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さに対して０．５倍以上に設定される構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、第１液室の端部に溜まった気泡が却って通過しにくくなる不具合を防止することができる。

また、上記構成において、前記仕切壁は、前記第１液室側から前記ノズル側に向かう方向に沿って延在する構成を採用することが望ましい。

当該構成によれば、第１液室側から前記ノズル側に向かう方向に沿って延在する仕切壁により、気泡をノズル側に円滑に案内することができる。

また、上記構成において、前記仕切壁は、前記第１液室から離れている構成を採用することが望ましい。

当該構成によれば、仕切壁が第１液室側に突出しないので、仕切壁に気泡が引っ掛かる等して却って気泡の排出性を悪化させることが抑制される。

さらに、上記構成において、前記仕切壁は、前記流入口側とは反対側の共通液室の底面から離れている構成を採用することが望ましい。
この構成において、前記底面は、前記共通液室内の液体の圧力変動を吸収するダンパー部であり、
前記仕切壁は、前記ダンパー部から離れて設けられている構成とすることが望ましい。

当該構成によれば、仕切壁が共通液室の底面であるダンパー部に接触しないので、仕切壁がダンパー部の弾性変形を阻害することが抑制される。

また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドを斜め上方から観た分解斜視図である。 ヘッドユニットの断面図である。 図３における領域Ａの拡大断面図である。 連通基板の下面側斜視図である。 連通基板の下面側平面図である。 第２の実施形態における連通基板の下面側斜視図である。 第３の実施形態における連通基板の下面側斜視図である。 第４の実施形態における連通基板の下面側斜視図である。 第５の実施形態における連通基板の下面側斜視図である。 第６の実施形態の構成を説明する図である。 第１液室の端部から仕切壁までの距離と、第１液室の端部に溜まった気泡の排出に必要なインク流量の関係を示すグラフである。 従来の液体噴射ヘッドの構成の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明は、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げて行う。

プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、インクを噴射する記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送するプラテンローラー６等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジ７がプリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジ７からインク供給チューブを通じて記録ヘッド３に供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。

図２は、上記記録ヘッド３の構成を示す分解斜視図である。本実施形態における記録ヘッド３は、ケース１５と、複数のヘッドユニット１６と、ユニット固定板１７と、ヘッドカバー１８とにより概略構成されている。
ケース１５は、複数のヘッドユニット１６や、当該ヘッドユニット１６へインクを供給する供給流路（図示せず）を備える箱体状部材であり、上面側に針ホルダー１９が形成されている。この針ホルダー１９は、インク導入針２０が立設された部材であり、本実施形態においては各色のインクカートリッジ７のインクに対応させて合計８本のインク導入針２０がこの針ホルダー１９に横並びに配設されている。このインク導入針２０は、インクカートリッジ７内に挿入される中空針状の部材であり、先端部に開設された導入孔（図示せず）からインクカートリッジ７内に貯留されたインクをケース１５内の供給流路を通じてヘッドユニット１６側に導入する。

また、ケース１５の底面側には、４つのヘッドユニット１６が、主走査方向に横並びに位置決めされた状態で各ヘッドユニット１６に対応した４つの開口部１７′を有する金属製のユニット固定板１７に接合されると共に、同じく各ヘッドユニット１６に対応する４つの開口部１８′が開設された金属製のヘッドカバー１８によって固定される。

図３は、ヘッドユニット１６（本発明の液体噴射ヘッドの一種）の内部構成を示す断面図である。また、図４は、図３における領域Ａの拡大図である。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態におけるヘッドユニット１６は、圧力発生ユニット１４および流路ユニット２１を備え、これらの部材が積層された状態でユニットケース２６（ケース部材の一種）に取り付けて構成されている。流路ユニット２１は、ノズルプレート２２（ノズル形成部材の一種）、及び、連通基板２３（共通液室形成部材の一種）を有している。また、圧力発生ユニット１４は、圧力室３１が形成された圧力室形成基板（圧力室形成部材の一種）２９、弾性膜３０、圧電素子３５（圧力発生手段）、および保護基板２４が積層されてユニット化されている。

ユニットケース２６は、ノズルプレート２２、および圧力発生ユニット１４が接合された連通基板２３が底面側に固定される合成樹脂製の箱体状部材である。このユニットケース２６の平面視における中心部分にはノズル列方向に沿って長尺な矩形状の開口を有する貫通空部４４が、ユニットケース２６の高さ方向を貫通する状態で形成されている。この貫通空部４４は、圧力発生ユニット１４の配線空部３８と連通して、フレキシブルケーブル４９の一端部および駆動ＩＣ５０（何れも後述）が収容される空部を形成する。また、ユニットケース２６の下面側には、当該下面からユニットケース２６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部４７が形成されている。この収容空部４７の深さは、圧力発生ユニット１４の厚さ（高さ）よりも少し大きく設定されている。また、収容空部４７の第１方向の寸法および第２方向の寸法は、それぞれ、圧力発生ユニット１４の対応する方向の寸法よりも少し大きく設定されている。そして、流路ユニット２１がユニットケース２６の下面に位置決め状態で接合されると、連通基板２３上に積層された圧力発生ユニット１４が収容空部４７に収容される。また、上記の貫通空部４４の下端は、収容空部４７の天井面に開口している。

ユニットケース２６には、インク導入空部４６およびインク導入路４５が形成されている。インク導入路４５は、インク導入空部４６と比較して断面積が小さく設定された細い流路であり、その上端はユニットケース２６の上面に開口し、下端はインク導入空部４６の長手方向の中央部分、すなわち、後述する共通液室３２の第１液室５１の長手方向の中央部分に対応する位置に開口している。この開口部分は、本発明における流入口に相当する。そして、インクカートリッジ７側からのインクは、インク導入路４５を通じて、インク導入空部４６に流入し、当該インク導入空部４６から連通基板２３の共通液室３２に導入される。

インク導入空部４６は、ユニットケース２６における収容空部４７に対して隔壁４８を間に挟んで第２の方向の外側に外れた位置に形成されている。より具体的には、連通基板２３の共通液室３２に対応して、収容空部４７の両側にそれぞれ１つずつ、合計２つのインク導入空部４６が形成されている。そして、ユニットケース２６に連通基板２３が接合された状態では、各インク導入空部４６は、対応する共通液室３２とそれぞれ連通する。収容空部４７とインク導入空部４６とを隔てる隔壁４８は、連通基板２３の肉薄部４０に対応する位置に形成されている。ユニットケース２６と連通基板２３との接合時においては、隔壁４８の下面と肉薄部４０の上面とが互いに接合される。このように構成することで、収容空部４７が、インク導入空部４６等の流路から独立した空間となる。ここで、従来では、圧力発生ユニットにも共通液室に相当する空部が設けられていたのに対し、本実施形態の構成では、圧力発生ユニット１４に共通液室に相当する空部を設けることなく当該圧力発生ユニット１４の小型化が図られている。この小型化に伴い、収容空部４７を流路から独立した空間とするために、インク導入空部４６と収容空部４７との間に隔壁４８が設けられ、当該隔壁４８の下面と連通基板２３の肉薄部４０の上面とが互いに接合される構成となっている。これに応じて、本発明に係るヘッドユニット１６では、共通液室３２の第２液室５２の上面側に肉薄部４０が設けられている。

圧力発生ユニット１４の構成部材である圧力室形成基板２９は、シリコン単結晶基板（結晶性基板の一種。以下、単にシリコン基板とも言う。）から作製されている。この圧力室形成基板２９には、シリコン基板に対して異方性エッチング処理によって複数の圧力室３１が、ノズルプレート２２の各ノズル２７に対応して複数形成されている。このように、シリコン基板に対して異方性エッチングによって圧力室を形成することで、より高い寸法・形状精度を確保することができる。後述するように、本実施形態におけるノズルプレート２２にはノズル２７の列が２条形成されているので、圧力室形成基板２９には、圧力室３１の列が各ノズル列に対応して２条形成されている。圧力室３１は、ノズル２７の並設方向（第１の方向）に直交する方向（第２の方向）に長尺な空部である。圧力室形成基板２９（圧力発生ユニット１４）が後述する連通基板２３に対して位置決めされた状態で接合されると、圧力室３１の第２の方向の一端部は、後述する連通基板２３のノズル連通路３６を介してノズル２７と連通する。また、圧力室３１の第２の方向の他端部は、連通基板２３の個別連通口４２を介して共通液室３２と連通する。

圧力室形成基板２９の上面（連通基板２３との接合面とは反対側の面）には、圧力室３１の上部開口を封止する状態で弾性膜３０が形成されている。この弾性膜３０は、例えば厚さが約１μｍの二酸化シリコンから構成される。また、この弾性膜３０上には、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、酸化ジルコニウムから成る。そして、この弾性膜３０および絶縁膜上における各圧力室３１に対応する位置に、圧電素子３５がそれぞれ形成される。圧電素子３５は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３５は、弾性膜３０および絶縁膜上に、金属製の下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層、および、金属製の上電極膜（何れも図示せず）が順次積層された後に、圧力室３１毎にパターニングされて構成される。そして、上電極膜または下電極膜の一方が共通電極とされ、他方が個別電極とされる。また、弾性膜３０、絶縁膜、および下電極膜が、圧電素子３５の駆動時に振動板として機能する。

各圧電素子３５の個別電極（上電極膜）からは、図示しない電極配線部が絶縁膜上にそれぞれ延出されており、これらの電極配線部の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル４９の一端側の端子が接続される。このフレキシブルケーブル４９は、例えば、ポリイミド等のベースフィルムの表面に銅箔等で導体パターンを形成し、この導体パターンをレジストで被覆した構成とされる。フレキシブルケーブル４９の表面には、圧電素子３５を駆動する駆動ＩＣ５０が実装されている。各圧電素子３５は、駆動ＩＣ５０を通じて上電極膜および下電極膜間に駆動信号（駆動電圧）が印加されることにより、撓み変形する。

上記圧電素子３５が形成された連通基板２３の上面には保護基板２４が配置される。この保護基板２４は下面側が開口した中空箱体状の部材であり、例えば、ガラス、セラミックス材料、シリコン単結晶基板、金属、合成樹脂等から作製される。この保護基板２４の内部には、圧電素子３５に対向する領域に当該圧電素子３５の駆動を阻害しない程度の大きさの逃げ凹部３９が形成されている。さらに、保護基板２４において、隣り合う圧電素子列の間には、基板厚さ方向を貫通した配線空部３８が形成されている。この配線空部３８内には、圧電素子３５の電極端子とフレキシブルケーブル４９の一端部とが配置される。

上記のノズルプレート２２は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２７を列状に開設した板材である。本実施形態では、３６０ｄｐｉに対応するピッチで３６０個のノズル２７を列設することでノズル列（ノズル群の一種）が構成されている。本実施形態においては、当該ノズルプレート２２に２条のノズル列が形成されている。本実施形態におけるノズルプレート２２はシリコン基板から作製されている。そして、当該基板に対してドライエッチングを施すことにより円筒形状のノズル２７が形成されている。このようにノズル２７をドライエッチングによって形成することで、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材に対して塑性加工によりノズルを形成する構成と比較して、より高い精度でノズル２７を形成することが可能となる。これにより、ノズル２７から噴射されるインクの着弾精度が向上する。

図５及び図６は、連通基板２３の構成を説明する図であり、図５はノズルプレート２２が接合される側の下面（第１の面）側から見た斜視図、図６は連通基板２３の第１の方向（ノズル並設方向）両端部の下面側平面図である。なお、図５は、通液室３２の第１の方向の両端部のうちの一方の端部のみを図示している（後述する図７〜図１１も同様）。この連通基板２３は、シリコン基板から作製された板材である。この連通基板２３には、共通液室３２が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室３２は、各圧力室３１の並設方向（即ち第１の方向）に沿って長尺な空部である。共通液室３２は、連通基板２３の板厚方向を貫通した第１液室５１（貫通部）と、連通基板２３の下面側から上面（第２の面）側に向けて当該共通液室形成部材２３の板厚方向の途中まで上面側に肉薄部４０を残した状態で形成された第２液室５２（非貫通部）と、から構成される。

連通基板２３の上面側における第１液室５１の開口は、インクが導入される入口開口部として機能する。すなわち、ユニットケース２６に形成されたインク導入路４５およびインク導入空部４６側からのインクが、入口開口部を通じて第１液室５１内に流入する。また、第１液室５１の下面側の開口は、ノズルプレート２２によって塞がれる。なお、第１液室５１の下面側の開口が弾性シート（コンプライアンスシート）によって塞がれる構成もある。この第１液室５１の長手方向、即ち、第１の方向の両端部は、それぞれの端部に向かうほど次第に狭くなるように形成されている。より具体的には、第１液室５１の両端部において、当該第１液室５１を画成している互いに対向する壁面の少なくとも一方が、第１の方向の端部に向かうほど他方に近接するように傾斜している。このように、第１液室５１の両端部の開口形状を先細りにすることで、当該第１液室５１の両端部におけるインクの流速の低下を抑制することができる。したがって、個別連通口４２を通じて各圧力室３１へ供給するインクの供給圧を揃えることができる。

第２液室５２は、第１液室５１に隣接する状態に形成された窪みである。この第２液室５２は、第１液室５１よりもノズル２７側に位置している。上記の肉薄部４０は、当該第２液室５２の天井面を構成する。この第２液室５２の第２の方向における一端部（ノズル２７から遠い側の端部）は、第１液室５１と連通する一方、同方向の他端部は、圧力室３１の下方に対応する位置に形成されている。この第２液室５２の他端部、すなわち、第１液室側５１とは反対側の縁部には、肉薄部４０を貫通する個別連通口４２が、圧力室形成基板２９の各圧力室３１に対応して第１の方向に沿って複数形成されている。この個別連通口４２の下端は、第２液室５２と連通し、個別連通口４２の上端は、圧力室形成基板２９の圧力室３１と連通する。ここで、第１液室５１は、連通基板２３を貫通する状態で形成されているのに対し、第２液室５２は、連通基板２３の下面側から上面側に向けて当該共通液室形成部材２３の板厚方向の途中まで形成されているので、使用時、すなわち、記録媒体２に対してノズル２７からインクを噴射して画像等を記録する際の記録ヘッド３の姿勢における第１液室５１の高さは、第２液室５２の高さよりも高い。このため、第１液室５１と第２液室５２との間には段差が生じている。

本実施形態における第２液室５２の長手方向の両端部、即ち、肉薄部４０の第１の方向の両端部には、隣り合う個別連通口４２同士を仕切る仕切壁５３が形成されている。この仕切壁５３は、第１液室５１と第２液室５２の境界部分から個別連通口側の側壁面まで連続する（すなわち、第１液室５１側からノズル２７側に向かう方向に沿って延在する）壁であり、肉薄部４０の下面（第２液室５２の天井面）から連通基板２３の下面に向けて突出している。すなわち、本実施形態における仕切壁５３の高さは第２液室５２の深さと同一に設定され、その上端面は連通基板２３の下面と同一面上に位置している。また、本実施形態における仕切壁５３は、肉薄部４０の第１の方向の両端部の所定の範囲、具体的には、共通液室３２において気泡が溜まりやすい範囲に、個別連通口４２を１つずつ仕切るように複数配置されている。このように、仕切壁５３によって第１液室５１側から個別連通口４２に向かう細長い流路が共通液室３２内で部分的に形成されている。この仕切壁５３によって仕切られて形成される細長い流路の断面積は、仕切壁５３が設けられていない中央部分の流路の断面積と比べて小さいので、仕切壁５３を設けない構成と比較して個別連通口４２に向かって流れるインクの流速が高められる。これにより、第１液室５１に滞留する気泡を上記の比較的速い流速の流れに乗せて排出させやすくすることができる。本実施形態では、このような仕切壁５３を第２液室５２の長手方向の両端部、即ち、肉薄部４０の第１の方向の両端部に設けているので、共通液室３２（第１液室５１）の第１方向の両端部に滞留する気泡を排出させやすくすることができる。特に、ノズル２７からインクや気泡を強制的に吸引・排出する目的で行われる所謂クリーニング処理を実施する際には、仕切壁５３によって画成される流路の第１液室５１側の開口が吸い込み口となってインクや気泡を吸引する。その結果、共通液室３２（第１液室５１）の第１方向の両端部に滞留する気泡が、当該気泡に作用する浮力に抗しつつ第１液室５１と第２液室５２との間の段差を通過して個別連通口４２側に引き込まれやすくなる。したがって、気泡排出性を向上させることが可能となる。

上記の構成のヘッドユニット１６を製造する際には、まず、圧力室形成基板２９（圧力室３１が形成されていない状態のシリコン基板）の上面に弾性膜３０、絶縁膜が順次形成された後、圧電素子３５が焼成により形成される。この上に、逃げ凹部３９に圧電素子３５が収容される状態で保護基板２４が接合される。そしてこの状態で、圧力室形成基板２９の下面側から異方性エッチングによって圧力室３１が形成される。このように、圧力室形成基板２９に圧力室３１が形成される前の段階で、当該圧力室形成基板２９の上面側に圧電素子３５および保護基板２４を積層してユニット化しておくことで、圧力発生ユニット１４の組み立て工程中に圧力室形成基板２９が破損することが抑制される。

次に、連通基板２３に対し、異方性エッチングによって共通液室３２（第１液室５１および第２液室５２）、個別連通口４２、ノズル連通路３６、および、仕切壁５３が形成される。そして、ノズル連通路３６とノズル２７とが連通する状態で、連通基板２３の下面にノズルプレート２２が接着により接合される。このようにして流路ユニット２１がユニット化される。続いて、この流路ユニット２１における連通基板２３の上面に、上記の圧力発生ユニット１４が接合される。具体的には、圧力室３１の第２の方向の一端部がノズル連通路３６と連通すると共に、圧力室３１の第２の方向の他端部が個別連通口４２と連通する状態で、流路基板２３の上面に、圧力発生ユニット１４の圧力室形成基板２９が接着剤によって接合される。

流路ユニット２１と圧力発生ユニット１４が組み付けられたならば、保護基板２４の配線空部を通じて各圧電素子３５の電極端子に対してフレキシブルケーブル４９の配線が行われる。即ち、各圧電素子３５の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル４９の一端部の端子がそれぞれ電気的に接続される。

続いて、連通基板２３とユニットケース２６とが接着剤により接合される。具体的には、連通基板２３の上面とユニットケース２６の下面とが、接着剤によって接合される。流路ユニット２１とユニットケース２６とが接合されると、収容空部４７内に圧力発生ユニット１４が収容されると共に、インク導入空部４６と共通液室３２の第１液室５１とが液密に連通する。また、フレキシブルケーブル４９の一端部および駆動ＩＣ５０は、ユニットケース２６の貫通空部４４内に収容される。これにより、ヘッドユニット１６が組み上がる。そして、ヘッドユニット１６の内部には、インク導入路４５から共通液室３２までの一連の共通流路と、個別連通口４２から圧力室３１およびノズル連通路３６を通ってノズル２７に至るまでの個別流路と、が形成される。本実施形態においては、第２液室５２の長手方向の両端部の所定の範囲に、隣り合う個別連通口４２同士を仕切る仕切壁５３が形成されているので、当該仕切壁５３によって個別連通口４２毎に形成される流路も個別流路の一部と言える。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、仕切壁５３の高さに関し、上記実施形態では、第２液室５２の深さと同一に設定され、その上端面が、連通基板２３の下面と同一面上に位置する構成を例示したが、必ずしも第２液室５２の深さと同一には限られない。図７に例示する第２の実施形態では、仕切壁５３の高さが第２液室５２の深さよりも低く（例えば、半分程度に）設定され。仕切壁５３の上端面は、連通基板２３の下面と肉薄部４０の下面との間に位置している。このように、仕切壁５３の高さが第２液室５２の深さよりも低くても、気泡排出性の向上が得られる。

また、上記第１の実施形態では、個別連通口４２を１つずつ仕切るように仕切壁５３を形成した構成を例示したが、これには限られない。図８に示す第３実施形態では、複数の個別連通口４２毎に仕切壁５３が設けられている。この例では、隣り合う３つの個別連通口４２を一グループとして、隣り合うグループ間を仕切るように仕切壁５３が設けられている。この構成においても、上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。

さらに、上記各実施形態では、仕切壁５３が、第１液室５１側から個別連通口４２に向けて平面視で直線状に形成された構成を例示したが、これには限られない。図９に示す第４の実施形態では、仕切壁５３の途中から第１液室５１側の部分（端部５３ａ）が、共通液室３２の第１方向の端部に向けて、仕切壁５３の途中から個別連通口４２側の端部に対して（すなわち、第２の方向に対して）傾斜している点に特徴を有している。本実施形態では、肉薄部４０の第１方向の両端部に、それぞれの端部に向けて傾斜した仕切壁５３が設けられている。また、図１０に示す第５の実施形態では、肉薄部４０の第１の方向全長に渡って仕切壁５３が一定の間隔で複数配置されている。この構成において、共通液室３２の第１の方向両端に近い仕切壁５３ほど、端部５３ａの傾斜角度が大きくなっている。これらの第４の実施形態或いは第５の実施形態では、共通液室３２の第１方向の両端部に滞留する気泡が仕切壁５３に案内されて個別連通口４２側に誘導され易くなる。これにより、仕切壁５２によって共通液室３２の第１方向の両端部に滞留する気泡の排出性をより向上させることができる。特に、第１の方向における両端に位置する仕切壁５３と、共通液室３２を区画する第１の方向の両側の内壁との間隔が、個別連通口４２側から第１液室５１側に向かって次第に近接することで、両者の間に画成される流路の幅が狭くなり、当該部分の流速が高められる。これにより、共通液室３２の両端部に滞留する気泡を個別連通口４２側に引き込みやすくすることができ、気泡の排出性の向上に寄与する。なお、仕切壁５３全体が傾斜する構成であっても良いし、仕切壁５３が複数段階的に傾斜する構成であっても良い。後者の場合、第１液室５１に近づく程、傾斜角度が次第に大きくなることが望ましい。

図１１は、本発明の第６の実施形態の構成を説明する図であり、（ａ）は連通基板２３の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における記録ヘッド３の要部断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における記録ヘッド３の要部断面図である。
本実施形態における連通基板２３における共通液室３２の下面側開口は、可撓性を有するコンプライアンスシート５４によって塞がれている。このコンプライアンスシート５４は、共通液室２３に生じる圧力変動に応じて弾性変形することで、当該圧力変動を吸収するダンパー部として機能する。

第１液室５１は、連通基板２３を貫通する状態で形成されているのに対し、第２液室５２は、連通基板２３の下面側から上面側に向けて当該共通液室形成部材２３の板厚方向の途中まで形成されているので、使用時、すなわち、記録媒体２に対してノズル２７からインクを噴射して画像等を記録する際の記録ヘッド３の姿勢における第１液室５１の高さは、第２液室５２の高さよりも高い。このため、第１液室５１と第２液室５２との間には段差が生じている。そして、第１液室５１の高さをｈ１、第２液室５２の高さをｈ２とし、この段差の高さＤは、Ｄ＝ｈ１−ｈ２と表される。

上記各実施形態と同様に、本実施形態における第２液室５２において、第１液室５１の長手方向両端部５１ａと連通する連通部５２ａの天井面（肉薄部４０）には、当該連通部５２ａの流路断面積を他の部分（連通部５２ａよりも中央側）の流路断面積よりも小さくする仕切壁５３が設けられている。この仕切壁５３は、第１液室５１側からノズル２７側の個別連通口４２に向かって延びる壁であり、肉薄部４０の下面（第２液室５２の天井面）から連通基板２３の下面に向けて突出している。このように、第１液室５１側からノズル２７側に向かって延びる仕切壁５３によって、インクや気泡をノズル２７側に円滑に案内することができる。本実施形態における仕切壁５３の高さは第２液室５２の高さｈ２よりも少し低く設定されている。このため、仕切壁５３の下端面はコンプライアンスシート５４から僅かに離れている。これにより、仕切壁５３が、ダンパー部として機能するコンプアインスシート５４の弾性変形を阻害しないように構成されている。また、本実施形態における仕切壁５３の第１液室５１側の端部は、当該第１液室５１から僅かに離れている。すなわち、仕切壁５３が、第１液室５１側に突出しないように構成されている。これにより、仕切壁５３に気泡Ｂが引っ掛かる等して却って気泡Ｂの排出性を悪化させることが抑制されている。

ここで、インクが流入される流入口としてのインク導入路４５の下流側開口から最も離れた第１液室５１の長手方向両端部５１ａでは、インク導入路４５の下流側開口に近い部分と比較してインクの流速が低下しやすい。しかも、第１液室５１と第２液室５２との間には段差Ｄがあるため、この第１液室５１の両端部５１ａに気泡Ｂｂが溜まりやすい。この気泡Ｂｂの直径は、概ね段差Ｄの２倍程度となる。すなわち、段差Ｄよりも極端に小さい直径の気泡は、インクの流れに乗って第２液室５２側に流れやすい。逆に直径が段差Ｄの２倍よりも極端に大きい気泡は、この流路全体を閉塞するので、クリーニング処理などにより比較的高い流速では流れやすくなる。このため、段差Ｄの２倍程度の直径の気泡Ｂｂが端部５１ａに溜まりやすい傾向となる。

第１液室５１の端部５１ａに溜まった気泡Ｂｂの気泡排出性を向上させるには、仕切壁５３の形成位置が重要となる。本実施形態における構成は、第１液室５１の端部５１ａから仕切壁５３までの距離Ｘが、段差Ｄに対して０．５倍以上で少なくとも４倍以下（Ｄ／２≦Ｘ≦４Ｄ）の範囲内に設定される点に特徴を有している。
図１２は、第１液室５１の端部５１ａの最端から仕切壁５３までの距離Ｘと、第１液室５１の端部５１ａに溜まった気泡Ｂｂの排出に必要なインク流量〔ｇ／ｓ：１ノズル列あたり〕の関係を示すグラフである。仕切壁５３が無い従来の構成では、気泡排出必要流量が０．２４〔ｇ／ｓ〕であったところ、上記距離Ｘ＝４Ｄとなるような位置に仕切壁５３を設けた場合、気泡排出必要流量が０．１８〔ｇ／ｓ〕となり、従来と比べて流量を２５％抑えることができる。なお、上記距離Ｘが４Ｄよりも大きい場合、気泡排出必要流量が、仕切壁５３が無い従来の構成と同程度となるため、距離Ｘは少なくとも４Ｄ以下であることが望ましい。また、上記距離Ｘ＝２．７５Ｄとなるような位置に仕切壁５３を設けた場合、気泡排出必要流量が０．１２〔ｇ／ｓ〕となり、従来と比べて流量を５０％抑えることができる。したがって、距離Ｘは２．７５Ｄ以下であることがより望ましい。気泡排出必要流量をさらに抑えるには、距離Ｘは２．２５Ｄ以下であることが一層望ましい。この場合、気泡排出必要流量が０．０９〔ｇ／ｓ〕となり、従来と比べて流量を３７．５％抑えることができる。したがって、クリーニング時における気泡排出性を確保しつつインク消費量をより一層低減することが可能となる。なお、上記距離ＸがＤ／２よりも小さい場合、気泡Ｂｂが却って通過しにくくなるため、距離Ｘは少なくともＤ／２以上であることが望ましい。

このように、本実施形態では、第１液室５１の端部５１ａから仕切壁５３までの距離Ｘを上記のように規定することにより、第１液室５１の端部５１ａに溜まった気泡Ｂｂの排出性をより向上させることが可能となる。特に、ノズル２７からインクや気泡を強制的に吸引・排出する目的で行われる所謂クリーニング処理を実施する際には、仕切壁５３によって画成される第２液室５２における連通部５２ａの第１液室５１側の開口断面積が絞られているため、この部分の流速が他の部分よりも高まる。その結果、第１液室５１の端部５１ａに溜まった気泡Ｂｂが、当該気泡Ｂｂに作用する浮力に抗しつつ第１液室５１と第２液室５２との間の段差Ｄを通過して個別連通口４２側に引き込まれやすくなる。したがって、インク消費量を抑えつつ気泡排出性を向上させることが可能となる。
なお、第１液室５１の端部５１ａから仕切壁５３までの距離Ｘの規定は、上記第１の実施形態から第５の実施形態にも適用することができる。

そして、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子３５を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子を採用することも可能である。その他、圧力発生手段としては、発熱によりインク内に気泡を発生させることで圧力変動を生じさせる発熱素子や、静電気力により圧力室の区画壁を変位させることで圧力変動を生じさせる静電アクチュエーターなどの圧力発生手段を採用する構成においても本発明を適用することが可能である。
また、各部材の材質も上述のものに限られない。例えば、シリコンの単結晶を用いずにステンレスやセラミックス等の他の材質を用いてもよい。
さらに、インク導入路４５が共通液室３２の第１液室５１の長手方向の中央部分に対応する位置に開口しているものに限られず、インク導入路４５が第１液室５１の長手方向の端部近傍に対応する位置に開口していてもよい。この場合、インクの流れる勢いが弱く気泡を排出しにくいインク導入路４５から長手方向遠い側に隔壁を設け、インクの流れる勢いが強く気泡を排出しやすいインク導入路４５から長手方向近い側には隔壁を設けないようにしてもよい。

また、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３（ヘッドユニット１６）を例に挙げて説明したが、本発明は、液体が、第１液室の上部開口から導入され、第２液室の天井面である肉薄部の下方を通って個別連通口を介して圧力室に供給される構成を採用する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…圧力発生ユニット，１６…ヘッドユニット，２１…流路ユニット，２２…ノズルプレート，２３…連通基板，２６…ユニットケース，２７…ノズル，２９…圧力室形成基板，３１…圧力室，３２…共通液室，３５…圧電素子，４０…肉薄部，４１…共通連通路，４２…個別連通口，５１…第１液室，５２…第２液室，５３…仕切壁

Claims (8)

1. 液体が噴射される複数のノズルと、
   液体が流入口を通じて流入する側の第１液室、および、該第１液室よりも前記ノズル側に位置する第２液室を互いに連通する状態で有する共通液室と、
   を備えた液体噴射ヘッドであって、
   前記ノズルから液体を噴射する際の液体噴射ヘッドの姿勢における前記第１液室の高さは、同姿勢における前記第２液室の高さよりも高く、
   前記流入口から最も離れた前記第１液室の端部に連通する前記第２液室の連通部に、当該連通部の流路断面積を他の部分の流路断面積よりも小さくする仕切壁が設けられ、
   前記第１液室の前記端部の最端から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さと前記第２液室の高さとの差に対して４倍以下に設定されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記第１液室の前記端部の最端から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さに対して２．７５倍以下、望ましくは２．２５倍以下に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１液室の前記端部の最端から前記仕切壁までの距離が、前記第１液室の高さに対して０．５倍以上に設定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記仕切壁は、前記第１液室側から前記ノズル側に向かう方向に沿って延在することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記仕切壁は、前記第１液室から離れて設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記仕切壁は、前記流入口側とは反対側の共通液室の底面から離れて設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記底面は、前記共通液室内の液体の圧力変動を吸収するダンパー部であり、
   前記仕切壁は、前記ダンパー部から離れて設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 請求項１から請求項７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。

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