JP2015033768A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極構造が簡単で駆動回路との接続が容易な液体噴射ヘッド１を構成する。【解決手段】液体噴射ヘッド１は、吐出溝３と非吐出溝４とが表面Ｈの基準方向Ｋに交互に配列する圧電体基板２を備え、圧電体基板２は、吐出溝３の溝方向Ｍにおける一方側の表面に互いに電気的に分離する共通端子６と個別端子７が設置され、吐出溝３の溝方向Ｍにおける他方側の表面に接続電極８が設置され、共通端子６は、吐出溝３の両側面に設置される駆動電極５と電気的に接続し、個別端子７は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続し、接続電極８は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される２つの駆動電極５と電気的に接続する。【選択図】図１

Description

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。

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や三次元構造を形成する。

この種の液体噴射ヘッドとして、圧電体基板の表面に並列に多数のチャンネルとしての溝を形成し、溝と溝の間の側壁を厚みすべり変形させて、溝に充填される液体に圧力変化を誘起し、溝に連通するノズルから液滴を吐出するシェアモード（Ｓｈｅａｒ ｍｏｄｅ）方式が実用化されている。

例えば、特許文献１にはこの種の液体噴射ヘッドが記載される。液体噴射ヘッドは、圧電体基板と、圧電体基板の表面に接合されるカバープレートと、圧電体基板の一方の端面に接合されるノズルプレートと、圧電体基板の他方の端部に設置されるマニホールド部材とを備える。圧電体基板の表面には吐出溝と非吐出溝が交互に形成され、吐出溝と非吐出溝は圧電体基板の一方の端面から他方の端面まで形成される。吐出溝と非吐出溝の側面には溝の半分の深さまで駆動電極が設置されている。カバープレートは、吐出溝と非吐出溝の上部開口を覆うように設置される。カバープレートのノズルプレート側とは反対側の端面には多数の後方スリットが設けられ、各後方スリットそれぞれが各吐出溝それぞれに連通する。マニホールド部材にはインクが供給されるマニホールドが設けられ、マニホールドは各後方スリットを介して複数の吐出溝に連通し、インクを供給可能に構成されている。

カバープレートは、ノズルプレート側の端面にも複数の前方スリットが設けられ、各前方スリットそれぞれが各非吐出溝それぞれに連通する。前方スリットの側面には電極が形成され、前方スリットが連通する非吐出溝の側面の駆動電極に電気的に接続される。カバープレートの後方スリットの側面にも電極が形成され、後方スリットが連通する吐出溝の側面の駆動電極に電気的に接続される。カバープレートの圧電体基板とは反対側の上面に、フレキシブル回路基板に接続するための複数の端子電極が形成される。複数の端子電極は吐出溝と非吐出溝が配列する方向に配列する。各端子電極は、吐出溝を挟む２つの非吐出溝の吐出溝側の側面に設置される２つの駆動電極に電気的に接続される。配列の最外部に位置する端子電極は、後方スリットの側面の電極を介してすべての吐出溝の側面の駆動電極に電気的に接続される。

つまり、特許文献１の液体噴射ヘッドは圧電体基板の側面の垂直方向に液滴を吐出するエッジシュート型であり、カバープレートの上面に設けた端子電極に駆動信号を与えて、カバープレートの前方スリットと後方スリットの側面の電極を介して吐出溝及び非吐出溝の駆動電極に駆動信号を伝達する。

特許文献２には圧電体基板の表面の垂直方向に液滴を吐出するサイドシュート型の液体噴射ヘッドが記載される。液体噴射ヘッドは、圧電体基板と、圧電体基板の表面に接合されるノズルプレートと、圧電体基板の前方の端面に接合されるフレキシブル回路基板と、圧電体基板の後方の端面に設置されるマニホールド部材とを備える。圧電体基板は圧電体からなる板と圧電体又は他の材料からなる板とが積層される積層構造を有し、表面に吐出溝と非吐出溝とが交互に配列する。非吐出溝は前方の端面に開口し、後方の端面には開口しない。吐出溝は前方の端面に開口せず後方の端面に開口する。つまり、交互に配列する非吐出溝と吐出溝は、交互に前方の端面と後方の端面に開口する。吐出溝及び非吐出溝の側面には駆動電極が設置される。圧電体基板の前方の端面には連結駆動電極が形成され、連結駆動電極は、吐出溝を挟む２つの非吐出溝の吐出溝側の側面に設置される２つの駆動電極と電気的に接続する。ノズルプレートは複数のノズルを備え、各ノズルそれぞれが吐出溝に連通する。フレキシブル回路基板は複数の電極パターンを備え、各電極パターンはそれぞれ連結駆動電極に電気的に接続される。マニホールド部材にはインクが供給されるマニホールドが設けられ、マニホールドは各吐出溝に連通する。

更に、圧電体基板の後方の端面には吐出溝に設置される駆動電極に共通に電気的に接続する連結共通電極が設置される。連結共通電極は、例えばアースに接続され、又は、後方の端面の連結共通電極から圧電体基板の表面とは反対側の底面を引き回して圧電体基板の前方の端面に設置した電極に電気的に接続される。

特許文献３には、圧電体基板の板厚方向に貫通する吐出溝及び非吐出溝を備える圧電体基板を用いた液体噴射ヘッドが記載されている。液体噴射ヘッドは、圧電体基板と、圧電体基板の前方の表面に設置されるノズルプレートと、圧電体基板の後方の表面に設置されるインクマニホールドとを備える。圧電体基板は、前方の端面から後方の端面に貫通する吐出溝と非吐出溝が交互に配列するＡ列と、Ａ列よりも上部に、Ａ列と平行に半ピッチずれて設置されるＢ列とを備える。吐出溝と非吐出溝の側壁には駆動電極が設置される。圧電体基板の後方の表面には共通電極と接続電極が設置される。Ａ列についてみると、共通電極は、Ａ列とＢ列の中間の後方端面に設置され、Ａ列の各非吐出溝に設置される駆動電極と共通に電気的に接続される。Ａ列用の接続電極は、Ａ列の下方の後方端面に設置され、Ａ列の各吐出溝に設置される駆動電極に独立して電気的に接続される。Ｂ列についても、共通電極と接続電極が設置される。更に、圧電体基板の後方端面に開口する非吐出溝の開口部は絶縁膜により閉塞され、後方端面に導入されるインクが非吐出溝に流入するのを阻止する。また、Ａ列の非吐出溝を塞ぐ絶縁膜は、Ｂ列の吐出溝近傍まで延設される。Ｂ列の吐出溝に設置される駆動電極は当該絶縁膜の上面に形成される電極を介してＡ列を超えてＡ列の下方に設置される接続電極と並列に設置されるＢ列用の接続電極に電気的に接続される。つまり、Ａ列用の接続電極とＢ列用の接続電極とは吐出溝と非吐出溝の配列方向に交互に一列に配列する。従って、フレキシブル回路基板の配線パターンとは一回の圧着工程により接続することができる。

特許文献４には、サイドシュート型の液体噴射ヘッドが記載されている。液体噴射ヘッドは、アルミナ等の絶縁体からなる基板と、基板の上面に設置される圧電部材と、圧電部材の上面に設置されるノズルプレートなどを備える。圧電部材は、断面が略台形形状を有する細長いブロックからなり、台形形状の底辺が基板の上面に接合され、台形形状の上辺には台形形状の底辺に達しない深さであり、細長いブロックの長手方向に直交する方向に多数の溝が形成される。各溝の側面及び底面には電極が形成され、溝と溝との間の側壁を駆動可能に構成される。基板は、圧電部材の両側の位置にインク導入用及び排出用の孔部と、多数の電極パッドと、各電極パッドに電気的に接続する配線とを有する。電極パッドは圧電部材の両側に設置され、一方側の電極パッドは圧電部材の下部に設置される配線と電気的に接続され、他方側に引き出される。つまり、配線は圧電部材の他方側に集約的に引き出される。

圧電部材は、台形形状の底辺側であり溝を挟む両傾斜面に段差面を備え、この段差面に電極パッドが設置される。溝に形成される電極と段差面上の電極パッドとは台形形状の傾斜面に形成される電極を介して電気的に接続される。つまり、溝の電極は一方側の段差面上の電極パッドと他方側の段差面上の電極パッドに交互に接続される。そして、段差面上の電極パッドと基板上の電極パッドとはボンディングワイヤーを介して接続される。

特開平１１−２８８１５号公報 特開２００１−１００３７号公報 特開２００８−１４３１６７号公報 特開２０１２−５１２５３号公報

特許文献１〜３の液体噴射ヘッドは液体循環型ではないので液体の劣化や液体に混入する気泡の管理が必要となる。特許文献１の液体噴射ヘッドは、電極を圧電体基板からカバープレートの表面に引き出している。そして、電極引き出しのために、個々の非吐出溝に対応するスリットを設け、スリットの両側面に電極を設けて非吐出溝の両側面の駆動電極と電気的に接続する。そのため、構造が複雑で生産性が低い。

特許文献２の液体噴射ヘッドは、圧電体基板の前後の端面、上面及び溝の側面に電極を形成し、前後の端面の電極をパターニングして連結駆動電極及び連結共通電極を形成し、上面の電極をパターニングして後方から前方に電極を引き回す必要があり、構造が複雑で生産性が低い。

特許文献３の液体噴射ヘッドでは、後方端面に設置される絶縁膜は、個々の非吐出溝の開口部を塞ぐ。更に、絶縁膜の上面に電極を形成し、Ｂ列の吐出溝の駆動電極をＡ列側に設置される接続電極に引き出す。そのため、構造が複雑で生産性が低い。

特許文献４の液体噴射ヘッドは、液体循環型であるが、電極の構成は一層複雑となる。つまり、圧電部材の傾斜面と段差面において電極のパターニングを行う必要がある。特に、傾斜面の電極はフォトリソグラフィ工程による一括パターニングが難しい。また、液体は両極の配線、電極パッド及び駆動電極と接するので、導電性の液体を使用する場合にはこれらの導電材の表面を絶縁膜等により覆う必要がある。しかし、ワイヤーボンディング法を行う電極パッドやワイヤーは絶縁膜で覆うことが困難であり、導電性の液体は使用することができない。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体が充填される吐出溝と液体が充填されない非吐出溝とが表面の基準方向に交互に配列する圧電体基板を備え、前記圧電体基板は、前記吐出溝の溝方向における一方側の表面に共通端子と個別端子が互いに電気的に分離して設置され、前記吐出溝の溝方向における他方側の表面に接続電極が設置され、前記共通端子は、前記吐出溝の両側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、前記個別端子は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝の内、一方の前記非吐出溝の前記吐出溝の側の側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、前記接続電極は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝の前記吐出溝の側の側面に設置される２つの駆動電極と電気的に接続することとした。

また、前記共通端子と前記個別端子は前記表面の基準方向に配列することとした。

また、前記非吐出溝は溝方向の一方側が前記吐出溝よりも長いこととした。

前記非吐出溝の溝方向の他方側が前記吐出溝よりも長いこととした。

また、前記吐出溝及び前記非吐出溝は、溝方向における両端が前記圧電体基板の端面に達しないこととした。

また、前記個別端子は、前記圧電体基板の表面に設置される連絡電極を介して前記接続電極と電気的に接続することとした。

また、前記吐出溝に連通する液室を有し、前記圧電体基板の表面に設置されるカバープレートと、前記吐出溝に連通するノズルを有し、前記圧電体基板の表面とは反対側の裏面に設置されるノズルプレートと、を備えることとした。

また、前記吐出溝に連通する液室を有し、前記圧電体基板の表面とは反対側の裏面に設置されるカバープレートと、前記吐出溝に連通するノズルを有し、前記圧電体基板の表面に設置されるノズルプレートと、を備えることとした。

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。

本発明による液体噴射ヘッドは、液体が充填される吐出溝と液体が充填されない非吐出溝とが表面の基準方向に交互に配列する圧電体基板を備え、圧電体基板は、吐出溝の溝方向における一方側の表面に共通端子と個別端子が互いに電気的に分離して設置され、吐出溝の溝方向における他方側の表面に接続電極が設置され、共通端子は、吐出溝の両側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、個別端子は、吐出溝を挟んで隣接する２つの非吐出溝の内、一方の非吐出溝の吐出溝の側の側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、接続電極は、吐出溝を挟んで隣接する２つの非吐出溝の吐出溝の側の側面に設置される２つの駆動電極と電気的に接続する。これにより、電極構造が簡単で駆動回路との接続が容易な液体噴射ヘッドを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドに使用する圧電体基板の模式的な部分斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドに使用する圧電体基板の断面模式図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの溝方向の断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドに使用する圧電体基板の模式的な部分斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドに使用する圧電体基板の模式的な部分斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。

（第一実施形態）
図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドに使用する圧電体基板２の説明図である。図１は圧電体基板２の模式的な部分斜視図である。図２（ａ）は圧電体基板２の吐出溝３の溝方向の断面模式図であり、図２（ｂ）は非吐出溝４の溝方向の断面模式図である。

図１に示すように、圧電体基板２は、液体が充填される吐出溝３と液体が充填されない非吐出溝４とが表面Ｈの基準方向Ｋに交互に配列する。圧電体基板２は、吐出溝３又は非吐出溝４の溝方向Ｍにおける一方側の表面Ｈに互いに電気的に分離する共通端子６と個別端子７が設置され、吐出溝３の溝方向Ｍにおける他方側の表面Ｈに接続電極８が設置される。共通端子６は、吐出溝３の両側面に設置される駆動電極５に電気的に接続する。個別端子７は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。接続電極８は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される２つの駆動電極５と電気的に接続する。

このように、溝方向Ｍにおける一方側の表面Ｈに共通端子６と個別端子７を基準方向Ｋに並べて設置し、他方側の表面Ｈに接続電極８を設置して、吐出溝３を挟む非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置した駆動電極５と電気的に接続する。そのため、共通端子６及び個別端子７を設置する領域の溝方向Ｍの幅を狭く形成することができる。また、図示しないフレキシブル回路基板の配線パターンと共通端子６及び個別端子７とを一回の圧着工程により接続することができる。また、駆動電極５、共通端子６、個別端子７及び接続電極８を一回の導電膜堆積工程と一回のパターニング工程により簡便に形成することができる。

具体的に説明する。圧電体基板２の表面Ｈには吐出溝３と非吐出溝４が基準方向Ｋに等間隔で交互に配列する。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、吐出溝３及び非吐出溝４は表面Ｈから裏面Ｒに貫通する。吐出溝３は、圧電体基板２の一方の端面の手前から他方の端面の手前まで形成され、両端部は表面Ｈにおいて終端する。非吐出溝４は圧電体基板２の一方の端面から他方の端面まで形成される。つまり、溝方向Ｍの一方側及び他方側が吐出溝３よりも長い。非吐出溝４の両端部は底部に圧電体が残る浅溝４ａに形成され、底部に圧電体を残して機械的強度を確保している。

吐出溝３は、圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側の両側面に駆動電極５が設置され、共通端子６に電気的に接続する。非吐出溝４は、圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側の両側面に駆動電極５が設置され、両端部の浅溝４ａの底面には電極が形成されない。そのため、各非吐出溝４の両側面の駆動電極５は互いに電気的に分離する。個別端子７は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続し、更に、接続電極８は、一方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５と、他方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５とを電気的に接続する。

ここで、２つの非吐出溝４の駆動電極５の経路は、個別端子７から一方の非吐出溝４の駆動電極５（以下、一方の駆動電極５という。）、接続電極８、他方の非吐出溝４の駆動電極５（以下、他方の駆動電極５という。）となる。そのため、他方の駆動電極５は一方の駆動電極５よりも個別端子７からの配線抵抗が高くなり、供給される駆動信号のバランスが崩れる虞がある。そこで、個別端子７から一方の駆動電極５と他方の駆動電極５が電気的に均等に接続される場合と比較して、駆動電極５の電気抵抗を１／２以下とするのが好ましい。また、個別端子７に接続する一方の駆動電極５を他方の駆動電極５よりも厚く形成して電気抵抗を低下させることが好ましい。また、接続電極８の溝方向Ｍの幅を駆動電極５の幅、つまり圧電体基板２の板厚の略１／２以上とするのが好ましい。また、一方の非吐出溝４と吐出溝３の間の圧電体基板２の表面Ｈに個別端子７と接続電極８とを電気的に接続する連絡電極を形成することができる。これにより、他方の駆動電極５と個別端子７との間の電気抵抗が低下し、吐出溝３の両側壁は均等に駆動される。

圧電体基板２としてＰＺＴセラミックス基板を使用することができる。圧電体基板２は基板面に垂直方向に分極処理が施されている。本実施形態では、駆動電極５を、圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側に設置している。圧電体基板２として表面Ｈの垂直方向に分極処理が施される圧電体基板と、これとは反対方向に分極処理が施されている圧電体基板とを積層したシェブロン型の圧電体基板を使用する場合には、駆動電極５を分極境界の位置よりも深く形成することができる。また、本実施形態においては、駆動電極５、共通端子６、個別端子７及び接続電極８にパターニングされたレジスト上に一回の斜め蒸着法によりアルミニウム、チタン、金、銀等の導電膜を堆積し、レジストを除去するリフトオフ法により一括してパターニングを行うことができる。なお、非吐出溝４の両端部を浅溝４ａとしないで貫通させてもよいし、非吐出溝４の底部に圧電体基板を残して裏面Ｒ側に貫通しない溝としてもよい。

圧電体基板２は次のように駆動する。共通端子６と個別端子７に駆動信号が与えられると、吐出溝３と非吐出溝４とを仕切る両側壁は厚みすべり変形し、吐出溝３の容積が拡大し又は縮小する。これにより、吐出溝３に充填される液体に圧力波を誘起させることができる。各吐出溝３に独立して駆動信号を与えて各吐出溝３を独立して駆動することができる。

（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の溝方向の断面模式図である。第一実施形態において説明した圧電体基板２を使用して液体噴射ヘッド１を構成している。従って、圧電体基板２については、説明を省略する。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。

図３に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電体基板２と、その表面Ｈに接合されるカバープレート９と、圧電体基板２の裏面Ｒに接合されるノズルプレート１２とを備える。カバープレート９は、圧電体基板２の表面Ｈに、共通端子６及び図示しない個別端子が露出するように接合される。カバープレート９は、圧電体基板２と熱膨張係数が近似する材料を使用することができる。例えば、ＰＺＴセラミックス、マシナブルセラミックス、プラスチック材料等を使用することができる。

カバープレート９は２つの液室１０を備え、各液室１０は吐出溝３に対応するスリット１１を備える。即ち、一方の液室１０は吐出溝３の一方の端部にスリット１１を介して連通し、他方の液室１０は吐出溝３の他方の端部にスリット１１を介して連通する。各液室１０は非吐出溝４とは連通しない。ノズルプレート１２は複数のノズル１３を備え、複数のノズル１３はそれぞれ吐出溝３に連通する。更に、図示しないフレキシブル回路基板が圧電体基板２の露出する表面Ｈに接続され、フレキシブル回路基板の配線パターンと共通端子６及び個別端子７が電気的に接続される。

液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。一方の液室１０に液体が供給されると、液体は、吐出溝３に流入し、更に他方の液室１０に流出する。従って、ポンプ等により液体を循環させて吐出溝３に常に新鮮な液体を供給することができ、更に、液体に混入する気泡を迅速に排出することができる。共通端子６と個別端子７に駆動信号を与えて吐出溝３を拡張し、収縮させることにより液体に圧力波を誘起して、ノズル１３から液滴を吐出する。

（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に使用する圧電体基板２の模式的な部分斜視図である。第一実施形態と異なる点は、非吐出溝４が圧電体基板２の一方の端面から他方の端面の手前まで形成される点と、接続電極８の形状が異なる点である。その他の構成は、第一実施形態と同様である。従って、主に異なる点について説明し、同一の部分については説明を省略する。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。

図４に示すように、圧電体基板２は、液体が充填される吐出溝３と、液体が充填されない非吐出溝４とが表面Ｈの基準方向Ｋに等間隔で交互に配列する。圧電体基板２には、溝方向Ｍにおける一方側の表面Ｈに共通端子６と個別端子７が互いに電気的に分離して設置され、溝方向Ｍにおける他方側の表面Ｈに接続電極８が設置される。共通端子６は、吐出溝３の両側面に設置される駆動電極５に電気的に接続する。個別端子７は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。接続電極８は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される２つの駆動電極５を電気的に接続する。

吐出溝３は、圧電体基板２の一方の端面の手前から他方の端面の手前まで形成され、両端部は表面Ｈにおいて終端する。非吐出溝４は、圧電体基板２の一方の端面から他方の端面の手前まで形成され、表面Ｈにおいて終端する。つまり、非吐出溝４は溝方向Ｍの一方側が吐出溝３よりも長い。また、吐出溝３と非吐出溝４は、溝方向Ｍにおける他方側が圧電体基板２の他方の端面の手前において終端する。吐出溝３と非吐出溝４は表面Ｈから裏面Ｒにかけて貫通する。非吐出溝４の一方の端部は底部に圧電体基板が残る浅溝４ａに形成され、圧電体基板２の他方の端部は圧電体基板２の板厚が残るので、機械的強度が確保される。

吐出溝３は圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側の両側面に駆動電極５が設置され、溝方向Ｍにおける一方側の表面Ｈに設置される共通端子６に電気的に接続される。非吐出溝４は圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側の両側面に駆動電極５が設置される。非吐出溝４の一方の端部の浅溝４ａは底面Ｂに電極が形成されない。非吐出溝４の他方の端部は切り上がる傾斜部からなる。傾斜部の底面Ｂは溝幅の中央部が切削され、圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側の底面Ｂに形成される電極を切断している。従って、非吐出溝４の両側面の駆動電極５は電気的に分離されている。なお、底面Ｂは、非吐出溝４の溝幅よりも薄いダイシングブレードにより機械的に切削することができる。また、底面Ｂの切削に代えて、底面Ｂにレーザーを照射して底面Ｂの電極を除去してもよい。

接続電極８は、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の、吐出溝３側の駆動電極５と電気的に接続する。具体的には、接続電極８は、吐出溝３の他方側の端部と圧電体基板２の他方の端面との間の表面Ｈに設置され、吐出溝３の他方側の端部を回り込むようにコの字状に形成される。

本実施形態では、圧電体基板２の他方の端部には溝が形成されず圧電体基板２の板厚が残るので、圧電体基板２の機械的強度が向上する。その他の構成及び作用は第一実施形態と同様なので説明を省略する。

（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に使用する圧電体基板２の模式的な部分斜視図である。第三実施形態と異なる点は、非吐出溝４が圧電体基板２の裏面Ｒから表面Ｈに向けて凸状に貫通し、表面Ｈに開口する点と、接続電極８の形状が異なる点である。その他の構成は、第三実施形態と同様である。従って、主に異なる点について説明し、同一の部分については説明を省略する。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。

図５に示すように、圧電体基板２は、液体が充填される吐出溝３と液体が充填されない非吐出溝４とが表面Ｈの基準方向Ｋに等間隔で交互に配列する。吐出溝３は表面Ｈから裏面Ｒにかけて凸状に貫通し、非吐出溝４は裏面Ｒから表面Ｈにかけて凸状に貫通する。吐出溝３及び非吐出溝４は、溝方向Ｍの両端が圧電体基板２の溝方向Ｍの両端面に達せず、いずれも圧電体基板２の表面Ｈ又は裏面Ｒにおいて終端する。吐出溝３と非吐出溝４の表面Ｈの開口部は吐出溝３の方が非吐出溝４よりも溝方向Ｍに長く、裏面Ｒの開口部は非吐出溝４の方が吐出溝３よりも溝方向Ｍに長い。吐出溝３と非吐出溝４はいずれもダイシングブレードを用いて表面Ｈからと裏面Ｒからそれぞれ研削して形成することができる。吐出溝３の両側面と非吐出溝４の両側面には駆動電極５が設置される。駆動電極５は、圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側に設置される。圧電体基板２の表面Ｈには共通端子６、個別端子７及び接続電極８が設置される。各電極は、駆動電極５、共通端子６、個別端子７及び接続電極８のパターンが形成されるレジスト上に、一回の斜め蒸着法によりアルミニウム、チタン、金、銀等の導電膜を堆積し、レジストを除去するリフトオフ法により一括して形成することができる。

共通端子６と個別端子７は圧電体基板２の一方側の端面近傍の表面Ｈに、基準方向Ｋに配列して設置される。共通端子６は吐出溝３の両側面に設置される駆動電極５に電気的に接続する。個別端子７は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。接続電極８は、吐出溝３の他方側の端部を回り込むようにして圧電体基板２の他方側に設置され、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される２つの駆動電極５と電気的に接続する。非吐出溝４の開口部近傍の表面Ｈには連絡電極１４が設置される。個別端子７は、非吐出溝４の駆動電極５を介して接続電極８と電気的に接続するとともに、連絡電極１４を介して接続電極８と電気的に接続する。これにより、個別端子７と他方側の非吐出溝４の駆動電極５との間の電気抵抗が低下し、吐出溝３の両側壁は均等に駆動される。

本実施形態においては、圧電体基板２は、溝方向Ｍの両端部に圧電体基板２の板厚が残るので、機械的強度が確保される。また、圧電体基板２に表面Ｈにカバープレート９を接合したときに、カバープレート９の液室１０に対して非吐出溝４が閉塞される。その他の構成や特徴は第三実施形態と同様なので説明を省略する。

（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ヘッド１を説明するための図である。図６（ａ）は圧電体基板２の模式的な部分斜視図であり、図６（ｂ）は液体噴射ヘッド１の吐出溝３の溝方向の断面模式図であり、図１（ｃ）は液体噴射ヘッド１の非吐出溝４の溝方向の断面模式図である。本実施形態では、圧電体基板２の表面Ｈにノズルプレート１２が設置され、圧電体基板２の裏面Ｒにカバープレート９が設置される。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。

図６（ａ）に示すように、圧電体基板２は、液体が充填される吐出溝３と液体が充填されない非吐出溝４とが表面Ｈの基準方向Ｋに交互に配列する。圧電体基板２は、吐出溝３の溝方向Ｍにおける一方側の表面Ｈに共通端子６と個別端子７が互いに電気的に分離して設置され、吐出溝３の溝方向Ｍにおける他方側の表面Ｈに接続電極８が設置される。共通端子６は、吐出溝３の両側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。個別端子７は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３の側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。接続電極８は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される２つの駆動電極５と電気的に接続する。

これにより、共通端子６と個別端子７が設置される領域の溝方向Ｍの幅を狭くすることができ、圧電体基板２の溝方向Ｍの長さを縮小することができる。また、フレキシブル回路基板の配線パターンと共通端子６及び個別端子７を一回の圧着工程により接続することができる。また、駆動電極５、共通端子６、個別端子７及び接続電極８を一回の導電膜堆積工程と一回のパターニング工程により簡便に形成することができる。

以下、具体的に説明する。圧電体基板２の表面Ｈに吐出溝３と非吐出溝４が基準方向Ｋに等間隔で交互に配列する。図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、吐出溝３は裏面Ｒから表面Ｈに向けて凸状に貫通し、非吐出溝４は表面Ｈから裏面Ｒに向けて凸状に貫通する。吐出溝３は、溝方向Ｍにおける両端が圧電体基板２の溝方向Ｍにおける両端面に達しない。非吐出溝４は、溝方向Ｍの一方側が吐出溝３の一方側よりも長く、圧電体基板２の端面に達し、溝方向Ｍの他方側が吐出溝３の他方側と同程度の長さを有し、圧電体基板２の端面に達しない。非吐出溝４の一方側の端部は、底部に圧電体基板２が残る浅溝４ａに形成され、圧電体基板２の強度が確保される。なお、吐出溝３及び非吐出溝４はダイシングブレードを用いて研削して形成することができる。即ち、裏面Ｒから表面Ｈに向けてダイシングブレードを降下させて吐出溝３を形成し、表面Ｈから裏面Ｒに向けてダイシングブレードを降下させ、また、一方側に移動させて非吐出溝４及び浅溝４ａを形成する。実際には、圧電体基板２の裏面Ｒにカバープレート９を接合した状態で非吐出溝４を研削して形成する。そのため、非吐出溝４は圧電体基板２を貫通してカバープレート９に達する。

吐出溝３の両側面と非吐出溝４の両側面には駆動電極５が設置される。駆動電極５は、圧電体基板２の厚さの略１／２よりも表面Ｈ側に設置される。圧電体基板２の表面Ｈには共通端子６、個別端子７及び接続電極８が設置される。これらの電極は、駆動電極５、共通端子６、個別端子７及び接続電極８のパターンが形成されるレジスト上に、一回の斜め蒸着法によりアルミニウム、チタン、金、銀等の導電膜を堆積し、レジストを除去するリフトオフ法により一括して形成することができる。なお、本実施形態では接続電極８よりも他方側にマスクを設置して導電膜を堆積する。そのため、非吐出溝４の他方側の傾斜部の底面Ｂ、側面及び表面Ｈに導電膜が堆積されない。また、浅溝４ａの底面Ｂは圧電体基板２の板厚の１／２よりも裏面Ｒに位置し、斜め蒸着の際に導電膜が堆積されない。その結果、非吐出溝４の両側面の駆動電極５は電気的に分離される。また、吐出溝３の駆動電極５は、表面Ｈ側からの導電膜の斜め蒸着法により形成するので、駆動電極５の溝方向Ｍの長さは、吐出溝３が表面Ｈに開口する開口部の溝方向Ｍの長さとほぼ一致する。

共通端子６及び個別端子７は、圧電体基板２の一方側の端面近傍の表面Ｈの基準方向Ｋに一列に配列する。共通端子６は、吐出溝３の両側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。個別端子７は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の内、一方の非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される駆動電極５と電気的に接続する。接続電極８は、吐出溝３の表面Ｈに開口する開口部よりも他方側であり、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の間の表面Ｈに設置される。接続電極８は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される２つの駆動電極５と電気的に接続する。

ここで、第一実施形態において説明したように、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の駆動電極５は、個別端子７からの接続経路が異なることから供給される駆動信号のバランスが崩れる虞がある。そこで、個別端子７から一方の駆動電極５と他方の駆動電極５が電気的に均等に接続される場合と比較して、駆動電極５の電気抵抗を１／２以下とするのが好ましい。また、個別端子７に接続する一方の駆動電極５を他方の駆動電極５よりも厚く形成して電気抵抗を低下させることが好ましい。また、接続電極８の溝方向Ｍの幅を駆動電極５の幅以上とすることが好ましい。また、第四実施形態において説明したように、圧電体基板２の表面Ｈであり、一方の非吐出溝４と吐出溝３の間の表面Ｈに、個別端子７と接続電極８とを電気的に接続する連絡電極を形成することができる。これにより、個別端子７と他方側の非吐出溝４の駆動電極５との間の電気抵抗が下がり、吐出溝３の両側壁は均等に駆動される。

図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、圧電体基板２の裏面Ｒにカバープレート９が接合され、圧電体基板２の表面Ｈにノズルプレート１２が接合される。カバープレート９は２つの液室１０を有し、２つの液室１０は吐出溝３の両端部それぞれに連通する。ノズルプレート１２はノズル１３を有し、ノズル１３が吐出溝３に連通し、共通端子６及び個別端子７が露出するように表面Ｈに接合される。ここで、液室１０が圧電体基板２の側に開口する開口領域には非吐出溝４が開口しない。そのため、カバープレート９の液室１０にスリット等を設ける必要が無く、カバープレート９の構造が簡単になる。また、吐出溝３に充填される液体は吐出溝３の駆動電極５に接触するが非吐出溝４の駆動電極５とは接触しない。そのため、駆動電極５が電気分解等により劣化するのを防止し、信頼性を向上させることができる。また、圧電体基板２の溝方向Ｍの両端部に圧電体基板が残るので、機械的強度が確保される。

なお、本実施形態においては、非吐出溝４は溝方向Ｍの他方側が圧電体基板２の端面に達しないで表面Ｈにおいて終端するが、これに代えて、非吐出溝４の他方側を一方側と同様に浅溝とすることができる。つまり、非吐出溝４は、溝方向Ｍの他方側を吐出溝３よりも長く形成することができる。また、本実施形態においては、非吐出溝４の溝方向Ｍの一方側の端部が圧電体基板２に端面に達するが、これに代えて、非吐出溝４の溝方向Ｍの一方側が圧電体基板２の端面に達しないで、表面Ｈにおいて終端するように形成することができる。つまり、吐出溝３及び非吐出溝４は、溝方向Ｍにおける両端が圧電体基板２の端面に達しない構成とすることができる。この場合、共通端子６と個別端子７を吐出溝３が表面Ｈに開口する開口部に寄せて、非吐出溝４の両側面に設置される２つの駆動電極５を電気的に分離すればよい。その他、圧電体基板２やカバープレート９の材料等については他の実施形態と同様なので、説明を省略する。

（第六実施形態）
図７は本発明の第六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。各液体噴射ヘッド１、１’は複数の溝列を備え、一方側の溝列に含まれる吐出溝の他方側の端部と、他方側の溝列に含まれる非吐出溝の一方側の端部とは離間し、かつ、圧電体基板の厚さ方向において重なる。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第五実施形態のいずれかを使用する。

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。

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。

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ができる。

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。

１ 液体噴射ヘッド
２ 圧電体基板
３ 吐出溝
４ 非吐出溝、４ａ 浅溝
５ 駆動電極
６ 共通端子
７ 個別端子
８ 接続電極
９ カバープレート
１０ 液室
１１ スリット
１２ ノズルプレート
１３ ノズル
１４ 連絡電極
Ｋ 基準方向、Ｈ 表面、Ｒ 裏面、Ｍ 溝方向、Ｂ 底面

Claims (9)

1. 液体が充填される吐出溝と液体が充填されない非吐出溝とが表面の基準方向に交互に配列する圧電体基板を備え、
   前記圧電体基板は、前記吐出溝の溝方向における一方側の表面に共通端子と個別端子が互いに電気的に分離して設置され、前記吐出溝の溝方向における他方側の表面に接続電極が設置され、
   前記共通端子は、前記吐出溝の両側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、
   前記個別端子は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝の内、一方の前記非吐出溝の前記吐出溝の側の側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、
   前記接続電極は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝の前記吐出溝の側の側面に設置される２つの駆動電極と電気的に接続する液体噴射ヘッド。
2. 前記共通端子と前記個別端子は前記圧電体基板の表面の基準方向に配列する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記非吐出溝は溝方向の一方側が前記吐出溝よりも長い請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記非吐出溝は溝方向の他方側が前記吐出溝よりも長い請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記吐出溝及び前記非吐出溝は、溝方向における両端が前記圧電体基板の端面に達しない請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記個別端子は、前記圧電体基板の表面に設置される連絡電極を介して前記接続電極と電気的に接続する請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記吐出溝に連通する液室を有し、前記圧電体基板の表面に設置されるカバープレートと、前記吐出溝に連通するノズルを有し、前記圧電体基板の表面とは反対側の裏面に設置されるノズルプレートと、を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記吐出溝に連通する液室を有し、前記圧電体基板の表面とは反対側の裏面に設置されるカバープレートと、前記吐出溝に連通するノズルを有し、前記圧電体基板の表面に設置されるノズルプレートと、を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 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。

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