JP2016187966A

JP2016187966A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP2016187966A
Application number: JP2016126345A
Authority: JP
Inventors: 中尾　元; Hajime Nakao; 元中尾
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2016-11-04
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: JP6152915B2

Abstract

【課題】ノズル開口の高密度化を図ることができると共に、小型化することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】第１ノズル列２８１Ａと第２ノズル列２８１Ｂとを有するノズルプレート２９と、圧力発生室２１に液体を供給する供給路２３、圧力発生室２１とノズル開口２８とを連通するノズル連通孔２４が設けられた流路部材と、を具備し、ノズル連通孔２４は、圧力発生室２１に連通する第１開口部２４１と、ノズルプレート２９側に開口する第２開口部２４２と、を有し、第１開口部２４１はノズル列方向に並設されており、第２開口部２４２はノズル列方向の幅が圧力発生室２１よりも広く、第２開口部２４２は、交互に第１ノズル列２８１Ａと第２ノズル列２８１Ｂとに連通すると共に、第２開口部２４２は、交互に第１開口部２４１に対してノズル列直行方向に異なる位置に配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口を高密度に配置するために、ノズル開口を第１の方向に並設した第１ノズル列と、ノズル開口を第１の方向に並設した第２ノズル列と、を第１の方向に交差する第２の方向に並設し、第１ノズル列と第２ノズル列とを第２の方向で同じ位置とならないように第１の方向にずらした、いわゆる千鳥配置としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３０９８７７号公報

しかしながら、特許文献１のように、第１ノズル列と第２ノズル列とを第１の方向にずらした、いわゆる千鳥配置としただけでは、個別流路形成に必要な流路や隔壁の寸法確保のため、第１の方向のノズル間ピッチを狭めて高密度化するのに限界があったという問題がある。

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においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開口の高密度化を図ることができると共に、小型化することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口が第１の方向に並設された第１ノズル列とノズル開口が前記第１の方向に並設された第２ノズル列とが第１の方向に直交する第２の方向に並設され、前記第１ノズル列の前記ノズル開口と前記第２ノズル列の前記ノズル開口とが前記第１の方向で異なる位置に設けられたノズルプレートと、前記第１の方向に並設された圧力発生室、該圧力発生室に液体を供給する供給路、及び前記圧力発生室と前記ノズル開口とを連通するノズル連通孔が設けられた流路部材と、を具備し、前記供給路は、前記第２の方向が同じ位置に前記第１の方向に沿って並設されており、前記ノズル連通孔は、前記圧力発生室に連通する第１開口部と、前記ノズルプレート側に開口する第２開口部と、を有し、前記第１開口部は、前記第２の方向が同じ位置に前記第１の方向に沿って並設されており、前記第２開口部は、前記第１の方向における幅が前記圧力発生室よりも広く、前記第１の方向に並設された当該第２開口部は、交互に前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とに連通すると共に、前記第１の方向に並設された当該第２開口部は、交互に前記第１開口部に対して前記第２の方向で異なる位置に配置されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第２開口部の第１の方向の幅を圧力発生室よりも幅広とすることで、ノズル連通孔とノズル開口との位置決めを容易にして、ノズル開口とノズル連通孔との位置ずれによる不具合を抑制することができる。また、ノズル連通孔の第２開口部を交互に第２の方向にずらすことにより、ノズル連通孔を第２の方向に狭い間隔で配置することができ、ノズル開口を第２の方向に高密度に配置することができると共に小型化することができる。さらに、供給路を第１の方向に沿って第２の方向に同じ位置に設けることで、圧力発生室に液体を供給する供給特性にばらつきが生じるのを抑制して、液滴の吐出特性を均一化することができる。

ここで、前記第１ノズル列に連通する前記第２開口部は、前記第２の方向において前記第１開口部よりも前記圧力発生室側に配置され、前記第２ノズル列に連通する前記第２開口部は、前記第２の方向において前記第１開口部よりも前記圧力発生室とは反対側に配置され、全ての前記ノズル連通孔は、前記第１開口部から前記第２開口部までの距離及び体積が等しいことが好ましい。これによれば、圧力発生室からノズル開口までの距離（流路長）と体積を等しくすることで、ノズル開口から吐出される液滴の吐出特性を揃えることができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、被噴射媒体に液滴を高密度に着弾させることができると共に小型化した液体噴射装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した平面図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの比較例を示す平面図である。本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの平面図である。本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２はインクジェット式記録ヘッドの液体噴射面側の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ′線断面図である。

図示するように、本実施形態の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１（以下、記録ヘッド１とも言う）は、流路ユニット２と、流路ユニット２上に固定された一対のアクチュエーターユニット３と、流路ユニット２上に固定されてアクチュエーターユニット３を内部に収容可能な収容部４が設けられたケース５と、流路ユニット２のアクチュエーターユニット３が固定された面とは反対面側を覆うカバー６と、を具備する。

流路ユニット２は、本実施形態の流路部材である流路形成基板２０と、振動板２７と、ノズルプレート２９と、を具備する。

ノズルプレート２９は、例えば、ステンレス鋼等の金属やシリコン等の半導体、セラミックス材料で形成された板状部材からなる。このノズルプレート２９には、ノズル開口２８が第１の方向Ｘに並設されたノズル列２８１が、第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙに複数列、本実施形態では４列設けられている。本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された後述する圧力発生室２１の一列に対して、ノズル開口２８が第１の方向Ｘに並設された第１ノズル列２８１Ａと、ノズル開口２８が第１の方向Ｘに並設された第２ノズル列２８１Ｂとが設けられている。そして、これら第１ノズル列２８１Ａと第２ノズル列２８１Ｂとは第２の方向Ｙに列設されている。ここで、第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８は、第１の方向Ｘにおいて第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８の間に配置されている。逆に、第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８は、第１の方向Ｘにおいて第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８の間に配置されている。すなわち、第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８と第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８とは、第１の方向Ｘに交互に配置された所謂、千鳥配置となっている。

また、第１ノズル列２８１Ａの第１の方向Ｘで互いに隣り合うノズル開口２８のピッチ（間隔）と、第２ノズル列２８１Ｂの第１の方向Ｘで互いに隣り合うノズル開口２８のピッチ（間隔）とは同じピッチで設けられている。そして、第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８は、第１の方向Ｘで第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８のピッチの半ピッチずれた位置に配置されている。これにより、第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８と第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８とは、第１の方向Ｘで第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８の半ピッチの間隔で配置されていることになる。つまり、第１ノズル列２８１Ａと第２ノズル列２８１Ｂとを設けることによって、第１ノズル列２８１Ａのみを設けた場合に比べて２倍の高密度化を図ることができる。

なお、本実施形態では、詳しくは後述するが、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、第１ノズル列２８１Ａと第２ノズル列２８１Ｂとは二対設けられている。

流路形成基板２０には、その一方面側の表層部分に、隔壁によって区画された圧力発生室２１が第１の方向Ｘに沿って並設されている。また、流路形成基板２０には、圧力発生室２１が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。

また、各圧力発生室２１の列の外側には、ケース５の液体導入路であるインク導入路（図示なし）を介してインクが供給されるマニホールド２２が、流路形成基板２０を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、マニホールド２２と各圧力発生室２１とは、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１の一端部側に設けられた供給路２３を介して連通し、各圧力発生室２１には、インク導入路（図示なし）、マニホールド２２及び供給路２３を介してインクが供給される。

供給路２３は、本実施形態では、圧力発生室２１よりも狭い幅（第１の方向Ｘの幅）で形成されており、マニホールド２２から圧力発生室２１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。

また、本実施形態では、供給路２３は、第２の方向Ｙが同じ位置となるように第１の方向Ｘに沿って並設されおり、マニホールド２２から圧力発生室２１までの距離及び体積が等しい。これにより、マニホールド２２から供給路２３を介して圧力発生室２１にインクを供給する供給特性を等しくすることができる。

なお、本実施形態では、第１の方向Ｘに並設された圧力発生室２１には供給路２３を介して同一のマニホールド２２が連通することで、マニホールド２２に供給された同じ色のインクが充填される。つまり、本実施形態では、２つのマニホールド２２が設けられており、各マニホールド２２は、各圧力発生室２１の列（第１の方向Ｘに並設された列）に連通する。したがって、１つのインクジェット式記録ヘッド１からは２色のインクが吐出される。もちろん、２つのマニホールド２２に同じインクを供給すれば、２つの圧力発生室２１には同じインクが供給されて、４つのノズル列２８１からは同じインクが吐出される。

さらに、流路形成基板２０には、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１のマニホールド２２とは反対の端部側に、当該流路形成基板２０を厚さ方向（流路形成基板２０とノズルプレート２９との積層方向）に貫通するノズル連通孔２４が設けられている。

ここで、ノズル連通孔２４について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。なお、図５は、インクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した液体噴射面側からの平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ′線断面図及びＤ−Ｄ′線断面図である。

図５及び図６に示すように、ノズル連通孔２４は、本実施形態では、異なる形状の第１ノズル連通孔２４Ａと、第２ノズル連通孔２４Ｂと、を具備する。

また、ノズル連通孔２４は、圧力発生室２１に連通する第１開口部２４１と、ノズル開口２８に連通する第２開口部２４２と、を具備する。本実施形態では、第１ノズル連通孔２４Ａの第１開口部２４１Ａ、第２開口部２４２Ａと称し、第２ノズル連通孔２４Ｂの第１開口部２４１Ｂ、第２開口部２４２Ｂと称する。ちなみに、以降、第１開口部２４１とは第１開口部２４１Ａ及び第１開口部２４１Ｂの総称であり、第２開口部２４２とは第２開口部２４２Ａ及び第２開口部２４２Ｂの総称である。

このような第１開口部２４１は、圧力発生室２１の第１の方向Ｘの幅よりも狭い幅で形成されており、圧力発生室２１の底面、すなわち、圧力発生室２１のノズルプレート２９側に開口して設けられている。

また、第２開口部２４２は、圧力発生室２１の第１の方向Ｘの幅よりも広い幅で形成されている。本実施形態では、ノズル連通孔２４は、第１開口部２４１から第２開口部２４２に向かって第１の方向Ｘの幅が徐々に大きくなるように、つまり、第１の方向Ｘの側面が厚さ方向（ノズルプレート２９と流路形成基板２０との積層方向）に対して傾斜した傾斜面となるように設けられている。

そして、本実施形態では、第１開口部２４１は、第２の方向Ｙが同じ位置となるように第１の方向Ｘに沿って配置されている。

これに対して、第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａは、第１開口部２４１よりも第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１側、すなわち、マニホールド側に配置されている。また、第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａは、第２の方向Ｙが同じ位置となるように第１の方向Ｘに沿って配置されている。

このような第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａは、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１側に向かってその幅（第１の方向Ｘの幅）が圧力発生室２１よりも狭い幅から圧力発生室２１よりも広い幅となるまで徐々に広がった形状を有する。また、第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂは、第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１とは反対側に向かってその幅（第１の方向Ｘの幅）が圧力発生室２１よりも狭い幅から圧力発生室２１よりも広い幅となるまで徐々に広がった形状を有する。つまり、第２開口部２４２Ａと第２開口部２４２Ｂとは、第１の方向Ｘに沿った線に対して線対称となる形状を有する。なお、第２開口部２４２が第１の方向Ｘにおいて圧力発生室２１よりも広い幅を有するとは、その一部が圧力発生室２１よりも幅狭であるものも含むものである。

そして、第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａと、第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂとは、第１の方向Ｘに沿って交互に配置されていると共に、第２の方向Ｙで異なる位置に設けられている。具体的には、第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａは、第１ノズル列２８１Ａの各ノズル開口２８に連通し、第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂは、第２ノズル列２８１Ｂの各ノズル開口２８に連通する。すなわち、第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂとは、それぞれ第１の方向Ｘに沿って並設されており、第１の方向Ｘに沿ってそれぞれ並設された第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂとは、第２の方向Ｙで異なる位置に配置されている。なお、本実施形態の第１の方向Ｘに沿ってそれぞれ並設された第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂとが第２の方向Ｙで異なる位置に配置されているとは、第２開口部２４２Ａと第２開口部２４２Ｂとの一部が第２の方向Ｙで同じ位置に設けられているものも含む。すなわち、本実施形態では、第２開口部２４２Ａと第２開口部２４２Ｂとは、第２の方向Ｙにおいてその一部が第１開口部２４１と同じ位置に配置されているものの、第２開口部２４２Ａは第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１側に突出して配置され、第２開口部２４２Ｂは第２の方向Ｙにおいて圧力発生室２１とは反対側に突出して配置されている。

また、第２開口部２４２Ａに対するノズル開口２８の位置と、第２開口部２４２Ｂに対するノズル開口２８の位置とは同じ位置となるように配置されている。つまり、ノズル開口２８は第２開口部２４２Ａ及び第２開口部２４２Ｂの第１の方向Ｘの中央部に配置されており、且つ第２の方向Ｙにおいて、第２開口部２４２Ａの拡幅された側の端部からノズル開口２８までの距離と、第２開口部２４２Ｂの拡幅された側の端部からノズル開口２８までの距離とは、略同等となるように配置されている。

このように、本実施形態では、ノズル連通孔２４の第１開口部２４１の第１の方向Ｘの幅を圧力発生室２１よりも幅狭とし、第２開口部２４２の第１の方向Ｘの幅を圧力発生室２１よりも幅広とすると共に第２開口部２４２を圧力発生室２１よりも狭い幅から広い幅に徐々に拡幅するようにした。そして、第１ノズル連通孔２４Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂとを第１の方向Ｘに沿った線に対して線対称となる形状で、第１の方向Ｘに交互に配置するようにした。これにより、圧力発生室２１を高密度に配置することができ、ノズル開口２８を第１の方向Ｘに高密度に配置することができると共に、インクジェット式記録ヘッド１を第１の方向Ｘに小型化することができる。また、圧力発生室２１を高密度に配置しても、ノズル連通孔２４の第２開口部２４２を圧力発生室２１よりも幅広（第１の方向Ｘ）とすることで、ノズル開口２８とノズル連通孔２４との位置決めを容易にすることができる。

ちなみに、図７に示すように、ノズル連通孔１２４を厚さ方向に同じ開口面積で垂直に形成する場合、ノズル連通孔１２４とノズル開口２８との位置決めを容易にするためにノズル連通孔１２４の開口面積を大きくするには、圧力発生室２１の第１の方向Ｘの幅を大きくするか、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間隔を広くする必要があり、圧力発生室２１を第１の方向Ｘに高密度に配置することができずに、ノズル開口２８を第１の方向Ｘに高密度に配置することができない。すなわち、ノズル連通孔１２４を厚さ方向に同じ開口面積で垂直に形成した場合、第１の方向Ｘで隣接するノズル開口２８の間隔（ピッチ）ｌ_２は、本実施形態の図５に示すノズル開口２８の間隔ｌ_１よりも大きくなってしまう。つまり、本実施形態では、ノズル開口２８の間隔ｌ_１を、ノズル連通孔１２４を厚さ方向に同じ開口面積で垂直に形成した場合の第１の方向Ｘで隣接するノズル開口２８の間隔（ピッチ）ｌ_２よりも小さくすることができる。

また、本実施形態のように、ノズル連通孔２４を第１開口部２４１よりも第２開口部２４２の開口面積を大きくした場合であっても、全てのノズル連通孔２４を第２の方向Ｙで同じ向きで同じ位置に配置した場合には、第１の方向Ｘで互いに隣り合うノズル連通孔２４が干渉しないように、圧力発生室２１の第１の方向Ｘの幅を大きくするか、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間隔を広くする必要があり、ノズル開口２８を第１の方向Ｘに高密度に配置することができない。

本実施形態では、ノズル連通孔２４を第１開口部２４１よりも第２開口部２４２の開口面積を大きくして、第１ノズル連通孔２４Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂとを第１の方向Ｘに伸びる線を線対称となる形状で配置し、且つ第１ノズル連通孔２４Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂとを第２の方向Ｙの位置が異なる位置（一部が同じのを含む）に設けるようにしたため、圧力発生室２１の第１の方向Ｘの幅を大きくする必要がなく、また、第１の方向Ｘで互いに隣り合う圧力発生室２１の間隔を狭くしても、第１ノズル連通孔２４Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂとが互いに干渉することなく、ノズル開口２８を第１の方向Ｘに高密度に、すなわち間隔ｌ_２よりも狭い間隔ｌ_１で配置することができる。

また、本実施形態では、ノズル連通孔２４は、第１開口部２４１から第２開口部２４２に向かって開口面積が大きくなるように設けられているため、厚さ方向に同じ開口面積で垂直にノズル連通孔を設けた場合に比べて体積を大きくすることができる。したがって、ノズル連通孔２４のインクが増粘し難く、被噴射媒体にインク滴を着弾させる前にインク滴を吐出させる予備吐出（フラッシング）やノズル開口からインクを吸引する吸引動作等を低減させて、インクの無駄な消費量を低減することができる。

さらに、本実施形態では、第１ノズル連通孔２４Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂとは、第１開口部２４１の中心を基準として第１の方向Ｘに伸びる基準線に線対称となる形状及び第２の方向Ｙの距離で配置した。このため圧力発生室２１から第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８までの距離及び体積と、圧力発生室２１から第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８までの距離及び体積とは等しくなっている。したがって、詳しくは後述する圧電アクチュエーター３１によって圧力発生室２１に圧力変化を生じさせた際に、第１ノズル連通孔２４Ａを介して連通する第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８と、第２ノズル連通孔２４Ｂを介して連通する第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８との圧力状態及びメニスカスの振動状態を同じにすることができ、第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８から吐出されるインク滴と第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８から吐出されるインク滴との吐出特性（飛翔速度やインク滴の重量）を揃えることができ、均一な吐出特性で被噴射媒体にインク滴を着弾させることができる。

また、上述したように、供給路２３は、第２の方向Ｙが同じ位置となるように第１の方向Ｘに沿って並設されおり、マニホールド２２から圧力発生室２１までの距離及び体積が等しい。これにより、マニホールド２２から供給路２３を介して圧力発生室２１にインクを供給する供給特性を等しくすることができる。すなわち、第１ノズル列２８１Ａに連通する圧力発生室２１と、第２ノズル列２８１Ｂに連通する圧力発生室２１とに同じ供給特性でインクを供給することができるため、第１ノズル列２８１Ａのノズル開口２８から吐出されるインク滴と第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８から吐出されるインク滴との吐出特性のばらつきを抑制して、均一な吐出特性で被噴射媒体にインク滴を着弾させることができる。

なお、このような流路形成基板２０、ノズルプレート２９等で構成される流路ユニット２のノズル開口２８が開口する面側には、ノズル開口２８を露出する露出開口部６１が設けられたカバー６が設けられており、ノズル開口２８が開口する液体噴射面はカバー６によって覆われている。

また、図１〜図４に示すように、流路形成基板２０の他方面側、すなわち、圧力発生室２１の開口面側には振動板２７が接合されて、各圧力発生室２１はこの振動板２７によって封止されている。

振動板２７は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２５と、この弾性膜２５を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板２６との複合板で形成されており、弾性膜２５側が流路形成基板２０に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２５は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）などからなる。

また、振動板２７の各圧力発生室２１に対向する領域内には、圧電アクチュエーター３１の先端部が当接する島部２７ａが設けられている。すなわち、振動板２７の各圧力発生室２１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２７ｂが形成されて、この薄肉部２７ｂの内側にそれぞれ島部２７ａが設けられている。このような島部２７ａには、後述するアクチュエーターユニット３の圧電アクチュエーター３１の先端部が、例えば、接着剤等を介して固定される。

また、本実施形態では、振動板２７のマニホールド２２に対向する領域に、薄肉部２７ｂと同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜２５のみで構成されるコンプライアンス部２７ｃが設けられている。なお、このコンプライアンス部２７ｃは、マニホールド２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２７ｃの弾性膜２５が変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。

なお、本実施形態では、振動板２７を弾性膜２５と支持板２６とで構成し、島部２７ａの周辺部及びコンプライアンス部２７ｃを弾性膜２５のみで構成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板として、１枚の板状部材を用いて、板状部材の厚さ方向の一部を除去した凹形状の薄肉部等を設けることで、島部２７ａ及びコンプライアンス部２７ｃを形成するようにしてもよい。

アクチュエーターユニット３は、図４に示すように、複数の圧電アクチュエーター３１がその幅方向（第１の方向Ｘ）に並設された圧電アクチュエーター形成部材３２と、圧電アクチュエーター形成部材３２の先端部（一端部）側が自由端となるようにその基端部（他端部）側が固定端として接合される固定板３４とを有する。

圧電アクチュエーター形成部材３２は、圧電材料層と、圧電アクチュエーター３１の２つの極を構成する内部電極、すなわち、隣接する圧電アクチュエーター３１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極と、隣接する圧電アクチュエーター３１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極とを交互に挟んで積層することにより形成されている。圧電材料層と、個別内部電極及び共通内部電極との積層方向は、本実施形態では、圧電アクチュエーター３１の先端面の面方向と同じ方向であり、圧電アクチュエーター３１の先端面が島部２７ａに固定された際に、第２の方向Ｙと同一方向となっている。

この圧電アクチュエーター形成部材３２には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット３３が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電アクチュエーター３１の列が形成されている。なお、圧電アクチュエーター３１の列の両外側には、各圧電アクチュエーター３１よりも広い幅を有する位置決め部３９が設けられている。この位置決め部３９は、圧電アクチュエーター３１と同様に、圧電アクチュエーター形成部材３２で形成されているが、実質的に駆動されない非駆動振動子であり、アクチュエーターユニット３を記録ヘッド１に組み込む際に、位置決め部３９をケース５に設けられた収容部４の側面に当接させて、アクチュエーターユニット３を高精度に位置決めするためのものである。

ここで、圧電アクチュエーター３１の固定板３４に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電アクチュエーター３１を構成する個別内部電極及び共通内部電極間に電圧を印加すると、固定板３４に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。そして、圧電アクチュエーター３１の先端面が、上述した振動板２７の島部２７ａに接着剤等を介して固定される。

また、アクチュエーターユニット３の各圧電アクチュエーター３１には、当該圧電アクチュエーター３１を駆動するための駆動ＩＣ等の駆動回路１０１が搭載されたＣＯＦ等の回路基板１００が接続されている。

そして、回路基板１００の各配線（図示なし）は、その先端部側で、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電アクチュエーター３１の外周面に設けられて個別内部電極と導通する個別外部電極と、共通内部電極と導通する共通外部電極とに接続されている。これにより、外部からの駆動信号は、回路基板１００を介して圧電アクチュエーター３１に選択的に印加される。

ケース５は、流路形成基板２０の振動板２７上に固定されたものであり、図示しないインクカートリッジ等の液体貯留部が接続されて、マニホールド２２にインクを供給するインク導入孔５１が設けられている（図１参照）。

また、ケース５には、厚さ方向に貫通する２つの収容部４が設けられており、各収容部４にアクチュエーターユニット３が位置決めされて固定されている。

このようなケース５の収容部４は、図１に示すように、固定板３４が固定される側に固定板３４の幅よりも幅広に設けられた固定板保持部４１と、圧電アクチュエーター形成部材３２側に固定板保持部４１よりも幅狭で且つ圧電アクチュエーター形成部材３２よりも若干幅広に設けられた圧電アクチュエーター保持部４２とを有する。なお、ここで言う幅は、圧電アクチュエーター３１（圧力発生室２１）の並設方向である第１の方向Ｘのことである。また、図３に示すように、収容部４の固定板保持部４１には、貫通方向において振動板２７側が幅狭となるように段差部４３が設けられており、固定板３４は、圧電アクチュエーター３１が突出する端面が段差部４３に当接して固定される。

なお、本実施形態では、２つの収容部４は、図１に示すように、互いに圧電アクチュエーター保持部４２を相対向させるように配置されている。

また、ケース５には、図３に示すように、コンプライアンス部２７ｃに対向する領域に開口する凹形状を有するコンプライアンス空間５２が設けられている。このコンプライアンス空間５２によってコンプライアンス部２７ｃは変形可能に保持される。

このようなケース５は、例えば、樹脂材料によって低コストで製造することができる。また、ケース５は、成形することで、比較的低コストで製造することができると共に、容易に量産することができる。

このようなインクジェット式記録ヘッド１では、圧電アクチュエーター３１及び振動板２７の変形によって各圧力発生室２１の容積を変化させてノズル開口２８からインク滴を吐出させる。具体的には、図示しないインクカートリッジ等の液体貯留手段からケース５に設けられたインク導入孔５１を介してマニホールド２２にインクが供給されると、供給路２３を介して各圧力発生室２１にインクが分配される。実際には、圧電アクチュエーター３１に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター３１を収縮させる。これにより、振動板２７が圧電アクチュエーター３１と共に変形されて圧力発生室２１の容積が広げられ、圧電アクチュエーター３１に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電アクチュエーター３１が伸長されて元の状態に戻ると共に振動板２７も変異して元の状態に戻る。結果として圧力発生室２１の容積が収縮して圧力発生室２１内の圧力が高まりノズル開口２８からインク滴が吐出される。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明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。

例えば、上述した実施形態１では、第１ノズル連通孔２４Ａの第２開口部２４２Ａを第１開口部２４１よりも圧力発生室２１側に設け、第２ノズル連通孔２４Ｂの第２開口部２４２Ｂを第１開口部２４１よりも圧力発生室２１とは反対側に設けるようにしたが、特にこれに限定されるものではない。ここで、ノズル連通孔の他の例を図８に示す。なお、図８は、ノズル連通孔の他の例を示す平面図である。

図８に示すように、ノズルプレート２９には、ノズル開口２８の並設された第２ノズル列２８１Ｂと、第３ノズル列２８１Ｃとが設けられている。

そして、ノズル連通孔２４は、第２ノズル列２８１Ｂのノズル開口２８に連通する第２ノズル連通孔２４Ｂと、第３ノズル列２８１Ｃのノズル開口２８に連通する第３ノズル連通孔２４Ｃと、を具備する。

第３ノズル連通孔２４Ｃは、圧力発生室２１に連通する第１開口部２４１Ｃと、ノズルプレート２９側に開口する第２開口部２４２Ｃと、を具備し、第２開口部２４２Ｃは、第１開口部２４１Ｃと第２の方向Ｙに同じ位置、すなわち、平面視した際に重なる位置に設けられている。このような構成とすることにより、圧力発生室２１の第２の方向Ｙの間隔を狭くして、ノズル開口２８の間隔ｌ_３を上述した図７に示す間隔ｌ_２よりも小さくすることができる。ちなみに、図８に示すノズル開口２８の間隔ｌ_３は、図７に示す間隔ｌ_２よりも小さいものの、上述した実施形態１の間隔ｌ_１よりは大きくなってしまうため、上述した実施形態１の方がよりノズル開口２８の間隔を狭くして高密度に配置することができるものである。

また、上述した実施形態１では、第２開口部２４２は、その一部の第１の方向Ｘの幅が圧力発生室２１よりも幅広に設けられており、第２開口部２４２には圧力発生室２１よりも幅狭の部分も形成されているが、特にこれに限定されず、例えば、第２開口部２４２の全てが圧力発生室２１の幅（第１の方向Ｘ）よりも幅広であってもよい。この場合には、第２開口部２４２は、第２の方向Ｘで第１開口部２４１とは異なる位置、すなわち、平面視した際に、第１開口部２４１と第２開口部２４２とが重ならない位置に設けるようにすれば、第１ノズル連通孔２４Ａと第２ノズル連通孔２４Ｂとが互いに干渉することがない。

さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室２１に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターを用いて説明したが、圧力発生手段としては、特にこれに限定されず、例えば、電極及び圧電材料を成膜及びリソグラフィー法により積層形成した薄膜型、グリーンシートを添付する等の方法により形成される圧膜型などの撓み振動型の圧電アクチュエーターを用いることができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

また、上述したインクジェット式記録ヘッドは、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インクジェット式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９は、その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９に示すインクジェット式記録装置２００において、複数のインクジェット式記録ヘッド１を有するインクジェット式記録ヘッドユニット２０２（以下、ヘッドユニット２０２とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２０２Ａ及び２０２Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット２０２を搭載したキャリッジ２０３は、装置本体２０４に取り付けられたキャリッジ軸２０５に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニット２０２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、駆動モーター２０６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２０７を介してキャリッジ２０３に伝達されることで、ヘッドユニット２０２を搭載したキャリッジ２０３はキャリッジ軸２０５に沿って移動される。一方、装置本体２０４にはキャリッジ軸２０５に沿ってプラテン２０８が設けられており、図示しない給紙ローラー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２０８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

なお、上述したインクジェット式記録装置２００では、インクジェット式記録ヘッド１（ヘッドユニット２０２）がキャリッジ２０３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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液体噴射ヘッドや液体噴射装置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、プリンター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ディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

１インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、３アクチュエーターユニット、４収容部、５ケース、６カバー、２１圧力発生室、２４ノズル連通孔、２４Ａ第１ノズル連通孔、２４Ｂ第２ノズル連通孔、２４Ｃ第３ノズル連通孔、２７振動板、２８ノズル開口、２９ノズルプレート、３１圧電アクチュエーター、３２圧電アクチュエーター形成部材、３４固定板、２００インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、２４１、２４１Ａ、２４１Ｂ、２４１Ｃ第１開口部、２４２、２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃ第２開口部、２８１ノズル列、２８１Ａ第１ノズル列、２８１Ｂ第２ノズル列、２８１Ｃ第３ノズル列

上記課題を解決する本発明の態様は、第１ノズル開口が第１の方向に複数並設された第１ノズル列と、前記第１ノズル開口とは前記第１の方向における位置が異なる第２ノズル開口が前記第１の方向に複数並設された第２ノズル列とを備え、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とは前記第１の方向に直交する第２の方向に並設されたノズルプレートと、前記第１ノズル開口に連通する第１ノズル連通孔と前記第２ノズル開口に連通する第２ノズル連通孔とが前記第１の方向に交互に並設され、前記第１ノズル連通孔に連通する第１圧力発生室と前記第２ノズル連通孔に連通する第２圧力発生室とが前記第１の方向に交互に一列に並設された流路部材と、を具備し、前記第１ノズル連通孔は、前記第１圧力発生室に連通する第１開口部と、前記第１ノズル開口に連通する第２開口部とを有し、前記第２ノズル連通孔は、前記第２圧力発生室に連通する第３開口部と、前記第２ノズル開口に連通する第４開口部とを有し、前記第１開口部及び前記第３開口部は、前記第１の方向における幅が前記圧力発生室よりも狭い幅で形成されており、前記第２開口部及び前記第４開口部は、前記第１の方向における幅が前記第１圧力発生室及び前記第２圧力発生室よりも広い部分を含み、前記第２開口部は、前記第１の方向に一列に並設され、前記第４開口部は、前記第１の方向に一列に並設され、前記第２開口部の列と前記第４開口部の列とは、前記第２の方向に並設されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第２開口部及び第４開口部は、第１の方向の幅を圧力発生室よりも広い部分を含むことで、第１ノズル連通孔及び第２ノズル連通孔とノズル開口との位置決めを容易にして、ノズル開口と第１ノズル連通孔及び第２ノズル連通孔との位置ずれによる不具合を抑制することができる。また、第１ノズル連通孔の第２開口部と第２ノズル連通孔の第４開口部とを第２の方向に並設することで、第１ノズル連通孔と第２ノズル連通孔とを第２の方向に狭い間隔で配置することができ、ノズル開口を第２の方向に高密度に配置することができると共に小型化することができる。
ここで、前記第１開口部と前記第３開口部とは、前記第１の方向に沿って交互に一列に並設されていることが好ましい。
また、前記第１圧力発生室から前記第１ノズル開口までの距離及び体積と、前記第２圧力発生室から前記第２ノズル開口までの距離及び体積とは等しいことが好ましい。これによれば、圧力発生室からノズル開口までの距離と体積とを等しくすることで、ノズル開口から吐出される液滴の吐出特性を揃えることができる。
また、前記第１開口部、前記第２開口部、前記第３開口部、及び前記第４開口部は、平面視した際に重ならない位置に設けられていることが好ましい。
また、前記第３開口部と前記第４開口部とは、平面視した際に重なる位置に設けられていることが好ましい。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、被噴射媒体に液滴を高密度に着弾させることができると共に小型化した液体噴射装置を実現できる。
他の態様は、ノズル開口が第１の方向に並設された第１ノズル列とノズル開口が前記第１の方向に並設された第２ノズル列とが第１の方向に直交する第２の方向に並設され、前記第１ノズル列の前記ノズル開口と前記第２ノズル列の前記ノズル開口とが前記第１の方向で異なる位置に設けられたノズルプレートと、前記第１の方向に並設された圧力発生室、該圧力発生室に液体を供給する供給路、及び前記圧力発生室と前記ノズル開口とを連通するノズル連通孔が設けられた流路部材と、を具備し、前記供給路は、前記第２の方向が同じ位置に前記第１の方向に沿って並設されており、前記ノズル連通孔は、前記圧力発生室に連通する第１開口部と、前記ノズルプレート側に開口する第２開口部と、を有し、前記第１開口部は、前記第２の方向が同じ位置に前記第１の方向に沿って並設されており、前記第２開口部は、前記第１の方向における幅が前記圧力発生室よりも広く、前記第１の方向に並設された当該第２開口部は、交互に前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とに連通すると共に、前記第１の方向に並設された当該第２開口部は、交互に前記第１開口部に対して前記第２の方向で異なる位置に配置されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第２開口部の第１の方向の幅を圧力発生室よりも幅広とすることで、ノズル連通孔とノズル開口との位置決めを容易にして、ノズル開口とノズル連通孔との位置ずれによる不具合を抑制することができる。また、ノズル連通孔の第２開口部を交互に第２の方向にずらすことにより、ノズル連通孔を第２の方向に狭い間隔で配置することができ、ノズル開口を第２の方向に高密度に配置することができると共に小型化することができる。さらに、供給路を第１の方向に沿って第２の方向に同じ位置に設けることで、圧力発生室に液体を供給する供給特性にばらつきが生じるのを抑制して、液滴の吐出特性を均一化することができる。

Claims

ノズル開口が第１の方向に並設された第１ノズル列とノズル開口が前記第１の方向に並設された第２ノズル列とが第１の方向に直交する第２の方向に並設され、前記第１ノズル列の前記ノズル開口と前記第２ノズル列の前記ノズル開口とが前記第１の方向で異なる位置に設けられたノズルプレートと、
前記第１の方向に並設された圧力発生室、該圧力発生室に液体を供給する供給路、及び前記圧力発生室と前記ノズル開口とを連通するノズル連通孔が設けられた流路部材と、を具備し、
前記供給路は、前記第２の方向が同じ位置に前記第１の方向に沿って並設されており、
前記ノズル連通孔は、前記圧力発生室に連通する第１開口部と、前記ノズルプレート側に開口する第２開口部と、を有し、
前記第１開口部は、前記第２の方向が同じ位置に前記第１の方向に沿って並設されており、
前記第２開口部は、前記第１の方向における幅が前記圧力発生室よりも広く、前記第１の方向に並設された当該第２開口部は、交互に前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とに連通すると共に、前記第１の方向に並設された当該第２開口部は、交互に前記第１開口部に対して前記第２の方向で異なる位置に配置されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記第１ノズル列に連通する前記第２開口部は、前記第２の方向において前記第１開口部よりも前記圧力発生室側に配置され、
前記第２ノズル列に連通する前記第２開口部は、前記第２の方向において前記第１開口部よりも前記圧力発生室とは反対側に配置され、
全ての前記ノズル連通孔は、前記第１開口部から前記第２開口部までの距離及び体積が等しいことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。