JP2017140784A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル内の液体が乾燥して増粘することによってノズル連通路内の液体が増粘しやすい。【解決手段】液体を吐出する複数のノズル４と、ノズル４が通じる複数の個別液室６と、ノズル４と個別液室６とを通じるノズル連通路４０とを有し、ノズル連通路４０は、ノズル４が臨むノズル側開口部４１と、個別液室６に開口する液室側開口部４２とを含み、ノズル配列方向で隣り合うノズル４Ａ、４Ｂは、ノズル配列方向と直交する方向において、液室側開口部４２に対して互いに逆側に配置され、ノズル側開口部４１には、ノズル配列方向の幅Ｗ１，Ｗ２が個別液室６の幅Ｗ０よりも広い部分４１ａを有している。【選択図】図６

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。

液体吐出ヘッドとして、液体を吐出する複数のノズルと、ノズルが通じる複数の個別液室と、ノズルと個別液室とを通じるノズル連通路（連通管とも称される。）を有するものがある。

そして、従来、ノズル連通路が、ノズルが臨むノズル側開口部と、個別液室に開口する液室側開口部とを含み、ノズル配列方向で隣り合うノズル側開口部は、ノズル配列方向と直交する方向において、液室側開口部に対して互いに逆側に配置されているものが知られている（特許文献１）。

特開２０１３−６３５９０号公報

ところで、特許文献１に開示のヘッドにあっては、ノズル側開口部のノズル配列方向の幅（以下、単に「幅」という。）が個別液室の幅以下であることから、ノズル配列密度が高密度化するに従ってノズル側開口部が小さくなる。

そのため、液体を吐出していないノズル内の液体が乾燥によって増粘するとき、液体の拡散による増粘抑制効果が小さく、また、微駆動（吐出しない程度の駆動）による撹拌を行った場合でも撹拌効果が小さく、ノズル内の液体が増粘しやすいという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高いノズル配列密度でもノズル内の液体の増粘を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
前記ノズルと前記個別液室とを通じるノズル連通路と、を有し、
前記ノズル連通路は、前記ノズルが臨むノズル側開口部と、前記個別液室に開口する液室側開口部とを含み、
ノズル配列方向で隣り合う前記ノズルは、ノズル配列方向と直交する方向において、前記液室側開口部に対して互いに逆側に配置され、
前記ノズル連通路の前記ノズル側開口部には、ノズル配列方向の幅が前記個別液室のノズル配列方向の幅よりも広い部分を有している
構成とした。

本発明によれば、高いノズル配列密度でもノズル内の液体の増粘を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの図６のＡ−Ａ線に相当するノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図である。 は同液体吐出ヘッドの吐出部の図６のＡ−Ａ線に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同吐出部の図６のＣ−Ｃ線に相当するノズル配列方向（液室短手方向）に沿う要部断面説明図である。 同吐出部の連通管基板及びノズル板の図６のＢ−Ｂ線に相当するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同じく図６のＤ−Ｄ線に相当するノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 同ヘッドの流路構成の説明に供する要部平面説明図である。 同ヘッドのノズル連通路の説明に供する斜視説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル連通路部分の平面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル連通路部分の平面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの吐出部の図１４のＥ−Ｅ線に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同吐出部の図１４のＦ−Ｆ線に相当するノズル配列方向（液室短手方向）に沿う要部断面説明図である。 同吐出部の連通管基板及びノズル板のノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同じくノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 同ヘッドの流路構成の説明に供する要部平面説明図である。 同じくノズル連通路部分の平面説明図である。 本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同吐出部のノズル配列方向（液室短手方向）に沿う要部断面説明図である。 同ヘッドの流路構成の説明に供する要部平面説明図である。 同じくノズル連通路部分の平面説明図である。 本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じく流路構成の説明に供する平面説明図である。 本発明の第１０実施形態に係る液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１１実施形態に係る液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの保持基板の製造工程の説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。 同装置の要部側面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１ないし図６を参照して説明する。図１は同液体吐出ヘッドの図６のＡ−Ａ線に相当するノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図である。図２は同液体吐出ヘッドの吐出部の図６のＡ−Ａ線に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図３は同吐出部の図６のＣ−Ｃ線に相当するノズル配列方向（液室短手方向）に沿う要部断面説明図である。図４は同吐出部の連通管基板及びノズル板の図６のＢ−Ｂ線に相当するノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図５は同じく図６のＤ−Ｄ線に相当するノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。図６は同ヘッドの流路構成の説明に供する要部平面説明図、図７は同ヘッドのノズル連通路の説明に供する斜視説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２を構成する連通管基板２Ｂ及び個別液室基板２Ａと、圧力発生手段としての圧電素子１１と、保持基板（保護基板とも称される。）５０と、共通液室部材７０、ダンパ部材８０、ベース部材１００などを備えている。

本実施形態では、流路板２、振動板３及び圧電素子１１で流路基板（アクチュエータ基板）２０を構成していている。ただし、流路基板２０として独立の部材が形成された後にノズル板１や保持基板５０と接合されることまで意味するものではない。

ノズル板１には、液体を吐出する複数のノズル４が形成されている。

流路板２を構成する個別液室基板２Ａは、連通管基板２Ｂ及び振動板３とともに、ノズル４が通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７が通じる液導入部８を形成している。流路板２を構成する連通管基板２Ｂは、ノズル４と個別液室６との間の流路であるノズル連通路（連通管）４０を形成している。

液導入部８は、振動板３に形成された開口部９を通じて、保持基板５０の開口部５１から共通液室１０に通じている。なお、図６では開口部９をフィルタとした例で図示している。

振動板３は、個別液室６の壁面の一部をなす変形可能な振動領域３０を形成している。そして、この振動板３の振動領域３０の個別液室６と反対側の面には、振動領域３０と一体的に圧電素子１１が設けられ、振動領域３０と圧電素子１１によって圧電アクチュエータを構成している。

圧電素子１１は、振動領域３０側から下部電極１３、電気機械変換膜としての圧電膜（圧電層、圧電体）１２及び上部電極１４を順次積層形成して構成している。この圧電素子１１上には絶縁膜２１が形成されている。

圧電素子１１の下部電極１３は共通配線１５を介して引き出されてバイパス配線１７に接続されている。上部電極１４は個別配線１６を介して引き出されて接続パッド１８に接続され、駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）に接続される。

そして、流路基板２０上には保持基板５０を接合している。保持基板５０は、共通液室１０から個別液室６への流路となるノズル配列方向でスリット状の開口部５１と、圧電素子１１を収容する凹部５２及び駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）が配置される開口部５３などを有している。また、保持基板５０は、ノズル配列方向において、凹部５２、５２間で個別液室６、６間の隔壁６ａに対応して接合した支柱部５４を形成している。

共通液室部材７０は、共通液室１０を構成する。ここでは、共通液室部材７０は、複数枚の板状部材が積層して構成されているが、これに限るものではなく、１又は複数の部材で形成することができる。

この共通液室部材７０には、共通液室１０の一部の変形可能な壁面を形成するダンパ部材８０が接合されている。ダンパ部材８０は、共通液室１０の壁面を形成しているダンパ８１と、共通液室１０と反対側にダンパ室８２を形成するダンパ室形成部材８３とで構成されている。このダンパ室形成部材８３にはベース部材１００が接合されている。

この液体吐出ヘッドにおいては、圧電素子１１の上部電極１４と下部電極１３の間に電圧を与えて圧電素子１１に撓み変形を生じさせることで、個別液室６内の液体を加圧してノズル４から液体を吐出させる。

次に、本実施形態におけるノズル連通路の構成について説明する。

特に図６を参照して、連通管基板２Ｂには、前述したように、ノズル４と個別液室６とを通じるノズル連通路４０が形成されている。

ノズル連通路４０は、ノズル４が臨むノズル側開口部４１と、個別液室６に開口する液室側開口４２とを有している。

一方、ノズル配列方向において隣り合うノズル４（４Ａ、４Ｂ）は、ノズル配列方向と直交する方向において、液室側開口部４２に対して互いに逆側に配置（千鳥状配置）されている。隣り合うノズル４Ａ、４Ｂに対応してノズル連通路４０を区別するときには、ノズル連通路４０Ａ、４０Ｂという。

そして、ノズル連通路４０のノズル側開口部４１は、ノズル４が臨む側の部分４１ａと、液室側開口部４２に連続する部分４１ｂとを含んでいる。

ここで、ノズル４が臨む側の部分４１ａのノズル配列方向の幅（以下、単に「幅」という。）Ｗ１は、液室側開口部４２に連続する部分４１ｂの幅Ｗ２よりも広い（Ｗ１＞Ｗ２）。

また、ノズル４が臨む側の部分４１ａの幅Ｗ１は、個別液室６に幅Ｗ０よりも広い（Ｗ１＞Ｗ０）。

一方、ノズル連通路４０の液室側開口部４２に連続する部分４１ｂの幅W２、及び、液室側開口部４２の幅（直径Ｄ）は、個別液室６の幅W０以下としている。なお、部分４１ｂの幅W２及び液室側開口部４２の幅（直径Ｄ）は同じ（W２＝Ｄ）とすることも、異なるものとすることもできる。

この場合、ノズル配列方向において隣り合うノズル４Ａ、４Ｂは、上述したように、ノズル配列方向と直交する方向において液室側開口部４２に対して逆側に配置されている。したがって、ノズル配列方向において隣り合うノズル連通路４０Ａ，４０Ｂの各ノズル側開口部４１のノズル４が臨む側の部分４１ａも液室側開口部４２に対して逆側に配置される。

これにより、ノズル側開口部４１のノズル４が臨む側の部分４１ａの幅Ｗ１を個別液室６の幅Ｗ０よりも広くしても、ノズル配列方向において隣り合うノズル連通路４０Ａ、４０Ｂが干渉することがない。

このように、ノズル連通路４０のうち、ノズル４が臨むノズル側開口部４１には、幅Ｗ１が個別液室６の幅Ｗ０よりも広い部分４１ａを有することで、ノズル側開口部４１の容積が大きくなる。

したがって、液体を吐出していないノズル内の液体が乾燥によって増粘するとき、液体の拡散による増粘抑制効果が大きくなり、また、微駆動による撹拌を行った場合の撹拌効果が大きくなり、ノズル内の液体の増粘を抑制することができる。

特に、ノズル配列方向において隣り合うノズル連通路４０Ａ，４０Ｂの各ノズル側開口部４１のノズル４が臨む側の部分４１ａを液室側開口部４２に対して逆側に配置することで、ノズル密度が高密度化されても、個別液室６の幅よりも広いノズル側開口部４１を確保することができ、ノズル内の液体の増粘をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態においては、ノズル配列方向で隣り合うノズル連通路４０Ａ、４０Ｂの液室側開口部４２に連続する一部である部分４１ｂ、４１ｂは、ノズル配列方向において重複して配置され、広い部分４１ａ、４１ａは重複しないで配置されている。なお。ノズル連通路４０Ａ、４０Ｂが重複するノズル配列方向と直交する方向における領域を重複領域４６とする。

したがって、ノズル連通路４０の最大の幅Ｗ１となる部分（ここでは、広い部分４１ａ）は、ノズル連通路４０Ａ、４０Ｂのノズル側開口部４１のうちの重複領域４６以外の領域（オーバーラップしない部分）に配置されている。

これにより、ノズル４の配列密度を高くしても、ノズル連通路４０を一列に配列しつつ、ノズル側開口部４１の容積を大きく確保することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図８を参照して説明する。図８は同ヘッドにおけるノズル連通路部分の平面説明図である。

本実施形態では、ノズル連通路４０の液室側開口部４２の位置に対してノズル４のノズル配列方向の位置をずらしている。この場合、ノズル連通路４０Ａ、４０Ｂのノズル側開口部４１は、液室側開口部４２の列に対しての面対称（鏡像）になっている。

このような対称形状でも、隣り合うノズル連通路４０、４０Ｂで液室側開口部４２からノズル４までの流路バラメータは同じになるので、ノズル４Ａとノズル４Ｂの吐出特性を揃えることができる。

また、本実施形態では、ノズル４Ａ、４Ｂはノズル連通路４０の液室側開口部４２に対してノズル配列方向で同じ側にずれているので、ノズル４Ａとノズル４Ｂはノズル間を補間する配置となる。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９を参照して説明する。図９は同ヘッドにおけるノズル連通路部分の平面説明図である。

本実施形態でも、ノズル連通路４０の液室側開口部４２の位置に対してノズル４のノズル配列方向の位置をずらしている。この場合、ノズル連通路４０Ａ、４０Ｂのノズル側開口部４１は、液室側開口部４２に対して軸対称になっている。

このような対称形状でも、隣り合うノズル連通路４０、４０Ｂで液室側開口部４２からノズル４までの流路バラメータは同じになるので、ノズル４Ａとノズル４Ｂの吐出特性を揃えることができる。

また、本実施形態では、ノズル４Ａ、４Ｂはノズル連通路４０の液室側開口部４２に対してノズル配列方向で逆側にずれているので、それぞれ、ひとつ分だけシフトしないと、ノズル４Ａとノズル４Ｂはノズル間を補間する配置とならない。

また、本実施形態では、ノズル列における奇数番目のノズル４及び偶数番目のノズル４と、奇数番目の個別液室６及び偶数番目の個別液室６のノズル配列方向における位置が入れ替わっている。

この第３実施形態の構成は、前記第２実施形態の構成に比べて、ノズル配列方向にヘッドサイズを小さくすることができる。つまり、第２実施形態の構成では、ノズル配列方向の一端部のノズル４は個別液室６の配置領域よりも１ノズル分はみ出すことになるのに対し、第３実施形態の構成では、個別液室６の配置領域内にノズル４を収めることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０ないし図１５を参照して説明する。図１０は同液体吐出ヘッドの吐出部の図１４のＥ−Ｅ線に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１１は同吐出部の図１４のＦ−Ｆ線に相当するノズル配列方向（液室短手方向）に沿う要部断面説明図である。図１２は同吐出部の連通管基板及びノズル板のノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図１３は同じくノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。図１４は同ヘッドの流路構成の説明に供する要部平面説明図、図１５は同じくノズル連通路部分の平面説明図である。

本実施形態では、ノズル連通路４０のノズル側開口部４１は、平面視において、図１４及び図１５に示すように、ほぼ菱型（平行四辺形）形状である。

そして、隣り合うノズル連通路４０Ａ、４０Ｂは、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズル側開口部４１の半分未満の範囲でオーバーラップさせている。これにより、ノズル側開口部４１のオーバーラップしていない部分に最も幅が広い部分４１ｃ（幅Ｗ１の部分）を配置することができる。

つまり、ノズル側開口部４１のうちのノズル配列方向の幅が最大となる部分４１ｃは、液室側開口部４２に通じる側とノズル４に通じる側との間に配置されている。したがって、ノズル側開口部４１は、平面視において、ノズル配列方向の幅が最大となる部分４１ｃからノズル４側に向かってノズル配列方向の幅が漸次狭くなる形状の部分を有している。

これにより、ノズル側開口部４１をノズル４側に向かって絞ることができて、気泡排出性が向上する。

また、液室側開口部４２に対して隣り合うノズル連通路４０Ａ、４０Ｂのノズル側開口部４１を対称形状としている。

これにより、個別液室６からノズル４Ａとノズル４Ｂまでは同じ流路パラメータとすることができて、吐出特性の均一化を図れる。

次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１６を参照して説明する。図１６は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、ノズル連通路４０は、ノズル側開口部４１の壁面の一部に、液室側開口部４２側からノズル４側に向かって傾斜する傾斜面４４を設けている。

これにより、ノズル側連通路４０内での気泡滞留個所を小さくすることができて、気泡排出性を向上することができる。

次に、本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１７ないし図２１を参照して説明する。図１７は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１８は同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１９は同吐出部のノズル配列方向（液室短手方向）に沿う要部断面説明図である。図２０は同ヘッドの流路構成の説明に供する要部平面説明図、図２１は同じくノズル連通路部分の平面説明図である。

本実施形態では、流路基板２０の内の振動板３と、振動板３と保持基板５０との間の部材（ここでは絶縁膜２１など）と、保持基板５０とが、ノズル連通路４０を形成する部材を兼ね、保持基板５０の流路基板２０に接合する面と反対側の面にノズル板１を接合している。

また、流路基板２０は、流路板２を挟んで振動板３と反対側に流体抵抗部７を形成する壁面部材３５を接合して構成している。そして、この壁面部材３５側に共通液室部材７０、ダンパ部材８０及びベース部材１００を順次積層している。

振動板３、振動板３と保持基板５０との間の部材及び保持基板５０に設けたノズル連通路４０の構成は、前記第４実施形態と同様である。ノズル連通路４０のノズル側開口部４１は、図２０及び図２１に示すように、平面視において、ほぼ菱型（平行四辺形）形状としている。

このように構成することで、ノズル連通路４０を形成する前記第１実施形態のような連通管基板２Ｂを省くことができる。

次に、本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図２３は同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第６実施形態と同様に保持基板５０にノズル連通路４０を設ける構成としている。

そして、本実施形態では、圧電素子１１の下部電極１３と一体の共通配線１５を介して接続したバイパス配線１７と、圧電素子１１の上部電極１４と個別配線１６を介して接続した接続パッド１８とを、ノズル配列方向と直交する方向において、流路基板２０の同じ側であって、ノズル連通路４０の液室側開口部４２と反対側に配置している。

つまり、本実施形態のようにノズル４を振動板３に対して個別液室６と反対側に配置する場合、ノズル配列方向において、個別液室６の領域内にノズル連通路４０の液室側開口部４２が配置され、また、圧電素子１１の保護空間（凹部５２）の接合面も個別液室６の領域内に配置される。

これらの部分は圧電アクチュエータの可動部ではないので、個別液室６の壁面のうちの圧電アクチュエータによって可動される振動領域３０の面積を広くするには、ノズル連通路４０の液室側開口部４２に近い位置まで振動領域３０の変位を可能にする必要がある。

前記第６実施形態の構成では、バイパス配線１７が個別液室６の領域内に位置するため、バイパス配線１７の配置領域分、圧電アクチュエータによって変位できる振動領域３０の面積が制約を受けることになる。

本実施例では、バイパス配線１７を個別電極用の接続パッド１８を配置する側と同じ側に配置して、バイパス配線１７も個別液室６の領域外とすることで、圧電アクチュエータによって変位できる振動領域３０の面積を広くすることができて、吐出効率を向上させることができる。

次に、本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２４を参照して説明する。図２４は同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第６実施形態と同様に保持基板５０にノズル連通路４０を設ける構成としている。

そして、本実施形態では、圧電素子１１の下部電極１３を個別電極として圧電素子１１毎に分割し、個別配線１６を介して接続パッド１８に接続している。一方、上部電極１４を共通電極としてすべての圧電素子１１に接続し、共通配線１５を介してバイパス配線１７に接続している。

本実施形態でも、バイパス配線１７及び接続パッド１８を、ノズル配列方向と直交する方向において、流路基板２０の同じ側であって、ノズル連通路４０の液室側開口部４２と反対側に配置している。

この場合、ノズル配列方向と直交する方向において、共通電極用のバイパス配線１７よりも個別電極用の接続パッド１８を外側（個別液室６の端部から離れた側）に配置することで、駆動ＩＣの配置が容易になる。

次に、本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２５ないし図２７を参照して説明する。図２５は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図２６は同ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図２７は同じく流路構成の説明に供する平面説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、流路板２に流体抵抗部７及び液導入部８を設けている。そして、流路板２の振動板３とは反対側に流路を閉じる壁面部材３５を設け、壁面部材３５には、図２７にも示すように、共通液室１０に通じるスリット状の開口部９を設けている。

次に、本発明の第１０実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２８を参照して説明する。図２８は同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

本実施形態は、前記第７実施形態の構成において、ノズル連通路４０を前記第５実施形態と同様に、壁面の一部に、液室側開口部４２側からノズル４側に向かって傾斜する傾斜面４４を有する形状としたものである。

次に、本発明の第１１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２９及び図３０を参照して説明する。図２９は同液体吐出ヘッドの吐出部のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図３０は同ヘッドの保持基板の製造工程の説明図である。

本実施形態では、ノズル連通路４０と圧電素子１１を収容する空間（凹部５２）が平面上重ならないように配置している。すなわち、ノズル連通路４０のノズル側開口部４１と凹部５２との間に距離ΔＬの間隔を置いて配置している。

これにより、凹部５２及びノズル連通路４０を有する保持基板５０の作製を容易にしている。

つまり、図３０（ａ）に示すように、保持基板５０となるシリコン基板２００を使用して、ノズル連通路４０の液室側開口部４２、凹部５２、開口部５３となる部分２４２、２５２、２５３に例えばＩＣＰドライエッチングで溝を形成する。

これにより、図３０（ｂ）に示すように、シリコン基板２００にはノズル連通路４０の液室側開口部４２、凹部５２、開口部５３の一部２５３Ａが形成される。そこで、上記の溝加工を行った面とは反対側の面から、ノズル連通路４０のノズル側開口部４１及び開口部５３となる部分２４１Ａ、２４１Ｂ、２５３Ｂに例えばＩＣＰドライエッチングで、液室側開口部４２、開口部５３の一部２５３Ａと貫通するまで加工する。

これにより、図３０（ｃ）に示すように、簡単なプロセスで保持基板５を製作でき、ノズル連通路４０の千鳥配置を容易に実現することができる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図３１及び図３２を参照して説明する。図３１は同装置の要部平面説明図、図３２は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図３３を参照して説明する。図３３は同ユニットの要部平面説明図である。

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図３４を参照して説明する。図３４は同ユニットの正面説明図である。

この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。

なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ ノズル板
２ 流路板
２Ａ 個別液室基板
２Ｂ 連通管基板
３ 振動板
４ ノズル
１０ 共通液室
１１ 圧電素子
２０ 流路基板
４０ ノズル連通路
４１ ノズル側開口部
４２ 液室側開口部
５０ 保持基板
５１ 開口部
７０ 共通液室部材
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット

Claims (7)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
   前記ノズルと前記個別液室とを通じるノズル連通路と、を有し、
   前記ノズル連通路は、前記ノズルが臨むノズル側開口部と、前記個別液室に開口する液室側開口部とを含み、
   ノズル配列方向で隣り合う前記ノズルは、ノズル配列方向と直交する方向において、前記液室側開口部に対して互いに逆側に配置され、
   前記ノズル連通路の前記ノズル側開口部には、ノズル配列方向の幅が前記個別液室のノズル配列方向の幅よりも広い部分を有している
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ノズル連通路の前記ノズル側開口部のうちのノズル配列方向の幅が最大となる部分は、前記液室側開口部に通じる側と前記ノズルに通じる側との間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ノズル連通路の前記ノズル側開口部は、平面視において、前記ノズル側に向かってノズル配列方向の幅が漸次狭くなる形状の部分を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ノズル連通路の前記ノズル側開口部は、前記液室側開口部側から前記ノズル側に向かって傾斜する傾斜面を有している
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
6. 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化した
   ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ユニット。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項５若しくは６に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。

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