JP2018094866A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室の液体流路との接続部分における圧力波の反射率を向上させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】インクジェットヘッド４は、液体が供給されるインク導入路６２と、インク導入路６２に接続されインクが流入する複数の圧力室６０と、圧力室６０に面して配置されノズル４３Ａが形成されたノズルプレート４３と、圧力室６０の容積を可変させて圧力室６０内のインクをインク滴としてノズル４３Ａから噴射させるアクチュエータプレート４０と、を有し、インク導入路６２は、インク導入路６２と圧力室６０との接続部分に設けられ、インク導入路６２の一部を拡幅する拡幅部６４を含む。また、プリンタは、インクジェットヘッド４と、インクジェットヘッド４にインクを供給するインク供給手段と、インクジェットヘッド４を記録媒体の搬送方向と交差する方向へ走査する走査手段と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、及び液体噴射ヘッドを有する液体噴射記録装置に関する。

従来、記録媒体に向けてノズルから液滴状のインクを噴射することで画像や文字等を描画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。また、インクジェット方式の液体噴射ヘッドとして、ノズルプレートに面して配置された圧力室の容積を圧電アクチュエータ等によって変化させることで、圧力室内のインクをノズルプレートに形成されたノズルから噴射させる、いわゆるピエゾ方式の液体噴射ヘッドが知られている。

このピエゾ方式の液体噴射ヘッドとして、例えば特許文献１には、マニホールド（液体流路）から複数のインクチャンネル（圧力室）内へ流入したインクを、インクチャンネル（圧力室）の末端に設けられたノズルから噴射する、いわゆるエッジシュートタイプの液体噴射ヘッドが開示されている。また、特許文献１には、マニホールド（液体流路）から複数のインクチャンネル（圧力室）へ流入したインクを、インクチャンネル（圧力室）の側壁面に設けられたノズルから噴射する、いわゆるサイドシュートタイプの液体噴射ヘッドも開示されている。

特開２０１５−７７８０１号公報

エッジシュートタイプ及びサイドシュートタイプのいずれの液体噴射ヘッドであっても、圧電アクチュエータ等によって圧力室の容積が変化した際に生じる圧力波は、開口端とされた圧力室の液体流路との接続部分で反射して圧力室内に戻る。

しかし、圧力室の液体流路との接続部分（開口端）で反射されなかった一部の圧力波が、液体流路や隣接する他の圧力室に漏れ出て散逸することで、特に短時間に複数回のインク噴射動作を行う際に、噴射動作のエネルギー効率が悪化したり、噴射挙動が乱れたりする虞があった。

本発明は上記事実に鑑み、圧力室の液体流路との接続部分における圧力波の反射率を向上させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の液体噴射ヘッドは、液体が供給される液体流路と、前記液体流路に接続され液体が流入する複数の圧力室と、前記圧力室に面して配置されノズルが形成されたノズルプレートと、前記圧力室の容積を可変させて前記圧力室内の液体を液滴として前記ノズルから噴射させるアクチュエータと、を有し、前記液体流路は、前記液体流路と前記圧力室との接続部分に設けられ、前記液体流路の一部を拡幅する拡幅部を含む。

アクチュエータで圧力室の容積を可変させることで、圧力室内の液体が液滴としてノズルから噴射される。このとき、圧力室内で発生した圧力波は液体流路側へ進行して、液体流路と圧力室の接続部分で反射され、圧力室内へ戻る。

ここで、上記構成によれば、接続部分の液体流路側において液体流路の一部を拡幅する拡幅部が設けられているため、拡幅部が設けられていない構成と比較して、接続部分における液体流路の空間が大きくなり、圧力室の接続部分での圧力波の反射率が向上する。これにより、ノズルから液滴を噴射する噴射エネルギー効率の低下を抑制することができるとともに、液体流路内に漏れた圧力波が液体流路を通じて他の圧力室のノズルから噴射される液滴の噴射挙動を乱すことを抑制することができる。

請求項２に記載の液体噴射ヘッドは、請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、前記拡幅部は、前記液体流路の底壁面に形成された段差部である。

上記構成によれば、拡幅部が液体流路の底壁面に形成された段差部とされているため、拡幅部が液体流路の側壁面等に形成されている構成と比較して、容易に拡幅部を形成することができる。

請求項３に記載の液体噴射ヘッドは、請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドであって、前記拡幅部は、複数の前記圧力室の前記液体流路との接続部分に沿って連続している。

上記構成によれば、拡幅部が複数の圧力室の液体流路との接続部分に沿って連続しているため、液体流路と圧力室の接続部分に拡幅部が個々に形成されている構成と比較して、接続部分における液体流路の空間がより大きくなり、圧力波の反射率が向上する。

請求項４に記載の液体噴射記録装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給手段と、前記液体噴射ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向へ走査する走査手段と、を有する。

液体噴射記録装置の液体供給手段から液体噴射ヘッドに液体を供給し、走査手段で液体噴射ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向へ走査しながら、液滴を記録媒体へ噴射することで、記録媒体に画像を形成することができる。ここで、上記構成によれば、液体噴射ヘッドが請求項１〜３の何れか１項に記載の構成を備えているため、ノズルから噴射される液滴の噴射速度や噴射面積のばらつきを抑制することができる。

本発明によれば、圧力室の液体流路との接続部分における圧力波の反射率を向上させることができる。

第１実施形態に係る液体噴射記録装置としてのインクジェットプリンタを示す斜視図である。 第１実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェットプリンタのインクジェットヘッドを示す斜視図である。 インクジェットヘッドのヘッドチップを示す斜視図である。 図３におけるヘッドチップの分解斜視図である。 図４におけるヘッドチップのアクチュエータプレートとカバープレートを分解した状態を示す拡大分解斜視図である。 （Ａ）は図４におけるＡ−Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図５におけるアクチュエータプレートの平面図である。 第２実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッドのヘッドチップを示す拡大分解斜視図である。 図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。 第３実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッドのヘッドチップを示す斜視図である。 図９におけるＣ−Ｃ線断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置について、図１〜６を用いて説明する。なお、以下の実施形態では、液体噴射ヘッドを備える液体噴射記録装置の一例として、液体としてインクを利用して記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ（以下「プリンタ」という。）について説明する。

（プリンタ）
図１に示すように、プリンタ１は、記録紙等の記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２、３と、記録媒体Ｓに図示しないインク（液体）を噴射する液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッド４と、を備えている。

また、プリンタ１は、インクジェットヘッド４にインクを供給する液体供給手段としてのインク供給手段５と、インクジェットヘッド４を記録媒体Ｓの搬送方向Ｙと交差する走査方向Ｘに走査する走査手段６と、を備えている。なお、本実施形態では、搬送方向Ｙ及び走査方向Ｘの２方向に直交する方向を上下方向Ｚとする。

一対の搬送手段２、３は、搬送方向Ｙに間隔をあけて配置されており、一方の搬送手段２が搬送方向Ｙの上流側に位置し、他方の搬送手段３が搬送方向Ｙの下流側に位置している。

また、搬送手段２、３は、走査方向Ｘに延設されたグリッドローラ２Ａ、３Ａと、このグリッドローラ２Ａ、３Ａに対して平行に配置されるとともに、グリッドローラ２Ａ、３Ａとの間で記録媒体Ｓを挟み込むピンチローラ２Ｂ、３Ｂと、グリッドローラ２Ａ、３Ａをその軸回りに回転させる図示しないモータ等の駆動機構と、をそれぞれ備えている。そして、一対の搬送手段２、３のグリッドローラ２Ａ、３Ａを回転させることで、記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに沿った矢印Ａ方向に搬送することが可能とされている。

インク供給手段５は、インクが収容されたインクタンク１０と、インクタンク１０とインクジェットヘッド４とを接続するインク配管１１と、を備えている。本実施形態では、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の四色のインクがそれぞれ収容されたインクタンク１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂが搬送方向Ｙに並んで配置されている。インク配管１１は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースであり、インクジェットヘッド４を支持するキャリッジ１６の動作（移動）に追従可能とされている。

走査手段６は、走査方向Ｘに延び、搬送方向Ｙに間隔をあけて互いに平行に配置された一対のガイドレール１５と、一対のガイドレール１５に沿って移動可能に配置されたキャリッジ１６と、キャリッジ１６を走査方向Ｘに移動させる駆動機構１７と、を備えている。

駆動機構１７は、一対のガイドレール１５の間に配置され、走査方向Ｘに間隔をあけて配置された一対のプーリ１８と、一対のプーリ１８の間に巻回されて走査方向Ｘに移動する無端ベルト１９と、一方のプーリ１８を回転駆動させる駆動モータ２０と、を備えている。

キャリッジ１６は、無端ベルト１９に連結されており、一方のプーリ１８の回転駆動による無端ベルト１９の移動に伴って走査方向Ｘに移動可能とされている。また、キャリッジ１６には、複数のインクジェットヘッド４が走査方向Ｘに並んだ状態で搭載されている。

本実施形態では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各インクをそれぞれ噴射する４つのインクジェットヘッド４、すなわちインクジェットヘッド４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂが搭載されている。

（インクジェットヘッド）
図２に示すように、インクジェットヘッド４は、図１に示すキャリッジ１６に固定される固定プレート２５と、固定プレート２５上に固定されたヘッドチップ２６と、を備えている。また、図１に示すインク供給手段５から供給されたインクを、ヘッドチップ２６の後述する共通インク室４１Ａに供給するインク供給部２７と、ヘッドチップ２６に駆動電圧を印加する制御手段２８と、を備えている。

インクジェットヘッド４は、駆動電圧が印加されることで、各色のインクを所定の噴出量で噴射する。このとき、図１に示すように、インクジェットヘッド４が走査手段６により走査方向Ｘに移動することにより、記録媒体Ｓにおける所定範囲に記録を行うことができる。この走査を繰り返し行うことで、搬送手段２、３により記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに間歇的に搬送しながら、記録媒体Ｓの全体に記録を行うことが可能となる。

図２に示すように、固定プレート２５には、アルミ等の金属製のベースプレート３０が上下方向Ｚに沿って起立した状態で固定されているとともに、ヘッドチップ２６の後述する共通インク室４１Ａにインクを供給する流路部材３１が固定されている。

流路部材３１の上方には、インクを貯留する貯留室を内部に有する圧力緩衝器３２がベースプレート３０に支持された状態で配置されている。そして、流路部材３１と圧力緩衝器３２は、インク連結管３３を介して連結され、圧力緩衝器３２にはインク配管１１が接続されている。

インク配管１１を介して圧力緩衝器３２に供給されたインクは、圧力緩衝器３２の貯留室内に一旦貯留された後、所定量がインク連結管３３及び流路部材３１を介して共通インク室４１Ａに供給される。なお、これら流路部材３１、圧力緩衝器３２、及びインク連結管３３は、インク供給部２７として機能する。

また、固定プレート２５には、ヘッドチップ２６を駆動するための集積回路等の制御回路（駆動回路）３５が搭載されたＩＣ基板３６が取り付けられている。この制御回路３５と、ヘッドチップ２６の後述する共通電極５０及び個別電極５２は、図示しない配線パターンがプリント配線されたフレキシブル基板３７を介して電気的に接続されている。

これにより、制御回路３５は、フレキシブル基板３７を介して共通電極５０と個別電極５２との間に、駆動電圧を印加することが可能とされる。なお、これら制御回路３５が搭載されたＩＣ基板３６及びフレキシブル基板３７は、制御手段２８として機能する。

（ヘッドチップ）
図３、図４に示すように、インクジェットヘッド４のヘッドチップ２６は、アクチュエータとしてのアクチュエータプレート４０と、カバープレート４１と、支持プレート４２と、複数のノズル４３Ａが形成されたノズルプレート４３と、を備えている。

また、ヘッドチップ２６（インクジェットヘッド４）は、後述する吐出チャネル４５Ａの長手方向の端部に臨むノズル４３Ａからインクを噴射する、いわゆるエッジシュートタイプとされている。

図４、図５に示すように、アクチュエータプレート４０は、第１アクチュエータプレート４０Ａ及び第２アクチュエータプレート４０Ｂの２枚のプレートを積層した積層プレート（積層基板）とされている。

第１アクチュエータプレート４０Ａ及び第２アクチュエータプレート４０Ｂは、共に厚さ方向に分極処理された圧電基板、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス基板であり、互いの分極方向を反対に向けた状態で接合されている。このアクチュエータプレート４０は、厚さ方向Ｌ１に直交する第１方向（配列方向）Ｌ２に長く、厚さ方向Ｌ１および第１方向Ｌ２に対して直交する第２方向Ｌ３に短い、平面視略長方形状に形成されている。

なお、本実施形態のインクジェットヘッド４はエッジシュートタイプであるため、アクチュエータプレート４０の厚さ方向Ｌ１がプリンタ１における走査方向Ｘに一致し、かつ第１方向Ｌ２が搬送方向Ｙ、第２方向Ｌ３が上下方向Ｚに一致する。また、本実施形態では、アクチュエータプレート４０の側壁面のうち、ノズルプレート４３に対向する側壁面を前端面３９Ａと称し、この前端面３９Ａとは第２方向Ｌ３の反対側に位置する側壁面を後端面３９Ｂと称する。

アクチュエータプレート４０の一方の主面（カバープレート４１が重なる面）３９Ｃには、第１方向Ｌ２に所定の間隔をあけて並んだ複数のチャネル４５が形成されている。複数のチャネル４５は、一方の主面３９Ｃ側に開口した状態で第２方向Ｌ３に沿って直線状に延びており、長手方向の一方側がアクチュエータプレート４０の前端面３９Ａ側に開口している。

また、複数のチャネル４５の間には、断面略長方形状で第２方向Ｌ３に延びる駆動壁４６が形成されている。この駆動壁４６によって、各チャネル４５がそれぞれ区分けされている。

複数のチャネル４５は、インクが充填される吐出チャネル４５Ａと、インクが充填されないダミーチャネル４５Ｂと、に大別される。そして、これら吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂは、第１方向Ｌ２に交互に並んで配置されている。

このうち、吐出チャネル４５Ａは、アクチュエータプレート４０の後端面３９Ｂ側に開口することなく、前端面３９Ａ側にだけ開口した状態で形成されている。一方、ダミーチャネル４５Ｂについては、アクチュエータプレート４０の前端面３９Ａ側だけでなく、後端面３９Ｂ側にも開口するように形成されている。

吐出チャネル４５Ａの内壁面、すなわち第１方向Ｌ２に向かい合う一対の側壁面及び底壁面には、共通電極５０が形成されている。この共通電極５０は、吐出チャネル４５Ａに沿って第２方向Ｌ３に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面３９Ｃ上に形成された共通端子５１に導通している。なお、吐出チャネル４５Ａの内壁面のうち、後述する共通インク室４１Ａに平面視で重なる部分には、図示しない絶縁膜を介して共通電極５０が形成されている。

一方、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面のうち、第１方向Ｌ２に向かい合う一対の側壁面には、個別電極５２が互いに電気的に分離して形成されている。これら個別電極５２は、それぞれダミーチャネル４５Ｂに沿って第２方向Ｌ３に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面３９Ｃ上に形成された個別端子５３に導通している。

なお、個別端子５３は、アクチュエータプレート４０の一方の主面３９Ｃ上における後端面３９Ｂ側に形成されている。そして、吐出チャネル４５Ａを挟んだ両側に位置する個別電極５２同士（異なるダミーチャネル４５Ｂ内に形成された個別電極５２同士）を、接続するように形成されている。

このとき、個別端子５３は、一方の主面３９Ｃ上において、共通端子５１よりも後端面３９Ｂ側に離間した位置で第１方向Ｌ２に延びることにより、個別電極５２同士をブリッジ状に繋ぐように形成されている。

フレキシブル基板３７を介して制御回路３５が共通端子５１及び個別端子５３を通じて、共通電極５０と個別電極５２との間に駆動電圧を印加すると、駆動壁４６がせん断モード（シアモード）で変形する。これにより、吐出チャネル４５Ａ内のインクに圧力波を生じさせ、吐出チャネル４５Ａ内のインクをノズル４３Ａから噴射して、記録媒体Ｓに文字や画像等の各種情報を記録することができる。

ここで、吐出チャネル４５Ａの内壁面のうち、共通インク室４１Ａに平面視で重なる部分には、絶縁膜を介して共通電極５０が形成されている。このため、吐出チャネル４５Ａには、駆動電圧の印加によって変形してインクの噴射動作に実質的に寄与する駆動領域と、インクの噴射動作にほとんど寄与しない非駆動領域と、が形成される。なお、この駆動領域が後述する圧力室６０とされ、非駆動領域が後述する液体流路としてのインク導入路６２とされる。

図３、図４に示すように、カバープレート４１は、アクチュエータプレート４０の一方の主面３９Ｃ上に重ね合されている。このカバープレート４１には、図２に示す流路部材３１を介してインクが供給される共通インク室４１Ａが、第１方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されている。

共通インク室４１Ａには、複数のスリット５５Ａが形成されたインク規制板５５が設けられている。複数のスリット５５Ａは、吐出チャネル４５Ａに対応する位置に形成されており、インク規制板５５によって共通インク室４１Ａ内のインクを吐出チャネル４５Ａにのみ導入させ、ダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する。

なお、カバープレート４１は、例えばアクチュエータプレート４０と同じＰＺＴセラミックス基板で形成され、アクチュエータプレート４０と同じ熱膨張をさせることで、温度変化に対する反りや変形を抑制している。しかしながら、この場合に限られず、アクチュエータプレート４０とは異なる材料でカバープレート４１を形成しても構わない。ただし、アクチュエータプレート４０及びカバープレート４１は、それぞれ熱膨張係数が近い材料を用いることが好ましい。

支持プレート４２は、重ね合されたアクチュエータプレート４０及びカバープレート４１を支持しているとともに、ノズルプレート４３を同時に支持している。支持プレート４２には、第１方向Ｌ２に沿って嵌合孔４２Ａが形成されており、重ね合されたアクチュエータプレート４０及びカバープレート４１を嵌合孔４２Ａ内に嵌め込んだ状態で支持している。このとき支持プレート４２は、アクチュエータプレート４０の前端面３９Ａと面一となるように組み合わされている。

ノズルプレート４３は、支持プレート４２及びアクチュエータプレート４０の前端面３９Ａに、例えば接着等により固定されており、例えばガラスにより形成された板状のものである。なお、ノズルプレート４３における記録媒体Ｓに対向する対向面には、例えばインクの付着等を防止するための撥水膜をコーティングしてもよい。

また、ノズルプレート４３には、第１方向Ｌ２に所定の間隔をあけて複数のノズル４３Ａが一列に並んだ状態で形成されている。これらノズル４３Ａは、複数の吐出チャネル４５Ａに対してそれぞれ対向する位置に形成されており、各吐出チャネル４５Ａ内に連通する。また、図６に示すように、ノズル４３Ａは、徐々に先細りとなるようにテーパ状に形成されている。

具体的には、ノズル４３Ａのノズルプレート４３におけるアクチュエータプレート４０側の面４４Ｂの孔径は、例えば約６０μｍ程度に設定されている。一方、ノズル４３Ａのノズルプレート４３におけるインク滴噴射側の面４４Ａの孔径は、例えば約３０μｍ程度に設定されている。なお、通常時にノズル４３Ａからインクが噴射されないように、各ノズル４３Ａにおいて適切なメニスカスが保たれている。

図５、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、吐出チャネル４５Ａは、圧力室６０と、液体流路としてのインク導入路６２とを有している。圧力室６０は、前述したように、駆動電圧の印加によって変形してインクの噴射動作に実質的に寄与する駆動領域であり、図６（Ａ）に示すように、吐出チャネル４５Ａの前端側（ノズルプレート４３に面する側）に設けられている。

また、圧力室６０は、長手方向の一方側（前端側）がノズル４３Ａに連通しているとともに、長手方向の他端側（後端側）がインク導入路６２との接続部分となる開口端６０Ａとされている。

一方、インク導入路６２は、前述したように、インクの噴射動作にほとんど寄与しない非駆動領域であり、図６（Ｂ）に示すように、吐出チャネル４５Ａの後端側の共通インク室４１Ａに平面視で重なる部分に設けられている。また、インク導入路６２は、図６（Ａ）に示すように、上面がカバープレート４１のスリット５５Ａを介して共通インク室４１Ａに連通しているとともに、前端側が圧力室６０の開口端６０Ａに接続されている。

さらに、インク導入路６２の内壁面には、インク導入路６２の容積（空間）を拡大する拡幅部６４が設けられている。具体的には、インク導入路６２の底壁面には、圧力室６０の底壁面より窪んだ段差部６４Ａが全面にわたって形成されている。また、図６（Ｂ）に示すように、インク導入路６２の向かい合う一対の側壁面には、圧力室６０の側壁面より外側に窪んだ凹部６４Ｂが全面にわたってそれぞれ形成されている。

なお、段差部６４Ａ又は凹部６４Ｂは、インク導入路６２の底壁面又は側壁面の全面に形成されている必要はなく、少なくとも圧力室６０との接続部分における開口端６０Ａの外側に設けられていればよい。また、段差部６４Ａ及び凹部６４Ｂは両方形成されている必要はなく、どちらか一方が形成されていればよい。さらに、段差部６４Ａ又は凹部６４Ｂをさらに拡幅し、複数の吐出チャネル４５Ａの複数のインク導入路６２同士を互いに連通する構成としてもよい。

（作用及び効果）
上記のように構成されたプリンタ１により、記録媒体Ｓに情報を記録する場合には、図１に示すように、例えば、一対の搬送手段２、３により記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに搬送させながら、走査手段６によりキャリッジ１６を介して各インクジェットヘッド４を走査方向Ｘに往復移動させる。

この間に、各インクジェットヘッド４において、制御回路３５によって共通端子５１と個別端子５３との間に駆動電圧を印加することで、駆動壁４６にせん断モード（シアモード）の変形を生じさせる。このとき、ダミーチャネル４５Ｂの向かい合う一対の側壁面に形成された個別電極５２が互いに電気的に分離しているため、各駆動壁４６をそれぞれ個別に駆動させることができる。

ここで、まず、吐出チャネル４５Ａの容積が拡大するように駆動壁４６が変形することで、共通インク室４１Ａ内のインクがスリット５５Ａを介してインク導入路６２内に供給され、インク導入路６２内のインクが開口端６０Ａ（接続部分）から圧力室６０内に流入する。

次に、吐出チャネル４５Ａの容積が縮小するように駆動壁４６が変形することで、圧力室６０に充填されたインクに圧力波が生じる。この圧力波により、圧力室６０の内圧が高まるため、インクをノズル４３Ａから噴射させることができ、ノズル４３Ａから噴射されるインク滴によって記録媒体Ｓに文字や画像等の各種情報を記録することができる。

なお、圧力室６０内で発生した圧力波は、圧力室６０の長手方向に沿って一方側であるノズル４３Ａ側、及び他方側であるインク導入路６２側へ進行する。インク導入路６２側へ進行した圧力波は、インク導入路６２との接続部分である開口端６０Ａで反射され、圧力室６０内へ戻る。一般的に、開口端６０Ａでの圧力波の反射率は、開口端６０Ａの外側の容積（空間）の大きさが広くなるほど高くなる。

ここで、本実施形態によれば、圧力室６０の開口端６０Ａの外側であるインク導入路６２の底壁面及び側壁面に拡幅部６４（段差部６４Ａ及び凹部６４Ｂ）が設けられている。このため、インク導入路６２の内壁面に拡幅部が設けられていない構成と比較して、開口端６０Ａの外側におけるインク導入路６２の容積（空間）が大きくなり、圧力室６０の開口端６０Ａでの圧力波の反射率が向上する。

これにより、ノズル４３Ａからインク滴を噴射する噴射エネルギー効率の低下を抑制することができる。また、圧力室６０からインク導入路６２内に漏れた圧力波が、共通インク室４１Ａを介して他の圧力室６０のノズル４３Ａから噴射されるインク滴の噴射挙動を乱す、いわゆるクロストークを抑制することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて、図７、図８を用いて説明する。なお、液体噴射記録装置としてのプリンタは第１実施形態のプリンタ１と同様の構成であるため、図示及び説明を省略する。

（インクジェットヘッド）
第１実施形態のインクジェットヘッド４が、エッジシュートタイプ、かつインクが共通インク室４１Ａからノズル４３Ａへと一方向へ流れる非循環式であったのに対し、第２実施形態のインクジェットヘッド６６は、サイドシュートタイプ、かつ循環式とされている。

具体的には、図７、図８に示すように、インクジェットヘッド６６のヘッドチップ６８は、下から順にノズルプレート７０と、補強プレート７２と、アクチュエータとしてのアクチュエータプレート７４と、カバープレート７６と、が積層された積層構造とされている。

ノズルプレート７０には、インクを噴射するための複数のノズル７０Ａが形成されている。補強プレート７２はセラミックス材からなり、ノズル７０Ａに対応する位置に貫通孔７２Ａが形成されている。また、補強プレート７２におけるカバープレート７６の後述する供給用共通インク室８２のスリット８６Ａ及び排出用共通インク室８４のスリット８８Ａに平面視で重なる部分には、スリット８６Ａ、８８Ａと同じ矩形形状とされた開口部７２Ｂがそれぞれ形成されている。

アクチュエータプレート７４は補強プレート７２の上方に設置されており、アクチュエータプレート７４には、所定の間隔をあけて並んだ複数のチャネル７８が形成されている。なお、アクチュエータプレート７４は、第１実施形態のアクチュエータプレート４０と同様に、例えば厚さ方向に分極処理されたＰＺＴセラミックス基板からなる。

複数のチャネル７８は、第１実施形態のチャネル４５と同様に、インクが充填される吐出チャネル７８Ａと、インクが充填されないダミーチャネル７８Ｂと、に大別される。吐出チャネル７８Ａとダミーチャネル７８Ｂは、交互に配置されており、アクチュエータプレート７４の圧電材料に電圧を印加して選択的に変形させるための図示しない駆動電極が側壁面に形成されている。

カバープレート７６は、複数のアクチュエータプレート７４の上面に載置され、複数の吐出チャネル７８Ａにインクを供給する供給用共通インク室８２と、吐出チャネル７８Ａからインクを排出する排出用共通インク室８４と、を備えている。

供給用共通インク室８２及び排出用共通インク室８４には、複数のスリット８６Ａ、８８Ａが形成されたインク規制板８６、８８がそれぞれ設けられている。複数のスリット８６Ａ、８８Ａは、吐出チャネル７８Ａに対応する位置に形成されており、インク規制板８６、８８によってインクのダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する。これにより、供給用共通インク室８２、排出用共通インク室８４、及び吐出チャネル７８Ａ間でインクが循環される。

図８に示すように、吐出チャネル７８Ａの長手方向の中央部分は、第１実施形態の吐出チャネル４５Ａの圧力室６０と同様に、インクの噴射動作に実質的に寄与する駆動領域である圧力室９０とされている。

また、吐出チャネル４５Ａの長手方向の一方側である供給用共通インク室８２のスリット８６Ａに平面視で重なる部分は、液体流路としてのインク導入路９２とされている。一方、吐出チャネル４５Ａの長手方向の他方側である吐出チャネル４５Ａにおける排出用共通インク室８４のスリット８８Ａに平面視で重なる部分は、インク排出路９４とされている。

補強プレート７２の貫通孔７２Ａ及びノズル７０Ａは、圧力室９０の底壁面の長手方向の中央部分に位置しており、圧力室９０に連通している。また、圧力室９０の長手方向の両端は、インク導入路９２及びインク排出路９４との接続部分となる開口端９０Ａ、９０Ｂとされている。

インク導入路９２は、上部がカバープレート７６のスリット８６Ａを介して供給用共通インク室８２に連通しているとともに、側端部が圧力室９０の開口端９０Ａに接続されている。また、インク導入路９２の底壁面には、補強プレート７２の開口部７２Ｂが位置しており、これにより、インク導入路９２の底壁面に圧力室９０の底壁面より窪んだ拡幅部としての段差部９６が形成されている。

同様に、インク排出路９４は、上部がカバープレート７６のスリット８８Ａを介して排出用共通インク室８４に連通しているとともに、側端部が圧力室９０の開口端９０Ｂに接続されている。また、インク排出路９４の底壁面には、補強プレート７２の開口部７２Ｂが位置しており、これによりインク排出路９４の底壁面に圧力室９０の底壁面より窪んだ拡幅部としての段差部９８が形成されている。

なお、段差部９６、９８、すなわち補強プレート７２の開口部７２Ｂは、少なくともインク導入路９２及びインク排出路９４の圧力室９０との接続部分における開口端９０Ａ、９０Ｂの外側に設けられていればよい。また、インク導入路９２側の段差部９６（開口部７２Ｂ）同士、及びインク排出路９４側の段差部９８（開口部７２Ｂ）同士が互いに連通する構成とされていてもよい。

さらに、本実施形態のインクジェットヘッド６６は補強プレート７２を備えていなくてもよく、その場合、インク導入路９２及びインク排出路９４の底壁面となるノズルプレート７０の上面に凹部を形成することで段差部９６、９８を形成することができる。

（作用及び効果）
本実施形態のインクジェットヘッド６６は、第１実施形態のインクジェットヘッド４と同様に、図示しない駆動電極に駆動電圧を印加してアクチュエータプレート７４を変形させることで、インクの噴射動作を行う。

具体的には、まず、アクチュエータプレート７４を変形させて吐出チャネル７８Ａの容積を拡大させることで、スリット８６Ａを介して供給用共通インク室８２内のインクをインク導入路９２内に導入させる。そして、インク導入路９２内のインクを、開口端９０Ａ（接続部分）から圧力室９０内に流入させる。

次に、アクチュエータプレート７４を変形させて吐出チャネル７８Ａの容積を縮小させることで、圧力室９０に充填されたインクに圧力波を生じさせ、インクをノズル７０Ａから噴射させる。なお、ノズル７０Ａから噴射されなかった圧力室９０内のインクは、インク排出路９４からスリット８８Ａを介して排出用共通インク室８４へ排出される。

圧力室９０内で発生した圧力波は、圧力室９０の長手方向に沿ってインク導入路９２側及びインク排出路９４側へ進行する。インク導入路９２側及びインク排出路９４側へ進行した圧力波は、インク導入路９２及びインク排出路９４との接続部分である開口端９０Ａ、９０Ｂで反射され、圧力室９０内へ戻る。

ここで、本実施形態によれば、圧力室９０の開口端９０Ａ、９０Ｂの外側であるインク導入路９２及びインク排出路９４の底壁面に拡幅部としての段差部９６、９８が設けられている。このため、インク導入路９２及びインク排出路９４の底壁面に段差部が設けられていない構成と比較して、開口端９０Ａ、９０Ｂの外側におけるインク導入路９２及びインク排出路９４の容積（空間）が大きくなり、圧力室９０の開口端９０Ａ、９０Ｂでの圧力波の反射率が向上する。

これにより、ノズル７０Ａからインク滴を噴射する噴射エネルギー効率の低下を抑制することができる。また、圧力室９０からインク導入路９２内及びインク排出路９４内に漏れた圧力波が、供給用共通インク室８２及び排出用共通インク室８４を介して他の圧力室９０のノズル７０Ａから噴射されるインク滴の噴射挙動を乱す、いわゆるクロストークを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、インク導入路９２及びインク排出路９４の底壁面となる補強プレート７２に開口部７２Ｂを形成することで、段差部９６、９８を形成している。このため、インク導入路９２及びインク排出路９４の側壁面、すなわちアクチュエータプレート７４に拡幅部としての凹部を形成する構成と比較して、加工が容易であり、段差部９６、９８を容易に形成することができる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態に係る液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて、図９、図１０を用いて説明する。なお、液体噴射記録装置としてのプリンタは第１実施形態のプリンタ１と同様の構成であるため、図示及び説明を省略する。

（インクジェットヘッド）
第１実施形態のインクジェットヘッド４及び第２実施形態のインクジェットヘッド６６が、圧力室６０、９０の両側壁面に形成された電極によって、圧力室６０、９０をせん断モード（シアモード）で変形させる構成とされていたのに対し、第３実施形態のインクジェットヘッド１００は、撓みモード（ベントモード）で変形させる構成とされている。

具体的には、図９、図１０に示すように、インクジェットヘッド１００のヘッドチップ１０２は、ノズルプレート１０４と、ノズルプレート１０４の上に積層された流路形成プレート１０６と、流路形成プレート１０６の上に積層されたダイヤフラム１０８と、を備えている。

流路形成プレート１０６には、液体流路としてのインク導入路１１０と、インク導入路１１０を挟んだ位置に設けられた一対のインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂとが、互いに所定の間隔をあけて並列に形成されている。なお、インク導入路１１０は、図示しない供給用共通インク室と連通しており、インク排出路１１２Ａ、１１２Ｂは、図示しない排出用共通インク室と連通している。

また、流路形成プレート１０６におけるインク導入路１１０とインク排出路１１２Ａとの間には、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａと交差する方向に延び、かつ互いに間隔をあけて並んだ複数の圧力室１１４が形成されている。圧力室１１４の長手方向の両端は開口端１１４Ａ、１１４Ｂとされており、開口端１１４Ａ、１１４Ｂがインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａとの接続部分とされている。

同様に、流路形成プレート１０６におけるインク導入路１１０とインク排出路１１２Ｂとの間には、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ｂと交差する方向に延び、かつ互いに間隔をあけて並んだ複数の圧力室１１６が形成されている。なお、流路形成プレート１０６は、例えばシリコンウェハーから作製され、インク導入路１１０、インク排出路１１２Ａ、１１２Ｂ、及び圧力室１１４、１１６は、エッチングにより形成されている。

圧力室１１６の長手方向の両端は開口端１１６Ａとされており、開口端１１６Ａがインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ｂとの接続部分とされている。なお、圧力室１１６は、長手方向に沿った中心軸が圧力室１１４の長手方向に沿った中心軸に対してずれるように、圧力室１１４と互い違いに配置されている。

圧力室１１４、１１６の上部にはダイヤフラム１０８が載置されており、ダイヤフラム１０８が圧力室１１４、１１６の天面とされている。また、ダイヤフラム１０８の上部における複数の圧力室１１４、１１６に対応する位置には、圧力室１１４、１１６の長手方向に沿ってアクチュエータとしてのアクチュエータプレート（ＰＺＴセラミックス基板）１１８がそれぞれ設けられている。なお、ダイヤフラム１０８の上部には、アクチュエータプレート１１８に電圧を印加して選択的に変形させるための図示しない駆動電極が形成されている。

図１０に示すように、ノズルプレート１０４には、圧力室１１４の底壁面の長手方向の中央部分に連通するノズル１０４Ａが形成されている。なお、ノズル１０４Ａは、ノズルプレート１０４における複数の圧力室１１４、１１６の底壁面に対応する位置にそれぞれ形成されている。

また、図９に示すように、ノズルプレート１０４の上面におけるインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂに対応する位置には、凹部１２０、１２２がそれぞれ形成されている。この凹部１２０、１２２により、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂの底壁面に、圧力室１１４、１１６の底壁面より窪んだ拡幅部としての段差部１２４、１２６が形成されている。

なお、ノズルプレート１０４の凹部１２０、１２２は、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂの底壁面の全面に形成されている。すなわち、段差部１２４、１２６は、複数の圧力室１１４、１１６のインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂとの接続部分である開口端１１４Ａ、１１４Ｂ、１１６Ａに沿って連続して設けられている。

（作用及び効果）
本実施形態のインクジェットヘッド１００は、第１実施形態及び第２実施形態のインクジェットヘッド４、６６と同様に、図示しない駆動電極に駆動電圧を印加してアクチュエータプレート１１８を変形させることで、インクの噴射動作を行う。

本実施形態では、アクチュエータプレート１１８が圧力室１１４、１１６の上部に設けられているため、アクチュエータプレート１１８が変形することでダイヤフラム１０８が撓みモード（ベントモード）で変形する。

このとき、まず、ダイヤフラム１０８を変形させて圧力室１１４、１１６の容積を拡大させることで、インク導入路１１０内のインクを開口端１１４Ａ、１１６Ａ（接続部分）から圧力室１１４、１１６内に流入させる。

次に、ダイヤフラム１０８を変形させて圧力室１１４、１１６の容積を縮小させることで、圧力室１１４、１１６に充填されたインクに圧力波を生じさせ、インクをノズル１０４Ａから噴射させる。なお、ノズル１０４Ａから噴射されなかった圧力室１１４、１１６内のインクは、インク排出路１１２Ａ、１１２Ｂへ排出される。

圧力室１１４、１１６内で発生した圧力波は、圧力室１１４、１１６の長手方向に沿ってインク導入路１１０側及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂ側へ進行する。インク導入路１１０側及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂ側へ進行した圧力波は、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂとの接続部分である開口端１１４Ａ、１１４Ｂ、１１６Ａで反射され、圧力室１１４、１１６内へ戻る。

ここで、本実施形態によれば、圧力室１１４、１１６の開口端１１４Ａ、１１４Ｂ、１１６Ａの外側であるインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂの底壁面に拡幅部としての段差部１２４、１２６が設けられている。

このため、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂの底壁面に段差部が設けられていない構成と比較して、開口端１１４Ａ、１１４Ｂ、１１６Ａの外側におけるインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂの容積（空間）が大きくなり、圧力室１１４、１１６の開口端１１４Ａ、１１４Ｂ、１１６Ａでの圧力波の反射率が向上する。

これにより、ノズル１０４Ａからインク滴を噴射する噴射エネルギー効率の低下を抑制することができる。また、圧力室１１４、１１６からインク導入路１１０内及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂ内に漏れた圧力波が、隣り合う他の圧力室１１４、１１６のノズル１０４Ａから噴射されるインク滴の噴射挙動を乱す、いわゆるクロストークを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、拡幅部としての段差部１２４、１２６が、複数の圧力室１１４、１１６のインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂとの接続部分に沿って連続して形成されている。このため、インク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂと圧力室１１４、１１６の接続部分に段差部が個々に形成されている構成と比較して、接続部分におけるインク導入路１１０及びインク排出路１１２Ａ、１１２Ｂの空間がより大きくなり、圧力波の反射率が向上する。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明について第１〜第３実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。また、第１〜第３実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能である。

例えば、上記実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ（プリンタ１）を例に挙げて説明したが、液体噴射記録装置はインクジェットプリンタには限られず、ファックスやオンデマンド印刷機等であってもよい。

また、第３実施形態において、圧力室１１４、１１６を撓みモード（ベントモード）で変形させる循環式のサイドシュートタイプのインクジェットヘッド１００について説明したが、インクジェットヘッド１００は非循環式又はエッジシュートタイプとされていてもよい。

１ プリンタ（液体噴射記録装置の一例）
４、６６、１００ インクジェットヘッド
５ インク供給手段（液体供給手段の一例）
６ 走査手段
４０、７４、１１８ アクチュエータプレート（アクチュエータの一例）
４３、７０、１０４ ノズルプレート
４３Ａ、７０Ａ、１０４Ａ ノズル
６０、９０、１１４、１１６ 圧力室
６０Ａ、９０Ａ、９０Ｂ、１１４Ａ，１１４Ｂ、１１６Ａ 開口端（接続部分の一例）
６２、９２、１１０ インク導入路（液体流路の一例）
６４ 拡幅部
６４Ａ、９６、９８、１２４ 段差部

Claims (4)

1. 液体が供給される液体流路と、
   前記液体流路に接続され液体が流入する複数の圧力室と、
   前記圧力室に面して配置されノズルが形成されたノズルプレートと、
   前記圧力室の容積を可変させて前記圧力室内の液体を液滴として前記ノズルから噴射させるアクチュエータと、
   を有し、
   前記液体流路は、前記液体流路と前記圧力室との接続部分に設けられ、前記液体流路の一部を拡幅する拡幅部を含む、
   液体噴射ヘッド。
2. 前記拡幅部は、液体流路の底壁面に形成された段差部である、請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記拡幅部は、複数の前記圧力室の前記液体流路との接続部分に沿って連続している、請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給手段と、
   前記液体噴射ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向へ走査する走査手段と、
   を有する液体噴射記録装置。

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