JP2020032713A

JP2020032713A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置

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Publication number: JP2020032713A
Application number: JP2019030392A
Authority: JP
Inventors: 俊也福田; Toshiya Fukuda
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: JP7302197B2

Abstract

【課題】相互に隣り合う圧力室間を隔てる壁部の変形を抑制することを目的とする。【解決手段】液体を噴射する第１ノズルに連通する第１圧力室と、液体を噴射する第２ノズルに連通する第２圧力室と、前記第１圧力室と前記第２圧力室との間を隔てる第１壁部と、前記第１圧力室の圧力を変動させる第１駆動素子と、前記第２圧力室の圧力を変動させる第２駆動素子とを含む噴射部と、前記噴射部のうち前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとは反対側に設置される保護基板と、前記保護基板のうち前記噴射部側の表面から当該噴射部にかけて形成される支持部とを具備し、前記支持部は、前記保護基板に垂直な方向からみた平面視において前記第１壁部に重なり、前記支持部のうち前記噴射部の表面に接触する部分の幅は、前記第１壁部の幅よりも大きい液体噴射ヘッド。【選択図】図４

Description

本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。

インク等の液体を複数のノズルから噴射する液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献１には、インクを噴射するノズルに連通し、液室隔壁により区画される各個別液室が形成された流路基板を具備するインクジェットヘッドが開示されている。個別液室内の圧力を圧電素子により変動させることで、当該個別液室に連通するノズルからインクが噴射される。

特開２０１２−６１７５０号公報

しかし、特許文献１の技術では、個別液室内の圧力の変動により液室隔壁が変形し、当該液室隔壁を挟んで隣り合う個別液室の圧力が変動するという現象（以下「クロストーク」という）が発生する。したがって、インクの噴射量または噴射速度等の噴射特性に誤差が生じる。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射する第１ノズルに連通する第１圧力室と、液体を噴射する第２ノズルに連通する第２圧力室と、前記第１圧力室と前記第２圧力室との間を隔てる第１壁部と、前記第１圧力室の圧力を変動させる第１駆動素子と、前記第２圧力室の圧力を変動させる第２駆動素子とを含む噴射部と、前記噴射部のうち前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとは反対側に設置される保護基板と、前記保護基板のうち前記噴射部側の表面から当該噴射部にかけて形成される支持部とを具備し、前記支持部は、前記保護基板に垂直な方向からみた平面視において前記第１壁部に重なり、前記支持部のうち前記噴射部の表面に接触する部分の幅は、前記第１壁部の幅よりも大きい。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構成図である。液体噴射ヘッドの分解斜視図である。液体噴射ヘッドの断面図である。図３におけるIV-IV線の断面図である。第１実施形態の他の態様における液体噴射ヘッドの断面図である。第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面図である。第３実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面図である。第４実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面図である。第５実施形態に係る基準電圧と駆動波形との波形図である。第６実施形態に係る複数の液体噴射ヘッドの平面図である。第７実施形態に係る複数の液体噴射ヘッドの平面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の好適な形態に係る液体噴射装置１００を例示する構成図である。本実施形態の液体噴射装置１００は、液体の例示であるインクを媒体（噴射対象）１２に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体１２として利用される。図１に例示される通り、液体噴射装置１００には、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体噴射装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器１４として利用される。

図１に例示される通り、液体噴射装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体噴射ヘッド２６とを具備する。制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。

移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体噴射ヘッド２６をＸ方向に往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に直交する方向である。典型的には、Ｙ方向に直交する方向がＸ方向である。第１実施形態の移動機構２４は、液体噴射ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体２４２と、搬送体２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド２６を搬送体２４２に搭載した構成、または、液体容器１４を液体噴射ヘッド２６とともに搬送体２４２に搭載した構成も採用され得る。

液体噴射ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数のノズルから媒体１２に噴射する。搬送機構２２による媒体１２の搬送と搬送体２４２の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド２６が媒体１２にインクを噴射することで、媒体１２の表面に所望の画像が形成される。

図２は、液体噴射ヘッド２６の分解斜視図であり、図３は、図２におけるIII-III線の断面図である。図２に例示される通り、Ｘ-Ｙ平面に垂直な方向を以下ではＺ方向と表記する。各液体噴射ヘッド２６によるインクの噴射方向がＺ方向に相当する。典型的には鉛直方向がＺ方向である。Ｘ-Ｙ平面は、例えば媒体１２の表面に平行な平面である。

図２および図３に例示される通り、液体噴射ヘッド２６は、ノズルＮから液体を噴射させる噴射部４０を具備する。噴射部４０は、流路基板３２と圧力室基板３４と振動板３６と複数の圧電素子３８とノズル板４６と吸振体４８とを具備する。流路基板３２は、Ｙ方向に長尺な略矩形状の板状部材である。流路基板３２のうちＺ方向における負側の面上に、圧力室基板３４と振動板３６と複数の圧電素子３８と筐体部４２と保護基板４４とが設置される。他方、流路基板３２のうちＺ方向における正側の面上に、が設置される。液体噴射ヘッド２６の各要素は、概略的には流路基板３２と同様にＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。

図２に例示される通り、ノズル板４６は、Ｙ方向に配列する複数のノズルＮが形成された板状部材である。各ノズルＮは、インクが通過する貫通孔である。なお、流路基板３２と圧力室基板３４とノズル板４６とは、例えばシリコン（Ｓi）の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。ただし、液体噴射ヘッド２６の各要素の材料や製法は任意である。Ｙ方向は、複数のノズルＮが配列する方向とも換言され得る。

流路基板３２は、インクの流路を形成するための板状部材である。図２および図３に例示される通り、流路基板３２には、開口部３２２と供給流路３２４と連通流路３２６とが形成される。開口部３２２は、複数のノズルＮにわたり連続するようにＺ方向からの平面視でＹ方向に沿う長尺状に形成された貫通孔である。他方、供給流路３２４および連通流路３２６は、ノズルＮ毎に個別に形成された貫通孔であり、ノズルＮと圧力室Ｃとを連通する。また、図３に例示される通り、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面には、複数の供給流路３２４にわたる中継流路３２８が形成される。中継流路３２８は、開口部３２２と複数の供給流路３２４とを連通させる流路である。

筐体部４２は、例えば樹脂材料の射出成形で製造された構造体であり、流路基板３２のうちＺ方向における負側の表面に固定される。図３に例示される通り、筐体部４２には収容部４２２と導入口４２４とが形成される。収容部４２２は、流路基板３２の開口部３２２に対応した外形の凹部であり、導入口４２４は、収容部４２２に連通する貫通孔である。図３から理解される通り、流路基板３２の開口部３２２と筐体部４２の収容部４２２とを相互に連通させた空間が液体貯留室（リザーバー）Ｒとして機能する。液体容器１４から供給されて導入口４２４を通過したインクが液体貯留室Ｒに貯留される。

吸振体４８は、液体貯留室Ｒ内の圧力変動を吸収するための要素であり、例えば弾性変形が可能な可撓性のシート部材（コンプライアンス基板）を含んで構成される。具体的には、流路基板３２の開口部３２２と中継流路３２８と複数の供給流路３２４とを閉塞して液体貯留室Ｒの底面を構成するように、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面に吸振体４８が設置される。

図２および図３に例示される通り、圧力室基板３４は、相異なるノズルＮに対応する複数の圧力室Ｃが形成された板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ方向に沿って配列する。各圧力室Ｃ（キャビティ）は、平面視でＸ方向に沿う長尺状の開口である。Ｘ方向の正側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の供給流路３２４に重なり、Ｘ方向の負側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の連通流路３２６に重なる。

圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面には振動板３６が設置される。振動板３６は、弾性的に変形可能な板状部材である。例えば、振動板３６は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成された第１層と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）で形成された第２層との積層で構成される。

図３から理解される通り、流路基板３２と振動板３６とは、各圧力室Ｃの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Ｃは、流路基板３２と振動板３６との間に位置し、当該圧力室Ｃ内に充填されたインクに圧力を付与するための空間である。液体貯留室Ｒに貯留されたインクは、中継流路３２８から各供給流路３２４に分岐して複数の圧力室Ｃに並列に供給および充填される。圧力室Ｃは、流路基板３２を介してノズルＮと連通する。以上の説明から理解される通り、振動板３６は、圧力室Ｃの一部の壁面を構成する。具体的には、圧力室Ｃの上面を振動板３６が構成する。

図２および図３に例示される通り、振動板３６のうち圧力室Ｃとは反対側の表面（すなわち第２振動層３６２の表面）には、相異なるノズルＮに対応する複数の圧電素子３８が設置される。各圧電素子３８は、圧力室Ｃの圧力を変動させる駆動素子である。具体的には、圧電素子３８は、駆動波形の供給により変形するアクチュエーターであり、平面視でＸ方向に沿う長尺状に形成される。複数の圧電素子３８は、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ方向に配列する。圧電素子３８の変形に連動して振動板３６が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、圧力室Ｃに充填されたインクが連通流路３２６とノズルＮとを通過して噴射される。

図２および図３の保護基板４４は、複数の圧電素子３８を保護するとともに圧力室基板３４および振動板３６の機械的な強度を補強する板状部材である。すなわち、噴射部４０のうち複数のノズルＮとは反対側に保護基板４４が設置される。保護基板４４と振動板３６との間に複数の圧電素子３８が設置される。保護基板４４は、例えばシリコン（Ｓi）で形成される。第１実施形態では、保護基板４４と振動板３６との間隔Ｄは、振動板３６に平行な方向（すなわちＹ方向）にわたり一定である。保護基板４４と振動板３６との間隔Ｄは、保護基板４４のうち噴射部４０側の表面から、振動板３６のうち噴射部４０側の表面までの距離である。

図３に例示される通り、振動板３６の表面には、例えば配線基板５０が接合される。配線基板５０は、制御ユニット２０または電源回路（図示略）と液体噴射ヘッド２６とを電気的に接続するための複数の配線（図示略）が形成された実装部品である。例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板５０が好適に採用される。図３に例示される通り、液体噴射ヘッド２６は、配線基板５０に実装される駆動回路６２を具備する。駆動回路６２は、圧電素子３８を駆動するための電圧を各圧電素子３８に供給する。

図４は、図３におけるIV-IV線の断面図である。図４に例示される通り、圧電素子３８は、概略的には、第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３との積層で構成され薄膜型の能動素子である。なお、本明細書において「要素Ａと要素Ｂとが積層される」という表現は、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触する構成に限定する趣旨ではない。すなわち、要素Ａと要素Ｂとの間に他の要素Ｃが介在する構成も、「要素Ａと要素Ｂとが積層される」という概念に包含される。また、「要素Ａの面上に要素Ｂが形成される」という表現も同様に、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触する構成には限定されない。すなわち、要素Ａの表面に要素Ｃが形成され、要素Ｃの表面に要素Ｂが形成された構成でも、要素Ａと要素Ｂとの少なくとも一部が平面視で重なる構成であれば、「要素Ａの面上に要素Ｂが形成される」という概念に包含される。

第１電極５１は、振動板３６の面上に形成される。第１電極５１は、圧電素子３８毎に相互に離間して形成された個別電極である。具体的には、Ｘ方向に延在する複数の第１電極５１が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。各圧電素子３８の第１電極５１には、当該圧電素子３８に対応するノズルＮからのインクの噴射を制御するための駆動波形が配線基板５０を介して印加される。圧電体層５２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性の圧電材料により第１電極５１の面上に形成される。第２電極５３は、圧電体層５２の面上に形成される。具体的には、第２電極５３は、複数の圧電素子３８にわたり連続するようにＹ方向に延在する帯状の共通電極である。第２電極５３には所定の基準電圧が印加される。

第１電極５１に供給される駆動波形と第２電極５３に印加される基準電圧との電圧差に応じて圧電体層５２が変形する。すなわち、第１電極５１と第２電極５３とが圧電体層５２を挟んで相互に対向する部分が圧電素子３８として機能する。圧力室Ｃ毎に圧電素子３８が個別に形成される。具体的には、Ｘ方向に長尺状に形成された複数の圧電素子３８が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。各圧電素子３８のＹ方向の寸法（すなわち幅）は、圧力室ＣのＹ方向の寸法を下回る。

図４に例示される通り、圧力室基板３４は、相互に隣り合う圧力室Ｃ間を隔てる壁部３４１を具備する。壁部３４１は、第１壁部の例示である。第１実施形態では、壁部３４１の幅Ｗ1は、Ｚ方向の全体にわたり一定である。壁部３４１のうちＹ方向の寸法が壁部３４１の幅Ｗ1である。

液体噴射ヘッド２６は、保護基板４４のうち噴射部４０側の表面から当該噴射部４０にかけて形成される支持部６０を具備する。支持部６０のうち噴射部４０側の表面が、噴射部４０の表面に例えば接着剤で接合される。具体的には、第１実施形態の支持部６０は、噴射部４０のうち第２電極５３の表面に接触する。第１実施形態では、支持部６０と保護基板４４とは同材料で一体に形成される。

保護基板４４に垂直なＺ方向からみた平面視において壁部３４１に重なるように支持部６０が形成される。具体的には、保護基板４４から圧電素子３８の第２電極５３の表面にかけて延在する支持部６０が形成される。すなわち、支持部６０の一方の端部は、保護基板４４の表面に接触し、他方の端部は、噴射部４０の表面に接触する。具体的には、第２電極５３のうち圧電体層５２が形成されていない部分の表面に支持部６０の他方の端部が接触する。図４に例示される通り、振動板３６のうち圧電体層５２が形成されていない部分を挟んで、支持部６０と壁部３４１とが相互に対向する。相互に隣り合う支持部６０間に圧電素子３８が設置される。支持部６０の熱伝導率は、圧電体層５２の熱伝導率よりも高い。したがって、例えば圧電素子３８で発生した熱が支持部６０を介して放熱される。

第１実施形態では、支持部６０の幅Ｗ0は、Ｚ方向の全体にわたり一定である。支持部６０におけるＹ方向の寸法が支持部６０の幅Ｗ0である。図４に例示される通り、支持部６０の幅Ｗ0は、壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きい。Ｚ方向からみて、支持部６０のうちＹ方向の一方側の壁面と他方側の壁面との間に壁部３４１が位置する。

流路基板３２は、相互に隣り合う連通流路３２６間を隔てる壁部３２１を具備する。壁部３２１は、第２壁部の例示である。保護基板４４に垂直なＺ方向からみた平面視において壁部３４１に重なるように壁部３２１が形成される。壁部３４１の一方の端部（Ｚ方向の負側の端部）が振動板３６に接触し、他方の端部（Ｚ方向の正側の端部）が壁部３２１に接触する。第１実施形態では、壁部３２１の幅Ｗ2は、Ｚ方向の全体にわたり一定である。壁部３２１におけるＹ方向の寸法が壁部３２１の幅Ｗ2である。図４に例示される通り、壁部３２１の幅Ｗ2は、壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きい。Ｚ方向からみて、壁部３２１のうちＹ方向の一方側の壁面と他方側の壁面との間に壁部３４１が位置する。すなわち、第１実施形態では、Ｚ方向からの平面視において、壁部３４１が全体にわたり支持部６０および壁部３２１に重なる。

相互に隣り合う任意の２つの圧力室Ｃは、液体を噴射する第１ノズルに連通する第１圧力室と、液体を噴射する第２ノズルに連通する第２圧力室として表現される。また、相互の隣り合う２つの連通流路３２６は、第１ノズルと第１圧力室とを連通する第１連通流路と、第２ノズルと第２圧力室とを連通する第２連通流路として表現される。すなわち、第１実施形態の噴射部４０は、第１圧力室と、第２圧力室と、第１圧力室の圧力を変動させる第１駆動素子と、第２圧力室の圧力を変動させる第２駆動素子と、第１圧力室と第２圧力室との間を隔てる壁部３４１と、第１連通流路と、第２連通流路と、第１連通流路と第２連通流路の間を隔てる壁部３２１とを含む要素として表現される。

ここで、液体噴射ヘッド２６に支持部６０が存在しない構成（以下「比較例１」という）では、圧力室Ｃ内の圧力の変動により壁部３４１が変形し、当該壁部３４１を挟んで隣り合う圧力室Ｃにクロストークが発生する。クロストークの発生により噴射特性に誤差が生じる。それに対して、第１実施形態では、保護基板４４に垂直な方向からみた平面視において壁部３４１に重なる支持部６０が形成されるから、壁部３４１の変形を支持部６０により抑制できる。すなわち、壁部３４１が支持部６０により支持される。したがって、比較例１と比較して、相互に隣り合う圧力室Ｃで発生するクロストークが低減される。

第１実施形態では特に、支持部６０の幅Ｗ0が壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きいから、支持部６０の幅Ｗ0が壁部３４１の幅Ｗ1より小さい構成と比較して、壁部３４１の変形を抑制できるという効果が顕著である。また、第１実施形態では、保護基板４４に垂直なＺ方向からみた平面視において壁部３４１に重なるように壁部３２１が形成されるから、壁部３４１の変形が支持部６０と壁部３２１とにより抑制される。したがって、クロストークが低減されるという効果が顕著である。さらに、壁部３２１の幅Ｗ2が壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きいから、壁部３４１の変形を抑制できるという効果が顕著である。ただし、壁部３２１の幅Ｗ2を壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きくする構成は必須ではない。

なお、支持部６０は、図５に例示される通り、保護基板４４と別体に形成してもよい。例えば噴射部４０と保護基板４４とに接着剤により支持部６０が接着される。支持部６０は、例えば金属で形成され、保護基板４４よりも硬質である。具体的には、支持部６０のヤング率は、保護基板４４のヤング率よりも大きい。以上の構成によれば、壁部３４１の変形を抑制できるという効果が顕著である。ただし、支持部６０が保護基板４４よりも軟質であってもよい。また、光を照射することで硬化する感光性樹脂により支持部６０を形成してもよい。支持部６０を感光性樹脂により形成する構成によれば、保護基板４４に対する支持部６０の位置を高精度に定めることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図６は、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド２６の断面図である。支持部６０以外の構成については、第１実施形態と同様である。図６に例示される通り、第２実施形態の支持部６０は、第１部分６１と第２部分６２とを含む。支持部６０のうち噴射部４０側に第１部分６１が位置し、支持部６０のうち保護基板４４側に第２部分６２が位置する。第１部分６１は、支持部６０のうち噴射部４０の表面に接触する部分である。第２部分６２は、支持部６０のうち保護基板４４の表面に接触する部分である。噴射部４０の表面から保護基板４４までの途中にわたり第１部分６１が形成される。具体的には、振動板３６の表面に対する第１部分６１の上面の高さ（すなわちＺ方向の位置）が、振動板３６の表面に対する圧電素子３８の上面の高さを下回るように、噴射部４０の表面から第１部分６１が形成される。他方、第１部分６１の表面から保護基板４４の表面にかけて第２部分６２が形成される。第１部分６１の幅Ｗaは、Ｚ方向の全体にわたり一定であり、壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きい。第２部分６２の幅Ｗbは、Ｚ方向の全体にわたり一定であり、第１部分６１の幅Ｗaよりも小さい。ただし、第２部分６２の幅Ｗbと壁部３４１の幅Ｗaとの大小関係は任意である。第１部分６１の形成には、例えばスパッタリングまたはめっき加工等の公知の成膜技術が採用される。第２部分６２と保護基板４４とは一体に形成される。なお、第２部分６２と保護基板４４とを別体に形成してもよい。

第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。例えば支持部６０のうち噴射部４０の表面に接触する第１部分６１の幅Ｗaが壁部３４１の幅Ｗ1よりも小さい構成（以下「比較例２」という）では、壁部３４１の変形を十分に抑制できないという問題がある。それに対して、支持部６０のうち噴射部４０の表面に接触する第１部分６１の幅Ｗaが壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きい第２実施形態の構成によれば、比較例２と比較して、壁部３４１の変形を十分に抑制できる。したがって、クロストークを低減できる。以上の説明から理解される通り、クロストークを低減するという観点からは、支持部６０のうち噴射部４０の表面に接触する第１部分６１の幅Ｗaが壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きい構成であれば、支持部６０の全体にわたり幅が壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きいことは必須ではない。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る液体噴射ヘッド２６の断面図である。図７に例示される通り、第３実施形態の支持部６０は、第２実施形態と同様に、第１部分６１と第２部分６２とを含む。ただし、第３実施形態では、振動板３６の表面に対する第１部分６１の上面の高さ（すなわちＺ方向の位置）が、振動板３６の表面に対する圧電素子３８の上面の高さを上回るように、噴射部４０の表面から第１部分６１が形成される。第１部分６１は、第２部分６２とは別体で形成されて噴射部４０の表面に接合される。第３実施形態においても第２実施形態と同様の効果が実現される。

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る液体噴射ヘッド２６の断面図である。第１実施形態では、保護基板４４と振動板３６との間隔がＹ方向に沿って一定である構成を例示したが、第２実施形態では、保護基板４４と振動板３６との間隔ＤがＹ方向に沿って変化する構成を例示する。間隔Ｄは、Ｙ方向に沿って支持部６０から離れた位置ほど大きい。具体的には、間隔Ｄは、支持部６０側において最小になり、圧電素子３８の中心部分において最大になる。例えば、図８に例示される通り、支持部６０側から圧電素子３８の中心部分にかけて曲線に沿って間隔Ｄが大きくなる。したがって、相互に隣り合う支持部６０間において、一方の支持部６０側から他方の支持部６０側にかけて保護基板４４のうち噴射部４０側の表面が円弧状の曲面になるように間隔Ｄが設定される。

第４実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。第４実施形態では、Ｙ方向に沿って支持部６０から離れた位置ほど間隔Ｄが大きいから、圧電素子３８を収容する空間を十分に確保しつつ、壁部３４１の変形を支持部６０が抑制できる。なお、Ｙ方向に沿って支持部６０から離れた位置ほど大きくなるように間隔Ｄが設定されれば、例えば、支持部６０側から圧電素子３８の中心部分にかけて段階的に間隔Ｄが大きくなる構成、または、支持部６０から圧電素子３８の中心部分にかけて直線的に間隔Ｄが大きくなる構成でもよい。

＜第５実施形態＞
図９は、圧電素子３８の第１電極５１に供給される駆動波形Ｐと、圧電素子３８の第２電極５３に印加される基準電圧Ｖaとの波形図である。図９に例示される通り、駆動波形Ｐは、基準電圧Ｖaとは異なる電圧Ｖbから電圧が変動する波形である。具体的には、駆動波形Ｐは、電圧Ｖbに維持される期間と、電圧Ｖbから変動した電圧Ｖcに維持される期間とを含む。基準電圧Ｖaは、第１電圧の例示であり、電圧Ｖbは、第２電圧の例示である。駆動波形Ｐおよび基準電圧Ｖaは、駆動回路６２から各圧電素子３８に供給される。

基準電圧Ｖaと電圧Ｖbとの差分に相当する電圧δＶが定常的に、各圧電素子３８の第１電極５１と第２電極５３との間に印加される。電圧δＶの印加による圧電素子３８の変形により、壁部３４１には定常的に引張または圧縮の応力が作用している状態にある。したがって、駆動波形Ｐの供給時以外には圧電素子３８に電圧が印加されない構成と比較して、相互に隣り合う２個の圧電素子３８の一方に駆動波形Ｐを供給して他方に駆動波形Ｐを供給しない場合に、壁部３４１が変形し易い。すなわち、クロストークが発生し易い。したがって、壁部３４１の変形が抑制される構成は、第５実施形態の構成に特に有効である。

＜第６実施形態＞
第６実施形態の液体噴射装置１００は、複数の液体噴射ヘッド２６を具備する。各液体噴射ヘッド２６の構成は、前述の各形態と同様である。図１０は、第６実施形態に係る複数の液体噴射ヘッド２６をＺ方向の負側からみた場合の平面図である。第６実施形態では、液体噴射ヘッド２６におけるノズルＮが配列するＹ方向に交差するＸ方向に沿って、複数の液体噴射ヘッド２６が併設される。各液体噴射ヘッド２６は、複数のノズルＮが形成される噴射面Ｓを有する。すなわち、ノズル板４６における圧力室Ｃとは反対側の面が噴射面Ｓである。

図１０に例示される通り、第６実施形態の液体噴射装置１００は、噴射面Ｓに付着したインクを払拭する払拭部８０を具備する。液体噴射ヘッド２６のクリーニングに払拭部８０が利用される。例えば弾性材料により長方形状に成形された板状部材が払拭部８０として利用される。払拭部８０は、噴射面Ｓに接触した状態で当該噴射面Ｓのインクを払拭する。制御ユニット２０は、液体吐出ヘッド２６の噴射面Ｓに接触した払拭部８０を、噴射面Ｓに対してＸ方向に沿って相対的に移動させる。したがって、噴射面Ｓの全域に付着したインクが払拭部８０により払拭される。

払拭部８０が噴射面Ｓのインクを払拭する動作において、払拭部８０により噴射面Ｓが押圧されることで振動板３６または圧電素子３８が変形する可能性がある。第６実施形態の液体噴射ヘッド２６には支持部６０が形成されるから、払拭部８０が噴射面Ｓのインクを払拭する場合に、振動板３６または圧電素子３８の変形を抑制することができる。また、液体噴射装置１００が具備する液体噴射ヘッド２６の個数が複数である第６実施形態の構成によれば、液体噴射装置１００が具備する液体噴射ヘッド２６の個数が１個である構成と比較して、液体噴射装置１００の強度が高くなるという利点がある。

＜第７実施形態＞
第７実施形態の液体噴射装置１００は、第６実施形態と同様に、複数の液体噴射ヘッド２６を具備する。図１１は、第７実施形態に係る複数の液体噴射ヘッド２６をＺ方向の負側からみた場合の平面図である。図１１に例示される通り、第７実施形態の液体噴射装置１００は、封止体９１とポンプ９２とを具備する。封止体９１およびポンプ９２は、液体噴射ヘッド２６のクリーニングに利用される。封止体９１は、噴射面Ｓに当接することで各液体噴射ヘッド２６の複数のノズルＮを封止する。例えば噴射面Ｓに密着する弾性体が封止体９１として利用される。複数の液体噴射ヘッド２６が封止体９１の内周面の内側に位置するように、当該封止体９１が噴射面Ｓに当接する。ポンプ９２は、封止体９１の内部を吸引する。具体的には、ポンプ９２は、封止体９１が各液体噴射ヘッド２６のノズルＮを封止した状態で、当該液体吐出ヘッド２６の内部のインクを吸引する。したがって、複数のノズルＮからインクを強制的に排出させることができる。なお、液体噴射ヘッド２６内のインクの乾燥を防止するために、液体噴射装置１００が印刷を停止している待機状態においても封止体９１により噴射面Ｓを封止してもよい。

封止体９１およびポンプ９２によりノズルＮからインクを強制的に排出させる動作では、ポンプ９２による吸引により振動板３６または圧電素子３８が変形する可能性がある。第７実施形態の液体噴射ヘッド２６には支持部６０が形成されるから、インクを強制的に排出させる場合に、振動板３６または圧電素子３８の変形を抑制することができる。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）前述の各形態において、噴射部４０の構成は任意である。例えば、流路基板３２、圧力室基板３４、振動板３６および圧電素子３８とは異なる他の要素を含む構成、または、流路基板３２および圧力室基板３４が一体の構成も採用される。

また、前述の各形態では、第１電極５１が個別電極であり第２電極５３が共通電極である構成を例示したが、第１電極５１を、複数の圧電素子３８にわたり連続する共通電極とし、第２電極５３を圧電素子３８毎に個別の個別電極としてもよい。また、第１電極５１および第２電極５３の双方を個別電極としてもよい。第１電極５１を共通電極とし、第２電極５３を個別電極とする構成では、支持部６０は第１電極５１の表面に接触する。また、第１電極５１および第２電極５３の双方を個別電極とする構成では、支持部６０は振動板３６の表面に接触する。以上の説明から理解される通り、噴射部４０のうち支持部６０が接触する部分は、噴射部４０の構成に応じて適宜に変更し得る。

（２）前述の各形態において、支持部６０のうち噴射部４０に接触する部分の幅が壁部３４１の幅Ｗ1よりも大きければ、支持部６０の形状は任意である。例えば、噴射部４０側から保護基板４４側にかけて幅Ｗ0が連続的または段階的に増加する形状でもよい。また、支持部６０のうち噴射部４０に接触する部分以外の幅Ｗ0が壁部３４１の幅Ｗ1よりも小さい構成も採用される。

（３）第２実施形態および第３実施形態では、支持部６０を第１部分６１および第２部分６２で構成したが、第１部分６１および第２部分６２とは異なる要素を支持部６０が含んでもよい。

（４）圧力室Ｃ内の液体（例えばインク）をノズルＮから噴射させる駆動素子は、前述の各形態で例示した圧電素子３８に限定されない。例えば、加熱により圧力室Ｃの内部に気泡を発生させて圧力を変動させる発熱素子を駆動素子として利用することも可能である。以上の例示から理解される通り、駆動素子は、圧力室Ｃ内の液体をノズルＮから噴射させる要素（典型的には圧力室Ｃの内部に圧力を付与する要素）として包括的に表現され、動作方式（圧電方式／熱方式）や具体的な構成の如何は不問である。

（５）前述の各形態では、液体噴射ヘッド２６を搭載した搬送体２４２を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。

（６）前述の各形態で例示した液体噴射装置１００は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１００…液体噴射装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２２…搬送機構、２４…移動機構、２４２…搬送体、２４４…搬送ベルト、２６…液体噴射ヘッド、３２…流路基板、３２１…壁部、３２２…開口部、３２４…供給流路、３２６…連通流路、３２８…中継流路、３４…圧力室基板、３４１…壁部、３６…振動板、３６２…振動層、３８…圧電素子、４０…噴射部、４２…筐体部、４２２…収容部、４２４…導入口、４４…保護基板、４６…ノズル板、４８…吸振体、５０…配線基板、５１…第１電極、５２…圧電体層、５３…第２電極、６０…支持部、８０…払拭部、９１…封止体、９２…ポンプ。

Claims

液体を噴射する第１ノズルに連通する第１圧力室と、
液体を噴射する第２ノズルに連通する第２圧力室と、
前記第１圧力室と前記第２圧力室との間を隔てる第１壁部と、
前記第１圧力室の圧力を変動させる第１駆動素子と、
前記第２圧力室の圧力を変動させる第２駆動素子とを含む噴射部と、
前記噴射部のうち前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとは反対側に設置される保護基板と、
前記保護基板のうち前記噴射部側の表面から当該噴射部にかけて形成される支持部とを具備し、
前記支持部は、前記保護基板に垂直な方向からみた平面視において前記第１壁部に重なり、前記支持部のうち前記噴射部の表面に接触する部分の幅は、前記第１壁部の幅よりも大きい
液体噴射ヘッド。
前記支持部は、前記保護基板よりもヤング率が大きい
請求項１の液体噴射ヘッド。
前記噴射部は、前記第１圧力室および前記第２圧力室の壁面の一部を構成する振動板を含み、
前記保護基板と前記振動板との間隔は、前記振動板に平行な方向に沿って前記支持部から離れた位置ほど大きい
請求項１または請求項２の液体噴射ヘッド。
前記噴射部は、
前記第１ノズルと前記第１圧力室とを連通する第１連通流路と、
前記第２ノズルと前記第２圧力室とを連通する第２連通流路と、
前記第１連通流路と前記第２連通流路との間を隔てる第２壁部とを含み、
前記第２壁部は、前記保護基板に垂直な方向からみた平面視において前記壁部に重なり、前記第２壁部のうち前記噴射部に接触する部分の幅は、前記壁部の幅よりも大きい
請求項１から請求項３の何れかの液体噴射ヘッド。
前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、第１電極と圧電体層と第２電極とが
積層された薄膜型の圧電素子であり、
前記第１電極および前記第２電極の一方には、第１電圧が供給され、
前記第１電極および前記第２電極の他方には、前記第１電圧とは異なる第２電圧か
ら電圧が変動する駆動波形が供給される
請求項１から請求項４の何れかの液体噴射ヘッド。
前記支持部は、前記圧電体層よりも熱伝導率が高い
請求項５の液体噴射ヘッド。
前記支持部は、感光性樹脂により形成される
請求項１から請求項６の何れかの液体噴射ヘッド。
請求項１から請求項７の何れかに記載された１以上の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動回路と
を具備する液体噴射装置。
前記液体噴射ヘッドは、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルが形成される噴射面を有し、
前記噴射面に付着した前記液体を払拭する払拭部を具備する
請求項８の液体噴射装置。
前記液体噴射ヘッドは、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルが形成される噴射面を有し、
噴射面に当接することで前記第１ノズルおよび前記第２ノズルを封止する封止体と、
前記封止体の内部を吸引するポンプとを具備する
請求項８の液体噴射装置。
前記１以上の液体噴射ヘッドは、複数の液体噴射ヘッドであり、
前記第１ノズルと第２ノズルとが配列する方向に交差する方向に沿って前記複数の液体噴射ヘッドが併設される
請求項８から請求項１０の何れかの液体噴射装置。