JP5882005B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に画像や文字、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド、これを用いた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、図形を描画する、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、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。インクの吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する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を形成する。

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ている。図９は特許文献１に記載される印字ヘッド１０１のインクの流路の概略を示す図である（特許文献１の図２）。印字ヘッド１０１の下部には下方にインクを吐出するインク吐出ノズル２０１と、このインク吐出ノズル２０１にインクを供給するノズル液室２０２が設置されている。印字ヘッド１０１の上部の右側にはノズル液室２０２にインクを供給するＯＵＴ液室３０１と、ＯＵＴ液室３０１にヘッドフィルタ２０３を介してインクを供給するＩＮ液室２０４が設置されている。ヘッドフィルタ２０３は垂直もしくは傾きを持って配置されている。チューブ１１４に圧送されるインクはＩＮ液室２０４の下部に流入し、ＩＮ液室２０４の上部からチューブ１１５に流出する。

ＯＵＴ液室３０１とＩＮ液室２０４の間にヘッドフィルタ２０３が設置され、インクはチューブ１１４、ＩＮ液室２０４及びチューブ１１５を経由して循環する構成となっている。また、ノズル液室２０２に対してＯＵＴ液室３０１を上方に設置している。これにより、クリーニング時は気泡がヘッドフィルタ２０３を通過せず、気泡の浮力によりインクの循環とともに外部に排出される。そのため、循環クリーニングで使用されるインク流量を従来と比較して格段に少なくすることができる、というものである。

特開２００４−３５１６４１号公報

上記従来例では、ＩＮ液室２０４とＯＵＴ液室３０１の間に設置されるヘッドフィルタ２０３はインクに混入する塵埃を除去するために設けられている。しかし、インク流入部とインク吐出ノズル２０１の間にヘッドフィルタ２０３が挿入されると流入するインクの圧力損失が大きくなり、インクを安定して吐出させるための条件幅を示す印字安定領域が狭くなる。たとえば、安定して印字することができる電圧幅が狭くなる。また、印字ヘッド１０１を使用するに従いヘッドフィルタ２０３のＩＮ液室２０４に気泡が付着して蓄積し、ヘッドフィルタ２０３の実効面積が低下してノズル液室２０２側にインクの供給不足が生じる。更に、ＩＮ液室２０４に蓄積した気泡がヘッドフィルタ２０３を通り抜けてノズル液室２０２に流れ出し、ドット抜けなどの印字品質が低下する原因となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、印字安定領域が狭くなる、また、気泡が蓄積する等により吐出特性が劣化するのを防止した液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体吐出用のチャンネルが形成されるアクチュエータ基板と、前記チャンネルに液体を供給するための液体供給室が形成されるカバープレートとが積層するヘッドチップと、前記カバープレートに設置され前記液体供給室に液体を供給する流路部材と、を備え、前記流路部材は、液体を流入する流入口と、液体を流出する流出口と、前記流入口から前記流出口に液体を循環させる循環路とを備え、前記流入口又は前記流出口と前記チャンネルとの間のいずれの流路にもフィルターが介在しないこととした。

また、前記チャンネルは、前記アクチュエータ基板の前記カバープレートの側の表面に複数配列し、前記液体供給室は、前記チャンネルに連通し前記チャンネルの配列方向に長尺状に形成され、前記循環路は、液体が流れる方向に直交する方向の断面積が、前記液体供給室の長尺方向に直交する方向の断面積よりも大きいこととした。

また、前記液体供給室は前記カバープレートの前記流路部材側の表面に開口し、前記循環路は前記流路部材の前記カバープレート側の表面に開口し、前記循環路の開口が前記液体供給室の開口に重なるように設置されることとした。

また、前記循環路の液体が流れる方向に直交する方向の断面積が上流側から下流側に向かって漸次小さくなることとした。

また、前記ヘッドチップは、第一ヘッドチップと第二ヘッドチップが積層された構造を有することとした。

また、前記第一ヘッドチップと前記第二ヘッドチップは、アクチュエータ基板どうしが対面して接合される対称構造を有し、前記流路部材は、前記第一ヘッドチップに設置される第一流路部材と、前記第二ヘッドチップに設置される第二流路部材を含み、前記ヘッドチップは、前記第一流路部材の側から前記第二流路部材の側に貫通する流入貫通孔と流出貫通孔を備え、前記第二流路部材は、前記流入貫通孔を介して前記第一流路部材から液体を流入し、前記流出貫通孔を介して前記第一流路部材に液体を流出することとした。

また、前記第一ヘッドチップと前記第二ヘッドチップは、アクチュエータ基板どうしが対面して接合される対称構造を有し、前記流路部材は、前記第一ヘッドチップに設置される第一流路部材と、前記第二ヘッドチップに設置される第二流路部材を含み、前記第一流路部材と前記第二流路部材は、前記第一及び第二ヘッドチップを挟んで対称の構造を有することとした。

また、前記循環路は前記液体供給室よりも重力方向に対して上位に設置されることとした。

本発明の液体噴射装置は、上記いずれか一に記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復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。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体吐出用のチャンネルが形成されるアクチュエータ基板と、チャンネルに液体を供給するための液体供給室が形成されるカバープレートとが積層するヘッドチップと、カバープレートに設置され液体供給室に液体を供給する流路部材と、を備え、流路部材は、液体を流入する流入口と、液体を流出する流出口と、流入口から流出口に液体を循環させる循環路とを備え、流入口又は流出口とチャンネルとの間のいずれの流路にもフィルターが介在しない構成とした。

これにより、流入した液体に混入する気泡や塵埃は循環路を経由して流出口から流出される。また、流入口又は流出口からチャンネルにかけてフィルターが介在しないので、気泡がフィルターに蓄積されて流路断面積が次第に減少したり、フィルターの圧力損失により吐出安定領域が縮小したりすることを防止した液体噴射ヘッドを提供することができる。

本発明にかかる液体噴射ヘッドの基本的な構成を表す概念図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な分解斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの縦断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドのヘッドチップ部の縦断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドのヘッドチップ部の縦断面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドのヘッドチップ部の縦断面模式図である。 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。 従来から公知の印字ヘッドのインクの流路の概略を示す図である。

図１は、本発明にかかる液体噴射ヘッド１の基本的な構成を表す概念図である。液体噴射ヘッド１は、液体吐出用の複数のチャンネル５が形成されるアクチュエータ基板３とこれらのチャンネル５に液体を供給するための液体供給室６が形成されるカバープレート４とを備えるヘッドチップ２と、カバープレート４に設置され液体供給室６に液体を供給する流路部材７とを備える。

流路部材７は、液体を流入する流入口８と、液体を流出する流出口９と、流入口８から流出口９に液体を循環させる循環路１０と、液体供給室６に液体を供給するための連通口１２を備える。流路部材７からカバープレート４の液体供給室６には連通口１２を介して液体が供給される。液体供給室６から各チャンネル５に供給される液体はアクチュエータ基板３のノズル１１から吐出される。流入口８と複数のチャンネル５との間、又は流出口９と複数のチャンネル５との間のいずれの流路にもフィルターが介在しない。

この構成としたことにより、流入口８から流入した液体に混入する気泡や塵埃は循環路１０を経由して流出口９から流出される。更に、流入口８や流出口９と複数のチャンネル５にかけてフィルターが介在しないので、フィルターに気泡が蓄積して流路断面積が次第に減少したり、フィルターの圧力損失により液体を安定して吐出させるための条件幅を示す吐出安定領域が縮小したりすることを防ぐことができる。

なお、図１に示す液体噴射ヘッド１は、流路部材７の循環路１０と液体供給室６が連通口１２を介して連続的に形成されているが、本発明はこの形態に限定されず、流路部材7の循環路１０とカバープレート４の液体供給室６の間に分離壁を設け、この分離壁に循環路１０と液体供給室６を連通させる連通口１２を設けてもよい。この場合に、流入口８側と流出口９側の両側に連通口１２を設置すれば、液体供給室６を循環路として機能させることができる。なお、図１に示すように、液体供給室６と循環路１０を連続的に形成することにより液体供給室６も循環路として機能するので、本発明の効果を一層奏することができる。

また、循環路１０の液体が流れる方向に直交する方向の断面積Ｓ１が液体供給室６のチャンネル５が配列する方向に直交する方向の断面積Ｓ２よりも大きくすれば、液体供給室６よりも循環路１０をより多くの液体が流れる（液体供給室６はチャンネル５が配列する方向に長尺状の細長い形状を有する）。そのため、流入口８から流入した気泡や塵埃は循環路１０を経由して流出口９から流出され、ノズル１１に気泡や塵埃が詰まり難い。

また、循環路１０を液体供給室６よりも重力方向に対して上位に設置すれば、液体よりも軽い気泡は液体供給室６に流入することなく、循環路１０を経由して流出口９から流出される。そのため、クリーニング時の液体の廃棄量を従来と比べて大幅に減らすことができる。なお、図示しない被記録媒体に対してノズル１１が重力方向下位になるように液体噴射ヘッド１を配置する場合は、流出口９を循環路１０よりも重力方向に対して上位になるように配置することで、より効果的に気泡を液体供給室６や循環路１０から排除することができる。この場合は、流入口８が循環路１０に連通する向きについては、どのような方向で接続されてもよい。この具体的な形態は、以下の第一実施形態に記載する。

（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な分解斜視図である。図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板３と、その上に接合されるカバープレート４と、その上に接合される流路部材７から構成されている。アクチュエータ基板３の表面には平行する多数の溝が形成される。カバープレート４をアクチュエータ基板３に接合することによりチャンネル５を構成する。アクチュエータ基板３とカバープレート４の各前方端面に各チャンネル５に連通するノズル１１を有するノズルプレート１３が接合されている。

液体供給室６は、カバープレート４の後方側に設置され、各チャンネル５の後方端に連通し、各チャンネル５に液体の供給を可能とする。液体供給室６は流路部材７側に開口する。アクチュエータ基板３及びカバープレート４の前方端にはノズルプレート１３が接合される。アクチュエータ基板３とカバープレート４とノズルプレート１３によりヘッドチップ２が構成される。ノズルプレート１３には複数のノズル１１が形成され、各ノズル１１はそれぞれチャンネル５に連通する。隣接するチャンネル５は側壁１６により仕切られ、側壁１６の側面に駆動電極が形成される。駆動電極は、アクチュエータ基板３の後方端の表面に形成される電極端子１７に電気的に接続される。

流路部材７の内部には、循環路１０やその他の流路（例えば流入口８と液体供給室６の間の流路）が形成され、流入口８には流入接続部１４が、流出口９には流出接続部１５が設置される。循環路１０はカバープレート４側に開口する。循環路１０の開口と液体供給室６の開口が重なるように流路部材７とカバープレート４を接合する。従って、循環路１０と液体供給室６が連続し、液体供給室６はチャンネル５に液体を供給する機能と流入口８から流入した液体を流出口９に流出させる循環路としての機能も有する。

液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体貯留部から流入接続部１４に供給される液体、例えばインクは、流入接続部１４に連通する流入口８から流路部材７に導入される。流路部材７に導入された液体の一部は液体供給室６に流入し、各チャンネル５に供給される。流路部材７に導入された液体の残りは循環路１０を流れて流出口９に流出し、流出接続部１５を経て図示しない液体貯留部に戻される。そして、図示しない駆動部により生成された駆動信号はアクチュエータ基板３の電極端子１７に供給され、側壁１６の側面に形成した駆動電極に印加される。側壁１６は印加された駆動信号に応じて変形し、チャンネル５の内容積が変化して、チャンネル５に充填された液体がノズル１１から吐出される。

本第一実施形態において、液体は、流入口８のｘ方向から循環路１０へ流入し流出口９の−ｘ方向に流出され、ノズル１１からｘ方向に吐出される。また、チャンネル５はｙ方向に配列するので、液体供給室６はｙ方向に長い長尺状の形状を有している。流路部材７の循環路１０は液体供給室６と同様にｙ方向に長い長尺形状を有している。液体噴射ヘッド１は、液体の流入、流出する方向と液滴の吐出方向がいずれもｘ方向となり、液体の流入、流出及び吐出する方向に直交するｚ方向の厚さを薄く形成することができる。

ここで、循環路１０の液体が流れる方向に直交するｘｚ平面の断面積Ｓ１を液体供給室６の長手方向に直交するｘｚ平面の断面積Ｓ２よりも広く形成すれば、循環路１０の流路断面積は液体供給室６の流路断面積よりも大きくなる。従って、流入口８から流入した液体に気泡や塵埃が混入する場合でも、液体は液体供給室６よりも循環路１０を多く流れて流出口９から流出する。そのため、気泡や塵埃は液体供給室６に滞留し難く、ノズル１１を詰まらせてドット抜けとなる欠陥の発生が低減する。

また、循環路１０を重力方向に対して液体供給室６よりも上位に設置すれば、流入口８から流入する気泡は上位の循環路１０を流れて流出口９から流出され液体供給室６には浸入しない。そのため、ノズル１１に気泡が詰まってドット抜けとなる欠陥の発生を無くすことができる。例えば重力方向に対してｘ方向が下方、−ｘ方向が上方となるように液体噴射ヘッド１を設置する場合は、循環路１０の上端ｋ１を液体供給室６の上端ｋ２よりも上位に形成する。これにより、流入口８から流入する気泡は循環路１０を流れ、液体供給室６には流入しないように構成することができる。

なお、本実施形態においては、ノズル１１の配置はチャンネル５の並設方向に一直線とする形態を示したが、ノズルの配置は千鳥配列とすることも可能であるし、三つのノズル１１についてチャンネル５の深さ方向に所望の距離だけ互いに位置をずらし、該ノズル群が一組となって駆動する方式（スリーサイクルタイプ）を採用することも可能である。
また、本実施形態において、全てのチャンネル５は液体供給室６に連通する形態（壁共有型）を示したが、チャンネル５のうち液体が供給されるチャンネルと液体が供給されないチャンネルを形成することも可能である。この場合は、液体供給室６がチャンネル５に開口する位置にスリットを設け、該スリットが液体を供給したいチャンネル５に開口するように形成する。壁共有型は、隣り合うチャンネルから同時に液体を吐出することが困難であるので、適宜これらの変形例を採用すればよい。

（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の縦断面模式図である。図２に示すＡＡ部分の縦断面に相当する。第一実施形態と異なる部分は、流路部材７に形成した循環路１０の形状であり、その他の部分は第一実施形態と同様である。

図３に示すように、液体噴射ヘッド１はアクチュエータ基板３、カバープレート４及び流路部材７が積層する構造を備えている。アクチュエータ基板３はその上面に並列する複数のチャンネル５を備え、各チャンネル５はカバープレート４に形成した液体供給室６に連通している。ヘッドチップ２はアクチュエータ基板３とカバープレート４により構成される。

流路部材７は、ヘッドチップ２側の表面に開口する循環路１０を備え、−ｘ方向の端面の−ｙ方向側に流入口８を、−ｘ方向の端面の＋ｙ方向側に流出口９を備え、それぞれ循環路１０に連通する。更に、循環路１０は、液体の流れ（＋ｙ方向への流れ）に直交する方向の断面積Ｓｘが流入口８の側から流出口９の側に向かって漸次小さくなる形状を有している。なお、液体供給室６の長手方向に直交する方向の断面積Ｓ２は、流入口８側から流出口９側へ徐々に小さくなる断面積Ｓｘ（最も小さい断面積Ｓｘ）よりも小さいこととした。

これにより、ノズル１１から液体を吐出する場合は液体がｙ方向に流れるに従って消費されるが、循環路１０の流路断面積が液体の流入側から流出側に向かって狭まることにより循環路１０内における流速と各チャンネル５の内圧を流入側から流出側に亘って所定値以上に維持することができる。その結果、液体の吐出条件を液体の流入側のチャンネルから流出側のチャンネルに亘って均等化することができる。また、循環路１０に混入した気泡や塵埃は循環路１０に滞留することなく流出口９に向かって流出させることができる。

（第三実施形態）
図４及び図５は、本発明の第三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り、図４がヘッドチップ部２５の縦断面模式図、図５がヘッドチップ部２５を基体２１に組み付けた液体噴射ヘッド１の斜視図である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。

図４に示すように、ヘッドチップ部２５は、第一のヘッドチップ２ａと第二のヘッドチップ２ｂがアクチュエータ基板３ａ、３ｂどうしを対面させて接合した対称構造を有している。即ち、第一のヘッドチップ２ａは、表面に液体吐出用のチャンネル５ａが形成されるアクチュエータ基板３ａと、チャンネル５ａに液体を供給するための液体供給室６ａを備えるカバープレート４ａが接合される。第二のヘッドチップ２ｂは、表面に液体吐出用のチャンネル５ｂが形成されるアクチュエータ基板３ｂと、チャンネル５ｂに液体を供給するための液体供給室６ｂを備えるカバープレート４ｂが接合される。そして、アクチュエータ基板３ａとアクチュエータ基板３ｂがチャンネル５ａ、５ｂの反対側の表面どうしを対面して接合される。

更に、カバープレート４ａに形成される液体供給室６ａの一方の端部からカバープレート４ｂに形成される液体供給室６ｂの一方の端部にかけて、２枚のアクチュエータ基板３ａ、３ｂを貫通する流入貫通孔１８が形成される。また、液体供給室６ｂの他方の端部から液体供給室６ａの他方の端部にかけて、２枚のアクチュエータ基板３ｂ、３ａを貫通する流出貫通孔１９が形成される。

流路部材７ａは、流入口８と流出口９とカバープレート４ａ側に開口する循環路１０ａを備え、循環路１０ａの開口部と液体供給室６ａの開口部が重なるようにカバープレート４ａの表面に接合される。流路部材７ｂは、循環路１０ｂを備え、循環路１０ｂの開口部と液体供給室６ｂの開口部が重なるようにカバープレート４ｂの表面に接合される。

流路部材７ａの流入口８から流入した液体は、カバープレート４ａの液体供給室６ａに充填され、アクチュエータ基板３ａの各チャンネル５ａに供給されるとともに、循環路１０ａを経由して流出口９に流出する。更に、流入口８から流入した液体は流入貫通孔１８を介して液体供給室６ｂに供給され、アクチュエータ基板３ｂのチャンネル５ｂに供給される。また、循環路１０ｂを経由して流出貫通孔１９から流出口９に流出する。

このように、２列のチャンネル５ａ、５ｂを形成したので高密度の記録を行うことができる。更に、２つの液体供給室６ａ、６ｂの外側にそれぞれ循環路１０ａ、１０ｂを設置したので、流入口８から流入した液体に混入する気泡や塵埃は循環路１０ａ、１０ｂを経由して流出口９から流出される。更に、流入口８や流出口９と複数のチャンネル５ａ、５ｂにフィルターが介在しないので、フィルターに気泡が蓄積して流路断面積が次第に減少したり、フィルターの圧力損失により吐出安定領域が縮小したりすることが防止される。

なお、循環路１０ａの液体が流れる方向に直交する方向の断面積を、液体供給室６ａが連通するチャンネル５ａの配列方向に直交する方向の断面積よりも大きく形成すれば、流入口８から流入する液体は液体供給室６ａよりも循環路１０ａを多く流れる。そのため、液体に混入した気泡や塵埃は液体とともに流出口９から流出され、液体供給室６ａには滞留し難く、ノズルを詰まらせてドット抜けとなる欠陥の発生を低減させることができる。循環路１０ｂの液体が流れる方向に直交する方向の断面積を、液体供給室６ｂが連通するチャンネル５ｂの配列方向に直交する方向の断面積よりも大きく形成すれば、同様に、気泡や塵埃が流出口９から流出され、ノズルを詰まらせてドット抜けとなる欠陥の発生を低減させることができる。

また、循環路１０ａ、１０ｂを重力方向に対してそれぞれ液体供給室６ａ、６ｂよりも上位に設置すれば、流入口８から流入する気泡は上位の循環路１０ａ、１０ｂを流れて流出口９から流出され、液体供給室６ａ、６ｂには流入しない。例えば、＋ｘ方向を重力方向に対して下位の方向とし、−ｘ方向を重力方向に対して上位の方向とする。そして、液体供給室６ａ、６ｂに対して循環路１０ａ、１０ｂを−ｘ方向に突出するように形成すればよい。

なお、流入貫通孔１８と流出貫通孔１９が形成される位置は、複数のチャンネル５の最も外側に位置するチャンネル５とｙ方向におけるアクチュエータ基板３ａ、３ｂの端部との間であればどこでもよく、また、図４に示すように、液体供給室６ａ、６ｂと直接連通しても構わないし、カバープレート４ａ、４ｂに隔壁を設けて液体供給室６ａ、６ｂと隔てることも可能である。液体供給室６ａ、６ｂと隔てる場合は、カバープレート４ａ、４ｂに流入貫通孔１８と流出貫通孔１９と連通する図示しない孔部が必要であり、この孔部が循環路１０ａ、１０ｂにそれぞれ連通する。

図５に示すように、ヘッドチップ部２５を基体２１に組み付ける。ヘッドチップ部２５には液体の流入用の流入接続部１４と液体を流出して循環させる流出接続部１５が設置される。基体２１には、放熱板２２と回路基板２３が設置される。ヘッドチップ部２５と放熱板２２の間、及び放熱板２２と回路基板２３の間はフレキシブル基板２０により電気的に接続される。放熱板２２の裏側には図示しない駆動ＩＣが実装され、回路基板２３からの信号に基づいてアクチュエータ基板３ａ、３ｂを駆動する駆動信号を生成する。

このように、液体は流入口８のｘ方向から循環路１０ａ、１０ｂへ流入し流出口９の−ｘ方向に流出され、ノズル１１からｘ方向に吐出されるので、ｘ方向に直交するｚ方向の厚さを薄くする形成することができる。キャリッジユニットに複数の液体噴射ヘッド１をｚ方向にコンパクトに配設することができる。

（第四実施形態）
図６は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１のヘッドチップ部２５の縦断面模式図である。第三実施形態のヘッドチップ部２５と異なる部分は、流路部材７ａ、７ｂの構成であり、その他は第三実施形態と同様なので、以下、主に異なる部分について説明し、同一の部分については説明を省略する。

図６に示すように、流路部材７ａは、流入口８とカバープレート４ａ側に開口する循環路１０ａを備え、循環路１０ａの開口部と液体供給室６ａの開口部が重なるようにカバープレート４ａの表面に接合される。流路部材７ｂは、カバープレート４ｂ側に開口する循環路１０ｂと流出口９を備え、循環路１０ｂの開口部と液体供給室６ｂの開口部が重なるようにカバープレート４ｂの表面に接合される。ヘッドチップ２ａ、２ｂの一方の端部と他方の端部にはカバープレート４ａ、アクチュエータ基板３ａ、アクチュエータ基板３ｂ及びカバープレート４ｂを貫通する流入貫通孔１８と流出貫通孔１９が形成される。

従って、流入口８から流入した液体は、カバープレート４ａの液体供給室６ａに充填され、アクチュエータ基板３ａの各チャンネル５ａに供給されるとともに、循環路１０ａを流れる。そして、流入口８から流入した液体は、流入貫通孔１８を介して液体供給室６ｂに充填され、アクチュエータ基板３ｂの各チャンネル５ｂに供給されるとともに、循環路１０ｂを流れる。循環路１０ｂを流れる液体と循環路１０ａから流出し流出貫通孔１９を流れる液体が合流して流出口９から流出する。

ヘッドチップ部２５に形成される流路は、中心点Ｐを通る紙面垂直方向の直線に関して線対称の構造を有している。従って、循環路１０ａと循環路１０ｂのそれぞれを流れる流量が等しくなる。また、流路部材７ａ、７ｂとヘッドチップ２ａ、２ｂは同じ形状を有するので供用することができ、設計や製造が容易となる。

（第五実施形態）
図７は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１のヘッドチップ部２５の縦断面模式図である。第三実施形態のヘッドチップ部２５と異なる部分は、流路部材７ａ、７ｂの構成と流入貫通孔１８及び流出貫通孔１９を形成しない点であり、その他は第三実施形態と同様なので、以下主に異なる部分について説明し、同一の部分については説明を省略する。

図７に示すように、流路部材７ａは、流入口８ａとカバープレート４ａ側に開口する循環路１０ａと流出口９ａを備えている。流路部材７ｂは、同様に、流入口８ｂとカバープレート４ｂ側に開口する循環路１０ｂと流出口９ｂを備えている。そして、カバープレート４ａ、４ｂ及びアクチュエータ基板３ａ、３ｂには貫通孔が形成されていない。つまり、アクチュエータ基板３ａとカバープレート４ａを積層したヘッドチップ２ａの上に流路部材７ａを積層した２つの積層体を反転させて、アクチュエータ基板３ａ、３ｂを貼り付けている面Ｑを基準として面対称の構造を有している。なお、流入口８ａ、８ｂと流出口９ａ、９ｂはｙ方向において同じ側に位置するようにしている。このように形成することで、流入口８ａ、８ｂに流入するまでの直前に位置する流路チューブを共有し易くなる。そして、各積層体を独立して液体を循環させる。

このように構成すれば、２つの循環路１０ａ、１０ｂを流す流量や、２つの液体供給室６ａ、６ｂに供給する液量や圧力を独立して制御することができるので、２つのチャンネル５ａ、５ｂの吐出特性のばらつきを低減させることができる。また、クリーニング等のメンテナンスを独立して実施することができる。

（第六実施形態）
図８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’に液体を供給する供給チューブ３５、３５’と、液体噴射ヘッド１、１’から液体を回収する回収チューブ４５、４５’と、供給チューブ３５、３５’に液体を圧送する液体ポンプ３３、３３’と液体タンク３４、３４’を備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は複数の吐出溝を備え、各吐出溝に連通するノズルから液滴を吐出する。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’に貯留した液体を供給チューブ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’、供給チューブ３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給し、回収チューブ４５、４５’を介して液体を液体タンク３４、３４’に回収する。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できる。

本発明による液体噴射装置３０は、ヘッドチップの流路部材に液体を循環させるための循環路を設けたので、液体に混入する気泡や塵埃は循環路を経由して流出される。また、流入口又は流出口とチャンネルとの間のいずれの流路にもフィルターが介在しないので、気泡がフィルターに蓄積して流路断面積が減少したり、フィルターの圧力損失により吐出安定領域が縮小したりすることのない液体噴射装置を提供することができる。

１ 液体噴射ヘッド
２ ヘッドチップ
３ アクチュエータ基板
４ カバープレート
５ チャンネル
６ 液体供給室
７ 流路部材
８ 流入口
９ 流出口
１０ 循環路
１１ ノズル
１２ 連通口
１３ ノズルプレート
１４ 流入接続部
１５ 流出接続部
２５ ヘッドチップ部
３０ 液体噴射装置

Claims (5)

1. 液体吐出用のチャンネルが形成されるアクチュエータ基板と、前記チャンネルに液体を供給するための液体供給室が形成されるカバープレートとが積層するヘッドチップと、
   前記カバープレートに設置され前記液体供給室に液体を供給する流路部材と、を備え、
   前記流路部材は、液体を流入する流入口と、液体を流出する流出口と、前記流入口から前記流出口に液体を循環させる循環路とを備え、
   前記流入口又は前記流出口と前記チャンネルとの間のいずれの流路にもフィルターが介在せず、
   前記液体供給室は前記カバープレートの前記流路部材側の表面に開口し、前記循環路は前記流路部材の前記カバープレート側の表面に開口し、前記循環路の開口が前記液体供給室の開口に重なるように設置され、
   前記ヘッドチップは、第一ヘッドチップと第二ヘッドチップが積層された構造を有し、
   前記第一ヘッドチップと前記第二ヘッドチップは、アクチュエータ基板どうしが対面して接合される対称構造を有し、
   前記流路部材は、前記第一ヘッドチップに設置される第一流路部材と、前記第二ヘッドチップに設置される第二流路部材を含み、
   前記ヘッドチップは、前記第一流路部材の側から前記第二流路部材の側に貫通する流入貫通孔と流出貫通孔を備え、
   前記流入口は、前記第一流路部材のみに設けられるとともに複数の前記チャンネルの配列方向における一端側に位置し、前記流出口は、前記第二流路部材のみに設けられるとともに前記配列方向における他端側に位置する液体噴射ヘッド。
2. 前記チャンネルは、前記アクチュエータ基板の前記カバープレートの側の表面に複数配列し、
   前記液体供給室は、前記チャンネルに連通し前記チャンネルの配列方向に長尺状に形成され、
   前記循環路は、液体が流れる方向に直交する方向の断面積が、前記液体供給室の長尺方向に直交する方向の断面積よりも大きい請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記循環路の液体が流れる方向に直交する方向の断面積が上流側から下流側に向かって漸次小さくなる請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記循環路は前記液体供給室よりも重力方向に対して上位に設置される請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドを往復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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