JP6264549B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置に関する。

圧電素子（圧電アクチュエーター）を変形させて圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることで、圧力発生室に連通するノズル開口から液滴を噴射させる液体噴射ヘッドが知られている。この液体噴射ヘッドの代表例としては、液滴としてインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッドがある。

インクジェット式記録ヘッドは、例えば、複数種の液体を噴射したりするために、複数のヘッドチップを備えたものがある。この場合、液体を供給するためには、複数の液体供給源に接続される流路、流路の途中に設けられるフィルター室、各ヘッドチップに供給される液体の圧力を適正に保つ圧力調整手段などを複数設ける必要があるが、部品定数の上昇、装置の大型化という問題がある。

１つのインクタンクからのインクを１つの圧力調整弁を介して複数に分岐して複数のヘッドチップに供給する構成が提案されている（特許文献１、２参照）。また、特許文献３には、フィルター室の下流側で１つの流路を２つに分岐する構造が開示されている。

特開２０１１−２３０３１７号公報 特開２０１１−１７８０１４号公報 特開２００９−１０１５７８号公報

しかしながら、特許文献１、２の技術は、部品点数を低減するものの、１つのインクジェット式記録ヘッドの内部の構成を開示するものではなく、インクヘッド式記録ヘッド自体を小型化する構成を提案するものではない。また、特許文献３は、流路を分岐する構造を提案するものの、圧力調整弁は開示されておらず、インクジェット式記録ヘッドの小型化を図る上では不十分なものであった。

よって、高集積化、高密度化を図るインクジェット式記録ヘッドをさらに小型化、低部品点数化したいという要望がある。

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、小型化、部品点数低減を実現した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、第１の液体を導入する導入口と、前記導入口に連通する流路と、前記流路の途中に設けられ、フィルター、該フィルターを上流側から支持する第１のフィルター支持部材、及び該フィルターを下流側から支持する第２のフィルター支持部材を備えたフィルター部と、前記第１の液体を吐出する複数のノズル列と、を具備し、前記第２のフィルター支持部材は、前記フィルターの下流側に底面を有した１つの下流フィルター室を構成するとともに、該底面に複数の連通孔を備えており、前記複数の連通孔を介して前記下流フィルター室内の前記第１の液体を分岐させる分岐流路を備え、これら分岐流路がそれぞれ前記複数のノズル列の異なるノズル列に連通し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、フィルター室の下流フィルター室に複数の分岐流路を連通することにより、複数のノズル列に液体を供給する少なくとも複数の流路で１つのフィルター部材を共用することができ、部品点数の低減、省スペース化を図った液体噴射ヘッドを実現できる。
ここで、前記流路の前記フィルター部の上流側には、少なくとも１つ背圧制御部が設けられていることが好ましい。これによれば、１つの背圧制御部を２つのインク列で共用できるので、さらに部品点数の低減、省スペース化を図った液体噴射ヘッドを実現できる。
また、前記第１の液体を含む複数種類であるｎ種類（ｎは２以上の整数）の液体をそれぞれ導入するｎ個の導入口と、各導入口に連通するｎ個の流路と、ｎ個のフィルター部とを具備し、１種類の第２電極が、前記圧電体層側に設けられた第１層と、該第１層とは反対側に設けられた第２層と、を具備し、前記ｎ種類の液体のそれぞれを吐出するそれぞれ少なくとも２つずつのノズル列の組をｎ組有することが好ましい。これによれば、部品点数の低減、省スペース化を図った複数種類の液体を吐出する液体噴射ヘッドを実現できる。
本発明の他の態様は、前記液体噴射ヘッドを備え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、部品点数の低減、省スペース化を図った液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置が実現できる。
また、別の態様は、第１の液体を導入する導入口と、前記導入口に連通する流路と、前記流路の途中に設けられ、フィルター、該フィルターを上流側から支持する第１のフィルター支持部材、及び該フィルターを下流側から支持する第２のフィルター支持部材を備えたフィルター部と、前記第１の液体を吐出する複数のノズル列と、を具備し、前記第２のフィルター支持部材は、前記フィルターの下流側に底面を有した１つの下流フィルター室を構成するとともに、該底面に複数の連通孔を備えており、前記複数の連通孔を介して前記下流フィルター室内の前記第１の液体を分岐させる分岐流路を備え、これら分岐流路がそれぞれ前記複数のノズル列に連通し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、フィルター室の下流フィルター室に複数の分岐流路を連通することにより、複数のノズル列に液体を供給する少なくとも複数の流路で１つのフィルター部材を共用することができ、部品点数の低減、省スペース化を図った液体噴射ヘッドを実現できる。

ここで、前記流路の前記フィルター部の上流側には、少なくとも１つ背圧制御部が設けられていることが好ましい。これによれば、１つの背圧制御部を２つのインク列で共用できるので、さらに部品点数の低減、省スペース化を図った液体噴射ヘッドを実現できる。

また、前記第１の液体を含む複数種類であるｎ種類（ｎは２以上の整数）の液体をそれぞれ導入するｎ個の導入口と、各導入口に連通するｎ個の流路と、ｎ個のフィルター部とを具備し、１種類の第２電極が、前記圧電体層側に設けられた第１層と、該第１層とは反対側に設けられた第２層と、を具備し、前記ｎ種類の液体のそれぞれを吐出するそれぞれ少なくとも２つずつのノズル列の組をｎ組有することが好ましい。これによれば、部品点数の低減、省スペース化を図った複数種類の液体を吐出する液体噴射ヘッドを実現できる。

本発明の他の態様は、前記液体噴射ヘッドを備え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、部品点数の低減、省スペース化を図った液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置が実現できる。

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。 実施形態１に係る流路部材の第１本体の分解斜視図である。 実施形態１に係る流路部材の第２本体の分解斜視図である。 実施形態１に係る流路部材の模式的断面図である。 実施形態１に係る流路部材のベース部の平面図及び背面図である。 実施形態１に係る流路部材のカバー部の平面図及び背面図である。 実施形態１に係る流路部材の分解斜視図である。 実施形態１の下流フィルター室の平面図及び断面図である。 本発明の効果を説明する図である。 本発明の変形例を説明する図である。 実施形態１に係るヘッド本体の一例を示す分解斜視図である。 実施形態１に係るヘッド本体の液体噴射面側からの平面図である。 図１２のＡ−Ａ’線断面図である。 本発明の一実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。

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の分解斜視図であり、図２は、流路部材本体の第１本体の分解斜視図であり、図３は、流路部材本体の第２本体の分解斜視図及び要部斜視図であり、図４は、流路部材の断面を模式的に示した断面図であり、図５は、ベース部の平面図及び背面図であり、図６は、カバー部の平面図及び背面図であり、図７は、流路部材の分解斜視図である。

図１に示すように、本発明の実施形態１に係る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１０００は、流路部材である背圧制御ユニット１０２０と、背圧制御ユニット１０２０の底面に設けられた回路基板１０７０と、回路基板１０７０の背圧制御ユニット１０２０とは反対側に設けられたヘッドケース１０８０と、ヘッドケース１０８０に固定されたヘッド本体２１０と、を具備する。

背圧制御ユニット１０２０は、外部のインクが貯留されたインクタンクなどの液体貯留手段からのインクをヘッド本体２１０に供給する流路部材である。

ここで、背圧制御ユニット１０２０について詳細に説明する。背圧制御ユニット１０２０は、中空状の箱状部材からなるカバー１０３０と、カバー１０３０の内部に設けられた流路部材本体１０４０と、を具備する。

カバー１０３０は、上下に分割されたベース部１０３１とカバー部１０３２とを具備する。ベース部１０３１は、カバー部１０３２側に開口する凹形状を有する第１保持部１３１１を具備する。

また、ベース部１０３１の第１保持部１３１１の底面には、厚さ方向に貫通してヘッド本体２１０にインクを供給する複数の供給口１３１２が設けられている。本実施形態では、ベース部１０３１の底面に８個の供給口１３１２を設けた（図５参照）。

カバー部１０３２は、図１、図２及び図４に示すように、ベース部１０３１の第１保持部１３１１を覆う大きさを有し、ベース部１０３１の第１保持部１３１１に相対向してベース部１０３１側に開口する凹形状を有する第２保持部１３２１を有する。

そして、ベース部１０３１とカバー部１０３２とが、第１保持部１３１１と第２保持部１３２１とを相対向させて固定されることで、カバー部１０３２の内部には第１保持部１３１１と第２保持部１３２１とによって画成された空間である保持部１０３３が形成される。

ここで、ベース部１０３１には、図４〜図６に示すように、第１保持部１３１１の側面を画成する第１壁部１３１５が設けられている。また、カバー部１０３２には、第２保持部１３２１の側面を画成する第２壁部１３２２が設けられている。そして、これらベース部１０３１とカバー部１０３２とは、第１壁部１３１５の先端面と第２壁部１３２２の先端面とを互いに第１シール部１０３４を介して当接させて固定されている。すなわち、第１壁部１３１５と第２壁部１３２２との間には、ゴムやエラストマー等からなる第１シール部１０３４が挟持される。もちろん、この第１シール部１０３４は熱溶着や接着剤を用いた接着であってもよい。なお、ベース部１０３１とカバー部１０３２とは、図１に示す、ねじ等の締結部材１０３７をカバー部１０３２側から挿入し、締結部材１０３７をベース部１０３１に螺合させることで固定される。

このようなカバー１０３０の保持部１０３３に保持される流路部材本体１０４０は、図１〜図７に示すように、本実施形態では、カバー１０３０側に設けられた第１流路部材１０４１と、第１流路部材１０４１のベース部１０３１側に設けられた第２流路部材１０４２と、第２流路部材１０４２のベース部１０３１側に設けられた第３流路部材１０４３と、第２流路部材１０４２のベース部１０３１側に設けられた第３流路部材１０４３と、が積層されて構成されている第１本体１０４０Ａを具備する。さらに、ベース部１０３１に取り付けられた第５流路部材１０４５と、第５流路部材１０４５とベース部１０３１との間に設けられた第６流路部材１０４６とから構成される第２本体１０４０Ｂを具備する（図３参照）。

これら第１流路部材１０４１、第２流路部材１０４２、第３流路部材１０４３、第４流路部材１０４４、第５流路部材１０４５及び第６流路部材１０４６のそれぞれは、樹脂材料や金属材料等からなる板状部材で形成されている。そして、これらの第５流路部材１０４５及び第６流路部材１０４６は、ベース部１０３１に取り付けられ、また、第１流路部材１０４１、第２流路部材１０４２、第３流路部材１０４３及び第４流路部材１０４４から構成される第１本体１０４０Ａは、積層された状態で、カバー１０３０の保持部１０３３内に保持される。なお、本実施形態では、第１流路部材１０４１、第２流路部材１０４２、第３流路部材１０４３及び第４流路部材１０４４は、互いに接着剤によって接着されている。

このような第１流路部材１０４１、第２流路部材１０４２、第３流路部材１０４３及び第４流路部材１０４４で構成される第１本体１０４０Ａと、第５流路部材１０４５及び第６流路部材１０４６で構成される第２本体１０４０Ｂとからなる流路部材本体１０４０には、外部のインクが貯留された液体貯留手段からのインクをヘッド本体２１０に供給する液体流路が設けられている。

具体的には、第１本体１０４０Ａは、図２に示すように、液体貯留手段に一端側が接続されたチューブ等の管状部材である供給管（図示なし）の他端部が接続される接続口１０５１を有する導入路１０５２と、導入路１０５２からの液体に含まれるゴミや気泡等の異物を除去する導入用フィルター室１０５３と、導入用フィルター室１０５３と通過した液体が供給される液体室である圧力調整室１０５４と、圧力調整室１０５４内の液体をヘッド側に流出する流出路１０５５と、流出路１０５５の液体を流出する流出口１０５６とを具備する。

一方、第２本体１０４０Ｂは、流出路１０５５に連通する第２導入路１０５７と、第２導入路１０５７から導入される液体をフィルタリングするフィルター室１０５８と、フィルター室１０５８からの液体をヘッド本体２１０に供給する供給路１０５９と、を具備する。

ここで、接続口１０５１は、第３流路部材１０４３の上面にカバー部１０３２の開口部１３２３内に開口して設けられたものである。このような接続口１０５１は、複数のインクに対応して複数個設けられている。本実施形態では、接続口１０５１を４個設けるようにした（図１及び図２参照）。

このような接続口１０５１を有する導入路１０５２は、第３流路部材１０４３や第４流路部材１０４４を貫通する流路や、第２流路部材１０４２と第１流路部材４１との間の流路や、第３流路部材１０４３と第４流路部材１０４４との間の流路などで構成されている。

ここで、接続口１０５１を有する導入路１０５２に設けられた導入用フィルター室１０５３は、第３流路部材１０４３と第４流路部材１０４４とで挟持されたフィルター部材１５３１と、上流側フィルター室１５３２と、下流側フィルター室１５３３とを備え、下流側フィルター室１５３３は、圧力調整室１０５４に連通している。

ちなみに、本実施形態では、図２及び図３に示すように、接続口１０５１を４個設け、この４個の接続口１０５１に対応して４個の導入路１０５２を設け、導入用フィルター室１０５３及び圧力調整室１０５４もそれぞれ４個ずつ設けるようにした。

圧力調整室１０５４は、板状部材である第２流路部材１０４２の第１流路部材１０４１側に開口する凹形状を有する。また、圧力調整室１０５４は、並設方向と直交する方向の一端部側の底面で導入路１０５２に連通し、他端部側の底面に設けられた流出口１０５６を介してフィルター室１０５８と連通している。

ここで、流出路１０５５は、第３流路部材１０４３の底面の凹部内に突設された接続部１４３１内に形成され、接続部１５６１はゴムなどの弾性部材からなるブッシュ１５６２に嵌合している。ブッシュ１５６２は、第４流路部材１０４４の開口部１５６３に保持されており、開口部１５６３の底面部には第３流路部材１０４３を貫通する貫通孔１５６４が連通している。貫通孔１５６４には、第２導入路１０５７が形成された接続部１５６５が挿通されており、接続部１５６５の先端部はブッシュ１５６２に嵌合し、ブッシュ１５６２を介して接続部１５６１と接続されている。

このような圧力調整室１０５４は、第２流路部材１０４２の開口面に設けられたフィルム部材１０４７によって封止されている。ここで、フィルム部材１０４７は、可撓性を有する薄膜状のフィルムであり、第２流路部材１０４２の表面に熱溶着等によって固定されている。また、フィルム部材４７は、圧力調整室１０５４内にドーム状に撓んだ状態となるように加圧成形されている。

さらに、第２流路部材１０４２の圧力調整室１０５４内には、フィルム部材１０４７側に配置された弾性板１０４８が設けられている。弾性板１０４８は、一端部側が第２流路部材１０４２の表面側に固定された状態で圧力調整室１０５４内に突出して設けられており、その先端は圧力調整室１０５４内で自由端となっている。本実施形態では、図２に示すように、弾性板１０４８を固定端側で複数の弾性板１０４８が共通する共通部１０４８ａと、圧力調整室１０５４内に突出するスリット１０４８ｂによって分割された弾性部１０４８ｃと、で構成された、いわゆる櫛歯形状を有するものとした。

このような弾性板１０４８は、共通部１０４８ａが圧力調整室１０５４の開口面側に保持されることで固定されている。なお、弾性板１０４８としては、弾性を有し、且つ耐インク性を有する板状部材であればよく、本実施形態では、ステンレス板を用いた。

また、図２及び図４に示すように、導入路１０５２と圧力調整室１０５４との間には、両者の連通状態を開閉する弁体１１００が設けられている。かかる弁体１１００は圧力調整室１０５４と共に背圧制御部を構成する。

具体的には、弁体１１００は、第３流路部材１０４３の表面に突設された筒状のケース部１１０１内に設けられ、ケース部１１０１の上面は、第２流路部材１０４２の底面に当接している。また、ケース部１１０１の内部は、下流側フィルター室１５３３と、圧力調整室１０５４とに連通している。

また、ケース部１１０１内に設けられた弁体１１００は、ケース部１１０１の内部と圧力調整室１０５４とを連通する挿通孔１１０３に挿通された円柱状の軸部１１０４と、ケース部１１０１内において軸部１１０４の下端部に設けられた軸部１１０４の外径よりも大きい外径を有する円盤状の鍔部１１０５と、を有する。軸部１１０４の下端は鍔部１１０５の上面における中心に連結されていると共に、軸部１１０４の上端は弾性板１０４８の下面（圧力調整室１０５４側の面）に当接している。

鍔部１１０５の外径は、挿通孔１１０３の内径よりも大きく、且つケース部１１０１の内径よりも僅かに小さくなっている。また、鍔部１１０５の下面（第３流路部材１０４３側の面）と第３流路部材１０４３の上面との間には付勢部材の一例であるコイルばね１１０６が介装されている。

このコイルばね１１０６は、弁体１１００を常に閉弁状態となる方向である上方（フィルム部材１０４７側）に向かって付勢するようになっている。そして、この弁体１１００の閉弁状態では、鍔部１１０５が第２流路部材１０４２の底面に密着して挿通孔１１０３が閉鎖された状態、すなわち非連通状態になっている。

そして、圧力調整室１０５４内がヘッド本体２１０へのインクの供給によって負圧になると、フィルム保持部１０６０内部の大気圧との差圧によってフィルム部材１０４７が圧力調整室１０５４側（第３流路部材１０４３側）に撓むように変位する。このフィルム部材１０４７の変位に伴って、弾性板１０４８の弾性部１０４８ｃ（図２参照）が第３流路部材１０４３側に向かって屈曲するように弾性変形する。

この弾性板１０４８の弾性変形により、軸部１１０４がコイルばね１１０６の付勢力に抗して弁体１１００を第３流路部材１０４３側に押し下げることで、鍔部１１０５が挿通孔１１０３の開口する壁面から離反し、圧力調整室１０５４と導入路１０５２とが連通する。

このように、圧力調整室１０５４と導入路１０５２とが連通すると、導入路５２のインクが圧力調整室１０５４内に流れ込む。そして、圧力調整室１０５４及び供給路１０５９内に液体が十分に充填されると、圧力調整室１０５４の負圧が解消されて、弾性板１０４８が元の状態に戻ると共に、各コイルばね１１０６の付勢力によって各弁体１１００がそれぞれ閉弁されることにより各圧力調整室１０５４内は常に一定の圧力に保たれる。

なお、第２流路部材１０４２に設けられた圧力調整室１０５４を封止する第１流路部材１０４１は、第２流路部材１０４２側の面に各圧力調整室１０５４に相対向してフィルム部材１０４７の変形を許容する空間である凹形状を有するフィルム保持部１０６０を具備する。また、第１流路部材１０４１は、フィルム保持部１０６０内に開口する厚さ方向に貫通した貫通孔１６１１を有し、フィルム保持部１０６０内をカバー１０３０内の雰囲気に開放している。

一方、第５流路部材１０４５及び第６流路部材１０４６で構成される第２本体１０４０Ｂに設けられるフィルター室１０５８は、図３に示すように、４個設けられており、それぞれ第５流路部材１０４５と第６流路部材１０４６とで挟持されたフィルター部材１５８１と、第５流路部材１０４５に設けられた上流フィルター室１５８２と、第６流路部材１０４６に設けられた下流フィルター室１５８３とを備えている。ここで、上流フィルター室１５８２を画成する第５流路部材１０４５及び下流フィルター室１５８３を画成する第６流路部材１０４６がフィルター支持部材となっている。

ここで、図８（ａ）、（ｂ）には下流フィルター室１５８３の平面及び断面形状を示す。図示のように、下流フィルター室１５８３の下流側は、少なくとも２つに分岐されるようになっている。本実施形態では、１つの下流フィルター室１５８３は、フィルター部材１５８１の下方に位置して互いに連通する２つの液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂが設けられており、各液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂの傾斜する底面の最も低い底には、それぞれ連通孔１６０１が設けられている。よって、各下流フィルター室１５８３には２つずつの連通孔１６０１が設けられ、４つの下流フィルター室１５８３で合計８個の連通孔１６０１が設けられている。そして、８個の連通孔１６０１は、それぞれ８個の供給路１０５９に連通しており、供給路１０５９を介して、ベース部１０３１の底面に設けられた８個の供給口１３１２のそれぞれに連通する８個の平面流路１３１３にそれぞれ連通するようになっている（図３〜図５参照）。もちろん、８個の供給口１３１２のそれぞれに対応して複数の連通孔１６０１及び供給路１０５９を設けてもよい。

さらに詳言すると、下流フィルター室１５８３の液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂは、上流フィルター室１５８２に向かって開口し、液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂの周囲の第６流路部材１０４６に設けられた段差部にフィルター部材１５８１の周縁部が固定されている。このフィルター部材１５８１の段差部への固定方法は特に限定されず、例えば、熱溶着、超音波溶着などの溶着や、接着剤を用いた接着などが挙げられる。本実施形態では、フィルター取付面に突出したダイレクター１５８３ｅを設け、ダイレクター１５８３ｅにフィルター部材１５８１を押しつけた状態でダイレクター１５８３ｅを熱又は超音波等で溶融させた後、ダイレクター１５８３ｅを固化させることでフィルター部材１５８１をフィルター取付面に固定するようにした。なお、ダイレクター１５８３ｅは、溶融後にはフィルター部材１５８１の微細孔内及び第６流路部材１０４６側の面に広がるため、図８では、溶融前のダイレクター１５８３ｅを点線で示している。

フィルター部材１５８１は、液体であるインク中に含まれるゴミや気泡などの異物を除去するためのものであり、例えば、金属や樹脂等の繊維を細かく編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。さらに、フィルター部材１５８１は、不織布等を用いてもよく、その材料は特に限定されるものではない。

ここで、フィルター部材１５８１は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、長手方向Ｌ及び短手方向Ｓを有し、液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂに対向する領域の形状を有する。一方、液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂの両者の開口部はフィルター部材１５８１の長手方向Ｌ及び短手方向Ｓより若干小さい寸法を有し、それぞれの底面は周縁部が高く、連通孔１６０１に向かって低くなるように傾斜する傾斜面で形成されている。そして、液溜まり部１５８３ａと液溜まり部１５８３ｂとの間には、尾根１５８３ｃが形成されている。尾根１５８３ｃは、液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂの周縁部より低く、フィルター部材１５８１には接触しないが、２つの連通孔１６０１の間でフィルター部材１５８１に向かって隆起したものである。

液溜まり部１５８３ａ、１５８３ｂの底面には、基端部が底面に固定されて、先端がフィルター２１６側に向かって、すなわち、第３の方向Ｚに直線状に突出して設けられた円柱形状を有するリブ１５８３ｄが設けられている。本実施形態では、左側の連通孔１６０１の左側の傾斜面に２つ、尾根１５８３ｃ上に２つ、尾根１５８３ｃと右側の連通孔１６０１との間に２つ、それぞれリブ１５８３ｄが設けられており、フィルター部材１５８１を支持している。

以上説明したように、１つの圧力調整室１０５４から導入される液体は、第２導入路１０５７を介して１つの上流フィルター室１５８２に入り、１枚のフィルター部材１５８１でフィルタリングされて１つの下流フィルター室１５８３に入り、底面に設けられた２つの連通孔１６０１を介して２つの供給路１０５９に分岐される。

また、４つの圧力調整室１０５４からの液体は、本実施形態では、ブラックＢｋ、マゼンタＭ、シアンＣ及びイエローＹの何れかに対応し、４つの４つの連通孔１６０１はフィルター室１０５８を介して各色それそれ２つの供給路１０５９に分岐されることになる。

一方、図５に示すように、ベース部１０３１には、８個の平面流路１３１３が配置され、各平面流路１３１３は、裏面まで貫通する供給口１３１２に連通する。ここで、８個の平面流路１３１３は、ブラックＢｋに対応する２つの平面流路１３１３Ｂｋと、マゼンタＭに対応する２つの２つの平面流路１３１３Ｍと、シアンＣに対応する２つの平面流路１３１３Ｃと、イエローＹに対応する２つの平面流路１３１３Ｙとからなり、２つの平面流路１３１３Ｂｋはそれぞれ供給路１３１２Ｂｋに連通し、２つの平面流路１３１３Ｍはぞれぞれ供給路１３１２Ｍに連通し、２つの平面流路１３１３Ｃはそれぞれ供給路１３１２Ｃに連通し、２つの平面流路１３１３Ｙはそれぞれ供給路１３１２Ｙに連通している。

このように、本実施形態では、４つの接続口１０５１から導入された４種の液体、すなわち、ブラックＢｋ、マゼンタＭ、シアンＣ及びイエローＹは、それぞれ４個の圧力調整室１０５４を経て４個のフィルター室１０５８に導入され、それぞれの下流フィルター室１５８３で２つに分岐され、８つの供給口１３１２からヘッド本体２１０に供給される。なお、本実施形態では、４個のヘッド本体２１０を備え、各ヘッド本体２１０は、それぞれ２列のノズル列を有しており、８つの供給口１３１２から１つのノズル列に液体が供給されるようになっている。

このように、本実施形態では、下流フィルター室１５８３に２つの分岐流路１５９３、１５９６を連通して２つに分岐している。これにより、１種類の液体を供給する１個の圧力調整室１０５４を２つのノズル列で共有することができ、ユニットの小型化、低コスト化を図ることができる。

また、１つのフィルター部材１５８１を２つのノズル列で共用することになり、これによってもユニットの小型化、低コスト化を図ることができる。

図８に示すように、２つの流路に対して１つのフィルター部材１５８１を設けた場合を、図９に示すように、流路毎にフィルター部材１５８１ａ、１５８１ｂを設けた場合と比較すると、フィルター部材１５８１ａ、１５８１ｂを設けた場合には、両者の間に隔壁１５８１ｃが存在し、隔壁１５８１ｃの両側には、溶着部１５８１ｄ、１５８１ｅが存在することになる。よって、１つのフィルター部材１５８１を用いた場合には、隔壁１５８１ｃの寸法Ｌ１と、溶着部１５８１ｄ、１５８１ｅの寸法Ｌ２及びＬ３との合計の寸法だけ、省スペース化を図ることができる。

本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、１つのフィルター室１００１の下流に２つの分岐流路１００２を連通するようにし、上流側の流路１００３を１つとし、これに背圧制御部１００４を介装するようにしたが、フィルター室１００１の下流側に２つ以上の分岐流路１００２を設けたものであれば、これに限定されない。たとえば、図１０（ｂ）に示すように、上流側の流路１００３を２つとし、それぞれに背圧制御部１００４を介装するようにしてもよいし、図１０（ｃ）に示すように、フィルター室１００１の下流側に３つの分岐流路１００２を連通するようにしてもよい。

また、背圧制御ユニット１０２０には、カバー１０３０内の雰囲気を大気開放する、大気開放路１０６２が設けられている。

ここで、大気開放路１０６２について図３、図６及び図７を参照して詳細に説明する。

大気開放路１０６２は、ベース部１０３１のカバー部１０３２との対向面に設けられた蛇行した溝からなる蛇路１６２１から構成される。

蛇路１６２１は、一端部１６２１ａがカバー１０３０内の雰囲気に連通し、他端部１６２１ｂが外部に連通しており、第２の方向Ｙを往復しながら第１の方向Ｘに向かって蛇行した凹形状を有する溝からなる。この蛇路１６２１をシール部材により封止することにより、外部への狭わいな連通路が形成される。

このように、フィルム部材１０４７の圧力調整室１０５４とは反対側のフィルム保持部１０６０を大気開放路１０６２によって大気開放することで、圧力調整室１０５４内部の圧力と大気圧との差圧でフィルム部材１０４７を変形させることができる。

また、大気開放路１０６２を、蛇路１６２１で構成することで、大気開放路１０６２を狭い断面積で経路を長く形成することができる。これにより、大気開放路１０６２に拡散抵抗を付与して、フィルム部材４７からの水分蒸発を抑制することができる。ちなみに、圧力調整室１０５４内に充填されたインクの水分はフィルム部材１０４７を透過するため、拡散抵抗を付与していない大気開放路を設けると、フィルム部材１０４７を透過したインクの水分は蒸発し易くなり、インクの粘度が高くなるなどの不具合が生じてしまう。本実施形態では、フィルム部材１０４７を透過するインクの水分の蒸発を抑制することができるため、インクの粘度が高くなるなどの不具合が発生するのを抑制することができる。

ここで、このようなカバー部１０３２には、図６に示すように、ゴム、エラストマー等からなる第１シール部１０３４、第２シール部１０３５、第３シール部１０３６が互いに分離した状態で設けられている。

第１シール部１０３４は、上述したように、カバー部１０３２の第２壁部１３２２の先端面に亘って設けられて、ベース部１０３１とカバー部１０３２との外周の継ぎ目を第１シール部１０３４によって封止して、カバー１０３０の保持部１０３３内のインクが外部に流出するのを抑制するためのものである。

第２シール部１０３５は、カバー部１０３２の蛇路１６２１（図３参照）に相対向する位置に設けられたものであり、蛇路１６２１のカバー部１０３２側の開口を封止する。

第３シール部１０３６は、上述した開口部１３２３が設けられた突起部１３２４の第１流路部材１０４１側の面に、開口部１３２３の周囲に亘って設けられたものである。この第３シール部１０３６は、流路部材本体１０４０の接続口１０５１の周囲でカバー部１０３２との隙間を封止するためのものである。この第３シール部１０３６が開口部１３２３に固定されることで、接続口１０５１に接続された供給管の着脱時などに漏れたインクが保持部１０３３内に流入するのを抑制することができると共に、保持部１０３３内のインクが接続口１０５１の周囲のカバー部１０３２との隙間から漏れ出るのを抑制することができる。

このような第１シール部１０３４、第２シール部１０３５、第３シール部１０３６は、カバー部１０３２にそれぞれ高さの異なる位置に設けられている。詳しくは、第１シール部１０３４は、上述のようにカバー部１０３２の第２壁部１３２２の先端面に設けられている。また、第２シール部１０３５は、カバー部１０３２のベース部１０３１と対向する面に設けられている。さらに、第３シール部１０３６は、カバー部１０３２の第２壁部１３２２よりも低く突出した突起部１３２４の先端面に設けられている。

また、第１シール部１０３４、第２シール部１０３５及び第３シール部１０３６は、カバー部１０３２と共に２色成形によって一体的に形成されている。本実施形態では、カバー部１０３２を樹脂材料を成形することで形成した後、カバー部１０３２の所定の位置にゴム材料を成形することで、両者を一体的に形成した。

このように、カバー部１０３２と、第１シール部１０３４、第２シール部１０３５及び第３シール部１０３６とを２色成形によって一体的に形成することで、第１シール部１０３４、第２シール部１０３５及び第３シール部１０３６の位置決めが不要となり、背圧制御ユニット１０２０の組み立て作業を簡略化して、コストを低減することができる。特に本実施形態のように、第１シール部１０３４、第２シール部１０３５及び第３シール部１０３６をカバー部１０３２の高さが異なる位置に設けた際に、位置決め作業が不要となって、組み立て作業を簡略化することができると共に、第１シール部１０３４、第２シール部１０３５及び第３シール部１０３６の位置ずれによるインクの漏れの発生を抑制することができる。

また、カバー部１０３２と第１シール部１０３４、第２シール部１０３５及び第３シール部１０３６とを２色成形によって一体的に形成することで、別体となる板状のシール部材を用いた場合に比べて、部品点数を低減することができ、製造コスト及び組み立てコストを低減することができる。

そして、図１及び図７に示すように、ベース部１０３１とカバー部１０３２とは、カバー部１０３２の締結用貫通孔１３２５に挿通したネジ等の締結部材１０３７（図１参照）の先端を固定孔１３２６に螺合させることで一体化した状態で固定される。

このような背圧制御ユニット１０２０のベース部１０３１の底面には、図１に示すように、ベース部１０３１との間で回路基板を保持するヘッドケース１０８０と、ヘッドケース１０８０の底面に設けられたヘッド本体２１０と、を具備する。

ヘッドケース１０８０は、ベース部１０３１の底面に固定されて、ベース部１０３１との間で図示は省略する回路基板を保持する。

ヘッド本体２１０は、一例を後述するが、ノズル開口が並設された列が２列以上設けられており、各背圧制御ユニット１０２０から供給された各種インクを各ノズル列から吐出可能に設けられている。本実施形態では、特に図示していないが、４つのヘッド本体２１０を設け、３つのヘッド本体２１０からは２色のインクが吐出されるようにすると共に１つのヘッド本体２１０からは１色のインクが２列のノズル列から吐出されるようにした。これにより、４色のインクを吐出可能とした。なお、ヘッド本体２１０の数や配置は特にこれに限定されず、例えば、供給路１０５９と同等の数のヘッド本体２１０を設けるようにしてもよい。

また、ヘッド本体２１０内には、ノズル開口に連通する圧力発生室と圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とが設けられている。かかる圧力発生手段としては、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料を有する圧電アクチュエーターの変形によって圧力発生室の容積を変化させて圧力変化を生じさせて、ノズル開口からインク滴を吐出させるものや、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インク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インク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。

ここで、ヘッド本体２１０の一例を、図１１〜図１３を参照して説明する。なお、図１１は、ヘッド本体の分解斜視図であり、図１２は、ヘッド本体の液体噴射面側からの平面図であり、図１３は図１２のＡ−Ａ′線断面図である。

図示するように、ヘッド本体２１０は、流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、保護基板３０、保持部材であるケース部材４０、コンプライアンス基板９１等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されて構成されている。

ヘッド本体２１０を構成する流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。この方向を圧力発生室１２の並設方向とも称し、第１の方向Ｘと一致する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２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。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向は、第２の方向Ｙと一致する。なお、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された２列は、一方の圧力発生室１２の列に対して、他方の圧力発生室１２の列が第１の方向Ｘで隣り合う圧力発生室１２の間隔の半分だけ第１の方向Ｘにずれた位置に配置されている。これにより、詳しくは後述するノズル開口２１も同様に、ノズル開口２１の２列が半分の間隔だけ第１の方向Ｘにずれて配置されて、第１の方向Ｘの解像度を２倍にしている。もちろん、２列の圧力発生室１２の第１の方向Ｘの位置を同じ位置として、圧力発生室１２の列毎に異なるインクが供給されるようにしてもよい。また、本実施形態では、上述のように、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに直交する方向を第３の方向Ｚと称し、第３の方向Ｚを含む面内において液体噴射方向（後述する被噴射媒体である記録シートＳ側）はＺ１側、反対側はＺ２側となる。

流路形成基板１０の第３の方向Ｚの一方面、すなわち、Ｚ１側の面には連通板１５が接合されている。また、連通板１５のさらに第３の方向ＺのＺ１側には、ノズル開口２１が設けられたノズルプレート２０が接合されている。本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口する第３の方向ＺのＺ１側が液体噴射面２０ａとなっている。

連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、ここで言う面積とは、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙを有する面内方向における面積のことである。

また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。

第１マニホールド部１７は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通して設けられている。また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側、すなわちＺ１側に開口して第３の方向Ｚの途中まで設けられている。

さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。この供給連通路１９は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通して第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。

一方、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側、すなわち、Ｚ２側には、振動板が形成されている。また、振動板上には、第１電極と圧電体層と第２電極とが順次積層されることで、本実施形態の圧力発生手段である圧電アクチュエーター３００が構成されている。一般的には圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。

また、流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側、すなわちＺ２側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。保持部３１は、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の列毎に第２の方向Ｙに２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、第２の方向Ｙで並設された２つの保持部３１の間に第３の方向Ｚに貫通する第１接続孔３２が設けられている。圧電アクチュエーター３００の電極から引き出されたリード電極９０の端部は、この第１接続孔３２内に露出するように延設され、リード電極９０と駆動ＩＣ等の駆動回路１２０を実装した配線基板１２１とが、第１接続孔３２内で電気的に接続されている。本実施形態では、流路形成基板１０、連通板１５及び保護基板３０が流路部材に相当する。もちろん、流路部材は特にこれに限定されず、流路部材として連通板１５を設けずに流路形成基板１０を連通板１５に相当する大きさで形成してもよく、流路部材としてさらに他の部材を設けるようにしてもよい。

また、図１１に示すように、保護基板３０及び連通板１５には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００を流路形成基板１０及び保護基板３０と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、保護基板３０に接合されると共に連通板１５に接合されている。

また、ケース部材４０のＺ１側の面には、Ｚ１側の面に開口する凹形状を有する第３マニホールド部４２が形成されている。そして、ケース部材４０に形成された第３マニホールド部４２と、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８とによって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。なお、本実施形態では、流路形成基板１０の第２の方向Ｙを挟んだ両側にマニホールド１００を形成するようにした。もちろん、マニホールド１００は、特にこれに限定されず、例えば、第３マニホールド部４２のみで構成されていてもよく、第２マニホールド部１８及び第３マニホールド部４２で構成されていてもよい。ただし、本実施形態のようにマニホールド１００を第１マニホールド部１７、第２マニホールド部１８及び第３マニホールド部４２で構成することで、インクジェット式記録ヘッドを大型化することなく、マニホールド１００をできるだけ大きな容積で形成することができる。

また、ケース部材４０には、保護基板３０の第１接続孔３２に連通してケース部材４０を第３の方向Ｚに貫通する第２接続孔４３が設けられている。この第２接続孔４３を挿通した配線基板１２１が第１接続孔３２に挿通されて、圧電アクチュエーター３００から引き出された引き出し配線であるリード電極９０と接続されている。

また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板９１が設けられている。このコンプライアンス基板９１が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の開口を封止している。すなわち、本実施形態の流路形成基板１０、連通板１５及び保護基板３０で構成された流路部材の流路とは、第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８であり、コンプライアンス基板９１は、第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８の液体噴射面２０ａ側であるＺ１側を封止する。

このようなコンプライアンス基板９１は、本実施形態では、封止膜９２と、固定基板９３と、を具備する。封止膜９２は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成されている。また、固定基板９３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板９３のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部９４となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜９２のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部９５となっている。

なお、コンプライアンス基板９１は、ノズルプレート２０の周囲に亘って連続して設けられている。すなわち、コンプライアンス基板９１には、ノズルプレート２０が配置される領域に当該ノズルプレート２０よりも若干大きな内径を有する第１露出開口部９６が設けられている。

このようなヘッド本体２１０のノズル開口２１が開口する液体噴射面２０ａ側には、ノズル開口２１を露出した状態で保護するカバーヘッド２７０が固定されている。また、カバーヘッド２７０は、コンプライアンス基板９１の固定基板９３と、ケース部材４０とに接合される。

このようなカバーヘッド２７０の第２露出開口部２７１は、コンプライアンス基板９１の第１露出開口部９６と略同じ大きさの開口面積で形成されて、ノズルプレート２０の液体噴射面２０ａを露出する。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

流路部材本体が、第１本体と第２本体とからなり、第１本体を予め積層してカバー１０３０内に収納するものとしたが、流路部材本体全体を予め積層するものとし、これをカバー内に収納して、ベース部とカバー部とで挟持する構造としてもよい。

また、上述したインクジェット式記録ヘッド１０００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１４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１４に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッド１０００を有するインクジェット式記録ヘッドユニットＩＩ（以下、ヘッドユニットＩＩとも言う）は、液体貯留手段であるインクカートリッジ１Ａが着脱可能に設けられ、このヘッドユニットＩＩを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニットＩＩは、例えば、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６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７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニットＩＩを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。

また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッド１（ヘッドユニットＩＩ）がキャリッジ３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、上述の実施形態では、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本発明を説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものである。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の他、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る。

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子に限られず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサー、焦電センサー等他の装置に搭載される圧電素子にも適用することができる。また、本発明は強誘電体メモリー等の強誘電体素子にも同様に適用することができる。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 ２１０ ヘッド本体、 １０００ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０２０ 背圧制御ユニット（流路部材）、 １０３０ カバー、 １０３１ ベース部、 １０３２ カバー部、 １０３７ 締結部材、 １０４０ 流路部材本体、 １０４１ 第１流路部材、 １０４２ 第２流路部材、 １０４３ 第３流路部材１０４３ 第４流路部材、 １０４５ 第５流路部材、 １０４６ 第６流路部材、 １０４７ フィルム部材、 １０４８ 弾性板、 １０５１ 接続口、 １０５２ 導入路、 １０５３ 導入用フィルター室、 １０５４ 圧力調整室、 １０５８ フィルター室、 １０５９ 供給路、 １５８１ フィルター部材、 １０６２ 大気開放路、 １０８０ ヘッドケース、 １１００ 弁体

Claims (4)

1. 第１の液体を導入する導入口と、
   前記導入口に連通する流路と、
   前記流路の途中に設けられ、フィルター、該フィルターを上流側から支持する第１のフィルター支持部材、及び該フィルターを下流側から支持する第２のフィルター支持部材を備えたフィルター部と、
   前記第１の液体を吐出する複数のノズル列と、
   を具備し、
   前記第２のフィルター支持部材は、前記フィルターの下流側に底面を有した１つの下流フィルター室を構成するとともに、該底面に複数の連通孔を備えており、
   前記複数の連通孔を介して前記下流フィルター室内の前記第１の液体を分岐させる分岐流路を備え、これら分岐流路がそれぞれ前記複数のノズル列の異なるノズル列に連通していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記流路の前記フィルター部の上流側には、少なくとも１つ背圧制御部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１の液体を含む複数種類であるｎ種類（ｎは２以上の整数）の液体をそれぞれ導入するｎ個の導入口と、各導入口に連通するｎ個の流路と、ｎ個のフィルター部とを具備し、１種類の第２電極が、前記圧電体層側に設けられた第１層と、該第１層とは反対側に設けられた第２層と、を具備し、
   前記ｎ種類の液体のそれぞれを吐出するそれぞれ少なくとも２つずつのノズル列の組をｎ組有することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。

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