JP6337703B2 - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。

印刷用紙等の媒体にインク等の液体を噴射する各種の技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、共通液室からの全長が相違する第１加圧液室と第２加圧液室とを交互に配列した液体吐出ヘッドが開示されている。特許文献１の構成では、共通液室の下流側に形成されてインクに流路抵抗を付与する狭窄部の位置および形状を第１加圧液室と第２加圧液室で相違させた構成により、第１加圧液室と第２加圧液室とが相互に同等の流路特性に制御される。

特開２０１１−１４０１７３号公報

しかし、特許文献１のように流路内の狭窄部の位置および形状に応じて第１加圧液室および第２加圧液室の流路特性を制御する構成では、共通液室から各加圧液室を経由してノズルに到達する流路の構造が複雑化するから、実際には流路の形成が容易ではないという問題がある。具体的には、狭窄部の位置や形状を相違させた構成のもとで第１加圧液室および第２加圧液室について同等の流路特性の流路を形成することは困難である。以上の事情を考慮して、本発明は、圧力室の流路特性を簡便な構成により制御することを目的とする。

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、第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、圧力室基板に積層されて空間を封止する振動板と、圧力室基板とは反対側で振動板に積層された圧電素子および振動拘束手段とを具備し、複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、第１方向における一端の位置が互いに異なり、振動拘束手段は、平面視で少なくとも第１空間における一端側の部分に重なるように形成されて振動板の振動を抑制する。

以上の構成では、平面視で少なくとも第１空間における一端側の部分に重なるように振動拘束手段が振動板に積層されることで、振動板のうち第１空間の一端に対応する部分の振動（圧力室の容積変動）が抑制される。したがって、流路内の狭窄部の位置を相違させることで各加圧液室の流路特性を制御する特許文献１の構成と比較して簡便な構成で圧力室の流路特性（例えば排除体積）を制御できるという利点がある。なお、本発明の第１態様において、振動拘束手段は、第１空間における一端側の部分に重なり、第２空間には平面視で重ならない。また、第２態様において、振動拘束手段は、第１空間および第２空間の双方における一端側の部分に平面視で重なる。

本発明の好適な態様において、第１空間と第２空間とは、振動拘束手段によって排除体積が揃えられる。以上の態様では、振動拘束手段による振動の抑制という簡便な構成で第１空間の排除体積と第２空間の排除体積とを均等化できるという利点がある。なお、排除体積は、振動板の振動による圧力室の体積の変動量（容積変動量）を意味する。

本発明の好適な態様において、第１空間と第２空間は、第１方向における他端の位置が同じである。以上の態様では、第１空間と第２空間とで第１方向における他端の位置が共通するから、各空間に液体を供給するための流路の構造が簡素化されるという利点がある。他方、第１空間と第２空間と一端の位置が相違することで容積は相違するが、前述の通り、振動拘束手段による振動の抑制という簡便な構成で、排除体積は第１空間と第２空間とで均等化することが可能である。

本発明の好適な態様において、圧電素子は、上電極と圧電体層と下電極とを含み、振動拘束手段は、上電極に積層された金属層を含む。以上の態様では、上電極に積層されることで低抵抗化に寄与する金属層が振動拘束手段として利用されるから、振動板の振動の抑制に専用される要素を振動拘束手段として利用する場合と比較して液体噴射ヘッドの構成が簡素化されるという利点がある。

本発明の好適な態様において、振動拘束手段は、圧電素子が内部で変位可能な収容空間を有し圧電素子を覆うように振動板に積層される保護部材を含む。以上の態様では、圧電素子を保護する保護部材が振動拘束手段として利用されるから、振動板の振動の抑制に専用される要素を振動拘束手段として利用する場合と比較して液体噴射ヘッドの構成が簡素化されるという利点がある。

本発明の好適な態様において、振動板とは反対側で圧力室基板に積層され、一端側で空間とノズルとを連通させる連通孔を有する連通板を具備し、連通孔は、第２方向において空間よりも流路径が大きく、第１方向において空間の外側に一端が位置する。以上の態様では、空間と比較して流路径が拡大した連通孔を経由してノズルに到達する流路が当該空間の下流側に形成されるから、連通孔の流路径が空間の流路径を下回る構成と比較して空間の下流側の流路抵抗が低減される。したがって、空間内の液体を円滑にノズルに流動させることが可能である。

本発明の好適な態様に係る液体噴射装置は、以上の各態様に係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射ヘッドの好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。

本発明の第１実施形態に係る印刷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。 ノズル板の平面図である。 圧力室基板の平面図である。 圧電素子の構成を示す平面図および断面図である。 支持部と各空間との関係を示す平面図および断面図である。 第２実施形態の支持部と各空間との関係を示す平面図および断面図である。 第３実施形態の金属層を示す平面図および断面図である。 第３実施形態の金属層と各空間との関係を示す平面図および断面図である。 第４実施形態の金属層と各空間との関係を示す平面図および断面図である。 第５実施形態の支持部および金属層を示す平面図および断面図である。 第６実施形態に支持部および金属層を示す平面図および断面図である。 変形例における接着層と各空間との関係を示す平面図および断面図である。 変形例における保護層を示す断面図である。 変形例における支持部の平面図である。 変形例における金属層の平面図である。 振動板の振動領域の説明図である。 変形例における振動拘束手段と各空間との関係を示す平面図である。 変形例における振動拘束手段と各空間との関係を示す平面図である。 変形例に係る印刷装置の構成図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置１０の部分的な構成図である。第１実施形態の印刷装置１０は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体（噴射対象）１２に噴射する液体噴射装置であり、制御装置２２と搬送機構２４と液体噴射モジュール２６とを具備する。印刷装置１０には、インクを貯留する液体容器（カートリッジ）１４が装着される。

制御装置２２は、印刷装置１０の各要素を統括的に制御する。搬送機構２４は、制御装置２２による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。液体噴射モジュール２６は、複数の液体噴射ヘッド１００を包含する。第１実施形態の液体噴射モジュール２６は、Ｙ方向に交差（典型的には直交）するＸ方向に沿って複数の液体噴射ヘッド１００が配列（いわゆる千鳥配置またはスタガ配置）されたラインヘッドである。各液体噴射ヘッド１００は、液体容器１４から供給されるインクを制御装置２２による制御のもとで媒体１２に噴射する。搬送機構２４による媒体１２の搬送に並行して各液体噴射ヘッド１００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。なお、Ｘ-Ｙ平面（媒体１２の表面に平行な平面）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１００によるインクの噴射方向（鉛直方向の下向き）がＺ方向に相当する。

図２は、任意の１個の液体噴射ヘッド１００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（Ｙ-Ｚ平面に平行な断面）である。図２および図３に例示される通り、第１実施形態の液体噴射ヘッド１００は、連通板３２のうちＺ方向の負側の面上に圧力室基板３４と振動板３６と筐体４２と保護部材４４とを設置するとともに、連通板３２のうちＺ方向の正側の面上にノズル板４６とコンプライアンス部４８とを設置した構造体である。液体噴射ヘッド１００の各要素は、概略的にはＸ方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。

図４は、ノズル板４６をＺ方向の負側（連通板３２側）からみた平面図である。図２から図４に例示される通り、第１実施形態のノズル板４６は、複数のノズル（噴射孔）Ｎが形成された平板材であり、例えば接着剤を利用して連通板３２のうちＺ方向の正側の表面に固定される。複数のノズルＮはＸ方向に沿って配列される。図４に例示される通り、第１実施形態の複数のノズルＮは、Ｙ方向に相互に間隔をあけて並列する第１ノズル列Ｇ1と第２ノズル列Ｇ2とに区分される。第１ノズル列Ｇ1は第２ノズル列Ｇ2に対してＹ方向の正側に位置する。

第１ノズル列Ｇ1および第２ノズル列Ｇ2の各々は、Ｘ方向に沿って所定のピッチｐで配列された複数のノズルＮの集合である。Ｘ方向における各ノズルＮの位置は第１ノズル列Ｇ1と第２ノズル列Ｇ2とで相違する。具体的には、第１ノズル列Ｇ1にてＸ方向に相互に隣合う各ノズルＮの中間に第２ノズル列Ｇ2の各ノズルＮが位置する。すなわち、複数のノズルＮがＸ方向に沿って千鳥状に配列（いわゆるスタガ配置）される。

図５は、圧力室基板３４の平面図である。図２および図５に例示される通り、第１実施形態の圧力室基板３４は、圧力室（キャビティ）となるべき複数の空間Ｓ（Ｓ1，Ｓ2）が形成された平板材である。複数の空間Ｓは、各ノズルＮに対応するようにＸ方向（第２方向）に沿って配列される。複数の空間Ｓの各々は、平面視でＹ方向（第１方向）に沿う貫通孔である。具体的には、図５に例示される通り、各空間Ｓは、Ｙ方向の正側の一端（以下「第１端」という）ＥAと負側の他端（以下「第２端」という）ＥBとにわたり平面視でＹ方向に沿って延在する長尺状に形成される。圧力室基板３４の材料や製法は任意であるが、例えばシリコンの単結晶で形成された基板をエッチング等の半導体製造技術により選択的に除去することで、所期の形状の圧力室基板３４を簡便かつ高精度に形成することが可能である。

図５に例示される通り、圧力室基板３４に形成された複数の空間Ｓは、複数の第１空間Ｓ1と複数の第２空間Ｓ2とに区分される。第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とはＸ方向に沿って交互に配列される。各空間Ｓのうち平面視で第１端ＥA側に位置する部分（以下「端部」という）Ｐに着目すると、第１空間Ｓ1の端部Ｐは平面視で第１ノズル列Ｇ1の１個のノズルＮに重なり、第２空間Ｓ2の端部Ｐは平面視で第２ノズル列Ｇ2の１個のノズルＮに重なる。図４を参照して前述した通り、第１ノズル列Ｇ1は第２ノズル列Ｇ2に対してＹ方向の正側に位置するから、第１空間Ｓ1の第１端ＥAは第２空間Ｓ2の第１端ＥAと比較してＹ方向における正側に位置する。すなわち、Ｙ方向における第１端ＥAの位置は第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで相違する。他方、Ｙ方向における第２端ＥBの位置は第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで共通する。すなわち、図５に例示される通り、各第１空間Ｓ1の第２端ＥBと各第２空間Ｓ2の第２端ＥBとは、Ｘ方向に平行な直線上に位置する。以上の説明から理解される通り、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とは、Ｙ方向における全長（第１端ＥAと第２端ＥBとの距離）が相違する。なお、Ｘ方向における各空間Ｓの流路径（横幅）φAは第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで同等である。

図２の連通板３２は、流路を形成するための平板材である。図２に例示される通り、第１実施形態の連通板３２には、開口部３２２と複数の供給孔３２４と複数の連通孔３２６とが形成される。図２に例示される通り、開口部３２２は、複数のノズルＮにわたり連続するように平面視でＸ方向に沿う長尺状に形成された貫通孔である。他方、供給孔３２４および連通孔３２６は、ノズルＮ毎に個別に形成された貫通孔である。また、図３に例示される通り、連通板３２のうちＺ方向の正側（圧力室基板３４とは反対側）の表面には、供給孔３２４と開口部３２２とを連通するようにＹ方向に延在する溝状の分岐路（マニホールド）３２８が供給孔３２４毎に形成される。連通板３２の材料や製法は任意であるが、例えば前述の圧力室基板３４と同様に、シリコンの単結晶で形成された基板を半導体製造技術により選択的に除去することで、所期の形状の連通板３２を簡便かつ高精度に形成することが可能である。

図５には、連通板３２の形状が破線で併記されている。図５に例示される通り、連通板３２の各供給孔３２４は、圧力室基板３４の各空間Ｓ（Ｓ1，Ｓ2）のうち第２端ＥB側の領域に平面視で重なるように空間Ｓ毎に形成される。前述の通り、Ｙ方向における第２端ＥBの位置は第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで共通するから、連通板３２の複数の供給孔３２４はＸ方向に沿って直線状に配列される。以上の説明から理解される通り、連通板３２の開口部３２２から各分岐路３２８に分岐するとともに下流側の供給孔３２４を経由して空間Ｓに到達するインクの流路がノズルＮ毎に個別に形成される。

他方、各連通孔３２６は、圧力室基板３４の各空間Ｓ（Ｓ1，Ｓ2）のうち第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なるように空間Ｓ毎に形成される。したがって、圧力室基板３４の各空間Ｓは連通孔３２６を介してノズルＮに連通する。具体的には、図５から理解される通り、第１空間Ｓ1は連通孔３２６を介して第１ノズル列Ｇ1のノズルＮに連通し、第２空間Ｓ2は連通孔３２６を介して第２ノズル列Ｇ2のノズルＮに連通する。前述の通り、Ｙ方向における第１端ＥAの位置（端部Ｐの位置）は第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで相違するから、第１空間Ｓ1に対応する連通孔３２６と第２空間Ｓ2に対応する連通孔３２６とはＹ方向における位置が相違する。具体的には、第１空間Ｓ1に対応する各連通孔３２６は第２空間Ｓ2に対応する各連通孔３２６に対してＹ方向の正側に位置する。すなわち、複数の連通孔３２６は、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とに対応する２列でＸ方向に沿って配列（千鳥配置ないしスタガ配置）される。

図５に例示される通り、Ｘ方向における連通孔３２６の流路径φBは、Ｘ方向における空間Ｓの流路径φAよりも大きい（φB＞φA）。また、連通孔３２６のうちＹ方向の正側の一端は平面視で各空間Ｓの外側に位置する。すなわち、連通孔３２６のうちＹ方向の正側の縁辺（内壁面）は、当該連通孔３２６に対応する空間Ｓの第１端ＥAからみてＹ方向の正側に位置する。以上の説明から理解される通り、空間Ｓの下流側には、当該空間Ｓと比較して流路径が拡大した連通孔３２６を経由してノズルＮに到達する流路が形成される。したがって、連通孔３２６の流路径φBが空間Ｓの流路径φAを下回る構成と比較して、空間Ｓの下流側の流路抵抗が低減され、空間Ｓ内のインクを円滑にノズルＮに流動させることが可能である。

図２および図３に例示される通り、連通板３２のうちＺ方向の負側の表面には筐体４２が設置される。筐体４２は、例えば樹脂材料の射出成形で一体的に成形された構造体である。図３に例示される通り、第１実施形態の筐体４２には収容部４２２と導入孔４２４とが形成される。収容部４２２は、平面視で連通板３２の開口部３２２に対応した外形の凹部であり、導入孔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、連通板３２の開口部３２２と筐体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孔４２４を通過したインクが液体貯留室Ｒに貯留される。図２および図３のコンプライアンス部４８は、液体貯留室Ｒの圧力変動を吸収するための要素であり、例えば可撓性のシート部材を包含する。具体的には、連通板３２の開口部３２２と各分岐路３２８と各供給孔３２４とを閉塞して液体貯留室Ｒの底面を構成するように、連通板３２のうちＺ方向の正側の表面にコンプライアンス部４８が設置される。

図２および図３から理解される通り、圧力室基板３４のうち連通板３２とは反対側の表面には振動板３６が積層される。すなわち、圧力室基板３４の各空間Ｓは振動板３６により封止される。第１実施形態の振動板３６は、弾性的に振動可能な平板材である。例えば、酸化シリコン等の弾性材料で形成された弾性膜と、酸化ジルコニウム等の絶縁材料で形成された絶縁膜との積層で振動板３６が構成される。

図３から理解される通り、圧力室基板３４の各空間Ｓを挟んで振動板３６と連通板３２とが相互に対向することで、振動板３６を上面として連通板３２を下面とする圧力室Ｃが形成される。以上の説明から理解される通り、液体貯留室Ｒに貯留されたインクが複数の分岐路３２８に分岐したうえで供給孔３２４を通過して各圧力室Ｃに並列に供給および充填され、振動板３６の振動に応じて圧力室Ｃから連通孔３２６とノズルＮとを通過して外部に噴射される。第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とではＹ方向における全長が相違するから、第１空間Ｓ1に対応する圧力室Ｃと第２空間Ｓ2に対応する圧力室Ｃとでは容積が相違する。具体的には、第１空間Ｓ1に対応する圧力室Ｃの容積は、第２空間Ｓ2に対応する圧力室Ｃの容積を上回る。

複数のノズルＮがＸ方向に沿って１列に配列される構成（以下「対比例」という）では、相互に隣合う各ノズルＮの間隔が過度に狭い（複数のノズルＮの密度が過度に高い）から、各ノズルＮによるインクの噴射に起因した気流が他のノズルＮから噴射されるインクに影響し、印刷濃度が風紋のように媒体１２の面内で不均等となる現象（風紋現象）が発生し得る。第１実施形態では、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで第１端ＥAの位置が相違するから、複数の圧力室ＣをＸ方向に沿って高密度に配置した構成にも関わらず、風紋現象が防止される程度に各ノズルＮの間隔を確保することが可能である。また、対比例では、複数の連通孔３２６がＸ方向に１列に沿って高密度に配列されるから、連通板３２のうちＸ方向に相互に隣合う各連通孔３２６の間の隔壁の板厚が充分に薄い。したがって、各連通孔３２６の内部の圧力変動が隔壁を介して周囲の連通孔３２６に伝播するという問題（いわゆるクロストーク）がある。第１実施形態では、第１空間Ｓ1に対応する連通孔３２６と第２空間Ｓ2に対応する連通孔３２６とでＹ方向の位置が相違する。すなわち、各連通孔３２６の間隔が対比例と比較して拡大される。したがって、連通孔３２６の内部の圧力変動が周囲の連通孔３２６に伝播するという前述の問題を低減できるという利点がある。

図２に例示される通り、振動板３６のうち圧力室基板３４とは反対側の表面には複数の圧電素子３８が形成される。図６は、振動板３６のうち圧力室基板３４とは反対側の表面を拡大した平面図および断面図（VI−VI線断面）である。図６に例示される通り、振動板３６のうち圧力室基板３４とは反対側の表面には、複数の第１電極３８２と圧電体層３８４と第２電極３８６とが積層される。複数の第１電極３８２の各々は、平面視で空間Ｓに重なるように空間Ｓ毎（圧力室Ｃ毎）に個別に形成されてＹ方向に沿う長尺状の個別電極であり、相互に間隔をあけてＸ方向に沿って配列される。

圧電体層３８４は、複数の空間Ｓにわたり連続するように圧電材料で形成されて複数の第１電極３８２を被覆する膜体である。第１実施形態の圧電体層３８４は、各空間Ｓの第１端ＥAからみてＹ方向の正側の位置と、各空間Ｓの第２端ＥBからみてＹ方向の負側の位置とにわたり形成される。圧電体層３８４のうち平面視で相互に隣合う各第１電極３８２の間隙の位置には、Ｙ方向に沿って延在する切込３８５（スリット）が形成される。

第２電極３８６は、複数の空間Ｓにわたり連続するように形成されて複数の第２電極３８６と圧電体層３８４とを被覆する共通電極である。第１電極３８２と圧電体層３８４と第２電極３８６とが平面視で重なる領域が圧電素子３８として機能する。すなわち、第１電極３８２（下電極）と圧電体層３８４と第２電極３８６（上電極）とで構成される圧電素子３８が圧力室Ｃ毎に振動板３６の表面に形成される。外部装置から第１電極３８２に供給される駆動信号に応じて各圧電素子３８は変位する。圧電素子３８の変位に連動した振動板３６の振動により圧力室Ｃ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孔３２６を通過してノズルＮから外部に噴射される。相互に隣合う各圧電素子３８の間には切込３８５が形成されるから、圧電素子３８の相互間にわたる振動の伝播は抑制される。

図２および図３の保護部材４４は、各圧電素子３８を保護するための平板状の構造体であり、例えば樹脂材料の射出成形で一体的に形成されたうえで振動板３６に積層される。第１実施形態の保護部材４４は、複数の圧電素子３８を被覆するように例えば接着剤を利用して振動板３６に固定される。図３に例示される通り、保護部材４４のうち振動板３６側の表面には空間（以下「収容空間」という）Ｖが形成される。

図３に例示される通り、保護部材４４は、複数の圧電素子３８を被覆する平板状の被覆部４４２と、被覆部４４２の周縁から振動板３６側に突起する枠状の接合部４４４とを包含する。接合部４４４の表面が振動板３６に固定されることで被覆部４４２は所定の間隔をあけて振動板３６に対向する。すなわち、保護部材４４の接合部４４４は、被覆部４４２を支持する脚部として機能する。接合部４４４の内周面で包囲されて被覆部４４２の表面を底面とする空間（窪み）が収容空間Ｖである。第１実施形態の収容空間Ｖは、振動板３６の表面に形成された複数の圧電素子３８を平面視で内包する矩形状に形成される。各圧電素子３８は、収容空間Ｖに収容された状態で駆動信号に応じて変位する。

図３に例示される通り、第１実施形態における保護部材４４の接合部４４４は、平面視でＹ方向の正側に位置するとともにＸ方向に沿って延在する部分（以下「支持部」という）５２を包含する。図７は、保護部材４４の支持部５２と圧力室基板３４の各空間Ｓ（各圧力室Ｃ）との関係を示す平面図および断面図（VII-VII線断面）である。なお、各圧電素子３８の図示は図７では便宜的に省略されている。

図７に例示される通り、第１実施形態の支持部５２は、各第１空間Ｓ1における第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なり、各第２空間Ｓ2の端部Ｐには重ならないように配置される。すなわち、支持部５２は、複数の第１空間Ｓ1の端部Ｐにわたり連続するようにＸ方向に沿って延在し、支持部５２の縁辺（内周面）５２２は、各第１空間Ｓ1の端部Ｐと各第２空間Ｓ2の端部Ｐとの間でＸ方向に沿って直線状に延在する。なお、圧電体層３８４の各切込３８５は、支持部５２の周縁５２２からみてＹ方向の負側に位置する。

振動板３６のうち平面視で各空間Ｓに重なる領域（以下「対向領域」という）Ａが図７では便宜的に網掛で図示されている。図７の対向領域Ａ1は第１空間Ｓ1に重なる領域であり、対向領域Ａ2は第２空間Ｓ2に重なる領域である。支持部５２は振動板３６の表面に固定されるから、振動板３６の各対向領域Ａのうち平面視で支持部５２に重なる領域では、対向領域Ａのうち支持部５２に重ならない領域と比較して振動が抑制される。第１実施形態では、前述の通り第１空間Ｓ1のうち第１端ＥA側の端部Ｐに保護部材４４の支持部５２が重なるから、第１空間Ｓ1に対応する対向領域Ａ1のうち端部Ｐに対応する部分が支持部５２により拘束されて振動が抑制される。すなわち、第２空間Ｓ2に対応する対向領域Ａ2は全域にわたり圧電素子３８に連動して振動するのに対し、振動板３６のうち第１空間Ｓ1に対応する対向領域Ａ1では、支持部５２に重なる領域の振動が支持部５２により抑制され、支持部５２に重ならない領域のみが圧電素子３８に連動して振動する。以上の説明から理解される通り、対向領域Ａ2は全体が振動領域（実際に振動する領域）として機能するのに対し、対向領域Ａ1は、支持部５２により規定される一部の領域が選択的に振動領域として機能する。前述の通り第１空間Ｓ1の容積は第２空間Ｓ2の容積を上回るが、振動板３６のうち対向領域Ａ1の一部の振動が保護部材４４の支持部５２により抑制されることで、振動板３６の振動による圧力室Ｃの体積の変動量（排除体積）は、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで略同等に調整される。

以上に説明した通り、第１実施形態では、第１空間Ｓ1の第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なるように保護部材４４の支持部５２が振動板３６に積層されることで、振動板３６のうち対向領域Ａ1の一部の振動が抑制される。したがって、流路内の狭窄部の位置を相違させることで各加圧液室の流路特性を調整する特許文献１の技術と比較して簡便な構成で各圧力室Ｃの流路特性（例えば前述の排除体積）を制御できるという利点がある。

また、第１実施形態では、第２端ＥBの位置が各第１空間Ｓ1と各第２空間Ｓ2とで共通する。すなわち、各第１空間Ｓ1の第２端ＥBと各第２空間Ｓ2の第２端ＥBとは、Ｘ方向に平行な直線上に位置する。したがって、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで第２端ＥBの位置を相違させた構成と比較して、各空間Ｓにインクを供給するための流路の構造が簡素化されるという利点がある。例えば、連通板３２の複数の供給孔３２４をＸ方向に直線状に配列するとともに複数の分岐路３２８の全長を同等とすることが可能である。また、流路の構造が簡素化されることで、例えばインクに混入した気泡を外部に排出し易いという利点もある。

なお、以上の例示の通り第２端ＥBの位置を第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで共通させた構成のもとで、第１端ＥAの位置を第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで相違させると、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2との容積の相違が顕在化するから、第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2との流路特性の相違が特に問題となり得る。第１実施形態では、保護部材４４の支持部５２を第１空間Ｓ1の端部Ｐに重ねることで振動板３６の振動が抑制されるから、以上の例示のように第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2との容積の相違が顕著な構成でも、各圧力室Ｃの流路特性（例えば排除体積）を簡便な構成で略同等に調整することが可能である。

また、第１実施形態では、各圧電素子３８を保護するための保護部材４４が、振動板３６の振動を抑制する手段（振動拘束手段）として流用される。したがって、振動板３６の振動の抑制に専用される要素を設置する場合と比較して、液体噴射ヘッド１００の構成が簡素化される（例えば部品点数が削減される）という利点がある。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。以下に例示する各形態において作用や機能が第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８は、第２実施形態における保護部材４４の支持部５２と圧力室基板３４の各空間Ｓとの関係を示す平面図および断面図（VIII-VIII線断面）である。図８に例示される通り、第２実施形態における保護部材４４の支持部５２は、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方における第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なるように配置される。すなわち、支持部５２の縁辺５２２は、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の各々の端部ＰからみてＹ方向の負側の位置でＸ方向に沿って直線状に延在する。図８から理解される通り、第１空間Ｓ1のうち平面視で支持部５２に重なる領域の面積は、第２空間Ｓ2のうち支持部５２に重なる領域の面積を上回る。

以上の構成では、第１空間Ｓ1に対応する対向領域Ａ1のうち端部Ｐを包含する部分の振動が第１実施形態と同様に支持部５２により抑制されるほか、第２空間Ｓ2に対応する対向領域Ａ2についても、第１端ＥA側の端部Ｐを包含する部分の振動が支持部５２により抑制される。すなわち、対向領域Ａ1および対向領域Ａ2の双方について支持部５２により振動領域が規定される。

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。また、第２実施形態においては、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方に支持部５２が重なるから、対向領域Ａ1の振動が支持部５２により抑制される一方で対向領域Ａ2については支持部５２が影響しない第１実施形態と比較して、振動板３６の振動の条件を第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで近付けることが可能である。したがって、第１実施形態と比較して高精度に各圧力室Ｃが同等の流路特性（例えば排除体積）に制御されるという利点がある。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態における振動板３６の表面を拡大した平面図および断面図（IX-IX線断面）である。図９に例示される通り、第３実施形態では、複数の第１電極３８２と圧電体層３８４と第２電極３８６とに加えて金属層５４が振動板３６の面上に形成される。金属層５４は、第２電極３８６に積層された導電膜である。具体的には、金属層５４は、第２電極３８６のうちＹ方向の正側の周縁を覆うようにＸ方向に沿って直線状（帯状）に延在する。金属層５４の材料は任意であるが、例えば、金（Ａu）やニクロム（ＮiＣr）等の単体金属やこれらの金属を含有する合金等が金属層５４の材料として好適に採用される。また、金属層５４の製法は任意であるが、例えばスパッタリング等の公知の成膜技術により５０ｎｍ以上の膜厚に形成することが可能である。以上のように第３実施形態では金属層５４が第２電極３８６に積層されるから、第２電極３８６の抵抗の影響が低減される。以上の効果を実現する観点からは、第２電極３８６と比較して低抵抗な導電材料で金属層５４を形成した構成が好適である。

図１０は、第３実施形態における金属層５４と各空間Ｓとの関係を示す平面図および断面図（X-X線断面図）である。図１０に例示される通り、第３実施形態の金属層５４は、第１実施形態の支持部５２と同様に、各第１空間Ｓ1における第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なり、各第２空間Ｓ2の端部Ｐには重ならないように形成される。すなわち、金属層５４のうちＹ方向の負側の縁辺５４２は、各第１空間Ｓ1の端部Ｐと各第２空間Ｓ2の端部Ｐとの間でＸ方向に沿って直線状に延在する。他方、第３実施形態における保護部材４４の支持部５２は、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の何れにも平面視で重ならない。すなわち、支持部５２の縁辺５２２は、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の各々の第１端ＥAからみてＹ方向の正側に位置する。

第３実施形態では、第１空間Ｓ1の端部Ｐに金属層５４が重なるから、第１空間Ｓ1に対応する対向領域Ａ1のうち端部Ｐに対応する部分が金属層５４により拘束されて振動が抑制される。すなわち、金属層５４は、対向領域Ａ1の振動を抑制するための錘（おもり）として機能する。以上の説明から理解される通り、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、第２空間Ｓ2に対応する対向領域Ａ2は全体が振動領域として機能するのに対し、第１空間Ｓ1に対応する対向領域Ａ1は、金属層５４により規定される一部の領域が選択的に振動領域として機能する。したがって、第３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。また、第３実施形態では、保護部材４４を振動板３６の振動の抑制に利用する必要がないから、第１実施形態と比較して保護部材４４の形状や寸法の自由度が増加するという利点もある。

＜第４実施形態＞
第４実施形態の液体噴射ヘッド１００は、第３実施形態と同様に、第２電極３８６に積層された金属層５４を具備する。図１１は、第４実施形態における金属層５４と各空間Ｓとの関係を示す平面図および断面図（XI-XI線断面図）である。図１１から理解される通り、第４実施形態における金属層５４は、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方の端部Ｐに平面視で重なるように配置される。すなわち、金属層５４の縁辺５４２は、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の各々の端部ＰからみてＹ方向の負側にてＸ方向に沿って直線状に延在する。図１１から理解される通り、第１空間Ｓ1のうち平面視で金属層５４に重なる領域の面積は、第２空間Ｓ2のうち金属層５４に重なる領域の面積を上回る。

以上の構成では、第１空間Ｓ1に対応する対向領域Ａ1のうち端部Ｐを包含する部分の振動が第３実施形態と同様に金属層５４により抑制されるほか、第２空間Ｓ2に対応する対向領域Ａ2についても、端部Ｐを包含する部分の振動が金属層５４により抑制される。すなわち、対向領域Ａ1および対向領域Ａ2の双方の振動領域が金属層５４により規定される。

第４実施形態においても第３実施形態と同様の効果が実現される。また、第４実施形態においては、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方に金属層５４が重なるから、第２実施形態と同様に、振動板３６の振動の条件を第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで近付けることが可能である。したがって、第３実施形態と比較して高精度に各圧力室Ｃが同等の流路特性に制御されるという利点がある。

＜第５実施形態＞
第５実施形態は、第１実施形態の支持部５２（図７）と第３実施形態の金属層５４（図１０）との双方を設置した形態である。図１２は、第５実施形態における支持部５２および金属層５４と圧力室基板３４の各空間Ｓとの関係を示す平面図および断面図（XII-XII線断面図）である。図１２に例示される通り、第５実施形態では、各第１空間Ｓ1における第１端ＥA側の端部Ｐに、保護部材４４を構成する支持部５２と、第２電極３８６に積層された金属層５４との双方が平面視で重なる。したがって、第１実施形態および第３実施形態と同様の効果が実現される。また、第５実施形態によれば、支持部５２のみが第１空間Ｓ1に重なる第１実施形態や、金属層５４のみが第１空間Ｓ1に重なる第３実施形態と比較して、振動板３６の対向領域Ａ1の振動を充分に抑制できるという利点がある。

＜第６実施形態＞
第６実施形態は、第２実施形態の支持部５２（図８）と第４実施形態の金属層５４（図１１）との双方を設置した形態である。図１３は、第６実施形態における支持部５２および金属層５４と圧力室基板３４の各空間Ｓとの関係を示す平面図および断面図（XIII-XIII線断面図）である。図１３に例示される通り、第６実施形態では、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方における第１端ＥA側の端部Ｐに支持部５２と金属層５４とが平面視で重なる。したがって、第２実施形態および第４実施形態と同様の効果が実現される。また、第６実施形態によれば、支持部５２および金属層５４の一方のみが各空間Ｓに重なる構成と比較して、振動板３６の各対向領域Ａ（Ａ1，Ａ2）の振動を充分に抑制できるという利点がある。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。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）振動板３６の振動を抑制する手段（振動拘束手段）は、前述の各形態で例示した支持部５２や金属層５４に限定されない。例えば、以下に例示する要素（接着層５６，保護層５８）を振動拘束手段として利用することも可能である。

（ａ）接着層５６
図１４には、液体噴射ヘッド１００の各要素の接合に利用される接着剤で形成された接着層５６を振動拘束手段として利用した形態が例示されている。図１４の接着層５６は、保護部材４４を振動板３６の表面に固定するために利用される。接着層５６の材料は任意であるが、例えばエポキシ系やシリコン系等の接着剤が好適に利用される。接着層５６は、各第１空間Ｓ1における第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なり、振動板３６の対向領域Ａ1のうち第１空間Ｓ1の端部Ｐに対応した領域の振動を抑制する。なお、第２実施形態や第４実施形態の例示から類推される通り、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方における第１端ＥA側の端部Ｐに接着層５６が重なる構成や、支持部５２または金属層５４が接着層５６とともに第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の片方または双方に重なる構成も採用され得る。

（ｂ）保護層５８
図１５には、各圧電素子３８を保護するための保護層５８が図示されている。図１５の保護層５８は、各圧電素子３８の周縁部に平面視で重なるように第２電極３８６に積層された絶縁層であり、例えばポリイミド等の有機材料や酸化アルミニウム（Ａl₂Ｏ₃）等の無機材料で２５ｎｍ以上の膜厚に形成される。保護層５８は、各第１空間Ｓ1における第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なり、振動板３６の対向領域Ａ1のうち第１空間Ｓ1の端部Ｐに対応した領域の振動を抑制する。第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方の端部Ｐに保護層５８が重なる構成や、支持部５２または金属層５４が保護層５８とともに第１空間Ｓ1や第２空間Ｓ2に重なる構成も採用され得る。

以上の説明から理解される通り、振動拘束手段は、振動板３６の一部の振動を抑制する要素として包括的に表現され、支持部５２，金属層５４，接着層５６および保護層５８は振動拘束手段の例示である。なお、第５実施形態や第６実施形態の例示から理解される通り、複数の要素の組合せを振動拘束手段として利用することも可能である。

（２）前述の各形態では、保護部材４４の支持部５２の縁辺５２２が平面視でＸ方向に沿って直線状に延在する構成を例示したが、支持部５２の平面的な形状は以上の例示に限定されない。例えば、図１６に例示される通り、Ｙ方向における縁辺５２２の位置を空間Ｓ毎に相違させた構成も採用され得る。具体的には、支持部５２の縁辺５２２のうち第１空間Ｓ1に対応する領域は、第２空間Ｓ2に対応する領域と比較してＹ方向の負側に位置する。なお、以上の例示では保護部材４４の支持部５２を例示したが、支持部５２以外の振動拘束手段（例えば金属層５４，接着層５６，保護層５８）についても同様の構成が採用され得る。例えば図１７に例示される通り、金属層５４の縁辺５４２の位置を空間Ｓ毎に相違させることも可能である。

（３）図１８の部分(A)に例示される通り、振動板３６のうち平面視で振動拘束手段５０（例えば支持部５２，金属層５４，接着層５６，保護層５８）の縁辺５０A（例えば縁辺５２２や縁辺５４２）を挟んで当該振動拘束手段５０とは反対側の領域が圧電素子３８に連動して振動し得る。すなわち、振動拘束手段５０の縁辺５０Aを境界として振動領域が画定される。しかし、図１８の部分(B)に例示される通り、実際には振動拘束手段５０も振動板３６とともに変位し得るから、振動領域の境界が振動拘束手段５０の縁辺５０Aに合致しない場合も発生し得る。以上の説明から理解される通り、振動板３６のうち複数の空間Ｓにわたる振動拘束手段５０の縁辺５０Aに応じた振動領域が振動する。

（４）前述の各形態では、第１空間Ｓ1（および第２空間Ｓ2）の第１端ＥA側の端部Ｐに平面視で重なるように振動拘束手段を設置したが、以上の構成に加えて（または以上の構成に代えて）、第１空間Ｓ1や第２空間Ｓ2の第２端ＥB側の端部に平面視で重なるように振動拘束手段を設置することも可能である。

（５）前述の各形態では、Ｙ方向における第２端ＥBの位置が第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで共通する構成を例示したが、図１９に例示される通り、Ｙ方向における第２端ＥBの位置が第１空間Ｓ1と第２空間Ｓ2とで相違する構成においても、前述の各形態と同様の構成が採用され得る。例えば図１９に例示される通り、各第１空間Ｓ1の第１端ＥA側の端部に平面視で重なるように振動拘束手段５０-1を配置するとともに、各第２空間Ｓ2の第２端ＥB側の端部に平面視で重なるように振動拘束手段５０-2を配置した構成が想定される。また、図２０に例示される通り、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方における第１端ＥA側の端部に重なるように振動拘束手段５０-1を配置し、第１空間Ｓ1および第２空間Ｓ2の双方における第２端ＥB側の端部に重なるように振動拘束手段５０-2を配置することも可能である。図１９や図２０の構成でも、各圧力室Ｃの特性を簡便な構成により制御するという所期の効果は確かに実現される。

（６）前述の各形態では、第１電極３８２（下電極）を圧力室Ｃ毎の個別電極として第２電極３８６を複数の圧力室Ｃにわたる共通電極としたが、第１電極３８２を複数の圧力室Ｃにわたる共通電極として第２電極３８６を圧力室Ｃ毎の個別電極とすることも可能である。また、第１電極３８２および第２電極３８６の双方を圧力室Ｃ毎の個別電極とした構成も採用され得る。

（７）前述の各形態では、媒体１２が搬送されるＹ方向に直交するＸ方向に複数の液体噴射ヘッド１００を配列したラインヘッドを例示したが、シリアルヘッドにも本発明を適用することが可能である。例えば図２１に例示される通り、前述の各形態に係る複数の液体噴射ヘッド１００を搭載したキャリッジ２８が制御装置２２による制御のもとでＸ方向に往復しながら、各液体噴射ヘッド１００が媒体１２にインクを噴射する。

（８）以上の各形態で例示した印刷装置１０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。

１０……印刷装置（液体噴射装置）、１２……媒体、１４……液体容器、２２……制御装置、２４……搬送機構、２６……液体噴射モジュール、２８……キャリッジ、１００……液体噴射ヘッド、３２……連通板、３２２……開口部、３２４……供給孔、３２６……連通孔、３２８……分岐路、３４……圧力室基板、３６……振動板、３８……圧電素子、３８２……第１電極、３８４……圧電体層、３８５……切込、３８６……第２電極、４２……筐体、４２２……収容部、４２４……導入孔、４４……保護部材、４４２……被覆部、４４４……接合部、４６……ノズル板、４８……コンプライアンス部、５０……振動拘束手段、５０A，５２２，５４２……縁辺、５２……支持部、５４……金属層、５６……接着層、５８……保護層、Ｓ……空間、Ｓ1……第１空間、Ｓ2……第２空間、Ｃ……圧力室、Ｒ……液体貯留室、Ｎ……ノズル、Ｇ1……第１ノズル列、Ｇ2……第２ノズル列、Ｐ……端部、Ａ（Ａ1，Ａ2）……対向領域。

Claims (8)

1. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層された圧電素子および振動拘束手段と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、前記第１方向における他端の位置が同じであり、
   前記振動拘束手段は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なるように形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
2. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層され、上電極と圧電体層と下電極とを含む圧電素子と、
   前記上電極に積層された金属層と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、
   前記金属層は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なるように形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
3. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層された圧電素子と、
   前記圧電素子が内部で変位可能な収容空間を有し前記圧電素子を覆うように前記振動板に積層される保護部材と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、
   前記保護部材は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なるように形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
4. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層された圧電素子および振動拘束手段と、
   前記振動板とは反対側で前記圧力室基板に積層され、前記一端側で前記空間とノズルとを連通させる連通孔を有する連通板と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、
   前記連通孔は、前記第２方向において前記空間よりも流路径が大きく、前記第１方向において前記空間の外側に一端が位置し、
   前記振動拘束手段は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なるように形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
5. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層された圧電素子および振動拘束手段と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、
   前記振動拘束手段は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なるように前記第２方向に直線状に延在して形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
6. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層された圧電素子および振動拘束手段と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、
   前記振動拘束手段は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なり、かつ、前記第２空間には重ならないように形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
7. 第１方向に沿う圧力室となるべき複数の空間が前記第１方向に直交する第２方向に形成された圧力室基板と、
   前記圧力室基板に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記圧力室基板とは反対側で前記振動板に積層された圧電素子と、
   前記圧電素子が内部で変位可能な収容空間を有し前記圧電素子を覆うように前記振動板に積層される保護部材と、
   前記保護部材を前記振動板に固定するための接着層と
   を具備し、
   前記複数の空間のうちの第１空間と第２空間とは、前記第１方向における一端の位置が互いに異なり、
   前記接着層は、平面視で少なくとも前記第１空間における前記一端側の部分に重なるように形成されて前記振動板の振動を抑制する
   液体噴射ヘッド。
8. 請求項１から請求項７の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。
   

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