JP6816718B2 - 液体噴射ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、ノズルに連通する圧力室に圧力変動を与えて、圧力室内の液体をノズルから
噴射させるインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに関する。

液体噴射ヘッドは、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッタ
ー等の画像記録装置に用いられているが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着
弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば
、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（
Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成す
る電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されて
いる。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製
造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴
射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ
製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記の液体噴射ヘッドは、複数のノズル、ノズル毎に形成された圧力室、これらのノズ
ルと圧力室とを連通する連通孔、及び、各圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素
子（アクチュエーターの一種）を備えている。ここで、連通孔は、液体噴射ヘッド内の液
体が増粘したり、液体内の成分が沈降したりすることによる液体の物性の変化に対応させ
るバッファとしての機能を有している。このため、その高さを圧力室の高さに比して高く
することで体積、すなわち液体容量を確保している。しかしながら、連通孔の高さを高く
すると、隣り合う連通孔の間を区画する隔壁の剛性が低くなり易い。その結果、ノズルか
らの液体の噴射等がこれに隣り合うノズルからの液体の噴射に影響を与える現象、いわゆ
るクロストークが生じ易くなる。

そこで、連通孔間の隔壁の剛性を向上させるべく、隣り合うノズルおよびこれに対応す
る連通孔の位置を圧力室の長手方向に互いに異ならせたものが提案されている（例えば、
特許文献１参照）。この場合、各ノズルからの液体の噴射特性を揃える観点から、各圧力
室の長手方向の寸法は同じに揃えられている。このため、隣り合う圧力室の位置も連通孔
に対応させて長手方向に互いに異ならせている。

特開２００５−３４９９７号公報

しかしながら、隣り合う圧力室の位置を長手方向に互いに異ならせた場合、当該圧力室
が形成される基板が、これに応じて長手方向に大きくなるため、液体噴射ヘッドの小型化
に不利になっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能な
液体噴射ヘッドを提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、圧力室
となる空間が第１の方向に沿って複数形成された圧力室基板と、
前記圧力室内の液体を噴射するノズルが前記圧力室に対応して複数形成されたノズル基
板と、
前記圧力室基板と前記ノズル基板との間において前記ノズルとこれに対応する前記圧力
室とを連通する連通孔が複数形成された流路基板と、を備え、
各圧力室の前記第１の方向に直交する第２の方向における両端は、当該第２の方向の所
定位置に揃えて形成され、
前記第１の方向に隣り合う前記ノズルは、前記第２の方向における位置を互いに異なら
せて形成され、
前記第１の方向に隣り合う前記連通孔の少なくとも一部は、該ノズルに対応させて前記
第２の方向における位置を互いに異ならせて形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、各圧力室の第２の方向における両端を所定の位置に揃えたので、圧
力室基板を小さくでき、ひいては液体噴射ヘッドの小型化が可能になる。また、隣り合う
ノズルの位置を第２の方向に互いに異ならせたので、各ノズルから同時に液滴を噴射する
ことにより発生する不規則な気流（乱流）が着弾位置に影響を及ぼす現象、いわゆる風紋
の発生を抑制できる。さらに、隣り合う連通孔の少なくとも一部を第２の方向に互いに異
ならせたので、隣り合う連通孔間を区画する隔壁の剛性を高めることができ、ノズルから
の液体の噴射等がこれに隣り合うノズルからの液体の噴射に影響を与える現象、いわゆる
クロストークを抑制できる。

上記構成において、前記圧力室に対して液体を供給する供給口は、前記流路基板に形成
された構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、圧力室基板を更に小さくすることができる。

上記各構成において、前記連通孔は、圧力室側に形成された第１空間と、ノズル側に形
成された第２空間とを備え、
各第１空間の前記第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成
され、
前記第１の方向に隣り合う前記第２空間は、前記第２の方向における位置を互いに異な
らせて形成された構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、クロストークを抑制しつつ、第１空間により連通孔の液体容量を確
保することができる。

上記構成において、前記第１空間の前記第２の方向における一側の端は、前記圧力室の
同側の端と同じ位置或いは当該圧力室の端から圧力室の外側に外ずれた位置に形成された
構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、圧力室から連通孔に向けて液体をスムーズに流すことができ、気泡
が滞留することを抑制できる。また、圧力室の一側の端まで、実効的な圧力が発生する空
間として利用できるため、液体噴射効率が向上する。

また、上記各構成において、前記第２空間は、圧力室側に形成された第１小空間と、ノ
ズル側に形成された第２小空間とを備え、
前記第１小空間の前記第１の方向における寸法は、前記圧力室の前記第１の方向におけ
る寸法よりも小さく、
前記第２小空間の前記第１の方向における寸法は、前記第１小空間の前記第１の方向に
おける寸法よりも大きいことが望ましい。

この構成によれば、隣り合う連通孔間を区画する隔壁の剛性を高めつつ、ノズル近傍の
流路抵抗が高くなることを抑制できる。これにより、クロストークを抑制しつつ、ノズル
から噴射される液滴の噴射方向がばらつくことを抑制できる。

上記構成において、前記第２小空間の前記ノズル基板に直交する方向における寸法は、
前記第１小空間の前記ノズル基板に直交する方向における寸法よりも小さいことが望まし
い。

この構成によれば、隣り合う連通孔間を区画する隔壁の剛性を十分に確保することがで
きる。

または、上記各構成において、前記ノズル基板の前記第２空間に対応する領域に当該第
２空間と連通する凹空間が形成されると共に、当該凹空間内に前記ノズルが開設され、
前記凹空間の前記第１の方向における寸法は、前記第２空間の前記第１の方向における
寸法よりも大きいことが望ましい。

この構成によれば、連通孔の隔壁の剛性を確保しつつ、ノズル近傍の流路抵抗の低下を
抑制できる。これにより、クロストークを抑制しつつ、ノズルから噴射される液滴の噴射
方向がばらつくことを抑制できる。

さらに、上記各構成において、前記第２空間の前記第２の方向における両側壁は、前記
ノズル基板に直交する方向に延在し、
前記ノズルは、前記第２空間に対して前記第２の方向における前記第１の方向に隣り合
うノズル側とは反対側の側壁寄りにずれて配置された構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、第１の方向に隣り合うノズルの間隔を広げることができ、風紋の発
生を更に抑制できる。また、第２空間の第２の方向における両側壁は、ノズル基板に直交
する方向に延在しているので、第２空間内に気泡が滞留することを抑制できる。

また、上記各構成において、前記流路基板は、シリコン製の基板であって、
前記連通孔はエッチングにより前記流路基板に形成された構成を採用することが望まし
い。

この構成によれば、連通孔を精度よく且つ容易に作成できる。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 圧力室の長手方向に沿った記録ヘッドの断面図である。 圧力室基板上から見た記録ヘッドの平面図である。 図２における領域Ａの拡大図である。 図４におけるＢ−Ｂ断面図である。 第２実施形態における圧力室基板上から見た記録ヘッドの平面図である。 第３実施形態における圧力室列設方向に沿った記録ヘッドの要部断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述
べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の
範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限られるものではない。また、以下の説明では、本発明の液体噴射ヘッドの一種であるイ
ンクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載した液体噴射装置の一種であるイ
ンクジェット式プリンター（以下、プリンター）を例に挙げる。

プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の
記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の
記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付
けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、
記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは
、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ
７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリン
ターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録
ヘッドに供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミ
ングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルス
モーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０
に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走
査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によっ
て検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置
情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。

また、キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリ
ッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションに
は、端部側から順に、記録ヘッド３のノズル面（ノズル基板２１）に形成されたノズル２
２を封止するキャップ１１、及び、ノズル面を払拭するためのワイピングユニット１２が
配置されている。

次に記録ヘッド３について説明する。図２は、圧力室３０の長手方向に沿った記録ヘッ
ド３の断面図である。図３は、圧力室基板２９上から見た記録ヘッド３の平面図である。
図４は、図２における領域Ａの拡大図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面図、すな
わち、圧力室列設方向に沿った記録ヘッド３の断面図である。本実施形態における記録ヘ
ッド３は、図２に示すように、アクチュエーターユニット１４および流路ユニット１５が
積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。なお、本実施形態では、圧力
室３０の列が２列形成されているが、図２では、一方の圧力室３０の列に対応する構成を
省略している。また、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。

ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にイ
ンクを供給するリザーバー１８が形成されている。このリザーバー１８は、複数列設（並
設）された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間であり、２列に列設された圧力室
３０の列に対応して２つ形成されている。本実勢形態では、圧力室３０の列設方向（以下
、第１の方向Ｘという。）に対して直交する方向（以下、第２の方向Ｙという。）におい
て、収容空間１７を挟んだ両側にリザーバー１８がそれぞれ形成されている。また、ヘッ
ドケース１６の上方には、インクカートリッジ７側からのインクをリザーバー１８に導入
するインク導入路（図示せず）が形成されている。さらに、ヘッドケース１６の下面側に
は、当該下面からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７
が形成されている。流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決め状態で接合さ
れると、流路ユニット１５上に接合されたアクチュエーターユニット１４が収容空間１７
内に収容されるように構成されている。

ヘッドケース１６の下面に接合される流路ユニット１５は、流路基板２４、ノズル基板
２１およびコンプライアンスシート２８を有している。流路基板２４は、シリコン製の板
材であり、本実施形態では、表面（上面および下面）を（１１０）面としたシリコン単結
晶基板から作製されている。この流路基板２４には、図２に示すように、リザーバー１８
と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５、この共通液室２５を
介してリザーバー１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する供給口２６及び各圧
力室３０とこれに対応するノズル２２とを連通する連通孔２７が、エッチングにより形成
されている。

共通液室２５は、第１の方向Ｘ（すなわち、圧力室３０の列設方向）に沿った長尺な空
部であり、２つのリザーバー１８に対応して２列形成されている。この共通液室２５は、
流路基板２４の板厚方向を貫通した第１液室２５ａと、流路基板２４の下面側から上面側
に向けて当該流路基板２４の板厚方向の途中まで窪ませ、上面側に薄板部を残した状態で
形成された第２液室２５ｂと、から構成される。供給口２６は、第２液室２５ｂの薄板部
において、圧力室３０に対応して第１の方向Ｘに沿って複数形成されている。この供給口
２６は、図３に示すように、流路基板２４と圧力室基板２９とが位置決め状態で接合され
た状態で、対応する圧力室３０の第２の方向Ｙ（すなわち、圧力室３０の長手方向）にお
ける他側（連通孔２７とは反対側）の端部と連通する。

連通孔２７は、流路基板２４の各ノズル２２に対応する位置を板厚方向に貫通して形成
される。すなわち、連通孔２７は圧力室基板２９とノズル基板２１との間において、ノズ
ル２２とこれに対応する圧力室３０とを連通する。この連通孔２７は、圧力室３０の列に
対応して第１の方向Ｘに沿って複数形成されている。本実施形態の連通孔２７は、図３に
示すように、流路基板２４と圧力室基板２９とが位置決めされて接合された状態で、対応
する圧力室３０の第２の方向Ｙにおける一側（供給口２６とは反対側）の端部と連通する
。そして、第１の方向Ｘに隣り合う連通孔２７の下部（後述する第２空間３９）は、第２
の方向Ｙにおける位置を異ならせて形成されている。なお、この連通孔２７の構成に関し
、詳しくは後述する。

ノズル基板２１は、流路基板２４の下面（圧力室基板２９とは反対側の面）に接合され
たシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態のノズル基板２
１は、流路基板２４における共通液室２５から外れた領域に接合されている。このノズル
基板２１には、複数のノズル２２が第１の方向Ｘに沿って直線状（列状）に開設されてい
る。本実施形態では、一の圧力室３０の列に対応して、当該圧力室３０の列設ピッチ（す
なわち、ドット形成密度に対応したピッチ）の２倍のピッチでノズル列が２列、互いに半
ピッチ（圧力室３０の列設ピッチ）ずれた状態で列設されている。すなわち、２列の圧力
室３０の列に対応してノズル列が４列形成されている。一の圧力室３０の列に対応する２
列のノズル列は、図３に示すように、連通孔２７に対して第２の方向Ｙにおける一側（図
３における左側）にずれた位置と他側（図３における右側）にずれた位置にそれぞれ配置
されている。換言すると、第１の方向Ｘに隣り合う圧力室３０に対応するノズル２２は、
第２の方向Ｙにおける位置を互いに異ならせて配置されている。このように配置すること
で、各ノズル２２から同時にインク滴を噴射することにより発生する不規則な気流（乱流
）が着弾位置に影響を及ぼす現象、いわゆる風紋の発生を抑制できる。なお、このノズル
２２の開口位置等は、連通孔２７の構成と併せて後で詳しく説明する。

コンプライアンスシート２８は、流路基板２４のノズル基板２１が接合された領域から
外れた領域であって、共通液室２５に対応する領域に、当該共通液室２５の下面側の開口
を塞ぐ状態で接合されている。このコンプライアンスシート２８は、可撓性を有する可撓
膜２８ａと、この可撓膜２８ａが上面に固定される硬質な固定板２８ｂと、からなる。固
定板２８ｂの共通液室２５に対応する位置には、可撓膜２８ａの可撓変形が阻害されない
ように開口が設けられている。これにより、共通液室２５の下面側は、可撓膜２８ａのみ
によって区画されたコンプライアンス部となる。このコンプライアンス部によって、リザ
ーバー１８および共通液室２５内のインクに発生する圧力変化を吸収することができる。

アクチュエーターユニット１４は、圧力室基板２９、振動板３１、圧電素子３２および
封止板３３が積層されてユニット化されている。このアクチュエーターユニット１４は、
収容空間１７内に収容可能なように、収容空間１７よりも小さく形成されている。

圧力室基板２９は、シリコン製の板材であり、本実施形態では、表面（上面および下面
）を（１１０）面としたシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室基板２９に
は、圧力室３０となるべき空間が各ノズル２２に対応して複数列設されている。この圧力
室３０は、第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙに長尺な空部であり、第２の方向Ｙ（す
なわち、圧力室３０の長手方向）の一側の端部に連通孔２７が連通し、他側の端部に供給
口２６が連通する。本実施形態では、圧力室３０となるべき空間の列が２列形成されてい
る。そして、各圧力室３０の列は、第１の方向Ｘに沿って直線状に列設されている。すな
わち、図３に示すように、同じ列内における各圧力室３０の第２の方向Ｙにおける両端は
、当該第２の方向Ｙの所定位置に揃えて形成されている。ここで、圧力室３０の端とは、
圧力室３０の下側（流路基板２４側）の最外端を意味する。例えば、本実施形態のように
、圧力室３０の側面が下方に向けて下り傾斜している場合、この傾斜の下端が圧力室３０
の端となる。また、本実施形態の圧力室３０は、図３に示すように、平面視において長方
形状に形成されているため、第２の方向Ｙの両側面が圧力室３０の端となる。なお、例え
ば、平面視において圧力室の第２の方向Ｙにおける両側面が斜めに形成される場合、すな
わち圧力室が平行四辺形状等に形成される場合、最も外側の頂点が圧力室の端となる。

振動板３１は、圧力室基板２９の上面（流路基板２４側とは反対側の面）に積層され、
圧力室３０となるべき空間の上部開口を封止している。すなわち、振動板３１により、圧
力室３０が区画されている。この振動板３１は、例えば、圧力室基板２９の上面に形成さ
れた二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジル
コニウム（ＺｒＯ₂）からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この絶縁膜上（すなわち
、振動板３１の圧力室基板２９側とは反対側の面）における各圧力室３０に対応する領域
に圧電素子３２がそれぞれ積層されている。

本実施形態の圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は
、例えば、振動板３１上に、下電極層、圧電体層および上電極層（いずれも図示せず）が
順次積層されてなる。このように構成された圧電素子３２は、下電極層と上電極層との間
に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、上下方向に撓み変形する。本実施形態で
は、２列に形成された圧力室３０の列に対応して、圧電素子３２の列が２列形成されてい
る。なお、下電極層および上電極層は、両側の圧電素子３２の列から当該列の間の領域ま
で延在され、図示しないフレキシブルケーブルと接続されている。

封止板３３は、２列に形成された圧電素子３２の列を覆うように振動板３１上に積層さ
れている。封止板３３の内部には、圧電素子３２の列を収容可能な長尺な圧電素子収容空
間３６が形成されている。この圧電素子収容空間３６は、封止板３３の下面側（振動板３
１側）から上面側（ヘッドケース１６側）に向けて封止板３３の高さ方向途中まで形成さ
れた窪みである。本実施形態では、列設された圧電素子３２の列が２列に形成されている
ため、これに対応して、圧電素子収容空間３６が２列形成されている。なお、一方の圧電
素子収容空間３６と他方の圧電素子収容空間３６との間の領域には、封止板３３が板厚方
向に除去された貫通空間（図示せず）が形成されている。この貫通空間内にフレキシブル
ケーブルが挿通されて、当該フレキシブルケーブルと下電極層および上電極層とが接続さ
れる。

このように構成された記録ヘッド３では、インクカートリッジ７からのインクをリザー
バー１８、共通液室２５、供給口２６等の液体流路を介して圧力室３０内に取り込む。そ
して、制御部からの駆動信号を圧電素子３２に供給することで、圧電素子３２を駆動させ
て圧力室３０に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用することで連通孔２７を介して
ノズル２２からインク滴を噴射させる。

次に、上記した連通孔２７の構成について詳しく説明する。本実施形態の連通孔２７は
、図４及び図５に示すように、圧力室３０側に形成され、当該圧力室３０と直接連通する
第１空間３８と、ノズル２２側に形成され、当該ノズル２２と直接連通する第２空間３９
とを備えている。また、この第２空間３９は、圧力室３０側に形成され、第１空間３８と
連通する第１小空間４０と、ノズル２２側に形成され、当該ノズル２２と直接連通する第
２小空間４１とを備えている。

第１空間３８は、図３に示すように、圧力室３０の列に対応して圧力室３０の列設方向
に沿って直線状に列設されている。すなわち、各第１空間３８の第２の方向Ｙにおける両
端は、当該方向Ｙの所定位置に揃えて形成されている。第１空間３８の第２の方向Ｙにお
ける寸法は、図４に示すように、第２空間３９の第２の方向Ｙにおける寸法よりも大きく
形成されている。この第１空間３８により、連通孔２７の体積を増やすことができ、液体
容量を確保することができる。また、本実施形態の第１空間３８の第２の方向Ｙにおける
一側（供給口２６とは反対側）の端は、圧力室３０の同側の端と同じ位置に揃えられてい
る。具体的には、下り傾斜した圧力室３０の側面の下端と第１空間３８の側面との間に段
差を形成することなく、圧力室３０と第１空間３８とが連通している。このようにするこ
とで、圧力室３０から連通孔２７に向けてインクをスムーズに流すことができる。この点
に関し、例えば、第１空間の第２の方向Ｙにおける一側の端を圧力室の同側の端よりも内
側に形成した場合、換言すると連通孔を圧力室の端より内側に開口した場合、圧力室の当
該連通孔よりも外側の空間がインクの流れに対していわゆる袋小路となり、気泡が滞留す
る虞がある。これに対し、本実施形態の構成では、このような不具合を抑制できる。さら
に、圧力室３０の一側の端まで、実効的な圧力が発生する空間として利用できるため、上
記の袋小路が形成される場合と比べて、インクの噴射効率が向上する。なお、第１空間の
第２の方向Ｙにおける一側（供給口２６とは反対側）の端を、圧力室の同側の端から圧力
室の外側に外ずれた位置に形成することもできる。この場合でも、圧力室に袋小路となる
空間が形成されないため、気泡の滞留を抑制でき、また、インクの噴射効率を向上させる
ことができる。

第２空間３９（第１小空間４０および第２小空間４１）は、図４に示すように、第２の
方向Ｙにおける寸法が第１空間３８の第２の方向Ｙにおける寸法よりも小さく形成されて
いる。また、図３及び図４に示すように、第１の方向Ｘに隣り合う連通孔２７の第２空間
３９は、ノズル２２に対応させて第２の方向Ｙにおける位置を異ならせて形成されている
。具体的には、第１空間３８に対して第２の方向Ｙの一側（図３における左側）寄りに連
通する第２空間３９と、他側（図３における右側）寄りに連通する第２空間３９とが第１
の方向Ｘに沿って交互に配置されている。本実施形態では、図４に示すように、一側寄り
に連通する第２空間３９の第２の方向Ｙにおける一側の側壁と第１空間３８の同側の側壁
とは、第２の方向Ｙにおける位置が揃えられている。このため、一側寄りに連通する第２
空間３９の第２の方向Ｙにおける他側の側壁と第１空間３８の同側の側壁との間には段差
が形成される。また、他側寄りに連通する第２空間３９の第２の方向Ｙにおける他側の側
壁と第１空間３８の同側の側壁とは、第２の方向Ｙにおける位置が揃えられている。この
ため、他側寄りに連通する第２空間３９の第２の方向Ｙにおける一側の側壁と第１空間３
８の同側の側壁との間には段差が形成される。

なお、一側寄りに連通する第２空間３９の第２の方向Ｙにおける一側の側壁を、第１空
間３８の同側の側壁よりも内側に配置することもできる。同様に、他側寄りに連通する第
２空間３９の第２の方向Ｙにおける他側の側壁を、第１空間３８の同側の側壁よりも内側
に配置することもできる。これらの場合、第２空間３９と第１空間３８との境界において
第２の方向Ｙにおける両側壁に段差が形成される。このため、連通孔２７内においてスム
ーズにインクを流す観点から、本実施形態のように、第２空間３９と第１空間３８との境
界において第２の方向Ｙにおける一方の側壁を揃えることが望ましい。

第２空間３９の上側の部分である第１小空間４０は、図５に示すように、第１の方向Ｘ
における寸法Ｗ３が第１空間３８の第１の方向Ｘにおける寸法と略同じに揃えられ、且つ
圧力室３０の第１の方向Ｘにおける寸法Ｗ１よりも小さく形成されている。これにより、
第１の方向Ｘに隣り合う連通孔２７間の隔壁Ｗｘの剛性を高めることができ、ノズル２２
からのインクの噴射等が隔壁Ｗｘを介してこれに隣り合うノズル２２からのインクの噴射
に影響を与える現象、いわゆるクロストークを抑えることができる。また、第２空間３９
の下側の部分である第２小空間４１は、第１の方向Ｘにおける寸法Ｗ２が圧力室３０の第
１の方向Ｘにおける寸法Ｗ１よりも小さく、且つ第１小空間４０の第１の方向Ｘにおける
寸法Ｗ３よりも大きく形成されている。なお、第２小空間４１の第２の方向Ｙにおける寸
法は、第１小空間４０の第２の方向Ｙにおける寸法と略同じに揃えられている。そして、
第２小空間４１のノズル基板２１に直交する方向Ｚにおける寸法（すなわち高さ）Ｈ２は
、第１小空間４０のノズル基板２１に直交する方向Ｚにおける寸法Ｈ１よりも小さく形成
されている。これにより、隔壁Ｗｘの剛性を確保しつつ、連通孔２７内のノズル２２近傍
における流路抵抗を低くすることができる。すなわち、第２空間３９の第１小空間４０に
より第１空間３８よりも狭められた流路面積（断面積）が、第２小空間４１により広げら
れるため、ノズル２２近傍の流路抵抗を低くすることができる。その結果、ノズル２２か
ら噴射されるインク滴の噴射方向がばらつくことを抑制できる。

なお、連通孔２７（すなわち、第１空間３８、第１小空間４０、第２小空間４１）の周
囲の側壁（換言すると、連通孔２７を区画する四方の隔壁の内面）は、上下方向Ｚ（ノズ
ル基板２１に直交する方向、或いは、インクの噴射方向）に沿って延在されている。特に
、図４に示すように、第２空間３９の第２の方向Ｙにおける両側壁の内面がノズル基板２
１に対して直交しているため、第２空間３９内において第２の方向Ｙの何れの箇所にノズ
ル２２を開口したとしても、当該第２空間３９内に気泡が留まることを抑制できる。この
ため、ノズル２２の配置の自由度を確保できる。これに対して、例えば、第２空間の第２
の方向Ｙにおける何れか一方の側壁を流路面積（断面積）が広がるように傾斜させた場合
、この傾斜させた側壁寄りにノズルを配置すると、第２空間内に気泡が留まり易くなる。
すなわち、第２空間の側壁が傾斜している場合、気泡の滞留を抑制する観点から、ノズル
を配置できる箇所が制限されるが、本実施形態では、このような制限を無くすことができ
る。

そして、本実施形態のノズル２２は、上記のような制限が無いため、図３及び図４に示
すように、第２空間３９に対して第２の方向Ｙにおける第１の方向Ｘに隣り合うノズル２
２側とは反対側の側壁寄りにずれて配置されている。すなわち、第１空間３８に対して第
２の方向Ｙにおける一側にずれた第２空間３９に連通するノズル２２は、当該第２空間３
９の中心から同側にずれて配置されている。このノズル２２に対して第１の方向Ｘにおい
て隣り合うノズル２２は、第１空間３８に対して第２の方向Ｙにおける他側にずれた第２
空間３９の中心から同側にずれて配置されている。このように、ノズル２２を配置するこ
とで、第１の方向Ｘに隣り合うノズル２２間の距離を可及的に離すことができる。その結
果、風紋の発生を更に抑制できる。なお、本実施形態の連通孔２７（すなわち、第１空間
３８、第１小空間４０、第２小空間４１）は、図３に示すように、平面視において長方形
状に形成されたが、例えば、圧力室の形状に合わせて、平面視において第２の方向Ｙの両
側面が斜めに傾斜した平行四辺形状に形成されてもよい。この場合、最も外側の頂点が連
通孔の端となる。

そして、上記のように記録ヘッド３を構成することにより、記録ヘッド３を小型化する
ことができる。すなわち、各圧力室３０の第２の方向Ｙにおける両端を所定の位置に揃え
たので、圧力室３０基板２９を小さくできる。また、供給口２６を圧力室基板２９に形成
せずに、これに積層された流路基板２４の連通孔２７から外れた位置に形成したので、圧
力室基板２９を更に小さくすることができる。これにより、記録ヘッド３の小型化が可能
になる。さらに、隣り合うノズル２２の位置を第２の方向Ｙに互いに異ならせたので、風
紋の発生を抑制できる。加えて、隣り合う連通孔２７の少なくとも一部を第２の方向Ｙに
互いに異ならせたので、クロストークを抑制できる。

特に、本実施形態では、連通孔２７が第１空間３８と第２空間３９とを備え、各第１空
間３８の第２の方向Ｙにおける両端を当該第２の方向Ｙの所定位置に揃えると共に、第１
の方向Ｘに隣り合う第２空間３９の第２の方向Ｙにおける位置を互いに異ならせたので、
クロストークを抑制しつつ、第１空間３８により連通孔２７の液体容量を確保することが
できる。すなわち、第１空間３８は各連通孔２７において共通の形状となるため、その第
２の方向Ｙにおける幅を広げることができ、必要な液体容量を確保することができる。一
方、隣り合う第２空間３９は第２の方向Ｙにおける位置がずれるため、隣り合う第２空間
３９同士を区画する隔壁Ｗｘの強度を高めることができ、クロストークを抑えることがで
きる。また、第１空間３８の第２の方向Ｙにおける一側の端は、圧力室３０の同側の端と
同じ位置或いは当該圧力室３０の端から圧力室３０の外側に外ずれた位置に形成されるの
で、圧力室３０から連通孔２７に向けてインクをスムーズに流すことができ、気泡が滞留
することを抑制できる。また、圧力室３０の一側の端まで、実効的な圧力が発生する空間
として利用できるため、インクの噴射効率が向上する。

さらに、本実施形態では、第２空間３９が第１小空間４０と第２小空間４１とを備え、
第１小空間４０の第１の方向Ｘにおける寸法を圧力室３０の第１の方向Ｘにおける寸法よ
りも小さくし、第２小空間４１の第１の方向Ｘにおける寸法を第１小空間４０の第１の方
向Ｘにおける寸法よりも大きくしたので、隣り合う連通孔２７間を区画する隔壁Ｗｘの剛
性を高めつつ、ノズル２２近傍の流路抵抗が高くなることを抑制できる。これにより、ク
ロストークを抑制しつつ、ノズル２２から噴射される液滴の噴射方向がばらつくことを抑
制できる。また、第２小空間４１のノズル基板２１に直交する方向Ｚにおける寸法を第１
小空間４０のノズル基板２１に直交する方向Ｚにおける寸法よりも小さくしたので、隣り
合う連通孔２７間を区画する隔壁Ｗｘの剛性を十分に確保することができる。さらに、ノ
ズル２２は、第２空間３９に対して第２の方向Ｙにおける第１の方向Ｘに隣り合うノズル
２２側とは反対側の側壁寄りにずれて配置されているので、第１の方向Ｘに隣り合うノズ
ル２２の間隔を広げることができ、風紋の発生を更に抑制できる。また、第２空間３９の
第２の方向Ｙにおける両側壁は、ノズル基板２１に直交する方向Ｚに延在しているので、
第２空間３９内に気泡が滞留することを抑制できる。

そして、上記したように流路基板２４、圧力室基板２９、ノズル基板２１等は、シリコ
ン製の基板であって、エッチング（具体的には、レジスト成膜工程、フォトリソグラフィ
ー工程、エッチング工程など）によりそれぞれの内部に流路等が形成されているので、各
基板を精度よく且つ容易に作成できる。特に、連通孔２７をエッチングにより流路基板２
４に形成したので、上記のような連通孔２７を精度よく且つ容易に作成することができる
。

ところで、連通孔２７およびノズル２２の構成は、上記した第１実施形態に限られない
。第１の方向Ｘに隣り合うノズルが第２の方向Ｙにおける位置を互いに異ならせて形成さ
れ、第１の方向Ｘに隣り合う連通孔の少なくとも一部が該ノズルに対応させて第２の方向
Ｙにおける位置を互いに異ならせて形成されていれば、どのような構成であっても良い。
例えば、図６に示す第２実施形態では、一の圧力室３０の列に対応してノズル列が３列ず
れて形成されている。

具体的には、本実施形態のノズル列は、図６に示すように、連通孔２７′の第１空間３
８′に対して第２の方向Ｙにおける一側（図６における左側）にずれた位置、第１空間３
８′に対して第２の方向Ｙにおける他側（図６における右側）にずれた位置、及び、これ
らの間であって第２の方向Ｙにおける第１空間３８′の略中央に対応する位置に形成され
ている。さらに詳しく説明すると、第１空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける一側に
ずれたノズル２２′に対して第１の方向Ｘの一側（図６における下側）に隣り合うノズル
２２′は、前記した一側にずれたノズル２２′から第２の方向Ｙの他側に僅かにずれて第
１空間３８′の略中央に対応する位置に開口している。また、第１空間３８′の第２の方
向Ｙにおける略中央に開口したノズル２２′に対して第１の方向Ｘの一側に隣り合うノズ
ル２２′は、前記した略中央のノズル２２′から第２の方向Ｙの他側に僅かにずれて第１
空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける他側にずれた位置に開口している。さらに、第
１空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける他側にずれたノズル２２′に対して第１の方
向Ｘの一側に隣り合うノズル２２′は、前記した他側にずれたノズル２２′から第２の方
向Ｙの一側にずれて第１空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける一側にずれた位置に開
口している。このように、第１の方向Ｘにおける一側から順に第１空間３８′に対して第
２の方向Ｙにおける一側、略中央、他側にずれた３つのノズル２２′が、第１の方向Ｘに
沿って繰り返し形成されている。これにより、本実施形態でも風紋の発生を抑制できる。

また、連通孔２７′の第２空間３９′も、ノズル２２′に対応して第１空間３８′に対
して第２の方向Ｙにおける一側、略中央、他側にずれて配置されている。すなわち、第１
空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける一側にずれたノズル２２′に対応して第１空間
３８′に対して第２の方向Ｙにおける一側にずれた第２空間３９′と、第１空間３８′に
対して第２の方向Ｙにおける略中央に配置されたノズル２２′に対応して第１空間３８′
に対して第２の方向Ｙにおける略中央に配置された第２空間３９′と、第１空間３８′に
対して第２の方向Ｙにおける他側にずれたノズル２２′に対応して第１空間３８′に対し
て第２の方向Ｙにおける他側にずれた第２空間３９′と、が第１の方向Ｘに沿って繰り返
し形成されている。これにより、本実施形態でも、クロストークを抑制できる。そして、
第１空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける一側にずれた第２空間３９′に連通するノ
ズル２２′は、当該第２空間３９′の中心から同側にずれて配置されている。また、第１
空間３８′に対して第２の方向Ｙにおける略中央に配置された第２空間３９′に連通する
ノズル２２′は、当該第２空間３９′の略中心に配置されている。さらに、第１空間３８
′に対して第２の方向Ｙにおける他側にずれた第２空間３９′に連通するノズル２２′は
、当該第２空間３９′の中心から同側にずれて配置されている。

なお、連通孔２７′の第１空間３８′は、上記した第１実施形態と同様に、圧力室３０
の列に対応して第１の方向Ｘに沿って直線状に列設されている。すなわち、各第１空間３
８′の第２の方向Ｙにおける両端は、当該方向Ｙの所定位置に揃えて形成されている。ま
た、その他の構成は、上記した第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。

また、上記した各実施形態では、第２空間３９が第１小空間４０および第２小空間４１
を備えていたが、これには限られない。例えば、図７に示す第３実施形態では、流路基板
２４″に第１空間３８″および第２空間３９″が形成されているが、この第２空間３９″
は第１小空間と第２小空間とに分割されておらず、ノズル基板２１″の第２空間３９″に
対応する領域に当該第２空間３９″と連通する凹空間４３が形成されている。

この凹空間４３は、ノズル基板２１″の第２空間３９″に対応する領域を上方から板厚
方向Ｚの途中までエッチングすることで形成されている。また、ノズル２２″は、凹空間
４３内であってノズル基板２１″の板厚が薄くなった部分に開口している。ここで、凹空
間４３の第１の方向Ｘにおける寸法Ｗ５は、圧力室３０の第１の方向Ｘにおける寸法Ｗ４
よりも小さく、且つ第１空間３８″或いは第２空間３９″の第１の方向Ｘにおける寸法Ｗ
６よりも大きく形成されている。また、凹空間４３のノズル基板２１″に直交する方向Ｚ
における寸法Ｈ４は、第２空間３９″のノズル基板２１″に直交する方向Ｚにおける寸法
Ｈ３よりも小さく形成されている。これにより、隣り合う連通孔２７″間を区画する隔壁
Ｗｘ″の剛性を確保しつつ、ノズル２２″近傍の流路抵抗を低くすることができる。その
結果、クロストークを抑制しつつ、ノズル２２″から噴射されるインク滴の噴射方向がば
らつくことを抑制できる。なお、凹空間の第２の方向Ｙにおける寸法は、第２空間の第２
の方向Ｙにおける寸法よりも大きく形成しても良い。例えば、平面視において、凹空間を
円形に形成することで、当該凹空間が第２空間から四方にはみ出すように構成しても良い
。

なお、本実施形態でも、第１空間３８″の第２の方向Ｙにおける両端は、当該方向Ｙの
所定位置に揃えて形成されている。また、第１の方向Ｘに隣り合うノズル２２″が第２の
方向Ｙにおける位置を互いに異ならせて形成され、第１の方向Ｘに隣り合う第２空間３９
″が該ノズル２２″に対応させて第２の方向Ｙにおける位置を互いに異ならせて形成され
ている。さらに、その他の構成は、上記した各実施形態と同じであるため、説明を省略す
る。

さらに、上記各実施形態では、ノズル基板２１、流路基板２４及び圧力室基板２９がこ
の順で積層され、連通孔２７により圧力室３０とノズル２２とが連通されたが、これには
限られない。例えば、流路基板と圧力室基板との間に他の基板を挟んで、この基板に形成
される流路を介して圧力室と連通孔とが連通するように構成してもよい。また、ノズル基
板と流路基板との間に他の基板を挟んで、この基板に形成される流路を介して連通孔とノ
ズルとが連通するように構成してもよい。

また、上記各実施形態では、ノズル基板２１、流路基板２４及び圧力室基板２９がそれ
ぞれ１枚のシリコン製の基板で構成されたが、これには限られない。例えば、積層された
複数の基板からなる基板群を、流路基板として用いることができる。同様に、その他の基
板も、積層された複数の基板によって構成することができる。さらに、シリコン以外から
なる基板をこれらの基板として用いることもできる。

そして、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェットプリンターに搭載されるイ
ンクジェット式記録ヘッド３を例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用す
ることができる。例えば、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（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディス
プレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の
製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１４…アクチュエーターユニット，１５…流路ユニ
ット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…リザーバー，２１…ノズル基板，２
２…ノズル，２４…流路基板，２５…共通液室，２６…供給口，２７…連通孔，２８…コ
ンプライアンスシート，２９…圧力室基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素
子，３３…封止板，３６…圧電素子収容空間，３８…第１空間，３９…第２空間，４０…
第１小空間，４１…第２小空間，４３…凹空間

Claims (12)

1. 圧力室となる空間が第１の方向に沿って複数形成された圧力室基板と、
   前記圧力室内の液体を噴射するノズルが前記圧力室に対応して複数形成されたノズル基板と、
   前記圧力室基板と前記ノズル基板との間において前記ノズルとこれに対応する前記圧力室とを連通する連通孔が複数形成された流路基板と、を備え、
   各圧力室の前記第１の方向に直交する第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成され、
   前記第１の方向に隣り合う前記ノズルは、前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
   前記連通孔は、圧力室側に形成された第１空間と、ノズル側に形成された第２空間とを備え、
   各第１空間の前記第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成され、
   前記第１の方向に隣り合う前記第２空間は、該ノズルに対応させて前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
   前記ノズルの開口は、前記ノズルの開口方向から見て、前記第２の方向における位置が前記第１空間と重なる位置に設けられており、前記第２の方向における位置が前記第１空間と重ならない位置には設けられていないことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記圧力室に対して液体を供給する供給口は、前記流路基板に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第２空間の前記第２の方向における寸法は、前記第１空間の前記第２の方向における寸法よりも狭いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記第２の方向と交わる前記第１空間の内壁のひとつと、前記第２の方向と交わる前記第２空間の内壁のひとつと、は前記第２の方向における位置が同じであることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記第１空間の前記第２の方向における一側の端は、前記圧力室の同側の端と同じ位置或いは当該圧力室の端から圧力室の外側に外ずれた位置に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記第２空間は、圧力室側に形成された第１小空間と、ノズル側に形成された第２小空間とを備え、
   前記第１小空間の前記第１の方向における寸法は、前記圧力室の前記第１の方向における寸法よりも小さく、
   前記第２小空間の前記第１の方向における寸法は、前記第１小空間の前記第１の方向における寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記第２小空間の前記ノズル基板に直交する方向における寸法は、前記第１小空間の前記ノズル基板に直交する方向における寸法よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記ノズル基板の前記第２空間に対応する領域に当該第２空間と連通する凹空間が形成されると共に、当該凹空間内に前記ノズルが開設され、
   前記凹空間の前記第１の方向における寸法は、前記第２空間の前記第１の方向における寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記第２空間の前記第２の方向における両側壁は、前記ノズル基板に直交する方向に延在し、
   前記ノズルは、前記第２空間に対して前記第２の方向における前記第１の方向に隣り合うノズル側とは反対側の側壁寄りにずれて配置されたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記流路基板は、シリコン製の基板であって、
    前記連通孔はエッチングにより前記流路基板に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 圧力室となる空間が第１の方向に沿って複数形成された圧力室基板と、
    前記圧力室内の液体を噴射するノズルが前記圧力室に対応して複数形成されたノズル基板と、
    前記圧力室基板と前記ノズル基板との間において前記ノズルとこれに対応する前記圧力室とを連通する連通孔が複数形成された流路基板と、を備え、
    各圧力室の前記第１の方向に直交する第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成され、
    前記第１の方向に隣り合う前記ノズルは、前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
    前記第１の方向に隣り合う前記連通孔の少なくとも一部は、該ノズルに対応させて前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
    前記連通孔は、圧力室側に形成された第１空間と、ノズル側に形成された第２空間とを備え、
    各第１空間の前記第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成され、
    前記第１の方向に隣り合う前記第２空間は、前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
    前記第２空間は、圧力室側に形成された第１小空間と、ノズル側に形成された第２小空間とを備え、
    前記第１小空間の前記第１の方向における寸法は、前記圧力室の前記第１の方向における寸法よりも小さく、
    前記第２小空間の前記第１の方向における寸法は、前記第１小空間の前記第１の方向における寸法よりも大きいことを特徴とする液体噴射ヘッド。
12. 圧力室となる空間が第１の方向に沿って複数形成された圧力室基板と、
    前記圧力室内の液体を噴射するノズルが前記圧力室に対応して複数形成されたノズル基板と、
    前記圧力室基板と前記ノズル基板との間において前記ノズルとこれに対応する前記圧力室とを連通する連通孔が複数形成された流路基板と、を備え、
    各圧力室の前記第１の方向に直交する第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成され、
    前記第１の方向に隣り合う前記ノズルは、前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
    前記第１の方向に隣り合う前記連通孔の少なくとも一部は、該ノズルに対応させて前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
    前記連通孔は、圧力室側に形成された第１空間と、ノズル側に形成された第２空間とを備え、
    各第１空間の前記第２の方向における両端は、当該第２の方向の所定位置に揃えて形成され、
    前記第１の方向に隣り合う前記第２空間は、前記第２の方向における位置を互いに異ならせて形成され、
    前記ノズル基板の前記第２空間に対応する領域に当該第２空間と連通する凹空間が形成されると共に、当該凹空間内に前記ノズルが開設され、
    前記凹空間の前記第１の方向における寸法は、前記第２空間の前記第１の方向における寸法よりも大きいことを特徴とする液体噴射ヘッド。

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