JP7268453B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出システム - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッド、及び液体吐出ヘッドを備える液体吐出システムに関する。

液体吐出ヘッドとして、ノズルと、ノズルに連通する圧力室と、圧力室の一端に接続されたインク供給路と、圧力室の他端に接続されたインク排出路とを備えるインクジェット式記録ヘッド（特許文献１参照）が知られている。このインクジェット式記録ヘッドでは、インク供給路、圧力室、及びインク排出路を介してインクが循環される。これにより、インク流路内でのインク成分の沈降や、ノズル近傍のインクの乾燥を防ぐことができる。また、インク流路内のインクに混入した気泡を排出することができる。

特開２０１８－１５８５５２号公報

ところで、上記構成を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧力室内のインクの流量を増加させると、ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向が、所望の方向から一定の方向に傾く場合がある。具体的には、インク滴の吐出方向が、所望の方向（例えば鉛直方向）から、圧力室においてインクが流れる方向（圧力室の上記一端から上記他端に向かう方向）に傾く場合がある。このため、圧力室内のインクの流量を増加させることは好ましくない。しかしながら、圧力室内のインクの流量を増加させない場合、圧力室内のインクに混入した気泡を効率よく排出することが困難になる。

本発明は、圧力室内の液体を循環させる構成を備えた液体吐出ヘッドにおいて、圧力室を流れる液体の流量を増加させることなく、圧力室内の液体に混入した気泡の排出性を向上させることを目的とする。

本発明の態様に従えば、液体吐出ヘッドであって、ノズルが開口する下面を有し、前記ノズルと連通する圧力室が形成された第１基板と、前記第１基板の上面に、前記圧力室と対向するように配置された圧電素子とを備え、前記圧力室は、前記第１基板の下面に平行な第１方向に延在し、前記第１方向の一端側に液体の流入口を有し、前記第１方向の他端側に前記液体の流出口を有し、前記ノズルは、前記第１方向において、前記流入口と前記流出口の間に配置されており、前記第１基板の下面に平行かつ第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記圧力室の上壁は、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、下方に凸となるように湾曲しており、前記第２方向から見たとき、前記ノズルは、前記第１方向において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と同じ位置、又は、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と前記流出口の間に配置されており、前記圧電素子は、前記第１基板の上面に配置された第１電極と、前記第１電極の上面に前記圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の上面に前記圧力室と対向するように配置された第２電極とを有し、前記液体吐出ヘッドは、前記第１電極又は前記第２電極に接続され、前記圧電素子に電圧を印加する配線をさらに有し、前記配線は、前記第１電極又は前記第２電極を起点として、前記第１方向に沿って、前記流出口から前記流入口に向かう方向に延びており、前記圧電素子に電圧が印加されている状態において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分は、前記第１方向において、前記圧力室の中央と前記流出口との間に位置する液体吐出ヘッドが提供される。

本発明の態様に従う液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力室の上壁は、前記第２方向から見たとき、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、下方に凸となるように湾曲している。そして、圧力室内において、液体は流入口から流出口に向かって流れる。このため、ノズルから圧力室内の液体に気泡が混入したとしても、その気泡を圧力室の上壁に沿って流出口まで容易に移動させることができる。つまり、圧力室内の液体を循環させる構成を有する液体吐出ヘッドにおいて、圧力室を流れる液体の流量を増加させることなく、圧力室内の液体に混入した気泡の排出性を向上させることができる。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、圧力室を流れる液体の流量を増加させることなく、圧力室内の液体に混入した気泡の排出性を向上させるができる。

本発明の実施形態に係るヘッドを備えたプリンタの平面図である。 ヘッドの平面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったヘッドの断面図である。 プリンタの電気的構成を示すブロック図である。 変形例に係るヘッドの図３に相当する断面図である。 別の変形例に係るヘッドの図３に相当する断面図である。

図１を参照し、本発明の実施形態に係るヘッド１を備えたプリンタ１００の概略構成について説明する。

プリンタ１００（液体吐出システムの一例）は、４つのヘッド１（液体吐出ヘッドの一例）を含むヘッドユニット１ｘ、プラテン３、搬送機構４及びコントローラ５を備えている。

プラテン３の上面に、用紙９が載置される。

搬送機構４は、２つのローラ対４ａ，４ｂを備える。コントローラ５の制御により搬送モータ４ｍが駆動されると、ローラ対４ａ，４ｂが用紙９を挟持した状態で回転し、用紙９が搬送方向（第１方向の一例）に搬送される。２つのローラ対４ａ，４ｂは、プラテン３を搬送方向に挟むように配置されている。

ヘッドユニット１ｘは、ライン式（位置が固定された状態でノズル２１（図２及び図３参照）から用紙９に対してインクを吐出する方式）であって、紙幅方向（第２方向の一例）に長尺である。４つのヘッド１は、紙幅方向に千鳥状に配置されている。

ここで、紙幅方向は、搬送方向と直交する。紙幅方向及び搬送方向は、共に、鉛直方向と直交する。

コントローラ５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を有する。ＡＳＩＣは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、記録処理等を実行する。記録処理において、コントローラ５は、ＰＣ等の外部装置から入力された記録指令（画像データを含む。）に基づき、各ヘッド１のドライバＩＣ１ｄ（図４参照）及び搬送モータ４ｍを制御し、用紙９上に画像を記録する。さらに、コントローラ５は、正圧ポンプ７Ｐ及び負圧ポンプ７Ｑ（図２、図４参照）を制御し、後述するようにインクタンク７と各ヘッド１との間でインクを循環させる。

次に、図２及び図３を参照し、ヘッド１の構成について説明する。

ヘッド１は、流路基板１１及び複数の圧電素子１２を有する。

流路基板１１は、図３に示すように、互いに接着された４枚のプレート１１ａ～１１ｄを有する。プレート１１ａ～１１ｄはいずれも、シリコンで形成されているが、プレート１１ｃの上面側は、後述する圧電層１２ｂを形成する際の焼成により、酸化シリコンとなっている。プレート１１ａには、共通流路３０が形成されている。プレート１１ｂ～１１ｄには、複数の個別流路２０が形成されている。複数の個別流路２０は、共通流路３０の下方に位置している。互いに接着されたプレート１１ｃ及び１１ｄは、第１基板の一例である。互いに接着されたプレート１１ａ及び１１ｂは、第２基板の一例である。

共通流路３０は、図２に示すように、搬送方向に配列された帰還流路３１，３２及び供給流路３３を含む。帰還流路３１，３２及び供給流路３３は、それぞれ紙幅方向に延びている。搬送方向において帰還流路３１と帰還流路３２との間に供給流路３３が配置されている。

供給流路３３は、供給口３３ｘを介してインクタンク７と連通している。帰還流路３１，３２は、それぞれ、排出口３１ｙ，３２ｙを介してインクタンク７と連通している。供給口３３ｘは、供給流路３３の、紙幅方向の一方（図２の上方）の端部に形成されている。排出口３１ｙ，３２ｙは、それぞれ、帰還流路３１，３２の、紙幅方向の他方（図２の下方）の端部に形成されている。供給口３３ｘ及び排出口３１ｙ，３２ｙは、プレート１１ａの上面に開口している。

インクタンク７には、ヘッド１に供給されるインクが貯留されている。

個別流路２０は、帰還流路３１と供給流路３３とを結ぶ複数の第１個別流路２０ａ、及び、帰還流路３２と供給流路３３とを結ぶ複数の第２個別流路２０ｂを含む。複数の第１個別流路２０ａは紙幅方向に等間隔で配置されている。同様に、複数の第２個別流路２０ｂも紙幅方向に等間隔で配置されている。複数の第１個別流路２０ａは、複数の第２個別流路２０ｂに対して、紙幅方向に半ピッチシフトしている。各第１個別流路２０ａは、搬送方向において帰還流路３１と供給流路３３とに跨っている。各第２個別流路２０ｂは、搬送方向において帰還流路３２と供給流路３３とに跨っている。

図２に示すように、インクタンク７内のインクは、コントローラ５の制御により正圧ポンプ７Ｐが駆動されることで、供給口３３ｘから供給流路３３に供給される。供給流路３３に供給されたインクは、供給流路３３内を紙幅方向の一方から他方に向かって移動しつつ、複数の第１個別流路２０ａ及び複数の第２個別流路２０ｂのそれぞれに供給される。複数の第１個別流路２０ａに供給されたインクは、帰還流路３１に流出し、帰還流路３１内を紙幅方向の一方から他方に向かって移動する。そして当該インクは、コントローラ５の制御により負圧ポンプ７Ｑが駆動されることで、排出口３１ｙを介して帰還流路３１から排出され、インクタンク７に戻される。複数の第２個別流路２０ｂに供給されたインクは、帰還流路３２に流出し、帰還流路３２内を紙幅方向の一方から他方に向かって移動する。そして当該インクは、コントローラ５の制御により負圧ポンプ７Ｑが駆動されることで、排出口３２ｙを介して帰還流路３２から排出され、インクタンク７に戻される。このようにヘッド１とインクタンク７との間でインクを循環させることで、インク内の気泡が除去され、インクの増粘が防止される。なお、図２における太矢印は、インクの流れを示す。

各個別流路２０は、ノズル２１、圧力室２３、及び２つの連結流路２５を含む。図３に示すように、ノズル２１は、プレート１１ｄに形成された貫通孔で構成されており、プレート１１ｄの下面に開口している。図２に示すように、圧力室２３は、搬送方向に長い略矩形の平面形状を有している。また、図３に示すように、圧力室２３は、搬送方向に長い略矩形の断面形状を有している。プレート１１ｃの下面には、ノズル２１と対向する位置に凹部１１ｃｘが形成されており、圧力室２３は、凹部１１ｃｘと、プレート１１ｃの下面に接着されたプレート１１ｄとにより画定されている。つまり、圧力室２３の上壁２３ａは、プレート１１ｃの薄肉部（凹部１１ｃｘにより厚みが薄くなった部分）によって形成されている。一方、圧力室２３の下壁２３ｂは、プレート１１ｄによって形成されている。また、圧力室２３の側壁２３ｃ、２３ｄは、プレート１１ｃの厚肉部（凹部１１ｃｘが形成されていない部分）によって形成されている。図３に示すように、連結流路２５は、プレート１１ｂ及び圧力室２３の上壁２３ａに形成された貫通孔で構成されている。プレート１１ｂの下面には、各圧力室２３と対向する位置に凹部１１ｂｘが形成されている。プレート１１ｂは、凹部１１ｂｘ内に、後述する複数の圧電素子１２が収容されるように、プレート１１ｃの上面に接着されている。

図２及び図３に示されるように、第２個別流路２０ｂを構成する圧力室２３の、搬送方向の一端２３１及び他端２３２はそれぞれ、供給流路３３及び帰還流路３２と鉛直方向に重なっている。そして、第２個別流路２０ｂを構成する圧力室２３の上壁２３ａには、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙが形成されている。具体的には、流入口２３ｘは、圧力室２３の搬送方向の一端２３１側に配置されており、流出口２３ｙは、圧力室２３の搬送方向の他端２３２側に配置されている。第２個別流路２０ｂを構成する圧力室２３の、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙはそれぞれ、連結流路２５を介して供給流路３３及び帰還流路３２と連結されている。同様に、第１個別流路２０ａを構成する圧力室２３の、搬送方向の他端及び一端はそれぞれ、供給流路３３及び帰還流路３１と鉛直方向に重なっている。そして、第１個別流路２０ａを構成する圧力室２３の、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙはそれぞれ、連結流路２５を介して供給流路３３及び帰還流路３１と連結されている。

各個別流路２０において、２つの連結流路２５の一方は、圧力室２３から上方に延び、供給流路３３に接続されている。２つの連結流路２５の他方は、圧力室２３から上方に延び、帰還流路３１又は帰還流路３２に接続されている。各個別流路２０において、ノズル２１は、圧力室２３の搬送方向の一端及び他端の間に配置されている。

供給流路３３に供給されたインクは、一方の連結流路２５を通って下方に移動し、圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給されたインクは、水平に移動し、一部がノズル２１から吐出され、残りが他方の連結流路２５を通って上方に移動し、帰還流路３１又は帰還流路３２に流入する。なお、図３における矢印はそれぞれ、インクの流れを示す。

複数の圧電素子１２は、プレート１１ｃに形成された複数の圧力室２３にそれぞれ対向するように、プレート１１ｃの上面に配置されている。

各圧電素子１２は、図３に示すように、下から順に、共通電極１２ａ、圧電層１２ｂ及び個別電極１２ｃを含む。共通電極１２ａは、金属材料により形成されており、複数の圧力室２３に共通にするように設けられている。圧電層１２ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料を焼成（アニール）することによって形成されている。圧電層１２ｂは、複数の圧力室２３に共通するように設けられており、共通電極１２ａの上面及び側面を覆っている。個別電極１２ｃは、金属材料により形成されており、搬送方向に長い略矩形の平面形状を有している。個別電極１２ｃは、圧力室２３毎に設けられており、圧力室２３と対向するように圧電層１２ｂの上面に形成されている。

各個別電極１２ｃは、個別配線１３を介してドライバＩＣ１ｄ（図４参照）と電気的に接続されている。また、共通電極１２ａも、共通配線（不図示）を介してドライバＩＣ１ｄと電気的に接続されている。ドライバＩＣ１ｄは、共通電極１２ａの電位をグランド電位に維持する一方、個別電極１２ｃの電位を変化させる。

ここで、個別電極１２ｃに電圧が印加されていない状態では、圧電層１２ｂは、図３に示すように、焼成時の残留応力により下方に凸となるように変形している。これにより、圧力室２３の上壁２３ａ及び共通電極１２ａは、紙幅方向から見たとき、圧力室２３の搬送方向の中央付近において最も下方に位置するように湾曲している。このため、圧力室２３の上面２３ａ１も、搬送方向の中央付近において最も下方に位置するように湾曲している。具体的には、紙幅方向から見たとき、圧力室２３の下面２３ｂ１から上面２３ａ１までの高さは、流入口２３ｘから圧力室の上壁２３ａの最も下方に突出した部分２３ｚ（以下、最下部分２３ｚという）までは、搬送方向に沿って連続的に低くなっており、最下部分２３ｚから流出口２３ｙまでは、搬送方向に沿って連続的に高くなっている。

最下部分２３ｚの、圧力室２３の上壁２３ａの湾曲していない部分（圧電素子１２が形成されていない部分）からの鉛直方向の変位Ｄは、例えば２００～８００ｎｍ程度である。なお、圧電層１２ｂには引張応力が生じており、振動板１２ａには圧縮応力が生じている。

ノズル２１は、最下部分２３ｚと、搬送方向の位置が同じである。換言すると、紙幅方向から見たとき、ノズル２１は、最下部分２３ｚの直下に配置されている。

次に、特定のノズル２１からインクを吐出する際の、圧電素子１２の動作について説明する。まず、当該ノズル２１からインクを吐出させない状態（待機状態）では、共通電極１２ａはグランド電位に維持され、当該ノズル２１に連通する圧力室２３に対応する個別電極１２ｃには所定の電圧が印加される。このとき、当該個別電極１２ｃと共通電極１２ａとの間の圧電層１２ｂには、分極方向と平行な電界が発生する。これにより、当該圧電層１２ｂは分極方向と直交する水平方向に収縮し、圧力室２３側に凸となるように変形する。この結果、共通電極１２ａ及び圧力室２３の上壁２３ａは、当該個別電極１２ｃに所定の電圧が印加されていない状態と比べて、さらに下方に凸となるように湾曲する。具体的には、最下部分２３ｚは、圧力室２３の上壁２３ａの湾曲していない部分（圧電素子１２が形成されていない部分）よりも下方に、例えば０．５～１．５μｍ程度変位する。ここで、図３に示すように、配線１３は、個別電極１２ｃを起点として、流出口２３ｙから流入口２３ｘに向かう方向に延びている。このため、圧電層１２ｂの、流入口２３ｘ側の端部は、その他の部分と比べて変形しにくくなっている。この結果、圧力室２３の上壁２３ａの下方への変位量は、流出口２３ｙ付近の方が流入口２３ｘ付近よりも大きくなっている。これにより、最下部分２３ｚは、搬送方向において、圧力室２３の中央から流出口２３ｙ側にシフトする。換言すれば、最下部分２３ｚは、搬送方向において、圧力室２３の中央と流出口２３ｙとの間に位置している。なお、待機状態では、上述したように、コントローラ５は正圧ポンプ７Ｐ及び負圧ポンプ７Ｑを駆動して、ヘッド１とインクタンク７との間でインクを循環させている。このため、圧力室２３内では、流入口２３ｘから流出口２３ｙに向かうインクの流れが生じている。

そして、当該ノズル２１からインクを吐出させるときには、当該ノズル２１と連通する圧力室２３に対応する個別電極１２ｃの電位が、まず、グランド電位に切り換えられる。これにより、当該個別電極１２ｃと共通電極１２ａとの間の圧電層１２ｂは、当該個別電極１２ｃに所定の電圧が印加されていないときの状態に回復する。この結果、圧力室２３の上壁２３ａの下方への変位量は、当該個別電極１２ｃに所定の電圧が印加されているときよりも小さくなり、圧力室２３の容積が増加する。次に、当該個別電極１２ｃに、所定の電圧を再び印加する。このとき、当該個別電極１２ｃと共通電極１２ａとの間の圧電層１２ｂは、再び圧力室２３側に凸となるように変形する。この結果、圧力室２３の上壁２３ａの下方への変位量は、当該個別電極１２ｃに所定の電圧が印加されていないときよりも大きくなり、圧力室２３の容積が減少する。これにより、圧力室２３内のインクの圧力が上昇し、当該ノズル２１からインクが吐出される。なお、インクを吐出させる際も、コントローラ５は正圧ポンプ７Ｐ及び負圧ポンプ７Ｑを駆動して、ヘッド１とインクタンク７との間でインクを循環させている。このため、圧力室２３内では、流入口２３ｘから流出口２３ｙに向かうインクの流れが生じている。

以上に説明したように、圧力室２３の上壁２３ａは、個別電極１２ｃに所定の電圧が印加されていない状態において、紙幅方向から見たとき、下方に凸となるように湾曲している。圧力室２３内のインクに混入した気泡は、圧力室２３の上面２３ａ１に向かって移動する。本実施形態によれば、圧力室２３の上面２３ａ１は、最下部分２３ｚから流出口２３ｙに向かって上方に傾斜している。このため、圧力室２３の上面２３ａ１に到達した気泡を、上面２３ａ１に沿って流出口２３ｙまでスムーズに移動させることができる。以上のことから、圧力室２３を流れるインクの流量を増加させることなく、圧力室２３内のインクに混入した気泡を効率よく排出できる。

本実施形態において、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙは、圧力室２３の上壁２３ａに形成されている。このため、圧力室２３内のインクに混入し、圧力室２３の上面２３ａ１に向かって移動する気泡を、流出口２３ｙから効率よく排出できる。

また、本実施形態において、各圧力室２３に接続された２本の連結流路２５はそれぞれ、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙから上方に延びている。そして、２本の連結流路２５はそれぞれ、さらに上方の共通流路３０に接続されている。このため、圧力室２３内のインクに混入した気泡を、流出口２３ｙ及び連結流路２５を介して、共通流路３０に効率よく排出できる。

本実施形態では、個別電極１２ｃに電圧が印加されている状態において、圧力室２３の上壁２３ａは、個別電極１２ｃに電圧が印加されていない状態よりもさらに下方に凸となるように変形している。このため、圧力室２３を流れるインクの流量を増加させることなく、圧力室２３内のインクに混入した気泡を、流出口２３ｙに向かって効率よく移動させることができる。この結果、圧力室２３内のインクに混入した気泡を効率よく排出できる。

本実施形態において、圧力室２３の上壁２３ａの最下部分２３ｚは、ノズル２１と、搬送方向の位置が同じである。ノズル２１から圧力室２３内のインクに混入した気泡は、ノズル２１から直上の最下部分２３ｚに向かって移動するが、圧力室２３内のインクの流れにより、最下部分２３ｚよりも流出口２３ｙ側に流される。このため、本実施形態によれば、ノズル２１から圧力室２３内のインクに混入した気泡を、最下部分２３ｚよりも流出口２３ｙ側に確実に移動させることができ、流出口２３ｙから効率よく排出できる。

本実施形態において、紙幅方向から見たとき、圧力室２３の下面２３ｂから上面２３ａまでの高さは、最下部分２３ｚから流出口２３ｙまでは、搬送方向に沿って連続的に高くなっている。このため、圧力室２３内のノズルに混入した気泡を、流出口２３ｙに向かって効率よく移動させることができる。この結果、圧力室２３内のインクに混入した気泡を効率よく排出できる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。

上記実施形態において、最下部分２３ｚは、ノズル２１と、搬送方向の位置が同じであったが、これには限られない。例えば、搬送方向において、最下部分２３ｚと流出口２３ｙとの間に、ノズル２１が配置されてもよい。上記実施形態では、図３に示すように、配線１３は、個別電極１２ｃを起点として、流出口２３ｙから流入口２３ｘに向かう方向に延び、連結流路２５を迂回して、さらに搬送方向に沿って延びている。このため、圧電層１２ｂの、流入口２３ｘ側の端部は、その他の部分と比べて変形しにくくなっている。この結果、個別電極１２ｃに所定の電圧が印加された状態では、圧力室２３の上壁２３ａの下方への変位量は、流出口２３ｙ付近の方が流入口２３ｘ付近よりも若干大きくなっている。つまり、最下部分２３ｚは、搬送方向において、圧力室２３の中央から流出口２３ｙ側にシフトしている。このため、ノズル２１の搬送方向の位置は、個別電極１２ｃに所定の電圧が印加された状態における最下部分２３ｚと同じか、又は、図５に示されるヘッド１Ａのように、個別電極１２ｃに所定の電圧が印加された状態における最下部分２３ｚと流出口２３ｙとの間であってもよい。これにより、個別電極１２ｃに所定の電圧が印加されているか否かに関わらず、ノズル２１から圧力室２３内のインクに混入した気泡を流出口２３ｙまで容易に移動させることができる。

上記実施形態において、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙは、圧力室２３の上壁２３ａに形成されていたが、これには限られない。例えば、図６に示されるヘッド１Ｂのように、流入口２３ｘ及び流出口２３ｙはそれぞれ、圧力室２３の、搬送方向一方側の側壁２３ｃの上端部及び他方側の側壁２３ｄの上端部に形成されてもよい。この場合も、圧力室２３内のインクに混入した気泡を効率よく排出することができる。また、この場合、流入口２３ｘに接続される連結流路２５及び連結流路２５を介して圧力室２３と連通する供給流路３３、並びに、流出口２３ｙに接続される連結流路２５及び連結流路２５を介して圧力室２３と連通する帰還流路３１，３２は、プレート１１ｃに形成されていてもよい。

上記実施形態において、正圧ポンプ７Ｐによる正圧の絶対値が、負圧ポンプ７Ｑによる負圧の絶対値よりも小さくなるように、正圧ポンプ７Ｐ及び負圧ポンプ７Ｑを設定してもよい。これにより、圧力室２３内を負圧に維持し、圧力室２３の上壁２３ａを下方に凸となるように容易に湾曲させることができる。

上記実施形態では、１本の供給流路３３が、２本の帰還流路３１，３２によって搬送方向に挟まれていたが、これには限られない。例えば、１本の帰還流路が、２本の供給流路によって搬送方向に挟まれていてもよい。

ヘッドユニット１ｘは、ライン式に限定されず、シリアル式（紙幅方向と平行な走査方向に移動しつつノズルから吐出対象に対して液体を吐出する方式）であってもよい。

吐出対象は、用紙に限定されず、例えば布、基板等であってもよい。

ノズルから吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体（例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液等）であってよい。

本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出ヘッド（例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出ヘッド）にも適用可能である。

１ ヘッド
５ コントローラ
７ インクタンク
７Ｐ 正圧ポンプ
７Ｑ 負圧ポンプ
１２ 圧電素子
２０ 個別流路
２１ ノズル
２３ 圧力室
２３ｘ 流入口
２３ｙ 流出口
２５ 連結流路
３０ 共通流路
３１，３２ 帰還流路
３１ｙ，３２ｙ 排出口
３３ 供給流路
３３ｘ 供給口
１００ プリンタ

Claims (11)

1. 液体吐出ヘッドであって、
   ノズルが開口する下面を有し、前記ノズルと連通する圧力室が形成された第１基板と、
   前記第１基板の上面に、前記圧力室と対向するように配置された圧電素子とを備え、
   前記圧力室は、前記第１基板の下面に平行な第１方向に延在し、前記第１方向の一端側に液体の流入口を有し、前記第１方向の他端側に前記液体の流出口を有し、
   前記ノズルは、前記第１方向において、前記流入口と前記流出口の間に配置されており、
   前記第１基板の下面に平行かつ第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記圧力室の上壁は、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、下方に凸となるように湾曲しており、
   前記第２方向から見たとき、前記ノズルは、前記第１方向において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と同じ位置、又は、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と前記流出口の間に配置されており、
   前記圧電素子は、前記第１基板の上面に配置された第１電極と、前記第１電極の上面に前記圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の上面に前記圧力室と対向するように配置された第２電極とを有し、
   前記液体吐出ヘッドは、前記第１電極又は前記第２電極に接続され、前記圧電素子に電圧を印加する配線をさらに有し、
   前記配線は、前記第１電極又は前記第２電極を起点として、前記第１方向に沿って、前記流出口から前記流入口に向かう方向に延びており、
   前記圧電素子に電圧が印加されている状態において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分は、前記第１方向において、前記圧力室の中央と前記流出口との間に位置する液体吐出ヘッド。
2. 前記流入口及び前記流出口は、前記圧力室の上壁に形成されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記圧力室に供給される前記液体が流れる供給流路と、前記供給流路と前記流入口とを連結する第１連結流路と、前記圧力室から流出した前記液体が流れる帰還流路と、前記帰還流路と前記流出口とを連結する第２連結流路と、凹部とが形成された第２基板をさらに備え、
   前記第２基板は、前記圧電素子が前記第２基板の前記凹部に収容されるように、前記第１基板の上面に積層されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記圧力室は、前記一端側の第１側壁及び前記他端側の第２側壁を有し、
   前記流入口は、前記第１側壁の上端部に形成され、
   前記流出口は、前記第２側壁の上端部に形成されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１基板にはさらに、前記流入口に接続され、前記圧力室に供給される前記液体が流れる供給流路と、前記流出口に接続され、前記圧力室から流出した前記液体が流れる帰還流路とが形成されている請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第２方向から見たとき、前記圧力室の上壁は、前記圧電素子に電圧が印加された場合、前記圧電素子に電圧が印加されていない場合よりもさらに下方に凸となるように変形する請求項１～５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第２方向から見たとき、前記ノズルは、前記第１方向において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と同じ位置に配置されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第２方向から見たとき、前記圧力室の下面から上面までの高さは、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分から前記流出口に向かって連続的に高くなる請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、前記圧電層には引張応力が生じており、前記圧力室の上壁には、圧縮応力が生じている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
10. 液体吐出システムであって、
    ノズルが開口する下面を有し、前記ノズルと連通する圧力室が形成された第１基板と、
    前記第１基板の上面に、前記圧力室と対向するように配置された圧電素子と、
    前記圧力室に供給される液体が流れる供給流路と、前記圧力室から流出した前記液体が流れる帰還流路と、凹部とが形成され、前記圧電素子が前記凹部に収容されるように、前記第１基板の上面に積層された第２基板と、
    前記液体を貯留するタンクと、
    前記タンク及び前記供給流路に連結された正圧ポンプと、
    前記帰還流路及び前記タンクに連結された負圧ポンプとを備え、
    前記圧力室は、前記第１基板の下面に平行な第１方向に延在し、前記第１方向の一端側に前記液体の流入口を有し、前記第１方向の他端側に前記液体の流出口を有し、
    前記ノズルは、前記第１方向において、前記流入口と前記流出口の間に配置されており、
    前記第１基板の下面に平行かつ第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記圧力室の上壁は、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、下方に凸となるように湾曲しており、
    前記流入口及び前記流出口は、前記圧力室の上壁に形成されており、
    前記第２基板には、前記供給流路と前記流入口とを連結する第１連結流路と、前記帰還流路と前記流出口とを連結する第２連結流路とがさらに形成されており、
    前記第２方向から見たとき、前記ノズルは、前記第１方向において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と同じ位置、又は、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と前記流出口の間に配置されており、
    前記圧電素子は、前記第１基板の上面に配置された第１電極と、前記第１電極の上面に前記圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の上面に前記圧力室と対向するように配置された第２電極とを有し、
    前記液体吐出ヘッドは、前記第１電極又は前記第２電極に接続され、前記圧電素子に電圧を印加する配線をさらに有し、
    前記配線は、前記第１電極又は前記第２電極を起点として、前記第１方向に沿って、前記流出口から前記流入口に向かう方向に延びており、
    前記圧電素子に電圧が印加されている状態において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分は、前記第１方向において、前記圧力室の中央と前記流出口との間に位置し、
    前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、前記圧力室は負圧に維持されている前記液体吐出システム。
11. 液体吐出システムであって、
    ノズルが開口する下面を有し、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室に供給される液体が流れる供給流路と、前記圧力室から流出した前記液体が流れる帰還流路とが形成された第１基板と、
    前記第１基板の上面に、前記圧力室と対向するように配置された圧電素子と、
    前記液体を貯留するタンクと、
    前記タンク及び前記供給流路に連結された正圧ポンプと、
    前記帰還流路及び前記タンクに連結された負圧ポンプとを備え、
    前記圧力室は、前記第１基板の下面に平行な第１方向に延在し、前記第１方向の一端側の第１側壁及び前記第１方向の他端側の第２側壁を有し、
    前記圧力室の前記第１側壁の上端部には前記液体の流入口が形成されており、
    前記圧力室の前記第２側壁の上端部には前記液体の流出口が形成されており、
    前記ノズルは、前記第１方向において、前記流入口と前記流出口の間に配置されており、
    前記第１基板の下面に平行かつ第１方向と直交する第２方向から見たとき、前記圧力室の上壁は、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、下方に凸となるように湾曲しており、
    前記第１基板には、前記供給流路と前記流入口とを連結する第１連結流路と、前記帰還流路と前記流出口とを連結する第２連結流路とがさらに形成されており、
    前記第２方向から見たとき、前記ノズルは、前記第１方向において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と同じ位置、又は、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分と前記流出口の間に配置されており、
    前記圧電素子は、前記第１基板の上面に配置された第１電極と、前記第１電極の上面に前記圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の上面に前記圧力室と対向するように配置された第２電極とを有し、
    前記液体吐出ヘッドは、前記第１電極又は前記第２電極に接続され、前記圧電素子に電圧を印加する配線をさらに有し、
    前記配線は、前記第１電極又は前記第２電極を起点として、前記第１方向に沿って、前記流出口から前記流入口に向かう方向に延びており、
    前記圧電素子に電圧が印加されている状態において、前記圧力室の上壁の最も下方に突出した部分は、前記第１方向において、前記圧力室の中央と前記流出口との間に位置し、
    前記圧電素子に電圧が印加されていない状態において、前記圧力室は負圧に維持されている前記液体吐出システム。

Images