TWI581978B - 液體噴射頭及液體噴射裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於噴射墨水等液體之技術。
先前以來已提出對印刷用紙等媒體噴射墨水等液體之各種技術。例如，於專利文獻1中，揭示有交替排列有距共通液室之全長不同之第1加壓液室與第2加壓液室之液體噴出頭。於專利文獻1之構成中，藉由使形成於共通液室之下游側且對墨水賦予流路阻力之狹窄部之位置及形狀於第1加壓液室與第2加壓液室不同之構成，將第1加壓液室與第2加壓液室控制為相互同等之流路特性。
[專利文獻1]日本專利特開2011-140173號公報
然而，於如專利文獻1般，根據流路內之狹窄部之位置及形狀控制第1加壓液室及第2加壓液室之流路特性之構成中，因自共通液室經由各加壓液室到達至噴嘴之流路之構造複雜化，故存在實際上流路之形成並不容易之問題。具體而言，難以於使狹窄部之位置或形狀不同之構成之基礎上，針對第1加壓液室及第2加壓液室形成同等流路特性之流路。考慮到以上情況，本發明之目的在於藉由簡便之構成控制壓
力室之流路特性。
為解決以上課題，本發明之較佳之態樣之液體噴射頭包含：壓力室基板，其係於與第1方向正交之第2方向，形成待成為沿著第1方向之壓力室之複數個空間；振動板，其積層於壓力室基板上且將空間密封；以及壓電元件及振動約束機構，其等係於與壓力室基板為相反側，積層於振動板上；且複數個空間中之第1空間與第2空間係第1方向之一端之位置互不相同；振動約束機構係以俯視下至少重疊於第1空間之一端側之一部分之方式形成且抑制振動板之振動。
於以上之構成中，藉由以俯視下至少重疊於第1空間之一端側之一部分之方式，將振動約束機構積層於振動板上，可抑制振動板中之與第1空間之一端對應之部分之振動(壓力室之容積變動)。因此，相較於藉由使流路內之狹窄部之位置不同而控制各加壓液室之流路特性之專利文獻1之構成，具有可憑藉簡便之構成控制壓力室之流路特性(例如排除體積)之優點。另，於本發明之第1態樣中，振動約束機構與第1空間之一端側之一部分重疊，且俯視下並未與第2空間重疊。又，於第2態樣中，振動約束機構係於俯視下與第1空間及第2空間兩者之一端側之一部分重疊。
於本發明之較佳之態樣中，第1空間與第2空間係藉由振動約束機構而使排除體積一致。於以上之態樣中，具有可憑藉由振動約束機構抑制振動之簡便構成，使第1空間之排除體積與第2空間之排除體積均等化之優點。另，排除體積意指振動板之振動所引起之壓力室之體積變動量(容積變動量)。
於本發明之較佳之態樣中，第1空間與第2空間係第1方向之另一端之位置相同。於以上之態樣中，因於第1空間與第2空間，第1方向之另一端之位置共通，故具有將用於對各空間供給液體之流路之構造
簡單化之優點。另一方面，第1空間與第2空間因一端之位置不同而容積不同，但如上所述，於以振動約束機構抑制振動之簡便構成中，排除體積可於第1空間與第2空間均等化。
於本發明之較佳之態樣中，壓電元件包含上電極、壓電體層、及下電極；振動約束機構包含積層於上電極之金屬層。於以上之態樣中，因將藉由積層於上電極而有助於低電阻化之金屬層用作振動約束機構，故與將專用於抑制振動板之振動之要件用作振動約束機構之情形相比，具有使液體噴射頭之構成簡單化之優點。
於本發明之較佳之態樣中，振動約束機構包含：保護構件，其具有可供壓電元件於內部移位之收容空間且以覆蓋壓電元件之方式積層於振動板。於以上之態樣中，因將保護壓電元件之保護構件用作振動約束機構，故與將專用於抑制振動板之振動之要件用作振動約束機構之情形相比，具有使液體噴射頭之構成簡單化之優點。
於本發明之較佳之態樣中，包含連通板，其係於與振動板為相反側積層於壓力室基板，且於一端側具有使空間與噴嘴連通之連通孔；連通孔係於第2方向上流路直徑大於空間，且於第1方向上一端位於空間之外側。於以上之態樣中，因經由流路直徑較空間擴大之連通孔到達至噴嘴之流路形成於該空間之下游側，故與連通孔之流路直徑小於空間之流路直徑之構成相比，可降低空間之下游側之流路阻力。因此，可使空間內之液體順暢地向噴嘴流動。
本發明之較佳之態樣之液體噴射裝置包含以上各態樣之液體噴射頭。液體噴射頭之佳例係噴射墨水之印刷裝置，但本發明之液體噴射裝置之用途並非限定於印刷。
10‧‧‧印刷裝置(液體噴射裝置)
12‧‧‧媒體
14‧‧‧液體容器
22‧‧‧控制裝置
24‧‧‧搬送機構
26‧‧‧液體噴射模組
28‧‧‧支架
32‧‧‧連通板
34‧‧‧壓力室基板
36‧‧‧振動板
38‧‧‧壓電元件
42‧‧‧框體
44‧‧‧保護構件
46‧‧‧噴嘴板
48‧‧‧動態撓性部
50‧‧‧振動約束機構
50-1‧‧‧振動約束機構
50-2‧‧‧振動約束機構
50A‧‧‧緣邊
52‧‧‧支持部
54‧‧‧金屬層
56‧‧‧接著層
58‧‧‧保護層
100‧‧‧液體噴射頭
322‧‧‧開口部
324‧‧‧供給孔
326‧‧‧連通孔
328‧‧‧分支路徑
382‧‧‧第1電極
384‧‧‧壓電體層
385‧‧‧切口
386‧‧‧第2電極
422‧‧‧收容部
424‧‧‧導入孔
442‧‧‧被覆部
444‧‧‧接合部
522‧‧‧緣邊
542‧‧‧緣邊
A‧‧‧對向區域
A1‧‧‧對向區域
A2‧‧‧對向區域
C‧‧‧壓力室
G1‧‧‧第1噴嘴行
G2‧‧‧第2噴嘴行
EA‧‧‧第1端
EB‧‧‧第2端
N‧‧‧噴嘴
P‧‧‧端部
p‧‧‧間距
R‧‧‧液體貯留室
S‧‧‧空間
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
V‧‧‧收容空間
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
ΦA‧‧‧流路直徑
ΦB‧‧‧流路直徑
圖1係本發明之第1實施形態之印刷裝置之構成圖。
圖2係液體噴射頭之分解立體圖。
圖3係液體噴射頭之剖面圖。
圖4係噴嘴板之俯視圖。
圖5係壓力室基板之俯視圖。
圖6係表示壓電元件之構成之俯視圖及剖面圖。
圖7係表示支持部與各空間之關係之俯視圖及剖面圖。
圖8係表示第2實施形態之支持部與各空間之關係之俯視圖及剖面圖。
圖9係表示第3實施形態之金屬層之俯視圖及剖面圖。
圖10係表示第3實施形態之金屬層與各空間之關係之俯視圖及剖面圖。
圖11係表示第4實施形態之金屬層與各空間之關係之俯視圖及剖面圖。
圖12係表示第5實施形態之支持部及金屬層之俯視圖及剖面圖。
圖13係表示第6實施形態之支持部及金屬層之俯視圖及剖面圖。
圖14係表示變化例之接著層與各空間之關係之俯視圖及剖面圖。
圖15係表示變化例之保護層之剖面圖。
圖16係變化例之支持部之俯視圖。
圖17係變化例之金屬層之俯視圖。
圖18(A)、(B)係振動板之振動區域之說明圖。
圖19係表示變化例之振動約束機構與各空間之關係之俯視圖。
圖20係表示變化例之振動約束機構與各空間之關係之俯視圖。
圖21係變化例之印刷裝置之構成圖。
圖1係本發明之第1實施形態之噴墨方式之印刷裝置10之局部構
成圖。第1實施形態之印刷裝置10係對印刷用紙等媒體(噴射對象)12噴射液體之例示即墨水之液體噴射裝置，包含控制裝置22、搬送機構24、及液體噴射模組26。於印刷裝置10中，安裝貯留墨水之液體容器(卡匣)14。
控制裝置22係統括性地控制印刷裝置10之各要件。搬送機構24係在控制裝置22之控制下，朝Y方向搬送媒體12。液體噴射模組26包含複數個液體噴射頭100。第1實施形態之液體噴射模組26係沿與Y方向交叉(典型為正交)之X方向，排列有(所謂鋸齒配置或交錯配置)複數個液體噴射頭100之行列式噴頭。各液體噴射頭100係在控制裝置22之控制下，對媒體12噴射自液體容器14供給之墨水。藉由與搬送機構24對媒體12之搬送並行地使各液體噴射頭100對媒體12噴射墨水，而於媒體12之表面形成所期望之圖像。另，以下，將垂直於X-Y平面(與媒體12之表面平行之平面)之方向標記為Z方向。各液體噴射頭100之墨水噴射方向(鉛直方向之向下)相當於Z方向。
圖2係任意1個液體噴射頭100之分解立體圖；圖3係圖2之III-III線之剖面圖(與Y-Z平面平行之剖面)。如圖2及圖3所例示，第1實施形態之液體噴射頭100係於連通板32中之Z方向之負側之面上設置壓力室基板34、振動板36、框體42、及保護構件44，且於連通板32中之Z方向之正側之面上設置有噴嘴板46與動態撓性部48之構造體。概略而言，液體噴射頭100之各要件係於X方向上為長形之大致平板狀之構件，且利用例如接著劑而相互接合。
圖4係自Z方向之負側(連通板32側)觀察噴嘴板46之俯視圖。如圖2至圖4所例示，第1實施形態之噴嘴板46係形成有複數個噴嘴(噴射孔)N之平板材，利用例如接著劑被固定於連通板32中之Z方向之正側之表面。複數個噴嘴N係沿X方向排列。如圖4所例示般，第1實施形態之複數個噴嘴N被區分為於Y方向相互空出間隔而並列之第1噴嘴行
G1、與第2噴嘴行G2。第1噴嘴行G1相對於第2噴嘴行G2位於Y方向之正側。
第1噴嘴行G1及第2噴嘴行G2之各者係沿X方向以特定間距p排列之複數個噴嘴N之集合。X方向之各噴嘴N之位置於第1噴嘴行G1與第2噴嘴行G2不同。具體而言，第2噴嘴行G2之各噴嘴N位於第1噴嘴行G1中於X方向上彼此相鄰之各噴嘴N之中間。亦即，複數個噴嘴N係沿X方向以鋸齒狀排列(所謂交錯配置)。
圖5係壓力室基板34之俯視圖。如圖2及圖5所例示般，第1實施形態之壓力室基板34係形成有待成為壓力室(腔室)之複數個空間S(S1、S2)之平板材。複數個空間S係以與各噴嘴N對應之方式，沿X方向(第2方向)排列。複數個空間S之各者係俯視下沿著Y方向(第1方向)之貫通孔。具體而言，如圖5所例示般，各空間S係遍及Y方向之正側之一端(以下稱為「第1端」)EA與負側之另一端(以下稱為「第2端」)EB，形成為俯視下沿Y方向延伸之長形狀。雖壓力室基板34之材料或製法係任意，但例如可藉由以蝕刻等半導體製造技術選擇性地去除以單晶矽形成之基板，而簡便且高精度地形成所期望之形狀之壓力室基板34。
如圖5所例示般，形成於壓力室基板34之複數個空間S被區分為複數個第1空間S1與複數個第2空間S2。第1空間S1與第2空間S2係沿X方向交替排列。若著眼於各空間S中之俯視下位於第1端EA側之部分(以下稱為「端部」)P，則第1空間S1之端部P係俯視下與第1噴嘴行G1之1個噴嘴N重疊，第2空間S2之端部P係俯視下與第2噴嘴行G2之1個噴嘴N重疊。如參照圖4所上述般，因第1噴嘴行G1相對於第2噴嘴行G2位於Y方向之正側，故第1空間S1之第1端EA較第2空間S2之第1端EA位於Y方向之正側。亦即，Y方向之第1端EA之位置係於第1空間S1與第2空間S2不同。另一方面，Y方向之第2端EB之位置係於第1空間
S1與第2空間S2共通。亦即，如圖5所例示般，各第1空間S1之第2端EB與各第2空間S2之第2端EB位於與X方向平行之直線上。如自以上說明所理解般，第1空間S1與第2空間S2係Y方向之全長(第1端EA與第2端EB之距離)不同。另，X方向之各空間S之流路直徑(寬度)ΦA係於第1空間S1與第2空間S2相同。
圖2之連通板32係用於形成流路之平板材。如圖2所例示般，於第1實施形態之連通板32中，形成開口部322、複數個供給孔324、及複數個連通孔326。如圖2所例示般，開口部322係以遍及複數個噴嘴N而連續之方式，形成為俯視下沿著X方向之長形狀之貫通孔。另一方面，供給孔324及連通孔326係針對每個噴嘴N而個別形成之貫通孔。又，如圖3所例示般，於連通板32中之Z方向之正側(與壓力室基板34為相反側)之表面，針對每個供給孔324形成以連通供給孔324與開口部322之方式朝Y方向延伸之槽狀之分支路徑(歧管)328。雖連通板32之材料或製法係任意，但例如可與上述之壓力室基板34同樣，藉由以半導體製造技術選擇性地去除以單晶矽形成之基板，而簡便且高精度地形成所期望之形狀之連通板32。
圖5中以虛線一併顯示連通板32之形狀。如圖5所例示般，連通板32之各供給孔324係以俯視下與壓力室基板34之各空間S(S1、S2)中之第2端EB側之區域重疊之方式，形成於每個空間S。如上所述，因Y方向之第2端EB之位置係於第1空間S1與第2空間S2共通，故連通板32之複數個供給孔324係沿X方向以直線狀排列。如自以上說明所理解般，針對每個噴嘴N個別形成自連通板32之開口部322分支為各分支路徑328且經由下游側之供給孔324而到達至空間S之墨水之流路。
另一方面，各連通孔326係以俯視下與壓力室基板34之各空間S(S1、S2)中之第1端EA側之端部P重疊之方式，形成於每個空間S。因此，壓力室基板34之各空間S係經由連通孔326而與噴嘴N連通。具
體而言，如自圖5所理解般，第1空間S1係經由連通孔326而與第1噴嘴行G1之噴嘴N連通，第2空間S2係經由連通孔326而與第2噴嘴行G2之噴嘴N連通。如上所述，因Y方向之第1端EA之位置(端部P之位置)係於第1空間S1與第2空間S2不同，故與第1空間S1對應之連通孔326及與第2空間S2對應之連通孔326係Y方向之位置不同。具體而言，與第1空間S1對應之各連通孔326相對於與第2空間S2對應之各連通孔326，位於Y方向之正側。亦即，複數個連通孔326係以與第1空間S1及第2空間S2對應之2行沿X方向排列(鋸齒配置或交錯配置)。
如圖5所例示般，X方向之連通孔326之流路直徑ΦB大於X方向之空間S之流路直徑ΦA(ΦB>ΦA)。又，連通孔326中之Y方向之正側之一端係俯視下位於各空間S之外側。亦即，連通孔326中之Y方向之正側之緣邊(內壁面)係自與該連通孔326對應之空間S之第1端EA觀察而位於Y方向之正側。如自以上說明所理解般，於空間S之下游側，形成經由流路直徑較該空間S擴大之連通孔326而到達至噴嘴N之流路。因此，相較於連通孔326之流路直徑ΦB小於空間S之流路直徑ΦA之構成，可降低空間S之下游側之流路阻力，從而可使空間S內之墨水順暢地向噴嘴N流動。
如圖2及圖3所例示般，於連通板32中之Z方向之負側之表面設置框體42。框體42係以例如樹脂材料之射出成形而一體地成形之構造體。如圖3所例示般，於第1實施形態之框體42，形成收容部422與導入孔424。收容部422係俯視下與連通板32之開口部322對應之外形之凹部，導入孔424係與收容部422連通之貫通孔。如自圖3所理解般，使連通板32之開口部322與框體42之收容部422相互連通之空間係作為液體貯留室(貯液器)R發揮功能。自液體容器14供給並通過導入孔424之墨水被貯留於液體貯留室R。圖2及圖3之動態撓性部48係用於吸收液體貯留室R之壓力變動之要件，例如包含可撓性之密封構件。具體
而言，以閉塞連通板32之開口部322、各分支路徑328及各供給孔324而構成液體貯留室R之底面之方式，於連通板32中之Z方向之正側之表面，設置動態撓性部48。
如自圖2及圖3所理解般，於壓力室基板34中與連通板32為相反側之表面積層振動板36。亦即，壓力室基板34之各空間S係由振動板36密封。第1實施形態之振動板36係可彈性振動之平板材。例如，由以氧化矽等彈性材料形成之彈性膜及以氧化鋯等絕緣材料形成之絕緣膜之積層，構成振動板36。
如自圖3所理解般，藉由使振動板36與連通板32隔著壓力室基板34之各空間S相互對向，而形成以振動板36為上表面且以連通板32為下表面之壓力室C。如自以上說明所理解般，貯留於液體貯留室R之墨水分支為複數個分支路徑328後，通過供給孔324並列供給及填充至各壓力室C，並隨著振動板36之振動自壓力室C通過連通孔326及噴嘴N而噴射至外部。因於第1空間S1與第2空間S2中Y方向之全長不同，故於與第1空間S1對應之壓力室C、及與第2空間S2對應之壓力室C中容積不同。具體而言，與第1空間S1對應之壓力室C之容積大於與第2空間S2對應之壓力室C之容積。
於複數個噴嘴N沿X方向排列成1行之構成(以下稱為「對比例」)中，因彼此相鄰之各噴嘴N之間隔過窄(複數個噴嘴N之密度過高)，故由各噴嘴N噴射墨水所產生之氣流會對自其他噴嘴N所噴射之墨水造成影響，而可能產生使印刷濃度如風紋般於媒體12之面內不均等之現象(風紋現象)。於第1實施形態中，因於第1空間S1與第2空間S2，第1端EA之位置不同，故與沿X方向高密度地配置有複數個壓力室C之構成無關，可確保各噴嘴N之間隔為可防止風紋現象之程度。又，於對比例中，因將複數個連通孔326於X方向沿1行高密度地排列，故連通板32中之於X方向彼此相鄰之各連通孔326間之隔板之板厚充分薄。
因此，存在各連通孔326之內部之壓力變動經由隔板而傳播至周圍之連通孔326之問題(所謂串擾)。於第1實施形態中，於與第1空間S1對應之連通孔326、及與第2空間S2對應之連通孔326，Y方向之位置不同。亦即，各連通孔326之間隔係較對比例擴大。因此，具有可減少連通孔326之內部壓力變動傳播至周圍之連通孔326之上述問題的優點。
如圖2所例示般，於振動板36中之與壓力室基板34為相反側之表面，形成複數個壓電元件38。圖6係將振動板36中之與壓力室基板34為相反側之表面放大之俯視圖及剖面圖(VI-VI線剖面)。如圖6所例示般，於振動板36中之與壓力室基板34為相反側之表面，積層複數個第1電極382、壓電體層384、及第2電極386。複數個第1電極382之各者係俯視下以與空間S重疊之方式，個別地形成於每個空間S(每個壓力室C)且沿著Y方向之長形狀之個別電極，且相互空出間隔而沿X方向排列。
壓電體層384係以遍及複數個空間S而連續之方式以壓電材料形成且被覆複數個第1電極382之膜體。第1實施形態之壓電體層384係遍及自各空間S之第1端EA觀察為Y方向之正側之位置、與自各空間S之第2端EB觀察為Y方向之負側之位置而形成。於壓電體層384中之俯視下彼此相鄰之各第1電極382之間隙之位置，形成沿Y方向延伸之切口385(槽口)。
第2電極386係以遍及複數個空間S而連續之方式形成且被覆複數個第2電極386與壓電體層384之共通電極。第1電極382、壓電體層384、及第2電極386於俯視下重疊之區域係作為壓電元件38而發揮功能。亦即，由第1電極382(下電極)、壓電體層384及第2電極386(上電極)構成之壓電元件38係針對每個壓力室C而形成於振動板36之表面。各壓電元件38根據自外部裝置供給至第1電極382之驅動信號而移位。
藉由與壓電元件38之移位連動之振動板36之振動，壓力室C之壓力產生變動，而使填充於壓力室C之墨水通過連通孔326自噴嘴N噴射至外部。因於彼此相鄰之各壓電元件38之間形成切口385，故遍及壓電元件38之相互間之振動之傳播被抑制。
圖2及圖3之保護構件44係用於保護各壓電元件38之平板狀之構造體，以例如樹脂材料之射出成形一體地形成後積層於振動板36。第1實施形態之保護構件44係以被覆複數個壓電元件38之方式，利用例如接著劑固定於振動板36。如圖3所例示般，於保護構件44中之振動板36側之表面，形成空間(以下稱為「收容空間」)V。
如圖3所例示般，保護構件44包含：平板狀之被覆部442，其被覆複數個壓電元件38；及框狀之接合部444，其係自被覆部442之周緣朝振動板36側突出。藉由將接合部444之表面固定於振動板36，被覆部442空出特定間隔而與振動板36對向。亦即，保護構件44之接合部444係作為支持被覆部442之腳部發揮功能。被接合部444之內周面包圍且以被覆部442之表面為底面之空間(凹部)為收容空間V。第1實施形態之收容空間V形成為俯視下將形成於振動板36之表面之複數個壓電元件38內包之矩形狀。各壓電元件38係以收容於收容空間V之狀態，根據驅動信號而移位。
如圖3所例示般，第1實施形態之保護構件44之接合部444包含俯視下位於Y方向之正側且沿X方向延伸之部分(以下稱為「支持部」)52。圖7係表示保護構件44之支持部52與壓力室基板34之各空間S(各壓力室C)之關係的俯視圖及剖面圖(VII-VII線剖面)。另，圖7中，為方便起見，省略各壓電元件38之圖示。
如圖7所例示般，第1實施形態之支持部52係以俯視下與各第1空間S1之第1端EA側之端部P重疊，且不與各第2空間S2之端部P重疊之方式配置。亦即，支持部52係以遍及複數個第1空間S1之端部P而連續
之方式沿X方向延伸，支持部52之緣邊(內周面)522係於各第1空間S1之端部P與各第2空間S2之端部P之間，沿X方向以直線狀延伸。另，壓電體層384之各切口385係自支持部52之周緣522觀察位於Y方向之負側。
於圖7中，為方便起見，以陰影圖示振動板36中之俯視下與各空間S重疊之區域(以下稱為「對向區域」)A。圖7之對向區域A1係與第1空間S1重疊之區域，對向區域A2係與第2空間S2重疊之區域。因支持部52固定於振動板36之表面，故相較於對向區域A中之不與支持部52重疊之區域，振動板36之各對向區域A中之俯視下與支持部52重疊之區域中振動被抑制。於第1實施形態中，如上所述，因保護構件44之支持部52與第1空間S1中之第1端EA側之端部P重疊，故與第1空間S1對應之對向區域A1中之與端部P對應之部分受支持部52約束而振動被抑制。亦即，與第2空間S2對應之對向區域A2係遍及全域與壓電元件38連動而產生振動，與之相對，振動板36中之與第1空間S1對應之對向區域A1中，與支持部52重疊之區域之振動被支持部52抑制，僅不與支持部52重疊之區域與壓電元件38連動而振動。如自以上說明所理解般，對向區域A2係整體作為振動區域(實際產生振動之區域)而發揮功能，與之相對，對向區域A1係由支持部52規定之一部分區域選擇性地作為振動區域而發揮功能。如上所述，第1空間S1之容積大於第2空間S2之容積，但因振動板36中之對向區域A1之一部分振動被保護構件44之支持部52抑制，故振動板36之振動所引起之壓力室C之體積變動量(排除體積)被調整為於第1空間S1與第2空間S2大致相等。
如以上所說明般，於第1實施形態中，藉由以俯視下與第1空間S1之第1端EA側之端部P重疊之方式，將保護構件44之支持部52積層於振動板36，使振動板36中之對向區域A1之一部分振動被抑制。因此，與藉由使流路內之狹窄部之位置不同而調整各加壓液室之流路特
性之專利文獻1之技術相比，具有可憑藉簡便之構成控制各壓力室C之流路特性(例如上述之排除體積)之優點。
又，於第1實施形態中，第2端EB之位置係於各第1空間S1與各第2空間S2共通。亦即，各第1空間S1之第2端EB與各第2空間S2之第2端EB位於X方向上平行之直線上。因此，相較於使第2端EB之位置於第1空間S1與第2空間S2不同之構成，具有可將用於對各空間S供給墨水之流路之構造簡單化之優點。例如，可將連通板32之複數個供給孔324於X方向以直線狀排列，且將複數個分支路徑328之全長設為相同。又，藉由將流路之構造簡單化，還具有例如容易將墨水中所混入之氣泡排出至外部之優點。
另，若如以上之例示般，於使第2端EB之位置於第1空間S1與第2空間S2共通之構成前提下，使第1端EA之位置於第1空間S1與第2空間S2不同，則因第1空間S1與第2空間S2之容積差異明顯化，故第1空間S1與第2空間S2之流路特性之差異可能特別成問題。於第1實施形態中，因藉由使保護構件44之支持部52與第1空間S1之端部P重疊而抑制振動板36之振動，故即使如以上之例示般第1空間S1與第2空間S2之容積差異顯著之構成時，亦可憑藉簡便之構成，將各壓力室C之流路特性(例如排除體積)調整為大致相同。
又，於第1實施形態中，用於保護各壓電元件38之保護構件44被挪用為抑制振動板36之振動之機構(振動約束機構)。因此，相較於設置專用於抑制振動板36之振動之要件之情形，具有將液體噴射頭100之構成簡單化(例如削減零件個數)之優點。
說明本發明之第2實施形態。對以下所例示之各形態中作用或功能與第1實施形態相同之要件，挪用第1實施形態之說明中所使用之符號，適當省略各者之詳細說明。
圖8係表示第2實施形態之保護構件44之支持部52與壓力室基板34之各空間S之關係的俯視圖及剖面圖(VIII-VIII線剖面)。如圖8所例示般，第2實施形態之保護構件44之支持部52係以俯視下與第1空間S1及第2空間S2兩者之第1端EA側之端部P重疊之方式配置。亦即，支持部52之緣邊522自第1空間S1及第2空間S2各者之端部P觀察係於Y方向之負側之位置沿X方向以直線狀延伸。如自圖8所理解般，第1空間S1中之俯視下與支持部52重疊之區域之面積大於第2空間S2中之與支持部52重疊之區域之面積。
於以上之構成中，除了與第1空間S1對應之對向區域A1中之包含端部P之部分之振動係與第1實施形態同樣被支持部52抑制之外，關於與第2空間S2對應之對向區域A2，包含第1端EA側之端部P之部分之振動亦被支持部52抑制。亦即，針對對向區域A1及對向區域A2兩者，由支持部52規定振動區域。
於第2實施形態中亦可實現與第1實施形態相同之效果。又，於第2實施形態中，因支持部52與第1空間S1及第2空間S2兩者重疊，故與對向區域A1之振動被支持部52抑制而就對向區域A2支持部52不造成影響之第1實施形態相比，可使振動板36之振動條件於第1空間S1與第2空間S2接近。因此，與第1實施形態相比，具有可將各壓力室C高精度地控制為同等之流路特性(例如排除體積)之優點。
圖9係將第3實施形態之振動板36之表面放大之俯視圖及剖面圖(IX-IX線剖面)。如圖9所例示般，於第3實施形態中，除了複數個第1電極382、壓電體層384、及第2電極386以外，亦於振動板36之面上形成金屬層54。金屬層54係積層於第2電極386之導電膜。具體而言，金屬層54係以覆蓋第2電極386中之Y方向之正側之周緣之方式，沿X方向以直線狀(帶狀)延伸。雖金屬層54之材料係任意，但適宜採用例如
金(Au)、或鉻鎳合金(NiCr)等單體金屬，或含有該等金屬之合金等作為金屬層54之材料。又，雖金屬層54之製法係任意，但可藉由例如濺鍍等公知之成膜技術，形成為50nm以上之膜厚。如以上般於第3實施形態中，因金屬層54積層於第2電極386，故可降低第2電極386之電阻之影響。自實現以上效果之觀點而言，較好為以與第2電極386相比更低電阻之導電材料形成金屬層54之構成。
圖10係表示第3實施形態之金屬層54與各空間S之關係之俯視圖及剖面圖(X-X線剖面圖)。如圖10所例示般，第3實施形態之金屬層54與第1實施形態之支持部52同樣，以俯視下與各第1空間S1之第1端EA側之端部P重疊，且不與各第2空間S2之端部P重疊之方式形成。亦即，金屬層54中之Y方向之負側之緣邊542係於各第1空間S1之端部P與各第2空間S2之端部P之間，沿X方向以直線狀延伸。另一方面，第3實施形態之保護構件44之支持部52俯視下不與第1空間S1及第2空間S2之任一者重疊。亦即，支持部52之緣邊522係自第1空間S1及第2空間S2各者之第1端EA觀察而位於Y方向之正側。
於第3實施形態中，因金屬層54與第1空間S1之端部P重疊，故與第1空間S1對應之對向區域A1中之與端部P對應之部分受金屬層54約束而振動被抑制。亦即，金屬層54係作為用於抑制對向區域A1之振動之錘(重物)而發揮功能。如自以上說明所理解般，於第3實施形態中，與第1實施形態同樣，與第2空間S2對應之對向區域A2係整體作為振動區域而發揮功能，與之相對，與第1空間S1對應之對向區域A1係由金屬層54規定之一部分區域選擇性地作為振動區域而發揮功能。因此，於第3實施形態中亦可實現與第1實施形態相同之效果。又，於第3實施形態中，因無須將保護構件44利用於抑制振動板36之振動，故與第1實施形態相比，亦具有保護構件44之形狀或尺寸之自由度增加之優點。
第4實施形態之液體噴射頭100係與第3實施形態同樣，具備積層於第2電極386之金屬層54。圖11係表示第4實施形態之金屬層54與各空間S之關係之俯視圖及剖面圖(XI-XI線剖面圖)。如自圖11所理解般，第4實施形態之金屬層54係以俯視下與第1空間S1及第2空間S2兩者之端部P重疊之方式配置。亦即，金屬層54之緣邊542係自第1空間S1及第2空間S2各者之端部P觀察而於Y方向之負側沿X方向以直線狀延伸。如自圖11所理解般，第1空間S1中之俯視下與金屬層54重疊之區域之面積大於第2空間S2中之與金屬層54重疊之區域之面積。
於以上之構成中，除了與第1空間S1對應之對向區域A1中之包含端部P之部分之振動與第3實施形態同樣由金屬層54抑制之外，關於與第2空間S2對應之對向區域A2，包含端部P之部分之振動亦被金屬層54抑制。亦即，對向區域A1及對向區域A2兩者之振動區域由金屬層54規定。
於第4實施形態中亦可實現與第3實施形態相同之效果。又，於第4實施形態中，因金屬層54與第1空間S1及第2空間S2兩者重疊，故與第2實施形態同樣，可使振動板36之振動條件於第1空間S1與第2空間S2接近。因此，與第3實施形態相比，具有可高精度地將各壓力室C控制為同等之流路特性的優點。
第5實施形態係設置有第1實施形態之支持部52(圖7)與第3實施形態之金屬層54(圖10)兩者之形態。圖12係表示第5實施形態之支持部52及金屬層54與壓力室基板34之各空間S之關係的俯視圖及剖面圖(XII-XII線剖面圖)。如圖12所例示般，於第5實施形態中，構成保護構件44之支持部52及積層於第2電極386之金屬層54之兩者係於俯視下與各第1空間S1之第1端EA側之端部P重疊。因此，可實現與第1實施
形態及第3實施形態相同之效果。又，根據第5實施形態，相較於僅支持部52與第1空間S1重疊之第1實施形態，或僅金屬層54與第1空間S1重疊之第3實施形態，具有可充分抑制振動板36之對向區域A1之振動的優點。
第6實施形態係設置有第2實施形態之支持部52(圖8)與第4實施形態之金屬層54(圖11)兩者之形態。圖13係表示第6實施形態之支持部52及金屬層54與壓力室基板34之各空間S之關係的俯視圖及剖面圖(XIII-XIII線剖面圖)。如圖13所例示般，於第6實施形態中，俯視下支持部52及金屬層54與第1空間S1及第2空間S2之兩者之第1端EA側之端部P重疊。因此，可實現與第2實施形態及第4實施形態相同之效果。又，根據第6實施形態，與僅支持部52及金屬層54之一者與各空間S重疊之構成相比，具有可充分抑制振動板36之各對向區域A(A1、A2)之振動的優點。
以上所例示之各形態可多樣地變化。於以下例示具體之變化態樣。自以下之例示任意選擇之2個以上之態樣可於相互不矛盾之範圍內適當合併。
(1)抑制振動板36之振動之機構(振動約束機構)並非限定於上述各形態中所例示之支持部52或金屬層54。例如，亦可將以下所例示之要件(接著層56、保護層58)用作振動約束機構。
(a)接著層56
圖14中例示有將由利用於液體噴射頭100之各要件之接合之接著劑形成之接著層56用作振動約束機構之形態。圖14之接著層56係為將保護構件44固定於振動板36之表面而使用。雖接著層56之材料係任意，但適宜使用例如環氧系或矽系等之接著劑。接著層56係俯視下與
各第1空間S1之第1端EA側之端部P重疊，且抑制振動板36之對向區域A1中之與第1空間S1之端部P對應之區域的振動。另，如自第2實施形態或第4實施形態之例示所類推般，亦可採用接著層56與第1空間S1及第2空間S2兩者之第1端EA側之端部P重疊之構成，或，支持部52亦或金屬層54與接著層56一起與第1空間S1及第2空間S2之一者或兩者重疊之構成。
(b)保護層58
圖15中圖示有用於保護各壓電元件38之保護層58。圖15之保護層58係以俯視下與各壓電元件38之周緣部重疊之方式積層於第2電極386之絕緣層，且以例如聚醯亞胺等有機材料或氧化鋁(Al2O3)等無機材料形成為25nm以上之膜厚。保護層58係俯視下與各第1空間S1之第1端EA側之端部P重疊，從而抑制振動板36之對向區域A1中之與第1空間S1之端部P對應之區域的振動。亦可採用保護層58與第1空間S1及第2空間S2兩者之端部P重疊之構成，或，支持部52亦或金屬層54與保護層58一起與第1空間S1或第2空間S2重疊之構成。
如自以上說明所理解般，振動約束機構係作為抑制振動板36之一部分之振動之要件而總括地表現，支持部52、金屬層54、接著層56及保護層58係振動約束機構之例示。另，如自第5實施形態或第6實施形態之例示所理解般，亦可將複數個要件之組合用作振動約束機構。
(2)於上述各形態中，已例示保護構件44之支持部52之緣邊522俯視下沿X方向以直線狀延伸之構成，但支持部52之平面形狀並非限定於以上之例示。例如，如圖16所例示般，亦可採用使Y方向之緣邊522之位置於每個空間S不同之構成。具體而言，支持部52之緣邊522中之與第1空間S1對應之區域較與第2空間S2對應之區域，位於Y方向之負側。另，以上之例示中雖例示保護構件44之支持部52，但亦可對支持部52以外之振動約束機構(例如金屬層54、接著層56、保護層58)
採用相同之構成。例如如圖17所例示般，亦可使金屬層54之緣邊542之位置於每個空間S不同。
(3)如圖18之部分(A)所例示般，振動板36中之俯視下隔著振動約束機構50(例如支持部52、金屬層54、接著層56、保護層58)之緣邊50A(例如緣邊522或緣邊542)與該振動約束機構50為相反側之區域可與壓電元件38連動而產生振動。亦即，將振動約束機構50之緣邊50A作為邊界而劃定振動區域。但，如圖18之部分(B)所例示般，因實際上振動約束機構50亦可與振動板36一起移位，故亦可能產生振動區域之邊界與振動約束機構50之緣邊50A不一致之情形。如自以上說明所理解般，振動板36中之與遍及複數個空間S之振動約束機構50之緣邊50A對應之振動區域產生振動。
(4)於上述各形態中，以俯視下與第1空間S1(及第2空間S2)之第1端EA側之端部P重疊之方式設置振動約束機構，但除了以上之構成(或代替以上之構成)，亦可以俯視下與第1空間S1或第2空間S2之第2端EB側之端部重疊之方式設置振動約束機構。
(5)於上述各形態中，已例示Y方向之第2端EB之位置於第1空間S1與第2空間S2共通之構成，但如圖19所例示般，亦可對Y方向之第2端EB之位置於第1空間S1與第2空間S2不同之構成，採用與上述各形態相同之構成。例如如圖19所例示般，可想定以俯視下與各第1空間S1之第1端EA側之端部重疊之方式配置振動約束機構50-1，且以俯視下與各第2空間S2之第2端EB側之端部重疊之方式配置振動約束機構50-2之構成。又，如圖20所例示般，亦可以與第1空間S1及第2空間S2兩者之第1端EA側之端部重疊之方式配置振動約束機構50-1，並以與第1空間S1及第2空間S2兩者之第2端EB側之端部重疊之方式配置振動約束機構50-2。於圖19或圖20之構成中，亦可確實實現以簡便之構成控制各壓力室C之特性之所期望之效果。
(6)於上述各形態中，雖將第1電極382(下電極)作為每個壓力室C之個別電極，且將第2電極386作為遍及複數個壓力室C之共通電極，但亦可將第1電極382作為遍及複數個壓力室C之共通電極，將第2電極386作為每個壓力室C之個別電極。又，亦可採用將第1電極382及第2電極386兩者作為每個壓力室C之個別電極之構成。
(7)於上述各形態中，雖已例示於與搬送媒體12之Y方向正交之X方向上排列有複數個液體噴射頭100之行列式噴頭，但亦可將本發明應用於串列式噴頭。例如如圖21所例示般，搭載有上述各形態之複數個液體噴射頭100之支架28在控制裝置22之控制下沿X方向往返，同時各液體噴射頭100對媒體12噴射墨水。
(8)以上之各形態所例示之印刷裝置10係除了印刷專用之機器以外，可採用於傳真裝置或拷貝機等各種機器。一言以蔽之，本發明之液體噴射裝置之用途並非限定於印刷。例如，可將噴射色材料之溶液之液體噴射裝置用作形成液晶顯示裝置之彩色濾光片之製造裝置。又，可將噴射導電材料之溶液之液體噴射裝置用作形成配線基板之配線或電極之製造裝置。
34‧‧‧壓力室基板
36‧‧‧振動板
52‧‧‧支持部
326‧‧‧連通孔
385‧‧‧切口
442‧‧‧被覆部
444‧‧‧接合部
522‧‧‧緣邊
A1‧‧‧對向區域
A2‧‧‧對向區域
C‧‧‧壓力室
N‧‧‧噴嘴
P‧‧‧端部
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
V‧‧‧收容空間
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
Claims (7)
- 一種液體噴射頭，其包含：壓力室基板，其係使待成為沿著第1方向之壓力室之複數個空間沿著與上述第1方向正交之第2方向而形成；振動板，其積層於上述壓力室基板上且將上述空間密封；及壓電元件及振動約束機構，其等係於與上述壓力室基板為相反側積層於上述振動板上；且上述複數個空間中之第1空間與第2空間於上述第1方向之一端之位置互不相同；且上述振動約束機構係以俯視下至少重疊於上述第1空間之上述一端側之一部分之方式形成且抑制上述振動板之振動。
- 如請求項1之液體噴射頭，其中：上述第1空間與上述第2空間係藉由上述振動約束機構使排除體積一致。
- 如請求項1之液體噴射頭，其中：上述第1空間與上述第2空間於上述第1方向之另一端之位置相同。
- 如請求項1之液體噴射頭，其中：上述壓電元件包含上電極、壓電體層、及下電極；且上述振動約束機構包含積層於上述上電極之金屬層。
- 如請求項1之液體噴射頭，其中：上述振動約束機構包含保護構件，其具有可供上述壓電元件於內部移位之收容空間，且以覆蓋上述壓電元件之方式積層於上述振動板。
- 如請求項1之液體噴射頭，其包含： 連通板，其係於與上述振動板為相反側積層於上述壓力室基板，且於上述一端側具有使上述空間與噴嘴連通之連通孔；且上述連通孔係於上述第2方向上流路直徑大於上述空間，且於上述第1方向上一端位於上述空間之外側。
- 一種液體噴射裝置，其包含如請求項1至6中任一項之液體噴射頭。
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