JP2014177076A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体噴射ヘッド１を加工及び組み立ての容易な構造とする。
【解決手段】液体噴射ヘッド１は、液体を吐出する吐出溝７と液体を吐出しないダミー溝８とが一方面ＯＳの基準方向Ｋに交互に配列し、吐出溝７の一方側が側面ＳＳに開口する圧電プレート２と、吐出溝７に液体を供給し、かつ、液体を排出し、圧電プレート２の一方面ＯＳに接合するカバープレート３と、基準方向Ｋに配列する複数のノズル１１とを有し圧電プレート２の側面ＳＳに接合するノズルプレート４とを備え、吐出溝７は一方面ＯＳの基準方向Ｋに隣接して設けられる往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂとを含み、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂとはノズル１１の近傍において連通する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介してチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液体を吐出する。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。

この種の液体噴射ヘッドとして、チャンネルを構成する壁に圧電素子を用い、チャンネル内の液体を常時循環させるスルーフロータイプが知られている。スルーフロータイプは、液体中に気泡や異物が混入した場合でもチャンネル外に迅速に排出することができる。そのため、キャップ構造やサービスステーションを用いずにメンテナンスを実施することができ、メンテナンス時の液体の消費量が減少し、ランニングコストを抑えることができる。更に、吐出不良によって被記録媒体を無駄に消費するのを最小限に抑えることができる。

特許文献１には液体循環型の液体噴射ヘッドが記載される。図１５は特許文献１に示される液体噴射ヘッドの分解斜視図である。液体噴射ヘッドは、２枚の圧電素子を重ねて３つの流路９０、９２、９４を構成するＰＺＴウエハ８８、８９と、流路９０と流路９４に連通する開口が形成され、流路９２を閉塞するマスクプレート１００と、流路９２を跨いで流路９０と流路９４を連通させる開口部が形成される開口プレート６６と、開口プレート６６の開口部に連通するノズル１０２が形成されるノズルプレート６４とを備える。液体は、矢印５２で示すように流路９０から開口プレート６６の開口部を経て流路９４に流れる。つまり、液体は流路９２の周りを循環する。２つの壁９６、９８の流路９２側の側面にはライン電極が、流路９０、９４側の側面にはアース電極が設けられ、これらの電極により壁９６、９８を駆動することにより、ノズル１０２から小液滴を吐出する。

特許文献２には他の液体循環型の液体噴射ヘッドが記載される。液体噴射ヘッドは、表面に複数の溝が設置される圧電プレートと、圧電プレートの表面に接合され、各溝の上部開口を覆うカバープレートと、圧電プレートの側面に設置され、各溝に連通する複数のノズルを有するノズルプレートとを備える。カバープレートは液体供給孔を備え、液体供給孔を介して各溝に液体が供給される。ノズルプレートの圧電プレート側の表面には各溝に対応する排出路が複数形成される。液体噴射ヘッドは、更に圧電プレートの裏面に液体排出室を備える流路部材が設置される。ノズルプレートに形成される排出路は、圧電プレートの表面に設置される溝と裏面に設置される液体排出室とを連通する。液体は、液体供給孔から各溝に分流し、各溝から対応する排出路を通って液体排出室で合流する。

特表２００３−５０５２８１号公報 特開２０１１−１３１５３３号公報

特許文献１に記載される液体噴射ヘッドは、２枚のＰＺＴウエハを重ねて３つの流路９０、９２、９４を単位とする複数の流路を構成し、その端面にマスクプレート１００、その上面に開口プレート６６、更にその上面にノズルプレート６４を設置し、その他図示されない流路部材等を必要とする。そのため、部品点数が多く、組み立ての際に高度な位置合わせを必要とする複雑な構造を備える。特許文献２に記載される液体噴射ヘッドは、ノズルプレートの圧電プレート側の表面に、ノズルと同じピッチでノズルと同数の排出路を形成しなければならず、構造が複雑で製造が極めて難しい。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体を吐出する吐出溝と液体を吐出しないダミー溝とが一方面の基準方向に交互に配列し、前記吐出溝の一方側が側面に開口する圧電プレートと、前記吐出溝に液体を供給する液体供給孔と前記吐出溝から液体を排出する液体排出孔を有し、前記圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、基準方向に配列する複数のノズルを有し、前記ノズルが前記吐出溝に連通して前記圧電プレートの側面に接合するノズルプレートと、を備え、前記吐出溝は前記一方面の基準方向に隣接して設けられる往吐出溝と復吐出溝とを含み、前記往吐出溝と前記復吐出溝とは前記ノズルの近傍において連通し、前記液体供給孔が前記往吐出溝に連通し、前記液体排出孔が前記復吐出溝に連通することとした。

また、前記ノズルプレートは、前記ノズルと前記圧電プレートの側面に開口する前記往吐出溝と前記復吐出溝とを連通する第一連通路を備えることとした。

また、前記ノズルプレートは、前記ノズルを有する第一ノズルプレートと、前記第一連通路を有する第二ノズルプレートとが積層することとした。

また、前記圧電プレートは、前記ノズルの近傍に前記往吐出溝と前記復吐出溝とを連通する第二連通路を有することとした。

また、前記液体供給孔は、前記往吐出溝の他方端に連通し基準方向に配列し、前記液体排出孔は、前記復吐出溝の他方端よりも他方側に連通し、前記液体供給孔の配列と平行して基準方向に配列することとした。

また、複数の前記液体供給孔に連通する液体供給路と、複数の前記液体排出孔に連通する液体排出路とを有し、前記カバープレートの前記圧電プレート側とは反対側に接合する流路部材を備えることとした。

また、前記液体供給孔と前記液体排出孔は、前記往吐出溝の他方端と前記復吐出溝の他方端にそれぞれ連通し、基準方向に一列に配列することとした。

また、一方側に位置する前記ダミー溝を挟んで隣接する前記往吐出溝に液体を分割供給する分割供給孔と、他方側に位置する前記ダミー溝を挟んで隣接する前記復吐出溝から液体を合流排出する合流排出路と、前記合流排出路に連通する合流排出孔とを有し、前記カバープレートに接合する分離プレートを備えることとした。

また、複数の前記分割供給孔に連通する液体供給路と、複数の前記合流排出孔に連通する液体排出路とを有し、前記分離プレートの前記カバープレート側とは反対側に接合する流路部材を備えることとした。

また、前記液体供給路は一部が液体の圧力変動を緩和させるダンパー膜により形成されることとした。

また、前記吐出溝の他方側は前記圧電プレートの一方面の面内において終端し、前記ダミー溝の側面にアクティブ電極を備え、前記往吐出溝と前記復吐出溝の側面にコモン電極を備え、前記圧電プレートの一方面に、前記コモン電極と電気的に接続するコモン端子と、前記アクティブ電極に電気的に接続するアクティブ端子とを有することとした。

また、前記圧電プレートの一方面に、隣接する前記ダミー溝の側面に形成される前記アクティブ電極を電気的に接続する配線電極を有することとした。

また、前記コモン端子と前記アクティブ端子の間の前記圧電プレートの一方面には前記コモン端子と前記アクティブ端子とを電気的に分離する分離溝が設置されることとした。

また、上記いずれかに記載の液体噴射ヘッドからなる第一液体噴射ヘッドと第二液体噴射ヘッドを備え、前記第一液体噴射ヘッドの圧電プレートの他方面と前記第二液体噴射ヘッドの圧電プレートの他方面とが対面し、前記第一液体噴射ヘッドのノズルと前記第二液体噴射ヘッドのノズルとが基準方向に半ピッチずれて接合されることとした。

また、前記第一液体噴射ヘッドのノズルプレートと前記第二液体噴射ヘッドのノズルプレートとは一体的に形成されることとした。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記に記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明による液体噴射ヘッドは、液体を吐出する吐出溝と液体を吐出しないダミー溝とが一方面の基準方向に交互に配列し、吐出溝の一方側が側面に開口する圧電プレートと、吐出溝に液体を供給する液体供給孔と吐出溝から液体を排出する液体排出孔を有し、圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、基準方向に配列する複数のノズルを有し、ノズルが吐出溝に連通して圧電プレートの側面に接合するノズルプレートと、を備え、吐出溝は一方面の基準方向に隣接して設けられる往吐出溝と復吐出溝とを含み、往吐出溝と復吐出溝とはノズルの近傍において連通し、液体供給孔が往吐出溝に連通し、液体排出孔が復吐出溝に連通する。これにより、液体噴射ヘッドの構造が単純となり、組み立てが容易となってコストを削減することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分分解斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分分解斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドを説明するための図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分分解斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分分解斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分平面模式図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッドの復吐出溝の断面模式図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッドを説明するための図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドを説明するための図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの変形例である。 本発明の第八実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。 従来公知の液体噴射ヘッドの分解斜視図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の部分分解斜視図であり、図２は液体噴射ヘッド1の説明図である。

図１及び図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面ＯＳに接合するカバープレート３と、圧電プレート２及びカバープレート３の側面ＳＳに接合するノズルプレート４とを備える。圧電プレート２は、液体を吐出する吐出溝７と液体を吐出しないダミー溝８とが一方面ＯＳの基準方向Ｋに交互に配列し、吐出溝７の一方側が側面ＳＳに開口する。カバープレート３は、吐出溝７に液体を供給する液体供給孔３ａと吐出溝７から液体を排出する液体排出孔３ｂとを有し、側面を圧電プレート２の側面ＳＳと面一に構成して圧電プレート２の一方面ＯＳに接合される。ノズルプレート４は、基準方向Ｋに配列する複数のノズル１１を有し、ノズル１１が吐出溝７に連通する。

ここで、吐出溝７は一方面ＯＳの基準方向Ｋに隣接して設けられる往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂとを含み、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂとはノズル１１の近傍において連通する。具体的には、ノズルプレート４は、ノズル１１を有する第一ノズルプレート４ａと第一連通路９ａを有する第二ノズルプレート４ｂとが積層する。ノズル１１と第一連通路９ａとは連通し、第一連通路９ａは、圧電プレート２の側面ＳＳに開口する往吐出溝７ａとその隣の復吐出溝７ｂとを連通する。また、カバープレート３の液体供給孔３ａは往吐出溝７ａに連通し、液体排出孔３ｂは復吐出溝７ｂに連通する。

具体的に説明する。圧電プレート２は、ＰＺＴセラミックスなどの圧電体セラミックスからなり、予め一方面ＯＳの垂直方向に分極処理が施されている。圧電プレート２の一方面ＯＳには基準方向Ｋに往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂからなる吐出溝７とダミー溝８とが交互に形成され、吐出溝７の一方側（ノズルプレート４側）が側面ＳＳに開口し他方側（ノズルプレート４とは反対側）が一方面ＯＳの面内において終端する。ダミー溝８は一方側及び他方側が圧電プレート２の両側面に開口する。往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂのダミー溝８側の側面の上半分（上端から略１／２の深さ）までコモン電極１５が形成され、ダミー溝８の両側面には溝の深さの上半分までアクティブ電極１３が形成される。

図２（ａ）は往吐出溝７ａに沿う断面模式図である、図２（ｂ）は復吐出溝７ｂに沿う断面模式図であり、図２（ｃ）は圧電プレート２の上面模式図である。図２（ａ）に示すように、カバープレート３の液体供給孔３ａは往吐出溝７ａの他方側の端部において液体供給孔３ａと連通する。更に、図２（ｂ）に示すように、カバープレート３の液体排出孔３ｂは復吐出溝７ｂの他方側の端部において復吐出溝７ｂと連通する。なお、カバープレート３は圧電プレート２と同じ材料、つまりＰＺＴセラミックスなどの圧電体セラミックスを使用することができる。また、圧電プレート２と同程度の熱膨張係数を有するマシナブルセラミックスを使用してもよい。

更に、図２（ｃ）に示すように、ダミー溝８ａ、８ｂの側面にアクティブ電極１３を備え、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂのダミー溝８側の側面にコモン電極１５を備える。圧電プレート２の一方面ＯＳに、コモン電極１５と電気的に接続するコモン端子１６を備え、更に、隣接するダミー溝８ａ、８ｂの側面に形成されるアクティブ電極１３を電気的に接続する配線電極１７を備える。なお、本実施形態では配線電極１７がアクティブ端子１４として機能する。

第一ノズルプレート４ａ及び第二ノズルプレート４ｂはポリイミド膜により形成することができる。また、他の高分子材料や金属材料を使用することができる。第一ノズルプレート４ａに形成するノズル１１は、第二ノズルプレート４ｂに形成する第一連通路９ａの、基準方向Ｋにおいて略中央に位置する。なお、ノズルプレート４は第一及び第二ノズルプレート４ａ、４ｂの二層構造に代えて、第三実施形態において説明するように仕切り壁２０ｃの先端部を研削して第二連通路を形成すれば、ノズルプレート４は第一ノズルプレート４ａのみとすることができる。また、第一及び第二ノズルプレート４ａ、４ｂを一体化した単層のノズルプレート４としてもよい。

液体噴射ヘッド１は次のように動作する。まず、液体は液体供給孔３ａから往吐出溝７ａに流入し、第二ノズルプレート４ｂの第一連通路９ａを通して復吐出溝７ｂに流入し、液体排出孔３ｂから排出される。駆動時は液体を上記ルートで常時循環させる。一方、ダミー溝８は液体供給孔３ａ及び液体排出孔３ｂのいずれにも連通せず、液体は流入しない。そして、アクティブ端子１４とコモン端子１６に駆動信号を与えて両壁２０ａ、２０ｂの厚さ方向に電界を印加する。つまり、ダミー溝８ａのアクティブ電極１３と往吐出溝７ａのコモン電極１５との間の壁２０ａと、ダミー溝８ｂのアクティブ電極１３と復吐出溝７ｂのコモン電極１５との間の壁２０ｂに駆動信号を与える。すると、壁２０ａ、２０ｂは厚みすべり変形し、往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂの容積を瞬間的に変化させる。これにより往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂの液体に圧力波が発生してノズル１１から液滴が吐出される。その他の往吐出溝７ａ、復吐出溝７ｂ及びダミー溝８も同様に駆動する。

なお、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂとを仕切る仕切り壁２０ｃは液体の流れを仕切るために設けている。そのため、壁２０ａや壁２０ｂとは異なり任意の厚さに設定することができる。液体噴射ヘッド１のノズル１１のピッチは１つのダミー溝８と１つの吐出溝７により定まる。そして、仕切り壁２０ｃの厚さのみを変更し、ダミー溝８や吐出溝７の幅を変更することなくノズル１１のピッチを調整することができる。

また、仕切り壁２０ｃは駆動に寄与しない壁なので圧電体である必要はない。そのため、カバープレート３に仕切り壁２０ｃを設け、圧電プレート２の吐出溝７を広く形成し、カバープレート３を圧電プレート２に接合したときに吐出溝７を往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂに分割するように構成してもよい。また、圧電プレート２の全体を圧電体セラミックスから形成することに代えて、壁２０ａ、２０ｂを圧電体セラミックスにより形成し、その他の領域を絶縁体材料により形成してもよい。また、ダミー溝８ａは圧電プレート２の一方側の側面から他方側の側面までストレートに形成したが、これに代えて、ダミー溝８の他方端を吐出溝７の他方端と同様に一方面ＯＳの面内において終端させてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１は、液体を圧電プレート２の一方面ＯＳの側から流入し、同じ一方面ＯＳの側に流出するようにしたので、圧電プレート２の反対側の他方面ＴＳの側に空間を確保することができる。また、液体は基準方向Ｋに隣接する往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂを循環するので、液体内に気泡や異物が混入しても、迅速に外部に排出することができる。更に、液体噴射ヘッド１の構造が単純となり、高度な加工や位置合わせを必要とせず、組み立てが容易となってコストを削減することができる。

（第二実施形態）
図３及び図４は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図３は液体噴射ヘッド１の部分分解斜視図である。図４（ａ）は、液体噴射ヘッド１の往吐出溝７ａの長手方向に沿う断面模式図であり、図４（ｂ）は、復吐出溝７ｂの長手方向に沿う断面模式図であり、図４（ｃ）は、液体噴射ヘッド１の分離プレート６側から見る平面模式図である。

第一実施形態と異なる点はカバープレート３の上面に分離プレート６、分離プレート６の上面に流路部材５を設置したことであり、その他の構成は第一実施形態と同様である。従って、以下、第一実施形態と異なる部分について説明し、同一の部分は説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図３及び図４に示すように、液体噴射ヘッド１は、カバープレート３の上面に接合する分離プレート６と分離プレート６の上面に接合する流路部材５とを備える。圧電プレート２の一方面ＯＳには、ダミー溝８と吐出溝７が基準方向Ｋに交互に配列する。具体的には、基準方向Ｋに沿って往吐出溝７ａ、ダミー溝８ａ、往吐出溝７ａ、復吐出溝７ｂ、ダミー溝８ｂ、復吐出溝７ｂ、往吐出溝７ａ・・・のように配列する。即ち、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂは、ダミー溝８を超える毎に基準方向Ｋに対して入れ替わりながら配列する。同様に、カバープレート３に形成される液体供給孔３ａと液体排出孔３ｂは、ダミー溝８ａを挟んで２つの液体供給孔３ａが設置され、次のダミー溝８ｂを挟んで２つの液体排出孔３ｂが設置され、これを基準方向Ｋに繰り返して一列に配列する。このため、液体供給孔３ａや液体排出孔３ｂの数を往吐出溝７ａや復吐出溝７ｂの数の約半分に減少させることができる。

分離プレート６は、ダミー溝８ａを挟んで隣接する往吐出溝７ａに液体を分割供給する分割供給孔６ａと、ダミー溝８ｂを挟んで隣接する復吐出溝７ｂから液体を合流排出する合流排出路６ｃと、合流排出路６ｃに連通する合流排出孔６ｂとを有する。そして、複数の分割供給孔６ａと複数の合流排出孔６ｂとは基準方向Ｋに並列に設置される。より具体的には、分割供給孔６ａは、ダミー溝８ａを挟んで設置される２つの液体供給孔３ａを介して２つの往吐出溝７ａに連通する。合流排出路６ｃは、ダミー溝８ｂを挟んで設置される２つの液体排出孔３ｂを介して２つの復吐出溝７ｂに連通し、更に合流排出孔６ｂに連通する。そして、分割供給孔６ａと合流排出孔６ｂは基準方向Ｋに二列に並列に設置される。

流路部材５は、複数の分割供給孔６ａに連通する液体供給路５ａと、複数の合流排出孔６ｂに連通する液体排出路５ｂとを有し、分離プレート６のカバープレート３側とは反対側に接合する。液体供給路５ａと液体排出路５ｂは基準方向Ｋに細長い流路からなり並列に形成される。流路部材５や分離プレート６はカバープレート３と同じ材料により形成してもよいし、合成樹脂材料や金属材料により形成することができる。

従って、液体は、流路部材５の液体供給路５ａを介して分離プレート６の分割供給孔６ａに分流し、カバープレート３の２つの液体供給孔３ａに分割され、ダミー溝８ａを挟む２つの往吐出溝７ａに供給される。液体は、更に、往吐出溝７ａから第二ノズルプレート４ｂの第一連通路９ａを介して復吐出溝７ｂに流入し、ダミー溝８ｂを挟む２つの液体排出孔３ｂを介して分離プレート６の合流排出路６ｃで合流し、合流排出孔６ｂを介して液体排出路５ｂに流出する。その他の構成は第一実施形態と同様なので説明を省略する。

このように、分離プレート６を用いることにより、流入する液体と流出する液体を溝方向に完全に分離することができるので、液体の流路構成が簡単化される。また、第一実施形態と同様に、液体は基準方向Ｋに隣接する往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂを循環するので、液体内に気泡や異物が混入しても、迅速に外部に排出することができる。更に、液体噴射ヘッド１の構造が単純となり、高度な加工や位置合わせを必要とせず、組み立てが容易となってコストを削減することができる。

なお、本実施形態においては、流路部材５及び分離プレート６の液体供給路５ａ及び分割供給孔６ａをノズルプレート４から遠い方に設け、液体排出路５ｂ及び合流排出孔６ｂをノズルプレート４に近い方に設けたが、これを反転して、液体供給路５ａ及び分割供給孔６ａをノズルプレート４に近い方に設け、液体排出路５ｂ及び合流排出孔６ｂをノズルプレート４よりも遠い方に設けてもよい。また、液体供給路５ａ及び分割供給孔６ａを液体排出用の流路とし、合流排出孔６ｂ、合流排出路６ｃ及び液体排出路５ｂを液体供給用の流路として使用することができる。

（第三実施形態）
図５は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の圧電プレート２とノズルプレート４の部分分解斜視図である。第二実施形態と異なる点は、ノズルプレート４と、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂが圧電プレート２の側面ＳＳに開口する開口部の構造であり、その他の構成は第二実施形態と同様である。従って、以下、第二実施形態と異なる部分について説明し、同一の部分は説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同地の符号を付している。

図５に示すように、圧電プレート２は、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂが側面ＳＳに開口する開口部、つまりノズル１１の近傍に往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂを連通する第二連通路９ｂを備える。具体的には、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂに挟まれる仕切り壁２０ｃのノズルプレート４側の先端部を削除する。そして、ノズルプレート４は第一ノズルプレート４ａのみが側面ＳＳに接合される。これにより、往吐出溝７ａの液体は第二連通路９ｂを介して復吐出溝７ｂに流入する。その結果、ノズルプレート４を単層とすることができ、部品数が減少して組み立てが一層容易となる。

（第四実施形態）
図６及び図７は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図６は液体噴射ヘッド１の部分分解斜視図である。図７（ａ）は、液体噴射ヘッド１の往吐出溝７ａの長手方向に沿う断面模式図であり、図７（ｂ）は、復吐出溝７ｂの長手方向に沿う断面模式図である。第二実施形態と異なる点は、カバープレート３の液体排出孔３ｂの位置がノズルプレート４側に設置されることと、分離プレート６を除去した点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。従って、以下、主に異なる部分について説明し、同一の部分については説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図６及び図７に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面ＯＳに接合するカバープレート３と、カバープレート３の圧電プレート２側とは反対側に接合する流路部材５と、圧電プレート２の側面ＳＳ及びカバープレート３の側面に接合するノズルプレート４とを備える。圧電プレート２及びノズルプレート４は第一及び第二実施形態と同様であり、説明を省略する。

カバープレート３は、往吐出溝７ａに液体を供給する液体供給孔３ａと復吐出溝７ｂから液体を排出する液体排出孔３ｂを有する。液体供給孔３ａは、往吐出溝７ａの他方端（ノズルプレート４から遠い方の端）に連通し、基準方向Ｋに配列する。液体排出孔３ｂは、復吐出溝７ｂの他方端よりも一方端側（ノズルプレート４の側）に連通し、液体供給孔３ａの配列と平行に基準方向Ｋに配列する。流路部材５は、複数の液体供給孔３ａに連通する液体供給路５ａと、複数の液体排出孔３ｂに連通する液体排出路５ｂとを有する。流路部材５は、更にその上面に、液体供給路５ａに連通する図示しない供給接続部と、液体排出路５ｂに連通する図示しない排出接続部とを備える。

従って、液体は、流路部材５の図示しない供給接続部に流入し、液体供給路５ａからカバープレート３の各液体供給孔３ａに分割され、ダミー溝８ａを挟む２つの往吐出溝７ａに供給される。液体は、更に、往吐出溝７ａから第二ノズルプレート４ｂの第一連通路９ａを介して復吐出溝７ｂに流入し、ダミー溝８ｂを挟む２つの液体排出孔３ｂを介して液体排出路５ｂで合流し、液体排出路５ｂから排出される。なお、液体供給路５ａ及び液体供給孔３ａを液体排出用の流路とし、液体排出路５ｂ及び液体排出孔３ｂを液体供給用の流路としてもよいことは、他の実施形態と同様である。

カバープレート３の液体排出孔３ｂを液体供給孔３ａよりもノズルプレート４側に設けたことにより、分離プレート６を省略することができ、部品点数を減らし全体の容積を縮小することができる。また、第一実施形態と同様に、液体は基準方向Ｋに隣接する往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂを循環するので、液体内に気泡や異物が混入しても、迅速に外部に排出することができる。更に、液体噴射ヘッド１の構造が単純となり、高度な加工や位置合わせを必要とせず、組み立てが容易となってコストを削減することができる。

（第五実施形態）
図８及び図９は本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図８は液体噴射ヘッド１の圧電プレート２の部分斜視図である。図９は圧電プレート２にフレキシブル基板２１を接合した部分平面模式図である。第一実施形態における圧電プレート２と異なる点は、圧電プレート２の一方面ＯＳの他方側（ノズルプレート４とは反対側）に分離溝１８を有する点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図８に示すように、圧電プレート２の一方面ＯＳには、基準方向Ｋに交互に配列する吐出溝７とダミー溝８が形成される。吐出溝７は往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂとを含む。ダミー溝８は、一方面ＯＳの一方側（ノズルプレート４側）の側面から他方側の側面まで形成される。往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂは一方側が圧電プレート２の側面に開口し、他方側が一方面ＯＳの面内において終端する。ダミー溝８の側面にアクティブ電極１３を備え、往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂのダミー溝８側の側面にコモン電極１５を備える。

圧電プレート２の一方面ＯＳに、隣接する２つのダミー溝８の側面に形成されるアクティブ電極１３を電気的に接続する配線電極１７を有し、アクティブ端子１４として機能する。更に、往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂの他方端近傍の一方面ＯＳに、往吐出溝７ａ及び復吐出溝７ｂのそれぞれの側面に形成されるコモン電極１５と電気的に接続するコモン端子１６を有する。そして、コモン端子１６とアクティブ端子１４の間の圧電プレート２の一方面ＯＳには分離溝１８が設置される。分離溝１８は基準方向Ｋに直線状に形成され、アクティブ端子１４とコモン端子１６は分離溝１８を介して電気的に分離される。

図９に示すように、フレキシブル基板２１は圧電プレート２のアクティブ端子１４とコモン端子１６の上部に設置される。フレキシブル基板２１は共通電極２１ａと個別電極２１ｂを備え、共通電極２１ａが各コモン端子１６に共通に電気的に接続し、個別電極２１ｂが各アクティブ端子１４に個別に電気的に接続する。共通電極２１ａは、コモン端子１６との接続部を除いて、分離溝１８の上部に配置される。その結果、共通電極２１ａは、ダミー溝８に形成されるアクティブ電極１３との交差部においてアクティブ電極１３から離間し、共通電極２１ａの表面に厚い絶縁膜を形成するなどの絶縁対策が緩和される。

（第六実施形態）
図１０及び図１１は本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図１０は液体噴射ヘッド１の往吐出溝７ａの断面模式図である。図１１（ａ）は流路部材５の模式的な斜視図であり、図１１（ｂ）は流路部材５の部分ＡＡの断面模式図である。第四実施形態と異なる点は流路部材５の構造であり、その他の構成は第四実施形態と同様である。従って、以下、主に異なる部分について説明し、同一の部分については説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図１０に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と、圧電プレート２の一方面ＯＳに接合するカバープレート３と、カバープレート３の圧電プレート２側とは反対側に接合する流路部材５と、圧電プレート２とカバープレート３の側面に接合するノズルプレート４とを備える。圧電プレート２、カバープレート３及びノズルプレート４は第四実施形態と同様である。

流路部材５は、カバープレート３の液体供給孔３ａに連通する液体供給路５ａと、図示しない液体排出孔３ｂに連通する液体排出路５ｂと、液体供給路５ａ及び液体排出路５ｂの上面を覆うダンパー膜１２と、ダンパー膜１２の上方に形成される空気層２２と、空気層２２と大気とを連通する連通孔１９と、流路部材５の上面に設置され、液体供給路５ａに連通する供給接続部５ｃと、液体排出路５ｂに連通する排出接続部５ｄとを備える。

液体は、供給接続部５ｃから上面がダンパー膜１２により覆われる液体供給路５ａに流入し、カバープレート３の各液体供給孔３ａを介して各往吐出溝７ａに分流する。液体は、更に、往吐出溝７ａから第一連通路９ａを介して図示しない復吐出溝７ｂに流入し、カバープレート３の図示しない液体排出孔３ｂを介して上面がダンパー膜１２により覆われる液体排出路５ｂで合流し、排出接続部５ｄから外部に流出する。液体供給路５ａと液体排出路５ｂの上面がダンパー膜１２により覆われるので、吐出溝７の液体が吐出される際の圧力波がダンパー膜１２で緩衝されセルフトーク、クロストークが軽減される。連通孔１９はダンパー膜１２の上部空間が密閉されるのを防ぎ、ダンパー膜１２が自由に振動できるようにするために設けてある。

なお、第二実施形態において説明した液体噴射ヘッド１に、本実施形態のダンパー膜１２付の流路部材５を設置することができる。その他、ノズルプレート４や圧電プレート２について、第三実施形態や第五実施形態のノズルプレート４や圧電プレート２を適用することができることは説明するまでもない。

（第七実施形態）
図１２及び図１３は本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図１２（ａ）は液体噴射ヘッド１の吐出溝の溝方向の断面模式図であり、図１２（ｂ）は液体噴射ヘッド１をノズルプレート４側から見る側面模式図である。図１３は第七実施形態に係る液体噴射ヘッド１の変形例であり、流路部材５に設置される供給接続部５ｃ及び排出接続部５ｄの設置位置が異なる場合を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図１２に示すように、液体噴射ヘッド１は第一液体噴射ヘッド１ａと第二液体噴射ヘッド１ｂを備える。第一液体噴射ヘッド１ａの圧電プレート２の他方面ＴＳと第二液体噴射ヘッド１ｂの圧電プレート２の他方面ＴＳとが対面し、第一液体噴射ヘッド１ａのノズル１１と第二液体噴射ヘッド１ｂのノズル１１とが基準方向Ｋに半ピッチずれて接合される。第一及び第二液体噴射ヘッド１ａ、１ｂは、第六実施形態の液体噴射ヘッド１と同じ構造を備える。これにより、ノズルの数を２倍に増やすことができる。更に、第一液体噴射ヘッド１ａのノズル１１と第二液体噴射ヘッド１ｂのノズル１１は基準方向Ｋに半ピッチずらしたので、基準方向Ｋの記録密度を２倍に向上させることができる。なお、第一及び第二液体噴射ヘッド１ａ、１ｂとして、第一〜第六実施形態において説明した液体噴射ヘッド１を適用することができることは言うまでもない。また、第一液体噴射ヘッド１ａのノズルプレート４と第二液体噴射ヘッド１ｂのノズルプレート４とは一体的に一枚のノズルプレート４により構成すれば、部品点数を更に削減することができる。

図１３に示すように、供給接続部５ｃ及び排出接続部５ｄの流路部材５への取り付け位置を、流路部材５の基準方向Ｋにおいて対面する２つの側面に分離して設置することができる。このように供給接続部５ｃ及び排出接続部５ｄを流路部材５の側面に設けることにより、液体噴射ヘッド１の厚さを薄く構成することができる。また、流路部材５の上面を平坦面として利用することができる。そのため、液体噴射ヘッド１を３段以上に積層した多層の液体噴射ヘッドを構成することができる。

（第八実施形態）
図１４は本発明の第八実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は、液体噴射ヘッド１と、圧電プレート２と、ノズルプレート４と、流路部材５を備える。液体ポンプ３３、３３’として、流路部３５、３５’に液体を供給する供給ポンプとそれ以外に液体を排出する排出ポンプのいずれかもしくは両方を設置し、液体を循環させる。また、図示しない圧力センサーや流量センサーを設置し、液体の流量を制御することもある。液体噴射ヘッド１、１’は、吐出溝７とダミー溝８が交互に配列し、各吐出溝７は往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂを含み、往吐出溝７ａと復吐出溝７ｂはノズル１１の近傍において連通し、液体が循環可能に構成されている。液体噴射ヘッド１、１’は、既に説明した第一〜第七実施形態のいずれかを使用することができる。

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

１ 液体噴射ヘッド、１ａ 第一液体噴射ヘッド、１ｂ 第二液体噴射ヘッド
２ 圧電プレート
３ カバープレート、３ａ 液体供給孔、３ｂ 液体排出孔
４ ノズルプレート、４ａ 第一ノズルプレート、４ｂ 第二ノズルプレート
５ 流路部材、５ａ 液体供給路、５ｂ 液体排出路、５ｃ 供給接続部、５ｄ 排出接続部
６ 分離プレート、６ａ 分割供給孔、６ｂ 合流排出孔、６ｃ 合流排出路
７ 吐出溝、７ａ 往吐出溝、７ｂ 復吐出溝
８、８ａ、８ｂ ダミー溝
９ａ 第一連通路、９ｂ 第二連通路
１１ ノズル
１２ ダンパー膜
１３ アクティブ電極
１４ アクティブ端子
１５ コモン電極
１６ コモン端子
１７ 配線電極
１８ 分離溝
１９ 連通孔
２０ａ、２０ｂ 壁、２０ｃ 仕切り壁
２１ フレキシブル基板、２１ａ 共通電極、２１ｂ 個別電極
２２ 空気層
ＳＳ 側面、ＯＳ 一方面、ＴＳ 他方面、Ｋ 基準方向

Claims (16)

1. 液体を吐出する吐出溝と液体を吐出しないダミー溝とが一方面の基準方向に交互に配列し、前記吐出溝の一方側が側面に開口する圧電プレートと、
   前記吐出溝に液体を供給する液体供給孔と前記吐出溝から液体を排出する液体排出孔を有し、前記圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、
   基準方向に配列する複数のノズルを有し、前記ノズルが前記吐出溝に連通して前記圧電プレートの側面に接合するノズルプレートと、を備え、
   前記吐出溝は前記一方面の基準方向に隣接して設けられる往吐出溝と復吐出溝とを含み、前記往吐出溝と前記復吐出溝とは前記ノズルの近傍において連通し、前記液体供給孔が前記往吐出溝に連通し、前記液体排出孔が前記復吐出溝に連通する液体噴射ヘッド。
2. 前記ノズルプレートは、前記ノズルと前記圧電プレートの側面に開口する前記往吐出溝と前記復吐出溝とを連通する第一連通路を備える請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記ノズルプレートは、前記ノズルを有する第一ノズルプレートと、前記第一連通路を有する第二ノズルプレートとが積層する請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記圧電プレートは、前記ノズルの近傍に前記往吐出溝と前記復吐出溝とを連通する第二連通路を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記液体供給孔は、前記往吐出溝の他方端に連通し基準方向に配列し、
   前記液体排出孔は、前記復吐出溝の他方端よりも他方側に連通し、前記液体供給孔の配列と平行して基準方向に配列する請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 複数の前記液体供給孔に連通する液体供給路と、複数の前記液体排出孔に連通する液体排出路とを有し、前記カバープレートの前記圧電プレート側とは反対側に接合する流路部材を備える請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記液体供給孔と前記液体排出孔は、前記往吐出溝の他方端と前記復吐出溝の他方端にそれぞれ連通し、基準方向に一列に配列する請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 一方側に位置する前記ダミー溝を挟んで隣接する前記往吐出溝に液体を分割供給する分割供給孔と、他方側に位置する前記ダミー溝を挟んで隣接する前記復吐出溝から液体を合流排出する合流排出路と、前記合流排出路に連通する合流排出孔とを有し、前記カバープレートに接合する分離プレートを備える請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
9. 複数の前記分割供給孔に連通する液体供給路と、複数の前記合流排出孔に連通する液体排出路とを有し、前記分離プレートの前記カバープレート側とは反対側に接合する流路部材を備える請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記液体供給路は一部が液体の圧力変動を緩和させるダンパー膜により形成される請求項６又は９に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記吐出溝の他方側は前記圧電プレートの一方面の面内において終端し、前記ダミー溝の側面にアクティブ電極を備え、前記往吐出溝と前記復吐出溝の側面にコモン電極を備え、
    前記圧電プレートの一方面に、前記コモン電極と電気的に接続するコモン端子と、前記アクティブ電極に電気的に接続するアクティブ端子とを有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記圧電プレートの一方面に、隣接する前記ダミー溝の側面に形成される前記アクティブ電極を電気的に接続する配線電極を有する請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
13. 前記コモン端子と前記アクティブ端子の間の前記圧電プレートの一方面には前記コモン端子と前記アクティブ端子とを電気的に分離する分離溝が設置される請求項１１又は１２に記載の液体噴射ヘッド。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドからなる第一液体噴射ヘッドと第二液体噴射ヘッドを備え、前記第一液体噴射ヘッドの圧電プレートの他方面と前記第二液体噴射ヘッドの圧電プレートの他方面とが対面し、前記第一液体噴射ヘッドのノズルと前記第二液体噴射ヘッドのノズルとが基準方向に半ピッチずれて接合される液体噴射ヘッド。
15. 前記第一液体噴射ヘッドのノズルプレートと前記第二液体噴射ヘッドのノズルプレートとは一体的に形成される請求項１４に記載の液体噴射ヘッド。
16. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
    前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
    前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。

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