JP2015047792A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルプレート１０に回路基板としての機能を付加して構成を簡素化する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１は、上面ＵＳから下面ＬＳに貫通する細長い吐出溝３と非吐出溝４とが基準方向Ｋに交互に配列する溝列５と、吐出溝３の両側面に設置される共通駆動電極１３ａと、非吐出溝４の両側面に設置される個別駆動電極１３ｂと、共通駆動電極１３ａに電気的に接続し下面ＬＳに設置される共通ランド電極１５ａと、個別駆動電極１３ｂに電気的に接続し下面ＬＳに設置される個別ランド電極１５ｂとを備える圧電体基板２と、吐出溝３に連通するノズル１１と、個別ランド電極１５ｂに電気的に接続する個別貫通電極１６ｂと、個別貫通電極１６ｂに電気的に接続し圧電体基板２の側とは反対側の配線面ＨＳに設置される個別配線１７ｂとを備え、圧電体基板２の下面ＬＳに接合されるノズルプレート１０と、を備える。
【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滴を吐出する。液滴の吐出の際には、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。

近年、この種の液体噴射ヘッドとして、表面に並列する複数の溝が形成される圧電体基板と、溝に液体を供給する液室を備え、溝の上部開口を塞ぐように圧電体基板の表面に接合されるカバープレートと、溝に連通するノズルを備え、圧電体基板に接合されるノズルプレートとを備えるピエゾ方式の液体噴射ヘッドが実用化されている。圧電体基板の溝は側壁により区画され、各側壁には駆動電極が設置される。各側壁の駆動電極は配線電極を介して圧電体基板の表面又は裏面に引出され、フレキシブル回路基板を介して外部回路と電気的に接続される。

特許文献１には４つのノズル列を備える液体噴射ヘッドが記載されている。図７は特許文献１に記載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、４つのノズル列が形成される液室ユニット１０６と、ベース部材１４１の上面に４個の圧電素子部材１４２が設置されるアクチュエータユニット１０４と、収納部１５２にアクチュエータユニット１０４を装着し、液室ユニット１０６に液体を供給するフレームユニット１０５から構成される。液室ユニット１０６は、４つのノズル列が並列して形成されるノズル板１０１と、液体を加圧するための液室が４列形成され、各列の液室が各列のノズル１１１に連通するようにノズル板１０１に接合される流路部材１０２と、液室を閉塞するように流路部材１０２に接合され、各列の各液室に独立して振動を伝達する振動部材１０３とから構成される。アクチュエータユニット１０４の４個の圧電素子部材１４２は４列の液室に対応して接合される。圧電素子部材１４２は各列の各液室に独立して振動を伝達する。フレームユニット１０５は各列の液室に液体を供給する４つの共通液室１５１を備える。

ここで、４つの圧電素子部材１４２を保持するベース部材１４１は、２列目の圧電素子部材１４２と３列目の圧電素子部材１４２との間に貫通孔１４４を備える。この貫通孔１４４にフレキシブル回路基板（ＦＰＣケーブル１４３）を通す。即ち、１列目の圧電素子部材１４２と４列目の圧電素子部材１４２はベース部材１４１の外側面に沿う２枚のＦＰＣケーブル１４３に接続される。２列目の圧電素子部材１４２と３列目の圧電素子部材１４２はベース部材１４１の貫通孔１４４を通る２枚のＦＰＣケーブル１４３に接続される。各ＦＰＣケーブル１４３は各圧電素子部材１４２の側面に接続され、各圧電素子の端子と電気的に接続される。

特許文献２及び特許文献３には、インクとして電気粘性流体を使用する液体噴射ヘッドが記載されている。電気粘性流体は、電圧を印加すると粘性が増して固体又は半固体となり、電圧を解除すると粘性が減少して流動性が増加する。各ノズルに電極を設け、ノズル内のインクの流動性を変化させてインクを選択的に吐出する。具体的には、一つの液室を塞ぐノズルプレートに複数のノズルを形成し、ノズルプレートの液室側裏面のノズル開口端と吐出側表面のノズル開口端に一対の電極を設置し、この一対の電極に駆動電圧を選択的に印加してノズル内のインクを固体又は液体に変化させてインクを吐出する。

特開２００８−６８５５５号公報 特開平７−２１４７７７号公報 特開平８−１９２９号公報

特許文献１に記載の液体噴射ヘッドでは、圧電素子部材１４２に形成される多数の溝と液室ユニット１０６との間、液室ユニット１０６の流路部材１０２に設置される多数の液室とノズル板１０１のノズル１１１との間、及び、圧電素子部材１４２とＦＰＣケーブル１４３との間の位置合わせを行う必要がある。そのために、組み立て工数が多く生産性が低い。また、特許文献２及び特許文献３に記載の液体噴射ヘッドは、ノズル内に充填される電気粘性流体からなるインクに電界を印加してインクの粘度を変化させ、インク滴を吐出する方式であり、ピエゾ方式による液体噴射ヘッドとは構造や駆動原理が全く異なる。

本発明の液体噴射ヘッドは、上面から下面に貫通する細長い吐出溝と上面から下面に貫通する細長い非吐出溝とが基準方向に交互に配列する溝列と、前記吐出溝の両側面に設置される共通駆動電極と、前記非吐出溝の両側面に設置される個別駆動電極と、前記共通駆動電極に電気的に接続し前記下面に設置される共通ランド電極と、前記個別駆動電極に電気的に接続し前記下面に設置される個別ランド電極とを備える圧電体基板と、前記吐出溝に連通するノズルと、前記個別ランド電極に電気的に接続する個別貫通電極と、前記個別貫通電極に電気的に接続し前記圧電体基板の側とは反対側の面に設置される個別配線とを備え、前記下面に接合されるノズルプレートと、を備えることとした。

また、前記ノズルプレートは、前記下面から延出し前記上面の側に折り曲げられることとした。

また、前記個別ランド電極は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝の前記吐出溝側の側面に設置される２つの前記個別駆動電極と電気的に接続することとした。

また、前記ノズルプレートは、前記共通ランド電極に電気的に接続する共通貫通電極と、前記共通貫通電極に電気的に接続し前記圧電体基板の側とは反対側の面に設置される共通配線を備えることとした。

また、前記ノズルプレートは、前記共通ランド電極に電気的に接続し前記圧電体基板の側の面に設置される共通配線を備えることとした。

また、一の前記吐出溝に設置される前記共通駆動電極と、他の一の前記吐出溝に設置される他の前記共通駆動電極とは、前記共通配線を介して電気的に接続することとした。

また、前記共通配線は、前記下面の法線方向から見る平面視において、前記非吐出溝を跨いで前記ノズルプレートに設置されることとした。

また、前記非吐出溝の前記下面に開口する開口部は、前記吐出溝の前記下面に開口する開口部よりも溝方向の長さが長いこととした。

また、前記個別配線は保護膜により覆われていることとした。

また、前記溝列が基準方向に平行に複数並列することとした。

また、隣接する２つの前記溝列の、一方側の前記溝列に含まれる前記吐出溝の他方側の端部と、他方側の前記溝列に含まれる前記非吐出溝の一方側の端部とは離間し、かつ、前記圧電体基板の厚さ方向において重なることとした。

本発明の液体噴射装置は、上記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、上面から下面に貫通する細長い吐出溝と上面から下面に貫通する細長い非吐出溝とが基準方向に交互に配列する溝列と、吐出溝の両側面に設置される共通駆動電極と、非吐出溝の両側面に設置される個別駆動電極と、共通駆動電極に電気的に接続し前記下面に設置される共通ランド電極と、個別駆動電極に電気的に接続し下面に設置される個別ランド電極とを備える圧電体基板と、吐出溝に連通するノズルと、個別ランド電極に電気的に接続する個別貫通電極と、個別貫通電極に電気的に接続し圧電体基板の側とは反対側の面に設置される個別配線とを備え、下面に接合されるノズルプレートと、を備える。これにより、ノズルプレートに回路基板としての機能を付加して構成を簡素化する。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な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断面模式図である。 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断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第四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の模式的な部分分解斜視図である。図２は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の断面模式図である。図３は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図２（ａ）は吐出溝３の溝方向Ｍの断面模式図であり、図２（ｂ）は非吐出溝４の溝方向Ｍの断面模式図である。図３（ａ）は液体噴射ヘッド１をノズルプレート１０側から見る平面模式図であり、保護膜１０ａは省いている。図３（ｂ）は部分ＸＸの断面模式図である。

図１及び図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電体基板２と、圧電体基板２の上面ＵＳに接合されるカバープレート８と、圧電体基板２の下面ＬＳに接合されるノズルプレート１０とを備える。圧電体基板２は、上面ＵＳから下面ＬＳに貫通し溝方向Ｍに細長い吐出溝３と上面ＵＳから下面ＬＳに貫通し溝方向Ｍに細長い非吐出溝４とが基準方向Ｋに交互に配列する溝列５と、吐出溝３の両側面に設置される共通駆動電極１３ａと、非吐出溝４の両側面に設置される個別駆動電極１３ｂと、共通駆動電極１３ａに電気的に接続し下面ＬＳに設置される共通ランド電極１５ａと、個別駆動電極１３ｂに電気的に接続し下面ＬＳに設置される個別ランド電極１５ｂとを備える。

ノズルプレート１０は、吐出溝３に連通するノズル１１と、共通ランド電極１５ａに電気的に接続する共通貫通電極１６ａと、個別ランド電極１５ｂに電気的に接続する個別貫通電極１６ｂと、共通貫通電極１６ａに電気的に接続し圧電体基板２の側とは反対側の面に設置される共通配線１７ａと、個別貫通電極１６ｂに電気的に接続し圧電体基板２の側とは反対側の面に設置される個別配線１７ｂとを備える。ノズルプレート１０は、圧電体基板２の下面ＬＳから延出し圧電体基板２の側面ＳＳから上面ＵＳの側に折り曲げられる。

カバープレート８は、吐出溝３の溝方向Ｍにおける一方の端部に連通する液室９ａと、吐出溝３の溝方向Ｍにおける他方の端部に連通する液室９ｂとを備える。液室９ａ、９ｂは、いずれも非吐出溝４には連通しない。つまり、非吐出溝４は、液室９ａ、９ｂが圧電体基板２側に開口する領域に開口しない。

このように、ノズルプレート１０に、個別貫通電極１６ｂと、個別貫通電極１６ｂに電気的に接続する個別配線１７ｂを設置して回路基板としての機能を付加したことにより、液体噴射ヘッド１の構成が簡素化される。また、圧電体基板２にノズルプレート１０を接合する際に、ノズル１１と吐出溝３の位置合わせと、個別ランド電極１５ｂと個別貫通電極１６ｂとの位置合わせ及び電気的接続を同じ工程で行うことができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート１０に共通貫通電極１６ａと、共通貫通電極１６ａに電気的に接続する共通配線１７ａを設置し、共通ランド電極１５ａと共通貫通電極１６ａとの間の位置合わせ及び電気的接続も同一工程で行うことができる。

具体的に説明する。圧電体基板２としてＰＺＴセラミックスを使用することができる。圧電体基板２は分極処理が施される。例えば、上面ＵＳ又は下面ＬＳの垂直方向に一様に分極処理が施される圧電体基板２を使用することができる。また、上面ＵＳ又は下面ＬＳの垂直方向に分極処理が施される圧電体基板とこれと反対方向に分極処理が施される圧電体基板とを接合したシェブロン型の圧電体基板２を使用することができる。また、少なくとも隣接する溝の間の側壁に圧電体材料が使用されるものであればよく、圧電体基板２の周縁領域に非圧電体材料が使用されるものであってもよい。

吐出溝３は、図２（ａ）に示すように、圧電体基板２の上面ＵＳから下面ＬＳに貫通し、下方に凸状に形成される。非吐出溝４は、図２（ｂ）に示すように、圧電体基板２の上面ＵＳから下面ＬＳに貫通し、上方に凸状に形成される。非吐出溝４の一方側の端部は上面ＵＳ側の圧電体基板２を残し下面ＬＳ側の圧電体基板２をストレートに研削して浅溝に形成される。圧電体基板２の下面ＬＳに開口する非吐出溝４の開口部１４ｂは圧電体基板２の下面ＬＳに開口する吐出溝３の開口部１４ａよりも溝方向Ｍの長さが長い。各溝は円盤状ブレードの外周にダイヤモンド等の砥粒を埋め込んだダイシングブレードを使用して研削して形成される。吐出溝３はダイシングブレードを用いて上面ＵＳ側から研削され、非吐出溝４はダイシングブレードを用いて下面ＬＳ側から研削される。そのため、吐出溝３の両端部及び非吐出溝４の他方側の端部にはダイシングブレードの外形形状が転写され、傾斜面となる。

共通駆動電極１３ａは、吐出溝３の両側面の圧電体基板２の板厚の略１／２よりも下面ＬＳ側に互いに電気的に分離して設置される。個別駆動電極１３ｂは、非吐出溝４の両側面の圧電体基板２の板厚の略１／２よりも下面ＬＳ側に互いに電気的に分離して設置される。共通駆動電極１３ａの溝方向Ｍの幅は吐出溝３の下面ＬＳに開口する開口部１４ａの溝方向Ｍの幅に略一致する。個別駆動電極１３ｂの一方側は非吐出溝４の一方側の側面ＳＳまで延設され、個別駆動電極１３ｂの他方側は溝方向Ｍにおいて共通駆動電極１３ａと同じか、共通駆動電極１３ａよりも他方側に設置される。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、共通ランド電極１５ａは、圧電体基板２の下面ＬＳに開口する吐出溝３の開口部１４ａの一方側の端部近傍に設置され、吐出溝３の両側面に設置される共通駆動電極１３ａと電気的に接続する。個別ランド電極１５ｂは、共通ランド電極１５ａと圧電体基板２の側面ＳＳとの間の下面ＬＳに設置され、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される個別駆動電極１３ｂと電気的に接続する。

ノズルプレート１０は、ポリイミド樹脂等からなる可撓性フィルムを使用することができる。ノズルプレート１０は、圧電体基板２の下面ＬＳに接合され、更に、圧電体基板２の溝方向Ｍ側の側面ＳＳから上方に折り曲がって設置される。ノズルプレート１０は、共通ランド電極１５ａに対応する位置に板厚方向に貫通する共通貫通電極１６ａと、個別ランド電極１５ｂに対応する位置に板厚方向に貫通する個別貫通電極１６ｂを備える。ノズルプレート１０は、更に、圧電体基板２の側とは反対側の面に共通貫通電極１６ａと電気的に接続する共通配線１７ａと、個別貫通電極１６ｂと電気的に接続する個別配線１７ｂとを備える。

図３に示すように、共通配線１７ａは、吐出溝３の一方側の端部に設置される共通ランド電極１５ａと、他の吐出溝３の一方側の端部に設置される他の共通ランド電極１５ａとを、共通貫通電極１６ａを介して電気的に接続する。つまり、一の吐出溝３に設置される共通駆動電極１３ａと、他の一の吐出溝３に設置される共通駆動電極１３ａとは共通配線１７ａを介して電気的に接続する。共通配線１７ａは、圧電体基板２の下面ＬＳの法線方向から見る平面視において、非吐出溝４を跨いで基準方向Ｋに直線状に設置され、ノズルプレート１０の基準方向Ｋの端部近傍において溝方向Ｍに引き回される。

個別配線１７ｂは、個別貫通電極１６ｂ及び個別ランド電極１５ｂを介して吐出溝３を挟んで隣接する非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される２つの個別駆動電極１３ｂに電気的に接続する。個別配線１７ｂは他の非吐出溝４の側面に設置される個別配線１７ｂとは電気的に独立し、複数の個別貫通電極１６ｂが溝方向Ｍに並列に引き回される。

ノズルプレート１０の圧電体基板２の側とは反対側の面に絶縁体からなる保護膜１０ａが設置され、共通配線１７ａと個別配線１７ｂは保護膜１０ａにより覆われる。これにより、ノズルプレート１０の液滴吐出側の表面に導電性の液体が付着する場合でも、配線が腐食することが無い。ノズルプレート１０の一方側の端部は、図示しない回路基板に接続する。また、圧電体基板２の下面ＬＳから延出するノズルプレート１０にドライバーＩＣを実装してＣＯＦ（チップオンフィルム）とすることができる。

カバープレート８は、セラミックス材料やプラスチック材料を使用することができる。カバープレート８は、圧電体基板２と熱膨張係数が近似する材料を使用することが好ましい。例えば、ＰＺＴセラミックスを使用することができる。圧電体基板２の非吐出溝４を、下面ＬＳから上面ＵＳに向けて凸形状としたので、非吐出溝４は２つの液室９と連通しない。これにより、液室９の内部に吐出溝３と連通し、非吐出溝４を閉塞するためのスリットを設ける必要がなく、構成が簡単となる。

液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。カバープレート８の一方の液室９ａに供給される液体は、吐出溝３の一方側の端部から吐出溝３に流入し吐出溝３に液体が充填される。更に、液体は他方の液室９ｂに流出して外部に排出される。そして、ノズルプレート１０の共通配線１７ａがＧＮＤに接続されると、共通貫通電極１６ａと共通ランド電極１５ａを介してすべての吐出溝３の側壁に設置される共通駆動電極１３ａはＧＮＤに接続される。一方、個別配線１７ｂに駆動信号が与えられると、駆動信号は個別貫通電極１６ｂ及び個別ランド電極１５ｂを介して吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の個別駆動電極１３ｂに伝達される。これにより、吐出溝３を挟む２つの側壁は厚みすべり変形して、吐出溝３内の液体に圧力変動が誘起され、ノズル１１から液滴が吐出される。

なお、２つの液室９の一方から液体を供給し他方から液体を排出する液体循環方式の他に、２つの液室９から吐出溝３に液体を供給する方式としてもよい。また、共通ランド電極１５ａと個別ランド電極１５ｂとを吐出溝３の一方側の下面ＬＳに設置したが、これに代えて、共通ランド電極１５ａを開口部１４ａの溝方向Ｍにおける一方側に設置し、個別ランド電極１５ｂを開口部１４ａの他方側に設置してもよい。これに伴って、共通貫通電極１６ａと個別貫通電極１６ｂも開口部１４ａの一方側と他方側に設置する。その結果、共通ランド電極１５ａと個別ランド電極１５ｂ、及び、共通貫通電極１６ａと個別貫通電極１６ｂの設置間隔が広がり、接続が容易となる。

また、ノズルプレート１０は、溝方向Ｍに長く形成することに代えて、基準方向Ｋに長く形成し、圧電体基板２及びカバープレート８の基準方向Ｋの側面に沿って折り曲げてもよい。この場合は、共通ランド電極１５ａと個別ランド電極１５ｂを開口部１４ａの両端側に振り分けて設置し、個別配線１７ｂは吐出溝３や非吐出溝４を横切るように基準方向Ｋに配列すればよい。ノズルプレート１０の上方への引き出しは、他の部品の配置に応じて適宜選択すればよい。

（第二実施形態）
図４は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の断面模式図である。図４は、図３（ａ）の部分ＸＸに相当する部分の断面模式図である。第一実施形態と異なる点は、共通配線１７ａがノズルプレート１０の圧電体基板２の側の面に設置される点である。以下、主に第一実施形態と異なる点につい説明し、同一の部分についての説明は省略する。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。

以下、図３（ａ）を参照しながら説明する。圧電体基板２の下面ＬＳには吐出溝３と非吐出溝４の開口部１４ａと開口部１４ｂが基準方向Ｋに交互に開口する。吐出溝３の側面には共通駆動電極１３ａが設置され、吐出溝３の開口部の一方側の下面ＬＳには共通ランド電極１５ａが設置され、共通駆動電極１３ａと共通ランド電極１５ａは電気的に接続される。非吐出溝４の開口部１４ｂの一方側は圧電体基板２の側面ＳＳまで延在する。非吐出溝４の側面には個別駆動電極１３ｂが設置され、吐出溝３を挟んで隣接する非吐出溝４の間であり、圧電体基板２の側面ＳＳ近傍の下面ＬＳには個別ランド電極１５ｂが設置される。個別ランド電極１５ｂは、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される２つの個別駆動電極１３ｂを電気的に接続する。以上の構成は第一実施形態と同様である。更に、図４に示すように、非吐出溝４の側面と圧電体基板２の下面ＬＳの間であり、基準方向Ｋに隣接する２つの共通ランド電極１５ａの間の角部は面取りされて面取り部２０が形成される。

ノズルプレート１０は、共通ランド電極１５ａに電気的に接続し圧電体基板２の側の面に設置される共通配線１７ａと、個別ランド電極１５ｂに電気的に接続する個別貫通電極１６ｂと、個別貫通電極１６ｂに電気的に接続し圧電体基板２の側とは反対側の面に設置される個別配線１７ｂとを備える。共通配線１７ａは、圧電体基板２の下面ＬＳの法線方向から見る平面視において、非吐出溝４を跨ぐようにノズルプレート１０の圧電体基板２の側の面に設置される。ここで、隣接する共通ランド電極１５ａの間であり、非吐出溝４の側面と下面ＬＳとの角部に面取り部２０を形成したことにより、個別駆動電極１３ｂと共通配線１７ａとは離間し、電気的な短絡が防止される。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、共通配線１７ａをノズルプレート１０の圧電体基板２の側の面に設置するので、共通ランド電極１５ａと共通配線１７ａとの間に貫通電極が介在せず、ノズルプレート１０の構造が簡単になると共に、共通駆動電極１３ａと駆動回路との間の抵抗が低減する。

（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の説明図である。図５（ａ）は液体噴射ヘッド１の第二溝列５ｂに含まれる第二吐出溝３ｂの溝方向Ｍに沿う断面模式図であり、図５（ｂ）は圧電体基板２を下面ＬＳの下方から見る部分平面模式図であり、図５（ｃ）は液体噴射ヘッド１を下面ＬＳの下方から見る部分平面模式図であり、保護膜１０ａは省いている。本実施形態に係る液体噴射ヘッド１は４列の溝列５を備える。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５（ａ）に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電体基板２と、液体噴射ヘッド１の上面ＵＳに接合するカバープレート８と、圧電体基板２の下面ＬＳに接合するノズルプレート１０とを備える。圧電体基板２は、基準方向Ｋに並列に４列の第一〜第四溝列５ａ〜５ｄを備える。各溝列５は、上面ＵＳから下面ＬＳに貫通する細長い吐出溝３と上面ＵＳから下面に貫通する細長い非吐出溝４が基準方向Ｋに交互に配列する。図５（ｂ）に示すように、各溝列５の基準方向Ｋに配列する吐出溝３のピッチＰは等しい。第一溝列５ａと第二溝列５ｂは基準方向ＫにＰ／２ずれて配置され、第三溝列５ｃと第四溝列５ｄは基準方向ＫにＰ／２ずれて配置され、第二溝列５ｂと第三溝列５ｃは基準方向ＫにＰ／４ずれて配置される。従って、溝方向Ｍから見ると、第一〜第四溝列５ａ〜５ｄの各吐出溝３は、ピッチ（Ｐ／４）で配列する。

隣接する第一溝列５ａと第二溝列５ｂにおいて、第一吐出溝３ａの第二溝列５ｂ側の端部と、第二非吐出溝４ｂの第一溝列５ａ側の端部とは離間し、かつ、圧電体基板２の厚さ方向において重なる。更に、第二吐出溝３ｂの第一溝列５ａ側の端部と、第一非吐出溝４ａの第二溝列５ｂ側の端部とは離間し、かつ、圧電体基板２の厚さ方向において重なる。第三溝列５ｃと第四溝列５ｄの間においても同様の構成を有する。また、第二溝列５ｂと第三溝列５ｃにおいて、第二吐出溝３ｂと第三吐出溝３ｃは基準方向Ｋにおいて重なり、圧電体基板２の上面ＵＳにおいて近接し又は連通する。更に、第二非吐出溝４ｂと第三非吐出溝４ｃは基準方向Ｋにおいて重なり、圧電体基板２の下面ＬＳにおいて近接し又は連通する。その結果、圧電体基板２の溝方向Ｍの長さを短くすることができる。

吐出溝３の側面には共通駆動電極１３ａが設置され、非吐出溝４の側面には個別駆動電極１３ｂが設置される。圧電体基板２の下面ＬＳには共通ランド電極１５ａと個別ランド電極１５ｂが設置される。共通ランド電極１５ａは、吐出溝３の開口部１４ａの他方側の端部近傍に設置され、共通駆動電極１３ａと電気的に接続する。個別ランド電極１５ｂは、吐出溝３を挟んで隣接する非吐出溝４の２つの開口部１４ｂの間であり、吐出溝３の開口部１４ａの一方側に設置され、隣接する非吐出溝４の吐出溝３側の側面に設置される２つの個別駆動電極１３ｂを電気的に接続する。

ノズルプレート１０は、各溝列５の吐出溝３に連通するノズル１１と、共通ランド電極１５ａに電気的に接続する共通貫通電極１６ａと、共通貫通電極１６ａに電気的に接続し圧電体基板２の側とは反対側の面（以下、配線面ＨＳという。）に設置される共通配線１７ａと、を備える。ノズルプレート１０は、更に、個別ランド電極１５ｂに電気的に接続する個別貫通電極１６ｂと、個別貫通電極１６ｂに電気的に接続し配線面ＨＳに設置される個別配線１７ｂとを備える。配線面ＨＳには保護膜１０ａが形成され、共通配線１７ａ及び個別配線１７ｂはこの保護膜１０ａにより覆われている。

図５（ｃ）に示すように、共通配線１７ａは、第一溝列５ａの共通ランド電極１５ａと電気的に接続する共通貫通電極１６ａに沿って、第一非吐出溝４ａを跨いで基準方向Ｋに直線状に形成される。共通配線１７ａは、更に、第二〜第四溝列５ｂ〜５ｄの各共通ランド電極１５ａに対応して設置され、各共通ランド電極１５ａそれぞれに電気的に接続する共通貫通電極１６ａに向けて溝方向Ｍに直線状に分岐し、各共通貫通電極１６ａそれぞれと電気的に接続する。一方、個別配線１７ｂは、溝方向Ｍに平行に多数形成される。各個別配線１７ｂの一方側は図示しない駆動回路やドライバーＩＣに電気的に接続される。各個別配線１７ｂの他方側の端部は、第一〜第四溝列５ａ〜５ｂの各個別ランド電極１５ｂに対応して設置され、各個別ランド電極１５ｂそれぞれに電気的に接続する個別貫通電極１６ｂに電気的に接続される。

カバープレート８は、吐出溝３に液体を供給する又は吐出溝３から液体を排出するための複数の液室９ａ〜９ｅを備える。液室９ａは、第一吐出溝３ａの他方の端部が連通する。液室９ｂは、第一吐出溝３ａの一方の端部と第二吐出溝３ｂの他方の端部が連通する。液室９ｃは、第二吐出溝３ｂの一方の端部と第三吐出溝３ｃの他方の端部が連通する。液室９ｄは、第三吐出溝３ｃの一方の端部と第四吐出溝３ｄの他方の端部が連通する。液室９ｅは、第四吐出溝３ｄの一方の端部が連通する。各液室９ａ〜９ｅには各溝列５の各非吐出溝４が開口しない。例えば、液体を液室９ｂ、９ｄに供給し、液室９ａ、９ｃ、９ｅから排出して循環させる、又はその反対方向に循環させることができる。また、液室９ａ〜９ｅのすべてに液体を供給してもよい。

このように、共通配線１７ａと個別配線１７ｂをノズルプレート１０の配線面ＨＳに形成したので、圧電体基板２に溝列５が複数形成される場合でも、各吐出溝３及び各非吐出溝４に設置した共通駆動電極１３ａ及び個別駆動電極１３ｂから電極配線を駆動回路等へ引出すことができる。また、ノズルプレート１０を圧電体基板２に接合する際に、複数の吐出溝３と複数のノズル１１の位置合わせを行うと同時に、複数の共通ランド電極１５ａと複数の共通貫通電極１６ａ、及び、複数の個別ランド電極１５ｂと複数の個別貫通電極１６ｂとの位置合わせを行うことができるので、組み立て工数を低減させることができる。また、ノズルプレート１０はフレキシブル回路基板として機能し、部品点数を削減することができる。なお、ノズルプレート１０の一方側の端部は、図示しない回路基板に接続する。また、圧電体基板２の下面ＬＳから延出するノズルプレート１０にドライバーＩＣを実装してＣＯＦとすることができる。

なお、本実施形態では４つの溝列５ａ〜５ｄを形成したが、本発明はこれに限定されず、２つ以上の複数の溝列に適用することができる。また、隣接する溝列５の吐出溝３と非吐出溝４の端部が圧電体基板２の板厚方向に重なる、或いは、基準方向Ｋに重なるように構成したが、これに代えて、吐出溝３と非吐出溝４とが板厚方向に重ならない、或いは、基準方向Ｋに重ならない構成であってもよい。また、ノズルプレート１０は溝方向Ｍに長く形成し、圧電体基板２の溝方向Ｍの側面ＳＳに沿って上方に折り曲げているが、これに代えて、ノズルプレート１０を基準方向Ｋの一方側に長く形成し、圧電体基板２の基準方向Ｋの側面に沿って上方に折り曲げる構成とすることができる。この場合に、共通配線１７ａを基準方向Ｋの他方側に引出して共通化し、個別配線１７ｂを基準方向Ｋの一方側に溝列５ごとに並列に引出すことができる。

また、本実施形態ではノズルプレート１０を一層とし、一つの配線面ＨＳに共通配線１７ａと個別配線１７ｂを設置しているが、これに代えて、ノズルプレート１０を二層以上の複数層とし、各層の一方の表面を配線面として複数の配線面ＨＳに共通配線１７ａ及び個別配線１７ｂを分散させることができる。例えば、ノズルプレート１０を二層として２つの配線面ＨＳを構成し、第一及び第二溝列５ａ、５ｂの共通及び個別配線１７ａ、１７ｂを第一の配線面ＨＳに設置し、第三及び第四溝列５ｃ、５ｄの共通及び個別配線１７ａ、１７ｂを第二の配線面ＨＳに設置して分散させる。これにより、溝列５が更に多数となる場合でも共通及び個別駆動電極１３ａ、１３ｂと駆動回路とを電気的に接続することが可能となる。

また、第一〜第三実施形態において、ノズルプレート１０は、下面ＬＳの溝方向Ｍの一端部から延出し上面ＵＳの側に折り曲げられるが、これに代えて、下面ＬＳの溝方向Ｍ又は基準方向Ｋの両端部から延出させ圧電体基板２及びカバープレート８の両側面に沿って上面ＵＳの側に折り曲げてもよい。また、第一〜第三実施形態において、ノズルプレート１０はフレキシブル回路基板の機能を兼用する例を示したが、ノズルプレート１０としてリジッド基板を使用し、リジッド基板の表面にドライバーＩＣ等を実装し、共通配線１７ａ及び個別配線１７ｂの一方側をドライバーＩＣ等に接続することができる。また、溝列５は２列であってもよいし、３列であっても、更に５列以上であってもよい。また、隣接する溝列５の吐出溝３の端部や非吐出溝４の端部が圧電体基板２の板厚方向や基準方向Ｋに重ならなくてもよい。ただし、板厚方向や基準方向Ｋに重なるように構成すれば、液体噴射ヘッド１をコンパクトに形成することができる。

（第四実施形態）
図６は本発明の第四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。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第三実施形態のいずれかを使用する。

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
２ 圧電体基板
３ 吐出溝、３ａ 第一吐出溝、３ｂ 第二吐出溝、３ｃ 第三吐出溝、３ｄ 第四吐出溝
４ 非吐出溝、４ａ 第一非吐出溝、４ｂ 第二非吐出溝、４ｃ 第三非吐出溝、４ｄ 第四非吐出溝
５ 溝列、５ａ 第一溝列、５ｂ 第二溝列、５ｃ 第三溝列、５ｄ 第四溝列
８ カバープレート
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ 液室
１０ ノズルプレート
１０ａ 保護膜
１１ ノズル
１３ａ 共通駆動電極、１３ｂ 個別駆動電極
１４ａ、１４ｂ 開口部
１５ａ 共通ランド電極、１５ｂ 個別ランド電極
１６ａ 共通貫通電極、１６ｂ 個別貫通電極
１７ａ 共通配線、１７ｂ 個別配線
２０ 面取り部
Ｋ 基準方向、Ｍ 溝方向、ＵＳ 上面、ＬＳ 下面、ＨＳ 配線面、ＳＳ 側面

Claims (12)

1. 上面から下面に貫通する細長い吐出溝と上面から下面に貫通する細長い非吐出溝とが基準方向に交互に配列する溝列と、前記吐出溝の両側面に設置される共通駆動電極と、前記非吐出溝の両側面に設置される個別駆動電極と、前記共通駆動電極に電気的に接続し前記下面に設置される共通ランド電極と、前記個別駆動電極に電気的に接続し前記下面に設置される個別ランド電極とを備える圧電体基板と、
   前記吐出溝に連通するノズルと、前記個別ランド電極に電気的に接続する個別貫通電極と、前記個別貫通電極に電気的に接続し前記圧電体基板の側とは反対側の面に設置される個別配線とを備え、前記下面に接合されるノズルプレートと、を備える液体噴射ヘッド。
2. 前記ノズルプレートは、前記下面から延出し前記上面の側に折り曲げられる請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記個別ランド電極は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝の前記吐出溝側の側面に設置される２つの前記個別駆動電極と電気的に接続する請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記ノズルプレートは、前記共通ランド電極に電気的に接続する共通貫通電極と、前記共通貫通電極に電気的に接続し前記圧電体基板の側とは反対側の面に設置される共通配線を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記ノズルプレートは、前記共通ランド電極に電気的に接続し前記圧電体基板の側の面に設置される共通配線を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 一の前記吐出溝に設置される前記共通駆動電極と、他の一の前記吐出溝に設置される他の前記共通駆動電極とは、前記共通配線を介して電気的に接続する請求項４又は５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記共通配線は、前記下面の法線方向から見る平面視において、前記非吐出溝を跨いで前記ノズルプレートに設置される請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記非吐出溝の前記下面に開口する開口部は、前記吐出溝の前記下面に開口する開口部よりも溝方向の長さが長い請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記個別配線は保護膜により覆われている請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記溝列が基準方向に平行に複数並列する請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 隣接する２つの前記溝列の、一方側の溝列に含まれる前記吐出溝の他方側の端部と、他方側の溝列に含まれる前記非吐出溝の一方側の端部とは離間し、かつ、前記圧電体基板の厚さ方向において重なる請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
12. 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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