JP4035827B2

JP4035827B2 - 液体噴射装置

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Description

本発明は、ノズル開口から液滴を噴射する液体噴射装置に関する。従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。

液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。

このインクジェット式記録装置は、一般に、キャリッジに搭載されて記録紙等の記録媒体の幅方向（ヘッド走査方向）に往復移動するインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）と、記録媒体をヘッド走査方向と直交する方向（媒体送り方向）に移動させる送り手段と、を備えている。

このインクジェット式記録装置においては、印刷データに対応して記録ヘッドより記録媒体に対してインク滴（液滴）を吐出させることで印刷が行われる。そして、キャリッジに搭載される記録ヘッドを、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のインクの吐出が可能なものとすることにより、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。

図１６は、従来のインクジェット式記録装置の記録ヘッドの一例を示した断面図である。

この記録ヘッド７０は、合成樹脂製のケース７１と、このケース７１の底面に貼着された流路ユニット７２とを備えている。流路ユニット７２は、多数のノズル開口７３が２列に穿設されたノズルプレート７４と、Ｓｉ製の流路形成板７５と、弾性板７６と、振動板７７とを積層し、接着等により一体化して形成されている。ノズルプレート７４の下面はノズル形成面７８を形成している。

ケース７１は、上面と底面で開放する収容空間７９が設けられたブロック状部材である。この収容空間７９には、左右一対の圧電アクチュエータユニット８０が設けられ、各圧電アクチュエータユニット８０が各固定基板８１によってケース７１の内壁面に固定されている。各アクチュエータユニット８０には、駆動集積回路８２を有する各テープキャリアパッケージ８３が接続されている。

収容空間７９内には、さらに、図１６及び図１７に示したように、左右一対の圧電アクチュエータユニット８０同士の間に中央リブ８４が配置されている。この中央リブ８４は、ノズル配列方向（図１６の紙面に垂直な方向で図１７の上下方向）の両端部において流路ユニット７２に固定されている。そして、圧電アクチュエータユニット８０を駆動した際に流路ユニット７２に加えられた力の一部が中央リブ８４によって受け止められる。

各圧電アクチュエータユニット８０は、ノズル配列方向に一列に配置された複数の圧電振動子８５を有している。圧電振動子８５は、電極層と圧電材料層とがノズル形成面７８に平行な方向に沿って交互に積層されて構成され、両層の積層方向に直交する方向に振動するものである。

流路形成板７５には、ノズル配列方向に沿って２列に形成された複数の圧力室８６、インク種毎に形成された共通インク室８７、及び、圧力室８６と共通インク室８７とを圧力室８６毎に連通するインク供給口８８が形成されている。各圧力室８７の上面開口は弾性板７６によって封止されており、弾性板７６の圧力室８７に対応する部分の上面には、振動板７７の一部から成る島状の厚肉部８９が形成されている。弾性板７６の圧力室８７に対応する部分は、圧電アクチュエータユニット８０の圧電振動子８５の変形に応じて変形し、これにより圧力室８６の容積を変化させてノズル開口７３からインク滴を吐出させることができる。

ケース７１には共通インク室８７にインクを供給するためのインク供給路９０がインク種毎に形成されている。このインク供給路９０は弾性板７６を貫通して共通インク室８７に連通している。
特開２００１−７１４８６号公報特開２００３−２１１６６１号公報特開平７−１５６３８３号公報特開平６−２２６９７１号公報特開平６−７９８７１号公報

図１６から分かるように上述した従来のインクジェット式記録装置の記録ヘッドにおいては、圧電振動子８５を伸縮駆動した際に発生する力のループが、圧電アクチュエータユニット８０の固定基板８１側のみで完結している。固定基板８１と反対側においては、流路ユニット７２に加えられた力はケース７１の中央リブ８４で受けるが、この中央リブ８４では剛性が足りないために力を十分に受け止めることができない。

このため、例えば圧電アクチュエータユニット８０においてそのすべての圧電振動子８５を一斉に駆動したような場合には、駆動時に発生する力によって流路ユニット７２が変形を生じ、クロストークの原因となっていた。このクロストークは、少数の圧電振動子８５を駆動した時と多数の圧電振動子８５を駆動した時とでの吐出特性差をもたらすものである。

また、従来の記録ヘッドにおいては、中央リブ８４の変形により、駆動側とは反対側の列の圧力室８６にも変形が伝播し、いわゆる列間クロストークが発生する場合もあった。

例えば、特開２００１−７１４８６号公報では、中央リブの変形・振動を防止するために、中央リブ内に金属をインサート成形する方法が提案されている（同文献の図１，図２等）。この方法でも一定のクロストーク防止効果が得られるかも知れないが、製造工程が複雑化し、製造コストの増加を招くという問題があった。

また、図１６に示したように従来の記録ヘッドにおいては、ケース７１に固定基板８１が接合されているために、ケース７１には、流路ユニット７２へのインク供給及び圧電アクチュエータユニット８０の保護という機能に加え、圧電振動子８５の駆動時に発生する力を受け止めて変形しない剛性と、圧電振動子８５を高精度に位置決めするための高い寸法精度が要求されていた。このため、従来は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂にフィラーとしてガラス繊維等を混練した材料を用いて射出成形でケース７１を製造していた。

しかし、この製造方法では通常のプラスチックの場合に比べて材料費が高くなり、しかも、フィラーが混練されているために成形性が悪く歩留まりが悪化してしまい、製造コストが高くなるという問題があった。

また、樹脂製のケース７１は、Ｓｉ製の流路形成板７５及び圧電振動子８５とは線膨張係数が異なる。さらに、ケース７１は樹脂製であるために高湿度下では吸湿膨張を起こす。このような状況下でも、ケースが通常のプラスチックで形成されていればその剛性が弱いため、ケース側が容易に変形して高剛性の流路形成基板７５及び圧電振動子８５側に倣うので、部材間の剥離を生じるようなことはない。ところが、前記の如くケース７１には高剛性の材料が用いられているために、ケース側が容易には変形せず、部材間の剥離が生じてしまうという問題があった。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたのであって、その目的とするところは、圧電アクチュエータユニットを収容するケースの剛性を高めることなくクロストークを効果的に防止することができる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置を提供することにある。

本発明は、液滴が噴射される複数のノズル開口が列状に形成された液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドは、前記複数のノズル開口のぞれぞれに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれの一面を形成する複数の弾性壁と、前記複数のノズル開口が形成されたノズルプレートと、を有する流路ユニットと、前記複数の弾性壁のそれぞれに各島状部を介して接合された複数の圧電振動子を含み、前記圧電振動子の変形により前記弾性壁を変形させて前記圧力室の容積を変化させる圧電アクチュエータユニットと、を備え、前記複数の圧電振動子のそれぞれは、圧電材料層と電極層とを交互に積層して形成されると共に、前記弾性壁に接合された圧電変形可能な活性部を有し、前記圧電アクチュエータユニットは、さらに、前記複数のノズル開口の配列方向に直交する振動子幅方向における前記活性部の両側に設けられた一対のユニット固定部を有し、前記一対のユニット固定部は、前記液体噴射ヘッドのケースに固定されることなく前記流路ユニットの前記複数の弾性壁以外の部分に接合され、これにより、前記圧電アクチュエータユニットが前記流路ユニットに固定されており、前記一対のユニット固定部のうちの少なくとも一方は前記振動子幅方向における前記活性部の端部に接合されており、前記ユニット固定部の前記活性部の端部に接合された部分は前記複数の圧電振動子と一体に櫛歯状に形成されていることを特徴とする。

また、好ましくは、前記一対のユニット固定部のうちの少なくとも一方は、前記複数の圧電振動子のそれぞれの一部として前記振動子幅方向において前記活性部と一体に形成された複数の圧電変形不能な非活性部から成る。

また、好ましくは、前記一対のユニット固定部のうちの少なくとも一方は、前記複数の圧電振動子とは別体の部材として形成されて前記複数の圧電振動子に接合された固定部材から成る。

また、好ましくは、前記固定部材は、前記複数の圧電振動子に接合されたベース部材を介して前記複数の圧電振動子に接合されている。

また、好ましくは、前記複数の圧電振動子はそれぞれが独立に形成されており、前記ベース部材によって前記複数の圧電振動子が一体に固定されている。

また、好ましくは、前記複数の圧電振動子に電気的に接続されたテープキャリアパッケージをさらに備え、前記テープキャリアパッケージは前記複数の圧電振動子を駆動するための集積回路を含み、前記集積回路の裏面は前記ベース部材に少なくとも部分的に固定されている。

また、好ましくは、前記ベース部材は快削性セラミクスによって形成されている。

また、好ましくは、前記圧電材料層及び前記電極層は、前記ノズルプレートに対して垂直な方向に沿って積層されており、両層の積層方向に前記圧電振動子が振動する。

また、好ましくは、前記圧電アクチュエータユニットを複数備え、前記複数のノズル開口から成るノズル列が複数形成されており、各ノズル列毎に前記圧電アクチュエータユニットを配置する。

また、好ましくは、前記複数の弾性壁は、前記複数の圧力室の全体を覆う弾性板の一部からなり、前記複数の圧力室のそれぞれに対応して形成され、前記複数の圧電振動子のそれぞれの前記活性部が接合された複数の島状の可動厚肉部と、前記圧電振動子の前記非活性部が接合された第１固定厚肉部と、前記ユニット固定部が接合された第２固定厚肉部とが、前記弾性板の前記アクチュエータユニット側の面に設けられている。

また、好ましくは、前記振動子幅方向における前記一対のユニット固定部の合計幅が、前記振動子幅方向における前記活性部の幅よりも広い。

また、好ましくは、前記複数のノズル開口は２列に形成されており、ノズル列同士の間で前記ノズル開口が互い違いに配置されており、前記複数の圧電振動子のそれぞれは、前記振動子幅方向における一側の半部と他側の半部とを含み、前記一側の半部と前記他側の半部のいずれか一方が前記活性部を形成すると共にいずれか他方が圧電変形不能な非活性部を形成しており、隣り合う圧電振動子同士では前記活性部及び前記非活性部の配置が逆であり、前記活性部が前記ノズル開口に対応して配置されている。

以上述べたように本発明によれば、圧電アクチュエータユニットを収容するケースの剛性を高めることなくクロストークを効果的に防止することができる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置を提供することができる。

以下、本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図である。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。プラテン５は、記録紙６（記録媒体の一種）をその裏面から支持してインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）１２に対する記録紙６の位置を規定する。

キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、及びガイド部材４は、記録ヘッド１２をキャリッジ１と共にヘッド走査方向に走査させるキャリッジ機構を構成している。

記録ヘッド１２は、キャリッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されている。キャリッジ１には、記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。

インクジェット式記録装置の非印刷領域であるホームポジション(図１中、右側)にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えるための吸引ポンプ１０が配置されている。

キャップ部材１３の印刷領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板（弾性ブレード）から成るワイピング部材１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側から印刷領域側に移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。

このインクジェット式記録装置は、さらに、記録ヘッド１２により印刷（記録）が行われる記録紙６をヘッド走査方向に対して直交する媒体送り方向に間欠的に搬送する媒体送り機構を備えている。

次に、図２乃至図６を参照して本実施形態によるインクジェット式記録装置の記録ヘッド（液体噴射ヘッド）１２について詳述する。

図２及びそのＡ−Ａ断面図である図３に示したようにこの記録ヘッド１２は、合成樹脂製のケース２０と、このケース２０の底面に貼着された流路ユニット２１とを備えている。ケース２０は、従来の記録ヘッドのように強化材料を用いることなく通常のプラスチックで形成されている。流路ユニット２１は、多数のノズル開口２３が列状に穿設されたノズルプレート２４と、Ｓｉ製の流路形成板２５と、弾性板２６と、振動板２７とを積層し、接着等により一体化して形成されている。

図４に示したようにノズルプレート２４は、ノズル形成方向（副走査方向）に沿って多数のノズル開口２３が１列に穿設された薄い板状部材であり、ノズルプレート２４の下面はノズル形成面２２（図２）を形成している。

ケース２０は、上面と底面で開放する収容空間２８が設けられたブロック状部材である。この収容空間２８には、圧電アクチュエータユニット２９と、この圧電アクチュエータユニット２９を流路ユニット２１に固定する固定部材（ユニット固定部）３０とが収容されている。固定部材３０は快削性セラミクスによって形成されている。

圧電アクチュエータユニット２９には、駆動集積回路３１を持つテープキャリアパッケージ３２が電気的に接続されている。駆動集積回路３１の一面は圧電アクチュエータユニット２９に接着されており、これにより駆動集積回路３１の冷却効果が得られる。

図３及び図６に示したように、圧電アクチュエータユニット２９は一列に配置された複数のＰＺＴ製の圧電振動子３３を有している。この圧電振動子３３は、図２に示したように個別電極層４３、共通電極層４４、及び圧電材料層４９が、ノズル形成面２２に垂直な方向に沿って交互に積層されて構成され、両層の積層方向に振動するものであり、圧電歪定数ｄ３３を持っている。個別電極層４３は、圧電振動子３３の駆動電圧入力側の電極層であり、共通電極層４４は基準電位側の電極層である。

各個別電極層４３は各圧電振動子３３の一方の側面（図２における左側の側面）に露出しており、各個別電極層４３の露出部には各個別外部電極４５が電気的に接続されている。また、各共通電極層４４は各圧電振動子３３の他方の側面（図２における右側の側面）に露出しており、各共通電極層４４の露出部には各共通外部電極４６が電気的に接続されている。この共通外部電極４６は、複数の圧電振動子３３のすべての共通電極層４４に対して電気的に共通に接続されている。

圧電アクチュエータユニット２９は、複数の圧電振動子３３の上部に設けられたベース部材４７を備えており、切り離されて互いに独立に形成された複数の圧電振動子３３がベース部材４７によって一体に固定されている。ベース部材４７は、快削性セラミクスによって形成されている。

なお、一変形例としては、複数の圧電振動子３３を形成する際の切り込み深さをやや浅くして、ベース部材４７に達する手前で切り込みを止めて、複数の圧電振動子３３がそれら自体の上部で互いに接合されているように構成しても良い。

いずれにしても、圧電ユニット２９の上部を、高価な圧電材料や電極材料を用いずにセラミクス製のベース部材４７で構成することにより、圧電ユニット２９の製造コストを抑えることができる。

共通外部電極４６は、ベース部材４７の側面及び上面を通って個別外部電極４５の側まで引き出されている。テープキャリアパッケージ３２の駆動集積回路３１は、ベース部材４７の個別外部電極４５側の側面に固着されている。

そして、本実施形態においては、図２に示したように個別電極層４３と共通電極層４４との積層領域を各圧電振動子３３の幅方向の一方の半部に限定することによって、各圧電振動子３３が、圧電変形可能な活性部３３ａと圧電変形不能な非活性部３３ｂとを有するようにしている。なお、図２では、非活性部３３ｂの中にも、活性部３３ａの共通電極層４４と同一平面内に電極層が表示されているが、この電極層は、共通電極層４４から電気的に遮断されており、ただ単に活性部３３ａと非活性部３３ｂとの厚みを揃えるためのものである。

また、本実施形態による記録ヘッド１２においては、複数のノズル開口２３の配列方向に直交する振動子幅方向における非活性部３３ｂと固定部材３０との合計幅が、前記振動子幅方向における活性部３３ａの幅よりも広くなるように構成されている。これにより、固定端側の強度が十分に確保され、圧電振動子３３を駆動して発生させた力が固定端側に逃げてしまうようなことがない。

図２、図３、及び図４に示したように流路形成板２５には、複数の圧力室３４、インク種毎に形成された共通インク室３５、及び、圧力室３４と共通インク室３５とを圧力室３４毎に連通するインク供給口３６が形成されている。圧力室３４同士の間は隔壁３７で隔離されている。

図３及び図５に示したように、各圧力室３４の上面開口は、単一の弾性板２６の一部から成る各弾性壁２６ａによって封止されている。弾性壁２６ａは、圧電アクチュエータユニット２９の圧電振動子３３の変形に応じて変形し、これにより圧力室３４の容積を変化させてノズル開口２３からインク滴を吐出させることができる。

図２、図３及び図５から分かるように、圧電振動子３３の活性部３３ａの先端が接合された島状の可動厚肉部３８と、この可動厚肉部３８の周囲を囲うように設けられ、弾性を有する薄肉部（コンプライアンス部）３９と、複数の圧電振動子３３の非活性部３３ｂの先端が接合された第１固定厚肉部４０Ａと、固定部材３０の先端が接合された第２固定厚肉部４０Ｂとが、弾性板２６及び振動板２７によって形成されている。

図２及び図５から分かるように、圧電アクチュエータユニット２９は、複数の圧電振動子３３の非活性部３３ｂ及び固定部材３０によって流路ユニット２１の上面に固定されており、ケース２０と圧電アクチュエータユニット２９との間は固定されていない。このように本実施形態においては、圧電振動子３３の非活性部３３ｂ及び固定部材３０が、圧電アクチュエータユニット２９を流路ユニット２１に固定するためのユニット固定部を構成している。

図２に示したようにケース２０には、共通インク室３５にインクを供給するためのインク供給路４１がインク種毎に形成されている。このインク供給路４１は弾性板２６及び振動板２７を貫通して共通インク室３５に連通している。

以上述べたように本実施形態においては、圧電アクチュエータユニット２５と流路ユニット２１とが、圧力室列を間に挟んだ一方の側で圧電振動子３３の非活性部３３ｂにて固定され、圧力室列を間に挟んだ他方の側で固定部材３０にて固定されている。このため、圧電振動子３３を伸縮駆動した場合に発生する力のループは、圧電アクチュエータユニット２９及び流路ユニット２１で完結し、これにより、流路ユニット２１の変形量が小さくなってクロストークが抑制される。

また、従来の記録ヘッドとは異なり圧電アクチュエータユニット２９をケース２０に固定する必要がないので、ケース２０に対する剛性及び寸法精度の要求が緩やかになり、ケース２０の材料や構造の自由度が高まり、ケース２０の製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態においては、Ｓｉ製の流路形成板２５、ＰＺＴ製の圧電振動子３３、及び快削性セラミクス製のベース部材４７・固定部材３０によって駆動部周辺が構成されており、これらの部材は互いに線膨張係数が近く、また吸湿による膨潤がない材料から成るので、部材間の剥離が発生することがなく、高い信頼性を確保することができる。

本発明の他の実施形態としては、図７に示したように１つの記録ヘッドにおいて２つ（又は複数）の圧電アクチュエータユニット２９を設け、複数のノズル開口２３・圧力室３４から成る２つ（又は複数）の列を形成し、各列毎に圧電アクチュエータユニット２９を対応させる構成とすることもできる。

図７に示したようにテープキャリアパッケージ３２が垂直方向に引き出されているので、前記の如く圧電アクチュエータユニット２９の設置数を増やした場合でも配線の引き回しが容易である。

図７に示した本実施形態によれば、圧電振動子３３を駆動した際に発生する力のループは、それぞれの圧電アクチュエータユニット２９・流路ユニット２１内で完結しているので、圧力室列間のクロストークを防止することができる。

本発明のさらに他の実施形態としては、図８及び図９に示したように、図２に示した固定部材３０に代えて、圧電振動子３３の活性部３３ａを間に挟んで非活性部３３ｂと振動子幅方向の反対側に、圧電振動子３３の一部として活性部３３ａと一体に追加の非活性部３３ｃを形成する。そして、この追加の活性部３３ｃを、図５に示した第２固定厚肉部４０Ｂに接合する。

本実施形態においても、図２に示した前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、圧電アクチュエータユニット２９とは別体に固定部材３０を形成してこれを圧電アクチュエータユニット２９に接合するという作業が不要となり、製造工程の簡素化を図ることもできる。

また、図１０は、図２に示した実施形態の一変形例を示しており、この変形例においては、固定部材３０が、ベース部材４７のみならず圧電振動子３３の活性部３３ａの端部にも接合されている。そして、固定部材３０の活性部３３ａの端部に接合された部分は、複数の圧電振動子３３と一体に櫛歯状に形成されている。

なお、以上は、液体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は、液晶噴射ヘッドや色材噴射ヘッド等といった他の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

また、図１１は、図２に示した実施形態の他の変形例を示しており、この変形例においては、圧電振動子３３が、その非活性部３３ｂを省略して活性部３３ａのみで構成されている。そして、非活性部３３ｂを省略した部分にもう一つの固定部材３０を設け、一対の固定部材３０によって振動子幅方向の両側からベース部材４７を挟み込むようにして固定している。

この変形例においては、複数の圧電振動子３３を櫛歯加工により形成した後に固定部材３０をベース部材４７に張り付けても良いし、固定部材３０を先に張り付けて一緒に櫛歯加工しても良い。また、固定部材３０の上面とベース部材４７の上面とが面一になるように構成しても良い。

また、図１２は、図１１に示した変形例の更なる変形例を示しており、この変形例においては、一対の固定部材３０のそれぞれが、ベース部材４７のみならず圧電振動子３３の活性部３３ａの各端部にも接合されている。

この変形例においては、櫛歯加工により複数の圧電振動子３３を形成する際に固定部材３０も一緒に櫛歯加工される。

また、図１３及び図１４は、図２に示した実施形態の他の変形例を示しており、この変形例においては、図１５に示したように複数のノズル開口２３Ａ、２３Ｂは２列に形成されており、ノズル列同士の間でノズル開口２３Ａ、２３Ｂが互い違いに配置されて千鳥状を成している。複数の圧力室３４Ａ、３４Ｂも、ノズル開口２３Ａ、２３Ｂの配置に合わせて互い違いに配置されて千鳥状を成している。

複数の圧電振動子３３のそれぞれは、振動子幅方向における一側の半部と他側の半部とを含み、一側の半部と他側の半部のいずれか一方が圧電変形可能な活性部３３ａを形成すると共にいずれか他方が圧電変形不能な非活性部３３ｂを形成している。

そして、隣り合う圧電振動子３３同士では活性部３３ａ及び非活性部３３ｂの配置が逆であり、活性部３３ａがノズル開口２３Ａ、２３Ｂに対応して配置されている。また、この変形例においては、複数の固定厚肉部４０が、複数の圧電振動子３３のそれぞれの非活性部３３ｂに対応して島状に形成され、千鳥状に配置されている。

この変形例においても、図１１に示したように圧電振動子３３の両側に固定部材３０を配置しても良い。

本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。図１に示したインクジェット式記録装置の記録ヘッドを拡大して示した縦断面図。図１のＡ−Ａ断面図。図２に示した記録ヘッドのノズル開口、圧力室、及びインク流路の配置構成を示した図。図２に示した記録ヘッドの可動厚肉部及び固定厚肉部の配置構成を示した図。図２に示した記録ヘッドの圧電振動子の配置構成を示した図。本発明の他の実施形態による液体噴射装置の記録ヘッドを示した縦断面図。本発明のさらに他の実施形態による液体噴射装置の記録ヘッドを示した縦断面図。図８に示した記録ヘッドの圧電振動子の配置構成を示した図。図２に示した実施形態の一変形例による液体噴射装置の記録ヘッドを示した縦断面図。図２に示した実施形態の他の変形例による液体噴射装置の記録ヘッドを示した縦断面図。図１１に示した変形例の更なる変形例による液体噴射装置の記録ヘッドを示した縦断面図。図２に示した実施形態の他の変形例による液体噴射装置の記録ヘッドを示した縦断面図。図１３に示した記録ヘッドの切断面の位置を変えた縦断面図。図１３及び図１４に示した記録ヘッドのノズル配置を説明するための平面図。従来のインクジェット式記録装置の記録ヘッドを示した断面図。図１６に示した従来のインクジェット式記録装置の記録ヘッドの中央リブの配置を説明するための平面図。

符号の説明

１２記録ヘッド
２０ヘッドケース
２１流路ユニット
２２ノズル形成面
２３ノズル開口
２４ノズルプレート
２５流路形成板
２６弾性板
２６ａ弾性壁
２７振動板
２９圧電アクチュエータユニット
３０固定部材（ユニット固定部）
３１駆動集積回路
３２テープキャリアパッケージ
３３圧電振動子
３３ａ活性部
３３ｂ非活性部
３３ｃ追加の非活性部
３４圧力室
３５共通インク室
３６インク供給口
３７隔壁
３８可動厚肉部
３９薄肉部
４０、４０Ａ、４０Ｂ固定厚肉部
４３個別電極層
４４共通電極層
４５個別外部電極
４６共通外部電極
４７ベース部材
４９圧電材料層

Claims

液滴が噴射される複数のノズル開口が列状に形成された液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドは、
前記複数のノズル開口のぞれぞれに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれの一面を形成する複数の弾性壁と、前記複数のノズル開口が形成されたノズルプレートと、を有する流路ユニットと、
前記複数の弾性壁のそれぞれに各島状部を介して接合された複数の圧電振動子を含み、前記圧電振動子の変形により前記弾性壁を変形させて前記圧力室の容積を変化させる圧電アクチュエータユニットと、を備え、
前記複数の圧電振動子のそれぞれは、圧電材料層と電極層とを交互に積層して形成されると共に、前記弾性壁に接合された圧電変形可能な活性部を有し、
前記圧電アクチュエータユニットは、さらに、前記複数のノズル開口の配列方向に直交する振動子幅方向における前記活性部の両側に設けられた一対のユニット固定部を有し、前記一対のユニット固定部は、前記液体噴射ヘッドのケースに固定されることなく前記流路ユニットの前記複数の弾性壁以外の部分に接合され、これにより、前記圧電アクチュエータユニットが前記流路ユニットに固定されており、
前記一対のユニット固定部のうちの少なくとも一方は前記振動子幅方向における前記活性部の端部に接合されており、前記ユニット固定部の前記活性部の端部に接合された部分は前記複数の圧電振動子と一体に櫛歯状に形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
前記一対のユニット固定部のうちの少なくとも一方は、前記複数の圧電振動子のそれぞれの一部として前記振動子幅方向において前記活性部と一体に形成された複数の圧電変形不能な非活性部から成る請求項１記載の液体噴射装置。
前記一対のユニット固定部のうちの少なくとも一方は、前記複数の圧電振動子とは別体の部材として形成されて前記複数の圧電振動子に接合された固定部材から成る請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
前記固定部材は、前記複数の圧電振動子に接合されたベース部材を介して前記複数の圧電振動子に接合されている請求項３記載の液体噴射装置。
前記複数の圧電振動子はそれぞれが独立に形成されており、前記ベース部材によって前記複数の圧電振動子が一体に固定されている請求項４記載の液体噴射装置。
前記複数の圧電振動子に電気的に接続されたテープキャリアパッケージをさらに備え、前記テープキャリアパッケージは前記複数の圧電振動子を駆動するための集積回路を含み、前記集積回路の裏面は前記ベース部材に少なくとも部分的に固定されている請求項４又は５に記載の液体噴射装置。
前記ベース部材は快削性セラミクスによって形成されている請求項４乃至６のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記圧電材料層及び前記電極層は、前記ノズルプレートに対して垂直な方向に沿って積層されており、両層の積層方向に前記圧電振動子が振動する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記圧電アクチュエータユニットを複数備え、
前記複数のノズル開口から成るノズル列が複数形成されており、
各ノズル列毎に前記圧電アクチュエータユニットを配置した請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記複数の弾性壁は、前記複数の圧力室の全体を覆う弾性板の一部からなり、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して形成され、前記複数の圧電振動子のそれぞれの前記活性部が接合された複数の島状の可動厚肉部と、前記圧電振動子の前記非活性部が接合された第１固定厚肉部と、前記ユニット固定部が接合された第２固定厚肉部とが、前記弾性板の前記アクチュエータユニット側の面に設けられている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記振動子幅方向における前記一対のユニット固定部の合計幅が、前記振動子幅方向における前記活性部の幅よりも広い請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記複数のノズル開口は２列に形成されており、ノズル列同士の間で前記ノズル開口が互い違いに配置されており、
前記複数の圧電振動子のそれぞれは、前記振動子幅方向における一側の半部と他側の半部とを含み、前記一側の半部と前記他側の半部のいずれか一方が前記活性部を形成すると共にいずれか他方が圧電変形不能な非活性部を形成しており、隣り合う圧電振動子同士では前記活性部及び前記非活性部の配置が逆であり、前記活性部が前記ノズル開口に対応して配置されている請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体噴射装置。