特許 6962672 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962672

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20211025BHJP

   B41J 2/155 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 305

   B41J2/14 607

   B41J2/14 609

   B41J2/14 611

   B41J2/155

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-168132(P2016-168132)

(22)【出願日】2016年8月30日

(65)【公開番号】特開2018-34372(P2018-34372A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2019年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】小林 大記

【審査官】 中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０９０８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９０８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０６７８８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−０６０１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１１９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３１１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８１００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９８３４７１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室が開口している加圧室面とを有する流路部材と、
該流路部材の前記加圧室面に、前記複数の加圧室を塞ぐように接合されており、前記複数の加圧室に圧力を加える加圧部を有する加圧基板とを含んでおり、
前記加圧室面における、前記複数の加圧室の間に溝が配置されており、
前記溝は、平面視において、隣接する２つの前記加圧室の間を該２つの加圧室の両方の輪郭に沿って延びる共通部と、該共通部の端で分岐して、前記２つの加圧室の各々の輪郭に沿って延びる分岐部と、を有していることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記加圧基板は、前記複数の加圧部をそれぞれ駆動する駆動信号が供給される複数の端子電極と、該複数の端子電極が配置されている第１面と、該１面の反対の面であり、前記加圧室面と接合されている第２面とを有しており、
前記溝の幅は、前記端子電極の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記加圧部は、圧電素子であり、
前記第１面には、前記複数の圧電素子の、それぞれの一部を構成する複数の個別電極が配置されており、
前記複数の端子電極は、それぞれ、前記複数の個別電極の上に配置されており、前記複数の個別電極から突起していることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記溝は、前記複数の加圧室をそれぞれ囲むように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記個別電極は、前記加圧室内に納まっている個別電極本体と、該個別電極本体から、距離Ｌの位置まで引き出されている引出電極とを含んでおり、
前記溝は、前記加圧室から距離Ｌの範囲内で、前記加圧室の周縁に沿って配置されている第１溝を含んでおり、
前記引出電極と重なる位置には前記第１溝が存在しないことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の
加圧室が開口している加圧室面とを有する流路部材と、
該流路部材の前記加圧室面に、前記複数の加圧室を塞ぐように接合されており、前記複数の加圧室に圧力を加える加圧部を有する加圧基板とを含んでおり、
前記加圧室面における、前記複数の加圧室の間に溝が配置されており、
前記加圧部は、圧電素子であり、
前記加圧基板は、複数の前記加圧部をそれぞれ駆動する駆動信号が供給される複数の端子電極と、該複数の端子電極が配置されている第１面と、該１面の反対の面であり、前記加圧室面と接合されている第２面と、を有しており、
前記第１面には、複数の前記圧電素子の、それぞれの一部を構成する複数の個別電極が配置されており、
該個別電極は、前記加圧室内に納まっている個別電極本体と、該個別電極本体から、距離Ｌの位置まで引き出されている引出電極とを含んでおり、
前記溝は、前記加圧室から距離Ｌより離れた位置で、前記引出電極の周縁に沿って配置されている第２溝を含んでいることを特徴とする液体体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記溝は、前記加圧室から距離Ｌの範囲内で、前記加圧室の周縁に沿って配置されている第１溝を含んでおり、
前記第１溝と前記第２溝とが繋がっていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記加圧室面には、前記加圧室が第１方向に所定間隔で並んで構成されている加圧室行が、前記第１方向と交差する方向である第２方向に複数並んでおり、
前記第２方向に隣り合っている２つの前記加圧室行の一方を第１加圧室行、他方を第２加圧室行とし、前記第１加圧室行に属する前記加圧室を第１加圧室、前記第２加圧室行に属する前記加圧室を第２加圧室とすると、
前記第１加圧室と、前記第２加圧室とは、前記第１方向にずれて配置されており、
前記加圧室行に含まれている前記加圧室の間に、それぞれ前記溝が配置されており、
前記溝は、前記複数の加圧室をそれぞれ囲むように配置されて環状溝を構成しており、該環状溝には、前記溝が途中で途切れた非連続部が存在し、
前記第１加圧室と前記第２加圧室との間に前記非連続部が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室が開口している加圧室面とを有する流路部材と、
該流路部材の前記加圧室面に、前記複数の加圧室を塞ぐように接合されており、前記複数の加圧室に圧力を加える加圧部を有する加圧基板とを含んでおり、
前記加圧室面における、前記複数の加圧室の間に溝が配置されており、
前記流路部材の、前記加圧室面を含む少なくとも一部は、プレートを積層して構成され
ており、
前記加圧室面を構成している前記プレートの、前記加圧室面とは反対の面である第３面には、第３溝が配置されており、該第３溝は、平面視において前記溝と重なっていないことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項10】

請求項１から９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、液体吐出ヘッドとして、複数の吐出孔および該複数の吐出孔に繋がっている複数の加圧室を有する流路部材と、複数の変位素子を有する圧電アクチュエータ基板とが接合されたものが知られている。そのような圧電アクチュエータ基板において、吐出の際の変位素子の振動が、他の変位素子に伝わり、その変位素子に対応する吐出孔からの吐出特性が変動することがあるため、変位素子間の圧電体に溝を形成することが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−２４６０６１号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室、および該複数の加圧室が開口している加圧室面とを有する流路部材と、該流路部材の前記加圧室面に、前記複数の加圧室を塞ぐように接合されており、前記複数の加圧室に圧力を加える加圧部を有する加圧基板とを含んでおり、前記加圧室面における前記複数の加圧室の間に溝が配置されていることを特徴とする。

【0005】

本開示の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】（ａ）は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、（ｂ）は平面図である。

【図2】図１の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図である。

【図3】図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。

【図4】図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。

【図5】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

【図6】（ａ）は、図３の一部を拡大した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を変えた、本開示の他の実施形態である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１（ａ）は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッド２を含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタ１（以下で単にプリンタと言うことがある）の概略の側面図であり、図１（ｂ）は、概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐを搬送ローラ８０Ａから搬送ローラ８０Ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。制御部８８は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド２を制御して、記録媒体Ｐに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させて、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行なう。

【0008】

本実施形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっている。記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。

【0009】

プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行となるように平板状のヘッド搭載フレーム７０（以下で単にフレームと言うことがある）が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。５つの液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成しており、プリンタ１は、４つのヘッド群７２を有している。

【0010】

液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の２つの液体吐出ヘッド２は搬送方向に沿ってずれた位置で、３つの液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。

【0011】

４つのヘッド群７２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体、例えば、インクが供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群７２で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。

【0012】

プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド２の個数は、単色で、１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷するのなら１つでもよい。ヘッド群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッド群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷すれば、同じ性能の液体吐出ヘッド２を使用しても搬送速度を速くできる。これにより、時間当たりの印刷面積を大きくすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。

【0013】

さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。

【0014】

プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行なう。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０Ａに巻き取られた状態になっており、２つのガイドローラ８２Ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、その後２つの搬送ローラ８２Ｂの間を通り、最終的に回収ローラ８０Ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２Ｂを回転させることで印刷用紙Ｐは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０Ｂは、搬送ローラ８２Ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻
き取る。搬送速度は、例えば、５０ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。

【0015】

記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。

【0016】

また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付けて、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。例えば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出特性、すなわち吐出量や吐出速度などに影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。

【0017】

次に、本開示の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、ヘッド本体２ａの平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。図４は、図３と同じ領域の拡大図であり、説明のため図３とは異なる一部の流路を省略した図である。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。図６（ａ）は、図３の一部を拡大した平面図である。なお、図２〜４、および６において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべきマニホールド５、吐出孔８、加圧室１０などを実線で描いている。

【0018】

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外に、金属製の筐体や、ドライバＩＣ、配線基板などを含んでいてもよい。ヘッド本体２ａは、流路部材４と、加圧部である変位素子５０が作り込まれている、加圧基板である圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。

【0019】

ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、マニホールド５と、マニホールド５と繋がっている複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８とを備えている。加圧室１０は流路部材４の上面である加圧室面４−１に開口している。また、流路部材４の加圧室面４−１にはマニホールド５と繋がっている開口５ａが開口しており、この開口５ａより液体が供給される。

【0020】

流路部材４の加圧室面４−１には、変位素子５０を含む圧電アクチュエータ基板２１が接合されており、各変位素子５０は、加圧室１０上に位置するように配置されている。また、圧電アクチュエータ基板２１には、各変位素子５０に信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの信号伝達部が接続されている。

【0021】

流路部材４の内部には４つのマニホールド５が配置されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延びる細長い形状を有しており、その両端において、流路部材４の上面にマニホールド５の開口５ａが形成されている。本実施例においては、マニホールド５は独立して４本設けられている。

【0022】

流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に広がって形成されている。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室１０は流路部材４の加圧室面４−１に開口している。

【0023】

加圧室１０は１つのマニホールド５と個別供給流路１４を介して繋がっている。１つのマニホールド５に沿うようにして、このマニホールド５に繋がっている加圧室１０の行である加圧室行１１が、マニホールド５の両側に２行ずつ、合計４行配置されている。したがって、全体では１６行の加圧室行１１が配置されている。各加圧室行１１における加圧室１０の長手方向の間隔は同じであり、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。なお、各加圧室行１１の端の加圧室１０は、ダミーとなっており、マニホールド５とは繋がっていない。このダミーにより、端から１つ内側の加圧室１０の周囲の構造およびそれに影響される剛性が、他の加圧室１０の構造およびそれに影響される剛性が近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。

【0024】

各加圧室行１１に属する加圧室１０は、近接する２行の加圧室行１１の間では、千鳥状に配置されており、隣り合う加圧室１０の角部は交互に配置されるようになっている。１つのマニホールド５に繋がっている４行の加圧室行１１により１つの加圧室群が構成されており、加圧室群は４つある。各加圧室群内における加圧室１０の相対的な配置は同じになっており、各加圧室群はヘッド本体２ａの長手方向にわずかにずれて配置されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなって部分はあるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接合されることで閉塞されている。

【0025】

加圧室１０の個別供給流路１４が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材４の下面である吐出孔面４−１に開口している吐出孔８に繋がるディセンダ１６が伸びている。ディセンダ１６は、平面視において、加圧室１０の対角線を延長する方向に伸びている。つまり、長手方向における吐出孔８の配置と加圧室１０の配置は同じになっている。各加圧室行１１において、加圧室１０は３７．５ｄｐｉの間隔で並んでおり、１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は全体として、長手方向に１５０ｄｐｉの間隔になっている。さらに、４つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、長手方向に６００ｄｐｉに相当する間隔でずれて配置されているため、加圧室１０は全体で長手方向に６００ｄｐｉの間隔で形成されている。前述のように、吐出孔８の長手方向の配置は加圧室１０と同じになっているので、吐出孔８の長手方向の間隔も６００ｄｐｉになっている。

【0026】

これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が、６００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、すべてのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がっている４つの行の吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で１５０ｄｐｉの等間隔になっている。これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に１５０ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となる。この場合、さらに４つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像を形成してもよい。またさらに、２つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、３００ｄｐｉの解像度で４色の画像を形成してもよい。

【0027】

圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には個別電極２５がそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極行および個別電極群を構成している。また、圧電アクチュエータ基板２１の上
面には、共通電極２４と電気的に接続されている共通電極用表面電極２８が形成されている。共通電極用表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように２行形成され、また、長手方向の端近くで短手方向に沿って１列形成されている。図示した、共通電極用表面電極２８は直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部が、圧電アクチュエータ基板２１の２つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置され、接合される。共通電極用表面電極２８は、信号伝達部の端部（先端および圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端）において接続され、共通電極用表面電極２８およびその上に形成される共通電極用接続電極が、引出電極２５ｂおよびその上に形成される接続電極２６よりも面積が大きいため、信号伝達部が端からはがれ難くできる。

【0028】

また、吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子５０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。

【0029】

ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ〜ｇ、カバープレート４ｈおよびノズルプレート４ｉである。これらのプレートには多数の孔や溝が形成されている。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔や溝の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔や溝が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５などの流路を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体２ａは、加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路１２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室１０を介してマニホールド５と吐出孔８とが繋がる構成を有している。

【0030】

プレート４ａ〜ｉは、接着剤を介して積層されている。接着剤の層の厚さは、０．１〜３μｍ程度である。

【0031】

流路部材４にプレート４ａ〜ｉに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート４ａに形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端からマニホールド５へと繋がる個別供給流路１４を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート４ｃ（詳細にはマニホールド５の出口）までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路１４には、アパーチャプレート４ｃに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であり、平面視で一方方向に長いしぼり６が含まれている。

【0032】

第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路であるディセンダ１６を構成する連通孔である。ディセンダ１６は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート４ｉ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、マニホールド５を構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート４ｅ〜ｇに形成されている。

【0033】

第１〜４の連通孔が相互に繋がり、マニホールド５からの液体の流入口（マニホールド５の出口）から吐出孔８に至る個別流路１２を構成している。マニホールド５に供給され
た液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、マニホールド５から上方向に向かって、個別供給流路１４に入りを通り、しぼり６の一端部に至る。次に、しぼり６の延在方向に沿って水平に進み、しぼり６の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。そこから、ディセンダ１６の中を少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８へと進む。

【0034】

圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極２４およびＡｕ系などの金属材料からなる個別電極２５を有している。共通電極２４の厚さは２μｍ程度であり、個別電極２５の厚さは、１μｍ程度である。個別電極２５は、圧電アクチュエータ基板２１の上面である第１面２１−１に配置されている。圧電アクチュエータ基板２１は、第１面２１−１と反対の面である第２面２１−２で、流路部材４の加圧室面４−１と接合している。

【0035】

個別電極２５は、圧電アクチュエータ基板２１の第１面２１−１における各加圧室１０に対向する位置に、それぞれ配置されている。個別電極２５は、平面形状が加圧室本体１０ａより一回り小さく、加圧室本体１０ａとほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極２６が形成されている。接続電極２６は例えば銀粒子などの導電性粒子を含んだ導電性樹脂であり、５〜２００μｍ程度の厚さで形成されている。また、接続電極２６は、信号伝達部に設けられた電極と電気的に接合されている。

【0036】

本実施形態では、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂの一端に端子電極３０が配置されている。端子電極３０は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる電極であり、厚さは１μｍ程度である。端子電極３０は、引出電極２５ｂと、接続電極２６との間に配置されている。端子電極３０の平面形状は、ほぼ円形状であり、引出電極２５ｂの端部においては、引出電極２５ｂの端部とほぼ同形状である。接続電極２６の平面形状は、端子電極３０よりも少し大きいほぼ円形状である。なお、端子電極３０は、後述の共通電極用表面電極２８と同じ材質で形成してもよく、スクリーン印刷等で共通電極用表面電極２８と同じ工程で作製してもよい。

【0037】

また、圧電アクチュエータ基板２１の第１面２１−１には、共通電極用表面電極２８が配置されている。共通電極用表面電極２８は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる電極であり、厚さは１μｍ程度である。共通電極用表面電極２８と共通電極２４とは、圧電セラミック層２１ｂに配置された、図示しない貫通導体を通じて、電気的に接続されている。

【0038】

詳細は後述するが、個別電極２５には、制御部８８から信号伝達部を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。

【0039】

共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内のすべての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂ上に個別電極２５からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂを貫通して形成されたビアホールを介して繋がっている。また、共通電極２４は、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極２８は、複数の個別電極２５と同様に、制御部８８と直接あるいは間接的に接続されている。

【0040】

圧電セラミック層２１ｂの個別電極２５と共通電極２４とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極２５に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子５０となっている。より具体的には、個別電極２５を共通電極２４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部８８により個別電極２５を共通電極２４に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ａは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。

【0041】

続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部８８からの制御でドライバＩＣなどを介して、個別電極２５に供給される駆動信号により、変位素子５０が駆動（変位）させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。

【0042】

あらかじめ個別電極２５を共通電極２４より高い電位（以下、高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極２５を共通電極２４と一旦同じ電位（以下、低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極２５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ｂ、２１ａが元の（平らな）形状に戻り（始め）、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。これにより、加圧室１０内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室１０内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室１０の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室１０の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室１０の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極２５を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ内を伝搬し、吐出孔８から液体を吐出させる。

【0043】

つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極２５に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、加圧室１０の液体の固有振動周期の半分の時間であるＡＬ（Acoustic Length）とすると、原理的には、液体の吐出速度
および吐出量を最大にできる。加圧室１０の液体の固有振動周期は、液体の物性、加圧室１０の形状の影響が大きいが、それ以外に、圧電アクチュエータ基板２１の物性や、加圧室１０に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。

【0044】

続いて、図６（ａ）を用いて、加圧室面４−１に配置されている溝１８について説明する。図６（ａ）は、加圧室１０や端子電極３０など、他のものの下部になっていて、破線で描くべきものも実線で描いている。溝１８にはハッチングを描いている。

【0045】

図６（ａ）には、マニホールド５の片側に配置されている、２行の加圧室行１１を示している。各加圧室行１１には、加圧室１０が第１方向Ｄ１に等間隔で並んでいる。２つの加圧室行１１は、第１方向Ｄ１と交差する方向である第２方向Ｄ２に並んでいる。２つの加圧室行１１のうち、第２方向Ｄ２側に配置されている加圧室行１１を第１加圧室行１１−２、第２方向Ｄ２の反対の方向である第３方向Ｄ３側に配置されている加圧室行１１を第２加圧室行１１−２と呼ぶ。また、第１加圧室行１１−１に属する加圧室１０を第１加圧室１０−１、第２加圧室行１１−１に属する加圧室１０を第１加圧室１０−２と呼ぶ。第１加圧室１０−１と第２加圧室１０−２は、第１方向Ｄ１にずれて配置されている。

【0046】

第１加圧室１０−１に対応する引出電極２５ｂは、加圧室本体２５ａから第２方向Ｄ２側に引き出されている。第２加圧室１０−２に対応する引出電極２５ｂは、加圧室本体２５ａから第３方向Ｄ３側に引き出されている。

【0047】

溝１８は、流路部材４の一番上のプレート４ａに設けられている。本実施形態では、溝１８は、プレート４ａの厚さの半分の深さを有しており、ハーフエッチングなどで形成できる。プレート４ａに貫通孔を設けて、その下のプレート４ｂの上面と組合せることで、溝１８を構成してもよい。

【0048】

加圧部である変位素子５０を駆動すると、その振動は、周囲の変位素子５０、および周囲の加圧室１０に伝わる。伝わった振動は、その変位素子５０および加圧室１０での吐出動作に影響を与え、吐出速度や吐出量などの吐出特性が変動するクロストークが生じる。加圧室面４−１の加圧室１０同士の間に、溝１８を配置すれば、振動が伝達され難くなり、クロストークを低減できる。

【0049】

第１方向Ｄ１に隣り合っている加圧室１０の間は、溝１８が配置されており、加圧室行１１内でクロストークが起き難くなっている。溝１８は、第２方向Ｄ２の大きさが加圧室１０よりも大きくなっており、第１方向Ｄ１に隣り合っている加圧室１０の間には、加圧室１０の第２方向Ｄ２の長さにわたって溝１８が配置されているので、加圧室行１１内でクロストークがより起き難くなっている。

【0050】

溝１８は加圧室１０の周縁に沿って配置されている。溝１８は、加圧室１０の周縁からほぼ一定の距離だけ離れた位置に配置されている。第１方向Ｄ１に隣り合っている加圧室１０同士において、距離がもっとも近くなっている位置には、溝１８が１本配置されている。その位置から第２方向Ｄ２に進むと、加圧室１０の第１方向Ｄ１の幅が小さくなるので、溝１８は、２つの加圧室１０のそれぞれに沿うように２つに分岐する。溝１８は、第３方向Ｄ３においても、同様に分岐する。このような構造になっていることにより、加圧室１０を第１方向Ｄ１に関して近接して配置できる。また、第２方向Ｄ２側、および第３方向Ｄ３側においては、２つの加圧室１０の間の溝１８を２本にすることができ、クロストークをより抑制できる。

【0051】

圧電アクチュエータ基板２１の第１面２１−１には、ダミー端子電極３１およびダミー接続電極２７が配置されている。ダミー端子電極３１およびダミー接続電極２７は、加圧室１０の周囲に配置されている。ダミー端子電極３１は、端子電極３０とほぼ同形状であり、基本的に、端子電極３０と同じ組成であり、端子電極３０と同じ製造工程で作製される。ダミー接続電極２７は、接続電極２６とほぼ同形状であり、基本的に、接続電極２６と同じ組成であり、接続電極２６と同じ製造工程で作製される。接続電極２６が端子電極３０の上に配置されているのと同様に、ダミー接続電極２７はダミー端子電極３１の上に配置されている。

【0052】

ダミー端子電極３１は、基本的に個別電極３５に電気的に接続していないが、接続するようにしてもよい。ダミー接続電極２７は、基本的に接続電極２６が電気的に接続している信号伝達部の電極に電気的に接続していないが、接続するようにしてもよい。

【0053】

端子電極３０は、電気的接続を行なうとともに、個別電極２５よりも突起した形状になっていることで、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合する際に、加圧室１０の上の個別電極２５に圧力が加わり難くする。これにより、加圧室１０の上の圧電セラミック層２１ａ、ｂが割れ難くなる。端子電極３０と同様に突起したダミー端子電極３１を配置することで、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合する際に加わる圧力を、加圧室面４−１内で平均化できる。これにより、圧電アクチュエータ基板２１と流
路部材４との接合をより強くできる。

【0054】

溝１８の幅Ｗ１を、接続端子３０の幅Ｗ２およびダミー接続電極３１の幅Ｗ３よりも小さくすることで、接続端子３０およびダミー接続電極３１と、溝１８とが重なったとしても、溝１８によって生じる圧力の減少を少なくでき、圧力の平均化が阻害され難い（図６（ａ）参照）。また、溝１８の上の圧電セラミック層２１ａ、ｂが割れ難くなる。溝１８の上の圧電セラミック層２１ａ、ｂが割れたとしても、直接的な特性の変化が起きるわけではないが、圧電アクチュエータ基板２１の内部に水分が侵入し易くなるおそれがある。

【0055】

なお、接続端子３０の幅Ｗ２およびダミー接続電極３１の幅Ｗ３とは、詳細には、それぞれ、平面視した場合に、面積重心を通る幅のうちもっとも狭いもののことである。溝１８の幅Ｗ１とは、詳細には、溝１８の一方の縁から他方の縁までの長さのうちのもっとも短いもののことである。溝１８の幅Ｗ１は、接続端子３０あるいはダミー接続電極３１と重なっている溝１８の幅であり、また、そのような溝１８がない場合、接続端子３０あるいはダミー接続電極３１にもっとも近い溝の幅である。

【0056】

溝１８は、加圧室１０を囲むように配置されており、環状溝となっている。溝１８を加圧室１０の周縁と対応させたときに、加圧室１０の周縁の長さの７０％以上、さらに８０％以上、特に９０％以上が溝１８に囲まれていることによりクロストークをより抑制できる。

【0057】

加圧室１０を囲んでいる環状溝が途切れている部分を非連続部Ａと呼ぶ。非連続部Ａには、引出電極２５ｂ部分に配置されている第１非連続部Ａ１、および第１加圧室１０−１と、第２加圧室１０−２との間に配置されている第２非連続部Ａ２がある。

【0058】

第１非連続部Ａ１は、第１非連続部Ａ１が存在しなかった場合、環状溝と引出電極が交差する部分に配置されている。駆動信号が加わった場合、引出電極２５ｂの直下の圧電セラミック層２１ｂも圧電変形するが、第１非連続部Ａ１を配置することで、引出電極２５ｂの直下の圧電セラミック層２１ｂも圧電変形し難くなり、クロストークをより抑制できる。

【0059】

変位素子５０の変位は、加圧室１０の大きさに対して、個別電極本体２５ａの直下の圧電セラミック層２１ｂが、圧電変形して大きさが変わることにより生じる。圧電セラミック層２１ｂが変形すると加圧室１０に応力が加わる。加圧室１０の周囲の剛性が低いと、加圧室１０が変形することで、変位量は低下する。すなわち、溝１８を配置すると、剛性が低下し、変位量が小さくなるおそれがある。加圧室行１１に属する加圧室１０同士の間に溝１８を配置しつつ、加圧室１０の周囲の一部に溝１８を配置しないように、互いに斜めに配置さている第１加圧室１０−１と第２加圧室１０−２との間に第２非連続部Ａ２を配置する。第２非連続部Ａ２の位置は、詳細には、第１加圧室１０−１の面積重心と第２加圧室１０−２の面積重心とを結ぶ線上である。

【0060】

非連続部Ａ２の長さ、すなわち、途切れている溝１８同士の間の距離は、例えば、溝１８の幅をＷとしたとき、Ｗ以上、５×Ｗ以下にする。非連続部Ａ２の長さがＷ以上であることにより、加圧室１０の周囲の剛性を高くできる。非連続部Ａ２の長さが５×Ｗ以下であることにより、クロストークを少なくできる。

【0061】

流路部材４は、プレート４ａ〜ｉが接着剤を介して積層されて構成されている。プレート４ａ〜ｉには流路となる孔や溝が配置されているため、積層する際に、接着剤の一部が孔や溝に流れ込むおそれがある。接着剤が多量に流れ込めば流路が詰まる可能性があり、量が詰まるまでには多くなかったとしても、流路の断面積が変わり、流路特性が変わるこ
とで、液体の吐出特性が変動する可能性がある。

【0062】

流路部材４を構成しているプレート４ａ〜４ｈの吐出孔面４−２側の面には、第３溝１９が配置されている。第３溝１９は、流路となる孔や溝の周囲に配置されている。第３溝１９が存在すると、積層の際に、接着剤の一部は、第３溝１９に流れ込む。つまり、第３溝１９は、接着剤の逃がし溝とし働く。そして、第３溝１９が存在することで、流路に流れ込む接着剤の量を少なくでき、詰まりや流路特性の変動を小さくできる。

【0063】

溝１８が配置されているプレート４ａにおいても、加圧室面４−１と反対側の面に、第３溝１９が配置さている。行の加圧室行１１の中では、１つの加圧室１０の周囲には、いくつかの他の加圧室１０が配置されているので、他の加圧室１０が配置されている方向からは、多量の接着剤は流れ込んで来難くなっている。図６（ａ）に示した第３溝１９は、２行の加圧室行１１の全体を囲むように配置されているので、周囲に他の加圧室１０が配置されていない方向からの接着剤の流れ込みを少なくできる。

【0064】

平面視したとき、溝１８と第３溝１９と交差しないように配置されている。これによりプレート４ａの剛性を高くでき、製造工程での変形や、その結果生じるおそれのある吐出特性の変動を抑制できる。また、第３溝１９を通じて溝１８に接着剤が流れ込む可能性を低くして、溝１８に接着剤が入り込んで、溝１８が埋まったり、狭くなることでクロストークが大きくなることを抑制できる。

【0065】

第３溝１９は、加圧室面４−１には配置されていないが、剛性が弱くなることで、接続端子３０あるいはダミー接続電極３１による加圧で、圧電セラミック層２１ａ、ｂが割れるおそれがある。第３溝１９の幅Ｗ４を、接続端子３０の幅Ｗ２およびダミー接続電極３１の幅Ｗ３よりも小さくなすれば、圧電セラミック層２１ａ、ｂが割れ難くなる。

【0066】

続いて、図６（ｂ）を用いて、図６（ａ）の一部を変えた変形例を説明する。図６（ｂ）は、加圧室１０や端子電極３０など、他のものの下部になっていて、破線で描くべきものも実線で描いている。溝１１８にはハッチングを描いている。上述の実施形態と差の少ない部位については、同じ符号を付けて説明を省略する。

【0067】

引出電極２５ｂは、加圧室１０の周縁から距離Ｌの位置まで引き出されている。溝１１８は、加圧室１０の周縁からの距離がＬ以下の位置に配置されている第１溝１１８ａと、加圧室１０の周縁からの距離がＬ以上の位置に配置されていて、引出電極２５ｂの周縁に配置されている第２溝１１８ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの周縁に第２溝１１８ｂを配置することで、引出電極２５ｂの直下の流路部材４に溝１１８を配置しなくとも、引出電極２５ｂを挟んで隣に配置されている他の加圧室１０との間のクロストークを抑制できる。また、引出電極２５ｂの直下の流路部材４に溝１１８を配置していないため、引出電極２５ｂの直下の圧電セラミック層２１ｂも圧電変形し難くなり、クロストークをより抑制できる。

【0068】

第１溝１１８ａと第２溝１１８ｂとが繋がっていれば、溝１１８のない部分を通じて生じるクロストークを抑制できる。

【符号の説明】

【0069】

１・・・（カラーインクジェット）プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・流路部材
４ａ〜ｉ・・・（流路部材の）プレート
４−１・・・加圧室面
４−２・・・吐出孔面
５・・・マニホールド（共通流路）
５ａ・・・開口
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
９・・・吐出孔行
１０・・・加圧室
１１・・・加圧室行
１１ａ・・・第１加圧室行
１１ｂ・・・第２加圧室行
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
１６・・・ディセンダ
１８、１１８・・・溝
１１８ａ・・・第１溝
１１８ｂ・・・第２溝
１９・・・第３溝
２１・・・圧電アクチュエータ基板（加圧基板）
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２１−１・・・第１面
２１−２・・・第２面
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続電極
２７・・・ダミー接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・端子電極
３１・・・ダミー端子電極
５０・・・変位素子（加圧部）
７０・・・（ヘッド搭載）フレーム
７２・・・ヘッド群
８０Ａ・・・給紙ローラ
８０Ｂ・・・回収ローラ
８２Ａ・・・ガイドローラ
８２Ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ａ・・・（環状溝の）非連続部
Ａ１・・・第１非連続部
Ａ２・・・第２非連続部
Ｐ・・・印刷用紙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】