特開 2024-101386 液体吐出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101386

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20240722BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 303

B41J2/16 509

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005348

(22)【出願日】2023-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】小西 翼

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 淳史

(72)【発明者】

【氏名】横山 周平

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF40

2C057AF65

2C057AG45

2C057AG75

2C057AN05

2C057AP47

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】良好な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、複数の側壁と、カバー部材と、を備える。複数の側壁は、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する。カバー部材は、前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁間に形成される内壁部及び一対の前記側壁の端部より外側に配される外壁部を有する。カバー部材は、少なくとも一部に空隙部を有し、前記空気室の開口端部を塞ぐ。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、
前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁間に形成される内壁部及び一対の前記側壁の端部より外側に配される外壁部を有するとともに、少なくとも一部に空隙部を有し、前記空気室の開口端部を塞ぐ、カバー部材と、
を備える、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記空隙部は、両側を構成する一対の前記側壁の端部の間に形成される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通し、
前記カバー部材は、前記側壁の空気室の内側面に形成される前記内壁部と、前記内壁部から前記空気室の延出方向外側に延出する前記外壁部と、を一体に有する一対の延出壁と、一対の前記延出壁を接続する接続壁と、を有し、前記一対の延出壁の間に、一対の前記側壁間の幅よりも小さい前記空隙部が形成される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記側壁は圧電材料で構成され、
前記カバー部材は、前記圧電材料よりも硬度が低い感光性樹脂材料で構成されるとともに、
前記空隙部は前記空気室の延出方向における外側に向けて開口する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記側壁は圧電材料で構成され、
前記カバー部材は、前記圧電材料よりも硬度が低い感光性樹脂材料で構成されるとともに、
前記空隙部は前記空気室の延出方向における内側に向けて開口する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、インクジェットヘッドにおいて、高生産性が求められ、高速化や液滴量増加が課題となっている。例えば、シェアモードシェアードウォールのインクジェットヘッドにおいては、同じ駆動素子を２つの圧力室で共有し、複数配列される室のうちの１／３を圧力室として同時に駆動する所謂３サイクル駆動が一般的である。また、駆動する圧力室の両側をダミー圧力室として、１つの圧力室を独立した２つの駆動素子で駆動する独立駆動ヘッドも開発されている。例えば、圧電体に多数の溝を形成し、１本おきに出入り口を感光性樹脂の壁などで塞ぎ、出入り口が塞がれない溝を圧力室とし、塞がれた溝を空気室として、独立駆動とする構造が開発されている。
このようなインクジェットヘッドにおいて、感光性樹脂を用いて空気室を封止する壁を形成する際、感光性樹脂の収縮応力によって感光性樹脂と接着面である駆動素子との間で剥離が生じる場合がある。空気室の壁の形成が不十分であると空気室にインクが侵入して、隣接する圧力室の固有振動周期がずれ、面内の圧力室固有振動周期ばらつきが大きくなり、吐出性能が低下する要因となる。また、空気室がインクで満たされると隣接圧力室へ振動が伝わる(クロストーク)現象が発生し、結果的に着弾精度の悪化や抜けが発生し、吐出性能が低下する要因となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１８９０３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、良好な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、複数の側壁と、カバー部材と、を備える。
複数の側壁は、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する。カバー部材は、前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁間に形成される内壁部及び一対の前記側壁の端部より外側に配される外壁部を有する。カバー部材は、少なくとも一部に空隙部を有し、前記空気室の開口端部を塞ぐ。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。

【図2】実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す分解斜視図。

【図3】図２のインクジェットヘッドの要部を部分的に拡大した斜視図。

【図4】同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。

【図5】図４のインクジェットヘッドをＦ５－Ｆ５線に沿って切断した断面図。

【図6】図４のインクジェットヘッドをＦ６－Ｆ６線に沿って切断した断面図。

【図7】図２のインクジェットヘッドをＦ７－Ｆ７線に沿って切断した断面の一部を拡大した部分拡大断面図。

【図8】実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動動作を説明するための部分拡大断面図。

【図9】実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。

【図10】他の実施形態にかかるインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、第１実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０の構成について、図１乃至図８を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図であり、図２はインクジェットヘッドの一部の分解斜視図である。図３はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す斜視図であり、図４乃至図７はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図である。図８は駆動状態の説明図である。図中Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する第１方向、第２方向、及び３方向をそれぞれ示す。なお、本実施形態において、インクジェットヘッド１０のノズル２８や圧力室３１の並列方向がＸ軸に、圧力室３１の延出方向がＹ軸に、液体の吐出方向がＺ軸に、それぞれ沿う姿勢を基準として方向の説明を記載するが、これに限られるものではない。

【0008】

図１乃至図７に示すように、インクジェットヘッド１０は、いわゆるサイドシュータ型のシェアモードシェアードウォール方式インクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１０は、インクを吐出するための装置であり、例えばインクジェットプリンタの内部に搭載される。例えばインクジェットヘッド１０は圧力室３１と空気室３２が交互に配される独立駆動式のインクジェットヘッドである。空気室３２は、インクが供給されない空気室であり、ノズル２８を備えない。

【0009】

インクジェットヘッド１０は、アクチュエータベース１１と、ノズルプレート１２と、フレーム１３と、を備えている。アクチュエータベース１１は、基材の一例である。インクジェットヘッド１０の内部に、液体の一例としてのインクが供給されるインク室２７が形成される。

【0010】

さらに、インクジェットヘッド１０は、インクジェットヘッド１０を制御する回路基板１７や、インクジェットヘッド１０とインクタンクとの間の経路の一部を形成するマニホールド１８などの部品を備える。

【0011】

図２に示すように、アクチュエータベース１１は、基板２１と、一対のアクチュエータ２２と、を備える。

【0012】

基板２１は、例えばアルミナなどのセラミックスによって矩形の板状に形成される。基板２１は平坦な実装面を有する。基板の実装面に一対のアクチュエータ２２が接合されている。基板２１には複数の供給孔２５と排出孔２６とが形成されている。

【0013】

図２、図５、及び図６に示すように、アクチュエータベース１１の基板２１には、パターン配線２１１が形成される。パターン配線２１１は、例えばニッケル薄膜によって形成される。パターン配線２１１は、共通パターンや個別パターンを有し、アクチュエータ２２に形成された電極層３４に接続される所定のパターン形状に構成される。例えばパターン配線２１１は、供給孔２５や排出孔２６を避けた位置に形成される。

【0014】

供給孔２５は、基板２１の中央部であって一対のアクチュエータ２２の間において、アクチュエータ２２の長手方向に並んで設けられている。供給孔２５は、マニホールド１８のインク供給部に連通する。供給孔２５は、インク供給部を介してインクタンクに接続される。供給孔２５はインクタンクのインクをインク室２７に供給する。

【0015】

排出孔２６は、供給孔２５及び一対のアクチュエータ２２を挟んで、二列に並んで設けられている。排出孔２６は、マニホールド１８のインク排出部に連通する。排出孔２６は、インク排出部を介してインクタンクに接続される。排出孔２６はインク室２７のインクをインクタンクに排出する。

【0016】

一対のアクチュエータ２２は、基板２１の実装面に接着される。一対のアクチュエータ２２は供給孔２５を挟んで二列に並んで基板２１に設けられている。各アクチュエータ２２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成された板状の二つの圧電体によってそれぞれ形成される。二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされる。アクチュエータ２２は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板２１の実装面に接着される。図２に示すように、アクチュエータ２２は、二列に並ぶノズル２８に対応して、インク室２７内において平行に並んで配置される。アクチュエータ２２は、インク室２７を、供給孔２５が開口する第１共通室２７１と、排出孔２６が開口する二つの第２共通室２７２とに区切る。

【0017】

アクチュエータ２２は、短手方向の幅が頂部側から基板側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ２２の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿う断面形状は台形状に形成される。アクチュエータ２２の側面部２２１は、第２方向及び第３方向に対して傾斜する傾斜面を有する。アクチュエータ２２の頂部は、ノズルプレート１２に接着される。アクチュエータ２２は、複数の圧力室３１と、複数の空気室３２と、を備える。アクチュエータ２２は、駆動素子となる複数の側壁３３を有し、複数の側壁３３の間に、圧力室３１及び空気室３２を構成する溝を有する。言い換えると、側壁３３は、圧力室３１及び空気室３２を形成する溝の間に形成される柱状の駆動素子となる。

【0018】

図４は、図２に示したインクジェットヘッド１０のアクチュエータ２２の一方を部分的に拡大した断面図である。図５は、図４に示したインクジェットヘッド１０の圧力室３１を構成する溝をＦ５－Ｆ５で切断した断面図である。そして、図６は、図４に示したインクジェットヘッド１０の空気室３２を構成する溝をＦ６－Ｆ６で切断した断面図である。

【0019】

図２、図５、図６に示すように、溝の底面部と基板２１の主面とは傾斜する側面部２２１によって繋がる。圧力室３１と空気室３２とは、交互に配置される。圧力室３１および空気室３２は、アクチュエータ２２の長手方向と交差する方向にそれぞれ延び、アクチュエータ２２の長手方向である第１方向（図中Ｘ軸）において複数並列する。本実施形態において例えば溝は、Ｘ方向の幅寸法が、Ｚ方向に沿う深さ方向において一定に構成され、溝の延出方向であるＹ方向に直交する断面が矩形状に構成される。

【0020】

なお、圧力室３１の形状と空気室３２の形状とが異なっていても良い。側壁３３は、圧力室３１と空気室３２の間に形成され、駆動信号に応じて変形することで、圧力室３１の容積を変化させる。

【0021】

アクチュエータベース１１の圧力室３１及び空気室３２の内壁面、及び側面部２２１にはそれぞれ電極層３４が設けられている。電極層３４は、例えばニッケル薄膜等の導電膜によって形成される。電極層３４は溝の内面部から側面部２２１を通って基板２１上に至り、パターン配線２１１に接続される。例えば電極層３４は、側壁３３の側面部及び底面部の少なくともいずれかに形成されている。

【0022】

複数の圧力室３１は、頂部に接合されるノズルプレート１２の複数のノズル２８に連通する。圧力室３１の第２方向の両端はインク室２７に連通する。すなわち、一方の端部はインク室２７の第１共通室２７１に開口し、他方の端部は、インク室２７の第２共通室２７２に開口する。このため、圧力室３１の一方の端部からインクが流入し、他方の端部からインクが流出する。また、圧力室３１の両方の端部からインクが流入してもよい。

【0023】

図３、図６に示すように、空気室３２は第３方向（Ｚ方向）における一方側が頂部に接合されるノズルプレート１２によって塞がれる。また複数の空気室３２は例えば第２方向の両端がカバー部材２３により塞がれる。すなわち、インク室２７の第１共通室２７１と空気室３２の間、及び空気室３２と第２共通室２７２との間にそれぞれカバー部材２３が配され、空気室３２の両端はインク室２７と隔てられている。このため、空気室３２はインクが流入しない空気室を構成する。

【0024】

例えばカバー部材２３は、各空気室３２の延出方向であるＹ方向（第２方向）の両端に、それぞれ設けられている。カバー部材２３は、側壁３３の端部同士を接続するとともに、共通室２７１，２７２と空気室３２との間を隔てる。カバー部材は少なくとも一部に空隙部２３３を有し、空気室３２の開口端部を塞ぐ。

【0025】

カバー部材２３は、空気室３２の延出方向に延びる一対の延出壁２３１と、一対の延出壁２３１を接続する接続壁２３２と、を備えるとともに、一対の延出壁２３１の間に形成される空隙部２３３を有する。例えば、一対の延出壁２３１の間に、一対の側壁３３間の幅よりも小さい空隙部２３３が形成される。すなわち、一対の延出壁２３１は変形方向となる第１方向（Ｘ方向）において、離間している。例えばカバー部材２３は図４に示すように平面視において、空気室３２の延出方向の外側に向けて開口するコ字状あるいはＵ字状に形成される。

【0026】

一対の延出壁２３１は、対象となる空気室３２の延出方向及び深さ方向に延出する壁部材である。一対の延出壁２３１は、空気室３２の並び方向の両側を構成する一対の側壁の内面に形成される内壁部２３４と、一対の側壁の端部より外側に配される外壁部２３５と、を一体に有する。例えば一対の延出壁２３１はＺ方向において溝の深さの全長に渡って、ノズルプレート１２の対向面から溝の底部に至る範囲に形成される。一対の延出壁２３１の間には、空隙部２３３が形成される。一例として空隙部２３３のＸ方向の幅寸法は、延出方向の全長に渡って一定であり、内壁部２３４が外壁部２３５よりも並び方向の厚み寸法が小さく、薄肉に構成される。

【0027】

空隙部２３３は、幅方向において、空気室３２よりも狭い幅寸法を有するスリット状の空間である。空隙部２３３は、延出方向において両側の側壁３３の端部の間に形成される。空隙部２３３は、側壁３３の端部と並ぶ位置から、空気室３２および接続壁２３２から遠ざかる方向に、一対の延出壁２３１の端部にわたって形成される。本実施形態においては外側に向けて開口する空隙部２３３が、側壁３３の端部よりも内側に設けられた接続壁２３２まで形成される。

【0028】

接続壁２３２は、側壁３３の端部よりも空気室３２の延出方向における内側の位置で空気室３２の塞ぐ壁状部材である。接続壁２３２は空気室３２の長手方向と直交する面に沿う壁部材である。接続壁２３２は並び方向において一対の延出壁２３１の内側の端部同士を接続するとともに、Ｚ方向においてノズルプレート１２の対向面から溝の底部に至って形成され、空気室３２の端部を覆う。

【0029】

カバー部材２３は、圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される。例えばカバー部材２３は、側壁３３よりも軟質の樹脂材料で構成される。一例として、カバー部材２３は感光性樹脂材料で構成される。例えばカバー部材２３は空気室３２の両端部に感光性樹脂を塗布した後、カバー部材２３の形状に露光硬化させて形成される。カバー部材２３は、側壁３３の振動方向であるＸ方向において互い離間する一対の延出壁２３１の間に空隙部２３３が介在することにより、硬化時の収縮応力による剥離を抑制できる。

【0030】

ノズルプレート１２は、例えばポリイミド製の矩形のフィルムによって形成される。ノズルプレート１２は、アクチュエータベース１１の実装面に対向する。ノズルプレート１２には、ノズルプレート１２を厚さ方向に貫通する、複数のノズル２８が形成される。

【0031】

複数のノズル２８は、圧力室３１と同数設けられ、圧力室３１にそれぞれ対向して配置される。ノズル２８は、第１方向（Ｘ方向）に沿って複数並び、一対のアクチュエータ２２に対応して２列に配列される。各ノズル２８はそれぞれ軸が第３方向に延びる筒状に構成される。例えばノズル２８は径が一定であっても、中央部または先端部にかけて縮径する形状であってもよい。ノズル２８は、一対のアクチュエータ２２に形成される圧力室３１の延出方向の中途部に対向配置され、圧力室３１にそれぞれ連通する。ノズル２８は、各圧力室３１の、両端部の間に対応する位置であって、例えば長手方向中央部に、１つずつ、配置される。

【0032】

フレーム１３は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成される。フレーム１３は、アクチュエータベース１１の実装面とノズルプレート１２との間に介在する。フレーム１３は、アクチュエータベース１１の実装面とノズルプレート１２とにそれぞれ接着される。すなわち、ノズルプレート１２は、フレーム１３を介してアクチュエータベース１１に取り付けられている。

【0033】

マニホールド１８は、アクチュエータベース１１のノズルプレート１２とは反対側に接合される。マニホールド１８の内部に、供給孔２５に連通する流路であるインク供給部や排出孔２６に連通する流路であるインク排出部が形成される。

【0034】

図１に示す回路基板１７は、フィルムキャリアパッケージ（ＦＣＰ）である。回路基板１７は、複数の配線が形成されるとともに、柔軟性を有する樹脂製のフィルム５１と、フィルム５１の複数の配線に接続された駆動ＩＣ５２と、を有する。駆動ＩＣ５２はフィルム５１の配線やパターン配線２１１を介して電極層３４に電気的に接続される。

【0035】

以上のように構成されたインクジェットヘッド１０の内部において、アクチュエータベース１１と、ノズルプレート１２と、フレーム１３とに囲まれるインク室２７が形成される。すなわち、インク室２７は、アクチュエータベース１１とノズルプレート１２との間に形成される。例えばインク室２７は、２つのアクチュエータ２２によって第２方向（Ｙ方向）において３つの区間に仕切られ、排出孔２６が開口する共通室としての二つの第２共通室２７２と、供給孔２５が開口する共通室としての第１共通室２７１と、を有する。第１共通室２７１及び第２共通室２７２は、複数の圧力室３１に連通している。

【0036】

図７は、図２のインクジェットヘッド１０を長手方向にＦ７－Ｆ７で切断した部分の拡大断面図である。図８は、図７の側壁３３をシェアモード変形させた状態の一例を示す部分拡大断面図である。

【0037】

以上のように構成されたインクジェットヘッド１０において、供給孔２５、圧力室３１、及び排出孔２６を通って、インクはインクタンクとインク室２７との間で循環する。例えばインクジェットプリンタの制御部から入力された信号によって、駆動ＩＣ５２がフィルム５１の配線を介して圧力室３１の電極層３４に駆動電圧を印加することにより、圧力室３１の電極層３４と、空気室３２の電極層３４との間に電位差を生じさせることで、側壁３３を選択的にシェアモード変形させる。圧力室３１と空気室３２の間に形成された側壁３３を駆動信号に応じて変形することで、圧力室３１の容積を変化させる。

【0038】

図８に実線で示すように、側壁３３がシェアモード変形することにより、当該電極層３４が設けられた圧力室３１の容積が増加し、圧力が減少する。これにより当該圧力室３１にインク室２７のインクが流入する。

【0039】

圧力室３１の容積が増加した状態で、駆動ＩＣ５２が圧力室３１の電極層３４に逆電位の駆動電圧を印加する。これにより、図８に二点鎖線で示すように、側壁３３がシェアモード変形して当該電極層３４が設けられた圧力室３１の容積が減少し、圧力が増加する。これにより、圧力室３１の中のインクが加圧され、ノズル２８から吐出される。

【0040】

インクジェットヘッド１０の製造方法について説明する。まず、板状の基板２１に複数の溝を形成する圧電部材を接着剤等で貼り付け、ダイシングソーやスライサー等を使用した機械加工を施して所定形状の外形を有するアクチュエータベース１１を成形する。なお、例えば予め複数枚分の厚さのブロック状のベース部材を形成してから分割し、所定形状のアクチュエータベース１１を複数枚製造してもよい。

【0041】

続いて、圧力室３１や空気室３２を構成する溝の内面や基板２１の表面に電極層３４やパターン配線２１１を形成する。以上により、アクチュエータベース１１の表面に、電極層３４、及びパターン配線２１１が所定箇所にそれぞれ形成される。

【0042】

続いて、空気室３２の端部に、カバー部材２３を形成することによって空気室３２の両端を塞ぐ。例えば空気室３２を構成する溝に感光性樹脂を充填し、露光により対象部位を硬化させてカバー部材２３を形成する。あるいは感光性樹脂を硬化させた後、空隙部２３３となる部位を除去してスリット状の空隙部２３３を形成し、感光性樹脂層をコ字状に成形することで、カバー部材２３が形成される。

【0043】

そして、アクチュエータベース１１をマニホールド１８に組み付け、アクチュエータベース１１の基板２１の一方の面に、熱可塑性樹脂の接着シートにより、フレーム１３を貼付ける。

【0044】

そして、組立てられたフレーム１３、アクチュエータ２２の側壁３３の頂部、及びカバー部材２３のノズルプレート１２側の面が同一面となるよう研磨する。そして、側壁３３の頂部、フレーム１３、カバー部材２３の研磨面にノズルプレート１２を接着して取り付ける。このとき、圧力室３１にノズル２８が対向するように位置決めを行う。さらに、図１に示すように基板２１の主面に形成されたパターン配線２１１に、フレキシブルプリント基板を介して駆動ＩＣ５２や回路基板１７を接続することで、インクジェットヘッド１０が完成する。

【0045】

以下に、インクジェットヘッド１０を備えるインクジェットプリンタ１００の一例について、図９を参照して説明する。インクジェットプリンタ１００は、筐体１１１と、媒体供給部１１２と、画像形成部１１３と、媒体排出部１１４と、搬送装置１１５と、制御部１１６と、を備える。

【0046】

インクジェットプリンタ１００は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る所定の搬送路Ａに沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行う液体吐出装置である。

【0047】

筐体１１１は、インクジェットプリンタ１００の外郭を構成する。筐体１１１の所定箇所に、用紙Ｐを外部に排出する排出口を備える。

【0048】

媒体供給部１１２は複数の給紙カセットを備え、各種サイズの用紙Ｐを複数枚積層して保持可能に構成される。

【0049】

媒体排出部１１４は、排出口から排出される用紙Ｐを保持可能に構成された排紙トレイを備える。

【0050】

画像形成部１１３は、用紙Ｐを支持する支持部１１７と、支持部１１７の上方に対向配置された複数のヘッドユニット１３０と、を備える。

【0051】

支持部１１７は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト１１８と、搬送ベルト１１８を裏側から支持する支持プレート１１９と、搬送ベルト１１８の裏側に備えられた複数のベルトローラ１２０と、を備える。

【0052】

支持部１１７は、画像形成の際に、搬送ベルト１１８の上面である保持面に用紙Ｐを支持するとともに、ベルトローラ１２０の回転によって所定のタイミングで搬送ベルト１１８を送ることにより、用紙Ｐを下流側へ搬送する。

【0053】

ヘッドユニット１３０は、複数（４色）のインクジェットヘッド１０と、各インクジェットヘッド１０上にそれぞれ搭載された液体タンクとしてのインクタンク１３２と、インクジェットヘッド１０とインクタンク１３２とを接続する接続流路１３３と、循環部である循環ポンプ１３４と、を備える。ヘッドユニット１３０は、インクタンク１３２と、インクジェットヘッド１０の内部に作りこまれた圧力室３１、空気室３２、及びインク室２７において液体を常時循環させる循環型のヘッドユニットである。

【0054】

本実施形態において、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクジェットヘッド１０と、これらの各色のインクをそれぞれ収容するインクタンク１３２を備える。インクタンク１３２は接続流路１３３によってインクジェットヘッド１０に接続される。接続流路１３３は、インクジェットヘッド１０の供給口に接続される供給流路と、インクジェットヘッド１０の排出口に接続される回収流路と、を備える。

【0055】

また、インクタンク１３２には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結される。そして、インクジェットヘッド１０とインクタンク１３２との水頭値に対応して、負圧制御装置はインクタンク１３２内を負圧制御することで、インクジェットヘッド１０の各ノズル２８に供給されたインクを所定形状のメニスカスを形成する。

【0056】

循環ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ１３４は、供給流路に設けられている。循環ポンプ１３４は、配線により制御部１１６の駆動回路に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）による制御によって制御可能に構成される。循環ポンプ１３４は、インクジェットヘッド１０とインクタンク１３２を含む循環流路で液体を循環させる。

【0057】

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る搬送路Ａに沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａに沿って配置される複数のガイドプレート対１２１と、複数の搬送用ローラ１２２と、を備えている。

【0058】

複数のガイドプレート対１２１は、それぞれ、搬送される用紙Ｐを挟んで対向配置される一対のプレート部材を備え、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って案内する。

【0059】

搬送用ローラ１２２は、制御部１１６の制御によって駆動されて回転することで、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って下流側に送る。なお、搬送路Ａには用紙の搬送状況を検出するセンサが各所に配置される。

【0060】

制御部１１６は、コントローラであるＣＰＵ等の制御回路と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

【0061】

以上のように構成されたインクジェットプリンタ１００において、制御部１１６は、例えばインターフェイスにおいてユーザが操作入力部の操作による印刷指示を検出すると、搬送装置１１５を駆動して用紙Ｐを搬送するとともに、所定のタイミングでヘッドユニット１３０に対して印字信号を出力することで、インクジェットヘッド１０を駆動する。インクジェットヘッド１０は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、駆動ＩＣ５２に駆動信号を送り、配線を介して圧力室３１の電極層３４に駆動電圧を印加してアクチュエータ２２の側壁３３を選択的に駆動してノズル２８から液滴としてのインクを吐出し、搬送ベルト１１８上に保持された用紙Ｐに画像を形成する。また、液体吐出動作として、制御部１１６は、循環ポンプ１３４を駆動することで、インクタンク１３２とインクジェットヘッド１０とを通る循環流路で液体を循環させる。循環動作により、インクタンク１３２内のインクは、循環ポンプ１３４が駆動されることにより、インクタンク１３２のインクが、マニホールド１８のインク供給部を通って、供給孔２５からインク室２７の第１共通室２７１に供給される。このインクは、一対のアクチュエータ２２の複数の圧力室３１に供給される。インクは、圧力室３１を通ってインク室２７の第２共通室２７２に流入する。このインクは、排出孔２６から、マニホールド１８のインク排出部を通ってインクタンク１３２に排出される。

【0062】

上述した実施形態によれば、空隙部２３３を有するカバー部材２３で空気室３２を塞ぐ構成としたことで、カバー部材２３を形成する際の感光性樹脂硬化時の収縮応力を緩和することができる。このため、カバー部材２３の接着面が側壁３３から剥離することや材料破壊を抑制でき、空気室３２内へのインク侵入を抑制することができる。また、空気室３２へのインクの侵入を抑制することにより、隣接する圧力室３１内のインクの圧力に影響を及ぼす、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。また、カバー部材２３は、側壁３３がＸ方向に変位すると、延出壁２３１がＸ方向に変位するように弾性変形することで、側壁３３の変位振動を吸収することができ、一方の側壁３３から他方の側壁３３への振動の伝達を抑制する。すなわち、一方の側壁３３の振動が他方の側壁３３に伝わることを抑制でき、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。

【0063】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

【0064】

例えばカバー部材２３は空気室３２の延出方向外側に向けて開口しコ字状に屈曲する形状を例示したが、これに限られるものではない。例えば例えばＵ字状に湾曲する湾曲部を有する構成であってもよく、あるいは空気室３２の延出方向内側に開口する形状であってもよい。

【0065】

また、上記実施形態において、接続壁２３２は側壁３３の端部よりも内側に配される例を示したが、これに限られるものではない。例えば他の実施形態として図１０に示すカバー部材２３０のように、接続壁２３２が、側壁３３の端部よりも外側に配される構成であってもよい。

【0066】

例えば、カバー部材２３０は、一対の延出壁２３１と、接続壁２３２とを備え、接続壁２３２は、延出壁２３１のうち、延出方向の外側の端部に配置される。接続壁２３２は、側壁３３の端部よりも空気室の延出方向において外側に位置する。一例として、カバー部材２３０は平面視において、延出方向の内側に開口するコ字状に構成される。一対の延出壁２３１は、側壁３３の内面に形成される内壁部２３４と、外壁部２３５とを有する。一対の延出壁２３１の間に空隙部２３３が形成される。例えば接続壁２３２は平板状の壁部材であってもよいし、湾曲した壁であってもよい。一例として空隙部２３３のＸ方向の幅寸法は、延出方向の全長に渡って一定であり、内壁部２３４が外壁部２３５よりも並び方向の厚み寸法が小さく、薄肉に構成される。

【0067】

一対の延出壁２３１は、対象となる空気室３２の延出方向に延出する壁部材である。一対の延出壁２３１は、空気室３２の並び方向の両側を構成する一対の側壁の内側面に形成される内壁部２３４と、一対の側壁の端部より外側に配される外壁部２３５と、を有する。一対の延出壁２３１の間には、空隙部２３３が形成される。一例として空隙部２３３は延出方向に一定の幅を有し、内壁部２３４が外壁部２３５よりも並び方向の寸法である厚み寸法が小さく、薄肉に構成される。

【0068】

空隙部２３３は、幅方向において、空気室３２よりも狭い幅寸法を有するスリット状の空間である。空隙部２３３は、延出方向において両側の側壁３３の端部の間に形成される。本実施形態においては内側に向けて開口する空隙部２３３が、側壁３３の端部と並ぶ位置から、側壁３３の端部よりも外側に設けられた接続壁２３２にまで形成される。本実施形態においては、空隙部２３３は、空気室３２と連通している。空隙部２３３は、空気室３２を兼ねてもよい。

【0069】

接続壁２３２は、側壁３３の端部よりも空気室３２の延出方向における外側の位置で空気室３２の塞ぐ壁状部材である。接続壁２３２は空気室３２の延出と直交または交差する面に沿う壁部材である。接続壁２３２は並び方向において一対の延出壁２３１同士を接続するとともに、Ｚ方向においてノズルプレート１２の対向面から溝の底部に至って形成され、空気室３２の端部を覆う。

【0070】

カバー部材２３０は、圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される。例えばカバー部材２３は、側壁３３よりも軟質の樹脂材料で構成される。一例として、カバー部材２３は感光性樹脂材料で構成される。例えばカバー部材２３は空気室３２の両端部に感光性樹脂を塗布した後、カバー部材２３の形状に露光硬化させて形成される。カバー部材２３０は、側壁３３の振動方向であるＸ方向において互い離間する一対の延出壁２３１の間に空隙部２３３が介在することにより、硬化時の収縮応力による剥離を抑制できる。

【0071】

本実施形態においても、カバー部材２３０が空隙部２３３を有することにより、カバー部材２３０を形成する際の感光性樹脂の収縮応力を緩和し、収縮応力によるカバー部材２３の剥離を抑制できるため、良好な吐出性能を確保できる。また、カバー部材２３０は、側壁３３がＸ方向に変位すると、延出壁２３１がＸ方向に変位するように弾性変形することで、側壁３３の変位振動を吸収することができ、一方の側壁３３から他方の側壁３３への振動の伝達を抑制する。すなわち、一方の側壁３３の振動が他方の側壁３３に伝わることを抑制でき、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。

【0072】

なお、接続壁２３２が一対の延出壁２３１の延出方向の中途部に設けられ、延出方向の内側と外側にそれぞれ空隙部２３３を有する形状であってもよい。

【0073】

上記実施形態においては、基板２１の主面部分に複数の溝を備えるアクチュエータ２２を配した例を示したが、これに限られるものではない。たとえば基板２１の端面に、アクチュエータを備える構成であってもよい。また、ノズル列の数も上記実施形態に限られるものではなく、１列、あるいは３列以上備える構成としてもよい。

【0074】

また、上記実施形態においては、基板２１に圧電部材からなる積層圧電体を備えたアクチュエータベース１１を例示したが、これに限るものではない。例えば基板を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース１１を形成しても良い。また、２枚の圧電部材を用いずに、１枚の圧電部材としてもよい。また供給側と排出側が逆であってもよく、あるいは切り替え可能に構成されていてもよい。

【0075】

また、上記実施形態においては、一例として、圧力室３１の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、第１共通室のインクが圧力室の一方側から流入して他方側から流出する循環型のインクジェットヘッドを例示したがこれに限られるものではない。例えば非循環型としてもよい。また、例えば圧力室３１の両側の共通室が供給側であって、両側からインクが流入する構成であってもよい。すなわち、圧力室３１の両側からインクが流入し、圧力室３１の中央に配置されるノズル２８から流出する構成であってもよい。また、両端にそれぞれ形成されるカバー部材２３の形状が互いに異なっていてもよい。基板２１に設けられた供給孔２５は、図２に示すような一対のアクチュエータ２２の間に設けられる複数の円形の孔の形状に限らない。例えば、供給孔２５は、一対のアクチュエータ２２の間に設けられる１つの長孔としてもよい。

【0076】

また、例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

【0077】

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

【0078】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。

【0079】

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0080】

１０…インクジェットヘッド、１１…アクチュエータベース、１２…ノズルプレート、１３…フレーム、１７…回路基板、１８…マニホールド、２１…基板、２２…アクチュエータ、２３、２３０…カバー部材、２３１…延出壁、２３２…接続壁、２３３…空隙部、２５…供給孔、２６…排出孔、２７…インク室、３１…圧力室、３２…空気室、３３…側壁、３４…電極層、５１…フィルム、５２…駆動ＩＣ、１００…インクジェットプリンタ、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１７…支持部、１１８…搬送ベルト、１１９…支持プレート、１２０…ベルトローラ、１２１…ガイドプレート対、１２２…搬送用ローラ、１３０…ヘッドユニット、１３２…インクタンク、１３３…接続流路、１３４…循環ポンプ、２１１…パターン配線、２２１…側面部、２７１…第１共通室、２７２…第２共通室。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】