特開 2024-139371 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

(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】P2024139371

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20241002BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 303

B41J2/14 613

B41J2/14 607

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 2023050275

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】324006865

【氏名又は名称】理想テクノロジーズ株式会社

(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】戸塚 貴之

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF01

2C057AG31

2C057AG45

2C057AP47

2C057AP52

2C057AP55

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】吐出性能を向上できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】
一実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、第１方向に並ぶ複数の側壁を備え、複数の前記側壁間に、複数の圧力室と、前記複数の圧力室の間に形成される複数の空気室と、を構成する複数の溝がそれぞれ形成されたアクチュエータを備え、前記圧力室または前記空気室を構成する前記溝の内面のうち底面の少なくとも一部を除く内側面に電極が形成され、前記圧力室または前記空気室において前記溝に連通する共通液室との間に樹脂壁が設けられる。
【選択図】 図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧力室と、前記複数の圧力室の間に形成される複数の空気室と、を構成する複数の溝がそれぞれ形成されたアクチュエータを備え、
前記圧力室または前記空気室を構成する前記溝の内面のうち底面の少なくとも一部を除く内側面に電極が形成され、
前記圧力室または前記空気室において前記溝に連通する共通液室との間に樹脂壁が設けられる、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記アクチュエータは、第１方向に並ぶ複数の側壁を備え、複数の前記側壁間に、前記圧力室及び前記空気室が、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ延出して形成され、
前記圧力室の延出方向の中途部にノズルが配置されるサイドシュータ型であり、
前記樹脂壁は、前記空気室の前記第２方向における端部において前記溝内に形成され、共通液室との間を塞ぐ防液壁である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記アクチュエータは、第１方向に並ぶ複数の側壁を備え、複数の前記側壁間に、複数の前記圧力室が、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ延出して形成され、
前記圧力室の延出方向の中途部にノズルが配置されるサイドシュータ型であり、
前記樹脂壁は、前記圧力室の前記第２方向における端部において、前記溝内に形成され、感光性樹脂で構成されるとともに、前記共通液室との間の連通口を、前記圧力室内部の開口よりも狭める突起部であり、
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記電極はニッケルと金を含む金属膜で形成される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェットヘッド等の液体吐出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必須となっている。例えばシェアモードシェアードウォール式のインクジェットヘッドは、大きな変位が取れるシェアモードを用い、圧電体で形成される圧力室の剛性が高く、ハイパワーとなるため、高粘度インクの吐出や大きな液滴の吐出に適している。一方で、同じ駆動柱を２つの圧力室で共有するため、同時に駆動できるのは１／３となる所謂３サイクル駆動がベースとなっている。そこで、高速化のために、駆動圧力室の両側をダミー圧力室とし、１つの圧力室を独立した２つの駆動柱で駆動する独立駆動ヘッドが開発されている。例えば、圧電体に多数の溝を形成し、１本おきに、溝の出入り口が感光性樹脂で塞がれ、塞がれた溝を空気室（ダミー）とし、塞がれない溝を圧力室としている。

【0003】

インクジェットヘッドにおいてはインク滴が吐出した後、共通液室からインクが補給されるがノズルでオーバーシュートしてメニスカスが盛り上る現象が発生する。共通液室とノズル間の流体抵抗が小さいほどオーバーシュートが大きくなり、これが収まらないと同じ状態の吐出をすることができない。また、高速化にはメニスカス盛り上りを早く収束させることも重要である。またインク滴が大きいほどメニスカス盛り上りは顕著である。そのために圧力室入り口の流体抵抗を大きくすることが有効である。流体抵抗を大きくする手段として、圧力室の断面（インクが補給される方向）を小さくすることが有効であるが、シェアモードシェアードウォール式のインクジェットヘッドでは、圧電体にダイヤモンドカッター等で溝を形成して圧力室を構成するため、断面を小さくするのは困難である。このようなヘッド構造において、感光性樹脂で抵抗を形成することもある。

【0004】

例えば圧力室や空気室に感光性樹脂で抵抗となる突起や防液壁等の樹脂壁を形成した場合、ヘッドを低温環境（例えば－２５℃）で保管すると、感光性樹脂が収縮し溝の底面の電極を剥がしてしまい、最適な樹脂壁の形状を保持できなくなり、吐出に影響を及ぼす可能性もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１８９０３１号公報

【特許文献2】特開２００８－０９４０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は吐出性能を向上できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、第１方向に並ぶ複数の側壁を備え、複数の前記側壁間に、複数の圧力室と、前記複数の圧力室の間に形成される複数の空気室と、を構成する複数の溝がそれぞれ形成されたアクチュエータを備え、前記圧力室または前記空気室を構成する前記溝の内面のうち底面の少なくとも一部を除く内側面に電極が形成され、前記圧力室または前記空気室において前記溝に連通する共通液室との間に樹脂壁が設けられる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。

【図2】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部の構成を示す下面図。

【図3】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの基板の表側を示す下面図。

【図4】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの基板の裏側を示す平面図。

【図5】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図6】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図7】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図8】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図9】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図。

【図10】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程の一部を示す説明図。

【図11】第１の実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２について、図１乃至図１１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を示す斜視図である。図２は、液体吐出ヘッド１の構成を、ノズルプレート１１４を省略して示す下面図である。図３は、ヘッド本体１１の基板１１１、アクチュエータ１１３、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９の構成を示す下面図であり、図４は基板１１１の裏側の構成を示す平面図である。図５乃至図７は液体吐出ヘッド１の一部の構成を示す断面図であり、それぞれ異なる方向の断面を示す。図８及び図９は、ヘッド本体１１のアクチュエータ１１３、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９の構成を示す断面図である。図１０は液体吐出ヘッド１の製造方法を示す説明図であり、図１１は、液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２の構成を示す説明図である。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

【0010】

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、液体吐出ヘッド１のノズル１１４１や圧力室１１３１の並列方向がＸ軸に、圧力室１１３１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。

【0011】

図１乃至図４に示す液体吐出ヘッド１は、例えば、図１１に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置２に設けられるシェアモードのインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１は例えば圧力室１１３１と空気室１１３２とを交互に備える独立駆動構造である。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた液体収容部としての供給タンク２１３２を含むヘッドユニット２１３０に設けられる。

【0012】

液体吐出ヘッド１は、供給タンク２１３２に貯留された液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド１は、インクを循環させない非循環式のヘッドであってもよく、また、インクを循環させる循環式のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド１は、非循環式のヘッドの例を用いて説明する。また、液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた冷却装置２１１６に接続され、インクの温度制御を行う冷却用液体（冷却水）が供給される。

【0013】

図１乃至図４に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１と、マニフォールド１２と、駆動回路１３と、を備える。例えば、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３を一対有するヘッド本体１１を二組有する、４列一体構造ヘッドである。例えば液体吐出ヘッド１は、各圧力室１１３１において圧力室の延出方向の中途部にノズル１１４１が配置されるサイドシュータ型の液体吐出ヘッドである。

【0014】

ヘッド本体１１は、液体を吐出する。図２乃至図９に示すように、ヘッド本体１１は、基板１１１と、枠体１１２と、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を有するアクチュエータ１１３と、ノズルプレート１１４と、を備える。

【0015】

ヘッド本体１１は、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１と連通する共通液室１１６を有する。複数の圧力室１１３１の一次側とは、液体の流れる方向における複数の圧力室１１３１の上流側である。複数の圧力室１１３１の二次側とは、液体の流れる方向における複数の圧力室１１３１の下流側である。

【0016】

また、ヘッド本体１１は、基板１１１及びアクチュエータ１１３に、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１をそれぞれ駆動する複数の個別電極１１８と、複数の圧力室１１３１を同時に駆動する単数又は複数の共通電極１１９と、を有する。

【0017】

本実施形態の例においては、ヘッド本体１１がアクチュエータ１１３を２つ有し、共通液室１１６は、１つの第１共通液室１１６１、及び、２つの第２共通液室１１６２を有する例を用いて説明する。共通液室１１６は、例えば、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一次側の開口（圧力室１１３１の入口）と連通する第１共通液室１１６１と、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の二次側の開口（圧力室１１３１の出口）と連通する第２共通液室１１６２と、を有する。

【0018】

基板１１１は、例えばアルミナなどのセラミックス材料により矩形板状に形成される。基板１１１は一方の主面である表面１１５と、他方の主面である裏面１１７とを有する。基板１１１は、例えば、一方向（Ｘ方向）に長い矩形状に形成される。基板１１１の一方側の主面である表面１１５には、複数の個別電極１１８の一部となる第３電極部１１８３、及び、単数の共通電極１１９の一部となる第３電極部１１９３が形成される。基板１１１の表面１１５には、基板１１１の短手方向（Ｙ方向）に並んで一対のアクチュエータ１１３が設けられる。基板１１１は、単数の供給口１１１１と、複数の排出口１１１２と、を有する。供給口１１１１、及び排出口１１１２は基板１１１の両主面間を貫通する貫通孔である。供給口１１１１はインクが通る開口であり、基板１１１に形成される。

【0019】

また、基板１１１の長手方向の端面１１１４には、単数の共通電極１１９の一部となる第５電極部１１９５が形成される。端面１１１４は基板１１１の厚さ方向（Ｚ方向）に延び、基板１１１の一方側の主面である表面１１５及び他方側の主面である裏面１１７に連続する側面部を形成する。

【0020】

供給口１１１１は、インクを第１共通液室１１６１に供給する入口である。供給口１１１１は、基板１１１の短手方向の中央に形成される貫通孔である。供給口１１１１は、基板１１１の長手方向に沿って延びる。換言すると、供給口１１１１は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向及び第１共通液室１１６１の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。供給口１１１１は、一対のアクチュエータ１１３の間に設けられ、第１共通液室１１６１と対向する位置に開口する。

【0021】

供給口１１１１の内壁面には、共通電極１１９の一部となる第４電極部１１９４が形成される。

【0022】

排出口１１１２は、インクを排出する出口である。排出口１１１２は、複数、例えば、四つ設けられる。各排出口１１１２は、例えば、第１共通液室１１６１と各第２共通液室１１６２との間であって、且つ、一対のアクチュエータ１１３の長手方向の両端部のそれぞれに隣接する。なお、複数の排出口１１１２は、第２共通液室１１６２に設けられていても良い。排出口１１１２の内壁面には、共通電極１１９の一部となる第７電極部１１９７が形成される。

【0023】

基板１１１上にはアクチュエータ１１３及び枠体１１２が設けられる。基板１１１における枠体１１２の内側はインクが配される接液領域となり、枠体１１２の外側は各種電子部品が接続可能な実装領域となる。

【0024】

枠体１１２は、基板１１１の一方の主面に接着剤等により固定される。枠体１１２は、基板１１１に設けられた供給口１１１１、複数の排出口１１１２、及び、アクチュエータ１１３を囲う。

【0025】

例えば、枠体１１２は、矩形枠状に形成されることで、枠体１１２の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠体１１２は表面の一部が凹む段構造を有していてもよい。枠体１１２の開口には、一対のアクチュエータ１１３、供給口１１１１及び四つの排出口１１１２が配置される。枠体１１２は、ノズルプレート１１４と基板１１１との間においてアクチュエータ１１３の周りを囲み、内部に液体を保持可能に構成される。

【0026】

一対のアクチュエータ１１３は、基板１１１の表面１１５に接着される。一対のアクチュエータ１１３は供給口１１１１を挟んで二列に並んで基板１１１に設けられる。アクチュエータ１１３は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ１１３は、枠体１１２の開口内に配置され、基板１１１の表面１１５に接着される。

【0027】

図１乃至図９に示すように、アクチュエータ１１３は、長手方向の中央側に、長手方向に等間隔に配置された複数の圧力室１１３１と、長手方向に等間隔に配置されるとともに、隣り合う圧力室１１３１の間に配置された空気室１１３２と、を有する。換言すると、アクチュエータ１１３には、長手方向に沿って、複数の圧力室１１３１及び空気室１１３２が交互に配置される。複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２は並び方向と交差する方向、例えばアクチュエータ１１３の短手方向に、延出する。

【0028】

アクチュエータ１１３の基板１１１とは反対側の面である頂面部は、ノズルプレート１１４に接着される。アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、長手方向に直交する方向に沿う複数の溝が形成される。複数の溝は、複数の圧力室１１３１と、複数の空気室１１３２と、を形成する。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、間に溝を形成する壁を構成する駆動素子である複数の圧電体１１３３を有する。複数の圧電体１１３３は、隣り合う圧電体１１３３の間に複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成し、駆動電圧が印加することで、圧力室１１３１の容積を変化させる。

【0029】

一例として、空気室１１３２を構成する溝は、圧力室１１３１構成する溝よりも深さ寸法が大きく構成され、空気室１１３２の溝の底面が圧力室１１３１の溝の底面よりも基板１１１側の位置に配置される。

【0030】

アクチュエータ１１３は、例えば、短手方向の幅が、頂部側から基板１１１側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ１１３の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿った断面の断面形状は、台形状に形成される。即ち、アクチュエータ１１３は、短手方向の側面部に傾斜する傾斜面１１３４を有する。側面部（傾斜面１１３４）は、第１共通液室１１６１及び第２共通液室１１６２に対向配置される。傾斜面１１３４には、複数の個別電極１１８の一部となる第２電極部１１８２と、単数又は複数の共通電極１１９の一部となる第２電極部１１９２と、が形成される。

【0031】

具体例として、アクチュエータ１１３は、一方向に長い矩形板状の二枚の圧電材料を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着した積層圧電部材により形成される。ここで、圧電材料は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。アクチュエータ１１３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１１１の表面１１５に接着される。そして、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工等によって、傾斜面１１３４を構成する。また、併せて、基板１１１及びアクチュエータ１１３は、例えば、研磨加工によって、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９がパターニングされる表面１１５が研磨され、研磨面が形成される。また、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成する複数の溝が形成され、隣り合う溝の間を区切る側壁である圧電体（駆動素子）１１３３が形成される。

【0032】

また、アクチュエータ１１３には、複数の個別電極１１８の一部となる第１電極部１１８１、第２電極部１１８２、単数又は複数の共通電極１１９の一部となる第１電極部１１９１、及び第２電極部１１９２が形成される。

【0033】

圧力室１１３１は、液体吐出ヘッド１による印字等の動作時に、変形することで、インクをノズル１１４１から噴射させる。圧力室１１３１は、入口が第１共通液室１１６１に開口し、出口が第２共通液室１１６２に開口する。圧力室１１３１は、入口からインクが流入し、出口からインクが流出する。なお、圧力室１１３１は、入口及び出口として説明した両開口からインクが流入する構成であってもよい。圧力室１１３１を構成する溝内には、複数の個別電極１１８の一部となる第１電極部１１８１がそれぞれ形成される。

【0034】

第１電極部１１８１は、圧力室１１３１を構成する溝の両内側面１１３７に形成された電極層である。なお、圧力室１１３１を構成する溝の底面１１３６の少なくとも一部は電極層が形成されず圧電部材の表面が露出している。例えば第１電極部１１８は、圧力室１１３１の内壁面に電極層を形成した後、ＰＥＰ処理によって溝の底面１１３６の電極層が除去されて形成される。

【0035】

圧力室１１３１における共通液室１１６との連通口には、圧力室１１３１内部よりも流体抵抗が大きく構成された絞り口２４２を有する絞り部２４０が形成される。一例として本実施形態においては圧力室１１３１の延出方向の両端の連通口に、それぞれ絞り部２４０が形成される。

【0036】

絞り部２４０は、圧力室１１３１の共通液室１１６に連通する開口部の幅寸法を、圧力室１１３１の内部の幅寸法よりも、Ｘ方向に狭める形状に構成される。一例として、絞り部２４０は、感光性樹脂で構成される樹脂壁である突起部２４１を有し、両側壁の突起部２４１の間にスリット状の開口である絞り口２４２が形成される。例えば、突起部２４１は感光性樹脂で構成される。

【0037】

突起部２４１は、圧力室１１３１の第２方向の端部において、側壁としての壁状の圧電体１１３３から溝内に突出する。本実施形態において、Ｘ方向において圧力室１１３１の両側部を構成する一対の圧電体１１３３、すなわちＸ方向両側の側壁に、それぞれ感光性樹脂により構成される突起部２４１が形成される。

【0038】

例えば突起部２４１は圧力室１１３１の溝の深さ方向である第３方向において全長に渡って形成されていてもよいし、第３方向における一部に形成されていてもよい。突起部２４１は、例えば溝の内面に形成される。突起部２４１は、一例として、溝の底面１１３６と両側の内側面１１３７に、形成される。例えば突起部２４１の少なくとも一部は、圧力室１１３１の溝の底面１１３６において電極層が除去されて表面が露出した圧電体１１３３上に形成される。

【0039】

圧力室１１３１を構成する溝は突起部２４１によって完全には覆われず、両側の一対の突起部２４１の間に、圧力室１１３１と第１共通液室１１６１及び第２共通液室１１６２とを連通する絞り口２４２が形成される。絞り口２４２は圧力室１１３１の深さ方向となる第３方向に延びるスリット形状であり、その第１方向の開口幅が、圧力室１１３１内部の第１方向の幅よりも小さく構成されていることにより、圧力室１１３１の流路断面積より小さく構成されている。すなわち、突起部２４１によって第２方向両端の連通口が一部塞がれて流体抵抗が増加する絞り部２４０が形成される。

【0040】

例えば絞り部２４０は、圧力室１１３１及び空気室１１３２の内壁に感光性樹脂膜を形成した後、露光処理により、突起部２４１を構成する部位をそれぞれ硬化させることにより、形成される。例えば突起部２４１の少なくとも一部は、圧力室１１３１の溝の底面１１３６において電極層が除去されて表面が露出した圧電体１１３３上に形成される。

【0041】

なお、絞り部２４０の流体抵抗は、大きくしすぎると、インク滴吐出後の圧力室１１３１へのインクの補給が遅くなり、高速化を阻害することになる。また、メニスカスの盛り上りは、インク粘度、吐出体積、駆動周波数などにより異なる。したがって、突起部２４１の形状、絞り部２４０の絞り口２４２の寸法や位置は、インク補給条件やメニスカスの盛り上がりの特性に応じた流体抵抗となるようそれぞれ設定される。なお、両側の絞り部２４０は異なる構成であってもよい。例えば、圧力室１１３１の各連通口の両側部にそれぞれ設けられる突起部２４１は、それぞれ第３方向に直交する断面が長方形状に構成され、第３方向において一様の断面形状を有する。

【0042】

空気室１１３２を構成する溝内には、単数又は複数の共通電極１１９の一部となる第１電極部１１９１が形成される。

【0043】

第１電極部１１９１は、空気室１１３２を構成する溝の両内側面１１３７に形成された電極層である。なお、空気室１１３２を構成する溝の底面は電極層が形成されず圧電部材の表面が露出している。例えば第１電極部１１９１は、空気室１１３２の内壁面に電極層を形成した後、ＰＥＰ処理によって溝の底面１１３６の電極層が除去されて形成される。

【0044】

空気室１１３２は、入口が第１共通液室１１６１に連通し、出口が第２共通液室１１６２に連通する溝において、入口側及び出口側が、感光性樹脂等により形成された樹脂壁である防液壁１１３５によって塞がれることで、第１共通液室１１６１及び第２共通液室１１６２と隔てられる。防液壁１１３５は、空気室１１３２へのインクの侵入を防止する。例えば防液壁１１３５は、の少なくとも一部は、空気室１１３２の溝の底面１１３６において電極層が除去され圧電体１１３３の表面が露出した部位に形成される。

【0045】

また、空気室１１３２は、ノズルプレート１１４によって塞がれ、ノズル１１４１が配置されない。よって、空気室１１３２には、インクが流入しない。

【0046】

具体例として、空気室１１３２の防液壁１１３５は、空気室１１３２を形成する溝内に紫外線硬化樹脂を注入した後、露光マスク等を用いて、必要な部分、例えば、溝の入口側及び出口側である両端部に紫外線を照射することで形成される。

【0047】

例えばアクチュエータ１１３に電極層を形成し、ＰＥＰ処理を行うことで、圧力室１１３１と空気室１１３２を構成する溝の第１電極部１１８１、１１９１を同時に成形することができる。また、圧力室１１３１と空気室１１３２を構成する溝に同時に感光性樹脂を供給し、防液壁１１３５と突起部２４１とが硬化する所定形状を露光することで、防液壁１１３５と突起部２４１とを同時に形成することができる。

【0048】

ノズルプレート１１４は、板状に形成される。ノズルプレート１１４は、枠体１１２の基板１１１とは反対側の主面に接着剤等により固定される。ノズルプレート１１４は、複数の圧力室１１３１と対向する位置に形成された複数のノズル１１４１を有する。本実施形態において、ノズルプレート１１４は、複数のノズル１１４１が一方向に並ぶノズル列１１４２を二列有する。

【0049】

第１共通液室１１６１は、一対のアクチュエータ１１３の両端部を除く中央側の間に形成され、供給口１１１１から各アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一次側の開口（入口）へのインクの流路を構成する。第１共通液室１１６１は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。

【0050】

第２共通液室１１６２は、各アクチュエータ１１３と枠体１１２との間にそれぞれ形成される。第２共通液室１１６２は、複数の圧力室１１３１の二次側の開口（出口）から排出口１１１２へのインクの流路を形成する。第２共通液室１１６２は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。

【0051】

複数の個別電極１１８は、圧電体である複数の圧電体１１３３に個別に駆動電圧を印加する。複数の個別電極１１８は、各圧力室１１３１を個別に変形させる。個別電極１１８は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。個別電極１１８は、圧力室１１３１及び空気室１１３２のいずれか一方から、延出方向の一方側に引出される。本実施形態においては圧力室１１３１から、一対のアクチュエータ１１３の外側の領域に、引出される。

【0052】

具体例として、複数の個別電極１１８は、各圧力室１１３１の内面である圧電体１１３３の内側面１１３７、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及び、基板１１１上に成膜される。具体的には、個別電極１１８は、圧力室１１３１を形成する圧電体１１３３の内側面１１３７に形成される。また、個別電極１１８は、例えば、傾斜面１１３４及び基板１１１の表面１１５に形成される。個別電極１１８は、圧力室１１３１内から、基板１１１の短手方向の端部へ延び、基板１１１の駆動回路１３が接続される接続部１１１６に端部が配置される。すなわち、個別電極１１８は、アクチュエータ１１３の圧力室１１３１を構成する溝内に形成される第１電極部１１８１と、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４に形成される第２電極部１１８２と、基板１１１の表面１１５に形成される第３電極部１１８３と、をそれぞれ有する。個別電極１１８は、圧力室１１３１の底面１１３６及び圧電体１１３３を形成する圧電部材の表面に密着するように設けられる。個別電極１１８は、例えばニッケルと金を含む金属膜で形成される。個別電極１１８の厚さは、例えば０．５μｍ～５μｍである。

【0053】

共通電極１１９は、複数の圧電体１１３３の全てに同じ駆動電圧を印加する。共通電極１１９は、複数の圧力室１１３１を同時に変形させる。共通電極１１９は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。共通電極１１９は、基板１１１の供給口１１１１の内周面から複数の空気室１１３２を形成する圧電体１１３３に渡って設けられた配線パターンである。共通電極１１９は、駆動回路１３に接続される。共通電極１１９は、圧力室１１３１及び空気室１１３２のいずれか他方から延出方向の他方側に引出される。本実施形態において、共通電極１１９は空気室１１３２から、一対のアクチュエータ１１３の間の領域に、引出される。すなわち複数の空気室１１３２の電極を基板中央側で束ねて共通電極１１９としている。

【0054】

具体例として、共通電極１１９は、各空気室１１３２の内側面である圧電体１１３３の内側面１１３７、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及び基板１１１上の個別電極１１８を避けた領域に、成膜される。すなわち、共通電極１１９は、各空気室１１３２を形成する圧電体１１３３の内側面１１３７に形成される。また、共通電極１１９は、各空気室１１３２内から、基板１１１の中央部へ向かって、傾斜面１１３４上に設けられるとともに、一対のアクチュエータ１１３の間の基板１１１の表面１１５上及び供給口１１１１の内周面に形成される。また、共通電極１１９は、基板１１１の長手方向の端部へ延び、基板１１１の長手方向（Ｙ方向）の端面１１１４、及び基板１１１の表面１１５と反対側の主面である裏面１１７にも、形成される。例えば共通電極１１９は、基板１１１の短手方向の端部へ延び、基板１１１の駆動回路１３が接続される接続部１１１６に端部が配置される。

【0055】

換言すると、共通電極１１９は、基板１１１の短手方向の端部に形成された接続部１１１６から一対のアクチュエータ１１３の間である基板１１１の短手方向中央側に設けられる。そして、基板１１１の短手方向の中央側に設けられた共通電極１１９の一部は、基板１１１の短手方向中央側において、供給口１１１１の内周面に、基板１１１の厚さ方向に延びるように設けられる。また、共通電極１１９の一部は、基板１１１の短手方向中央側から各空気室１１３２を形成する圧電部材の表面に設けられる。さらに共通電極１１９の一部は基板１１１の長手方向の端面１１１４、及び裏面１１７に設けられる。

【0056】

すなわち、共通電極１１９は、アクチュエータ１１３の空気室１１３２を構成する溝内に形成される第１電極部１１９１と、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４に形成される第２電極部１１９２と、基板１１１の表面１１５に形成される第３電極部１１９３と、供給口１１１１の内周面に形成される第４電極部１１９４と、基板１１１の長手方向の端面１１１４に形成される第５電極部１１９５と、基板１１１の裏面１１７に形成される第６電極部１１９６と、排出口１１１２の内周面に形成される第７電極部１１９７と、を有する。共通電極１１９の各電極部１１９１～１１９７は個別電極１１８や他の搭載部品などを避けて形成される。共通電極１１９の各電極部１１９１～１１９７は、基板１１１やアクチュエータ１１３の表面において部分的に形成されていてもよい。

【0057】

共通電極１１９において、基板１１１の表面１１５の第３電極部１１９３と、裏面１１７の第６電極部１１９６とは、供給口１１１１内の第４電極部１１９４、端面１１１４の第５電極部１１９５、及び排出口１１１２内の第７電極部１１９７によって、接続される。

【0058】

共通電極１１９は、空気室１１３２の溝の内側面１１３７及び圧電体１１３３を形成する圧電部材の表面に密着するように設けられる。共通電極１１９は、例えばニッケルと金を含む金属膜で形成される。共通電極１１９の厚さは、例えば０．５μｍ～５μｍである。

【0059】

例えば個別電極１１８及び共通電極１１９を構成する基板表面の電極部は、Ｎｉスパッタ膜、無電解Ｎｉめっき膜、電解Ａｕめっき膜により構成される。具体例として基板１１１の裏面１１７の電極部は、Ｎｉスパッタ膜、電解Ａｕめっき膜により構成される。

【0060】

基板１１１及び基板１１１上のアクチュエータ１１３に、電極１１８，１１９、突起部２４１及び防液壁１１３５を形成する際は、図１０に示すように、まずＡｃｔ１として、基板１１１、及び基板１１１に接合されたアクチュエータ１１３の所定の領域に、スパッタリングを行い、Ｎｉスパッタ膜を形成する。具体例として、研磨面である基板１１１の表面１１５上、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及びアクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を構成する複数の圧電体１１３３の溝の内面にＮｉスパッタ膜を形成する。

【0061】

さらに、無電解めっき法を用いて、Ｎｉスパッタ膜上に無電解Ｎｉめっき膜を形成する。例えば、Ｎｉスパッタ膜を触媒として、無電解Ｎｉめっき膜を形成する（Ａｃｔ２）。

【0062】

そして、例えばＰＥＰ処理等のフォトリソグラフィ処理等により、形成したＮｉスパッタ膜と無電解Ｎｉめっき膜による電極層をパターニングする（Ａｃｔ３）。このとき、溝の底面１１３６の電極膜を露光、現像処理により除去する。

【0063】

さらに、基板１１１の裏面１１７側にＮｉスパッタリングを行い、Ｎｉスパッタ膜を形成する（Ａｃｔ４）。

【0064】

次に電解めっき法を用いて、パターニングした表面１１５及び裏面１１７の電極膜上に、電解Ａｕめっき膜を形成する（Ａｃｔ５）。

【0065】

次に感光性樹脂にて、空気室１１３２、圧力室１１３１に壁、抵抗等の樹脂壁を形成する（Ａｃｔ６）。具体的には、溝内を含む所定のエリアに感光性樹脂を供給し、露光により、防液壁１１３５と突起部２４１となる部位を硬化させた後、現像処理により未硬化部分を除去することで、防液壁１１３５と突起部２４１を形成する。以上により、空気室１１３２、圧力室１１３１の溝底の電極を除去した状態で、感光性樹脂を形成することができる。

【0066】

マニフォールド１２は、板状又はブロック状に形成される。マニフォールド１２は、基板１１１の供給口１１１１と連続し、液体供給流路を形成する供給流路と、基板１１１の排出口１１１２と連続し、液体排出流路を形成する排出流路と、冷却用の流体の流路を形成する第１冷却流路と、を備える。なお、マニフォールド１２は、一対のヘッド本体１１に接続されることから、一対の供給流路及び一対の排出路を有する。

【0067】

マニフォールド１２は、例えば、複数のマニフォールド部材が一体に組み立てられることで形成される。なお、マニフォールド１２は、冷却水が流れる冷却流路を形成する冷却ユニットを備えていてもよい。

【0068】

駆動回路１３は、一端が基板１１１の接続部１１１６に接続されるドライバＩＣ１３２と、プリント配線基板１３３と、を備える。

【0069】

駆動回路１３は、ドライバＩＣ１３２により駆動電圧をアクチュエータ１１３の配線パターンに印加することでアクチュエータ１１３を駆動し、圧力室１１３１の容積を増減させて、ノズル１１４１から液滴を吐出させる。

【0070】

ドライバＩＣ１３２は、基板１１１の接続部に熱圧着等により固定されるＡＣＦ（異方導電性フィルム）を介して、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続される。なお、ドライバＩＣ１３２は、ＡＣＰ（異方導電ペースト）、ＮＣＦ（非導電性フィルム）、及びＮＣＰ（非導電性ペースト）のような他の手段によって、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続されても良い。接続されるドライバＩＣ１３２は、例えば、一つのヘッド本体１１に対して複数設けられる。本実施形態においては、ドライバＩＣ１３２は、１つのアクチュエータ１１３に２つ連結される。ドライバＩＣ１３２は、例えば、ドライバＩＣチップが実装されたＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）である。

【0071】

プリント配線基板１３３は、各種電子部品やコネクタが搭載されたＰＷＡ（Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｗｉｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）である。

【0072】

このように構成された液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１に、各圧電体１１３３に駆動電圧をそれぞれ個別に印加できる複数の個別電極１１８、及び、全ての圧電体１１３３に駆動電圧を印加できる共通電極１１９を有する。

【0073】

このため、液体吐出ヘッド１は、複数の圧力室１１３１を選択的に、個別に、又は、共通して駆動することができる。そして、圧力室１１３１が駆動すると、圧力室１１３１がシェアモード変形し、圧力室１１３１内に供給されたインクが加圧される。よって、液体吐出ヘッド１は、加圧されたインクを、圧力室１１３１に対向するノズル１１４１から選択的に吐出することができる。

【0074】

また、共通電極１１９は、基板１１１のアクチュエータ１１３の表面１１５、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及び空気室１１３２内面に加えて、基板１１１に形成された供給口１１１１の内周面にも形成される。

【0075】

以下、液体吐出ヘッド１を有する液体吐出装置２について、図１１を参照して説明する。液体吐出装置２は、インクジェット記録装置であり、筐体２１１１と、媒体供給部２１１２と、画像形成部２１１３と、媒体排出部２１１４と、支持装置である搬送装置２１１５と、制御部２１１８と、を備える。また、液体吐出装置２は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する冷却装置やメンテナンス装置を備えていてもよい。

【0076】

液体吐出装置２は、媒体供給部２１１２から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４に至る所定の搬送路２００１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インクジェットプリンタである。

【0077】

媒体供給部２１１２は複数の給紙カセット２１１２１を備える。画像形成部２１１３は、用紙を支持する支持部２１２０と、支持部２１２０の上方に対向配置された複数のヘッドユニット２１３０と、を備える。媒体排出部２１１４は、排紙トレイ２１１４１を備える。

【0078】

支持部２１２０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２１２０１と、搬送ベルト２１２０１を裏側から支持する支持プレート２１２０２と、搬送ベルト２１２０１の裏側に備えられた複数のベルトローラ２１２０３と、を備える。

【0079】

ヘッドユニット２１３０は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク２１３２と、インクを供給するポンプ２１３４と、液体吐出ヘッド１と供給タンク２１３２とを接続する接続流路２１３５と、を備える。

【0080】

本実施形態において、液体吐出ヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の液体吐出ヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４色の供給タンク２１３２を備える。供給タンク２１３２は接続流路２１３５によって液体吐出ヘッド１に接続される。

【0081】

ポンプ２１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ２１３４は、制御部２１１８に接続され、制御部２１１８により駆動制御される。

【0082】

接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク供給管に接続される供給流路を備える。また、接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク排出管に接続される回収流路を備える。例えば、液体吐出ヘッド１が非循環式の場合には、回収回路は、メンテナンス装置２１１７に接続され、液体吐出ヘッド１が循環式の場合には、回収流路は、供給タンク２１３２に接続される。

【0083】

搬送装置２１１５は、媒体供給部２１１２の給紙カセット２１１２１から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４の排紙トレイ２１１４１に至る搬送路２００１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置２１１５は、搬送路２００１に沿って配置される複数のガイドプレート対２１２１１～２１２１８と、複数の搬送用ローラ２１２２１～２１２２８と、を備えている。搬送装置２１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

【0084】

制御部２１１８は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ２１１８１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、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）等のメモリと、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。

【0085】

このように構成された液体吐出ヘッド１及び液体吐出装置２によれば、空気室１１３２や圧力室１１３１の溝の底面１１３６の電極を除去して感光性樹脂で空気室１１３２，圧力室１１３１の出入口に突起部２４１や防液壁１１３５等の樹脂壁を設けたことにより、電極上に樹脂壁を形成する場合と比べて、樹脂壁の形成後に低温環境で保存した場合の収縮による剥離を抑制できる。したがって、抵抗形状を保持しやすく、吐出性能を維持できる。

【0086】

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。以下、いくつかの実施形態の例を示す。また、以下の説明において説明する実施形態において、上述した第１の実施形態と同様の構成には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0087】

例えば溝内の底面１１３６の一部において、電極１１８、１１９が形成されない、あるいは取り除かれいる部位があればよく、底面１１３６の一部に電極が残っていてもよい。すなわち少なくとも一部において電極１１８１，１１９１が形成されていないことにより、樹脂壁の収縮による剥がれを抑制できればよい。

【0088】

また、上記実施形態において、圧力室１１３１に樹脂壁である突起部２４１を形成して絞り部２４０を形成した例を示したが、これに限られるものではない。圧力室１１３１に絞り部２４０がなく、樹脂壁としての突起部２４１がなくてもよい。

【0089】

また、上記実施形態においては複数の圧力室１１３１と空気室１１３２の両方において、溝の底面１１３６の電極を除去した例を示したが、これに限られるものではない。例えば圧力室１１３１のみ、あるいは空気室１１３２のみ、一部の電極を除く構成としてもよく、この場合にも樹脂壁の収縮による剥がれを防止できる。

【0090】

例えば圧力室１１３１に絞り部２４０がなく、樹脂壁としての突起部２４１が形成されない場合に、防液壁１１３５が形成される空気室１１３２の底面１１３６のみ、電極を形成せず、あるいは除去すればよい。

【0091】

また、上記実施形態において空気室１１３２の深さ寸法が圧力室１１３１の深さ寸法よりも大きい例を示したが、これに限られるものではなく、例えば同じ深さとしてもよい。

【0092】

例えば上述した例において、一対のアクチュエータ１１３の間に長孔である供給口１１１１が配置され、一対のアクチュエータ１１３の長手方向の両端にそれぞれ排出口１１１２が配置される例を示したが、これに限られるものではなく、供給口１１１１、排出口１１１２、の形状、数、及び配置は適宜設定可能である。例えば、排出口１１１２の内周面に共通電極１１９が形成されない構成であってもよい。

【0093】

例えば上述した例において、圧力室１１３１に個別電極１１８が形成され、空気室１１３２に共通電極１１９が形成される例を示したが、これに限られるものではない。例えば圧力室１１３１に共通電極１１９が形成され、空気室１１３２に個別電極１１８が形成される構成であってもよい。

【0094】

例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、一対のヘッド本体１１を設ける構成を説明したがこれに限定されず、一つのヘッド本体１１を有する構成としてもよい。また、ヘッド本体１１は、一対のアクチュエータ１１３を設ける構成を説明したが、これに限定されない。例えば、ヘッド本体１１は、一つのアクチュエータ１１３を有する構成としてもよい。

【0095】

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、非循環式の例を説明したが循環式でもよい。

【0096】

また、上記実施形態においては、一例として、圧力室１１３１の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、インクが圧力室１１３１の一方側から流入して他方側から流出する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。例えば圧力室１１３１の両側の共通液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。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。

【0097】

また、上記実施形態においては、サイドシュータタイプ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く、エンドシュータタイプであってもよい。

【0098】

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よい。

【0099】

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。

【0100】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、圧力室または空気室を構成する溝の底面の電極を除く側面部に設けたことにより、樹脂壁の収縮による電極の剥がれを抑制でき、吐出性能を向上できる。

【0101】

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】

【0102】

１…液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、２…液体吐出装置（インクジェット記録装置）、１１…ヘッド本体、１２…マニフォールド、１１１…基板、１１２…枠体、１１３…アクチュエータ、１１４…ノズルプレート、１１５…表面、１１６…共通液室、１１７…裏面、１１８…個別電極、１１８１…第１電極部、１１８２…第２電極部、１１８３…第３電極部、１１９…共通電極、１１９１…第１電極部、１１９２…第２電極部、１１９３…第３電極部、１１９４…第４電極部、１１９５…第５電極部、１１９６…第６電極部、１１９７…第７電極部、１３２…ドライバＩＣ、１３３…プリント配線基板、１１１１…供給口、１１１２…排出口、１１１４…端面、１１１６…接続部、１１３１…圧力室、１１３２…空気室、１１３３…圧電体（駆動素子）、１１３４…傾斜面、１１３５…防液壁、１１３６…底面、１１３７…内側面、１１４１…ノズル、１１４２…ノズル列、１１６１…第１共通液室、１１６２…第２共通液室、２００１…搬送路、２１１１…筐体、２１１２…媒体供給部、２１１３…画像形成部、２１１４…媒体排出部、２１１５…搬送装置、２１１８…制御部、２１２０…支持部、２１３０…ヘッドユニット、２１３２…供給タンク、２１３４…ポンプ、２１３５…接続流路、２１１２１…給紙カセット、２１１４１…排紙トレイ、２１１８１…ＣＰＵ、２１２０１…搬送ベルト、２１２０２…支持プレート、２１２０３…ベルトローラ、２１２１１～２１２１８…ガイドプレート対、２１２２１～２１２２８…搬送用ローラ、Ｐ…用紙。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】