特許 7149879 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置

(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】

(24)【登録日】2022-09-29

(45)【発行日】2022-10-07

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20220930BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20220930BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 303

B41J2/14 613

B41J2/14 501

B41J2/16 511

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019045818

(22)【出願日】2019-03-13

(65)【公開番号】P2020146904

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-11-01

(73)【特許権者】

【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】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】下里 正志

【審査官】上田 正樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４３４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５１５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６８８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４５６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００４７１２９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／１４

Ｂ４１Ｊ ２／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電セラミクス材で構成されるとともに第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向の両側に開口するとともに圧力室を形成する複数の第１の溝、及び複数の第２の溝を有するアクチュエータベースと、
チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成されるとともに前記アクチュエータベースに組付けられる第１の部材と、
前記圧力室に連通するノズルを有するとともに前記アクチュエータベース及び前記第１の部材に対向配置されるノズルプレートと、
前記アクチュエータベースの前記第２方向の両端に配置され、前記第２の溝を塞ぐとともに、前記第１の溝に連通する開口を有する、カバープレートと、
を備える、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記第１の部材は、前記アクチュエータベースの外周に配され、前記アクチュエータベースの前記第２方向の両側に、複数の前記圧力室に連通する共通室を形成するフレームであり、
前記第１の溝は前記第２方向の両端が前記フレームの内側に開口し前記共通室に連通する、
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記第１の部材及び前記アクチュエータベースは、前記ノズルプレートに対向配置されるとともに互いに面一となる研磨面を有する、
請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料を射出成型して第１の部材を形成することと、
圧電セラミクス材で構成されるアクチュエータベースに、第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向の両側に開口するとともに圧力室を形成する複数の第１の溝、及び複数の第２の溝を形成することと、
前記アクチュエータベースと前記第１の部材とを研磨し、前記第１の溝に連通するノズルを有するノズルプレートに接合される研磨面を形成することと、
前記アクチュエータベースの前記第２方向の両端に、前記第２の溝を塞ぐとともに、前記第１の溝に連通する開口を有する、カバープレートを貼付けることと、
を備える、液体吐出ヘッドの製造方法。

【請求項5】

請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
所定の搬送路に沿って媒体を搬送する搬送装置と、
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、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体吐出ヘッドにおいて、ノズルに連通する複数の圧力室を所定の方向に複数並列して備えるシェアモードシェアードウォール方式の液体吐出ヘッドが知られている。このような液体吐出ヘッドにおいて、例えば圧電セラミックスＰＺＴで構成された平板状のアクチュエータ基板の端部に溝を形成して圧力室を形成し、アクチュエータ基板の両側にサイドプレートを配置して共通液室となる空間を形成する。サイドプレートは加工性が圧電セラミックスＰＺＴに近い快削性セラミックス（マセライト・フォトベールなど）で構成され、アクチュエータ基板をサイドプレートとともに研磨することで、ノズルプレートを接着する接着面を形成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１６８０９４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、製造が容易な液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、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】

【0005】

一実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、圧電セラミクス材で構成されるとともに第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向の両側に開口するとともに圧力室を形成する複数の第１の溝、及び複数の第２の溝を有するアクチュエータベースと、チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成されるとともに前記アクチュエータベースに組付けられる第１の部材と、前記圧力室に連通するノズルを有するとともに前記アクチュエータベース及び前記第１の部材に対向配置されるノズルプレートと、前記アクチュエータベースの前記第２方向の両端に配置され、前記第２の溝を塞ぐとともに、前記第１の溝に連通する開口を有する、カバープレートと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図。

【図2】同インクジェットヘッドの一部を破断して内部構造を示す斜視図。

【図3】同インクジェットヘッドの動作を示す説明図。

【図4】同インクジェットヘッドの動作を示す説明図。

【図5】同インクジェットヘッドの製造工程を示す説明図。

【図6】同インクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタの構成を示す説明図。

【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１及び液体吐出装置であるインクジェットプリンタ１００について、図１乃至図６を参照して説明する。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。図中矢印Ｘ、Ｙ，Ｚは、互いに直交する３方向を示している。本実施形態において、インクジェットヘッド１の第１方向がＸ軸に、第２方向がＹ軸に、第３方向がＺ軸に、それぞれ沿って配置された例を示す。

【0008】

図１は、第１実施形態に係るインクジェットヘッド１の斜視図であり、図２は、インクジェットヘッド１の一部を破断して内部構造を示す斜視図である。図３及び図４はインクジェットヘッド１の動作を示す説明図であり、ケース部材４０の内部の構造を示す。図５はインクジェットヘッド１の製造工程を示す説明図である。

【0009】

図１乃至図４に示すインクジェットヘッド１は、いわゆるエンドシューター型のシェアモードシェアードウォール方式のインクジェットヘッドである。

【0010】

インクジェットヘッド１は、アクチュエータベース１０と、複数のノズル２１を有するノズルプレート２０と、カバー部材であるカバープレート３０と、ケース部材４０と、を備える。

【0011】

アクチュエータベース１０は、基板１２と、圧電部である積層圧電体１３とを備える。

【0012】

基板１２は、方形の板状に構成されている。基板１２は、好ましくは、ＰＺＴ、セラミックス、ガラス、快削性セラミックス、あるいはこれらを含む材料で、構成される。

【0013】

積層圧電体１３は、基板１２のノズルプレート２０側の端縁に位置する。積層圧電体１３は、２枚の圧電部材が積層されて構成される。圧電部材は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系圧電セラミックス材料で構成されている。この他、圧電部材として、環境に配慮してＫＮＮ（ニオブ酸ナトリウムカリウム）等の無鉛系圧電セラミックスを使用してもよい。２枚の圧電部材は分極方向が逆向きになるように分極され、接着層を介して接着されている。

【0014】

積層圧電体１３の、ノズルプレート２０と対向する端面には、第１方向に並ぶ複数の溝１４を含む溝列１４Ａが形成されている。積層圧電体１３のＸＺ面に沿う形状が櫛歯状である。隣接する溝１４の間に形成された支柱状の部分が、溝１４の容積を変化させる駆動部となる積層圧電素子１５を構成する。換言すると、積層圧電体１３は、複数の積層圧電素子１５が一方向に並び、隣合う積層圧電素子１５の間に溝１４が形成される。

【0015】

溝列１４Ａは、圧力室Ｃ１を構成する複数の第１の溝１４ａと、空気室Ｃ２を構成する複数の第２の溝１４ｂとが、第１方向に交互に配列されている。複数の溝１４は、第１方向に複数並列して配置され、第２方向に沿って延び、互いに平行に配される。溝１４ａ，１４ｂはそれぞれ、アクチュエータベース１０の第２方向の全長に亘って形成されている。すなわち、溝１４ａ，１４ｂは、ノズルプレート２０側及びカバープレート３０側に開口する。各溝１４ａ，１４ｂの内面底部及び両側面には、電極１６が形成されている。

【0016】

第１の溝１４ａは、第２方向の両端が、第１の部材であるフレーム部４０ａの内側にて開口し、共通室Ｃ３に連通する。また、第１の溝１４ａに対向する位置にはノズル２１が設けられている。すなわち、第１の溝１４ａは、共通室Ｃ３に連通するとともにノズル２１に連通する圧力室Ｃ１を構成する。

【0017】

第２の溝１４ｂは、第２方向の両端部がフレーム部４０ａ内においてカバープレート３０によって覆われている。第２の溝１４ｂは閉塞され、共通室Ｃ３及び圧力室Ｃ１から隔てられた空気室Ｃ２を構成する。

【0018】

積層圧電素子１５は、アクチュエータベース１０の一端側において複数の溝１４の間に配される。すなわち、複数の積層圧電素子１５が、第１方向に並列する。各積層圧電素子１５は、第１の圧電素子１５ａと、第１の圧電素子１５ａに積層される第２の圧電素子１５ｂと、を備える。アクチュエータベース１０の図１中上方である一方側の端面は、ノズルプレート２０に対向配置されるノズル対向面１０ｃを形成する。ノズル対向面１０ｃは、ＸＹ面に沿う平坦な平面を形成する。ノズル対向面１０ｃは後述するノズル対向面３０ｃ，４０ｃとともに研磨され、面一の研磨面５０ｃを構成する。

【0019】

電極１６はニッケルなどの導電性材料で構成される導電膜である。電極１６は、溝１４ａ，１４ｂの底部から基板１２の上面に至って形成され、配線パターン１７に接続されている。電極１６は、例えば、真空蒸着法や無電解ニッケルメッキ法等の手法で形成される。例えば、無電解メッキ法であれば、微細な溝１４内にも容易に金属膜を形成できる。なお、本実施形態において電極１６の材料はニッケルを用いるが、これに限られるものではない。

【0020】

電極１６は、例えば金や銅等で形成してもよい。あるいは電極１６は２種以上の導電性の膜を積層しても良い。

【0021】

配線パターン１７は、例えば電極１６と同様のニッケルなどの導電性材料で形成され所定のパターン形状を有する導電膜である。配線パターン１７は、アクチュエータベース１０の一対の主面１０ａ，１０ｂに形成される。配線パターン１７は、例えば真空蒸着法や無電解メッキ法等の手法で電極１６を形成する際に、同時に形成される。なお、基板１２のＺ方向他方側の部分は枠部材の外側に露出する。このため、この部位に配される配線パターン１７にＦＰＣなどで駆動回路を接続することができる。

【0022】

ノズルプレート２０は、例えば、厚さ１０μｍ～１００μｍのポリイミドフィルムから方形の板状に構成される。ノズルプレート２０には、厚さ方向に貫通する複数のノズル２１を有するノズル列が形成されている。ノズルプレート２０はアクチュエータベース１０の一端側の溝列１４Ａの第２方向における開口を覆うように対向配置されている。ノズル２１は、複数の圧力室Ｃ１に対応する位置にそれぞれ設けられている。すなわち、ノズルプレート２０は、第１の溝１４ａで構成される圧力室Ｃ１に連通するノズル２１を有するとともに、第２の溝１４ｂの開口を塞ぐ。

【0023】

カバープレート３０は例えばドライフィルムレジストで構成される。具体的にはカバープレート３０は例えばエポキシ樹脂ベースの永久膜用のフォトレジスト（永久レジスト）で形成されている。カバープレート３０は、例えば膜厚が４０μｍ～５０μｍ程度であり、アクチュエータベース１０の両端面にそれぞれ設けられる。

【0024】

カバープレート３０は、ノズルプレート側である一方の縁部のうち第１の溝１４ａに対向する部位が櫛歯状に形成された方形の板状部材である。カバープレート３０の縁部には開口である複数の切欠部３１が形成されている。すなわち、カバープレート３０は、複数の切欠部３１と、切欠部３１の間に配される凸形状の複数のカバー片３２とを有する。複数の切欠部３１と、複数のカバー片３２とは交互に並ぶ。カバー片３２のノズルプレート２０側の端面は、ノズル対向面３０ｃを構成する。切欠部３１は、Ｙ軸方向であるカバープレート３０の厚み方向に貫通して形成されている。切欠部３１は第１の溝１４ａに対応する位置に配される。このため、第１の溝１４ａの第２方向の両端は、カバープレート３０によって覆われずに、フレーム部４０ａの内部にて開口している。したがって、第１の溝１４ａで構成される圧力室Ｃ１はカバープレート３０の外側に形成される共通室Ｃ３に連通し、切欠部３１を通じてインク等の液体が圧力室Ｃ１に流入する。

【0025】

一方、カバー片３２は、第２の溝１４ｂに対応する位置に配される。このため、第２の溝１４ｂの第２方向の両端の開口はカバープレート３０のカバー片３２によって塞がれ、インクの流入が防止される。

【0026】

すなわち、アクチュエータベース１０の一端側には、共通室Ｃ３に連通する圧力室Ｃ１と、閉塞された空気室Ｃ２とが、交互に構成される。

【0027】

ケース部材４０は、方形の枠状に構成されるフレーム部４０ａと、フレーム部４０ａの開口を塞ぐプレート状の蓋部４０ｂと、を一体に備える。

【0028】

フレーム部４０ａはチタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成される。フレーム部４０ａはアクチュエータベース１０の外周を囲み、アクチュエータベース１０の一部の領域の外周を覆う。具体的には、フレーム部４０ａは、アクチュエータベース１０の第１方向の端面に接合されるプレート状の一対の第１フレーム片４１と、アクチュエータベース１０の外面である両主面１０ａ，１０ｂに所定距離離間して配されるプレート状の一対の第２フレーム片４２と、を備える。フレーム部４０ａは、カバープレート３０で覆われたアクチュエータベース１０との間に、共通室Ｃ３を形成する。共通室Ｃ３は、フレーム部４０ａ及び蓋部４０ｂの内側に形成され、カバープレート３０の切欠部３１を通じて圧力室Ｃ１に連通する。共通室Ｃ３の第２方向の中央に第１方向に延びる積層圧電体１３が配置される。フレーム部４０ａは、インクなどの液体を案内するガイド機能を果たす。フレーム部４０ａの図１中上方である一方側の開口縁の端面はノズルプレート２０に対向配置されるノズル対向面４０ｃを形成する。ノズル対向面４０ｃは、ＸＹ面に沿う平坦な平面を形成する。ノズル対向面４０ｃは、アクチュエータベース１０のノズル対向面１０ｃと面一であり、ノズルプレート２０の外周に接合される。フレーム部４０ａの図１中下方である他方側（ノズルプレート２０の反対側）の開口縁である端縁に蓋部４０ｂが設けられている。

【0029】

蓋部４０ｂはフレーム部４０ａと一体に構成されている。蓋部４０ｂは、例えばフレーム部４０ａと同素材であるチタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成される。蓋部４０ｂは、外部から共通室Ｃ３にインクを流入させる供給口と、共通室Ｃ３から外部にインクを排出する排出口と、を有する矩形の板状部材である。供給口には供給流路１３３ａが接続され、排出口には回収流路１３３ｂが接続される。蓋部４０ｂは、フレーム部４０ａの開口の一方側を塞ぎ、共通室Ｃ３を構成する。

【0030】

ノズルプレート２０とフレーム部４０ａと蓋部４０ｂによって、アクチュエータベース１０のノズルプレート２０側の部分であるアクチュエータ部分が覆われている。また、アクチュエータベース１０のうちノズルプレート２０の反対側でフレーム部４０ａ及び蓋部４０ｂの外側に延びる部分の配線パターン１７に駆動回路などの各種電子部品が実装される。

【0031】

以上のように構成されたインクジェットヘッド１のフレーム部４０ａの内部には、ノズル２１に連通する複数の圧力室Ｃ１と、カバープレート３０で塞がれた複数の空気室Ｃ２と、複数の圧力室Ｃ１に連通する共通室Ｃ３と、が形成される。インクジェットヘッド１は、内部に形成される圧力室Ｃ１及び共通室Ｃ３を通る流路においてインクを循環させる。

【0032】

以下、本実施形態に係るインクジェットヘッド１の製造方法について図５を参照して説明する。本実施形態にかかるインクジェットヘッド１の製造方法は、チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料を射出成形してフレーム部４０ａを形成することと、圧電セラミクス材で構成されるとともに複数の溝を有するアクチュエータベース１０とフレーム部４０ａとを研磨し、ノズルプレート２０に接合される研磨面５０ｃを形成することと、を備える。

【0033】

具体的には、まず、溝１４を有さないアクチュエータベース１０を形成する。例えば板厚方向に分極された２枚の板状の圧電部材を分極方向が互い違いになるよう積層し、その積層体を所望の幅及び長さにカットして積層圧電体１３を形成する。

【0034】

さらに、積層圧電体１３を構成する圧電部材とは異なる材質の板状の基板１２に積層圧電体１３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１０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１０を複数枚製造してもよい。

【0035】

続いて、ＡＣＴ１として、機械加工によりアクチュエータベース１０の積層圧電体１３に第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂを形成する。さらに、各溝１４ａ，１４ｂ内を含むアクチュエータベース１０の外面の所定箇所に、真空蒸着法等により電極１６や配線パターン１７等の導電膜を形成する。

【0036】

続いて、ＡＣＴ２として、アクチュエータベース１０の両面に、カバープレート３０となる板状のドライフィルムレジスト３０Ａを貼付ける。具体的には、例えば板状のドライフィルムレジスト３０Ａを、アクチュエータベース１０の第２方向の両端面に押し当て、５０℃前後の熱ローラによって熱圧着する。

【0037】

続いて、ＡＣＴ３として、露光処理を行う。具体的には、まず、例えばネガ型のパターン形状を有するフォトマスクをアクチュエータベース１０の端面に重ねて配置し、フォトマスクを用いて９０℃前後でプリベーク処理を施すことで、ドライフィルムレジスト３０Ａのフォトマスクに覆われていない所定部位を仮硬化する。さらに、ドライフィルムレジスト３０Ａを専用の現像液に浸すことで、フォトマスクのパターン形状に対応する所定部位を溶解して切欠部３１となる開口を形成する。さらに１２０℃前後でポストベーク処理を行うことにより、ドライフィルムレジスト３０Ａを本硬化させる。以上の露光及び現像により、複数の切欠部３１と凸形状のカバー片３２とが交互に配される所定形状にドライフィルムレジスト３０Ａが成形される。例えば本実施形態においては、第１の溝１４ａに対向する位置に切欠部３１が配されるとともに、第２の溝１４ｂがカバー片３２によって覆われる。

【0038】

さらにＡＣＴ４として、カバープレート３０の外側にフレーム部４０ａを配し、共通室Ｃ３を覆うように蓋部４０ｂを配し、これらフレーム部４０ａ及び蓋部４０ｂを組付けて接合固定することでケース部材４０を構成する。

【0039】

次に、ＡＣＴ５として、アクチュエータベース１０にカバープレート３０及びケース部材４０が接合された状態で、アクチュエータベース１０，カバープレート３０及びフレーム部４０ａの、ノズル対向面１０ｃ，３０ｃ、４０ｃを研磨して面一の研磨面５０ｃを形成する。このとき、フレーム部４０ａは加工性において、アクチュエータベース１０と近い加工特性を有しているため、同時に研磨することが可能であり、アクチュエータベース１０、カバープレート３０、及びフレーム部４０ａの、ノズル対向面１０ｃ，３０ｃ，４０ｃを高精度に研磨できる。

【0040】

さらに、溝１４ａ，１４ｂを覆うようにノズルプレート２０を接着して取り付ける。このとき、第１の溝１４ａにノズル２１が対向して配されるとともに第２の溝１４ｂが閉塞される位置にノズルプレート２０を取付ける。さらに、図１に示すように基板１２の主面に形成された配線パターン１７に、フレキシブルケーブル５１を介して駆動ＩＣチップ５２や回路基板５３を接続することで、インクジェットヘッド１が完成する。

【0041】

次に、インクジェットヘッド１を有するインクジェットプリンタ１００について、図６を参照して説明する。図６はインクジェットプリンタ１００の構成を示す説明図である。図６に示すように、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。

【0042】

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Ａ１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。

【0043】

媒体供給部１１２は複数の給紙カセット１１２ａを備える。媒体排出部１１４は、排紙トレイ１１４ａを備える。画像形成部１１３は、用紙を支持する支持部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。

【0044】

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。

【0045】

ヘッドユニット１３０は、複数のインクジェットヘッド１と、各インクジェットヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数のインクタンク１３２と、インクジェットヘッド１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、液体を循環させる循環型のヘッドユニットである。

【0046】

本実施形態において、インクジェットヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクジェットヘッド１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂ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として、インクタンク１３２Ｃ，１３２Ｍ，１３２Ｙ，１３２Ｂ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１に接続される。接続流路１３３は、インクジェットヘッド１の供給口に接続される供給流路１３３ａと、インクジェットヘッド１の排出口に接続される回収流路１３３ｂと、を備える。

【0047】

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ている。そして、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２との水頭圧に対応して、負圧制御装置によりインクタンク１３２内を負圧制御することで、インクジェットヘッド１の各ノズルに供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成させている。

【0048】

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１３３ａ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る。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１６ａは循環ポンプ１３４を制御可能に構成されている。循環ポンプ１３４は、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２を含む循環流路で液体を循環させる。

【0049】

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２の給紙カセット１１２ａから画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４の排紙トレイ１１４ａに至る搬送路Ａ１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａ１に沿って配置される複数のガイドプレート対１２１ａ～１２１ｈと、複数の搬送用ローラ１２２ａ～１２２ｈと、を備えている。

【0050】

制御部１１６は、コントローラであるＣＰＵ１１６ａ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。

【0051】

インクジェットヘッド１及びインクジェットプリンタ１００において、ノズル２１から液体を吐出する駆動時には、制御部１１６は、駆動回路により、配線パターン１７を介して駆動電圧を印加する。電圧の印加により駆動する圧力室Ｃ１内の電極と、両隣の空気室Ｃ２の電極に電位差を与えると、第１の圧電素子１５ａと第２の圧電素子１５ｂは互いに逆向きに変形し、両圧電素子の変形により、駆動素子が屈曲変形する。例えば、図３に示す様にまず駆動する圧力室Ｃ１を開く方向に変形させ圧力室Ｃ１内を負圧にすることで、切欠部３１からインクを圧力室Ｃ１内に導く。続いて、図４に示すように圧力室Ｃ１を閉じる方向に変形させ、圧力室Ｃ１内を加圧することで、ノズル２１からインク滴を吐出させる。

【0052】

本実施形態にかかるインクジェットヘッド１及びインクジェットプリンタ１００によれば、チタン酸アルミを含む材料でフレーム部４０ａ構成したことにより、アクチュエータベース１０とともに研磨でき、容易かつ安価にインクジェットヘッド１を製造できる。例えば、快削性セラミックスは元々高価な材料である上に、射出成型などの型部品ができず、切削によりその形状を加工する必要があるため、非常に高価となる。一方、成形可能なアルミナなどのセラミックスは、ＰＺＴと硬度が大きく異なり、本来加工条件が大きく異なるため、フレームとして用いた場合には、ノズルプレート２０と対向するノズル対向面に段差が生じ、あるいはＰＺＴにチッピングが多く発生することから、ノズルプレート２０を接着した際に空隙が形成され、インクが漏れるなどの原因となる。これに対して、本実施形態においては、アクチュエータベース１０を構成する圧電セラミックスとフレーム部４０ａを構成するチタン酸アルミは同等の加工条件で加工可能であるため、同時研磨により面一の研磨面５０ｃを形成でき、ノズルプレート２０を接着した際に空隙が生じることを防止できる。なお、カバープレート３０は非常に薄いため、接合面への影響は少ない。また、射出成形が可能な射出成形チタン酸アルミで構成としたことにより、安価に加工できる。したがって、インクジェットヘッド１によれば、成型及び同時研磨により、安価に製造可能である。また、インクジェットヘッド１によれば、ノズル対向面の加工精度を向上できることから、圧力室Ｃ１や共通室Ｃ３の密閉性を向上でき、液体の吐出性能を向上できる。

【0053】

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。

【0054】

上記実施形態ではいわゆるエンドシューター型のインクジェットヘッド１を例示したが、これに限られるものではない。例えばサイドシューター型のインクジェットヘッドに適用してもよい。例えば、異なる２方向に開口する溝を有する櫛歯状のアクチュエータベースの、ノズルプレートが対向する面とは異なる所定方向を第１の部材としてのプレート状部材により閉塞する構成としてもよい。この場合、プレート状部材がチタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で成型により構成される。本実施形態においても、アクチュエータベースとプレート状部材と同時に研磨して面一の研磨面を形成し、当該研磨面にノズルプレートを接合することで、安価で容易に高精度の圧力室を形成できる。

【0055】

また、上記実施形態において、アクチュエータベース１０は第２方向の両端に至る溝１４ａ，１４ｂを有し、両側にカバープレート３０が設けられた例を示したが、これに限られるものではない。例えばアクチュエータベース１０の一方側に開口する第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂを有し、アクチュエータベース１０の一方側のみにカバープレート３０が配される構成としてもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果が得られる。また、フレーム部４０ａがアクチュエータベース１０のうち溝１４が形成された端部の周囲を取り囲む形状を例示したがこれに限られるものではない。

【0056】

また、カバープレート３０はドライフィルムレジストで形成されるとともに露光により所定形状に成形される例を示したが、これに限られるものではない。例えばプレート状に構成されたカバープレートを用い、カバープレートの、ノズルに対向するノズル対向面をアクチュエータベース１０やフレーム部４０ａと共に研磨することとしてもよい。

【0057】

また、上記実施形態においては、基板１２に圧電部材からなる積層圧電体１３を備えたアクチュエータベース１０を例示したが、これに限るものではない。例えば基板１２を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース１０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。

【0058】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、製造が容易なインクジェットヘッド及びインクジェット装置を提供できる。

【0059】

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。

【0060】

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェット記録装置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。

【0061】

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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]
圧電セラミクス材で構成されるとともに圧力室を形成する複数の溝を有するアクチュエータベースと、
チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成されるとともに前記アクチュエータベースに組付けられる第１の部材と、
前記圧力室に連通するノズルを有するとともに前記アクチュエータベース及び前記第１の部材に対向配置されるノズルプレートと、を備える、液体吐出ヘッド。
[２]
前記第１の部材は、前記圧力室に連通する流路を形成するフレームである、[１]に記載の液体吐出ヘッド。
[３]
前記第１の部材及び前記アクチュエータベースは、前記ノズルプレートに対向配置されるとともに互いに面一となる研磨面を有し、
前記アクチュエータベースは、第１方向に並び前記第１方向と交差する第２方向の少なくとも一方に開口するとともに圧力室を形成する複数の第１の溝、及び複数の第２の溝を有し、
前記アクチュエータベースの前記第２方向の少なくとも一方側に配置され、前記第２の溝を塞ぐとともに、前記第１の溝に連通する開口を有する、カバープレートを備える、[１]または[２]に記載の液体吐出ヘッド。
[４]
チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料を射出成型して第１の部材を形成することと、
圧電セラミクス材で構成されるとともに複数の溝を有するアクチュエータベースと前記第１の部材とを研磨し、前記溝に連通するノズルを有するノズルプレートに接合される研磨面を形成することと、を備える、液体吐出ヘッドの製造方法。
[５]
圧電セラミクス材で構成されるとともに圧力室を形成する複数の溝を有するアクチュエータベースと、チタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成され、前記アクチュエータベースに組付けられる第１の部材と、前記圧力室に連通するノズルを有するとともに前記アクチュエータベース及び前記第１の部材に対向配置されるノズルプレートと、を備える、液体吐出ヘッドと、
所定の搬送路に沿って媒体を搬送する搬送装置と、
を備える液体吐出装置。

【符号の説明】

【0062】

１…インクジェットヘッド、１０…アクチュエータベース、１０ｃ…ノズル対向面、１２…基板、１３…積層圧電体、１４…溝、１４Ａ…溝列、１４ａ…第１の溝、１４ｂ…第２の溝、１５…積層圧電素子、１５ａ…圧電素子、１５ｂ…圧電素子、１６…電極、１７…配線パターン、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…カバープレート、３０ｃ…ノズル対向面、３１…切欠部、３２…カバー片、４０…ケース部材、４０ａ…フレーム部（フレーム）、４０ｂ…蓋部、４０ｃ…ノズル対向面、４１…フレーム片、４２…フレーム片、５０ｃ…研磨面、５１…フレキシブルケーブル、５２…駆動ＩＣチップ、５３…回路基板、１００…インクジェットプリンタ、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１２ａ…給紙カセット、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１４ａ…排紙トレイ、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１６ａ…ＣＰＵ、１３３…接続流路、１３３ａ…供給流路、１３３ｂ…回収流路、１３４…循環ポンプ、Ａ１…搬送路、Ｃ１…圧力室、Ｃ２…空気室、Ｃ３…共通室。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】