特許 7190046 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】

(24)【登録日】2022-12-06

(45)【発行日】2022-12-14

(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 20060101AFI20221207BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20221207BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14

B41J2/14 209

B41J2/01 123

B41J2/14 611

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021535389

(86)(22)【出願日】2020-07-29

(86)【国際出願番号】 JP2020029071

(87)【国際公開番号】W WO2021020448

(87)【国際公開日】2021-02-04

【審査請求日】2022-01-21

(31)【優先権主張番号】P 2019139889

(32)【優先日】2019-07-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135828

【弁理士】

【氏名又は名称】飯島 康弘

(72)【発明者】

【氏名】水谷 祐司

【審査官】牧島 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０５６９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１０４１０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１３９９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２７７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３２３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８１０２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０１５８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９８９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００４６８３６（ＵＳ，Ａ１）

(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】

吐出孔、および前記吐出孔に繋がっている加圧室を有する第１流路部材と、
前記第１流路部材上に位置しており、前記第１流路部材に液体を供給する第２流路部材と、
前記第１流路部材上に位置しており、前記加圧室を加圧する加圧部と、
前記吐出孔の吐出を制御する駆動ＩＣと、
前記駆動ＩＣと前記加圧部とを電気的に接続するフレキシブル配線板と、を備え、
前記第２流路部材は、
第１貫通孔と、
前記第１流路部材上に位置するフレームと、
前記フレーム上に位置するリザーバプレートと、を有しており、
前記フレームは、該フレームを前記第１流路部材側からその反対側へ貫通し、前記加圧部を収容する第２貫通孔を有しており、
前記リザーバプレートは、
前記加圧部に対向している対向領域と、
平面視で前記対向領域の外側に位置しており、該リザーバプレートを前記第１流路部材側からその反対側へ貫通している第３貫通孔と、を有しており、
前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とは互いに連通されて前記第１貫通孔を構成しており、
前記フレキシブル配線板は、前記第１貫通孔に挿通されており、
前記第１貫通孔は、内壁に複数の第１凸部を有しており、
前記複数の第１凸部は、
前記第２貫通孔の第１内壁において、前記フレームの厚さ方向中央側に位置する第１凸部と、
前記第３貫通孔の前記対向領域側の第２内壁において、前記リザーバプレートの厚さ方向中央側に位置する第１凸部と、
前記第３貫通孔の前記対向領域とは反対側の第３内壁において、前記リザーバプレートの厚さ方向中央側に位置する第１凸部と、を含んでいる
液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれは、第２凸部を有し、
前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれにおいて、前記第２凸部は、前記第１凸部よりも前記第１流路部材側に位置する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれにおいて、前記第２凸部の突出長さは、前記第１凸部の突出長さよりも小さい、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれは、第３凸部を有し、
前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれにおいて、前記第３凸部は、前記第１凸部よりも前記第１流路部材とは反対側に位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれにおいて、前記第３凸部の突出長さは、前記第１凸部の突出長さよりも小さい、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれは、各内壁の高さ方向の中央部から前記加圧部の反対側に向かうにつれて各内壁の前記第１凸部が突出する側とは反対側へ位置している、請求項１～５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれは、各内壁の高さ方向の中央部から前記加圧部に向かうにつれて各内壁の前記第１凸部が突出する側とは反対側へ位置している、請求項１～６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

断面視したとき、
前記第１内壁、前記第２内壁及び前記第３内壁それぞれにおいて、前記第１凸部の曲率半径が０．０６～０．２３ｍｍである、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

請求項１～８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搬送する搬送部と、
前記液体吐出ヘッドの前記駆動ＩＣを制御する制御部と、を備える記録装置。

【請求項10】

請求項１～８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
記録媒体にコーティング剤を塗布する塗布機と、を備える記録装置。

【請求項11】

請求項１～８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
記録媒体を乾燥させる乾燥機と、を備える記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置に関する。

【背景技術】

【0002】

印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。

【0003】

かかる液体吐出ヘッドは、加圧部に接続されたフレキシブル配線板が、第２流路部材の貫通孔を挿通するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１３２９８２号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示の液体吐出ヘッドは、第１流路部材と、第２流路部材と、加圧部と、駆動ＩＣと、フレキシブル配線板と、を備える。第１流路部材は、吐出孔、および吐出孔に繋がっている加圧室を有する。第２流路部材は、第１流路部材に液体を供給する。加圧部は、加圧室を加圧する。駆動ＩＣは、吐出孔の吐出を制御する。フレキシブル配線板は、駆動ＩＣと加圧部とを電気的に接続する。第２流路部材は、貫通孔を有している。フレキシブル配線板は、貫通孔を挿通されている。貫通孔は、内壁に第１凸部を有する。

【0006】

また、本開示の記録装置は、上記に記載の液体吐出ヘッドと、搬送部と、制御部と、を備えている。搬送部は、記録媒体を液体吐出ヘッドに搬送する。制御部は、液体吐出ヘッドのドライバＩＣを制御する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。

【図2】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略を示す斜視図である。

【図3】図２の液体吐出ヘッドを拡大して示す平面図である。

【図4】図３の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。

【図5】図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【図6】フレキシブル配線板の挿通状態を示す断面図である。

【図7】第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドのフレキシブル配線板の挿通状態を示す断面図である。

【図8】図７に示す破線部分の拡大断面図である。

【図9】第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの貫通孔近傍の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

従来の液体吐出ヘッドでは、フレキシブル配線板が、貫通孔の内壁に接触した際に、フレキシブル配線板と貫通孔の内壁とが面接触になってしまい、摩擦力が大きくなる。その結果、フレキシブル配線板にひっかき傷が生じ、フレキシブル配線板の配線不良が生じる場合がある。

【0009】

本開示の液体吐出ヘッドは、フレキシブル配線板に配線不良が生じにくい液体吐出ヘッドを提供するものである。以下、本開示の液体吐出ヘッドおよび記録装置について、詳細に説明する。

【0010】

図１（ａ）は、液体吐出ヘッド２を含む記録装置であるプリンタ１の概略の側面図である。図１（ｂ）は、概略の平面図である。なお、プリンタ1の構成として、カラーインクジェットプリンタを用いて説明する。

【0011】

プリンタ１は、印刷用紙Ｐをガイドローラ８２Ａから搬送ローラ８２Ｂへと搬送する。印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動する。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、印刷用紙Ｐに向けて液体を吐出させる。プリンタ１は、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。

【0012】

本形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されている。プリンタ１は、いわゆるラインプリンタとなっている。プリンタ１の他の形態としては、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ながら記録する動作と、印刷用紙Ｐの搬送とを交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。

【0013】

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フレーム７０が固定されている。フレーム７０には図示しない複数の孔が設けられており、液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔に搭載されている。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。フレーム７０で固定された複数の液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成している。プリンタ１は、複数のヘッド群７２を有している。

【0014】

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。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に沿って並んでいる。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。

【0015】

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。また、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。

【0016】

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。

【0017】

印刷用紙Ｐは、使用前において給紙ローラ８０Ａに巻か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、複数のフレーム７０の下側を通り、２つの搬送ローラ８２Ｃ，８２Ｄの間を通り、最終的に回収ローラ８０Ｂに回収される。

【0018】

また、印刷対象としては、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、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。搬送ベルトを用いることで、プリンタ１は、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを印刷対象とすることができる。また、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、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、化学薬品を作製してもよい。

【0019】

プリンタ１は塗布機８３を有している。塗布機８３は、制御部８８により制御されており、コーディング剤を印刷用紙Ｐに一様に塗布する。その後、印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２の下へ搬送される。

【0020】

プリンタ１は、液体吐出ヘッド２を収納するヘッドケース８５を有している。ヘッドケース８５は、印刷用紙Ｐが出入りする部分などの一部において外部と繋がっているが、概略、外部と隔離された空間である。ヘッドケース８５は、必要に応じて、制御部８８等によって、温度、湿度、および気圧等の制御因子（少なくとも１つ）が制御される。

【0021】

プリンタ１は、乾燥機７８を有している。ヘッドケース８５から外に出た印刷用紙Ｐは、２つの搬送ローラ８２Ｃの間を通り、乾燥機７８の中を通る。乾燥機７８が印刷用紙Ｐを乾燥することにより、回収ローラ８０Ｂにおいて、重なって巻き取られる印刷用紙Ｐ同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れることが生じにくい。

【0022】

プリンタ１は、センサ部７７を有している。センサ部７７は、位置センサ、速度センサ、温度センサなどにより構成される。制御部８８が、センサ部７７からの情報から、プリンタ１各部の状態を判断し、プリンタ１の各部を制御してもよい。

【0023】

プリンタ１は、液体吐出ヘッド２をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、例えば、ワイピングや、キャッピングして洗浄を行なう。ワイピングは、例えば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面、例えば液体吐出ヘッド２の吐出孔面４－１を擦ることで、その面に付着していた液体を取り除く。キャッピングしての洗浄は、例えば、次のように行なう。まず、液体を吐出される部位、例えば吐出孔面４－１を覆うようにキャップを被せる（これをキャッピングと言う）ことで、吐出孔面４－１とキャップとで、ほぼ密閉されて空間が作られる。そのような状態で、液体の吐出を繰り返すことで、吐出孔８に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高くなっていた液体や、異物等を取り除く。

【0024】

次に、第１の実施形態の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、液体吐出ヘッド２の概略構成を示す斜視図である。図３は、液体吐出ヘッド２の一部を拡大して示す平面図である。図３は、右半分において、圧電アクチュエータ基板２１を省略している。図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図３、４は、説明のために一部の流路を省略しており、図面をわかりやすくするために、破線で書くべきマニホールド５等を実線で示している。図５は、図３で示すＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【0025】

図２を用いて、液体吐出ヘッド２の概略を説明する。液体吐出ヘッド２は、第１流路部材４と、圧電アクチュエータ基板２１（図３参照）と、第２流路部材４０と、配線基板９４と、筐体９０とを含んでいる。第１流路部材４は、吐出孔面４－１と加圧室面４－２とを含んでいる。圧電アクチュエータ基板２１は、第１流路部材４の加圧室面４－２上に位置する搭載領域Ｅに位置する。圧電アクチュエータ基板２１には、２枚のフレキシブル配線板９１が電気的に接続される。それぞれのフレキシブル配線板９１は、複数のドライバＩＣ５５を含んでいる。なお、図２では、フレキシブル配線板９１の１枚を省略して示している。

【0026】

フレキシブル配線板９１は、圧電アクチュエータ基板２１と駆動ＩＣ１１とを電気的に接続しており、圧電アクチュエータ基板２１の各変位素子３０（図５参照）に信号を供給する。フレキシブル配線板９１は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等により形成できる。

【0027】

駆動ＩＣ（Integrated Circuit）１１は、フレキシブル配線板９１に搭載されている。ドライバＩＣ５５は、圧電アクチュエータ基板２１の各変位素子３０の駆動を制御する。

【0028】

第２流路部材４０は、搭載領域Ｅ以外の加圧室面４－２上に位置している。第２流路部材４０は、内部に流路を有しており、外部から開口４０ａを介して液体が供給される。第２流路部材４０は、第１流路部材４に液体を供給する機能、および液体を貯留する機能を有している。

【0029】

第２流路部材４０は、複数の貫通孔４０ｂを有している。複数の貫通孔４０ｂは、それぞれ第２流路部材４０の長手方向に長い。貫通孔４０ｂのそれぞれには、フレキシブル配線板９１が挿通されている。

【0030】

第２流路部材４０上には、配線基板９４が立設している。配線基板９４の両面上には、複数のコネクタ９５が位置する。それぞれのコネクタ９５には、フレキシブル配線板９１の端部が収容される。配線基板９４の第２流路部材４０と反対側の端面には、コネクタ９６が位置する。配線基板９４は、外部からコネクタ９６を介して供給された電流を、コネクタ９５に分配し、フレキシブル配線板９１に電流を供給する。

【0031】

筐体９０は、開口９０ａを含んでいる。筐体９０は、第２流路部材４０上に位置し、配線基板９４を覆っている。それにより、筐体９０は、配線基板９４を封止している。配線基板９４のコネクタ９６は、開口９０ａから外部に露出するように挿通される。筐体９０の側面には、ドライバＩＣ５５が押し当てられている。それにより、ドライバＩＣ５５に発生する熱を放熱できる。

【0032】

なお、液体吐出ヘッド２は、これらの部材を必ずしも含んでいなくてもよい。さらに他の部材を含んでいてもよい。

【0033】

図３～５を用いて、ヘッド本体２ａについて説明する。

【0034】

ヘッド本体２ａは、第１流路部材４と圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。圧電アクチュエータ基板２１は、加圧室面４－２の搭載領域Ｅに位置している。

【0035】

第１流路部材４は、平板形状をなしており、内部に流路が形成されている。第１流路部材４は、マニホールド５と、複数の吐出孔８と、複数の加圧室１０と、を含んでいる。複数の加圧室１０は、マニホールド５と繋がっている。複数の吐出孔８は、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている。加圧室１０は、第１流路部材４の上面に開口しており、第１流路部材４の上面が加圧室面４－２となっている。また、第１流路部材４の加圧室面４－２はマニホールド５と繋がる開口５ａを有している。液体は、第２流路部材４０（図２参照）から開口５ａを通って第１流路部材４の内部に供給される。

【0036】

第１流路部材４の内部には４つのマニホールド５が形成されている。マニホールド５は第１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、第１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。

【0037】

第１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は第１流路部材４の上面である加圧室面４－２に開口している。

【0038】

各加圧室行１１の加圧室１０は、近接する２行の加圧室行１１の間では、角部が位置するように千鳥状に配置されている。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、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて配置されている。各加圧室１０の開口は、第１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。

【0039】

加圧室１０と、マニホールド５とは、個別供給流路１４を介して繋がっている。個別供給流路１４は、他の部分よりも幅の狭いしぼり６を含んでいる。しぼり６は、個別供給流路１４の他の部分よりも幅が広いことから、流路抵抗が高くなっている。それにより、加圧室１０に生じた圧力が、マニホールド５に流れ込みにくい。

【0040】

吐出孔８は、第１流路部材４のうちマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。すなわち、第１流路部材４を加圧室面４－２から透過視して、吐出孔８は、マニホールド５と重なっていない。さらに、平面視して、吐出孔８は、搭載領域Ｅに収まるように配置されている。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３０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。

【0041】

第１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、第１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、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５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は第１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。

【0042】

図３，５に示すように、圧電アクチュエータ基板２１は、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂと、共通電極２４と、個別電極２５と、接続電極２６と、ダミー電極２７と、表面電極２８とを含んでいる。圧電アクチュエータ基板２１は、圧電セラミック層２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂ、および個別電極２５がこの順に積層されている。

【0043】

圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０を跨ぐように延在している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。

【0044】

共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂ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全ての加圧室１０と重なっている。共通電極２４の厚さは２μｍ程度である。共通電極２４は、例えば、Ａｇ－Ｐｄ系などの金属材料により形成される。

【0045】

個別電極２５は、個別電極本体２５aと、引出電極２５ｂとを含んでいる。個別電極本体２５aは、圧電セラミック層２１ｂ上のうち加圧室１０と対向する領域に位置している。個別電極本体２５aは、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状である。引出電極２５ｂ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。個別電極２５は、例えば、Ａｕ系などの金属材料により形成される。

【0046】

接続電極２６は、引出電極２５ｂ上に位置し、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極２６は、フレキシブル配線板９１（図２参照）に設けられた電極と電気的に接合されている。接続電極２６は、例えばガラスフリットを含む銀－パラジウムにより形成される。

【0047】

ダミー電極２７は、圧電セラミック層２１ｂ上に位置しており、個別電極２５等の各種電極と重ならないように位置している。ダミー電極２７は、圧電アクチュエータ基板２１とフレキシブル配線板９１とを接続し、接続強度を高めている。また、ダミー電極２７は、圧電アクチュエータ基板２１と、圧電アクチュエータ基板２１との接触位置の分布を均一化し、電気的な接続を安定させる。ダミー電極２７は、接続電極２６と同等の材料、同等の工程により形成される。

【0048】

表面電極２８は、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極２５を避ける位置に形成されている。表面電極２８は、圧電セラミック層２１ｂに形成されたビアホールを介して共通電極２４と繋がっている。そのため、表面電極２８は、接地され、グランド電位に保持されている。表面電極２８は、個別電極２５と同等の材料、同等の工程により形成される。

【0049】

複数の個別電極２５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがフレキシブル配線板９１および配線を介して、個別に制御部１００（図１参照）に電気的に接続されている。個別電極２５と共通電極２４とに狭持された圧電セラミック層２１ｂは、個別電極２５をと共通電極２４とを異なる電位に保持されている。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。そのため、加圧室１０に対向する、個別電極２５と、圧電セラミック層２１ｂと、共通電極２４とが変位素子３０として機能し、圧電セラミック層２１ｂがユニモルフ変形することにより、加圧室１０を押圧し、吐出孔８から液体が吐出される。

【0050】

図６を用いて、液体吐出ヘッド２の第２流路部材４０について詳細に説明する。なお、図６に示す断面は、第２流路部材４０の長手方向に直交する方向で切断したものである。

【0051】

第２流路部材４０は、リザーバ本体４１と、リザーバプレート４２と、フレーム４３とを有している。リザーバ本体４１とリザーバプレート４２とフレーム４３とはこの順に積層されており、それぞれ接着剤により接合されている。フレーム４３は、第１流路部材４上に接着剤により接合されている。

【0052】

リザーバ本体４１は、内部に流路となる溝を有しており、この溝がリザーバプレート４２により閉塞されて流路が形成される。リザーバ本体４１は、貫通孔４１ｂを有しており、貫通孔４１ｂの内壁４１ｃに、第１凸部４５を有する。リザーバ本体４１は、例えば、金属あるいは合金を切削加工して作製される。また、リザーバ本体４１は、樹脂により作製してもよい。

【0053】

リザーバプレート４２は、貫通孔４２ｂを有しており、貫通孔４２ｂの内壁４２ｃに、第１凸部４５を有している。フレーム４３は、貫通孔４３ｂを有している。貫通孔４３ｂには、圧電アクチュエータ基板２１が収容されている。貫通孔４３ｂは、平面視して、圧電アクチュエータ基板２１よりも大きい。フレーム４３は、貫通孔４３ｂの内壁４３ｃに、第１凸部４５を有している。リザーバプレート４２およびフレーム４３は、例えば、金属、合金あるいは樹脂の薄板を加工して作製される。

【0054】

第２流路部材４０は、リザーバ本体４１と、リザーバプレート４２と、フレーム４３とが積層されて、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂが連通され、貫通孔４０ｂが形成される。また、第２流路部材４０は、フレーム４３側に圧電アクチュエータ基板２１を収容する空間が形成される。

【0055】

第１凸部４５について、リザーバプレート４２を用いて説明する。第１凸部４５は、貫通孔４２ｂの内壁４２ｃに形成されている。断面視したとき、第１凸部４５は、貫通孔４２ｂの中央に向けて突出している。換言すると、貫通孔４２ｂは、厚み方向の中央部に内径が小さい部分を有している。

【0056】

第１凸部４５は、貫通孔４２ｂにおいて、リザーバプレート４２の厚み方向（以下、厚み方向と称する）の中央部に対応する部分が最も突出しており、厚み方向の両端部に向かうにつれて徐々に突出長さが短くなっている。換言すると、貫通孔４２ｂは中央部が括れた形状になっており、貫通孔４２ｂの内壁４２ｃにはテーパが形成されている。

【0057】

第１凸部４５の突出長さは、例えば、５０～２００μｍである。なお、突出長さとは、貫通孔４２ｂの内壁４２ｃの平均位置を測定し、平均位置から第１凸部４５の先端までの長さである。貫通孔４２ｂの内壁４２ｃの平均位置は、図６に示すように、貫通孔４２ｂを通るように厚み方向に切断した断面において、測定すればよい。

【0058】

第１凸部４５は、例えば、以下の方法により作製することができる。

【0059】

切削加工で形成する場合は、第１凸部４５が形成されるように切削すればよい。エッチング等の化学処理にて形成する場合は、マスク部分のレジストの形状を適宜調整して作製すればよい。また、複数回のエッチングにより作製してもよい。具体的には、第１凸部４５のテーパ部分をエッチングにより作製し、その後、テーパ部分を覆うようにレジストを塗布してエッチングすればよい。

【0060】

ここで、フレキシブル配線板９１は、一端が圧電アクチュエータ基板２１に接続され、他端をコネクタ９５（図２参照）に接続するために、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂを挿通される。その際に、フレキシブル配線板９１は、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃに接触すると、フレキシブル配線板９１と内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃとが面接触となってしまい大きな摩擦力が生じることになる。その結果、フレキシブル配線板９１にひっかき傷が生じ、配線不良が生じる場合があった。

【0061】

これに対して、液体吐出ヘッド２は、フレキシブル配線板９１が、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂを挿通されており、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは、内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃに第１凸部４５を有している。それにより、フレキシブル配線板９１は、第１凸部４５と接することとなり、フレキシブル配線板９１と貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃとが点接触することとなる。その結果、フレキシブル配線板９１に生じる摩擦力が小さくなる。それゆえ、フレキシブル配線板９１にひっかき傷が生じにくくなり、フレキシブル配線板９１に配線不良が生じにくくなる。

【0062】

また、本実施形態においては、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃが、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の反対側に向かうにつれて大きくなっていてもよい。このような構成により、圧電アクチュエータ基板２１の反対側からフレキシブル配線板９１を引き出しやすくなる。そのため、液体吐出ヘッド２の生産性が向上する。

【0063】

また、本実施形態においては、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃが、中央部から圧電アクチュエータ基板２１側に向かうにつれて大きくなっていてもよい。このような構成により、それぞれの貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂにフレキシブル配線板９１を導入しやすくなる。そのため、液体吐出ヘッド２の生産性が向上する。

【0064】

なお、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂにそれぞれ１つの第１凸部４５を設けた例を示したがこれに限定されるものではない。貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃに複数の第１凸部４５を設けてもよい。

【0065】

また、第１凸部４５は、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの第２流路部材４０の長手方向に直交する方向（図６における左右方向）の両側に設けられた例を示したが、片側のみに設けてもよい。このような構成をとると、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内径の大きさをある程度確保することができ、フレキシブル配線板９１を挿通させやすい。

【0066】

また、液体吐出ヘッド２は、貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃに第１凸部４５を設けた例を示したが、これに限定されるものではない。貫通孔４０ｂを構成する貫通孔４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの内壁４１ｃ、４２ｃ、４３ｃのいずれかに第１凸部４５を有していればよい。

【0067】

図７，８を用いて第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド２０２について説明する。図８は。図７の破線で囲った領域を拡大して示している。なお、第１の実施形態と共通する部位については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0068】

第２流路部材２４０は、リザーバ本体２４１と、リザーバプレート２４２と、フレーム２４３とを有している。リザーバ本体２４１は、貫通孔２４０ｂの内壁２４１ｃに第１凸部２４５を有していない。リザーバプレート２４２と、フレーム２４３とは、貫通孔２４０ｂ、２４０ｂの内壁２４２ｃ、２４３ｃに、第１凸部２４５、第２凸部２４６、および第３凸部２４７を有している。

【0069】

リザーバプレート２４２を用いて、第１凸部２４５、第２凸部２４６、および第３凸部２４７について詳細に説明する。

【0070】

第１凸部２４５は、貫通孔２４２ｂの内壁２４２ｃの厚み方向の中央部に設けられている。第２凸部２４６は、貫通孔２４２ｂの内壁２４２ｃの厚み方向において、圧電アクチュエータ基板２１側の端部に設けられている。第２凸部２４６の突出長さは、第１凸部２４５の突出長さよりも小さい。第３凸部２４７は、貫通孔２４３ｂの内壁２４３ｃの厚み方向において、圧電アクチュエータ基板２１と反対側の端部に設けられている。第３凸部２４７の突出長さは、第１凸部２４５の突出長さよりも小さい。第２凸部２４６の突出長さと、第３凸部２４７の突出長さはほぼ等しい。第２凸部２４６および第３凸部２３７の突出長さは、例えば、２０～１５０μｍである。

【0071】

第１凸部２４５と第２凸部２４６との間に位置する内壁２４２ｃは、第１凸部２４５の先端と、第２凸部２４６の先端とを結ぶ仮想線よりも窪んでいる。換言すると、第１凸部２４５と第２凸部２４６との間に位置する内壁２４２ｃに窪み部が形成されている。それにより、貫通孔２４２ｂの内径は、厚み方向の中央部から圧電アクチュエータ基板２１側の端部に向けて徐々に大きくなった後に、端部近傍で小さくなっている。

【0072】

第１凸部２４５と第３凸部２４７との間に位置する内壁２４２ｃは、第１凸部２４５の先端と、第３凸部２４７の先端とを結ぶ仮想線よりも窪んでいる。換言すると、第１凸部２４５と第３凸部２４７との間に位置する内壁２４２ｃに窪み部が形成されている。それにより、貫通孔２４２ｂの内径は、厚み方向の中央部から圧電アクチュエータ基板２１の反対側の端部に向けて徐々に大きくなった後に、端部近傍で小さくなっている。そのため、第１凸部２４５、第２凸部２４６、および第３凸部２４７は、断面視して鋭角になっている。

【0073】

第２凸部２４６および第３凸部２４７は、例えば、上述したような複数回のエッチングにより作製してもよい。具体的には、第２凸部２４６および第３凸部２４７を覆うようにレジスト塗布し、第１凸部２４５の第１凸部４５のテーパ部分をエッチングにより作製し、その後、テーパ部分を覆うようにレジストを塗布してエッチングを行い、レジスト除去すればよい。

【0074】

本実施形態においては、貫通孔２４０ｂは、内壁２４２ｃ、２４３ｃに、第２凸部２４６を有しており、第２凸部２４６は、第１凸部２４５よりも圧電アクチュエータ基板２１側に位置している。このような構成により、フレキシブル配線板９１は、第１凸部２４５に接触する前に、第２凸部２４６に接触することとなる。その結果、第１凸部２４５に強い力で押しあてられにくくなり、フレキシブル配線板９１が破損しにくい。また、フレキシブル配線板９１が、第１凸部２４５および第２凸部２４６に接触することとなり、２点で支持されることとなる。その結果、フレキシブル配線板９１に生じる押圧力を分散することにより、フレキシブル配線板９１が破損しにくい。

【0075】

また、本実施形態においては、第２凸部２４６の突出長さは、第１凸部２４５の突出長さよりも小さくてもよい。このような構成により、フレキシブル配線板９１が、第２凸部２４６に接触した後に、貫通孔２４０ｂ内に導入しやすくなる。それにより、液体吐出ヘッド２０２の生産性が向上する。

【0076】

また、本実施形態においては、貫通孔２４０ｂは、内壁２４２ｃ、２４３ｃに、第３凸部２４７を有しており、第３凸部２４７は、第１凸部２４５よりも圧電アクチュエータ基板２１と反対側に位置している。このような構成により、フレキシブル配線板９１が、第１凸部２４５および第３凸部２４７に接触することとなり、２点で支持されることとなる。その結果、フレキシブル配線板９１に生じる押圧力を分散することにより、フレキシブル配線板９１が破損しにくい。

【0077】

また、本実施形態においては、第３凸部２４７の突出長さは、第１凸部２４５の突出長さよりも小さくてもよい。このような構成により、フレキシブル配線板９１が、第３凸部２４７に接触しても、貫通孔２４０ｂ内に導入しやすくなる。それにより、液体吐出ヘッド２０２の生産性が向上する。

【0078】

なお、液体吐出ヘッド２０２は、第２凸部２４６および第３凸部２４７を有する例を示したが、第２凸部２４６のみ、あるいは第３凸部２４７のみ設けてもよい。

【0079】

図９を用いて、第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド３０２について説明する。

【0080】

第３流路部材３４０は、リザーバ本体３４１と、リザーバプレート３４２と、フレーム３４３とを有している。リザーバ本体３４１は、貫通孔３４０ｂの内壁２４１ｃに第１凸部３４５を有していない。リザーバプレート３４２と、フレーム３４３とは、貫通孔３４２ｂ、３４２ｃの内壁３４２ｃ、３４３ｃに、第１凸部３４５、第２凸部３４６、および第３凸部３４７を有している。

【0081】

第１凸部３４５、第２凸部３４６、および第３凸部３４７は、先端が尖っておらず丸みを帯びている。換言すると、第１凸部３４５および第２凸部３４６の間に位置する内壁３４２ｃと、第１凸部３４５および第３凸部３４７の間に位置する内壁３４２ｃとなす角が、鈍角になっている。

【0082】

このような構成により、フレキシブル配線板９１が、第１凸部３４５、第２凸部３４６、および第３凸部３４７に接触したとしても、フレキシブル配線板９１が破損しにくい。

【0083】

また、本実施形態においては、貫通孔３４２ｂ、３４３ｂの内壁３４２ｃ、３４３ｃが、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の反対側に向かうにつれて大きくなっている。このような構成により、圧電アクチュエータ基板２１の反対側からフレキシブル配線板９１を引き出しやすくなる。そのため、液体吐出ヘッド３０２の生産性が向上する。

【0084】

また、本実施形態においては、貫通孔３４２ｂ、３４３ｂの内壁３４２ｃ、３４３ｃが、中央部から圧電アクチュエータ基板２１側に向かうにつれて大きくなっている。このような構成により、それぞれの貫通孔３４２ｂ、３４３ｂにフレキシブル配線板９１を導入しやすくなる。そのため、液体吐出ヘッド３０２の生産性が向上する。

【0085】

また、本実施形態においては、断面視したとき、第１凸部３４５の曲率半径が０．０６～０．２３ｍｍであってもよい。このような構成により、フレキシブル配線板９１と、内壁３４２ｃ、３４３ｃとの摩擦力を小さくしつつ、内壁３４２ｃ、３４３ｃが、フレキシブル配線板９１を支持することができる。それにより、液体吐出ヘッドの信頼性が向上する。

【0086】

なお、第１凸部３４５の曲率半径は、例えば、下記の方法にて測定できる。

【0087】

まず、貫通孔３４２ｂの内壁３４２ｃの表面を、接触式あるいは非接触式の表面粗さ計を用いて測定する。次に、測定されたデータに基づいて、最小二乗法により、貫通孔３４２ｂの内壁３４２ｃにフィットする第１仮想円を求める。次に、求めた第１仮想円より突出している部分のうち、リザーバプレート３４２の厚み方向の中央部に位置する部分を第１凸部３４５とみなす。続いて、最小二乗法により、第１凸部３４５にフィットする第２仮想円を求め、第２仮想円の曲率半径を第１凸部３４５の曲率半径とする。

【0088】

第１凸部３４５、第２凸部３４６、および第３凸部３４７は、例えば、以下の方法により作製することができる。

【0089】

エッチング等の化学処理にて形成する場合は、マスク部分のレジストの形状を適宜調整して作製すればよい。また、第１凸部３４５、第２凸部３４６、および第３凸部３４７の先端形状を、丸みを帯びた形状にするためには、他の部位に比べてエッチングスピードを遅くすればよい。また、第１凸部３４５、第２凸部３４６、および第３凸部３４７を形成した後に、エッチングをおこなって作製してもよい。

【0090】

なお、本実施形態では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子３０を示したが、これに限られるものでなく、加圧室１０中の液体を加圧できるものなら他のものでよい。例えば、加圧室１０中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたものでも良い。

【0091】

また、本実施形態では、フレキシブル配線板９１が第１凸部４５と離間している例を示したが、第１凸部４５と接触していてもよい。このような構成の場合、液体吐出ヘッド２が、プリンタ１に搭載されてシャトル運動したとしても、フレキシブル配線板９１が第１凸部４５に支持されることとなり、フレキシブル配線板９１が破損しにくい。また、駆動ＩＣ１１の熱がフレキシブル配線板９１に伝わったとしても、第１凸部４５を介して、液体吐出ヘッド２に放熱しやすい。なお、フレキシブル配線板９１は、第２凸部２４６および第３凸部２４７と接触していてもよい。この場合においても、フレキシブル配線板９１が第２凸部２４６および第３凸部２４７に支持されることとなり、フレキシブル配線板９１が破損しにくい。

【符号の説明】

【0092】

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・第１流路部材
５・・・マニホールド（共通流路）
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
１０・・・加圧室
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
２６・・・接続電極
２７・・・ダミー接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
４０、２４０、３４０・・・第２流路部材
４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂ・・・貫通孔
４１、２４１、３４１・・・リザーバ本体
４２、２４２、３４２・・・リザーバプレート
４３、２４３、３４３・・・フレーム
４５、２４５、３４５・・・第１突出部
２４６、３４６・・・第２突出部
２４７、３４７・・・第３突出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】