JP2014004692A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ基板とキャップ部材との間の熱膨張差によりノズルの位置が変化することや、アクチュエータ基板が破損することを防止する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１は、複数のチャンネル６が配列するチャンネル列７を有し、複数のチャンネル６が側面ＳＰに開口するアクチュエータ基板２と、外形が長尺形状を有し板厚方向に貫通する貫通窓１１を備え、側面ＳＰが貫通窓１１に貫通窓１１の開口面と略平行に装着され、アクチュエータ基板２が接着剤５を介して接合されるキャップ部材３と、複数のノズル８が配列するノズル列９を有し、複数のノズル８と複数のチャンネル６とがそれぞれ連通して側面ＳＰに接着されるノズルプレート４とを備える。更に、キャップ部材３は、貫通窓１１とキャップ部材３の外縁との間に貫通窓１１から離間する溝２２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴を吐出して被記録媒体に記録する液体噴射ヘッド及びこの液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料（以下、液体という。）を液体タンクから供給管を介してチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液体を吐出する。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。

図９は、この種の液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド１０１）の分解斜視図である（特許文献１の図１）。インクジェットヘッド１０１は、液滴を吐出するための吐出口１１１を設けたノズルプレート１１２と、液体を押し出すポンプ機能を有するチャンバが複数配列するアクチュエータ１１０と、中央部に貫通窓を備え、アクチュエータ１１０が挿入されて接着剤により固定されるノズルキャップ１１３とを備える。インクジェットヘッド１０１は、更に、アクチュエータ１１０の各チャンバに液体を供給する流路１１６と、アクチュエータ１１０に駆動信号を伝達するフレキシブル基板１１７と、フレキシブル基板１１７に駆動信号を供給する回路基板１１５と、ノズルキャップ１１３及び回路基板１１５を固定するベース部材１１４とを備える。

図１０は、組み立て後のインクジェットヘッド１０１の断面模式図である（特許文献１の図２）。アクチュエータ１１０の液体吐出側がノズルキャップ１１３の開口部に挿入され、ノズルプレート１１２はアクチュエータ１１０の吐出面及びノズルキャップ１１３の吐出側の外表面に接着剤により貼り付けられる。また、ノズルキャップ１１３と流路１１６及びベース部材１１４とは接着剤１１９により接着され、固定される。なお、１２１は弾性部材、１２０は温度センサー、１２２は熱伝導樹脂である。図１０において、ノズルキャップ１１３の開口部の内壁面とアクチュエータ１１０の挿入部の外表面との間に隙間が存在するが、この隙間は、通常、接着剤１１９により埋め立てられている。

ここで、アクチュエータ１１０は圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスが使用され、ノズルキャップ１１３は金属材料、たとえばステンレスやアルミニウムが使用される。接着剤１１９としては硬化後の硬度の高い高硬度材料や硬化後の硬度の低い低硬度材料が使用される。低硬度材料を使用すれば、アクチュエータ１１０とノズルキャップ１１３の熱膨張差に伴う応力がアクチュエータ１１０に加わることを低減させることができる。しかし、硬化後の硬度が低硬度の接着剤１１９を使用すると、液体として溶剤系インクを使用したときに接着剤１１９が溶剤系インクにより溶解してノズルキャップ１１３からアクチュエータ１１０が剥がれてしまう等の不具合が発生する。そこで、ノズルキャップ１１３とアクチュエータ１１０の間は硬化後の硬度の高い高硬度の接着剤１１９を使用し、液体として溶剤系インクを使用しても接着剤１１９が劣化しないようにする。

しかし、高硬度の接着剤１１９を使用してノズルキャップ１１３とアクチュエータ１１０を接着すると、ノズルキャップ１１３とアクチュエータ１１０の熱膨張差による応力がアクチュエータ１１０に直接印加され、アクチュエータ１１０が変形する。アクチュエータ１１０としてＰＺＴセラミックスを使用しノズルキャップ１１３として熱伝導性の高いアルミニウムやステンレスを使用した場合、ＰＺＴセラミックスの線膨張係数は４〜９×１０^-6／℃であり、アルミニウムの線膨張係数は２４×１０^-6／℃であり、ステンレスの線膨張係数は１２〜１９×１０^-6／℃である。そのため、接着剤１１９を加熱して硬化させた後に冷却したときの温度変化や駆動の際の温度変化に伴ってアクチュエータ１１０に応力が印加され、アクチュエータ１１０に接着したノズルプレート１１２の寸法が変化し、ノズルの位置ずれが発生する。また、高硬度の接着剤は高温で硬化するので、冷却後の熱膨張差によりアクチュエータ１１０にクラックが入る、あるいはアクチュエータ１１０が破壊するなどの不具合が発生する。

特許文献２では、このような不具合を防止するために、ＰＺＴセラミックスの線膨張係数と略同等の線膨張係数を有するスペーサをアクチュエータ基板に積層して接着し、アクチュエータ基板の変形を抑えている。スペーサとして、例えば厚さ０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの石英板やアルミナ板（Ａｌ₂Ｏ₃）を使用する。このスペーサをアクチュエータ基板に積層して接着することにより、ノズルキャップとアクチュエータ基板の熱膨張差に基づいてアクチュエータ基板に応力が加わっても、アクチュエータ基板の変形を抑えることができる。そのために、高温で硬化する高硬度の接着剤を使用することができ、溶剤系インクに対する接着剤の耐性を向上させることができる、と記載されている。

特許文献３には、１サイクルで駆動することが可能な液体噴射ヘッドが記載されている。液体噴射ヘッドは、ＰＺＴの圧電材料からなるアクチュエータ基板と、その上に接合されるカバープレート基板と、アクチュエータ基板及びカバープレート基板の端面に接合されるノズルプレートを備えている。アクチュエータ基板の表面には同じ形状の複数の吐出溝が所定のピッチで並列して形成される。各吐出溝はその上部がカバープレート基板により覆われて各チャンネルを構成する。各チャンネルは、液体を吐出するための吐出チャンネルと液体を吐出しないダミーチャンネルとが交互に所定のピッチで配列し、端部に位置するダミーチャンネルとアクチュエータ基板の端部との間には溝が形成されていない。

特許文献４にはアクチュエータと流路部材の間に緩衝部材を設置した液体噴射ヘッドが記載されている。液体噴射ヘッドは、アクチュエータに形成される溝の容積を圧電体の電歪効果により瞬間的に変化させて溝に充填される液体を吐出する。液体の吐出速度はアクチュエータが持つ固有振動の影響を受け、この固有振動は、アクチュエータと流路部材やベース部材との間に介在する接着剤の硬度の変化や厚さのむらによって変化する。そこで、アクチュエータと流路部材やベース部材との間に緩衝部材を設置してアクチュエータの振動が流路部材やベース部材の影響を受けないようにし、液体の吐出速度のばらつきによる液滴の着弾地点がずれることを防止する。そして、アクチュエータとノズルキャップとして機能するベース部材との間には間隙を設けてアクチュエータの振動がベース部材に伝達されない構造としている。

特開２００９−１４３２１０号公報 特開２００３−１８２０８０号公報 特開２０１０−１３１９４１号公報 特会２０１１−１２６２５４号公報

溶剤系インクに対して耐性のある高硬度の接着剤は高温での硬化処理を必要とする。そのため、ノズルキャップに使用されるキャップ部材とアクチュエータ基板とをこの種の接着剤により接着すると、アクチュエータ基板の特に長手方向に大きな応力が加わり、ノズルの位置ずれが発生しやすくなる。また、この長手方向の大きな応力によりアクチュエータ基板にクラックや割れが発生しやすくなる。そのため、接着剤の硬化温度を高くすることができない、という課題があった。

特許文献２では、アクチュエータ基板にアクチュエータ基板と同等の線膨張係数を有するスペーサを接着してアクチュエータ基板を補強し、ノズルキャップが膨張してもスペーサによってアクチュエータ基板が変形することを抑制する。これにより、硬化温度の高い高硬度の接着剤を使用することができる。しかし、スペーサを付加することによりアクチュエータ基板周辺の容積が増大し、重量も増加する。更に、部品点数及び製造工数も増加してコスト高となる。

また、特許文献４の構造のように、ノズルキャップ１１３とアクチュエータ１１０との間のノズルプレート１１２側に隙間が存在すると、この隙間に液体が滞留する。ノズルプレート１１２は薄いポリイミド樹脂を使用するので半透明である。そのため、上記隙間に滞留する液体が外部から見えてしまい、外観上好ましくない。これを防ぐために隙間に接着剤を充填すると、アクチュエータ基板とキャップ部材が接着剤により固定され、キャップ部材の膨張や収縮に伴ってアクチュエータ基板が変形し、ノズルの位置ずれが発生しやすくなる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、アクチュエータ基板が温度変化してもノズルの位置ずれが発生し難い液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

本発明の液体噴射ヘッドは、複数のチャンネルが配列するチャンネル列を有し、複数の前記チャンネルが側面に開口するアクチュエータ基板と、外形が長尺形状を有し板厚方向に貫通する貫通窓を備え、前記側面が前記貫通窓に前記貫通窓の開口面と略平行に装着され、前記アクチュエータ基板と接着剤を介して接合されるキャップ部材と、複数のノズルが配列するノズル列を有し、複数の前記ノズルと複数の前記チャンネルとがそれぞれ連通して前記側面に接着されるノズルプレートと、を備え、前記キャップ部材は、前記貫通窓と前記キャップ部材の外縁との間に前記貫通窓から離間する溝を有することとした。

また、前記溝は、前記キャップ部材の長手方向の一方端と前記貫通窓の前記一方端の側の端部との間に設置されることとした。

また、前記溝は、前記キャップ部材の長手方向の他方端と前記貫通窓の前記他方端の側の端部との間に設置されることとした。

また、前記溝は、前記貫通窓の短手方向の幅よりも長いこととした。

また、前記貫通窓は、前記開口面の法線から見る平面視で長方形を有し、前記長方形の角部に前記長方形の外側に膨らむ逃げ部を有することとした。

また、前記溝は、前記逃げ部を含む前記貫通窓の短手方向の幅よりも長いこととした。

また、前記溝は、前記キャップ部材の前記ノズルプレートの側の表面に設置されることとした。

また、前記溝は、前記キャップ材の板厚方向に貫通することとした。

また、前記溝は、前記貫通窓を取り囲むリング状に設置されることとした。

また、前記溝は、前記キャップ部材の長手方向の一方端又は他方端と前記貫通窓との間の前記長手方向の溝幅が、前記キャップ部材の短手方向の一方側又は他方側の外縁と前記貫通窓との間の前記短手方向の溝幅とは異なることとした。

また、前記溝は、前記長手方向の溝幅が前記短手方向の溝幅よりも広いこととした。

また、前記溝は、前記貫通窓に連通することとした。

また、前記溝は、前記接着剤が充填されない空隙領域を有することとした。

また、前記接着剤はショア硬度が８０°を下回らないこととした。

本発明の液体噴射装置は、上記いずれかに記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明の液体噴射ヘッドは、複数のチャンネルが配列するチャンネル列を有し、複数のチャンネルが側面に開口するアクチュエータ基板と、外形が長尺形状を有し板厚方向に貫通する貫通窓を備え、側面が貫通窓に貫通窓の開口面と略平行に装着され、アクチュエータ基板と接着剤を介して接合されるキャップ部材と、複数のノズルが配列するノズル列を有し、複数のノズルと複数のチャンネルとがそれぞれ連通して側面に接着されるノズルプレートと、を備え、キャップ部材は、貫通窓とキャップ部材の外縁との間に貫通窓から離間する溝を有する。これにより、アクチュエータ基板とキャップ部材との間の熱膨張差によりアクチュエータ基板の長手方向に応力が印加された場合でも、第一緩衝溝がこの応力を緩和し、ノズルの位置ずれを抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドのノズルプレートを除去して液体吐出方向から見る正面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドのノズルプレートを除去して液体吐出方向から見る正面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分分解斜視図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分断面模式図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドのノズルプレートを除去して液体吐出方向から見る正面模式図である。 本発明の第八実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。 従来公知の液体噴射ヘッドの分解斜視図である。 従来工程のインクジェットヘッドの断面模式図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図であり、図１（ａ）が液体噴射ヘッド１の模式的な分解斜視図であり、図１（ｂ）がノズルプレート４を除去した液体吐出方向（ｘ方向）から見る正面模式図であり、図１（ｃ）が液体噴射ヘッド１を上方（ｚ方向）から見る上面模式図である。

図１に示すように、液体噴射ヘッド１はアクチュエータ基板２とキャップ部材３とノズルプレート４とを備える。アクチュエータ基板２は、複数のチャンネル６が配列するチャンネル列７を有し、複数のチャンネル６が側面ＳＰに開口する。キャップ部材３は、外形が長尺形状を有し板厚方向（ｘ方向）に貫通する貫通窓１１を備え、アクチュエータ基板２の側面ＳＰが貫通窓１１に貫通窓１１の開口面と略平行に装着され、アクチュエータ基板２と接着剤５を介して接合される。ノズルプレート４は、複数のノズル８が配列するノズル列９を有し、複数のノズル８と複数のチャンネル６とがそれぞれ連通して側面ＳＰに接着される。

キャップ部材３は、更に、貫通窓１１とキャップ部材３の外縁との間に貫通窓１１から離間する溝２２を備える。より具体的には、溝２２は第一溝２２ａと第二溝２２ｂを含む。第一溝２２ａはキャップ部材３の長手方向（ｙ方向）の一方端Ｋａと貫通窓１１の当該一方端Ｋａの側の端部との間に設置される。第二溝２２ｂはキャップ部材３の長手方向の他方端Ｋｃと貫通窓１１の当該他方端Ｋｃの側の端部との間に設置される。

これにより、アクチュエータ基板２とキャップ部材３との間の熱膨張差に基づいて、アクチュエータ基板２の長手方向（ｙ方向）に応力が印加される場合に、この応力は第一及び第二溝２２ａ、２２ｂにより緩和され、側面ＳＰのｙ方向の位置ずれ、すなわちノズル８の位置ずれが抑制される。また、アクチュエータ基板２が破損することを防止することができる。本実施形態ではキャップ部材３の一方端Ｋａと他方端Ｋｃの両端部に溝２２を設置したのでノズル８の位置ずれが効果的に抑制され、アクチュエータ基板２の破損も確実に防止できる。なお、第一又は第二溝２２ａ、２２ｂのいずれか一方に設置した場合でもノズル８の位置ずれの抑制効果やアクチュエータ基板２の破損防止効果を得ることができる。

また、図１（ｃ）に示すように、アクチュエータ基板２の側面ＳＰはキャップ部材３の外表面（キャップ部材３の＋ｘ側の表面）と面一に設置され、ノズルプレート４は側面ＳＰからキャップ部材３の外表面にかけて延在して接着される。更に、第一及び第二溝２２ａ、２２ｂはキャップ部材３のノズルプレート４の側の表面に設置される。即ち、複数のチャンネル６が開口する側面ＳＰと同一表面に第一及び第二溝２２ａ、２２ｂが設置されるので、側面ＳＰの長手方向に働く応力を効果的に緩和させることができる。なお、第一及び第二溝２２ａ、２２ｂをキャップ部材３の外表面とは反対側の表面（キャップ部材３のノズルプレート４側とは反対側の表面）に設置される場合でもアクチュエータ基板２の長手方向に対して応力緩和効果を有する。

また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一又は第二溝２２ａ、２２ｂは、貫通窓１１の短手方向（ｚ方向）の幅よりも長い形状を有し、キャップ部材３の一方端Ｋａ又は他方端Ｋｃよりも貫通窓１１に近接して設置される。これにより、アクチュエータ基板２の側面ＳＰの長手方向に印加される応力が緩和され、ノズル８の位置ずれが抑制される。

また、ノズルプレート４側において、貫通窓１１の内壁面ＩＳとアクチュエータ基板２の外表面ＧＰ（アクチュエータ基板２の±ｚ側の表面）との間の間隙には接着剤５が充填される。そのため、この間隙に液体が滞留することによる外観上の不具合が防止される。

なお、アクチュエータ基板２に形成するチャンネル列７は２列以上であってもよい。例えば、２枚のアクチュエータ基板を積層して一体化し、２つのチャンネル列及びこれに対応する２つのノズル列を有するものであってもよい。また、溝２２は貫通窓１１から離間して設置されるものであればよく、貫通窓１１から離間しかつ貫通窓１１に連通するものであってもよい。また、溝２２は、キャップ部材３の長手方向の一方端Ｋａと貫通窓１１の当該一方端Ｋａの側の端部との間、あるいはキャップ部材３の長手方向の他方端Ｋｃと貫通窓１１の当該他方端Ｋｃの側の端部との間にそれぞれ又はいずれか一方に複数設置してもよい。また、本実施形態におけるノズルプレート４は側面ＳＰの外形よりも大きいが、これに代えて、ノズルプレート４をアクチュエータ基板２の側面ＳＰと同じ外形としてもよい。

アクチュエータ基板２の隣接するチャンネル６の隔壁はＰＺＴ等の圧電体材料が使用される。本実施形態ではアクチュエータ基板２としてＰＺＴセラミックスを使用し、隣接するチャンネル６の隔壁はｚ方向に分極処理が施されている。図１において、各チャンネル６はｘ方向に細長い形状を有し、上面にはチャンネル列７の各チャンネル６に液体を供給するための図示しない供給口が開口する。キャップ部材３として、金属材料、例えばステンレスやアルミニウム、あるいはプラスチック材料を使用することができる。ノズルプレート４として合成樹脂フィルム、例えばポリイミドフィルムを使用することができる。

キャップ部材３に溝２２を設置してアクチュエータ基板２に印加される応力が緩和されることに伴い、高温で硬化する高硬度の接着剤５を使用することができる。例えば温度８０℃〜１００℃で硬化するエポキシ系樹脂を使用することが可能となる。高温で硬化させることが可能となったことに伴い、硬化後の硬度を高くすることができる。本実施形態において、接着剤５の硬化後のショア硬度は８０°を下回らず、例えば８５°〜９０°とすることができ、溶剤系インクに対する耐性を向上させることができる。また、接着剤５は、硬化温度の上昇に伴って熱履歴の影響が低減する。アクチュエータ基板２とキャップ部材３とを接合した後に硬化温度よりも高い温度に晒されると、その熱履歴に応じてアクチュエータ基板２に加わる応力が変化し、ノズル８の位置ずれが発生する。本発明においては接着剤５の硬化温度を高くすることができるので、この熱履歴による影響を除去することができる。また、アクチュエータ基板２の長手方向の応力が緩和されるので、キャップ部材３の材料の選択幅を広げることができる。

液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体タンクから液体が図示しない流路を介して各チャンネル６に供給され、各チャンネル６は液体により満たされる。各チャンネルを離隔する隔壁はｚ方向に分極され、隔壁の表面には図示しない駆動電極が形成される。駆動信号が各チャンネル６の駆動電極に供給されると隔壁は厚みすべり変形してチャンネル６の容積が瞬間的に拡張し収縮する。チャンネル６の拡張の際に液体を引き込み、収縮の際にノズル８から液滴が吐出される。

（第二実施形態）
図２は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１のノズルプレート４を除去して液体吐出方向から見る正面模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図２に示すように、第三溝２２ｃは、キャップ部材３の長手方向の一方端Ｋａと貫通窓１１の当該一方端Ｋａの側の端部との間でありキャップ部材３のノズルプレート４側の表面に、キャップ部材３を短手方向（ｚ方向）に横切るように設置される。第四溝２２ｄは、キャップ部材３の長手方向の他方端Ｋｃと貫通窓１１の当該他方端Ｋｃの側の端部との間でありキャップ部材３のノズルプレート４側の表面に、キャップ部材３を短手方向に横切るように設置される。第三及び第四溝２２ｃ、２２ｄは貫通窓１１の長手方向の端部に近接して設置される。その他の構成は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。これにより、アクチュエータ基板２の長手方向に印加される応力がキャップ部材３の短手方向の幅に亘って緩和され、ノズル８の位置ずれが抑制される。

（第三実施形態）
図３は本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図であり、図３（ａ）がノズルプレート４を除去した液体噴射ヘッド１を液体吐出方向（ｘ方向）から見る正面模式図であり、図３（ｂ）が液体噴射ヘッド１を上方から見る上面模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図３に示すように、第五溝２２ｅは、キャップ部材３の長手方向の一方端Ｋａと貫通窓１１の当該一方端Ｋａの側の端部との間であり、貫通窓１１の端部に近接して設置され、キャップ部材３の板厚方向（ｘ方向）に貫通する。第六溝２２ｆは、キャップ部材３の長手方向の他方端Ｋｃと貫通窓１１の当該他方端Ｋｃの側の端部との間であり、貫通窓１１の端部に近接して設置され、キャップ部材３の板厚方向に貫通する。その他の構成は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。

このように、第五及び第六溝２２ｅ、２２ｆはキャップ部材３の板厚方向に貫通するので、アクチュエータ基板２の長手方向に印加される応力は、アクチュエータ基板２の側面ＳＰからアクチュエータ基板２の後方端Ｔｂに向けてキャップ部材３の板厚に亘って緩和される。その結果、ノズル８の位置ずれが効果的に抑制されるとともに、各チャンネル６に加わる長手方向の歪も緩和される。

（第四実施形態）
図４は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１のノズルプレート４を除去して液体吐出方向から見る正面模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図４に示すように、第七溝２２ｇは、キャップ部材３のノズルプレート４側に、貫通窓１１に近接し貫通窓１１を取り囲むリング状に設置される。このように、貫通窓１１に近接し貫通窓１１を取り囲むように第七溝２２ｇが設置されるので、アクチュエータ基板２の一方端Ｔａ又は他方端Ｔｃの長手方向に印加される応力の他に、アクチュエータ基板２の上方（＋ｚ側）の上面ＴＰや下方（−ｚ側）の下面ＢＰに印加される応力も緩和される。その結果、ノズル８の位置ずれやチャンネル６の変形を一層効果的に抑制することができる。その他の構成は第一実施形態と同様なので説明を省略する。

（第四実施形態の変形例）
第四実施形態の変形例を説明する。第四実施形態は、第七溝２２ｇをキャップ部材３に貫通窓１１を取り囲むように設置し、第七溝２２ｇの溝幅（一方端Ｋａと貫通窓１１の間及び他方端Ｋｃと貫通窓１１の間についてはｙ方向（長手方向）の溝幅、±ｚ方向（キャップ部材３の短手方向の一方側及び他方側）の外縁と貫通窓１１との間についてはｚ方向（短手方向）の溝幅）を一定にした。これに対し、第四実施形態の変形例は、第七溝２２ｇの溝幅について、一方端Ｋａと貫通窓１１との間および他方端Ｋｃと貫通窓１１との間のｙ方向の溝幅と、±ｚ方向の外縁と貫通窓１１との間のｚ方向の溝幅とを異なるように形成した。

好ましくは、一方端Ｋａと貫通窓１１との間および他方端Ｋｃと貫通窓１１との間のｙ方向の溝幅を、±ｚ方向の外縁と貫通窓１１との間のｚ方向の溝幅より広く形成することが可能である。

この第四実施形態の変形例を採用することによって、一方端Ｋａと貫通窓１１との間および他方端Ｋｃと貫通窓１１との間の第七溝２２ｇを十分広い溝幅とすることができる。そのため、アクチュエータ基板とキャップ部材との間の熱膨張差によりアクチュエータ基板の長手方向に応力が印加された場合でも、第七溝２２ｇはより効果的にこの応力を緩和し、長手方向に配列するノズルの位置ずれを抑制することができる。

（第五実施形態）
図５は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１の部分分解斜視図である。本実施形態ではアクチュエータ基板２の構造をより具体的に示す。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２とキャップ部材３とノズルプレート４とを備える。アクチュエータ基板２は、チャンネル６に充填される液体に圧力を印加する圧電体基板２ａと、圧電体基板２ａの上面に接合されるカバープレート２ｂとを備える。圧電体基板２ａの上面にはその長手方向（ｙ方向）に配列する複数のチャンネル６からなるチャンネル列７が設置される。各チャンネル６は、圧電体基板２ａのノズルプレート４側の側面ＳＰからノズルプレート４とは反対側の後方端Ｔｂの手前まで形成される。各チャンネル６は、側面ＳＰに開口し、側面ＳＰ側では一定の深さを有し、後方端Ｔｂ側では漸次浅く形成される。隣接するチャンネル６は隔壁１５により離隔され、各隔壁１５の側面には各チャンネル６を駆動するための駆動電極１３が形成される。圧電体基板２ａの後方端Ｔｂ側の上面には電極端子１４が形成され、駆動電極１３に電気的に接続する。カバープレート２ｂには液体が供給される供給口１２が形成され、供給口１２はカバープレート２ｂと圧電体基板２ａとが接合されたときに後方端Ｔｂの側において各チャンネル６と連通する。圧電体基板２ａとカバープレート２ｂとはノズルプレート４側の端面を面一に接合されて側面ＳＰを構成する。

圧電体基板２ａはＰＺＴセラミックスを使用することができる。カバープレート２ｂは、圧電体基板２ａと同じＰＺＴセラミックスを使用することができる。また、圧電体基板２ａと異なる他の材料を使用することができる。他の材料を使用する場合は、圧電体基板２ａと同等の線膨張係数の材料を使用することが望ましい。圧電体基板２ａはその厚さ方向に予め分極処理が施される。キャップ部材３、ノズルプレート４、及び、接着剤５を介してキャップ部材３とアクチュエータ基板２とを一体的に構成する点については第一実施形態と同様なので説明を省略する。

液体噴射ヘッド１をこのように構成すれば、アクチュエータ基板２の内部にチャンネル列７を容易に設置することができる。また、アクチュエータ基板２の後方端Ｔｂ近傍の電極端子１４はフレキシブル基板等を介して回路基板等に電気的に接続することができる。また、キャップ部材３の一方端Ｋａと貫通窓１１の当該一方端Ｋａの側の端部との間に第一溝２２ａを設置したことにより、アクチュエータ基板２とキャップ部材３との熱膨張差によりアクチュエータ基板２に加わる応力が緩和され、ノズル８の位置ずれを抑制することができる。

なお、本発明においても、第一溝２２ａはキャップ部材３の板厚方向に貫通するものであってもよいし、キャップ部材３の短手方向に亘って設置されるのものであってもよいし、貫通窓１１を取り囲むリング状に設置されるものであってもよい。また、各チャンネル６の形状や配置は図５に示すものに限定されず、側面ＳＰから後方端Ｔｂに亘って設置されるものであってもよいし、液体を吐出する吐出チャンネルと液体を吐出しないダミーチャンネルが交互に配置されるものであってもよい。

（第六実施形態）
図６は、本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッド１の部分ＢＢ（図５を参照）のｘｙ平面に平行な断面を上方向（＋ｚ方向）から見る部分断面模式図である。本第六実施形態は、高硬度の接着剤５を使用した場合でも第一溝２２ａが応力緩和効果を失わない構造を有する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

液体噴射ヘッド１はアクチュエータ基板２、キャップ部材３及びノズルプレート４を備える。キャップ部材３は、その長手方向の一方端Ｋａと貫通窓１１の当該一方端Ｋａの側の端部との間のノズルプレート４側の表面に第一溝２２ａが設置される。第一溝２２ａはその内部に接着剤５が充填されない空隙領域１７を有する。言いかえると、接着剤５が第一溝２２ａにキャップ部材３とノズルプレート４の間から浸み込む場合でも、第一溝２２ａはその内部が接着剤５により埋め立てられない十分な広さ、例えば長手方向（ｙ方向）の十分な幅を有する。

液体噴射ヘッド１の組み立ては、まず、アクチュエータ基板２とノズルプレート４を第二接着剤１８により固定し、次に、アクチュエータ基板２をキャップ部材３の貫通窓１１に嵌挿し接着剤５により固定する。高硬度の接着剤５を高温で硬化させると、接着剤５は軟化してノズルプレート４とキャップ部材３と間隙を通って第一溝２２ａに流入する。例えば、ショア硬度が８０°以上の接着剤５が第一溝２２ａに充填されると、第一溝２２ａは長手方向に対する応力緩和効果が低下する。そこで、第一溝２２ａの内部に接着剤５により埋め立てられない空隙領域１７を形成して、ショア硬度が８０°以上の接着剤５を使用しても応力緩和機能が維持されるようにする。なお、第一実施形態の第一溝２２ａを例として説明したが、第二〜第四実施形態の第二溝２２ｂ〜第七溝２２ｇに対しても適用することができる。

（第七実施形態）
図７は、本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッド１のノズルプレート４を除去した吐出側の正面模式図である。第一実施形態と異なる部分は貫通窓１１の形状であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。従って、以下、主に第一実施形態と異なる構成について説明する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。

キャップ部材３に形成される貫通窓１１は、開口面の法線方向（ｘ方向）から見る平面視で長方形を有し、当該長方形の角部に当該長方形の外側に膨らむ第一逃げ部２１ａ、第二逃げ部２１ｂ、第三逃げ部２１ｃ及び第四逃げ部２１ｄを有する。アクチュエータ基板２の外表面ＧＰと第一〜第四逃げ部２１ａ〜２１ｄを含む貫通窓１１の内壁面ＩＳとの間に接着剤５が充填され、アクチュエータ基板２とキャップ部材３とが接合される。

通常、長方形の貫通窓１１を円形切削工具により穿孔するので、内壁面ＩＳの角部を直角に研削することができず、円弧状となる。角部に円弧状の内壁面ＩＳが残っていると、アクチュエータ基板２の角部や第一又は第二緩衝部材２０ａ、２０ｂの角部がこの円弧状の内壁面ＩＳに近接又は当接し、長手方向（ｙ方向）に印加される応力がアクチュエータ基板２の角部に集中しやすい。そこで、第一〜第四逃げ部２１ａ〜２１ｄを設けることにより、長手方向に印加される応力がアクチュエータ基板２の角部に集中することを防ぐことができる。また、第一〜第四逃げ部２１ａ〜２１ｄのノズルプレート４側は接着剤５が充填されるので液体が滞留せず、外観上の不具合も発生しない。

より好ましくは、第一溝２２ａ又は第二溝２２ｂを、第一〜第四逃げ部２１ｄを含む貫通窓１１の短手方向（ｚ方向）の幅よりも長く形成する。第一又は第二溝２２ａ、２２ｂと貫通窓１１の間に介在するキャップ部材３は、アクチュエータ基板２の厚さ（ｚ方向の長さ）よりも長くなり、キャップ部材３からアクチュエータ基板２の長手方向（ｙ方向）に印加される応力に対して弾性体として機能する。これにより、アクチュエータ基板２に印加される応力が一層効果的に緩和される。

なお、第一又は第二溝２２ａ、２２ｂは、いずれか一方のみを設置してもよいし、第二〜第六実施形態のように形成してもよい。また、第一及び第二逃げ部２１ａ、２１ｂと第三及び第四逃げ部２１ｃ、２１ｄの一方側のみに形成してもよい。また、アクチュエータ基板２、キャップ部材３、ノズルプレート４、接着剤５、及び緩衝部材２０の材料等については第一実施形態と同様なので説明を省略する。

（第八実施形態）
図８は本発明の第八実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に液体を供給する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は複数のヘッドチップを備え、各ヘッドチップは複数のチャンネルを備え、各チャンネルに連通するノズルから液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第四実施形態のいずれかを使用する。

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

なお、本実施形態は、キャリッジユニット４３と被記録媒体４４が移動機構４０によって相対的に移動して記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ基板
２ａ 圧電体基板
２ｂ カバープレート
３ キャップ部材
４ ノズルプレート
５ 接着剤
６ チャンネル
７ チャンネル列
８ ノズル
９ ノズル列
１１ 貫通窓
１２ 供給口
１３ 駆動電極
１４ 電極端子
１５ 隔壁
１７ 空隙領域
１８ 第二接着剤
２２ 溝、２２ａ 第一溝、２２ｂ 第二溝、２２ｃ 第三溝、２２ｄ 第四溝、２２ｅ 第五溝、２２ｆ 第六溝、２２ｇ 第七溝
３０ 液体噴射装置
ＳＰ 側面、ＴＰ 上面、ＢＰ 下面、ＧＰ 外表面、Ｔｂ 後方端、ＩＳ 内壁面、Ｋａ 一方端、Ｋｃ 他方端

Claims (15)

1. 複数のチャンネルが配列するチャンネル列を有し、複数の前記チャンネルが側面に開口するアクチュエータ基板と、
   外形が長尺形状を有し板厚方向に貫通する貫通窓を備え、前記側面が前記貫通窓に前記貫通窓の開口面と略平行に装着され、前記アクチュエータ基板と接着剤を介して接合されるキャップ部材と、
   複数のノズルが配列するノズル列を有し、複数の前記ノズルと複数の前記チャンネルとがそれぞれ連通して前記側面に接着されるノズルプレートと、を備え、
   前記キャップ部材は、前記貫通窓と前記キャップ部材の外縁との間に前記貫通窓から離間する溝を有する液体噴射ヘッド。
2. 前記溝は、前記キャップ部材の長手方向の一方端と前記貫通窓の前記一方端の側の端部との間に設置される請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記溝は、前記キャップ部材の長手方向の他方端と前記貫通窓の前記他方端の側の端部との間に設置される請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記溝は、前記貫通窓の短手方向の幅よりも長い請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記貫通窓は、前記開口面の法線から見る平面視で長方形を有し、前記長方形の角部に前記長方形の外側に膨らむ逃げ部を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記溝は、前記逃げ部を含む前記貫通窓の短手方向の幅よりも長い請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記溝は、前記キャップ部材の前記ノズルプレートの側の表面に設置される請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記溝は、前記キャップ材の板厚方向に貫通する請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記溝は、前記貫通窓を取り囲むリング状に設置される請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記溝は、前記キャップ部材の長手方向の一方端又は他方端と前記貫通窓との間の前記長手方向の溝幅が、前記キャップ部材の短手方向の一方側又は他方側の外縁と前記貫通窓との間の前記短手方向の溝幅とは異なる請求項９に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記溝は、前記長手方向の溝幅が前記短手方向の溝幅よりも広い請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記溝は、前記貫通窓に連通する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
13. 前記溝は、前記接着剤が充填されない空隙領域を有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
14. 前記接着剤はショア硬度が８０°を下回らない請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
15. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
    前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
    前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。

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