JP2016043570A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたって吐出口の周囲を確実に保護することができる、液体吐出装置を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッドの流路ユニット２３は、複数のノズル４４が形成された合成樹脂製のノズルプレート３９と、ノズルプレート３９に積層された金属製のプレート３８とを有する。金属製のプレート３８には、ノズルプレート３９側に突出する凸部５３が形成され、この凸部５３はノズルプレート３９によって覆われている。さらに、凸部５３自体が、ノズルプレート３９のインク吐出面３９ａよりも突出している。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。

特許文献１には、液体吐出装置として、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、複数のノズルが形成された合成樹脂製のノズルプレートと、複数のノズルに連通するインク流路が形成された金属製の流路形成板と、流路形成板に設けられた圧電素子を有する。インクジェットヘッドは、圧電素子により、インク流路内のインクに圧力を付与することで、ノズルからインクを吐出させる。

上記の特許文献１のインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートの、複数のノズルの吐出口が配置されているインク吐出面には、吐出口の周囲にインク滴が付着することを防止するための撥インク膜が形成されている。また、ノズルプレートのインク吐出面には、ノズルの列を挟むように配置され、ノズル列方向に延びる２本の長い凸部（凸条部）が形成されている。この凸部により、紙ジャム等によって記録用紙が浮き上がった場合でも、記録用紙がノズルの吐出口に衝突することが抑制され、吐出口の縁や吐出口の周囲の撥インク膜に傷がつくことが防止される。

特開２００６−２５６１６５号公報

特許文献１では、合成樹脂製のノズルプレートに凸部が形成されていることから、凸部の材質も合成樹脂である。しかし、合成樹脂の凸部は強度が低いため、耐久性に劣る。例えば、凸部に繰り返し記録用紙が当たることで、凸部が徐々に削られてなくなってしまう。また、記録用紙が大きな力で凸部に衝突したときには、凸部が欠けてしまうこともある。

本発明の目的は、長期間にわたって吐出口の周囲を確実に保護することができる、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及び発明の効果

第１の発明の液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズル、及び、前記複数のノズルに連通する液体流路が形成された流路構造体を備え、前記流路構造体は、前記複数のノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層された状態で接合され、前記液体流路のうちの前記複数のノズルに連通する複数の個別流路部分が形成され、且つ、前記ノズルプレートよりも硬い材料からなる凸部を有する流路部材と、を有し、前記凸部は、前記流路部材に、前記ノズルプレート側に突出するように形成され、この凸部は前記ノズルプレートによって覆われており、前記凸部は、前記ノズルプレートの、前記ノズルの吐出口が配置される液体吐出面よりも突出していることを特徴とするものである。

ノズルプレートと積層される流路部材には、ノズルプレート側に突出する凸部が形成されて、この凸部はノズルプレートによって覆われている。この凸部により、ノズルの吐出口の周囲に、被記録媒体等が衝突することが防止される。また、流路部材の凸部が、ノズルプレートよりも硬い材料で形成されていることから、凸部の強度も高く、耐久性に優れる。さらに、凸部は、ノズルプレートを構成する軟質材料で覆われていることから、例えば、液体吐出面がワイパーによって拭き取られる構成においてはワイパーが傷つきにくい。

但し、凸部を覆っているノズルプレートの一部分に、被記録媒体などが繰り返し衝突することによって、このノズルプレートの一部分が徐々に削られていき、最終的に凸部が露出することが考えられる。この点、本発明では、流路部材の凸部が、ノズルプレートの液体吐出面よりも突出しているため、凸部を覆っているノズルプレートが削られて凸部が露出しても、この凸部によって、吐出口の周囲の保護機能は維持される。また、凸部自身は硬質材料で形成されているため、凸部を覆うノズルプレートのように簡単に削られてしまうことはない。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記ノズルプレートは合成樹脂で形成され、前記流路部材は金属で形成され、前記ノズルプレートと前記流路部材とが積層された状態で、前記流路部材に前記ノズルプレートと反対側からプレス加工が施されることによって、前記流路部材に前記凸部が形成されていることを特徴とするものである。

合成樹脂のノズルプレートにノズルの周囲を保護するための凸部を形成する際に、加熱が必要な方法（熱プレス等）で前記凸部を成形すると、合成樹脂のノズルプレートが加熱されることによって、反りが生じ、剥離等が発生する虞がある。本発明では、合成樹脂のノズルプレートと金属の流路部材とが積層された状態で、プレス加工によって流路部材を部分的に塑性変形させることによって、流路部材に凸部が形成されている。このプレス加工では、合成樹脂のノズルプレートが加熱されることはないため、ノズルプレートが反ることはなく、剥離等の問題は生じない。また、凸部の高さが高いほど、凸部による吐出口の周囲の保護効果は高くなるが、本発明では、プレス加工により、流路部材に突出量の大きい凸部を形成することが容易である。

第３の発明の液体吐出装置は、前記第１又は第２の発明において、前記凸部の頂部の曲率半径が、１０μｍ以上であることを特徴とするものである。

本発明では、凸部の頂部の曲率半径が１０μｍ以上と、頂部の湾曲の程度が緩やかになっている。そのため、凸部がノズルプレートから露出した場合でも、凸部に接触するワイパーが傷つきにくい。また、凸部に被記録媒体などがひっかかることも防止できる。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記ノズルプレートと前記流路部材は、接着剤で接合され、前記流路部材の前記ノズルプレート側の面のうちの、前記凸部が形成されている第１領域以外の第２領域に、前記接着剤を逃すための逃し溝が形成されていることを特徴とするものである。

本発明では、流路部材に、接着剤の逃し溝が形成されているため、ノズルプレートと流路部材とを接着剤で接合したときに、余剰の接着剤が逃し溝に逃がされる。但し、流路部材の、凸部が形成されている第１領域には逃し溝が形成されていない。従って、凸部を覆うノズルプレートが削られて凸部が露出しても、接着剤の逃し溝が露出することはないため、この逃し溝に液体が溜まるという問題が生じない。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記複数のノズルは、所定のノズル配列方向に沿って配列され、前記流路部材の複数の前記凸部が、前記複数のノズルと並んで、前記ノズル配列方向に沿って配列され、各凸部は、前記流路部材の面方向と平行な方向に長い形状を有し、各凸部は、その長手方向が、前記ノズル配列方向に沿うように配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、複数の凸部は、複数のノズルと並ぶようにノズル配列方向に配列されている。そのため、各ノズルの吐出口の周囲が、その近くに位置する凸部によって確実に保護される。

ところで、一般的に、プリンタにおける被記録媒体など、ノズルから吐出される液体が着弾する吐出対象物は、液体吐出装置に対して、ノズル配列方向と交差する方向に相対的に移動する。このとき、液体吐出面に付着している液体は、前記の相対移動によって発生する気流の作用等によって、ノズル配列方向と交差する方向に移動しやすい。また、液体吐出面を移動した液体は、ノズルに隣接する凸部に溜まりやすくなる。その際に、液体が、凸部の一箇所に集中して溜まっていると、その溜まった液体が飛び散ったときに周囲に与える影響が大きくなるため、凸部に溜まるにしてもなるべく分散させておきたい。この点、本発明では、各凸部は、ノズル配列方向に長い形状を有する。そのため、各凸部において、液体が、ノズル配列方向に分散し、あるいは、広がって溜まることになり、その液体が飛散したときの周囲への影響を小さく抑えることができる。

本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの上面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 インクジェットヘッドの下面図である。 インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。 変更形態のインクジェットヘッドの下面図である。 別の変更形態のインクジェットヘッドの下面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、液体吐出装置としてのインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。まず、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５と、メンテナンス機構６等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において、２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能である。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４はキャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４の、図１の紙面向こう側の面である下面には、複数のノズル４４が形成されている。また、図１に示すように、プリンタ１のプリンタ本体１ａにはホルダ９が設けられている。ホルダ９には、４色のインク（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）がそれぞれ貯留された、４つのインクカートリッジ１７が装着される。キャリッジ３に搭載されたインクジェットヘッド４とホルダ９は、図示しないチューブによって接続されている。そして、４つのインクカートリッジ１７にそれぞれ貯留された４色のインクが、チューブを介してインクジェットヘッド４に供給される。インクジェットヘッド４は、キャリッジ３とともに走査方向に移動しつつ、その下面の複数のノズル４４から、プラテン２に載置された記録用紙１００に対して４色のインクを吐出する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

そして、インクジェットヘッド４が走査方向に移動しながら、複数のノズル４４からインクを吐出する動作と、２つの搬送ローラ１８，１９が記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する動作が、交互に繰り返されることで、記録用紙１００に、画像や文字等が記録される。

メンテナンス機構６は、走査方向に関するキャリッジ３の移動範囲のうちの、プラテン２よりも右側の位置に配置されている。メンテナンス機構６は、キャップ２０と、キャップ２０に接続された吸引ポンプ２１と、ワイパー２２等を備える。

キャップ２０は上下方向（図１の紙面垂直方向）に移動可能である。キャップ２０は、キャリッジ３がこのキャップ２０と対向する位置にあるときに上方に移動することで、インクジェットヘッド４の下面に密着して複数のノズル４４を覆う。この状態で、吸引ポンプ２１によりキャップ２０内を減圧することで、複数のノズル４４からそれぞれインクを強制的に排出する、吸引パージが実行される。このとき、インクジェットヘッド４内の塵や気泡、あるいは、乾燥により増粘したインクが、複数のノズル４４から排出されるため、上記塵や気泡等に起因するノズル４４の吐出不良が解消される。

ワイパー２２は、ゴム材料などの弾性材料で形成された薄板状の部材であり、走査方向においてキャップ２０に隣接した位置に立設されている。上記の吸引パージが行われた後の状態では、インクジェットヘッド４の下面にはインクが付着している。そこで、吸引パージ後に、キャップ２０がインクジェットヘッド４の下面から離れた状態で、キャリッジ３を走査方向に移動させる。このとき、ワイパー２２は、インクジェットヘッド４の下面に接触した状態でインクジェットヘッド４に対して相対移動し、インクジェットヘッド４の下面に付着したインクを拭き取る。

次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッド４の上面図である。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図５は、インクジェットヘッド４の下面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２３と、圧電アクチュエータ２４とを備えている。尚、図４では、流路ユニット２３に形成されたインク流路内に、インク（符号Ｉで示す）が充填されている状態が示されている。

（流路ユニット）
図４に示すように、流路ユニット２３は、複数枚のプレート３１〜３９が積層された構造を有する。複数枚のプレート３１〜３９は、互いに積層された状態でそれぞれ接着剤によって接合されている。複数枚のプレート３１〜３９のうちの、最下層のプレート３９は、複数のノズル４４が形成されたノズルプレートである。ノズルプレート３９は、ポリイミド等の合成樹脂からなるプレートである。図２〜図５に示すように、ノズルプレート３９には、このプレート３９を厚み方向に貫通する、先細りのテーパ形状の複数のノズル４４が形成されている。尚、以下の説明では、複数のノズル４４の吐出口４４ａが形成されたノズルプレート３９の下面を、特に、インク吐出面３９ａとも呼ぶこともある。

図２、図５に示すように、複数のノズル４４は、搬送方向に配列されており、走査方向に並ぶ４列のノズル列４８を構成している。４列のノズル列４８は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクをそれぞれ吐出するものである。尚、以下の説明において、インクジェットヘッド４の構成要素のうち、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）のインクにそれぞれ対応するものについては、その構成要素を示す符号の後に、どのインクに対応するかが分かるように、適宜、ブラックを示す“ｋ”、イエローを示す“ｙ”、シアンを示す“ｃ”、マゼンタを示す“ｍ”の何れかの記号を付す。例えば、ノズル列４８ｋとは、ブラックインクを吐出するノズル列のことを指す。

ノズルプレート３９のインク吐出面３９ａは、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂で形成された撥液膜４０によって覆われている。この撥液膜４０が、インク吐出面３９ａの、ノズル４４の吐出口４４ａの周囲領域を覆うことで、ノズル４４から吐出されたインクが吐出口４４ａの周囲に残留することが防止される。尚、図４では、撥液膜４０は、ノズルプレート３９の下面全域に形成されているが、撥液膜４０が、インク吐出面３９ａの、吐出口４４ａの周囲領域のみを覆うように形成されてもよい。

流路ユニット２３を構成する、ノズルプレート３９以外の他のプレート３１〜３８は、ステンレス鋼などの金属材料からなるプレートである。これらの金属プレート３１〜３８には、複数のノズル４４に連通する、次述のマニホールド４６や圧力室４７等を含む、インク流路が形成されている。以下、複数の金属プレート３１〜３８、及び、これらの金属プレート３１〜３８に形成されたインク流路の詳細について、以下説明する。

図２に示すように、流路ユニット２３の上面を構成する最上層のプレート３１には、４つのインク供給孔４５が走査方向に並んで形成されている。４つのインク供給孔４５（４５ｋ，４５ｙ，４５ｃ，４５ｍ）には、ホルダ９の４つのインクカートリッジ１７（図１参照）から４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクがそれぞれ供給される。また、上から４番目から７番目のプレート３４〜３７には、搬送方向に延在する４本のマニホールド４６（４６ｋ，４６ｙ，４６ｃ，４６ｍ）が形成されている。１つのマニホールド４６は、上下に積層された４枚のプレート３４〜３７にわたって形成されている。４つのインク供給孔４５と４本のマニホールド４６は、プレート３２，３３に形成された連通孔（図示省略）によって、それぞれ接続されている。

図４に示すように、マニホールド４６を形成している４枚のプレート３４〜３７のうち、最も下側に位置するプレート３７の、マニホールド４６の底壁部３７ａとなる部分には、ハーフエッチングによって、４本のマニホールド４６に沿って延びる４つの凹部３７ｂが形成されている。プレート３７の前記凹部３７ｂが形成された、底壁部３７ａの厚みは、それ以外の部分と比べて薄くなっている。また、このプレート３７のすぐ下に位置するプレート３８の、上記底壁部３７ａと対向する部分の上側には、ハーフエッチングによって凹部３８ｂが形成されており、上記の対向部分は部分的に厚みが薄くなった薄肉部３８ａとなっている。これにより、プレート３７に形成されたマニホールド４６の底壁部３７ａと、その下のプレート３８の薄肉部３８ａとの間には空間４１が存在する。従って、マニホールド４６内の圧力変動に応じて底壁部３７ａが容易に変形できるようになっており、マニホールド４６内の圧力が変動したときに、底壁部３７ａの変形によってマニホールド４６内の圧力変動が減衰される。

最上層のプレート３１には、複数のノズル４４にそれぞれ対応する複数の圧力室４７が形成されている。複数の圧力室４７は、複数のノズル４４と同様に、４本のマニホールド４６に対応して４列に配列されている。複数の圧力室４７は、圧電アクチュエータ２４の振動板６０によって覆われている。各圧力室４７は、走査方向に長い形状を有し、上方から見て、その一端部が対応するノズル４４と重なり、その他端部はマニホールド４６と重なるように配置されている。尚、図２に示すように、４つの圧力室４７の列のうち、ブラックインクに対応する圧力室４７の列は、対応するマニホールド４６に対して右側に配置されているのに対して、他の３色のインクに対応する圧力室４７の列は、マニホールド４６に対して左側に配置されている。

図３、図４に示すように、上から２番目に位置するプレート３２には、マニホールド４６と複数の圧力室４７を接続する、複数の絞り流路４９が形成されている。また、最上層のプレート３１とノズルプレート３９との間に位置する合計７枚のプレート３２〜３８には、圧力室４７とノズル４４とを接続する連通流路４３を構成する、個別流路孔３２ｃ〜３８ｃがそれぞれ形成されている。尚、ノズルプレート３９のすぐ上に位置するプレート３８の個別流路孔３８ｃは、マニホールド４６と重なる位置にある薄肉部３８ａよりも厚い、厚肉部３８ｄに形成されている。

以上説明したプレート３１〜３９が積層された状態で接合されることで、流路ユニット２３が構成されている。そして、流路ユニット２３内には、１つのマニホールド４６から分岐して、絞り流路４９、圧力室４７、及び、連通流路４３を経てノズル４４に至る個別流路が、複数形成されている。

尚、金属プレート３１〜３８の、他のプレートとの接合面には、余剰の接着剤を逃すための逃し溝が形成されている。図５下側の図は、上側に示すインクジェットヘッド４の下面図において丸部で囲まれた領域における、プレート３８の下面の拡大図である。図５の拡大図に示すように、ノズルプレート３９と接合されるプレート３８の下面の、複数の個別流路孔３８ｃの周囲領域Ｘには、これら個別流路孔３８ｃをそれぞれ取り囲むように、複数の環状の逃し溝５５が形成されている。また、隣接する２つの環状の逃し溝５５は、接続溝５６によって接続されている。また、図示は省略するが、他のプレート３１〜３７にもそれぞれ上記のような逃し溝が形成されている。接着剤による接合時には、上記の逃し溝に余剰の接着剤を逃すことで、余剰の接着剤がインク流路内に流入することが防止される。

ところで、記録用紙１００のジャム（紙詰まり）、あるいは、記録用紙１００が撓んだ状態で搬送された場合などに、インクジェットヘッド４のインク吐出面３９ａに、搬送方向に搬送される記録用紙１００が接触することがある。このとき、インク吐出面３９ａの、吐出口４４ａの縁部や吐出口４４ａの周囲領域に傷がついて、吐出曲がりなどの不具合が生じることがある。特に、本実施形態のように、インク吐出面３９ａが撥液膜４０に覆われている構成においては、吐出口４４ａの周囲の撥液膜４０に傷がついて撥水性が低下することにより、吐出口４４ａの周囲にインクが残留しやすくなり、吐出不良が発生する虞がある。そこで、図３〜図５に示すように、流路ユニット２３のインク吐出面３９ａには、記録用紙１００が、吐出口４４ａの周囲に接触することを防止するための、複数の保護部５０が形成されている。

図３〜図５に示すように、インク吐出面３９ａの、４本のマニホールド４６とそれぞれ重なる領域において、複数の保護部５０が搬送方向に沿って配列されており、４列の保護部列５１を構成している。また、先にも説明したが、ノズルプレート３９には、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクをそれぞれ吐出する４列のノズル列４８（４８ｋ，４８ｙ，４８ｃ，４８ｍ）が、走査方向に並んで配置されている。その上で、図５に示すように、４つの保護部列５１（５１ａ〜５１ｄ）は、４列のノズル列４８と走査方向に並んで配置されている。

まず、４列のノズル列４８の走査方向における両外側に、これら４列のノズル列４８を走査方向に挟むように、２列の保護部列５１ａ，５１ｄがそれぞれ配置されている。また、イエローのノズル列４８ｙとシアンのノズル列４８ｃの間に保護部列５１ｂが配置されている。さらに、シアンのノズル列４８ｃとマゼンタのノズル列４８ｍの間にも保護部列５１ｃがそれぞれ配置されている。これにより、ブラックのノズル列４８ｋとイエローのノズル列４８ｙは、２列の保護部列５１ａ，５１ｂによって走査方向に挟まれている。また、シアンのノズル列４８ｃは、２列の保護部列５１ｂ，５１ｃに挟まれている。さらに、マゼンタのノズル列４８ｍも、２列の保護部列５１ｃ，５１ｄに挟まれている。

このように、複数の保護部５０（凸部５３）が、ノズル４４の配列方向（搬送方向）に沿って、走査方向において複数のノズル４４と並んで配列されている。さらに、各ノズル列４８は、走査方向における近い位置にそれぞれ配置された２列の保護部列５１によって挟まれている。そのため、キャリッジ３が左方に移動する場合でも右方に移動する場合でも、記録用紙１００が各ノズル４４の周囲領域に接触しにくくなる。従って、インク吐出面３９ａの、各ノズル４４の吐出口４４ａの周囲部分が、その近くに位置する保護部５０によって確実に保護されることになり、撥液膜４０が傷つくことが防止される。

各保護部５０の構成の詳細について説明する。各保護部５０は、合成樹脂製のノズルプレート３９と、合成樹脂よりも硬い金属製のプレート３８が積層された状態で、この積層体５２が一体となって下方へ突き出すように変形することによって形成されている。即ち、各保護部５０は、プレート３８にノズルプレート３９側へ突出するように形成された凸部５３と、この凸部を覆うノズルプレート３９の部分である被覆部５４とで構成されている。図３、図５に示すように、各保護部５０（凸部５３）は、平面視で搬送方向（ノズル配列方向）に長い、略楕円形の平面形状を有する。尚、後で説明するが、複数の保護部５０は、積層体５２に対する、プレート３８側からのプレス加工によって行われている。また、この保護部５０は、マニホールド４６と重なって位置しているプレート３８の薄肉部３８ａに、プレス加工が施されることによって形成されている。

図４に示すように、各保護部５０は、インク吐出面３９ａからｈ１だけ突出している。記録用紙１００が、インク吐出面３９ａのノズル４４の周囲領域へ接触するのを確実に防止するには、保護部５０の高さ（インク吐出面３９ａからの突出量）ｈ１は、ある程度大きいことが好ましい。そのため、保護部５０の高さｈ１は、例えば１００μｍ程度であることが好ましい。

また、保護部５０の内部にある、金属製の凸部５３自体も、インク吐出面３９ａよりもｈ２（＜ｈ１）突出している。そのため、保護部５０に記録用紙１００が繰り返し衝突して、仮に、凸部５３を覆っているノズルプレート３９の被覆部５４が削られて凸部５３が露出したとしても、凸部５３自身がインク吐出面３９ａから突出しているために、吐出口４４ａの周囲の保護機能は維持される。

凸部５３の頂部は、丸みを帯びた形状に形成されている。従って、凸部５３が合成樹脂の被覆部で覆われてなる保護部５０も、全体として丸みを帯びた形状となっている。そのため、記録用紙１００が保護部５０に衝突しても記録用紙１００が傷みにくくなっている。また、インク吐出面３９ａに付着したインクをワイパー２２で拭き取る場合に、保護部５０にワイパー２２がひっかかりにくい。尚、ノズルプレート３９の被覆部５４が削られて、凸部５３がノズルプレート３９から露出したときには、凸部５３の形状によっては、ワイパー２２が傷ついたり、記録用紙１００が凸部５３にひっかかったりする虞がある。そのため、凸部５３の頂部の湾曲はできるだけ緩やかであることが好ましく、例えば、曲率半径は１０μｍ以上であることが好ましい。

（圧電アクチュエータ）
図２、図３に示すように、圧電アクチュエータ２４は、振動板６０と、圧電層６４，６５と、複数の個別電極６２と、共通電極６６を備えている。振動板６０は、複数の圧力室４７を覆った状態で流路ユニット２３の上面に接合されている。２枚の圧電層６４，６５は、振動板６０の上面に積層されている。複数の個別電極６２は、上層の圧電層６５の上面において、複数の圧力室４７とそれぞれ対向するように配置されている。共通電極６６は、２枚の圧電層６４，６５の間において、複数の圧力室４７に跨って配置されている。

複数の個別電極６２は、圧電アクチュエータ２４を駆動するドライバＩＣ６７とそれぞれ接続されている。一方、共通電極６６は常にグランド電位に保持されている。また、上層の圧電層６５の、個別電極６２と共通電極６６とに挟まれた部分は、それぞれ、厚み方向に分極されている。

ノズル４４からインクを吐出させる際の圧電アクチュエータ２４の動作は以下の通りである。ある個別電極６２に対してドライバＩＣ６７から駆動信号が印加されると、この個別電極６２とグランド電位に保持されている共通電極６６の間に電位差が生じる。これによって、圧電層６５の、個別電極６２と共通電極６６の間に挟まれた部分に厚み方向の電界が生じる。また、圧電層６５の分極方向と電界の方向とが一致するために、圧電層６５はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この圧電層６５の収縮変形に伴って、振動板６０の圧力室４７と対向する部分が圧力室４７側に凸となるように撓む。このとき、圧力室４７の容積が減少してその内部のインクに圧力が付与され、圧力室４７に連通するノズル４４からインクの液滴が吐出される。

次に、上述したインクジェットヘッド４の製造方法について、流路ユニット２３の製造工程を中心に説明する。図６は、インクジェットヘッド４の製造工程を説明する図である。

（流路形成工程）
まず、図４に示される、流路ユニット２３を構成する複数の金属プレート３１〜３８に対して、それぞれ、圧力室４７やマニホールド４６となる孔や、個別流路孔３２ｃ〜３８ｃなどの、それぞれインク流路の一部を構成する各種流路孔を、エッチングで形成する。また、このとき同時に、プレート３７にハーフエッチングで凹部３７ｂを形成する。また、プレート３８にも、ハーフエッチングで凹部３８ｂを形成することによって、薄肉部３８ａを形成する。

（撥液膜形成工程）
次に、図６（ａ）に示すように、ノズルプレート３９となる合成樹脂プレート７０の一方の面（インク吐出面３９ａとなる面）に、撥液膜４０を形成する。撥液膜４０は、フッ素系樹脂のフィルムを合成樹脂プレート７０に貼り付けることによって形成してもよいし、液状のフッ素系樹脂を合成樹脂プレート７０に塗布することによって形成してもよい。

（積層工程）
次に、図６（ｂ）に示すように、ノズルプレート３９となる合成樹脂プレート７０と、先の工程で複数の個別流路孔３８ｃが形成された１枚の金属プレート３８とを積層し、両者を接着剤で接合する。

（保護膜貼付工程）
次に、図６（ｃ）に示すように、合成樹脂プレート７０の、インク吐出面３９ａとなる面に、合成樹脂フィルムからなる保護膜７１を貼り付ける。この保護膜７１は、例えば、ＵＶ剥離性の接着剤を用いて合成樹脂プレート７０に接着する。

（ノズル形成工程）
次に、図６（ｄ）に示すように、積層体５２の合成樹脂プレート７０に対してレーザー加工を行って、複数のノズル４４を形成する。詳細には、図示しないレーザー照射装置から積層体５２に対して、プレート３８の複数の個別流路孔３８ｃが形成されている部分にそれぞれレーザー光を照射する。照射されたレーザー光は個別流路孔３８ｃを通過して、合成樹脂プレート７０を貫通する。これにより、合成樹脂プレート７０の、複数の個別流路孔３８ｃと重なる部分に、複数のノズル４４がそれぞれ形成される。尚、合成樹脂プレート７０の、インク吐出面３９ａとなる下面は、保護膜７１に覆われているため、ノズル４４の形成時に発生するススがインク吐出面３９ａの撥液膜４０に付着することが防止される。

（保護部形成工程）
次に、図６（ｅ）に示すように、積層体５２にプレス加工を行って、複数の保護部５０を形成する。まず、保護膜７１で覆われた積層体５２を、複数の孔７２ａを有するダイ７２の上に設置する。その際、金属プレート３８の薄肉部３８ａがダイ７２の複数の孔７２ａを覆うように、積層体５２を設置する。次に、金属プレート３８の薄肉部３８ａにパンチ７３を当て、積層体５２に対して、プレート３８側からパンチ７３の先端部を押し込んでプレス加工を行う。これにより、金属のプレート３８に塑性変形を生じさせて凸部５３を形成するとともに、積層体５２全体を部分的に下方に突出変形させる。また、この際、パンチ７３の押し込み量は、凸部５３の頂部が、ノズルプレート３９（合成樹脂プレート７０）のインク吐出面３９ａよりも下に突き出るように、パンチ７３の押し込み量を設定しておく。尚、ノズルプレート３９のインク吐出面３９ａは保護膜７１に覆われて、ダイ７２に接触していないため、ノズルプレート３９に形成されている撥液膜４０が傷むことが防止される。

尚、本実施形態では、上記の保護部形成工程に先立って、予め、金属のプレート３８の上面に凹部３８ｂを形成してある。その上で、凹部３８ｂによって形成された、金属プレート３８の薄肉部３８ａにプレス加工を施すことによって、複数の保護部５０が形成される。薄肉部３８ａにプレス加工を行うことで、そのプレス加工による変形が、薄肉部３８ａと厚肉部３８ｄとの境界を越えて、個別流路孔３８ｃが形成されている厚肉部３８ｄ側に広がりにくいため、変形が広がる範囲が限定される。尚、先にも述べたが、プレート３８の凹部３８ｂには、プレス加工による保護部５０形成の目的の他、マニホールド４６の底壁部３７ａを形成するプレート３７との間に空間４１を形成して、底壁部３７ａを変形可能とするという目的もある（図４参照）。

（保護膜除去工程）
次に、図６（ｆ）に示すように、合成樹脂プレート７０（ノズルプレート３９）から保護膜７１を剥離する。保護膜７１が、ＵＶ剥離性の接着剤でノズルプレート３９に接合されている場合には、ＵＶを照射することによって保護膜７１を簡単に剥離することができる。その他、保護膜７１の種類によっては、適当な溶剤によって保護膜７１を溶かして除去することも可能である。

（接合工程）
次に、複数の保護部５０及び複数のノズル４４が形成された積層体５２と、流路ユニット２３を構成する他のプレート３１〜３７、及び、圧電アクチュエータ２４の振動板６０を接合する。詳細には、図６（ｇ）に示すように、積層体５２、金属プレート３１〜３７、及び、振動板６０のそれぞれの接合面に熱硬化性接着剤を塗布してから積層し、ヒータプレート７４，７５によって上下両側から加熱しながら押圧することで接着を行う。尚、図６（ｇ）に示すように、下側のヒータプレート７５には、押圧接着の際に、積層体５２の保護部５０が押し潰されてしまうのを防止するために、保護部５０と接触しない凹状、あるいは、孔状の逃がし部７５ａが形成されていることが好ましい。上記の接合工程後、振動板６０の上に、別工程で製造した圧電層６４，６５を貼り付けて、圧電アクチュエータ２４を形成する。

以上説明した本実施形態では、合成樹脂製のノズルプレート３９と積層される金属製のプレート３８には、ノズルプレート３９側に突出する凸部５３が形成されている。そして、この凸部５３がノズルプレート３９の被覆部５４によって覆われることで、ノズル４４の吐出口４４ａの周囲を保護する保護部５０が構成されている。凸部５３が形成されているプレート３８は金属製であることから、凸部５３の強度も高く、耐久性に優れる。また、凸部５３は、合成樹脂の被覆部５４で覆われていることから、インク吐出面がワイパー２２によって拭き取られる際に、ワイパー２２が傷つきにくい。

また、凸部５３を覆っているノズルプレート３９の被覆部５４に、記録用紙１００が繰り返し衝突することによって、被覆部５４が徐々に削られていき、最終的に凸部５３が露出することが考えられる。しかし、本実施形態では、金属製の凸部５３は、ノズルプレート３９のインク吐出面３９ａよりも突出しているため、凸部５３を覆っているノズルプレート３９が削られて凸部５３が露出しても、この凸部５３によって、吐出口４４ａの周囲の保護機能は維持される。また、凸部５３自身は、硬い金属材料で形成されているため、凸部５３を覆う被覆部５４のように簡単に削られてしまうことはない。尚、金属製の凸部５３が露出すると、この凸部５３にワイパー２２や記録用紙１００が直接当たることになる。そのため、凸部５３の頂部の曲率は緩やかであることがよく、具体的には、曲率半径が１０μｍ以上であることが好ましい。これにより、頂部にワイパー２２が当たったときにワイパー２２が傷つきにくい。また、凸部５３に記録用紙１００がひっかかることも防止できる。

尚、図５の拡大図に示すように、プレート３８の下面の、個別流路孔３８ｃを取り囲む領域Ｘには、ノズルプレート３９と接着剤で接合したときの、余剰の接着剤を逃す逃し溝５５が形成されている。但し、プレート３８の、凸部５３が形成されている領域Ｙには逃し溝５５が形成されていない。従って、凸部５３を覆うノズルプレート３９の被覆部５４が削られて凸部５３が露出しても、接着剤の逃し溝５５が露出することはないため、ワイパー２２による拭き取り時などに、逃し溝５５にインクが溜まるという問題が生じない。

合成樹脂製のノズルプレート３９に保護部５０を形成する場合に、加熱が必要な方法（熱プレス等）で成形すると、合成樹脂のノズルプレート３９が加熱されることによって、反りが生じ、剥離等が発生する虞がある。この点、本実施形態では、合成樹脂のノズルプレート３９と金属のプレート３８とが積層された状態で、プレート３８に対してプレス加工を行って塑性変形させることによって、プレート３８に凸部５３が形成されている。このプレス加工では、合成樹脂のノズルプレート３９が加熱されることはないため、ノズルプレート３９が反ることはなく、剥離等の問題は生じない。また、凸部５３の高さが高いほど、凸部５３による吐出口４４ａの周囲の保護効果は高くなるが、プレス加工を採用することによって、プレート３８に突出量の大きい凸部５３を形成することが容易である。

本実施形態において、インクジェットヘッド４は、キャリッジ３とともに、搬送方向（ノズル配列方向）と交差する方向（走査方向）に、記録用紙１００に対して移動する。そのため、インク吐出面３９ａの吐出口４４ａの周囲にインクが付着したときに、インクジェットヘッド４の移動によってインク吐出面３９ａ付近に発生する気流の影響や、インクジェットヘッド４が走査方向端位置で反転する際の加減速の影響で、そのインクが走査方向に移動しやすくなる。また、走査方向に移動したインクは、走査方向においてノズル４４に隣接する凸部５３に溜まりやすくなる。

その際、インクが、凸部５３の一箇所に集中して溜まっていると、振動等の原因によって溜まったインクが飛び散ったときに周囲に与える影響が大きくなるため、凸部５３にインクが溜まるにしてもなるべく分散させておきたい。この点、本実施形態では、ノズル配列方向に並ぶ複数の凸部５３は、それぞれノズル配列方向に長い楕円形状を有する。そのため、各凸部５３の走査方向における側部において、インクがノズル配列方向に分散、あるいは、広がって溜まることになり、凸部に溜まったインクが飛散したときの、周囲への影響を小さく抑えることができる。

以上説明した本実施形態において、インクジェットヘッド４が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。流路ユニット２３が、本発明の「流路構造体」に相当する。個別流路孔３８ｃが形成されたプレート３８が、個別流路部分を有する本発明の「流路部材」に相当する。ノズルプレート３９の下面のインク吐出面３９ａが、本発明の「液体吐出面」に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、合成樹脂プレート７０にレーザー加工で複数のノズル４４を形成してから、積層体５２に複数の保護部５０（凸部５３、被覆部５４）を形成している（図６（ｄ），（ｅ）参照）。これに対して、ノズル形成工程と保護部形成工程の順番を逆にして、積層体５２に複数の保護部５０を形成してから、合成樹脂プレート７０に複数のノズル４４を形成してもよい。

２］プレート３８に凸部５３を形成する方法は、プレス加工には限られない。例えば、プレート３８の下面にエッチングを行って凸部５３を形成してから、このプレート３８の下面に、ノズルプレート３９となる合成樹脂プレート７０を接合してもよい。あるいは、機械加工で凸部５３を形成することも可能である。

３］凸部５３の形状は前記実施形態の構成には限られない。前記実施形態のようにプレス加工で凸部５３を形成する場合であれば、パンチ７３の先端部やダイ７２の形状を変更することにより、様々な形の凸部５３を形成することが可能である。例えば、平面視で真円形状、矩形状、正方形状等、様々な凸部５３を形成することが可能である。

４］凸部５３の形成位置についても、前記実施形態の構成には限られない。前記実施形態の図５では、１つのノズル列４８の、その走査方向両側に、凸部５３（保護部５０）が２列に配列されているが、図７に示すように、少なくとも一部のノズル列４８（ここでは、ノズル列４８ｋ）について、走査方向の一方側にのみ、凸部５３の列が配置されていてもよい。

また、前記実施形態では、プレート３８の凹部３８ｂは、薄肉部３８ａを形成するためだけでなく、その上に位置するマニホールド４６の底壁部３７ａを変形させるための空間を確保させるという目的にも使用されている。そのため、図５に示すように、凸部５３は、マニホールド４６と重なる位置に形成されている。しかし、複数の凸部５３とマニホールド４６とが重なっている必要は特にない。即ち、図８に示すように、複数の凸部５３は、マニホールド４６の位置とは関係なく、自由な位置に配置されてよい。例えば、プレート３８の、４列のノズル列４８よりも搬送方向上流側、あるいは、搬送方向下流側の部分にも、凸部５３が形成されてもよい。これにより、ノズル４４の周囲の保護効果が高まる。

５］ノズルプレート３９と、このノズルプレート３９に積層されるプレート３８（流路部材）の、材質の組み合わせは、合成樹脂と金属には限られない。プレート３８が、ノズルプレート３９よりも硬い材質となるような組み合わせであれば、他の材質の組み合わせも採用できる。例えば、ノズルプレート３９と積層される流路部材が、ノズルプレート３９よりも硬い樹脂、あるいは、ガラス、セラミックス等の無機材料で形成されたものであってもよい。このような材質の流路部材の場合、エッチングや機械加工で凸部を形成することも可能である。さらに、流路部材は、ベースとなる基材に、この基材とは異なる材料からなる凸部が取り付けられたものであってもよい。例えば、基材が柔らかい樹脂で形成され、この基材に、金属やセラミックス等からなる硬い凸部が積層されてもよい。

６］前記実施形態のインクジェットヘッド４は、キャリッジ３とともに記録用紙１００に対して移動しながらインクを吐出する、いわゆる、シリアルタイプのヘッドであるが、本発明の適用対象は、上記のようなシリアルヘッドには限られない。例えば、プリンタ本体内に固定的に設置され、記録用紙１００の幅方向に配列された複数のノズルを有する、いわゆる、ラインタイプのヘッドにも、本発明を適用することは可能である。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。

４ インクジェットヘッド
２２ ワイパー
２３ 流路ユニット
３８ プレート
３８ｃ 個別流路孔
３９ ノズルプレート
３９ａインク吐出面
４４ ノズル
４４ａ 吐出口
５３ 凸部
５４ 被覆部
５５ 逃し溝

Claims (5)

1. 液体を吐出する複数のノズル、及び、前記複数のノズルに連通する液体流路が形成された流路構造体を備え、
   前記流路構造体は、
   前記複数のノズルが形成されたノズルプレートと、
   前記ノズルプレートと積層された状態で接合され、前記液体流路のうちの前記複数のノズルに連通する複数の個別流路部分が形成され、且つ、前記ノズルプレートよりも硬い材料からなる凸部を有する流路部材と、を有し、
   前記凸部は、前記流路部材に、前記ノズルプレート側に突出するように形成され、この凸部は前記ノズルプレートによって覆われており、
   前記凸部は、前記ノズルプレートの、前記ノズルの吐出口が配置される液体吐出面よりも突出していることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記ノズルプレートは合成樹脂で形成され、
   前記流路部材は金属で形成され、
   前記ノズルプレートと前記流路部材とが積層された状態で、前記流路部材に前記ノズルプレートと反対側からプレス加工が施されることによって、前記流路部材に前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記凸部の頂部の曲率半径が、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記ノズルプレートと前記流路部材は、接着剤で接合され、
   前記流路部材の前記ノズルプレート側の面のうちの、前記凸部が形成されている第１領域以外の第２領域に、前記接着剤を逃すための逃し溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置。
5. 前記複数のノズルは、所定のノズル配列方向に沿って配列され、
   前記流路部材の複数の前記凸部が、前記複数のノズルと並んで、前記ノズル配列方向に沿って配列され、
   各凸部は、前記流路部材の面方向と平行な方向に長い形状を有し、
   各凸部は、その長手方向が、前記ノズル配列方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体吐出装置。

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