JP2020175677A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路部材と保護部材とに跨って供給部材を接着する際に、その接合時の押圧力が保護部材を介して圧電素子に作用するのを抑制すること。【解決手段】ヘッドユニット１６は、圧力室２８に連通する開口３０ａを有する第２流路部材２２と、第２流路部材２２に、圧力室２８と重なるように設けられた圧電素子４１と、第２流路部材２２に、圧電素子４１を覆うように配置された保護部材２６と、第２流路部材２２と保護部材２６に跨って接着されたインク供給部材２７とを備えている。保護部材２６とインク供給部材２７とを接着する第１接着剤６１が、第２流路部材２２とインク供給部材２７とを接着する第２接着剤６２よりも厚い。【選択図】図５

Description

本発明は、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、複数の圧力室が形成された流路形成基板と、流路形成基板に積層された連通板と、連通板に接合されたノズルプレートと、流路形成基板に複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電素子とを有する。

流路形成基板は、例えば、シリコン単結晶基板からなる。連通板も、例えば、シリコン単結晶基板であるが、流路形成基板よりも厚い基板である。また、連通板は流路形成基板よりも平面的なサイズが大きい部材であり、その外周部が流路形成基板から張り出している。流路形成基板に形成された圧力室は、連通板に形成された連通路を介してノズルプレートのノズルと連通している。流路形成基板には、複数の圧力室を覆う振動板が配置され、振動板の上には圧電膜や電極膜が成膜されることによって圧電素子が形成されている。また、連通板には複数の圧力室に連通するマニホールドが形成され、連通板の流路形成基板から張り出した張出部に、マニホールドの開口が配置されている。

さらに、インクジェットヘッドは、圧電素子を覆うように流路形成基板に接合された保護部材と、マニホールドにインクを供給するための供給部材を有する。供給部材は、連通板の、マニホールドの開口が形成された張出部に接合される。また、供給部材は、連通板の張出部から、連通板とは高さ位置が異なる保護部材にも跨るように配置され、連通板と保護部材の両方に接合されている。

特開２０１５−１６３４４０号公報

上記特許文献のインクジェットヘッドでは、供給部材が、連通板だけでなく、保護部材にも接合されている。ここで、流路形成基板の上には圧電素子に付帯する薄膜が積層されており、それらの上に保護基板が接合される。この構成では、流路形成基板と保護部材との間に様々な膜が存在するために、それらの製造公差が積み重なることによって、保護部材の高さが設計寸法よりも高くなることもあり得る。この状態で、保護部材に供給部材を押し付けて接合すると、大きな押圧力が流路形成基板の圧電素子の形成領域に作用し、圧電素子やそれに付帯する薄膜が破損する虞がある。

本発明の目的は、流路部材と保護部材とに跨って供給部材を接着する際に、その接合時の押圧力が保護部材を介して圧電素子に作用するのを抑制することである。

本発明の液体吐出装置は、ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する液体供給口を有する流路部材と、前記流路部材に、前記圧力室と重なるように設けられた圧電素子と、前記流路部材に、前記圧電素子を覆うように配置された保護部材と、前記流路部材の前記液体供給口に連通する供給流路が形成され、前記流路部材と前記保護部材に跨って接着された供給部材と、を備え、前記保護部材と前記供給部材とを接着する第１接着剤が、前記流路部材と前記供給部材とを接着する第２接着剤よりも厚いことを特徴とするものである。

本実施形態に係るプリンタ１の概略的な平面図である。 ヘッドユニット１６の平面図である。 ヘッドユニット１６の平面図（インク供給部材２７の図示省略）である。 ヘッドユニット１６の平面図（インク供給部材２７と保護部材２６の図示省略）である。 図２のV-V線断面図である。 図２のVI-VI線断面図である。 図５の圧電アクチュエータ２４の一部拡大図である。 ヘッドユニット１６の製造工程を示す図であり、（ａ）は圧電アクチュエータ２４の形成、（ｂ）は保護部材２６の接合と圧力室２８のエッチング、（ｃ）は第２流路部材２２等の接合、（ｄ）はインク供給部材２７の接合、をそれぞれ示す。 ヘッドユニット１６の製造工程を示す図であり、（ａ）はＣＯＦ２５の接続、（ｂ）は被覆材６３の注入、をそれぞれ示す。 変更形態のヘッドユニット１６Ａの断面図である。 別の変更形態のヘッドユニット１６Ｂの断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、図１において記録用紙１００が搬送される方向を、プリンタ１の前後方向と定義する。また、記録用紙１００の幅方向をプリンタ１の左右方向と定義する。さらに、前後方向及び左右方向と直交する、図１の紙面垂直方向をプリンタ１の上下方向と定義する。

（プリンタの概略構成）
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、制御装置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に沿って左右方向（以下、走査方向ともいう）に往復移動可能に構成されている。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は、走査方向に並ぶ４つのヘッドユニット１６を備えている。４つのヘッドユニット１６は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１７が装着されるカートリッジホルダ７と、図示しないチューブによってそれぞれ接続されている。

各ヘッドユニット１６は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に形成された複数のノズル３６（図４、図５参照）を有する。各ヘッドユニット１６のノズル３６は、インクカートリッジ１７から供給されたインクを、プラテン２に載置された記録用紙１００に向けて吐出する。尚、ヘッドユニット１６の詳細については、後ほど説明する。

搬送機構５は、前後方向にプラテン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を前方（以下、搬送方向ともいう）に搬送する。

制御装置６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備え
る。 制御装置６は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＡＳＩＣにより、記録用紙１００への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、制御装置６は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ１５等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。

＜ヘッドユニットの詳細＞
次に、インクジェットヘッド４のヘッドユニット１６の構成について詳細に説明する。尚、４つのヘッドユニット１６はそれぞれ同じ構成を有するものであるため、以下では、４つのヘッドユニット１６のうちの１つについて説明する。

図２〜図６に示すように、ヘッドユニット１６は、第１流路部材２１、第２流路部材２２、ノズルプレート２３、圧電アクチュエータ２４、ＣＯＦ（Chip On Film）２５、保護部材２６、インク供給部材２７等を備えている。尚、図２〜図４においては、保護部材２６の穴２６ｂ、インク供給部材２７の穴２７ｂを通過して上方へ延びる、ＣＯＦ２５の図示が省略されている。

（第１流路部材、第２流路部材、ノズルプレート）
まず、第１流路部材２１、第２流路部材２２、及び、ノズルプレート２３について説明する。上記３つの部材はそれぞれ矩形の平面形状を有し、上から、第１流路部材２１、第２流路部材２２、ノズルプレート２３の順で、上下に積層されている。第１流路部材２１の上に、後述する圧電素子４１を成膜プロセスで形成する関係上、第１流路部材２１には、シリコン単結晶基板が用いられている。一方、第２流路部材２２とノズルプレート２３の材質については、シリコン単結晶基板には限られず、金属や樹脂などで形成されてもよい。但し、熱による反りやクラックを防止する観点から、第２流路部材２２とノズルプレート２３も、第１流路部材２１と同じ材料、即ち、シリコン単結晶基板で形成されていることが好ましい。

第１流路部材２１には、水平面に沿って平面的に配置された複数の圧力室２８が形成されている。各圧力室２８は、走査方向に長い矩形の平面形状を有する。複数の圧力室２８は、搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ２つの圧力室列を構成している。また、２つの圧力室列の間で、圧力室２８の搬送方向における位置は互いに異なっている。より具体的には、各圧力室列における圧力室２８の配列間隔をＰとしたときに、左右２つの圧力室列の間では、圧力室２８の搬送方向における位置が、Ｐ／２ずつずれている。

図７に示すように、第１流路部材２１の上面には、後述する圧電アクチュエータ２４の振動膜４０が形成され、この振動膜４０によって複数の圧力室２８が覆われている。振動膜４０は、例えば、第１流路部材２１を構成するシリコン単結晶基板の表面が酸化されることにより形成された、二酸化シリコンの膜である。

第２流路部材２２は、第１流路部材２１の下側に配置されている。図４、図５に示すように、第２流路部材２２は、第１流路部材２１よりも一回り大きな平面形状を有し、全周にわたって、その縁部が第１流路部材２１よりも外側に張り出している。別の言い方をすれば、第２流路部材２２は、第１流路部材２１に対して左右に張り出した２つの第１張出部２２ａと、前後に張り出した２つの第２張出部２２ｂとを有する。

図４、図５に示すように、第２流路部材２２の左右２つの第１張出部２２ａには、２つの圧力室列にそれぞれ対応して搬送方向に延びる２つのマニホールド３０がそれぞれ形成されている。即ち、各マニホールド３０の開口３０ａは、第１流路部材２１から露出している。２つのマニホールド３０には、後述するインク供給部材２７を介して、１つのインクカートリッジ１５からのインクが供給される。即ち、本実施形態では、２つのマニホールド３０に同色のインクが供給される。

また、第２流路部材２２には、マニホールドから左右方向内側に延びる絞り流路３１と、絞り流路３１と圧力室２８とを繋ぐ連通路３２とが形成されている。各圧力室２８は、連通路３２及び絞り流路３１を介して、対応するマニホールド３０と連通している。さらに、第２流路部材２２には、各圧力室２８と、後述するノズルプレート２３のノズル３６とを連通させる連通路３３も形成されている。

第２流路部材２２の下面には、各マニホールド３０を覆うように、可撓性のダンパー膜３４が接合されている。ダンパー膜３４は、各マニホールド３０内のインク圧力変動を減衰させるためのものである。ダンパー膜３４の下方には、金属製の枠状のスペーサ３８を介して保護プレート３５が配置され、ダンパー膜３４は、このダンパー膜３４と隙間を空けて配置された保護プレート３５によって保護されている。

ノズルプレート２３には、複数の圧力室２８にそれぞれ対応する複数のノズル３６が形成されている。各ノズル３６は、第２流路部材２２に形成された連通路３３を介して、第１流路部材２１の圧力室２８と連通している。複数のノズル３６は、圧力室の配列に従って２列に配列されている。上述した圧力室列２９と同様、２つのノズル列の間においても、ノズル３６の搬送方向の位置がＰ／２ずつずれている。

（圧電アクチュエータ）
次に、圧電アクチュエータ２４について説明する。図７に示すように、圧電アクチュエータ２４は、第１流路部材２１の上方に配置されている。圧電アクチュエータ２４は、振動膜４０と、振動膜４０の上に配置された複数の圧電素子４１を有する。

上述したように、振動膜４０は、第１流路部材２１の上面に形成されて、複数の圧力室２８を覆っている。振動膜４０の厚みは、例えば、１．０〜１．５μｍである。振動膜４０の上面の、複数の圧力室２８と重なる位置には、複数の圧電素子４１がそれぞれ配置されている。複数の圧電素子４１は、圧力室２８と同様、走査方向に並ぶ２つの圧電素子列を構成している。

個々の圧電素子４１の構成について説明する。各圧電素子４１は、振動膜４０の上に配置された下電極４２と、下電極４２の上に配置された圧電膜４３と、圧電膜４３の上に配置された上電極４４を有する。

下電極４２は、振動膜４０の上面において、圧力室２８と重なるように配置されている。この下電極４２は、後述するドライバＩＣ６０から個別に駆動信号が供給される、いわゆる個別電極である。下電極４２の、走査方向内側端部からは、引出部４５が引き出されている。下電極４２及び引出部４５は、例えば、白金（Ｐｔ）で形成されている。また、その厚みは、例えば、０．１μｍである。

圧電膜４３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料により形成される。圧電膜４３の厚みは、例えば、１．０〜２．０μｍである。図３〜図６に示すように、本実施形態では、左側の圧力室列に対応する圧電素子４１の圧電膜４３が繋がり、右側の圧力室列に対応する圧電素子４１の圧電膜４３も繋がっている。つまり、振動膜４０の上には、左側の圧力室列を覆う圧電体４６と、右側の圧力室列を覆う圧電体４６の、２つの圧電体４６が配置されている。

図４、図７に示すように、下電極４２に接続された引出部４５は、下電極４２から走査方向内側に延び、その端部は圧電体４６から露出している。各引出部４５の、圧電体４６から露出した端部には、後述する配線５２が接続される。

上電極４４は、圧電膜４３の上面に配置されている。上電極４４は、例えば、イリジウムで形成されている。また、上電極４４の厚みは、例えば、０．１μｍである。圧電体４６の上面において、複数の圧力室２８に対応する上電極４４が互いに繋がることにより、圧電体４６の上面のほぼ全域を覆う共通電極４９が構成されている。尚、上電極４４（共通電極４９）には、後述するＣＯＦ２５によりグランド電位が付与される。

共通電極４９の上には補助導体５０が設けられている。図４に示すように、補助導体５０は、圧電体４６の左右方向外側の縁部、及び、前後方向両側の２つの縁部の上において共通電極４９に積層されている。左右方向内側の縁部には設けられていない。補助導体５０は、例えば、金（Ａｕ）で形成されている。また、補助導体５０の厚みは、共通電極４９の厚みよりも大きい。

上述したように、下電極４２に接続された引出部４５は、下電極４２から走査方向内側に延びて、圧電体４６から露出している。引出部４５の、上記の露出した端部には配線５２が接続されている。各配線５２は、対応する引出部４５の端部から、走査方向における内側に延びている。配線５２は、例えば、金（Ａｕ）で形成され、補助導体５０と同じ成膜プロセスで形成可能である。

図４に示すように、振動膜４０の２つの圧電素子列の間の領域には、複数の駆動接点５３と２つのグランド接点５４が配置されている。複数の駆動接点５３は搬送方向に１列に配列されている。２つのグランド接点５４は、複数の駆動接点５３を搬送方向に挟むように、駆動接点５３の列に対して搬送方向上流側と下流側に分かれて配置されている。複数の駆動接点５３には、複数の配線５２がそれぞれ接続されている。また、２つのグランド接点５４には、補助導体５０が接続されている。

（保護部材）
図２、図５に示すように、保護部材２６は、第１流路部材２１の上側に複数の圧電素子４１を覆うように配置されている。具体的には、保護部材２６は、振動膜４０や圧電膜４３等の様々な膜が積層された構造を有する圧電アクチュエータ２４の上に、接着剤で接合されている。

保護部材２６は、左右２つの凹状のカバー部２６ａと、２つのカバー部２６ａの間に形成された穴２６ｂとを有する。保護部材２６が第１流路部材２１の上に配置された状態では、左側のカバー部２６ａが、左側の圧電素子列を覆い、右側のカバー部２６ａが、右側の圧電素子列を覆う。また、穴２６ｂから複数の駆動接点５３と２つのグランド接点５４が露出する。尚、保護部材２６の材質は特に限定されないが、例えば、シリコンで形成されたものを好適に採用できる。

（ＣＯＦ）
上述したように、振動膜４０の左右２つの圧電素子列の間の領域には、複数の駆動接点５３と２つのグランド接点５４が前後方向に配列されている。そして、配線部材であるＣＯＦ２５は、振動膜４０の上記領域に接合され、複数の駆動接点５３及び２つのグランド接点５４と電気的に接続されている。ＣＯＦ２５の、第１流路部材２１と反対側の端部は、制御装置６（図１参照）に接続されている。

ＣＯＦ２５の上下方向における途中部には、ドライバＩＣ６０が設けられている。ドライバＩＣ６０は、ＣＯＦ２５に形成された配線（図示省略）を介して、制御装置６と電気的に接続されている。また、ドライバＩＣ６０は、ＣＯＦ２５の配線を介して、複数の駆動接点５３とも電気的に接続されている。そして、ドライバＩＣ６０は、制御装置６から送られる制御信号に基づいて、駆動接点５３に繋がる下電極４２に対して駆動信号を出力し、下電極４２の電位をグランド電位と所定の駆動電位との間で切り換える。尚、グランド接点５４は、ＣＯＦ２５に形成されたグランド線（図示省略）と電気的に接続され、共通電極４９を構成する上電極４４はグランド電位に保持される。

ドライバＩＣ６０から下電極４２に駆動信号が供給されたときの、各圧電素子４１の動作について説明する。駆動信号が供給されていない状態では、下電極４２の電位はグランド電位となっており、上電極４４と同電位である。この状態から、ある下電極４２に駆動信号が供給されて下電極４２に駆動電位が印加されると、下電極４２と上電極４４との間に電位差が生じ、圧電膜４３に、その厚み方向に平行な電界が作用する。この電界により、圧電膜４３は厚み方向に伸びて面方向に収縮し、その結果、圧力室２８を覆う振動膜４０が圧力室２８側に凸となるように撓む。これにより、圧力室２８の容積が減少して圧力室２８内に圧力波が発生することで、圧力室２８に連通するノズル３６からインクの液滴が吐出される。

（インク供給部材）
図２に示すように、インク供給部材２７は、第２流路部材２２とほぼ同じ大きさの矩形の平面形状を有し、第２流路部材２２及び保護部材２６の上方に配置されている。インク供給部材２７の材質は特に限定されないが、例えば、合成樹脂で形成される。図２、図５に示すように、インク供給部材２７の走査方向中央部には、保護部材２６の穴２６ｂと重なり、且つ、この穴２６ｂよりも幅が大きい穴２７ｂが形成されている。図５に示すように、圧電アクチュエータ２４に接続されたＣＯＦ２５は、保護部材２６の穴２６ｂとインク供給部材２７の穴２７ｂを通過して上方へ延びている。

インク供給部材２７は、インクカートリッジ１７が装着されたホルダ７（図１参照）と接続されている。インク供給部材２７内には供給流路５８が形成されており、インク供給流路５８の下端は、第２流路部材２２の第１張出部２２ａに形成されたマニホールド３０と連通する。この構成により、ホルダ７のインクカートリッジ１７内のインクが、インク供給部材２７のインク供給流路５８を介して、第２流路部材２２のマニホールド３０に供給される。

インク供給部材２７の外周部の下面は、第２流路部材２２の外周部の第１張出部２２ａ、第２張出部２２ｂと第２接着剤６２で接着される。また、インク供給部材２７の、穴２７ｂの縁部２７ａの全周は保護部材２６と上下に重なっており、上記縁部２７ａの下面が保護部材２６の上面と第１接着剤６１で接着される。即ち、図５に示すように、走査方向においては、インク供給部材２７は、第２流路部材２２の第１張出部２２ａの上面から、これよりも高い位置にある保護部材２６の上面に跨って接着されている。また、図６に示すように、搬送方向においても、インク供給部材２７は、第２流路部材２２の第２張出部２２ｂから保護部材２６に跨って接着されている。

このように、インク供給部材２７が、第２流路部材２２だけでなく、圧電素子４１を覆う保護部材２６にも跨って接合されている。インク供給部材２７が第２流路部材２２にのみ接着される場合には、保護部材２６の外側に、インク供給部材２７の穴２７ｂの縁部２７ａが接着される領域を確保する必要がある。これに対して、本実施形態の図５、図６では、上記縁部２７ａが保護部材２６と上下に重なり、保護部材２６の上面に接着されている。これにより、第２流路部材２２の平面的なサイズを小さくし、ヘッドユニット１６を小型化することが可能である。特に、本実施形態では、インク供給部材２７は、左右方向の端部（図５参照）と前後方向の端部（図６参照）の両方において、第２流路部材２２から保護部材２６に跨って接着されている。これにより、前後方向と左右方向の両方においてヘッドユニット１６のサイズを小型化することができる。

但し、保護部材２６は、第１流路部材２１の、圧電素子４１の配置領域に設置されている。そのため、インク供給部材２７を保護部材２６に接着する際に、インク供給部材２７を保護部材２６に押しつけて接着剤６１，６２を加熱硬化させるときに、その押圧力の一部が、保護部材２６を介して圧電素子４１の配置領域に作用する虞がある。特に、本実施形態では、第１流路部材２１には、振動膜４０や圧電膜４３等の様々な薄膜が積層され、その上に保護部材２６が接着されている。この構成では、上記の様々な薄膜についての製造公差が積み重なることによって、保護部材２６の高さが設計寸法よりも高くなることもあり得る。このような場合に、保護部材２６にインク供給部材２７を押し付けながら接着すると、第１流路部材２１の圧電素子４１の形成領域に大きな力が作用し、圧電アクチュエータ２４を構成する薄膜が破損する虞がある。

そこで、本実施形態では、図５，図６に示すように、インク供給部材２７と保護部材２６とを接着する第１接着剤６１の厚みｔ１が、インク供給部材２７と第２流路部材２２とを接着する第２接着剤６２の厚みｔ２よりも厚くなっている。この構成では、インク供給部材２７が押圧されたときに、インク供給部材２７は、薄い第２接着剤６２を介して第２流路部材２２に強く押し付けられる。つまり、保護部材２６には力が作用しにくくなるため、圧電アクチュエータ２４の薄膜が破損することを防止できる。

尚、保護部材２６に作用する力を小さくするためには、第１接着剤６１の厚みは５μｍ以上であることが好ましい。一方で、保護部材２６と第２流路部材２２とを確実に接着できるように、第２接着剤６２の厚みは１μｍ〜３μｍとするのがよい。

尚、本実施形態のヘッドユニット１６は、インク供給部材２７からインクが供給される流路部材として、圧力室２８が形成された第１流路部材２１と、マニホールド３０が形成された第２流路部材２２とを有する。ここで、第１流路部材２１は、その上面に様々な成膜プロセスによって薄膜が成膜され、複数の圧電素子４１が形成される基板であり、その製造コストは高くなりがちになる。そのため、第１流路部材２１については、その平面的なサイズを極力小さくして、１枚のシリコンウェハーから数多く切り出せるようにすることが好ましい。

一方、第２流路部材２２については、第１流路部材２１と違って圧電素子４１の成膜プロセスが施されるものではなく、製造コストは第１流路部材２１よりは低い。そこで、本実施形態では、第１流路部材２１を小さくする一方で、第２流路部材２２については第１流路部材２１よりも平面的なサイズが大きい部材としている。その上で、第２流路部材２２の、第１流路部材２１から張り出した張出部２２ａ，２２ｂに、インク供給部材２７が接着される。また、第２流路部材２２は、容積の大きいマニホールド３０が形成される部材であるが故に、ある程度の厚みが必要である。即ち、必然的に、第２流路部材２２は、第１流路部材２１よりも剛性が高い部材となる。このことからも、インク供給部材２７が強く押しつけられる対象としては、第１流路部材２１よりも第２流路部材２２の方が適していると言える。

また、インク供給部材２７の接着に関連して、本実施形態のヘッドユニット１６においては、さらに以下のような構成が採用されている。

（１）第１接着剤６１によって接着される保護部材２６とインク供給部材２７の接着面が、第２接着剤６２によって接着される第２流路部材２２とインク供給部材２７の接着面と比べて、表面粗さが粗くなっていてもよい。尚、ここでの「接着面」とは、インク供給部材２７側の接着面だけでなく、その接着対象である、保護部材２６及び第２流路部材２２の、インク供給部材２７との接着面も含む概念である。

具体的には、インク供給部材２７の保護部材２６との接着面が、インク供給部材２７の第２流路部材２２との接着面よりも粗くなっている。あるいは、保護部材２６の上面の表面粗さが、第２流路部材２２の上面の表面粗さよりも粗くなっていてもよい。このように、保護部材２６とインク供給部材２７との接着面の表面粗さが粗くなっていると、その表面の凹凸によって、接着面に付着した第１接着剤６１が広がりにくくなり盛り上がるため、第１接着剤６１の厚みを大きくしやすくなる。具体的には、インク供給部材２７の、保護部材２６との接着面の表面粗さＲａが１．０μｍ以上、インク供給部材２７の、第２流路部材２２との接着面の表面粗さＲａが１．０μｍ未満である。尚、保護部材２６及び第２流路部材２２が共にシリコン単結晶基板である場合、これら２つの部材側の接着面の表面粗さＲａは１．０ｎｍ未満となる。そのため、第１接着剤６１が広がるのを抑えるためには、インク供給部材２７側の接着面に第１接着剤６１が塗布されるのがよい。

尚、２箇所の接着部分で接着面の表面粗さを異ならせる方法としては、エッチングや研磨、ブラスト等を採用できる。また、保護部材２６と第２流路部材２２が、表面粗さが異なる素材でそれぞれ形成されるのでもよい。

（２）第１接着剤６１が厚いと、インク供給部材２７の接着時の押圧力が保護部材２６にはほとんど作用しなくなる一方で、その分、第２流路部材２２には大きな力が作用する。この点、図５、図６に示すように、第２流路部材２２とインク供給部材２７の接着面の面積は、保護部材２６とインク供給部材２７の接着面の面積よりも大きくなっている。例えば、第２流路部材２２とインク供給部材２７との接着面の左右方向の幅が１．０ｍｍ、保護部材２６とインク供給部材２７との接着面の左右方向の幅が０．５ｍｍである。これにより、第２流路部材２２に局所的に大きな力が作用することが抑制されるため、第２流路部材２２の破損が防止される。

（３）図５、図６に示すように、第１流路部材２１の、保護部材２６の穴２６ｂから露出した領域には、圧電素子４１に接続された駆動接点５３、及び、グランド接点５４が配置され、これらの接点５３，５４にはＣＯＦ２５が接続される。また、これらの接点５３，５４が配置されている領域に対して左右方向及び前後方向に隣接する位置に、保護部材２６とインク供給部材２７の接着部分が配置されている。

ここで、インク供給部材２７の接着時に第１接着剤６１は強く押圧されないために、この第１接着剤６１による接着部分でのインクシール性は低くなる。万が一、この接着部分からインクが漏れた場合、保護部材２６に隣接する、ＣＯＦ２５と接点５３，５４の接続部においてショートが発生する虞がある。そこで、図５、図６に示すように、インク供給部材２７の穴２７ｂの内部に絶縁性の被覆材６３が注入され、ＣＯＦと接点５３，５４の接続部が被覆材６３で覆われている。また、第１接着剤６１による接着部分も被覆材６３で覆われている。これにより、第１接着剤６１による接着部分からインクが漏れたとしても、ＣＯＦ２５と接点５３，５４との接続部にインクが至ることはなく、ショートが防止される。尚、被覆材６３としては、シリコン系、あるいは、エポキシ系のポッティング材を使用できる。

（４）インク供給部材２７が少し傾いた姿勢で保護部材２６に接着された場合、インク供給部材２７の角部２７ｃが保護部材２６に当たって、保護部材２６を傷つける虞がある。そこで、図５、図６に示すように、インク供給部材２７の、保護部材２６と接合される部分の角部２７ｃが面取りされて、角部２７ｃが尖っていないことが好ましい。

次に、上述したヘッドユニット１６の製造方法について、図８、図９を参照して説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、第１流路部材２１となるシリコン単結晶基板６５の表面に、適宜の成膜法によって、振動膜４０、下電極４２、圧電膜４３、上電極４４、配線５２及び補助導体５０を順次積層し、圧電素子４１を有する圧電アクチュエータ２４を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、基板６５に、圧電素子４１を覆うように保護部材２６を接着する。保護部材２６の接着後、基板６５を所定の厚みまで研磨して第１流路部材２１とし、さらに、第１流路部材２１に下面からエッチングを施して圧力室２８を形成する。その後、図８（ｃ）に示すように、圧力室２８が形成された第１流路部材２１に、第２流路部材２２及びノズルプレート２３を接合する。

次に、図８（ｄ）に示すように、第２流路部材２２と保護部材２６とに跨って、インク供給部材２７を接着する。具体的には、保護部材２６と接着されるインク供給部材２７の下面に、液状の第１接着剤６１を塗布する。一方、インク供給部材２７の、第２流路部材２２との接着面には、第２接着剤６２としての接着シートを貼り付ける。尚、液状の第１接着剤６１の塗布厚みは、第１接着剤６１による接着部と第２流路部材２２との間に存在する膜や部材の数に応じて、第１接着剤６１の厚みを大きくすることが好ましい。具体的には、第２接着剤６２による接着部では、インク供給部材２７と第２流路部材２２とが直接接着されるのに対して、第１接着剤６１による接着部では、接着剤６１と第２流路部材２２の間に、第１流路部材２１、振動膜４０、及び、保護部材２６が存在する。そのため、上記３つの部材の公差を接着剤で吸収するために、液状の第１接着剤６１の塗布厚みは、第２接着剤６２となる接着シートの厚みの３倍以上にする。

次に、インク供給部材２７の上面全体にヒータプレート６６を設置し、このヒータプレート６６によりインク供給部材２７を加熱しながら押圧する。これにより、第１接着剤６１と第２接着剤６２をそれぞれ加熱硬化させて、インク供給部材２７を、保護部材２６と第２流路部材２２に接着する。このとき、第１接着剤６１が第２接着剤６２よりも厚いことから、ヒータプレート６６から保護部材２６を介して第１流路部材２１に伝わる力は小さくなる。

このとき、図８（ｄ）に示すように、インク供給部材２７と保護部材２６との接着面が、保護部材２６の左右方向端側に位置する壁部２６ａと、上下方向に重なっていることが好ましい。保護部材２６との接着面においては、第１接着剤６１の厚みが厚いために、第２流路部材２２との接着面と比べると作用する押圧力は小さくなるものの、それでも多少は保護部材２６に力がかかる。このときに、保護部材２６との接着面が上記壁部２６ａと重なっていない場合、即ち、保護部材２６の左右方向中央部のみにインク供給部材２７が接着される場合は、インク供給部材２７から作用する押圧力により、保護部材２６の中央部が下側に撓み、圧電素子４１を傷つける虞がある。この点、本実施形態では、図８（ｄ）のように、接着面が保護部材２６の壁部２６ａと重なっているため、インク供給部材２７から作用する押圧力により、保護部材２６が撓みにくい。

尚、図８（ｄ）では、保護部材２６の左右方向外側部分にインク供給部材２７が接着されているが、保護部材２６の内側部分にインク供給部材２７が接着され、接着面と内側の壁部２６ａが重なっていてもよい。この場合は、インク供給部材２７内のインク供給流路５８の容積を内側に広げることができる。また、これに伴い、インク供給流路５８の左右方向外側の端を内側に寄せて、結果的にインク供給部材２７、及び、これと接着される第２流路部材２２の左右方向の幅を小さくできる。

インク供給部材２７を接着したら、次に、図９（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ２４の駆動接点５３にＣＯＦ２５を接続する。その後、図９（ｂ）に示すように、インク供給部材２７の穴２７ｂの内部に絶縁性の被覆材６３を注入する。その際に、ＣＯＦ２５と駆動接点５３との接続部だけでなく、第１接着剤６１による接着部分も被覆材６３で覆われるように、穴２７ｂの内部には十分な量の被覆材６３を充填する。

以上説明した実施形態において、ヘッドユニット１６が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。第１流路部材２１と第２流路部材２２とが、本発明の「流路部材」に相当する。マニホールド３０の開口３０ａが、本発明の「液体供給口」に相当する。インク供給部材２７が、本発明の「供給部材」に相当する。搬送方向が、本発明の「配列方向」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］図１０のヘッドユニット１６Ａのように、保護部材２６の、第１流路部材２１と反対側となる上面の全域に、インク供給部材２７が接着されていてもよい。保護部材２６とインク供給部材２７との接着面が大きいと、その接着面に第１接着剤６１を塗布したときに、接着面の中央部における盛り上がり量が大きくなるため、第１接着剤６１の厚みを確保しやすくなる。

２］前記実施形態では、第２接着剤６２が接着シートである例を示したが、第１接着剤６１と第２接着剤６２の両方に、液状の接着剤を用いてもよい。この場合、第１接着剤６１、第２接着剤６２としては、それぞれエポキシ系の接着剤を好適に使用できる。第１接着剤６１と第２接着剤６２は同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

また、第１接着剤６１として、硬化前の粘度が、第２接着剤６２の粘度よりも大きいものを採用してもよい。第１接着剤６１の硬化前の粘度が高いと、接着の際に第１接着剤６１が広がりにくくなるため、厚みを確保しやすい。例えば、第１接着剤６１の粘度は１００〜２００ｃＰｓ、第２接着剤６２の粘度は１０〜１００ｃＰｓとする。

また、前記実施形態では、第１接着剤が液状の接着剤で、保護部材の上面に塗布される例を示したが、第１接着剤が液状の接着剤である必要は必ずしもなく、第１接着剤が接着シートであってもよい。

３］前記実施形態では、インク供給部材２７からインクが供給される流路部材が、第１流路部材２１と第２流路部材２２とに分かれているが、このような形態には限られない。図１１のヘッドユニット１６Ｂにおいては、１つの流路部材７０に、複数の圧力室７１とマニホールド７２が形成されている。図１１の流路部材７０は、圧力室７１が形成された部分から、左右方向外側に延びた部分７０ａを有し、この外側部分７０ａにマニホールド７２の開口７２ａが形成されている。その上で、インク供給部材２７は第１接着剤６１によって保護部材２６と接着され、第２接着剤６２によって流路部材７０の上記外側部分７０ａと接着されている。

以上説明した実施形態は、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。

１６ ヘッドユニット
２１ 第１流路部材
２２ 第２流路部材
２６ 保護部材
２７ インク供給部材
２７ｃ 角部
２８ 圧力室
３０ａ 開口
３６ ノズル
４１ 圧電素子
５３ 駆動接点
５４ グランド接点
５８ インク供給流路
６１ 第１接着剤
６２ 第２接着剤
６３ 被覆材
７０ 流路部材
７１ 圧力室
７２ マニホールド
７２ａ 開口

Claims (14)

1. ノズルに連通する圧力室を有する圧力室形成部材と、
   前記圧力室形成部材に、前記圧力室と重なるように設けられた圧電素子と、
   前記圧力室形成部材に、前記圧電素子を覆うように配置された保護部材と、
   前記圧力室形成部材の前記圧力室に液体を供給する供給流路が形成され、前記保護部材と前記保護部材とは異なる部材とに接着された供給部材と、を備え、
   前記保護部材と前記供給部材とを接着する第１接着剤の厚みが、前記異なる部材と前記供給部材とを接着する第２接着剤の厚みと異なることを特徴とするヘッド。
2. 前記第１接着剤の厚みは、前記第２接着剤の厚みより厚いことを特徴とする請求項１に記載のヘッド。
3. 前記第１接着剤の厚みが、前記第２接着剤の厚みの３倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のヘッド。
4. 前記第１接着剤と前記第２接着剤とは異なる材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヘッド。
5. 前記異なる部材は、前記圧力室形成部材より下側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヘッド。
6. 前記異なる部材と前記供給部材とを接着する接着面は、前記保護部材と前記供給部材とを接着する接着面より下側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のヘッド。
7. 前記異なる部材は、前記圧力室形成部材と接着され、前記圧力室と連通するマニホールドが形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヘッド。
8. 前記ノズルが形成されたノズルプレートを備え、
   前記異なる部材は前記ノズルプレートと接着されていることを特徴とする請求項７に記載のヘッド。
9. 前記第１接着剤の硬化前の粘度が、前記第２接着剤の粘度よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のヘッド。
10. 前記第１接着剤の厚みが、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のヘッド。
11. 前記供給部材の、前記保護部材と接合される部分の角部が面取りされていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のヘッド。
12. 前記圧力室形成部材の、前記保護部材と隣接する領域に配置され、前記圧電素子に接続された接点と、
    前記接点に接続された配線部材を備え、
    前記配線部材の前記接点との接続部を覆うように、絶縁性の被覆材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のヘッド。
13. 前記供給部材の前記保護部材との接着面は、前記供給部材の前記異なる部材との接着面と比べて、表面粗さが粗いことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のヘッド。
14. 前記異なる部材と前記供給部材の接着面の面積が、前記保護部材と前記供給部材の接着面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のヘッド。

Images