JP2023043014A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】振動板と圧電素子との絶縁性を確保しながら、位置精度を確保することができる液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】
一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧電素子と、構造体と、振動板と、複数の第１凸部と、第２凸部と、複数の圧力室と、を備える。複数の圧電素子は、圧電材料で構成される。構造体は、前記複数の圧電素子に並んで設けられる。振動板はプレート部を有する。複数の第１凸部は、前記プレート部の一方側において前記圧電素子に対向する位置に形成され有機高分子材料で構成される。第２凸部は前記プレート部の一方側において前記構造体に対向する位置に形成され有機高分子材料で構成される。複数の圧力室は前記プレート部の他方側に形成され、液体を吐出する複数のノズルに連通する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

インクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドにおいて、ＰＺＴ等の圧電体を用いて振動板を変形させることで振動板に面する圧力室を変形させて圧力室に連通するノズルからインクを吐出させる方式が用いられている。このようなインクジェットヘッドにおいて電極が振動板に直交する面に形成されていることがあり、圧電柱を直接振動板に接触させると、振動板が導電性の場合にショートしてしまう場合がある。このため、振動板に、電極間より狭い凸部を設けることで、圧電体と振動板が電気接続によりショートすることを防ぐ技術が提供されている。しかしながら、振動板に、圧電柱に対向する部位に微細な突起が設けられている場合、振動板に接合される周辺部材との位置精度を確保することが困難となる。

このような液体吐出ヘッドにおいて、振動板と圧電素子との絶縁性を確保しながら、位置精度を確保することが求められている。

特開２０１１－５６７３０号公報 特開２０１２－２４０３９６号公報

本発明が解決しようとする課題は、振動板と圧電素子との絶縁性を確保しながら、位置精度を確保できる液体吐出ヘッドを提供することである。

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧電素子と、構造体と、振動板と、複数の第１凸部と、第２凸部と、複数の圧力室と、を備える。複数の圧電素子は、圧電材料で構成される。構造体は、前記複数の圧電素子に並んで設けられる。振動板はプレート部を有する。複数の第１凸部は、前記プレート部の一方側において前記圧電素子に対向する位置に形成され有機高分子材料で構成される。第２凸部は前記プレート部の一方側において前記構造体に対向する位置に形成され有機高分子材料で構成される。複数の圧力室は前記プレート部の他方側に形成され、液体を吐出する複数のノズルに連通する。

第１実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す断面図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す斜視図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す説明図。

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記録装置１００について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、インクジェットヘッド１の概略構成を示す断面図であり、図２はインクジェットヘッド１の一部の概略構成を示す斜視図である。図３はインクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図である。図４はインクジェット記録装置１００の概略構成を示す説明図である。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向をそれぞれ示す。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す。

図１乃至図３に示すように、インクジェットヘッド１は、ベース１０と、圧電部材２０と、振動板３０と、マニホールド４０と、複数のノズル５１を有するノズルプレート５０と、構造部としてのフレーム部材６０と、ＦＰＣ７０と、を備える。

圧電部材２０は、複数の圧電素子としての駆動圧電素子２３及び補助圧電素子２４を交互に備える。圧電部材２０は、複数の溝２２によって一方側が複数に分割される。すなわち、圧電部材２０は、一端側が例えばダイシング加工などで溝２２が形成されることにより複数に分割され、他端側が連結し、図中Ｘで示す第３方向に沿って駆動圧電素子２３と補助圧電素子２４とが溝２２を挟んで交互に並列配置される。圧電部材２０は、例えばベース１０の第１方向の一方側の端部に配置され、ベース１０に接合される。複数の圧電部材は厚さ方向が第１方向に沿って積層され、互いに接着層を介して接着されている。なお、圧電部材２０は製造過程において分極されている。

図３に示すように、駆動圧電素子２３及び補助圧電素子２４は、例えば積層圧電体であり、図中Ｚ方向で示す第１方向に沿って積層される複数枚の圧電体層２１１と、ダミー層２１２と、各圧電体層の主面に形成される内部電極２２１，２２２と、外部電極２２３，２２４と、を備える。なお、一例として、駆動圧電素子２３と補助圧電素子２４は同じ構成とする。

圧電体層２１１は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系、または無鉛のＫＮＮ（ニオブ酸ナトリウムカリウム）系等の圧電材料から薄板状に構成される。複数の圧電体層２１１は厚さ方向が積層方向に沿って積層され、互いに接着層を介して接着されている。

内部電極２２１、２２２は銀パラジウムなどの焼成可能な導電性材料で所定形状に構成される導電膜である。内部電極２２１、２２２は各圧電体層２１１の主面の所定領域に形成される。内部電極２２１，２２２は、互いに異なる極である。例えば一方の内部電極２２１は図中Ｙ方向で示す第２方向において圧電体層２１１の一方の端部に至り、他方の端部には至らない領域に形成される。第２方向は積層方向である第１方向に直交する方向である。他方の内部電極２２２は、図中Ｙ方向で示す第２方向において圧電体層２１１の一方の端部には至らず、他方の端部に至る領域に形成される。内部電極２２１，２２２は圧電素子２３，２４の側面に形成される外部電極２２３，２２４にそれぞれ接続される。

外部電極２２３，２２４は、圧電素子２３，２４の表面に形成され、内部電極２２１，２２２の端部を集めて構成される。例えば外部電極２２３，２２４は、積層方向と直交する第２方向における一方の端面と他方の端面とに、それぞれ形成される。外部電極２２３，２２４はメッキ法やスパッタ法など既知の方法で、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕなどにより成膜されている。外部電極２２３と外部電極２２４とは例えば異なる極であり、外部電極２２３と外部電極２２４とが異なる側面部にそれぞれ配置されている。あるいは、外部電極２２３と２２４が同じ側面部の異なる領域に取り回されていてもよい。

本実施形態において一例として外部電極２２３を個別電極、外部電極２２４を共通電極とする。複数の圧電素子２３，２４の個別電極となる外部電極２２３は、電極層が溝によって分割され、互いに独立して配置される。共通電極となる外部電極２２４は、電極層が溝よりもベース側の領域で互いに連結され、例えば接地される。

個別電極となる外部電極２２３は例えばＦＰＣ７０に接続され、各種配線を介して、駆動ＩＣ等の実装部品に接続される。

例えば、個々の外部電極２２３、２２４は、配線により駆動ＩＣを介して、駆動部としての制御部１１６の駆動回路１１６１に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）による制御によって駆動制御可能に構成される。

ダミー層２１２は、圧電体層２１１と同材料である。ダミー層２１２は電極を片側にしか有さず、電界がかからないので変形しない。すなわち、ダミー層２１２は圧電体としては機能せず、圧電部材２０をベース１０に固定するベースとなり、あるいは組立中や組立後の精度を出すために研磨する研磨代となる。

一例として、各圧電素子２３，２４は、圧電体層２１１の積層数を５０層以下、各層の厚さを１０μｍ～４０μｍ、厚さと総積層数の積を１０００μｍ未満とする。

圧電素子２３，２４は、外部電極２２３，２２４を介して内部電極２２１，２２２に電圧が印加されることで、圧電体層２１１の積層方向に沿って縦振動する。ここで言う縦振動とは、例えば「圧電定数ｄ３３で定義される厚み方向の振動」である。なお本実施形態においては一例として図１に示すように、１つおきに配される複数の駆動圧電素子２３が振動板３０を挟んで圧力室３１に対応して配置され、残りの補助圧電素子２４は振動板３０を挟んで隔壁部４２に対向する位置に配置される。ここで、振動部を構成する圧電素子２３，２４と、圧電部材２０の外周に配された非振動部となるフレーム部材６０の、振動板３０側の対向面である端面２３１、２４１、６０１は、面一であり、高さ方向となるＺ方向において、同一の平面上に配される。

振動板３０は、複数の圧電素子２３，２４の積層方向の一方側、すなわちノズルプレート５０側の面に接合される。振動板３０は例えば変形可能に構成されたプレート部３０１と、圧電部材２０の駆動圧電素子２３及び補助圧電素子２４に接合される第１凸部３０２と、フレーム６０に接合される第２凸部３０３と、を備える。

プレート部３０１は、例えば厚さ方向が積層方向である第１方向に沿って配された平板状であり、第１方向と直交する面方向に延出する。プレート部３０１は例えば金属板であり、各圧力室３１に対向するとともに個別に変位可能な複数の振動部位を有し、複数の振動部位が一体に連なって形成される。例えばプレート部３０１は１枚の平板状に構成され、各圧電素子２３，２４に接合された領域がそれぞれ個別に変位する振動部位を構成する。プレート部３０１は例えばＳＵＳ板で構成され、Ｚ方向に沿う厚さ寸法は５μｍ～１５μｍ程度に構成される。なお、プレート部３０１は、複数の振動部位が、変位しやすいように、振動部位と隣接する部位あるいは互いに隣接する振動部位間に、折り目や段差が形成されていてもよい。

第１凸部３０２及び第２凸部３０３はプレート部３０１の他方側の主面に形成される。凸部３０２，３０３は、絶縁性を有する有機高分子材料で構成され、例えば感光性のポリイミドで構成される。第１凸部３０２は、圧電素子２３，２４の端面２３１，２４１に対向配置される。すなわち第１凸部３０２は、複数の圧電素子２３，２４の端面２３１，２４１に対向する領域に形成され、端面２３１，２４１と同形状で所定の厚さを有する、絶縁層である。第２凸部３０３は、フレーム６０の端面６０１に対向配置される。すなわち第２凸部３０３は、プレート部３０１の他方側の主面において、フレーム６０の端面６０１に対向する領域に形成され、端面６０１と同形状で所定の厚さを有する、絶縁層である。第１凸部３０２及び第２凸部３０３は、プレート部３０１の他方側の面に、同じ厚さに形成される。すなわち複数の第１凸部３０２及び第２凸部３０３の端面は同じ高さ位置に並んで配置される。第１凸部３０２及び第２凸部３０３はプレート部３０１よりも厚さ寸法が小さく構成される。例えば凸部３０２、３０３は、プレート部３０１の、圧力室３１側の面とは反対側の他方側の主面に、均一な膜厚で成膜され、露光処理及び現像処理により、圧電素子２３，２４の端面２３１，２４１、及びフレーム６０の端面６０１と、同形状に成形される。凸部３０２、３０３の厚さは５μｍ以下に構成される。

例えば圧力室３１に対向配置される第１凸部３０２は、圧電素子２３の端面２３１よりも第１方向に沿う幅寸法が小さく構成されている。なお、圧力室３１に対向する第１凸部３０２やフレーム６０に対向配置される第２凸部３０３は、対向する端面２４１，６０１と同寸法であってもよく、あるいは小さく構成されていてもよい。一例として本実施形態においては、第１凸部３０２の端面が、対向配置される端面２３１，２４１よりも第１方向の寸法が小さく構成されるとともに、第２凸部３０３は端面６０１と同じ大きさに形成される。

振動板３０は、駆動圧電素子２３の伸長と圧縮によって、当該圧電素子２３に対向配置された部位が変位することで、変形する。

振動板３０は、圧電素子２３，２４の一方側の端面２３１，２４１及びフレーム部材６０の端面６０１に、接合される。一例として、本実施形態において、振動板３０の第１方向一方側の主面において第２方向の両端の領域はマニホールド４０に接合される。インクジェットヘッド１の第２方向における中央部において、振動板３０のマニホールド４０との間にはインクが収容可能な圧力室３１及びガイド流路３４が形成される。振動板３０の、第１方向の他方側の主面の一端側の領域が第１凸部３０２を介して圧電素子２３，２４に接合され、第２方向における他端側の所定の領域が第２凸部３０３を介してフレーム６０の端面６０１に接合される。例えば第１凸部３０２、第２凸部３０３は、圧電素子２３，２４の端面２３１，２４１及びフレーム６０の端面６０１に、接着される。なお、圧電素子２３，２４の端面２３１，２４１及びフレーム６０の端面６０１は、振動板３０の接合前に、同一面となるように研磨処理が施されていてもよい。

本実施形態において、振動板３０のプレート部３０１の第１方向他方側の面における一部と、フレーム６０との間には、インクが収容可能な共通室３２が形成される。すなわち、振動板３０は一方側が圧電素子２３，２４、フレーム６０及び共通室３２にそれぞれ面しているとともに、他方側が圧力室３１、隔壁部４２、及びガイド流路３４に、それぞれ面している。

振動板３０は、厚さ方向に貫通するとともに圧力室３１と共通室３２とを連通させる開口部３３を有する。振動板３０の第１方向における一方側に圧力室３１が形成され、振動板３０の第１方向における他方側に、共通室３２が形成される。共通室３２は第３方向に延出するとともに、第３方向に並ぶ複数の圧力室３１に連通する。振動板３０は、圧電素子２３，２４の変形に伴って変形することにより、圧力室３１の容積を変化させる。

マニホールド４０は、振動板３０の一方側に接合される。マニホールド４０は、ノズルプレート５０と振動板３０との間に配され、隔壁部４２によって隔てられる複数の圧力室３１と、複数の圧力室３１から開口部３３に向けて第２方向に延びるとともに隔壁部４２によって隔てられるガイド流路３４と、を有する所定のインク流路３５が形成される。マニホールド４０は、振動板３０の外縁部に接合される枠状部４１と、複数のインク流路３５を隔てる複数の隔壁部４２と、ガイド流路３４を形成するガイド壁４３と、を備える。

また、第３方向に並列する複数の圧力室３１は、隔壁部４２によって隔てられる。すなわち、圧力室３１の第３方向の両側は隔壁部４２によって構成される。複数の圧力室３１は、振動板３０のプレート部３０１の一方側に形成される。各圧力室３１は、第１方向一方側に配されるノズルプレート５０に形成されたノズル５１に連通する。また、圧力室３１は、ノズルプレート５０の反対側が振動板３０によって塞がれる。

複数の圧力室３１は、ガイド流路３４及び開口部３３を介して共通室３２に連通する。圧力室３１は共通室３２からガイド流路３４を経て供給される液体を保有し、圧力室３１の一部を形成する振動板３０の振動によって変形することで、ノズル５１から液体を吐出する。

隔壁部４２は、第３方向に並ぶ複数の圧力室３１間を隔てるとともに、第３方向に並ぶ複数のガイド流路３４間を隔て、圧力室３１及びガイド流路３４の両側部を構成する壁部材である。隔壁部４２は振動板３０を介して、補助圧電素子２４に対向配置され、補助圧電素子２４によって支持される。

ノズルプレート５０は、例えばＳＵＳ・Ｎｉなどの金属やポリイミドなどの樹脂材料からなる厚さ１０μｍ～１００μｍ程度の方形の板状に構成される。ノズルプレート５０は圧力室３１の一方側の開口を覆うように、マニホールド４０の一方側に配置されている。ノズルプレート５０には、厚さ方向に貫通する複数のノズル５１が形成される。ノズル５１は第３方向に沿って並び、ノズル列が形成される。各ノズル５１は、複数の圧力室３１に対応する位置にそれぞれ設けられている。

フレーム部材６０は振動板３０の第１方向における他方側に配置される。フレーム部材６０は圧電素子２３，２４とともに振動板３０に接合される構造体である。フレーム部材６０は圧電素子２３，２４の、振動板３０の振動方向に直交する方向に設けられ、例えば本実施形態においては圧電部材２０の周りに配置される。フレーム部材６０は、インクジェットヘッド１の外郭を構成する。またフレーム部材６０は、内部に液体の流路を形成していてもよい。本実施形態において、フレーム部材６０は、振動板３０の他方側に接合されるとともに、振動板３０との間に共通室３２を形成する。

共通室３２は、フレーム部材６０の内側に形成され、振動板３０に設けられた開口部３３及びガイド流路３４を通じて圧力室３１に連通する。

ＦＰＣ７０は、個別電極に接続される。ＦＰＣ７０は、例えば圧電素子２３，２４の外部電極２２３に電気的及び機械的に接続される。

以上のように構成されたインクジェットヘッド１において、ノズルプレート５０とフレーム部材６０と、マニホールド４０と、振動板３０とによって、ノズル５１に連通する複数の圧力室３１と、複数のガイド流路３４と、複数の圧力室３１に連通する共通室３２と、を有するインク流路３５が形成される。例えば共通室３２はカートリッジに連通し、インクが共通室３２を通じて各圧力室３１へ供給される。全ての圧電素子２３，２４は配線により電圧が印加可能に接続されている。インクジェットヘッド１において、制御部１１６が、駆動ＩＣ１１６１により電極２２１，２２２に駆動電圧を印加すると、駆動対象の駆動圧電素子２３が積層方向、すなわち各圧電体層２１１の厚さ方向に振動する。つまり、駆動圧電素子２３は縦振動する。

具体的には、制御部１１６は、駆動対象の駆動圧電素子２３の内部電極２２１，２２２に駆動電圧を印加して、駆動対象の駆動圧電素子２３を選択的に駆動する。そして、駆動対象の駆動圧電素子２３による、引張方向の変形と圧縮方向の変形を組み合わせて、振動板３０を変形させ、圧力室３１の容積を変化させることで、共通室３２から液体を導き、ノズル５１から吐出させる。

以下、インクジェットヘッド１を備えるインクジェット記録装置１００の一例について、図４を参照して説明する。インクジェット記録装置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。

インクジェット記録装置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Ａに沿って、吐出対象物である印刷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。

筐体１１１は、インクジェット記録装置１００の外郭を構成する。筐体１１１の所定箇所に、用紙Ｐを外部に排出する排出口を備える。

媒体供給部１１２は複数の給紙カセットを備え、各種サイズの用紙Ｐを複数枚積層して保持可能に構成される。

媒体排出部１１４は、排出口から排出される用紙Ｐを保持可能に構成された排紙トレイを備える。

画像形成部１１３は、用紙Ｐ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。

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。

支持部１１７は、画像形成の際に、搬送ベルト１１８の上面である保持面に用紙Ｐを支持するとともに、ベルトローラ１２０の回転によって所定のタイミングで搬送ベルト１１８を送ることにより、用紙Ｐを下流側へ搬送する。

ヘッドユニット１３０は、複数（４色）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、供給ポンプ１３４と、を備える。

本実施形態において、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１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。

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との水頭値に対応して、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の各吐出ノズル２８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。

供給ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。供給ポンプ１３４は、供給流路に設けられている。供給ポンプ１３４は、配線により制御部１１６の駆動回路１１６１に接続され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）による制御によって制御可能に構成される。供給ポンプ１３４は、インクジェットヘッド１に液体を供給する。

搬送装置１１５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に至る搬送路Ａに沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａに沿って配置される複数のガイドプレート対１２１と、複数の搬送用ローラ１２２と、を備えている。

複数のガイドプレート対１２１は、それぞれ、搬送される用紙Ｐを挟んで対向配置される一対のプレート部材を備え、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って案内する。

搬送用ローラ１２２は、制御部１１６の制御によって駆動されて回転することで、用紙Ｐを搬送路Ａに沿って下流側に送る。なお、搬送路Ａには用紙の搬送状況を検出するセンサが各所に配置される。

制御部１１６は、コントローラであるＣＰＵ等の制御回路と、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。

以上のように構成されたインクジェット記録装置１００において、制御部１１６は、例えばインターフェイスにおいてユーザが操作入力部の操作による印刷指示を検出すると、搬送装置１１５を駆動して用紙Ｐを搬送するとともに、所定のタイミングでヘッドユニット１３０に対して印字信号を出力することで、インクジェットヘッド１を駆動する。インクジェットヘッド１は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、駆動ＩＣに駆動信号を送り、内部電極２２１，２２２に駆動電圧を印加して吐出対象の駆動圧電素子２３を選択的に駆動して積層方向に縦振動させ、圧力室３１の容積を変化させることでノズル５１からインクを吐出し、搬送ベルト１１８上に保持された用紙Ｐに画像を形成する。また、液体吐出動作として、制御部１１６は、供給ポンプ１３４を駆動することで、インクタンク１３２からインクジェットヘッド１の共通室３２にインクを供給する。

ここで、インクジェットヘッド１を駆動する駆動動作について、説明する。本実施形態に係るインクジェットヘッド１は、圧力室３１に対向配置される駆動圧電素子２３を備え、これらの駆動圧電素子２３は配線により電圧が印加可能に接続されている。制御部１１６は、画像データに応じた画像信号により、駆動ＩＣに駆動信号を送り、駆動対象の駆動圧電素子２３の内部電極２２１，２２２に駆動電圧を印加して、駆動対象の駆動圧電素子２３を選択的に変形させる。そして、振動板３０の引張方向の変形と圧縮方向の変形を組み合わせて、圧力室３１の容積を変化させることで、液体を吐出させる。

例えば制御部１１６は、引っ張り動作と、圧縮動作とを交互に行う。インクジェットヘッド１において、対象の圧力室３１の内容積を増加させる引張時には、駆動対象の駆動圧電素子２３を収縮し、駆動対象外の駆動圧電素子は変形させない。また、インクジェットヘッド１において対象の圧力室３１の内容積を減少させる圧縮時には、駆動対象の駆動圧電素子２３を伸長し、駆動対象外の駆動圧電素子は変形させない。

上述した実施形態に係るインクジェットヘッド１及びインクジェット記録装置１００によれば、振動板３０と圧電素子２３，２４との絶縁性を確保しながら、位置精度を確保することができる。すなわち、振動板３０が、圧電素子２３，２４及びフレーム部材６０に接合される部位に絶縁性の凸部３０２，３０３を有することにより、振動板３０と圧電素子２３，２４との絶縁性を確保でき、複数の部材の接合面の位置精度を向上できる。また、凸部３０２，３０３は、プレート部３０１の接合面側に、レジストプロセスを用いることで、電鋳法などの特殊な製法を用いる必要がないため、安価に成形することができる。また、圧電素子２３，２４毎に対応する凸部３０２，３０３を設ける構造としたため、振動板３０を圧力室３１毎に変形させやすく、圧電素子２３の振動を、圧力室３１ごとに独立させて正確に伝達させることができる。
また、上記実施形態において、電鋳膜より強度のあるポリイミドを用いて凸部３０２，３０３を形成したことにより、振動板３０を薄くしながら強度を保つことができ、圧力室３１と圧電素子２３，２４とを近づけることにより、効率よく駆動部の振動を液室へと伝達することができる。上記実施形態において、プレート部３０１より柔らかい感光性樹脂材料で構成される凸部３０２，３０３を、プレート部３０１よりも薄くすることで、剛性を保つことができる。したがって、圧電素子２３の振動を圧力室３１へと伝達することができ、かつ、絶縁特性を持った振動板３０を実現することができる。

また、例えば圧電素子に対向する部位のみに樹脂層を形成する場合には、周辺の部材との高さ精度を確保することが困難となり、接着不良の原因となる。しかし、上記実施形態に係るインクジェットヘッド１においては、圧電素子２３，２４に対向する部位に加え、圧電素子２３，２４とは別体の構造体であるフレーム部材６０に対向する部位に、同厚さの凸部３０２、３０３を形成する。これにより、複数の凸部３０２，３０３を同一高さの平面に形成しやすく、接着の精度も向上できる。また、上記実施形態によれば、凸部３０２，３０３を絶縁性とすることにより、例えば金属膜で構成する場合に比べて、圧電素子２３，２４と振動板３０との間の絶縁性を確保しやすい。例えば金属製の場合には圧電素子の端部に形成された電極に至らないように、圧電素子の端面よりも狭い部位に凸部を形成する必要があり、微細な加工が必要であったが、凸部３０２，３０３を絶縁性とすることにより、要求される加工精度を緩和できる。

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。

例えば上記実施形態において、構造体としてフレーム部材６０を説明したが、これに限られるものではない。例えば構造体は、圧電素子２３，２４とともに振動板３０に接合される、他の部材であってもよい。

例えば、上記実施形態においては、複数層の圧電部材を積層し、積層方向の縦振動（ｄ３３）を用いて圧電素子２３を駆動する構成としたが、これに限られるものではない。例えば圧電素子が単層の圧電部材で構成される形態にも適用可能であるし、横振動（ｄ３１）により駆動する形態にも適用可能である。

また、圧電素子２３，２４の具体的な構成や、流路の形状、マニホールド４０、ノズルプレート５０、フレーム部材６０を含む各種部品の構成や位置関係は上述した例に限られるものではなく、適宜変更可能である。また、ノズル５１や圧力室３１の配列も上記に限られるものではない。たとえばノズル５１を２列以上配列してもよい。また複数の圧力室３１の間に、ダミー室を形成してもよい。また、圧電素子２３，２４が積層方向の両端にダミー層２１２を有する例を示したがこれに限られるものではなく、圧電素子２３，２４の一方側のみにダミー層２１２を有していてもよく、あるいは圧電素子２３，２４がダミー層２１２を備えない構成であってもよい。

また、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。

また、上記実施形態において、インクジェットヘッド１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。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、振動板と圧電素子との絶縁性を確保しながら、位置精度を確保することができる液体吐出ヘッドを提供できる。

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。

１…インクジェットヘッド、１０…ベース、２０…圧電部材、２２…溝、２３…駆動圧電素子、２４…補助圧電素子、３０…振動板、３１…圧力室、３２…共通室、３３…開口部、３４…ガイド流路、３５…インク流路、４０…マニホールド、４１…枠状部、４２…隔壁部、４３…ガイド壁、５０…ノズルプレート、５１…ノズル、６０…フレーム部材、７０…配線基板、７１…ベース層、７３…ハンダメッキ層、７４…接着層、７５…絶縁カバー層、１００…インクジェット記録装置、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１７…支持部、１１８…搬送ベルト、１１９…支持プレート、１２０…ベルトローラ、１２１…ガイドプレート対、１２２…搬送用ローラ、１３０…ヘッドユニット、１３２…インクタンク、１３３…接続流路、１３４…供給ポンプ、２０１…積層圧電体、２２１，２２２…内部電極、２２３，２２４…外部電極、３０１…プレート部、３０２…第１凸部、３０３…第２凸部。

Claims (5)

1. 圧電材料で構成される複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子に並んで設けられる構造体と、
   プレート部を有する振動板と、
   前記プレート部の一方側において前記圧電素子に対向する位置に形成され有機高分子材料で構成される複数の第１凸部と、
   前記プレート部の一方側において前記構造体に対向する位置に形成され有機高分子材料で構成される第２凸部と、
   前記プレート部の他方側に形成され、液体を吐出する複数のノズルに連通する、複数の圧力室と、
   を備える、液体吐出ヘッド。
2. 前記圧電素子の表面に電極が形成され、
   複数の前記ノズルは第１方向において並んで配置され、
   複数の前記圧力室及び圧電素子が前記第１方向に並んで配置され、
   前記圧電素子は積層圧電体である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１凸部及び前記第２凸部は、感光性樹脂材料で構成され露光により成形される絶縁層である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１凸部及び前記第２凸部の厚さ寸法は、前記プレート部の厚さ寸法より小さい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記構造体は前記複数の圧電素子の周りに設けられるフレーム部材であり、
   前記第１凸部と前記第２凸部の、前記振動板に対向する対向面は面一であり、前記有機高分子材料はポリイミドであり、前記第１凸部及び前記第２凸部の厚みが５μｍ以下である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

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