JP2023170470A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】基板及びアクチュエータのサイズを低減できる液体吐出ヘッドを提供すること。
【解決手段】実施形態の液体吐出ヘッドは、基板と、アクチュエータと、複数の個別電極と、共通電極と、を備える。アクチュエータは、基板に設けられ、一方向に長く形成される。アクチュエータは、長手方向に沿って延びる第１傾斜面、前記長手方向に沿って延び、前記第１傾斜面よりも傾斜角度が大きい第２傾斜面、及び、短手方向に延びる複数の圧力室を有する。個別電極は、前記基板上及び前記第１傾斜面に形成される。複数の個別電極は、前記複数の圧力室をそれぞれ駆動する。共通電極は、前記基板上及び前記第２傾斜面に形成され、前記複数の圧力室を駆動する。
【選択図】 図９

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。

近年、インクジェットヘッド等の液体吐出ヘッドは高生産性が求められ、高速化や液滴量増加が必須となっている。一方でヘッドサイズは小型化されることが望まれており、高生産性と小型化の両立が課題となっている。

セラミックスからなる基板上に、複数の隔壁を所定の間隔で形成し、各隔壁間をインクの流路とする圧電セラミックスをアクチュエータとして設け、隔璧端面をその頂部から底部にかけて外側に広がる傾斜面としたヘッド基板が知られている。上記のようなヘッド基板上の配線形成はフォトリソグラフィによる配線パターン形成を行う。配線パターンは、基板平面に対して垂直方向の側壁へのパターン形成が困難なため、アクチュエータの配線パターンを設ける短手方向の端面を、その頂部から底部にかけて外側に広がる傾斜面とする。

しかしながら、傾斜が緩いほどアクチュエータの短手方向のサイズが大きくなってしまう。そのため、傾斜面の角度を立てることで基板及びアクチュエータ短手方向のサイズを縮小できるが、ベース基板上の平面とアクチュエータ部の斜面とのなす角が４５°以上となる場合、電極パターン形成時のフォトリソグラフィの際に傾斜面で反射した光が斜面面麓付近の基板上に形成された電極パターンに照射されてしまい、電極オープンとなる問題が生じる。

特開２０１２－５１２５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、基板及びアクチュエータのサイズを低減できる液体吐出ヘッドを提供することである。

実施形態の液体吐出ヘッドは、基板と、アクチュエータと、複数の個別電極と、共通電極と、を備える。アクチュエータは、基板に設けられ、一方向に長く形成される。アクチュエータは、長手方向に沿って延びる第１傾斜面、前記長手方向に沿って延び、前記第１傾斜面よりも傾斜角度が大きい第２傾斜面、及び、短手方向に延びる複数の圧力室を有する。個別電極は、前記基板上及び前記第１傾斜面に形成される。複数の個別電極は、前記複数の圧力室をそれぞれ駆動する。共通電極は、前記基板上及び前記第２傾斜面に形成され、前記複数の圧力室を駆動する。

実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す下面図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を一部省略して示す下面図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドのヘッド本体の構成を示す斜視図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を示す断面図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を示す平面図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を一部省略して示す斜視図。 実施形態に係るヘッド本体の構成を一部省略して示す平面図。 実施形態に係るヘッド本体のアクチュエータの傾斜面の構成を示す説明図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す流れ図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドを用いた液体吐出装置の構成を示す説明図。

以下に、実施形態に係る液体吐出ヘッド１及び液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２について、図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の構成を示す斜視図であり、図２は、液体吐出ヘッド１の構成を示す下面図である。図３は、液体吐出ヘッド１の構成を、ノズルプレート１１４を省略して示す下面図である。図４は、液体吐出ヘッド１のヘッド本体１１の構成を、ノズルプレート１１４の一部を切欠して示す斜視図であり、図５は、ヘッド本体１１の構成を示す断面図である。図６は、ヘッド本体１１の基板１１１、アクチュエータ１１３及び電極１１７の構成を示す平面図である。図７は、ヘッド本体１１の基板１１１、アクチュエータ１１３及び電極１１７の構成を拡大して示す斜視図であり、図８は、ヘッド本体１１の基板１１１、アクチュエータ１１３及び電極１１７の構成を拡大して示す平面図である。

図９は、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４の構成を示すとともに、傾斜面１１３４とフォトリソグラフィにおける平行光ＬＡ及び反射光ＬＢとの関係を示す説明図である。図１０は、液体吐出ヘッド１の製造方法の一例として、ヘッド本体１１の電極１１７及び防液壁１１３５を形成する一例を示す流れ図である。図１１は、液体吐出ヘッド１を用いた液体吐出装置２の構成を示す説明図である。なお、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している。

液体吐出ヘッド１は、例えば、図１２に示すインクジェット記録装置などの液体吐出装置２に設けられるシェアモードのインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた液体収容部としての供給タンク２１３２を含むヘッドユニット２１３０に設けられる。

液体吐出ヘッド１は、供給タンク２１３２に貯留された液体としてのインクが供給される。なお、液体吐出ヘッド１は、インクを循環させない非循環式のヘッドであってもよく、また、インクを循環させる循環式のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド１は、非循環式のヘッドの例を用いて説明する。また、液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置２に設けられた温調装置２１１６に接続され、インクの温度制御を行う温調用液体（温調水）が供給される。

図１乃至図４に示すように、液体吐出ヘッド１は、ヘッド本体１１と、マニフォールドユニット１２と、回路基板１３と、カバー１４と、を備える。例えば、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３を一対有するヘッド本体１１を二組有する、サイドシュータタイプの４列一体構造ヘッドである。

ヘッド本体１１は、液体を吐出する。図３乃至図６に示すように、ヘッド本体１１は、基板１１１と、枠部材１１２と、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を有するアクチュエータ１１３と、ノズルプレート１１４と、を備える。ヘッド本体１１は、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１と連通する共通液室１１６を有する。

また、ヘッド本体１１は、基板１１１及びアクチュエータ１１３に、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１を駆動する電極１１７と、を有する。ヘッド本体１１は、基板１１１上に一対のアクチュエータ１１３が配置され、基板１１１及びアクチュエータ１１３上に配線パターンを含む電極１１７が形成されたヘッド基板を、枠部材１１２及びノズルプレート１１４で覆うことで構成される。

本実施形態の例においては、ヘッド本体１１がアクチュエータ１１３を二つ有し、共通液室１１６は、１つの第１共通液室１１６１、及び、二つの第２共通液室１１６２を有する例を用いて説明する。共通液室１１６は、例えば、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一方の開口と連通する第１共通液室１１６１と、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の他方の開口と連通する第２共通液室１１６２と、第１共通液室１１６１の両端と二つの第２共通液室１１６２の両端とを連続する第３共通液室１１６３と、を有する。

基板１１１は、例えばセラミックス材料により矩形板状に形成される。基板１１１は、例えば、一方向に長い矩形状に形成される。基板１１１の一面には、電極１１７の一部となる配線パターンが形成される。具体例として、基板１１１の一面には、電極１１７の後述する複数の個別電極１１８の一部となる配線パターン、及び、単数の共通電極１１９の一部となる配線パターンが形成される。基板１１１の一面には、基板１１１の短手方向に並んで一対のアクチュエータ１１３が設けられる。基板１１１の一面とは、基板１１１の一方の面である。基板１１１は、例えば、単数の供給口１１１１と、複数の排出口１１１２と、を有する。供給口１１１１及び排出口１１１２は、基板１１１の両主面間を貫通する貫通孔である。

供給口１１１１は、インクを第１共通液室１１６１に供給する入口である。供給口１１１１は、基板１１１の短手方向の中央に形成される貫通孔である。供給口１１１１は、基板１１１の長手方向に沿って延びる。換言すると、供給口１１１１は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向及び第１共通液室１１６１の長手方向に沿って一方向に長い長孔である。供給口１１１１は、一対のアクチュエータ１１３の間に設けられ、第１共通液室１１６１と対向する位置に開口する。

排出口１１１２は、インクを共通液室１１６から排出する出口である。排出口１１１２は、複数、例えば、二つ設けられる。排出口１１１２は、例えば、一方向に長い長孔や丸穴に形成される。本実施形態において、排出口１１１２は、一方向に長い長穴に形成される。排出口１１１２の開口面積は、供給口１１１１の開口面積よりも小さい開口面積である。二つの排出口１１１２は、例えば、第１共通液室１１６１と対向する位置であって、且つ、供給口１１１１の長手方向の両端のそれぞれに隣接して配置される。なお、複数の排出口１１１２は、例えば、二つの第３共通液室１１６３に設けられる構成であってもよく、第２共通液室１１６２に設けられていても良い。

枠部材１１２は、基板１１１の一方の主面に接着剤等により固定される。枠部材１１２は、基板１１１に設けられた供給口１１１１、複数の排出口１１１２、及び、アクチュエータ１１３を囲う。例えば、枠部材１１２は、段構造を有する。

例えば、枠部材１１２は、矩形枠状に形成されることで、枠部材１１２の長手方向に沿って一方向に長い開口を形成する。枠部材１１２の開口には、一対のアクチュエータ１１３、供給口１１１１及び二つの排出口１１１２が配置される。

一対のアクチュエータ１１３は、基板１１１の実装面に接着される。一対のアクチュエータ１１３は供給口１１１１を挟んで二列に並んで基板１１１に設けられる。アクチュエータ１１３は、一方向に長い板状に形成される。アクチュエータ１１３は、枠部材１１２の開口内に配置され、基板１１１の主面に接着される。

図３、図４及び図６に示すように、アクチュエータ１１３は、一方向に長く形成される。アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に配置された複数の圧力室１１３１と、長手方向に等間隔に複数配置されるとともに、隣り合う圧力室１１３１の間に配置された空気室１１３２と、を有する。換言すると、アクチュエータ１１３には、長手方向に沿って、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２が交互に配置される。

アクチュエータ１１３の基板１１１とは反対側の面は、ノズルプレート１１４に接着される。アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置され、短手方向である長手方向に直交する方向に沿う複数の溝が形成される。複数の溝は、複数の圧力室１１３１と、複数の空気室１１３２と、を形成する。即ち、複数の溝は、複数の圧力室１１３１を構成する複数の圧力溝と、複数の空気室１１３２を構成する複数の空気溝とを含む。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に等間隔に並んで配置された、間に溝を形成する隔壁を構成する駆動素子である複数の圧電体１１３３を有する。複数の圧電体１１３３は、隣り合う圧電体１１３３の間に複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成し、駆動電圧が印加されることで、圧力室１１３１の容積を変化させる。

図５、図７乃至図９に示すように、アクチュエータ１１３は、例えば、短手方向の幅が、頂部側から基板１１１側に向かって漸次大きくなる。換言すると、アクチュエータ１１３の長手方向に直交する方向（短手方向）に沿った断面の断面形状は、台形状に形成される。即ち、アクチュエータ１１３は、短手方向の側面部に傾斜する傾斜面１１３４を有する。ここで、傾斜面１１３４は、アクチュエータ１１３の短手方向の両側面である。換言すると、アクチュエータ１１３は、長手方向に沿って延びる二つの傾斜面１１３４を有する。二つの傾斜面１１３４は、一方の傾斜面１１３４である第１傾斜面１１３４１と、他方の傾斜面１１３４である第２傾斜面１１３４２である。

図９に示すように、二つの傾斜面１１３４のうち、第１傾斜面１１３４１の傾斜は、第２傾斜面１１３４２の傾斜よりも緩い。即ち、第１傾斜面１１３４１の基板１１１の主面に対する傾斜角度θＡは、第２傾斜面１１３４２の基板１１１の主面に対する傾斜角度θＢよりも小さい。

例えば、第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡは、４５°以下であって、且つ、０°よりも大きい。第１傾斜面１１３４１の好適な例は、４５°である。

例えば、第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢは、４５°よりも大きく、且つ、９０°よりも小さい。なお、第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢの上限値は、９０°より小さく、且つ、第２傾斜面１１３４２に電極１１７の一部を形成できる角度である。

図５及び図９に示すように、一対のアクチュエータ１１３は、短手方向で第２傾斜面１１３４２が隣り合う姿勢で、基板１１１に設けられる。また、一対のアクチュエータ１１３の並び方向は、基板１１１の短手方向となる。

図７及び図８に示すように、第１傾斜面１１３４１には、電極１１７の複数の個別電極１１８の一部となる配線パターンが形成される。また、図８に示すように、第２傾斜面１１３４２には、共通電極１１９の一部となる配線パターンが形成される。

具体例として、アクチュエータ１１３は、一方向に長い矩形板状の二枚の圧電材料を、互いの分極方向が逆向きとなるように対向して接着した積層圧電部材により形成される。ここで、圧電材料は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。アクチュエータ１１３は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板１１１の実装面に接着される。そして、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工等によって、傾斜面１１３４を構成する。また、併せて、基板１１１及びアクチュエータ１１３は、例えば、研磨加工によって、電極１１７の複数の個別電極１１８及び共通電極１１９がパターニングされる表面が研磨され、研磨面が形成される。例えば、研磨面は、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及び傾斜面１１３４の麓の基板１１１上に形成される。また、アクチュエータ１１３は、例えば、切削加工により、複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を形成する複数の溝が形成され、隣り合う溝の間を区切る側壁である圧電体（駆動素子）１１３３が形成される。

また、アクチュエータ１１３の複数の溝内及び傾斜面１１３４の一部には、複数の個別電極１１８の一部となる配線パターン、及び、単数又は複数の共通電極１１９の一部となる配線パターンが形成される。

圧力室１１３１は、液体吐出ヘッド１による印字等の動作時に、変形することで、インクをノズル１１４１から噴射させる。圧力室１１３１は、入口が第１共通液室１１６１に開口し、出口が第２共通液室１１６２に開口する。圧力室１１３１は、入口からインクが流入し、出口からインクが流出する。なお、圧力室１１３１は、入口及び出口として説明した両開口からインクが流入する構成であってもよい。

空気室１１３２は、図７に示すように、入口側及び出口側が、感光性樹脂等により形成された樹脂壁である防液壁１１３５によって塞がれることで、第１共通液室１１６１及び第２共通液室１１６２と隔てられる。具体例として、空気室１１３２の防液壁１１３５は、空気室１１３２を形成する溝内に紫外線硬化樹脂を注入した後、マスクプレート等を用いて、必要な部分、例えば、溝の入口側及び出口側である両端部に紫外線を照射することで形成される。このような防液壁１１３５は、空気室１１３２へのインクの侵入を防止する。また、防液壁１１３５は、アクチュエータ１１３の空気室１１３２の内面に形成された共通電極１１９上に形成される。また、空気室１１３２は、ノズルプレート１１４によって塞がれ、ノズル１１４１が配置されない。よって、空気室１１３２には、インクが流入しない。

図４及び図５に示すように、ノズルプレート１１４は、板状に形成される。ノズルプレート１１４は、枠部材１１２の基板１１１とは反対側の主面に接着剤等により固定される。ノズルプレート１１４は、複数の圧力室１１３１と対向する位置に形成された複数のノズル１１４１を有する。本実施形態において、ノズルプレート１１４は、複数のノズル１１４１が一方向に並ぶノズル列１１４２を二列有する。

第１共通液室１１６１は、一対のアクチュエータ１１３の両端部を除く中央側の間に形成され、供給口１１１１から各アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１の一方の開口へのインクの流路を構成する。第１共通液室１１６１は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。

第２共通液室１１６２は、各アクチュエータ１１３と枠部材１１２との間にそれぞれ形成される。第２共通液室１１６２は、第３共通液室１１６３から複数の圧力室１１３１の他方の開口へのインクの流路を形成する。第２共通液室１１６２は、アクチュエータ１１３の長手方向に沿って延びる。

第３共通液室１１６３は、例えば、アクチュエータ１１３の長手方向の両端と隣接する。第３共通液室１１６３は、一対のアクチュエータ１１３の長手方向の両端側において、第１共通液室１１６１及び二つの第２共通液室１１６２を連通する。第３共通液室１１６３は、第１共通液室１１６１から各アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１を通過せずに、第２共通液室１１６２へ至る一部のインクの流路を形成する。

電極１１７は、金属材料により膜状に形成された電極膜（金属膜）である。電極１１７は、例えば、多層膜により形成される。電極１１７は、例えば、複数の圧力室１１３１のそれぞれ駆動する複数の個別電極１１８と、複数の圧力室１１３１を同時に駆動する単数又は複数の共通電極１１９と、を有する。

図６乃至図８に示すように、電極１１７は、基板１１１の主面及びアクチュエータ１１３の傾斜面１１３４に形成される導体部分である第１電極部１１７１と、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２の底面及び側面に形成される導体部分である第２電極部１１７２と、を有する。

第１電極部１１７１は、配線パターン（引出線）である。第１電極部１１７１は、多層膜により形成される。第２電極部１１７２は、圧力室１１３１及び空気室１１３２を形成する溝の内面に形成される。第２電極部１１７２は、例えば、第１電極部１１７１と同じ層の多層膜により形成される。

例えば、電極１１７は、Ｎｉスパッタ膜、無電解Ｎｉめっき膜、並びに、Ｎｉスパッタ膜及び無電解Ｎｉめっき膜と異なる金属（異種金属）で形成された電解金属めっき膜を含む。なお、電極１１７は、無電解Ｎｉめっき膜及び電解金属めっき膜の間に、電解Ｎｉめっき膜を有する構成であってもよい。電解金属めっき膜は、例えば、Ａｕめっき膜である。

複数の個別電極１１８は、駆動素子である複数の圧電体１１３３に個別に駆動電圧を印加する。複数の個別電極１１８は、各圧力室１１３１を個別に変形させる。個別電極１１８は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。個別電極１１８は、第１電極部１１７１及び第２電極部１１７２によって形成される配線パターンである。複数の個別電極１１８は、回路基板１３に接続される。

具体例として、図７及び図８に示すように、複数の個別電極１１８は、各圧力室１１３１の内面、アクチュエータ１１３の第１傾斜面１１３４１及び基板１１１上に成膜される。具体的には、個別電極１１８は、第２電極部１１７２により、圧力室１１３１を形成する圧電体１１３３の側面、及び、圧力室１１３１（圧力溝）の底面に形成される。また、個別電極１１８は、第１電極部１１７１により、第１傾斜面１１３４１及び基板１１１の研磨面に形成される。個別電極１１８は、圧力室１１３１内から、基板１１１の短手方向の端部へ延び、基板１１１の回路基板１３が接続される接続部１１１６に端部が配置される。個別電極１１８は、圧力室１１３１の底部及び圧電体１１３３を形成する圧電部材の表面に密着するように設けられる。個別電極１１８は、例えば、基板１１１上の個別電極１１８は、枠部材１１２の下面側において、枠部材１１２を基板１１１に接着させる接着剤によって覆われる。

共通電極１１９は、複数の圧電体１１３３に駆動電圧を印加する。共通電極１１９は、例えば、複数の圧電体１１３３の全てに同じ駆動電圧を印加する。共通電極１１９は、複数の圧力室１１３１を同時に変形させる。共通電極１１９は、基板１１１に形成された配線パターン及びアクチュエータ１１３に形成された配線パターンにより形成される。共通電極１１９は、基板１１１の供給口１１１１の内周面から複数の空気室１１３２を形成する圧電体１１３３に渡って設けられた配線パターンである。共通電極１１９は、単数の第１電極部１１７１及び複数の第２電極部１１７２によって形成される配線パターンである。共通電極１１９は、回路基板１３に接続される。即ち、共通電極１１９は、回路基板１３に接続される第１電極部１１７１から複数の第２電極部１１７２を介して、複数の空気室１１３２内に接続される。

具体例として、図８に示すように、共通電極１１９は、各空気室１１３２の内面、アクチュエータ１１３の傾斜面１１３４及び基板１１１上の個別電極１１８が形成される領域を避けた領域に成膜される。具体的には、共通電極１１９は、第２電極部１１７２により、各空気室１１３２を形成する圧電体１１３３の側面、及び、空気室１１３２（空気溝）の底面に形成される。また、共通電極１１９は、第１電極部１１７１により、各空気室１１３２内から、基板１１１の中央部へ向かって、第２傾斜面１１３４２上に設けられるとともに、一対のアクチュエータ１１３の間の基板１１１の研磨面上に形成される。また、共通電極１１９は、基板１１１の短手方向の端部へ延び、基板１１１の回路基板１３が接続される接続部１１１６に端部が配置される。なお、共通電極１１９は、供給口１１１１の内周面及び排出口１１１２の内周面に形成されていてもよい。

換言すると、共通電極１１９は、基板１１１の短手方向の端部に形成された接続部１１１６から複数の個別電極１１８が形成されていない領域、及び、一対のアクチュエータ１１３の間である基板１１１の短手方向中央側を介して、アクチュエータ１１３の第２傾斜面１１３４２及び複数の空気室１１３２の内面に一体に設けられる。また、共通電極１１９のうち、空気室１１３２の防液壁１１３５が設けられる領域に設けられる共通電極１１９の一部は、防液壁１１３５の表面と空気室１１３２の表面との間に配置される。

図１、図４及び図５に示すように、マニフォールドユニット１２は、マニフォールド１２１と、天板１２２と、インク供給管１２３と、インク排出管１２４と、一対の温調用管である温調水供給管１２５及び温調水排出管と、を備える。なお、インク供給管１２３、インク排出管１２４、温調水供給管１２５及び温調水排出管の数は適宜設定できる。

マニフォールド１２１は、板状又はブロック状に形成される。図５に示すように、マニフォールド１２１は、基板１１１の供給口１１１１と連続し、液体供給流路を形成する供給流路１２１１と、基板１１１の排出口１１１２と連続し、液体排出流路を形成する排出流路と、温調用の流体の流路を形成する温調用流路１２１３と、を備える。

マニフォールド１２１の一方の主面は、基板１１１の主面に固定される。また、マニフォールド１２１は、基板１１１が固定される主面とは反対の主面に、天板１２２が固定される。また、マニフォールド１２１には、例えば、インク供給管１２３、インク排出管１２４、温調水供給管１２５及び温調水排出管が天板１２２を介して固定される。

供給流路１２１１は、孔や溝によってマニフォールド１２１に形成される流路である。供給流路１２１１は、インク供給管１２３及び基板１１１の供給口１１１１を流体的に接続する。

排出流路は、孔や溝によってマニフォールド１２１に形成される流路である。排出流路は、インク排出管１２４及び基板１１１の排出口１１１２を流体的に接続する。

温調用流路１２１３は、孔や溝によってマニフォールド１２１に形成される流路である。温調用流路１２１３は、温調水供給管１２５及び温調水排出管を流体的に接続する。

温調用流路１２１３の両端は、マニフォールド１２１の一方の主面に設けられた温調水供給管１２５及び温調水排出管と接続される開口である。また、温調用流路１２１３は、マニフォールド１２１に固定される基板１１１と熱交換が可能に形成される。

天板１２２は、マニフォールド１２１の基板１１１が設けられる面とは反対の面に設けられる。天板１２２は、マニフォールド１２１を覆うことで、供給流路１２１１、排出流路及び温調用流路１２１３を封止する。

また、天板１２２は、各管１２３、１２４、１２５を接続し、各管１２３、１２４、１２５及び各流路１２１１、１２１３を連通させる開口を有する。

インク供給管１２３は、供給流路１２１１に接続される。インク排出管１２４は、排出流路に接続される。温調水供給管１２５及び温調水排出管は、温調用流路１２１３の一次側及び二次側に接続される。

図４に示すように、回路基板１３は、一端が基板１１１の接続部１１１６に接続される配線フィルム１３１と、配線フィルム１３１に搭載されたドライバＩＣ１３２と、配線フィルム１３１の他端に実装されたプリント配線基板１３３と、を備える。

回路基板１３は、ドライバＩＣ１３２により駆動電圧をアクチュエータ１１３の配線パターンに印加することでアクチュエータ１１３を駆動し、圧力室１１３１の容積を増減させて、ノズル１１４１から液滴を吐出させる。

配線フィルム１３１は、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続される。例えば、配線フィルム１３１は、基板１１１の接続部に熱圧着等により固定されるＡＣＦ（異方導電性フィルム）である。接続される配線フィルム１３１は、例えば、一つのヘッド本体１１に対して複数設けられる。本実施形態においては、配線フィルム１３１は、１つのアクチュエータ１１３に二つ連結される。配線フィルム１３１は、例えば、ドライバＩＣ１３２が実装されたＣＯＦ（Chip on Film）である。

ドライバＩＣ１３２は、配線フィルム１３１を介して複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続される。なお、ドライバＩＣ１３２は、配線フィルム１３１ではなく、ＡＣＰ（異方導電ペースト）、ＮＣＦ（非導電性フィルム）、及びＮＣＰ（非導電性ペースト）のような他の手段によって、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９に接続されても良い。

プリント配線基板１３３は、各種電子部品やコネクタが搭載されたＰＷＡ（Printing Wiring Assembly）である。

カバー１４は、例えば、一対のヘッド本体１１の側面、マニフォールドユニット１２及び回路基板１３を覆う外郭体１４１と、一対のヘッド本体１１のノズルプレート１１４側の一部を覆うマスクプレート１４２と、を備える。

外郭体１４１は、例えば、マニフォールドユニット１２のうちインク供給管１２３、インク排出管１２４、温調水供給管１２５及び温調水排出管と、回路基板１３の端部とを、外部に露出させる。

マスクプレート１４２は、一対のヘッド本体１１のうち、複数のノズル１１４１及びノズルプレート１１４の複数のノズル１１４１の周囲を除く部位を覆う。

次に、液体吐出ヘッド１の製造方法の一例として、ヘッド本体１１の電極１１７を成形する例を、図１０に示す流れ図を用いて説明する。

まず、基板１１１及びアクチュエータ１１３の所定の領域に、金属膜を形成する（ＡＣＴ１）。具体例として、先ず、基板１１１及びアクチュエータ１１３の所定の領域に、スパッタリングによりＮｉスパッタ膜を形成する。ここで、所定の領域としては、基板１１１上、アクチュエータ１１３の第１傾斜面１１３４１及び第２傾斜面１１３４２、並びに、アクチュエータ１１３の複数の圧力室１１３１及び複数の空気室１１３２を構成する複数の圧電体１１３３（複数の溝）の内面である。

次に、無電解めっき法を用いて、Ｎｉスパッタ膜上に無電解Ｎｉめっき膜を形成する。例えば、Ｎｉスパッタ膜を触媒として、無電解Ｎｉめっき膜を形成する。これらの工程により、基板１１１及びアクチュエータ１１３の所定の領域に、Ｎｉスパッタ膜／無電解Ｎｉめっき膜による金属膜が形成される。

次に、フォトリソグラフィにより金属膜をパターニングする（ＡＣＴ２）。フォトリソグラフィにより形成する金属膜のパターンは、例えば、基板１１１及びアクチュエータ１１３に形成される複数の個別電極１１８及び共通電極１１９の電極パターンと同じパターンである。

なお、フォトリソグラフィにより金属膜をパターニングする工程においては、図９に示すように、基板１１１の主面に対して直交する方向から平行光ＬＡが照射される。

このとき、第１傾斜面１１３４１に照射された平行光ＬＡは、第１傾斜面１１３４１で反射する。基板１１１の主面に対する第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡは、４５°以下であることから、第１傾斜面１１３４１で反射した光の入射角及び反射角の和θＣは９０°以下となる。このため、第１傾斜面１１３４１の反射光ＬＢは、基板１１１上に照射されることがない。このため、個別電極１１８が電極オープンとなることを防止できる。

また、第２傾斜面１１３４２に照射された平行光ＬＡは、第２傾斜面１１３４２で反射する。基板１１１の主面に対する第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢは、４５°より大きいことから、第２傾斜面１１３４２で反射した光の入射角及び反射角の和θＤは９０°より大きくなる。このため、第２傾斜面１１３４２の反射光ＬＢは、基板１１１上に照射される虞がある。

しかしながら、一対のアクチュエータ１１３は、一対のアクチュエータ１１３の並び方向で中央側に第２傾斜面１１３４２が位置する姿勢で基板１１１上に設けられる。よって、第２傾斜面１１３４２の反射光ＬＢが基板１１１上に照射される場合には、反射光ＬＢは、共通電極１１９が形成される一対のアクチュエータ１１３の間の基板１１１上に照射される。共通電極１１９は、配線パターンが広い領域に形成されることから、反射光ＬＢが基板１１１の共通電極１１９が形成される領域に照射され、一部の金属膜が除去されても、共通電極１１９が電極オープンとなることがない。

次に、電解めっき法を用いて、パターニングした金属膜に電解Ａｕめっき膜を形成する（ＡＣＴ３）。これにより、複数の個別電極１１８及び共通電極１１９が形成される。

次に、空気室１１３２（空気溝）の入口側及び出口側に、樹脂壁としての防液壁１１３５を形成する（ＡＣＴ４）。これらの工程により、ヘッド本体１１の電極１１７及び防液壁１１３５が形成される。また、基板１１１は、パターニング後や防液壁１１３５を形成した後等において、サイジングされる。これらの工程の後、回路基板１３の一端が基板１１１の接続部１１１６に接続され、枠部材１１２が基板上に接合され、ノズルプレート１１４が基板１１１、枠部材１１２及びアクチュエータ１１３上に接合されることで、ヘッド本体１１が形成される。

このように構成された液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３の短手方向に、基板１１１に対する傾斜角度が異なる第１傾斜面１１３４１及び第２傾斜面１１３４２を有する。ここで、アクチュエータ１１３の短手方向は、一対のアクチュエータ１１３の並び方向であり、また、基板１１１の短手方向である。また、第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢを第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡよりも大きい。このため、アクチュエータ１１３の短手方向の幅、及び、一対のアクチュエータ１１３が設けられる基板１１１の短手方向の幅を低減することができる。

また、第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡを０＜θＡ≦４５°とし、第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢを４５°＜θＢ＜９０°とする。これにより、電極１１７のパターニングの平行光ＬＡが第１傾斜面１１３４１を反射した光の入射角及び反射角の和θＣは、９０°以下となり、第２傾斜面１１３４２を反射した光の入射角及び反射角の和θＤは、９０°より大きくなる。

よって、第１傾斜面１１３４１の反射光ＬＢが基板１１１上の個別電極１１８を形成する金属膜に照射されることを防止できる。即ち、第１傾斜面１１３４１の反射光ＬＢが、基板１１１上の個別電極１１８が形成される箇所への意図しない露光を避けることができる。よって、液体吐出ヘッド１は、個別電極１１８の電極オープンが生じることを防止できる。

また、共通電極１１９は、複数の空気室１１３２と接続される構成であることから、基板１１１の広範囲に一体に設けられる。よって、液体吐出ヘッド１は、第２傾斜面１１３４２の反射光ＬＢが基板１１１上の共通電極１１９を形成する金属膜に照射されても、共通電極１１９の電極オープンが生じることを防止できる。

以上説明した実施形態の液体吐出ヘッド１によれば、液体吐出ヘッド１は、共通電極１１９が設けられる第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢを第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡよりも大きくすることで、電極オープンとならずに、基板１１１及びアクチュエータ１１３のサイズを低減できる。

以下、液体吐出ヘッド１を有するインクジェット記録装置２について、図１１を参照して説明する。インクジェット記録装置２は、筐体２１１１と、媒体供給部２１１２と、画像形成部２１１３と、媒体排出部２１１４と、支持装置である搬送装置２１１５と、温調装置２１１６と、メンテナンス装置２１１７と、制御部２１１８と、を備える。また、インクジェット記録装置２は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する温調装置を備えている。

インクジェット記録装置２は、媒体供給部２１１２から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４に至る所定の搬送路２００１に沿って、吐出対象物である記録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インクジェットプリンタである。

媒体供給部２１１２は複数の給紙カセット２１１２１を備える。画像形成部２１１３は、用紙を支持する支持部２１２０と、支持部２１２０の上方に対向配置された複数のヘッドユニット２１３０と、を備える。媒体排出部２１１４は、排紙トレイ２１１４１を備える。

支持部２１２０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２１２０１と、搬送ベルト２１２０１を裏側から支持する支持プレート２１２０２と、搬送ベルト２１２０１の裏側に備えられた複数のベルトローラ２１２０３と、を備える。

ヘッドユニット２１３０は、複数のインクジェットヘッドである液体吐出ヘッド１と、各液体吐出ヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数の供給タンク２１３２と、インクを供給するポンプ２１３４と、液体吐出ヘッド１と供給タンク２１３２とを接続する接続流路２１３５と、を備える。

本実施形態において、液体吐出ヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の液体吐出ヘッド１と、これらの各色のインクをそれぞれ収容する４色の供給タンク２１３２を備える。供給タンク２１３２は接続流路２１３５によって液体吐出ヘッド１に接続される。

ポンプ２１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。ポンプ２１３４は、制御部２１１８に接続され、制御部２１１８により駆動制御される。

接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク供給管１２３に接続される供給流路を備える。また、接続流路２１３５は、液体吐出ヘッド１のインク排出管１２４に接続される回収流路を備える。例えば、液体吐出ヘッド１が非循環式の場合には、回収流路は、メンテナンス装置２１１７に接続され、液体吐出ヘッド１が循環式の場合には、回収流路は、供給タンク２１３２に接続される。

搬送装置２１１５は、媒体供給部２１１２の給紙カセット２１１２１から画像形成部２１１３を通って媒体排出部２１１４の排紙トレイ２１１４１に至る搬送路２００１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置２１１５は、搬送路２００１に沿って配置される複数のガイドプレート対２１２１１～２１２１８と、複数の搬送用ローラ２１２２１～２１２２８と、を備えている。搬送装置２１１５は、用紙Ｐを液体吐出ヘッド１に相対移動可能に支持する。

温調装置２１１６は、温調水タンク２１１６１、温調水を供給する配管やチューブ等の温調用回路２１１６２、温調水を供給するポンプ及び温調水の温度を調整する温調器等を有する。温調装置２１１６は、温調器で所定の温度に調整した温調水タンク２１１６１の温調水を、ポンプの送水によって温調用回路２１１６２を介して液体吐出ヘッド１の温調水供給管１２５に供給する。また、温調装置２１１６は、マニフォールドユニット１２を通って温調水排出管から排出された水を、温調用回路２１１６２を介して温調水タンク２１１６１に回収する。なお、温調器は、例えば、ヒーターやクーラーである。また、温調装置２１１６は、液体吐出ヘッド１に供給するインクの温度を調整する構成としてもよい。

メンテナンス装置２１１７は、例えば、メンテナンス時にノズルプレート１１４の外面に残存するインクを吸引し、回収する。また、液体吐出ヘッド１が非循環式である場合には、メンテナンス装置２１１７は、メンテナンス時に、ヘッド本体１１内のインクを回収する。このようなメンテナンス装置２１１７は、回収したインクを貯留するトレイやタンク等を有する。

制御部２１１８は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ２１１８１と、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、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）等のメモリと、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。

以上説明した実施形態の液体吐出装置２によれば、液体吐出ヘッド１の基板１１１及びアクチュエータ１１３のサイズを低減できる。また、液体吐出ヘッド１のサイズを低減できることから、液体吐出装置２は、液体吐出ヘッド１の配置の自由度が向上し、また、液体吐出ヘッド１を配置するスペースを低減することもできる。

なお、本発明の実施形態は上述した構成に限定されない。例えば、上述した例では、液体吐出ヘッド１は、一対のヘッド本体１１を設ける構成を説明したがこれに限定されず、一つのヘッド本体１１を有する構成としてもよい。

また、上述した例では、ヘッド本体１１は、一対のアクチュエータ１１３を有する構成を説明したが、これに限定されず、一つのアクチュエータ１１３を有する構成としてもよい。一つのアクチュエータ１１３としても、液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１３の第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡよりも第２傾斜面１１３４２の傾斜角度θＢを大きくすることで、電極オープンとならずに、基板１１１及びアクチュエータ１１３の短手方向の幅を低減できる。

また、上述した例では、液体吐出ヘッド１の第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡを４５°以下とする構成を説明したがこれに限定されない。即ち、個別電極１１８が形成される第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡは、共通電極１１９が形成される第２傾斜面１１３４２の傾斜角度よりも小さく、そして、フォトリソグラフィの露光時の反射光ＬＢが、個別電極１１８がパターニングされる基板１１１上の領域に照射されない角度であれば、他の角度であってもよい。即ち、基板１１１のサイジングする領域に第１傾斜面１１３４１の反射光ＬＢが照射される構成であれば、個別電極１１８は電極オープンとならない。但し、基板１１１及びアクチュエータ１１３の短手方向の幅の低減、電極１１７の形成、反射光ＬＢの管理等を考慮すると、第１傾斜面１１３４１の傾斜角度θＡは、４５°又は４５°よりも若干小さい角度であることが好ましい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、液体吐出ヘッドは、共通電極が設けられる第２傾斜面の傾斜角度を第１傾斜面の傾斜角度よりも大きくすることで、電極オープンとならずに、基板及びアクチュエータのサイズを低減できる。

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…液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、２…液体吐出装置（インクジェット記録装置）、１１…ヘッド本体、１２…マニフォールドユニット、１３…回路基板、１４…カバー、１１１…基板、１１２…枠部材、１１３…アクチュエータ、１１４…ノズルプレート、１１６…共通液室、１１７…電極、１１８…個別電極、１１９…共通電極、１２１…マニフォールド、１２２…天板、１２３…インク供給管、１２４…インク排出管、１２５…温調水供給管、１３１…配線フィルム、１３２…ドライバＩＣ、１３３…プリント配線基板、１４１…外郭体、１４２…マスクプレート、１１１１…供給口、１１１２…排出口、１１１６…接続部、１１３１…圧力室、１１３２…空気室、１１３３…圧電体（駆動素子）、１１３４…傾斜面、１１３５…防液壁、１１４１…ノズル、１１４２…ノズル列、１１６１…第１共通液室、１１６２…第２共通液室、１１６３…第３共通液室、１１７１…第１電極部、１１７２…第２電極部、１２１１…供給流路、１２１３…温調用流路、１１３４１…第１傾斜面、１１３４２…第２傾斜面、２００１…搬送路、２１１１…筐体、２１１２…媒体供給部、２１１３…画像形成部、２１１４…媒体排出部、２１１５…搬送装置、２１１６…温調装置、２１１７…メンテナンス装置、２１１８…制御部、２１２０…支持部、２１３０…ヘッドユニット、２１３２…供給タンク、２１３４…ポンプ、２１３５…接続流路、２１１２１…給紙カセット、２１１４１…排紙トレイ、２１１８１…ＣＰＵ、２１２０１…搬送ベルト、２１２０２…支持プレート、２１２０３…ベルトローラ、２１２１１…ガイドプレート対、２１２１２…ガイドプレート対、２１２１３…ガイドプレート対、２１２１４…ガイドプレート対、２１２１５…ガイドプレート対、２１２１６…ガイドプレート対、２１２１７…ガイドプレート対、２１２１８…ガイドプレート対、２１２２１…搬送用ローラ、２１２２２…搬送用ローラ、２１２２３…搬送用ローラ、２１２２４…搬送用ローラ、２１２２５…搬送用ローラ、２１２２６…搬送用ローラ、２１２２７…搬送用ローラ、２１２２８…搬送用ローラ、Ｐ…用紙。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板に設けられ、一方向に長く形成され、長手方向に沿って延びる第１傾斜面、前記長手方向に沿って延び、前記第１傾斜面よりも傾斜角度が大きい第２傾斜面、及び、短手方向に延びる複数の圧力室を有するアクチュエータと、
   前記基板上及び前記第１傾斜面に形成され、前記複数の圧力室をそれぞれ駆動する複数の個別電極と、
   前記基板上及び前記第２傾斜面に形成され、前記複数の圧力室を駆動する共通電極と、
   を備える液体吐出ヘッド。
2. 前記第１傾斜面は、前記基板の前記アクチュエータが設けられる面に対する傾斜角度が４５°以下であり、
   前記第２傾斜面は、前記基板の前記アクチュエータが設けられる面に対する傾斜角度が４５°よりも大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１傾斜面は、前記複数の個別電極及び前記共通電極を形成するフォトリソグラフィによる光の入射角及び反射角の和が９０°以下であり、
   前記第２傾斜面は、前記光の入射角及び反射角の和が９０°より大きい、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記アクチュエータは、前記短手方向で前記基板に一対設けられ、
   前記一対のアクチュエータの前記第２傾斜面は前記短手方向で隣り合う、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記アクチュエータは、前記複数の圧力室と交互に配置される複数の空気室を有する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。