JP2023180465A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、及び、液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出ヘッドのダンパの破損を抑制する。
【解決手段】アクチュエータ基板７０に保持される電気機械変換素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、前記アクチュエータ基板とダンパ保持基板６５との間に配置されるダンパ６６を有し、前記ダンパは、前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの一方に接着剤９０で接合され、前記ダンパが接合される対象を接合対象基板としたとき、前記ダンパには、前記接合対象基板７０の接着面と対向する対向領域に凹み又は貫通孔６６ａが形成されている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、及び、液体を吐出する装置に関するものである。

従来、アクチュエータ基板に保持される電気機械変換素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドが知られている。

例えば、特許文献１には、アクチュエータ基板を構成する共通液室部材とダンパプレート（ダンパ保持基板）との間にダンパが配置された液体吐出ヘッドが開示されている。ダンパはダンパプレートとともにダンパ部材を構成しており、共通液室部材に対して接合される。

従来の液体吐出ヘッドにおいて、ダンパをアクチュエータ基板やダンパ保持基板と接着剤により接着する場合、接着剤に含まれるフィラーや異物などによってダンパが破損することがあった。

上述した課題を解決するために、本発明は、アクチュエータ基板に保持される電気機械変換素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、前記アクチュエータ基板とダンパ保持基板との間に配置されるダンパを有し、前記ダンパは、前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの一方に接着剤で接合され、前記ダンパが接合される対象を接合対象基板としたとき、前記ダンパには、前記接合対象基板の接着面と対向する対向領域に凹み又は貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ダンパの破損を抑制することができる。

実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図。 同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図。 同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図。 同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図。 同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図。 同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図。 同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図。 実施形態におけるダンパ部材を示す斜視図。 一般的な従来の液体吐出ヘッドにおけるノズル板、流路板、振動板部材、共通流路部材、ダンパ部材、フレーム部材の積層状態を示す説明図。 図９における符号Ａで示す部分の断面構造を、模式的に示した拡大図。 （ａ）は、実施形態における液体吐出ヘッドにおいて、共通流路部材の隔壁とダンパ板とダンパフレーム基板の隔壁との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図。（ｂ）は、同図（ａ）におけるダンパ板及びダンパフレーム基板からなるダンパ部材をダンパ板側から見たときの模式図。 （ａ）は、ダンパ板に直線形状の貫通孔が形成された例における液体吐出ヘッドにおいて、共通流路部材の隔壁とダンパ板とダンパフレーム基板の隔壁との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図。（ｂ）は、同図（ａ）におけるダンパ板及びダンパフレーム基板からなるダンパ部材をダンパ板側から見たときの模式図。 ダンパ板の貫通孔が島部を取り囲むように形成された例における液体吐出ヘッドにおいて、ダンパ板及びダンパフレーム基板からなるダンパ部材をダンパ板側から見たときの模式図。 ダンパ板の貫通孔が深さ方向に向かって先細るテーパ形状を有する例における液体吐出ヘッドにおいて、共通流路部材の隔壁とダンパ板とダンパフレーム基板の隔壁との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図。 ダンパフレーム基板の凹部が深さ方向に向かって先細るテーパ形状を有する例における液体吐出ヘッドにおいて、共通流路部材の隔壁とダンパ板とダンパフレーム基板の隔壁との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図。 変形例において、共通流路部材の隔壁とダンパ板とダンパフレーム基板の隔壁との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図。 変形例におけるダンパ板に貫通孔が形成されていない例の接合部の断面構造を、模式的に示した説明図。 実施形態のヘッドモジュールの分解斜視説明図。 実施形態のヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図。 実施形態における印刷装置の概略説明図。 印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図。 印刷装置の一例の要部平面説明図。 印刷装置の一例の要部側面説明図。 液体吐出ユニットの一例の要部平面説明図。 液体吐出ユニットの一例の正面説明図。

以下、本発明を、液体を吐出する装置に設けられる液体吐出ヘッドに適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。
図２は、同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
図３は、同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図である。
図４は、同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図である。
図５は、同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図である。
図６は、同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図である。
図７は、同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図である。

本実施形態の液体吐出ヘッド１は、ノズル板１０、個別流路部材である流路板２０、振動板部材３０、共通流路部材５０、ダンパ部材６０、フレーム部材８０、駆動回路１０２を実装したフレキシブル配線基板１０１を備えている。

ノズル板１０を構成するノズル基板、流路板２０及び振動板部材３０を構成する基板、共通流路部材５０を構成するサブフレーム基板、及びダンパ部材６０を構成するダンパ基板は、いずれも単結晶Ｓｉウェハを基板材料としている。これらの基板は、ＭＥＭＳや半導体デバイスの微細加工技術によってＳｉウェハ上に複数のチップ（液体吐出ヘッド）を同時に作製し、チップ化後の各基板を接合して液体吐出ヘッド１となる。

図４及び図５に示すように、ノズル板１０には、液体（液滴）を吐出する複数のノズル１１が設けられている。複数のノズル１１は二次元状にマトリクス配置され、図７に示すように、第１方向Ｆ、第２方向Ｓ及び第３方向Ｔの三方向に並んで配置されている。

図５及び図６に示すように、流路板２０は、複数のノズル１１にそれぞれ連通する複数の個別液室である圧力室２１と、複数の圧力室２１にそれぞれ通じる複数の個別供給流路２２と、複数の圧力室２１にそれぞれ通じる複数の個別回収流路２３とを有している。図７に示すように、一つの圧力室２１とこれに通じる個別供給流路２２及び個別回収流路２３とを併せて個別流路２５という。

振動板部材３０は、圧力室２１の変形可能な壁面である振動板３１を形成し、振動板３１には圧電素子４０が一体に設けられている。また、振動板部材３０には、個別供給流路２２に通じる供給側開口３２と、個別回収流路２３に通じる回収側開口３３とが形成されている。圧電素子４０は、電気機械変換素子であり、振動板３１を変形させて圧力室２１内の液体を加圧する圧力発生手段である。

なお、流路板２０と振動板部材３０とは、互いに別部材であることに限定されるものではない。例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を使用して流路板２０及び振動板部材３０を同一部材で一体に形成することができる。つまり、シリコン基板上に、シリコン酸化膜、シリコン層、シリコン酸化膜の順に成膜されたＳＯＩ基板を使用し、シリコン基板を流路板２０とし、シリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜とで振動板３１を形成することができる。この構成では、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜の層構成が振動板部材３０となる。このように、振動板部材３０は流路板２０の表面に成膜された材料で構成されるものを含む。

共通流路部材５０は、２以上の個別供給流路２２に通じる複数の共通供給流路支流５２と、２以上の個別回収流路２３に通じる複数の共通回収流路支流５３とを、ノズル１１の第２方向Ｓに交互に隣接して形成している。共通流路部材５０には、個別供給流路２２の供給側開口３２と共通供給流路支流５２を通じる供給口５４となる貫通孔と、個別回収流路２３の回収側開口３３と共通回収流路支流５３を通じる回収口５５となる貫通孔とが形成されている。

また、共通流路部材５０は、複数の共通供給流路支流５２に通じる１または複数の共通供給流路本流５６と、複数の共通回収流路支流５３に通じる１または複数の共通回収流路本流５７とを形成している。

ダンパ部材６０は、共通供給流路支流５２の供給口５４と対面する（対向する）供給側ダンパ６２と、共通回収流路支流５３の回収口５５と対面する（対向する）回収側ダンパ６３とを有している。

共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３は、同じ部材である共通流路部材５０に交互に並べて配列された溝部を薄板からなるダンパとしてのダンパ板６６で封止することにより構成している。そして、共通供給流路支流５２と対応するダンパ板６６によって供給側ダンパ６２が、共通回収流路支流５３と対応するダンパ板６６によって回収側ダンパ６３がそれぞれ構成される。

なお、ダンパ板６６としては、有機溶剤に強い金属薄膜または無機薄膜を用いることが好ましく、その厚みは１０［μｍ］以下が好ましい。また、ダンパ板６６は複数層からなる積層構造を有するのが好ましい。また、ダンパ板６６は、ダンパとして必要な機能を満たすうえで、コンプライアンスが７×１０^－１７［ｍ／Ｎ］以上であり、ヤング率が３［ＧＰａ］以上２００［ＧＰａ］以下であり、厚みが２［μｍ］以上１０［μｍ］以下であるのが好ましい。

本実施形態の液体吐出ヘッド１には、ノズル１１からの液体吐出時に生じる液体流路（例えば個別供給流路２２）の圧力変動が、他のノズル１１からの液体吐出に与える影響（例えばクロストーク）を抑制するために、ダンパ部材６０が設けられている。ダンパ部材６０が適切にダンパ機能を発揮することで、液体吐出時の振動（圧力変動）が液体を介して伝播して、隣接するノズルの液体吐出に影響するというクロストークの発生を抑制でき、各ノズル１１からの液体吐出精度を安定させることができる。

図８は、本実施形態におけるダンパ部材６０を示す斜視図である。
図８に示すように、ダンパ部材６０は、矩形板状の部材からなるダンパ保持基板としてのダンパフレーム基板６５から主に構成され、ダンパフレーム基板６５には、その長辺に沿って、共通流路部材５０の共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７とに連通する貫通孔６１Ａ，６１Ｂが形成されている。ダンパフレーム基板６５の貫通孔６１Ａ，６１Ｂに挟まれた領域に供給側ダンパ６２及び回収側ダンパ６３が形成され、これによりダンパ部材６０が構成されている。

ここで、従来の液体吐出ヘッドにおける問題点について説明する。
図９は、一般的な従来の液体吐出ヘッド１'におけるノズル板１０、流路板２０、振動板部材３０、共通流路部材５０、ダンパ部材６０、フレーム部材８０の積層状態を示す説明図である。
図９において、流路板２０、振動板部材３０、共通流路部材５０によって、アクチュエータ基板としての圧電素子保持基板７０が構成されている。図９に示すような一般的なダンパ部材６０は、ダンパ板６６の変位を可能とするための変位空間（空隙）６４が形成されたダンパフレーム基板６５にダンパ板６６を重ね合わせ、両者を接着剤により接合して構成される。この空隙６４は、ダンパフレーム基板６５に形成された複数の隔壁６９によって仕切られ、形成されている。

図９において、共通流路部材５０にも、ダンパ板６６の変位（振動）を可能にするための複数の空隙５８が形成されている。この空隙５８は、共通流路部材５０に形成された複数の隔壁５９によって仕切られ、形成されている。ダンパフレーム基板６５の空隙６４と共通流路部材５０の空隙５８とは、ダンパ板６６を介して互いに対向するように配置されている。

図１０は、図９における符号Ａで示す部分、すなわち、圧電素子保持基板７０を構成する共通流路部材５０の隔壁５９と、ダンパ板６６と、ダンパフレーム基板６５の隔壁６９との接合部の断面構造を、模式的に示した拡大図である。
図１０に示すように、接合対象基板である共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）の隔壁５９の部分（接着面）と当該部分に対向するダンパ板６６の対向領域との間は、接着剤９０によって互いに接着される。ここで用いられる接着剤９０としては、接着性を向上させるため、あるいは、接着強度を向上させるため等の目的により、充填剤であるフィラー９１を含んだものを用いることが好ましい。本実施形態で用いる接着剤９０には、それぞれ球形状を呈した複数個のフィラー９１が含まれており、その最大粒径は１０［μｍ］である。

図１０に示すように、フィラー９１の径が大きく、隔壁５９とダンパ板６６との間にフィラー９１が挟まれるような事態が生じると、フィラー９１によってダンパ板６６に対して局所的な応力が作用し、図１０の符号Ｂで示すような亀裂が生じて、ダンパ板６６が破損してしまうという問題点がある。この問題点は、フィラー９１に限らず、何等かの異物が混入した場合において、その異物がフィラー９１と同じく隔壁５９とダンパ板６６との間に挟まれるような事態が生じると、同様に発生し得る。

図１１（ａ）は、本実施形態における液体吐出ヘッド１において、共通流路部材５０の隔壁５９とダンパ板６６とダンパフレーム基板６５の隔壁６９との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図である。
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるダンパ板６６及びダンパフレーム基板６５からなるダンパ部材６０をダンパ板６６側から見たときの模式図である。

本実施形態の液体吐出ヘッド１は、図１１（ａ）に示すように、ダンパ板６６と共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）との接合部において、ダンパ板６６には貫通孔６６ａが形成されている。これにより、従来の液体吐出ヘッド１'におけるダンパ板６６と共通流路部材５０との間では挟まってしまうようなフィラー９１や異物が介在する場合であっても、本実施形態の液体吐出ヘッド１であれば、当該フィラー９１や異物の少なくとも一部は貫通孔６６ａの中に入り込むことができ、これらの間に挟まらないようにすることができる。したがって、本実施形態によれば、フィラー９１や異物がダンパ板６６と共通流路部材５０との間に挟まる確率を下げることができるので、ダンパ板６６の破損を抑制することができる。

また、このような貫通孔６６ａをダンパ板６６に設けることで、ダンパ板６６と接着剤９０との接着面積を広げることができる。その結果、ダンパ板６６を含むダンパ部材６０と、接着剤９０によりこれと接着される接合対象基板である共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）との接着強度を高めることもできる。

なお、本実施形態では、ダンパ板６６に貫通孔６６ａを設けた例で説明しているが、接合部における共通流路部材５０と対向するダンパ板６６の対向領域に、貫通孔６６ａに代えて、凹みを形成する構成であってもよい。この構成であっても、フィラー９１や異物の少なくとも一部が凹みの中に入り込むことで、フィラー９１や異物がダンパ板６６と共通流路部材５０との間に挟まる確率を下げることができ、ダンパ板６６の破損を抑制することができる。また、凹みを設ける場合も、貫通孔６６ａを設ける場合と同様、ダンパ板６６と接着剤９０との接着面積を広げることができるので、ダンパ板６６を含むダンパ部材６０と、接着剤９０によりこれと接着される共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）との接着強度を高めることもできる。

また、本実施形態においては、図１１（ａ）に示すように、ダンパ板６６に形成される貫通孔６６ａと対向するように、他方の基板であるダンパフレーム基板６５の隔壁６９に凹部６９ａが形成されている。すなわち、本実施形態において、接着剤９０によりダンパ板６６と接着される接合対象基板である共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）とは反対側に位置する他方の基板であるダンパフレーム基板６５には、ダンパ板６６の貫通孔６６ａと対向する対向領域に、凹部６９ａが形成されている。これによれば、接着剤９０がダンパ板６６の貫通孔６６ａを介してダンパフレーム基板６５の凹部６９ａにも入り込むことができる。したがって、ダンパフレーム基板６５を含むダンパ部材６０と接着剤９０との接着面積が広がり、ダンパ部材６０と共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）との接着強度を更に高めることができる。

特に、本実施形態では、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダンパ板６６の貫通孔６６ａの開口面積が、ダンパフレーム基板６５の凹部６９ａの開口面積よりも大きく形成されている。そのため、貫通孔６６ａと凹部６９ａとの間には段差が生まれ、接着面積が更に広がり、より高い接着強度を実現することができる。

本実施形態における貫通孔６６ａの開口形状は、図１１（ｂ）に示すように、六角形状であるが、これに限らず、三角形、四角形、五角形、七角形など、六角形以外の多角形状であってもよいし、円形や楕円形などであってもよい。また、貫通孔６６ａの開口形状は、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダンパフレーム基板６５の基板面（図１２（ｂ）の紙面）に沿って直線形状であってもよい。

また、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、互いに離間して形成された複数個の貫通孔６６ａが二次元方向に分散して配置されているが、これに限らず、複数個の貫通孔６６ａの少なくとも一部がお互いに接続された構成であってもよい。

また、本実施形態において、図１３に示すように、ダンパ板６６の貫通孔６６ａは、共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）の隔壁５９の部分（接着面）と対向する対向領域内で、当該貫通孔６６ａが形成されていないダンパ部分（島部）６６ｂを取り囲むように、形成してもよい。これによれば、ダンパ板６６の島部６６ｂを接着する接着剤９０の余剰分を貫通孔６６ａの中に取り込んで、接着剤９０の余剰分が隔壁５９からはみ出しにくくなる効果が得られる。

また、本実施形態において、ダンパ板６６の貫通孔６６ａは、図１４の符号Ｔ１で示すように、深さ方向に向かって先細るテーパ形状を有するようにしてもよい。この場合、フィラー９１や異物が貫通孔６６ａの、より内側、より深い箇所まで入り込みやすくなり、ダンパ板６６の破損のリスクをさらに低減させることができる。同様に、ダンパフレーム基板６５の隔壁６９の凹部６９ａも、図１５の符号Ｔ２で示すように、深さ方向に向かって先細るテーパ形状を有するようにしてもよい。この場合も、フィラー９１や異物が凹部６９ａの、より内側、より深い箇所まで入り込みやすくなり、ダンパ板６６の破損のリスクをさらに低減させることができる。

〔変形例〕
次に、上述した実施形態における液体吐出ヘッド１において、共通流路部材５０の隔壁５９とダンパ板６６とダンパフレーム基板６５の隔壁６９との接合部の一変形例について説明する。
図１６は、本変形例において、共通流路部材５０の隔壁５９とダンパ板６６とダンパフレーム基板６５の隔壁６９との接合部の断面構造を、模式的に示した説明図である。

本変形例においては、図１６に示すように、上述した実施形態の液体吐出ヘッド１における接合対象基板である共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）の隔壁５９の部分に、凹部５９ａが形成されている。詳しくは、本変形例における共通流路部材５０の隔壁５９の部分には、ダンパ板６６の貫通孔６６ａが形成されていない部分と対向するように、凹部５９ａが形成されている。これにより、従来の液体吐出ヘッド１'におけるダンパ板６６と共通流路部材５０との間では挟まってしまうようなフィラー９１や異物が介在する場合であっても、本変形例の液体吐出ヘッド１であれば、当該フィラー９１や異物の少なくとも一部は、ダンパ板６６の貫通孔６６ａの中だけでなく、共通流路部材５０の凹部５９ａの中にも入り込むことができる。したがって、本変形例によれば、フィラー９１や異物がダンパ板６６と共通流路部材５０との間に挟まる確率を下げることができるので、ダンパ板６６の破損を抑制することができる。

また、このような凹部５９ａを共通流路部材５０に設けることで、共通流路部材５０と接着剤９０との接着面積を広げることができる。その結果、ダンパ部材６０と共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）との接着強度を更に高めることもできる。

なお、本変形例において、共通流路部材５０の凹部５９ａは、ダンパ板６６の貫通孔６６ａとの対向領域まで延出するように形成してもよい。この場合、共通流路部材５０とダンパ板６６との距離が最短となる箇所を少なくでき、フィラー９１や異物がダンパ板６６と共通流路部材５０との間に挟まる確率を更に下げることができる。よって、ダンパ板６６の破損をより抑制することができる。

なお、本変形例では、上述した実施形態と同様、ダンパ板６６に貫通孔６６ａが形成されている例であるが、共通流路部材５０に凹部５９ａを設けることによる効果は、ダンパ板６６に貫通孔６６ａが形成されていない場合であっても同様に得ることができる。

例えば、図１７に示すように、共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）において、貫通孔６６ａが形成されていないダンパ板６６を用い、そのダンパ板６６の接着面と対向する対向領域に凹部５９ａを形成した構成としてもよい。この構成であっても、従来の液体吐出ヘッド１'におけるダンパ板６６と共通流路部材５０との間では挟まってしまうようなフィラー９１や異物が介在する場合、当該フィラー９１や異物の少なくとも一部は、共通流路部材５０の凹部５９ａの中に入り込むことができ、これらの間に挟まらないようにすることができる。したがって、図１７の例も、フィラー９１や異物がダンパ板６６と共通流路部材５０との間に挟まる確率を下げることができ、ダンパ板６６の破損を抑制することができる。また、凹部５９ａを共通流路部材５０に設けることにより接着面積を広げることもできるので、ダンパ部材６０と共通流路部材５０（圧電素子保持基板７０）との接着強度を高めることもできる。

特に、図１７の例では、ダンパ板６６に貫通孔６６ａを形成しないため、ダンパ板６６の剛性を落とすことがなく、ダンパ板６６の剛性を確保しやすいというメリットがある。また、図１７の例では、ダンパフレーム基板６５にも凹部６９ａを形成しないため、ダンパフレーム基板６５の剛性を落とすこともなく、ダンパフレーム基板６５の剛性も確保しやすいというメリットがある。

次に、上述した各液体吐出ヘッド１を備えた液体吐出ユニットについて説明する。
図１８、図１９に示すように液体吐出ユニット１００は、液体吐出ヘッド１、複数の液体吐出ヘッド１を保持するベース部材１０３、液体吐出ヘッド１のノズルカバーとなるカバー部材１１３を備えている。さらに液体吐出ユニット１００は、放熱部材１０４、複数の液体吐出ヘッド１に対して液体を供給する流路を形成しているマニホールド１０５、フレキシブル配線基板１０１に接続されるプリント基板（ＰＣＢ）１０６、モジュールケース１０７を備えている。

次に、上述した各液体吐出ヘッド１を備えた液体を吐出する装置について説明する。
図２０、図２１に示すように、液体を吐出する装置である印刷装置５００は、被記録媒体である連続体５１０を搬入する搬入手段５０１、搬入手段５０１によって搬入された連続体５１０を印刷手段５０５に向けて案内搬送する案内搬送手段５０３を備えている。また印刷装置５００は、連続体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷動作を行う印刷手段５０５、液体が付着した連続体５１０を乾燥させる乾燥手段５０７、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９等を備えている。

連続体５１０は、搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９がそれぞれ有するローラによって案内及び搬送され、搬出手段５０９の巻き取りローラ５９１に巻き取られる。連続体５１０は、印刷手段５０５において搬送ガイド部材５５９上を液体吐出ユニットであるヘッドユニット５５０に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が印刷される。

印刷装置５００は、ヘッドユニット５５０に上述した液体吐出ユニット１００Ａ，１００Ｂを備えており、各液体吐出ユニット１００Ａ，１００Ｂはそれぞれ共通ベース部材５５２上に設けられている。
各液体吐出ユニット１００Ａ，１００Ｂは、連続体搬送方向と直交する方向における液体吐出ヘッド１の並び方向をヘッド配列方向とするとき、液体吐出ユニット１００Ａのヘッド列１Ａ１，１Ａ２の組で同じ色の液体を吐出する。同様に、液体吐出ユニット１００Ａのヘッド列１Ｂ１，１Ｂ２の組、液体吐出ユニット１００Ｂのヘッド列１Ｃ１，１Ｃ２の組、液体吐出ユニット１００Ｂのヘッド列１Ｄ１，１Ｄ２の組で、それぞれ所望の色の液体を吐出する。

次に、液体を吐出する装置である印刷装置の他の例を図２２及び図２３に基づいて説明する。
液体を吐出する装置としての印刷装置４００はシリアル型印刷装置であり、主走査移動機構４９３によってキャリッジ４０３が主走査方向に向けて往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を有している。ガイド部材４０１は左右の側板４９１Ａ，４９１Ｂに掛け渡されており、キャリッジ４０３を移動可能に保持している。キャリッジ４０３は、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７との間に掛け渡されたタイミングベルト４０８を介して、主走査モータ４０５の駆動力を伝達されて主走査方向に往復移動される。

キャリッジ４０３には、液体吐出ヘッド１及びヘッドタンク４４１を一体的に有する液体吐出ユニット４４０が搭載されている。ここで液体吐出ヘッド１は、例えばイエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また液体吐出ヘッド１は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、液体吐出方向を下方とした状態で装着されている。液体吐出ヘッド１は、液体循環装置と接続されており、液体吐出ヘッド１には所望の色の液体が循環供給される。

印刷装置４００は、被記録媒体である用紙４１０を搬送する搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動する副走査モータ４１６を有している。無端状ベルトである搬送ベルト４１２は搬送ローラ４１３とテンションローラ４１４との間に掛け渡されており、用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド１に対向する位置で搬送する。吸着は、静電吸着あるいはエア吸引等によって実施される。搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６の駆動力をタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して伝達されることにより、副走査方向に周回移動される。

キャリッジ４０３の主走査方向の一方側であって搬送ベルト４１２の側方には、液体吐出ヘッド１の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド１ノズル面をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２等で構成されている。また、主走査移動機構４９３、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

上述した構成の印刷装置４００では、用紙４１０が搬送ベルト４１２によって吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動により用紙４１０が副走査方向に搬送される。このとき、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させつつ画像信号に応じて液体吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。

次に、上述した液体吐出ユニット４４０を図２４に基づいて説明する。
液体吐出ユニット４４０は、液体を吐出する装置である印刷装置４００を構成している各部材のうち、各側板４９１Ａ，４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３、キャリッジ４０３、液体吐出ヘッド１等によって構成されている。
なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、上述した維持回復機構４２０をさらに取り付けた液体吐出ユニットを構成することも可能である。

次に、液体吐出ユニットの他の例を、図２５に基づいて説明する。
図２５に示す液体吐出ユニット４５０は、流路部品４４４が取り付けられた液体吐出ヘッド１と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６を有している。流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されており、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド１と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。なお、流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含む構成も可能である。

上述した液体吐出ヘッド１を含む、液体吐出ユニット１００，１００Ａ，１００Ｂ，４４０，４５０、及び液体を吐出する装置である印刷装置４００，５００では、上述した液体吐出ヘッド１における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

本発明において、使用される液体はヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく特に限定されないが、常温・常圧下において、または加熱・冷却により粘度が３０［ｍＰａ・ｓ］以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やタンパク質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、これ等を含む溶液や懸濁液やエマルション等である。これ等は、例えばインクジェット用インク、表面処理液、三次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギ発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極とからなる静電アクチュエータ等を使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたもの等が含まれる。
ここで一体化とは、例えば液体吐出ヘッドと機能部品や機構が、締結、接着、係合等によって互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと機能部品や機構が互いに着脱可能であってもよい。

液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクとが一体化されているもの、両者がチューブ等で互いに接続されて一体化されているものがある。ここで、これ等の液体吐出ユニットの液体吐出ヘッドとヘッドタンクとの間に、フィルタを含むユニットを追加することも可能である。

また液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジとが一体化されているもの、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構とが一体化されているものがある。また液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させ、液体吐出ヘッドと走査移動機構とが一体化されているものがある。

液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構とが一体化されているものがある。また液体吐出ユニットとして、ヘッドタンクまたは流路部品が取り付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続され、液体吐出ヘッドと供給機構とが一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。供給機構は、チューブ単体及び装填部単体も含むものとする。

本発明では、液体吐出ユニットについて液体吐出ヘッドとの組み合わせで説明しているが、液体吐出ユニットには上述した液体吐出ヘッドを含むヘッドモジュールやヘッドユニットと上述したような機能部品や機構が一体化されたものも含まれる。

液体を吐出する装置には、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、ヘッドモジュール、ヘッドユニット等を備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけではなく、液体を気体中や液体中に向けて吐出する装置も含まれる。

液体を吐出する装置は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に関わる手段、その他の前処理装置や後処理装置等にも含むことができる。例えば液体を吐出する装置としては、インクを吐出させて被記録媒体に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出する立体造形装置（三次元造形装置）が挙げられる。

また液体を吐出する装置は、吐出された液体によって文字や図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体では意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上述した液体が付着可能なものとは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するものや付着して浸透するもの等を意味する。具体例としては、用紙、フィルム、布等の被記録媒体、電子基板、圧電素子等の電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セル等の媒体が挙げられ、特に限定しない限り液体が付着する全てのものが含まれる。液体が付着可能なものの材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等、液体が一時的でも付着可能であれば、どのような材質のものであってもよい。

液体を吐出する装置には、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する構成を含むが、異動する対象は何れか一方には限定されない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置が共に含まれる。

また、液体を吐出する装置としては他にも、用紙の表面を改質する等の目的で用紙の表面に処理液を塗布するために用紙表面に対して処理液を吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置等が挙げられる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する
［第１態様］
第１態様は、アクチュエータ基板（例えば圧電素子保持基板７０）に保持される電気機械変換素子（例えば圧電素子４０）を駆動して圧力室２１内の液体（例えばインク）をノズル１１から吐出する液体吐出ヘッド１であって、前記アクチュエータ基板とダンパ保持基板（例えばダンパフレーム基板６５）との間に配置されるダンパ（例えばダンパ板６６）を有し、前記ダンパは、前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの一方に接着剤９０で接合され、前記ダンパが接合される対象を接合対象基板（例えばアクチュエータ基板である圧電素子保持基板７０の共通流路部材５０）としたとき、前記ダンパには、前記接合対象基板の接着面と対向する対向領域に凹み又は貫通孔６６ａが形成されていることを特徴とするものである。
従来の液体吐出ヘッドでは、ダンパがアクチュエータ基板やダンパ保持基板に対して接着剤により接着される場合がある。この場合、アクチュエータ基板及びダンパ保持基板のうちダンパに接着剤で接着される方の基板（接合対象基板）とダンパとの間に、接着剤に含まれるフィラーや外部から混入した異物（製造過程で生じた削りカス、破片等）が介在することがある。このようなフィラーや異物が介在すると、フィラーや異物がダンパと接合対象基板との間に挟まって、ダンパに局所的な応力が作用し、ダンパが割れる（クラック）などのダンパの破損を生じるおそれがある。
本態様におけるダンパには、接合対象基板の接着面と対向する対向領域に、凹み又は貫通孔が形成されている。これによれば、このような凹み又は貫通孔が形成されていないダンパと接合対象基板との間では挟まってしまうようなフィラーや異物であっても、そのフィラーや異物が当該凹み又は貫通孔の中に入り込み、ダンパと接合対象基板との間に挟まらないようにすることができる。したがって、フィラーや異物がダンパと接合対象基板との間に挟まる確率を下げることができるので、ダンパの破損を抑制することができる。

［第２態様］
第２態様は、アクチュエータ基板（例えば圧電素子保持基板７０）に保持される電気機械変換素子（例えば圧電素子４０）を駆動して圧力室２１内の液体（例えばインク）をノズル１１から吐出する液体吐出ヘッド１であって、前記アクチュエータ基板とダンパ保持基板（例えばダンパフレーム基板６５）との間に配置されるダンパ（例えばダンパ板６６）と、前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの一方である接合対象基板（例えばアクチュエータ基板である圧電素子保持基板７０の共通流路部材５０）と前記ダンパとの間を接着する接着剤９０とを有し、前記接合対象基板には、前記ダンパの接着面と対向する対向領域に凹部５９ａが形成されていることを特徴とするものである。
本態様における接合対象基板には、ダンパの接着面と対向する対向領域に凹部が形成されているので、このような凹部が形成されていない接合対象基板とダンパとの間では挟まってしまうようなフィラーや異物であっても、そのフィラーや異物が当該凹部の中に入り込み、ダンパと接合対象基板との間に挟まらないようにすることができる。したがって、フィラーや異物がダンパと接合対象基板との間に挟まる確率を下げることができるので、ダンパの破損を抑制することができる。

［第３態様］
第３態様は、第１態様において、前記接合対象基板には、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔が形成されていない接着面部分と対向する対向領域に、凹部５９ａが形成されていることを特徴とするものである。
本態様における接合対象基板には、ダンパの接着面と対向する対向領域に凹部が形成されているので、このような凹部が形成されていない接合対象基板とダンパとの間では挟まってしまうようなフィラーや異物であっても、そのフィラーや異物が当該凹部の中に入り込み、ダンパと接合対象基板との間に挟まらないようにすることができる。したがって、フィラーや異物がダンパと接合対象基板との間に挟まる確率を下げることができるので、ダンパの破損を抑制することができる。

［第４態様］
第４態様は、第３態様において、前記凹部は、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔との対向領域まで延出していることを特徴とするものである。
これによれば、接合対象基板とダンパとの距離が最短となる箇所を少なくでき、フィラーや異物がダンパと接合対象基板との間に挟まる確率を更に下げることができる。よって、ダンパの破損をより抑制することができる。

［第５態様］
第５態様は、第１、第３又は第４態様において、前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの他方の基板（例えばダンパフレーム基板６５）には、前記ダンパの前記貫通孔と対向する対向領域に、凹部６９ａが形成されていることを特徴とするものである。
これによれば、接着剤がダンパの貫通孔を介して他方の基板の凹部にも入り込むことができる。したがって、他方の基板及びダンパが互いに接合されてなる接合部材と接着剤との接着面積が広がり、当該接合部材と接合対象基板との接着強度を更に高めることができる。

［第６態様］
第６態様は、第５態様において、前記貫通孔の開口面積が、前記他方の基板の前記凹部の開口面積よりも大きいことを特徴とするものである。
これによれば、ダンパの貫通孔と前記他方の基板の凹部との間に段差が生まれ、接着面積が更に広がり、より高い接着強度を実現することができる。

［第７態様］
第７態様は、第１乃至第６態様のいずれかにおいて、前記接着剤にはフィラーが含まれていることを特徴とするものである。
本態様によれば、接着性を向上させるため、あるいは、接着強度を向上させるため等の目的により、接着剤にフィラーが含まれている場合でも、フィラーによるダンパの破損を抑制することができる。

［第８態様］
第８態様は、第７態様において、前記ダンパの厚さは前記フィラーの最大径よりも大きいことを特徴とするものである。
本態様によれば、フィラーによるダンパの破損を抑制することができる。

［第９態様］
第９態様は、第１乃至第８態様のいずれかにおいて、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔は、開口形状が前記ダンパ保持基板の基板面に沿って直線形状、円形又は多角形であるものを含むことを特徴とするものである。
これによれば、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔の開口形状を適宜選択することができる。

［第１０態様］
第１０態様は、第１乃至第９態様のいずれかにおいて、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔は、前記接合対象基板の接着面と対向する対向領域内で、前記凹み又は前記貫通孔が形成されていないダンパ部分を取り囲むように、形成されていることを特徴とするものである。
これによれば、前記凹み又は前記貫通孔が形成されていないダンパ部分を接着する接着剤の余剰分をダンパの凹み又は貫通孔の中に取り込んで、接着剤の余剰分が接合対象基板の接着面外へはみ出しにくくなる。

［第１１態様］
第１１態様は、第１乃至第１０態様のいずれかにおいて、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔は、深さ方向に向かって先細るテーパ形状を有することを特徴とするものである。
これによれば、フィラーや異物がダンパの凹み又は貫通孔の、より内側、より深い箇所まで入り込みやすくなり、ダンパの破損のリスクをさらに低減させることができる。

［第１２態様］
第１２態様は、第１乃至第１１態様のいずれかにおいて、前記ダンパは、コンプライアンスが７×１０^－１７［ｍ／Ｎ］以上であり、ヤング率が３［ＧＰａ］以上２００［ＧＰａ］以下であり、厚みが２［μｍ］以上１０［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
これによれば、ダンパとして必要な機能を十分に満たすことができる。

［第１３態様］
第１３態様は、第１乃至第１２態様のいずれかにおいて、前記ダンパは、複数の層からなる積層構造であることを特徴とするものである。
これによれば、ダンパ特性の調整が容易である。

［第１４態様］
第１４態様は、液体吐出ユニットであって、第１乃至第１３態様のいずれかの液体吐出ヘッドを含むことを特徴とするものである。
本態様によれば、液体吐出ヘッドのダンパの破損が抑制された液体吐出ユニットを提供することができる。

［第１５態様］
第１５態様は、液体を吐出する装置であって、第１乃至第１３態様のいずれかの液体吐出ヘッド、又は、第１４態様の液体吐出ユニットを備えることを特徴とするものである。
本態様によれば、液体吐出ヘッドのダンパの破損が抑制された液体を吐出する装置を提供することができる。

１，１'：液体吐出ヘッド
１０ ：ノズル板
１１ ：ノズル
２０ ：流路板
２１ ：圧力室
２２ ：個別供給流路
２３ ：個別回収流路
２５ ：個別流路
３０ ：振動板部材
３１ ：振動板
３２ ：供給側開口
３３ ：回収側開口
４０ ：圧電素子
５０ ：共通流路部材
５２ ：共通供給流路支流
５３ ：共通回収流路支流
５４ ：供給口
５５ ：回収口
５６ ：共通供給流路本流
５７ ：共通回収流路本流
５８ ：空隙
５９ ：隔壁
５９ａ ：凹部
６０ ：ダンパ部材
６１Ａ，６１Ｂ：貫通孔
６２ ：供給側ダンパ
６３ ：回収側ダンパ
６４ ：空隙
６５ ：ダンパフレーム基板
６６ ：ダンパ板
６６ａ ：貫通孔
６９ ：隔壁
６９ａ ：凹部
７０ ：圧電素子保持基板
８０ ：フレーム部材
９０ ：接着剤
９１ ：フィラー
１００ ：液体吐出ユニット
４００ ：印刷装置
４１０ ：用紙
４２０ ：維持回復機構
４４０ ：液体吐出ユニット
４４１ ：ヘッドタンク
４５０ ：液体吐出ユニット
５００ ：印刷装置
５５０ ：ヘッドユニット

特開２０１７－１３２２３７号公報

Claims (15)

1. アクチュエータ基板に保持される電気機械変換素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記アクチュエータ基板とダンパ保持基板との間に配置されるダンパを有し、
   前記ダンパは、前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの一方に接着剤で接合され、
   前記ダンパが接合される対象を接合対象基板としたとき、前記ダンパには、前記接合対象基板の接着面と対向する対向領域に凹み又は貫通孔が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. アクチュエータ基板に保持される電気機械変換素子を駆動して圧力室内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記アクチュエータ基板とダンパ保持基板との間に配置されるダンパと、
   前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの一方である接合対象基板と前記ダンパとの間を接着する接着剤とを有し、
   前記接合対象基板には、前記ダンパの接着面と対向する対向領域に凹部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記接合対象基板には、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔が形成されていない接着面部分と対向する対向領域に、凹部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記凹部は、前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔との対向領域まで延出していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記アクチュエータ基板及び前記ダンパ保持基板のうちの他方の基板には、前記ダンパの前記貫通孔と対向する対向領域に、凹部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記貫通孔の開口面積が、前記他方の基板の前記凹部の開口面積よりも大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記接着剤にはフィラーが含まれていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 請求項７に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記ダンパの厚さは前記フィラーの最大径よりも大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔は、開口形状が前記ダンパ保持基板の基板面に沿って直線形状、円形又は多角形であるものを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
    前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔は、前記接合対象基板の接着面と対向する対向領域内で、前記凹み又は前記貫通孔が形成されていないダンパ部分を取り囲むように、形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
11. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
    前記ダンパの前記凹み又は前記貫通孔は、深さ方向に向かって先細るテーパ形状を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
    前記ダンパは、コンプライアンスが７×１０^－１７［ｍ／Ｎ］以上であり、ヤング率が３［ＧＰａ］以上２００［ＧＰａ］以下であり、厚みが２［μｍ］以上１０［μｍ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
13. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
    前記ダンパは、複数の層からなる積層構造であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
14. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
15. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。

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