JP4353261B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに関し、特に流路ユニットとアクチュエータユニットとが接着剤を介して接合された液体吐出ヘッドに関する。

特許文献１に記載されたインクジェットヘッドは、圧力室が開口した流路ユニットであるキャビティプレートの一方の平面上に、圧電アクチュエータ（圧電アクチュエータユニット）が積層されたものである。圧電アクチュエータの側面には、その上面に形成された駆動電極を外部配線と電気的に接続するために用いられる側面電極が形成されている。そのため、側面電極が金属製のキャビティプレートとショートする可能性が高くなる。そこで、特許文献１のインクジェットヘッドでは、キャビティプレートの上面に凹部を形成し、側面電極とキャビティプレートとを凹部を介して隔てることによって、側面電極とキャビティプレートとの電気的なショートを防止している。

特許文献１に記載されたインクジェットヘッドを製造する際、通常は、キャビティプレートの上面に接着剤を塗布した後に、圧電アクチュエータをキャビティプレートの上面に対して押圧する。その際、キャビティプレートの上面に形成された凹部は、接着剤の逃がし溝としても機能する。すなわち、キャビティプレートと圧電アクチュエータとの間からはみ出した接着剤が、凹部内に収容される。そのため、接着剤が圧電アクチュエータの側面をせり上がって、圧電アクチュエータの上面に接着剤が付着することによって生じる吐出不良を防止することができる。

特許第３６９２８９５号公報（図４）

しかしながら、特許文献１のインクジェットヘッドを製造するに当たって圧電アクチュエータをキャビティプレートの上面に対して押圧すると、圧電アクチュエータの外縁近傍領域にクラックが生じることがある。これは、凹部と対向している圧電アクチュエータの外縁近傍領域がキャビティプレートによって支持されていないために、外縁近傍領域に加えられた押圧力が圧電アクチュエータに剪断力として作用するからである。圧電アクチュエータにクラックが生じると、インクが吐出不良又は吐出不能となることがある。

本発明の目的は、流路ユニットに圧電アクチュエータユニットを接着剤を介して接合する際に、圧電アクチュエータユニットにクラックが生じにくい液体吐出ヘッドを提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、圧力室を含む複数の個別液体流路と、複数の前記圧力室の複数の開口が形成された表面とを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記表面に接着剤を介して接合された圧電アクチュエータユニットとを備えている。そして、前記流路ユニットの前記表面には、前記複数の圧力室を取り囲む環状の溝が形成され、平面視で前記圧電アクチュエータユニットの外縁がその全周に亘って前記溝と対向している。さらに、前記溝内には、前記圧電アクチュエータユニットの外縁と対向しつつ前記圧電アクチュエータユニットの外縁を支える支持体が設けられている。そして、前記支持体は、前記溝の延在方向に沿った長さよりも前記溝の延在方向と直交する方向に沿った長さの方が長い。

これにより、圧電アクチュエータユニットの外縁と対向する支持体が圧電アクチュエータユニットを支えるので、流路ユニットに圧電アクチュエータユニットを接着剤を介して接合する際に、圧電アクチュエータユニットに加えられた押圧力が、圧電アクチュエータユニットを介して支持体に加えられることになる。そのため、圧電アクチュエータユニットに作用する剪断力が大幅に小さくなって、圧電アクチュエータユニットにクラックが生じにくくなる。また、圧電アクチュエータユニットの外縁がその全周に亘って環状の溝と対向しているので、圧電アクチュエータユニットの全周にわたってその上面に接着剤が付着しにくくなる。さらに、圧電アクチュエータユニットの流路ユニットに対する位置ずれの許容誤差が大きくなる。

このとき、前記支持体が、前記溝の側壁面から離隔した島状となるように設けられていることが好ましい。これにより、接合時に、流路ユニットの支持体以外の部分に塗布された接着剤が溝によって隔てられた支持体上に付着することがないので、圧電アクチュエータユニットの上面により一層接着剤が付着しにくくなる。

別の観点において、本発明の液体吐出ヘッドは、圧力室を含む複数の個別液体流路と、複数の前記圧力室の複数の開口が形成された表面とを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記表面に接着剤を介して接合された圧電アクチュエータユニットとを備えている。そして、前記流路ユニットの前記表面には、前記複数の圧力室を取り囲む一又は複数の溝が形成され、平面視で前記圧電アクチュエータユニットの外縁が、隣接する溝の間を除いてその全周に亘って前記溝と対向している。さらに、前記溝内には、前記圧電アクチュエータユニットの外縁と対向しつつ前記圧電アクチュエータユニットの外縁を支える支持体が前記溝の側壁面から離隔した島状となるように設けられている。そして、前記支持体は、前記溝の延在方向に沿った長さよりも前記溝の延在方向と直交する方向に沿った長さの方が長い。

これにより、圧電アクチュエータユニットの外縁と対向する支持体が圧電アクチュエータユニットを支えるので、流路ユニットに圧電アクチュエータユニットを接着剤を介して接合する際に、圧電アクチュエータユニットに加えられた押圧力が、圧電アクチュエータユニットを介して支持体に加えられることになる。そのため、圧電アクチュエータユニットに作用する剪断力が大幅に小さくなって、圧電アクチュエータユニットにクラックが生じにくくなる。さらに、圧電アクチュエータユニットの外縁が隣接する溝の間を除いてその全周に亘って溝と対向しているので、圧電アクチュエータユニットのほぼ全周にわたってその上面に接着剤が付着しにくくなる。また、支持体が、溝の内側壁面及び外側壁面から離隔した島状となるように設けられているので、接合時に、流路ユニットの支持体以外の部分に塗布された接着剤が溝によって隔てられた支持体上に付着することがなく、圧電アクチュエータユニットの上面により一層接着剤が付着しにくくなる。さらに、圧電アクチュエータユニットの流路ユニットに対する位置ずれの許容誤差が大きくなる。

本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記溝内に、前記溝の延在方向に沿って複数の前記支持体が並んでいることが好ましい。接合時には、支持体が圧電アクチュエータユニットの下面と接着剤を介して密着することになるので、圧電アクチュエータユニットの支持体と密着する範囲内では、接着剤が圧電アクチュエータの側面をせり上がってその上面に到達し得る。複数の支持体を用いることで個々の支持体を寸法の小さいものとすることができるので、圧電アクチュエータユニットの上面に接着剤が付着しにくくなる。しかも、複数の支持体が配置された、圧電アクチュエータユニットのより広い範囲においてクラックを生じにくくすることができる。

このとき、前記複数の支持体が、等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、支持体の数を圧電アクチュエータユニットにクラックが生じない最低の数に近い非常に少ない数とすることが可能となる。したがって、圧電アクチュエータユニットの上面により一層接着剤が付着しにくくなる。

本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記圧電アクチュエータユニットが多角形形状を有しており、前記支持体が前記圧電アクチュエータユニットの角部と対向していることが好ましい。これにより、クラックが生じやすい角部にクラックが生じるのを防ぐことができる。

前記溝は、前記支持体を含まない第１の範囲と、前記支持体を含み前記第１の範囲よりも幅が大きい第２の範囲とを有することが好ましい。これにより、製造誤差に起因して、支持体が溝の壁面と連結されるのを防止することができる。
前記複数の圧力室のうちで最外周にある前記圧力室が、液体吐出を行わないダミーの圧力室であることが好ましい。
前記流路ユニットは一方向に長尺な矩形平面形状を有し、前記圧電アクチュエータユニットが、台形平面形状を有し、前記複数の圧電アクチュエータユニットは、前記圧電アクチュエータユニットの平行対向辺が前記一方向に沿うとともに、隣接する圧電アクチュエータユニットの斜辺同士が一方向にオーバーラップするように、前記流路ユニットの前記表面に前記一方向に並んで配置され、前記流路ユニットの前記表面には、前記平行対向辺と平行に延びており前記溝の前記圧電アクチュエータユニットの両斜辺に対向する部分と連結された複数の矩形溝が形成されていることが好ましい。これにより、圧電アクチュエータユニットと流路ユニットとの接着時に圧電アクチュエータユニットの側面をせり上がる接着剤の量が非常に少なくなる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態であるインクジェットプリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１を有するカラーインクジェットプリンタである。このインクジェットプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２がそれぞれ構成されている。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙部１１から排紙部１２に向かって用紙（被記録媒体）Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１のすぐ下流位置には、用紙を狭持搬送する一対の送りローラ５ａ、５ｂが配置されている。一対の送りローラ５ａ、５ｂは、用紙Ｐを給紙部１１から図中右方に送り出す。用紙搬送経路の中間部には、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻き回されたエンドレスの搬送ベルト８と、搬送ベルト８によって囲まれた領域内においてインクジェットヘッド１と対向する位置に配置されたプラテン１５とを含むベルト搬送機構１３が設けられている。プラテン１５は、インクジェットヘッド１と対向する領域において搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持する。ベルトローラ７と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙部１１から送りローラ５ａ、５ｂによって送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付ける。

図示しない搬送モータがベルトローラ６を回転させることによって、搬送ベルト８が駆動される。これにより、搬送ベルト８が、ニップローラ４によって外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐを粘着保持しつつ排紙部１２に向けて搬送する。

用紙搬送経路に沿う搬送ベルト８のすぐ下流には、剥離機構１４が設けられている。剥離機構１４は、搬送ベルト８の外周面８ａに粘着されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離して、図中左方の右方の排紙部１２に向けて送るように構成されている。

４つのインクジェットヘッド１は、４色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）に対応して、搬送方向に沿って４つ並べて固定されている。つまり、このインクジェットプリンタ１０１は、ライン式プリンタである。４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体２をそれぞれ有している。ヘッド本体２は、搬送方向に直交した方向に長尺な細長い直方体形状となっている。また、ヘッド本体２の底面が外周面８ａに対向するインク吐出面２ａとなっている。搬送ベルト８によって搬送される用紙Ｐが４つのヘッド本体２のすぐ下方を順に通過する際に、この用紙Ｐの上面すなわち印刷面に向けてインク吐出面２ａから各色のインクが吐出されることで、用紙Ｐの印刷面に所望のカラー画像を形成できるようになっている。

次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の幅方向に沿った断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、その下端に、流路ユニット９と４つのアクチュエータユニット２１とが接着剤を介して接合されたヘッド本体２を有している。ヘッド本体２の上面には、ヘッド本体２にインクを供給するリザーバユニット７１が固定されている。アクチュエータユニット２１の上面には、ＣＯＦ（Chip On Film）５０の一端付近が固定されている。ＣＯＦ５０は、ドライバＩＣ５２が実装された平型柔軟基板である。ＣＯＦ５０の他端は、制御基板５４と電気的に接続されている。制御基板５４は、ドライバＩＣ５２を介してアクチュエータユニット２１の駆動を制御する。ドライバＩＣ５２は、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号を生成する。

４つのアクチュエータユニット２１、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び制御基板５４は、サイドカバー５３及びヘッドカバー５５によって覆われている。金属板であるサイドカバー５３は、流路ユニット９の上面の幅方向両端近傍に固定されており、流路ユニット９の長手方向に沿って延在している。ヘッドカバー５５は、２つのサイドカバー５３の上端にこれらを跨ぐように固定されている。

リザーバユニット７１は、４枚のプレート９１〜９４が積層されたものであり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ６１、及び、１０個のインク流出流路６２が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路６２のみが表れている。インク流入流路には、図示しないインクタンクからのインクが流入する。インクリザーバ６１は、インク流入流路及びインク流出流路６２と連通しており、インクを一時的に貯溜する。インク流出流路６２は、流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０５ｂ（図３参照）を介して流路ユニット９と連通している。インクタンクからのインクは、インク流入流路、インクリザーバ６１及びインク流出流路６２を通過し、インク供給口１０５ｂから流路ユニット９に供給される。プレート９４の下面は、プレート９４とＣＯＦ５０との間に間隙が形成されるように、凹凸面となっている。

ＣＯＦ５０は、サイドカバー５３とリザーバユニット７１との間に挟まれつつ延在している。そして、ＣＯＦ５０の他端は、制御基板５４に実装されたコネクタ５４ａに接続されている。ドライバＩＣ５２は、リザーバユニット７１の側面に貼り付けられたスポンジ８２によってサイドカバー５３に向けて付勢されている。

次に、図３〜図６を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図３は、ヘッド本体２の平面図である。図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図４では、実線で描くべきアクチュエータユニット２１を破線で、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びインク吐出口１０８を実線で描いている。図５は、図４に示すV−V線に沿った断面図である。図６（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。なお、アクチュエータユニット２１とキャビティプレート１２２との間には、これらを接合する薄い接着剤層１４６（図１０参照）が存在しているが、図６（ａ）ではその図示を省略している。

図３に示すように、ヘッド本体２は、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。図４に示すように、流路ユニット９の内部には、圧力室１１０を含むインク流路が形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、リザーバユニット７１のプレート９４とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット７１のインク流出流路６２（図２参照）に対応して、計１０個のインク供給口１０５ｂが設けられている。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面は、図４及び図５に示すように、多数のインク吐出口１０８がマトリクス状に配置されたインク吐出面２ａである。流路ユニット９の上面には、多数の圧力室１１０が、インク吐出口１０８と同様に、マトリクス状に多数配列されている。

本実施形態では、等間隔に配置された複数の圧力室１１０からなる流路ユニット９の長手方向に延びた圧力室１１０の列が、１つのアクチュエータユニット２１内に１６列形成されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、アクチュエータユニット２１のの長辺（下底）に近いものほど多く、短辺（上底）に近いものほど少ない。インク吐出口１０８についても同様である。

図５に示すように、流路ユニット９は、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、３枚のマニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形平面形状を有する。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５、副マニホールド流路１０５ａ、及び、副マニホールド流路１０５ａの出口から絞りとして機能するアパーチャ１１２さらに圧力室１１０を経てインク吐出口１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図３に示すように、各アクチュエータユニット２１は台形の平面形状を有している。４つのアクチュエータユニット２１は、インク供給口１０５ｂを避けるよう主走査方向に千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っている。隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は、主走査方向に関して互いにオーバーラップしている。

図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電層１４１〜１４３が積層された圧電体を含んでいる。最上層である圧電層１４１の上面であって圧力室１１０に対向する領域には、個別電極１３５が形成されている。最上層である圧電層１４１とその下側の圧電層１４２との間には、シート全面に形成された共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図６（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極１３５の大部分は、圧力室１１０の領域内にある。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０の外に延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された円形の個別ランド１３６が設けられている。個別ランド１３６は、個別電極１３５よりも厚い。また、圧電層１４１の表面には、共通電極１３４と電気的に接続されたＣＯＭランド１３８、１３９（図８及び図９参照）が形成されている。

共通電極１３４及び個別電極１３５は、それぞれ、ＣＯＦ５０に設けられた配線を介してドライバＩＣ５２と接続されている。共通電極１３４には、グランド電位に保持された信号がドライバＩＣ５２から供給される。個別電極１３５には、印字すべき画像パターンに応じてグランド電位と正電位とを交互に取る駆動信号がドライバＩＣ５２から供給される。

圧電層１４１はその厚み方向に分極されている。個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電層１４１の個別電極１３５と共通電極１３４とに挟まれた部分（活性部）に対してその分極方向に電界を印加すると、活性部が圧電効果で歪む。例えば、分極方向と電界の印加方向とが同じであれば、活性部は分極方向に直交する方向（平面方向）に縮む。一方、圧電層１４２、１４３は自発的に歪むことはない非活性層である。このとき、圧電層１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているので、ユニモルフ効果が生じる。その結果、圧電層１４１〜１４３の活性部に相当する領域が圧力室１１０に向かって凸になるように変形する。このようなユニモルフ変形が生じることで、圧力室１１０内のインクに圧力つまり吐出エネルギーが付与され、インク吐出口１０８からインク滴が吐出される。このように、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０との間に挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働くので、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０の数と同数のアクチュエータが形成されていることになる。

次に、キャビティプレート１２２の詳細について、図７〜図１０を参照して説明する。図７は、キャビティプレート１２２の部分平面図である。キャビティプレート１２２において、圧力室１１０は、貫通孔として形成されている。そして、キャビティプレート１２２に形成された多数の圧力室１１０は、互いに同じ台形形状を有する４つの圧力室群１５１（図７に示す範囲内にはそのうちの２つだけが表れている）を構成している。各圧力室群１５１は、アクチュエータユニット２１とほぼ同じ寸法を有している。

キャビティプレート１２２には、４つの圧力室群１５１をそれぞれ個別に取り囲む台形枠形状を有する４つの環状溝１５３が形成されている。環状溝１５３は、キャビティプレート１２２を貫通していない凹部となっている。環状溝１５３の両斜辺からは、短辺及び長辺に平行であって比較的短い多数の矩形溝１５５が延びている。すべての矩形溝１５５は、環状溝１５３と連結されている。多数の矩形溝１５５は等間隔に形成されている。隣接する２つの環状溝１５３に係る対向した２つの斜辺からそれぞれ延びた多数の矩形溝１５５は、先端同士において互いに連結されている。環状溝１５３及び矩形溝１５５は、これら以外の部分をマスクしたハーフエッチングをキャビティプレート１２２に施すことによって形成される。

図８及び図９は、それぞれ、キャビティプレート１２２上にアクチュエータユニット２１が配置された状態における、図７に示す領域Ａ及び領域Ｂの拡大平面図である。図１０は、図８に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１０においては、アクチュエータユニット２１の積層構造の図示を省略している。図８〜図１０に示すように、アクチュエータユニット２１の外縁は、その全周にわたって、環状溝１５３と対向している。なお、図７〜図９において、アクチュエータユニット２１の最外周に描かれた圧力室及び個別電極は、インク吐出を行わないダミーとして形成されたものである。

環状溝１５３の底面からは、支持体である多数の支持柱１５７が突出している。支持柱１５７は、キャビティプレート１２２の一部分である。支持柱１５７には、環状溝１５３の長辺に沿って形成されたもの１５７ａと、環状溝１５３の短辺に沿って形成されたもの１５７ｂと、環状溝１５３の斜辺に沿って形成されたもの１５７ｃと、環状溝１５３の４つの角部に形成されたもの１５７ｄとがある。いずれの支持柱１５７も、アクチュエータユニットの外縁と対向しつつ、環状溝１５３の延在方向に沿って並んでいる。そして、いずれの支持柱１５７も、環状溝１５３の内側壁面及び外側壁面から離隔した島状となっている。支持柱１５７の高さは環状溝１５３の深さと同じであるので、図１０に示すように、支持柱１５７は、アクチュエータユニット２１とキャビティプレート１２２とを接合する接着剤層１４６を介して、アクチュエータユニット２１と密着している。これによって、支持柱１５７は、アクチュエータユニット２１を下方から支えている。支持柱１５７は、キャビティプレート１２２に環状溝１５３及び矩形溝１５５を形成する際のエッチング加工において支持柱１５７に相当する部分をマスクすることによって、環状溝１５３及び矩形溝１５５と同時に形成される。

環状溝１５３の長辺に設けられた多数の支持柱１５７ａは、等間隔で配置されている。また、環状溝１５３の短辺に設けられた多数の支持柱１５７ｂは、支持柱１５７ａと同じ等間隔で配置されている。環状溝１５３の斜辺に設けられた多数の支持柱１５７ｃは、支持柱１５７ａとは異なる等間隔で配置されている。

支持柱１５７ａは、平面視において、副走査方向に長い長方形形状となっている。そのため、製造誤差に起因して、アクチュエータユニット２１が副走査方向に位置ずれしたとしても、アクチュエータユニット２１の外縁が支持柱１５７ａと対向している可能性が高い。すなわち、アクチュエータユニット２１の流路ユニット９に対する副走査方向への位置ずれの許容誤差が大きい。

長辺における環状溝１５３の幅は、外側壁面及び内側壁面が内側と外側にそれぞれ凹むことによって、支持柱１５７ａの周辺において、それ以外の場所に比べて大きくなっている。これによって、製造誤差に起因して、支持柱１５７ａが環状溝１５３の内側壁面又は外側壁面と連結されて島状でなくなることを防止している。

上記のような構造を有するインクジェットヘッドの製造過程において、キャビティプレート１２２とアクチュエータユニット２１とが接合されるとき、両者の間からはみ出した接着剤が環状溝１５３内に流れ込む。このとき、アクチュエータユニット２１の側面の大部分は両者の境界から離れている。そのため、接着剤がアクチュエータユニット２１の側面をせり上がってアクチュエータユニット２１の上面に付着する接着剤の量が少なくなる。したがって、アクチュエータユニット２１の上面に接着剤が付着することによって生じる吐出不良が抑制される。接着剤は、環状溝１５３に連結された矩形溝１５５内にも流れ込む。そのため、アクチュエータユニット２１の側面をせり上がる接着剤の量が非常に少なくなる。また、矩形溝１５５が主走査方向に細長く形成されているので、接着剤がキャビティプレート１２２の上面にその長手方向に沿って順次転写されたときに、矩形溝１５５が接着剤を収容するので、環状溝１５３の斜辺の大部分が接着剤で埋め込まれるのが防止される。よって、キャビティプレート１２２とアクチュエータユニット２１とが接合されるときに、環状溝１５３内に多量の接着剤が流れ込むので、アクチュエータユニット２１の側面をせり上がる接着剤の量がより一層少なくなる。

また、本実施形態では、アクチュエータユニット２１の外縁と対向する支持柱１５７がアクチュエータユニット２１を支えているので、流路ユニット９に接着剤を介してアクチュエータユニット２１を接合する際に、アクチュエータユニット２１に加えられた押圧力が、アクチュエータユニット２１を介して支持柱１５７に加えられることになる。そのため、アクチュエータユニット２１に作用する剪断力が大幅に小さくなって、アクチュエータユニット２１にクラックが生じにくくなる。また、アクチュエータユニット２１の外縁が環状溝１５３と対向しているので、アクチュエータユニット２１の全周にわたってその上面に接着剤が付着しにくくなる。

さらに、支持柱１５７が環状溝１５３の内側壁面及び外側壁面から離隔した島状であるので、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との接合時に、キャビティプレート１２２上面の支持柱１５７以外の部分に塗布された接着剤が環状溝１５３によって前記部分から隔てられた支持柱１５７上に付着することがないので、アクチュエータユニット２１の上面により一層接着剤が付着しにくくなる。

本実施形態に係るインクジェットヘッドでは、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との接合時には、支持柱１５７がアクチュエータユニット２１の下面と接着剤を介して密着することになるので、アクチュエータユニット２１の支持柱１５７と密着する範囲内では、接着剤がアクチュエータユニット２１の側面をせり上がってその上面に到達し得る。本実施形態のように、環状溝１５３内に、環状溝１５３の延在方向に沿って複数の支持柱１５７が並んでいることで、個々の支持柱１５７を寸法の小さいものとすることができるので、アクチュエータユニット２１の上面に接着剤が付着しにくくなる。しかも、複数の支持柱１５７が配置された、アクチュエータユニット２１のより広い範囲においてクラックを生じにくくすることができる。

そして、これら複数の支持柱１５７が長辺、短辺、斜辺のそれぞれで等間隔で配置されているので、支持柱１５７の数をアクチュエータユニット２１にクラックが生じない最低の数に近い非常に少ない数とすることが可能となる。したがって、アクチュエータユニット２１の上面により一層接着剤が付着しにくくなる。

また、本実施形態のインクジェットヘッドでは、アクチュエータユニット２１が台形形状を有しており、支持柱１５７ｄがアクチュエータユニット２１の角部と対向している。これにより、クラックが生じやすい角部にクラックが生じるのを防いでいる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図１１及び図１２をさらに参照して説明する。図１１は、本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの、図８に相当する平面図である。図１２は、図１１に示すXII−XII線に沿った断面図である。本実施形態は、支持体が環状溝の内側壁面と連結されていて、島状になっていない点においてのみ、第１実施形態と相違している。したがって、第１実施形態と重複する部分についての説明を省略する。

図１１に示すように、本実施形態においても、キャビティプレート１２２には、４つの圧力室群１５１をそれぞれ個別に取り囲む台形枠形状を有する４つの環状溝１６３が形成されている（図１１ではそのうち１つの環状溝１６３の一部が描かれている）。環状溝１６３の両斜辺からは、短辺及び長辺に平行であって比較的短い多数の矩形溝１６５が延びている。すべての矩形溝１６５は、環状溝１６３と連結されている。

アクチュエータユニット２１の外縁は、その全周にわたって、環状溝１６３と対向している。環状溝１６３の内側壁面からは、支持体である多数の支持突起１６７が環状溝１６３の外側に向かって突出している。支持突起１６７は、環状溝１６３の底面に連結されている。支持突起１６７は、キャビティプレート１２２の一部分である。支持突起１６７は、環状溝１６３の外側壁面に達しておらず、環状溝１６３を閉鎖していない。

支持突起１６７には、環状溝１６３の長辺に沿って形成されたもの１６７ａと、環状溝１６３の短辺に沿って形成されたもの（図示せず）と、環状溝１６３の斜辺に沿って形成されたもの１６７ｃと、環状溝１６３の４つの角部に形成されたもの１６７ｄとがある。いずれの支持突起１６７も、アクチュエータユニットの外縁と対向しつつ、環状溝１６３の延在方向に沿って並んでいる。支持突起１６７の高さは環状溝１６３の深さと同じであるので、図１２に示すように、支持突起１６７は、接着剤層１４６を介してアクチュエータユニット２１と密着している。これによって、支持突起１６７は、アクチュエータユニット２１を下方から支えている。

環状溝１６３の長辺に設けられた多数の支持突起１６７ａは、等間隔で配置されている。また、環状溝１６３の短辺に設けられた多数の支持柱は、支持突起１６７ａと同じ等間隔で配置されている。環状溝１６３の斜辺に設けられた多数の支持突起１６７ｃは、支持突起１６７ａとは異なる等間隔で配置されている。

支持突起１６７ａは、平面視において、副走査方向に長い長方形形状となっている。そのため、製造誤差に起因して、アクチュエータユニット２１が副走査方向に位置ずれしたとしても、アクチュエータユニット２１の外縁が支持突起１６７ａと対向している可能性が高い。すなわち、アクチュエータユニット２１の流路ユニット９に対する副走査方向への位置ずれの許容誤差が大きい。

長辺における環状溝１６３の幅は、外側壁面が外側に凹むことによって、支持突起１６７ａの周辺において、それ以外の場所に比べて大きくなっている。これによって、製造誤差に起因して、支持突起１６７ａが環状溝１６３の外側壁面と連結されることを防止している。

本実施形態によっても、環状溝１６３内に支持突起１６７ａが設けられていることによって、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との接合時にアクチュエータユニット２１にクラックが生じにくくなる。そのほか、支持突起１６７が島状でないことを除いて、第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について図１３をさらに参照して説明する。図１３は、本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの、図８に相当する平面図である。本実施形態は、圧力室群を取り囲む溝が環状溝となっていない点においてのみ、第１実施形態と相違している。したがって、第１実施形態と重複する部分についての説明を省略する。

図１３に示すように、本実施形態においては、キャビティプレート１２２に形成された４つの圧力室群１５１は、複数の外周溝１７３によってそれぞれ個別に取り囲まれている（図１３ではそのうち１つの圧力室群についてその一部が描かれている）。外周溝１７３には、アクチュエータユニット２１の長辺に沿って形成されたもの１７３ａと、アクチュエータユニット２１の短辺に沿って形成されたもの（図示せず）と、アクチュエータユニット２１の斜辺に沿って形成されたもの１７３ｃとがある。外周溝１７３ｃからは、アクチュエータユニット２１の短辺及び長辺に平行であって比較的短い多数の矩形溝１７５が延びている。すべての矩形溝１７５は、外周溝１７３ｃと連結されている。

アクチュエータユニット２１の外縁は、隣接する外周溝１７３の間を除いて、その全周にわたって、外周溝１７３と対向している。各外周溝１７３の底面からは、支持体である一又は複数の支持柱１７７が突出している。支持柱１７７は、キャビティプレート１２２の一部分である。支持柱１７７には、外周溝１７３ａ内に形成されたもの１７７ａと、アクチュエータユニット２１の短辺に沿って形成された外周溝内に形成されたもの（図示せず）と、外周溝１７３ｃ内に形成されたもの１７７ｃ（支持柱１７７ｄに該当するものを除く）と、アクチュエータユニット２１の４つの角部に形成されたもの１７７ｄとがある。外周溝１７３ａ内には支持柱１７７ａが１つだけ形成されている。なお、本実施形態では、外周溝１７３ｃ内に支持柱１７７ｄがあるが、支持柱１７７ｄは、外周溝１７３ａ内、又は、アクチュエータユニット２１の短辺に沿って形成された外周溝内に形成されていてもよい。

いずれの支持柱１７７も、アクチュエータユニット２１の外縁と対向している。そして、いずれの支持柱１７７も、外周溝１７３の内側壁面及び外側壁面から離隔した島状となっている。支持柱１７７の高さは外周溝１７３の深さと同じであるので、支持柱１７７は、アクチュエータユニット２１とキャビティプレート１２２とを接合する接着剤層１４６を介して、アクチュエータユニット２１と密着している。これによって、支持柱１７７は、アクチュエータユニット２１を下方から支えている。

支持柱１７７は、アクチュエータユニット２１の長辺、短辺、斜辺のそれぞれにおいて、等間隔で配置されている。

支持柱１７７ａは、平面視において、副走査方向に長い長方形形状となっている。そのため、製造誤差に起因して、アクチュエータユニット２１が副走査方向に位置ずれしたとしても、アクチュエータユニット２１の外縁が支持柱１７７ａと対向している可能性が高い。すなわち、アクチュエータユニット２１の流路ユニット９に対する副走査方向への位置ずれの許容誤差が大きい。

外周溝１７３ａの幅は、内側壁面及び外側壁面が内側と外側にそれぞれ凹むことによって、支持柱１７７ａの周辺において、それ以外の場所に比べて大きくなっている。これによって、製造誤差に起因して、支持柱１７７ａが外周溝１７３ａの内側壁面又は外側壁面と連結されることを防止している。

本実施形態によっても、外周溝１７３内に支持柱１７７が設けられていることによって、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との接合時にアクチュエータユニット２１にクラックが生じにくくなる。そのほか、外周溝１７３が環状となっていないことを除いて、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、圧力室群が形成された領域とその外側の領域とが隣接する外周溝１７３同士の間にある複数の個所で連結されているため、その分キャビティプレート１２２の剛性の低下が抑えられている。

以上のように、いずれの実施形態でも、アクチュエータユニット２１は支持柱１５７、１７７又は支持突起１６７に支持されて流路ユニット９に固定されている。これをインクジェットヘッド１に組み立てるとき、ＣＯＦ５０の端子部に接合される個別ランド１３６は、印刷法で個別電極１３５上に形成される。個別ランド１３６を形成するとき、開口を有するマスクをアクチュエータユニット２１上に配置し、マスクに沿ってスキージを移動させしながら導電性のペーストを個別電極１３５上に転写する。このとき、スキージをヘッドの長手方向に移動させるので、アクチュエータユニット２１の角部や端部に一時的に応力が集中することがある。しかし、支持柱１５７、１７７又は支持突起１６７がアクチュエータユニット２１を下から支えているので、押圧力集中でアクチュエータユニット２１が破損することもない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施形態に施すことが可能である。例えば、アクチュエータユニット２１は台形以外の平面形状を有していてもよい。また、支持体がアクチュエータユニット２１の角部と対向していなくてもよい。さらに、支持体がキャビティプレート１２２の一部分ではなく、別体（例えばベースプレート１２３の一部）として形成されていてもよい。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの外観側面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの幅方向に沿った断面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図３に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４に示すV−V線断面図である。 図４に示すアクチュエータユニットを説明するための図である。 図２に示すＣＯＦの平面図である。 図７に示す領域Ａの拡大平面図である。 図７に示す領域Ｂの拡大平面図である。 図７に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの、図８に相当する平面図である。 図１１に示すXII−XII線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの、図８に相当する平面図である。

１ インクジェットヘッド
２ ヘッド本体
９ 流路ユニット
２１ アクチュエータユニット
５０ ＣＯＦ
５４ 制御基板
５２ ドライバＩＣ
７１ リザーバユニット
１０１ インクジェットプリンタ
１０８ インク吐出口
１１０ 圧力室
１２２ キャビティプレート
１３２ 個別インク流路
１３４ 共通電極
１３５ 個別電極
１３６ 個別ランド
１４１〜１４３ 圧電層
１４６ 接着剤層
１５１ 圧力室群
１５３ １６３ 環状溝
１５５ １６５ １７５ 矩形溝
１５７（１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃ、１５７ｄ） 支持柱（支持体）
１６７（１６７ａ、１６７ｃ、１６７ｄ） 支持突起（支持体）
１７３（１７３ａ、１７３ｃ） 外周溝
１７７（１７７ａ、１７７ｃ、１７７ｄ） 支持柱（支持体）

Claims (9)

1. 圧力室を含む複数の個別液体流路と、複数の前記圧力室の複数の開口が形成された表面とを有する流路ユニットと、
   前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記表面に接着剤を介して接合された圧電アクチュエータユニットとを備え、
   前記流路ユニットの前記表面には、前記複数の圧力室を取り囲む環状の溝が形成され、
   平面視で前記圧電アクチュエータユニットの外縁がその全周に亘って前記溝と対向しており、
   前記溝内には、前記圧電アクチュエータユニットの外縁と対向しつつ前記圧電アクチュエータユニットの外縁を支える支持体が設けられており、
   前記支持体は、前記溝の延在方向に沿った長さよりも前記溝の延在方向と直交する方向に沿った長さの方が長いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記支持体が、前記溝の側壁面から離隔した島状となるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 圧力室を含む複数の個別液体流路と、複数の前記圧力室の複数の開口が形成された表面とを有する流路ユニットと、
   前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記表面に接着剤を介して接合された圧電アクチュエータユニットとを備え、
   前記流路ユニットの前記表面には、前記複数の圧力室を取り囲む一又は複数の溝が形成され、
   平面視で前記圧電アクチュエータユニットの外縁が、隣接する溝の間を除いてその全周に亘って前記溝と対向しており、
   前記溝内には、前記圧電アクチュエータユニットの外縁と対向しつつ前記圧電アクチュエータユニットの外縁を支える支持体が前記溝の側壁面から離隔した島状となるように設けられており、
   前記支持体は、前記溝の延在方向に沿った長さよりも前記溝の延在方向と直交する方向に沿った長さの方が長いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 前記溝内に、前記溝の延在方向に沿って複数の前記支持体が並んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記複数の支持体が、等間隔で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記圧電アクチュエータユニットが多角形形状を有しており、前記支持体が前記圧電アクチュエータユニットの角部と対向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記溝は、前記支持体を含まない第１の範囲と、前記支持体を含み前記第１の範囲よりも幅が大きい第２の範囲とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記複数の圧力室のうちで最外周にある前記圧力室が、液体吐出を行わないダミーの圧力室であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記流路ユニットは一方向に長尺な矩形平面形状を有し、
   前記圧電アクチュエータユニットが、台形平面形状を有し、
   前記複数の圧電アクチュエータユニットは、前記圧電アクチュエータユニットの平行対向辺が前記一方向に沿うとともに、隣接する圧電アクチュエータユニットの斜辺同士が一方向にオーバーラップするように、前記流路ユニットの前記表面に前記一方向に並んで配置され、
   前記流路ユニットの前記表面には、前記平行対向辺と平行に延びており前記溝の前記圧電アクチュエータユニットの両斜辺に対向する部分と連結された複数の矩形溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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