JP6146558B2

JP6146558B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

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Publication number: JP6146558B2
Application number: JP2013020876A
Authority: JP
Inventors: 大脇　寛成; 寛成大脇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: JP2014151469A

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

従来から、圧電アクチュエーター、あるいは発熱素子等の圧力発生手段によって液体に圧力を付与することで、ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドが知られている。その代表例としては、例えば特許文献１に記載されているインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。

特開２０１１−２０１１７０号公報

しかしながら、記録様式が多様化する中で、対応するインクの種類も増加し、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、ヘッドクリーニング動作において、インク吐出面の拭き取り性が悪い場合があるという課題があった。具体的には、例えば、従来と比較して粘度の高いインクを使用した場合には、ノズルプレートのインク吐出面に形成された僅かな凹部にもインク溜りが発生しやすくなり、インクの粘度が高いために、従来の方法でインクの拭き取りを行なっても容易にインク溜りを解消できない場合があった。その結果、このインク溜まりが放置され溜まり量が増加することで、拭き取り性のさらなる劣化を招き、インク吐出面あるいはノズルにてインクが固化し、吐出インクの飛行の劣化や吐出不能等（吐出劣化）が発生した。

なお、このような課題は、インクに限らず、インク吐出面に付着する他の付着物についても同様に存在し、インク以外の液体を吐出する場合でも同様である。

本発明はこのような事情に鑑み、インク吐出面の拭き取り性を向上させ、インク溜まりを抑制することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を被吐出対象に向かって吐出するノズルが形成されたノズルプレートを有する液体吐出ヘッドと、前記ノズルプレートの外周側に設けられたカバーと、前記ノズルプレート及び前記カバーの前記被吐出対象と対向する面に設けられた撥液膜とを備え、前記カバーと前記ノズルプレートとにより画成された凹部に充填剤が充填され、前記ノズルプレートと前記カバーとは離間して設けられ、前記カバーの前記撥液膜は、前記ノズルプレートの前記撥液膜よりも前記被吐出対象側に設けられ、前記凹部は、前記ノズルプレートの前記撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在する段差と、前記ノズルプレートの前記撥液膜よりも前記被吐出対象側の反対側に延在する段差と、を含み、前記充填剤は、前記凹部を埋設していることを特徴とする液体吐出ヘッドにある。
かかる態様では、前記凹部に充填剤が充填されていることで、液体吐出面の液体を拭きとる際に、凹部にて発生する液体溜まりを抑制することができる。従って、例えば液体吐出ヘッドが液体としてインクを使用するインクジェットプリンターに備えられるインクジェット式記録ヘッドである場合に、ノズルプレートのインク吐出面のインク拭き取り性を向上させたインクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンターを提供することができる。
ここで、前記充填剤が絶縁性を有することが好ましい。これによれば、前記充填剤が絶縁性を有することで、さらに凹部から静電気が液体吐出ヘッド内に到達することを抑制することができる。
また、前記凹部には、前記撥液膜が形成されていないことが好ましい。これによれば、撥液膜が形成されていることで、充填剤が凹部のみに充填されることが可能である。
また、互いに対向する前記ノズルプレートの端面と前記カバーの端面とにより前記凹部が形成され、該凹部に前記充填剤が充填されていることが好ましい。
また、前記充填剤が前記カバーに設けられた前記撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在しないことが好ましい。これによれば、充填剤が前記カバーに設けられた撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在しないことで、拭き取り性を向上させることができる。
また、前記カバーには、少なくとも前記被吐出対象と対向する面に絶縁膜が形成されていることが好ましい。
前記充填剤が、液状エポキシ系接着剤が硬化したものであることが好ましい。充填剤が液状エポキシ系接着剤であることで、凹部にて充填剤が広がりやすく、滑らかに（スロープ状）に凹部の開口を埋めることができる。また、充填剤が液状エポキシ系接着剤であることで、液体による充填剤への浸食を抑制することができるため、スロープ形状を維持することができる。これにより、液体拭き取り性の劣化を防ぐことができる。
本発明の液体吐出装置は、上記したいずれかの液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする。液体吐出装置として上記したいずれかの液体吐出ヘッドを備えることで、液体吐出面の液体拭き取り性を向上させた液体吐出装置を提供することができる。
また、液体吐出ヘッドは、液体を被吐出対象に向かって吐出するノズルが形成されたノズルプレートを有する液体吐出ヘッドと、前記ノズルプレートの外周側に設けられたカバーと、前記ノズルプレート及び前記カバーの前記被吐出対象と対向する面に設けられた撥液膜とを備え、前記カバーと前記ノズルプレートとにより画成された凹部に充填剤が充填されたことを特徴とする。

前記凹部に充填剤が充填されていることで、液体吐出面の液体を拭きとる際に、凹部にて発生する液体溜まりを抑制することができる。従って、例えば液体吐出ヘッドが液体としてインクを使用するインクジェットプリンターに備えられるインクジェット式記録ヘッドである場合に、ノズルプレートのインク吐出面のインク拭き取り性を向上させたインクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンターを提供することができる。

前記充填剤が絶縁性を有することが好ましい。前記充填剤が絶縁性を有することで、さらに凹部から静電気が液体吐出ヘッド内に到達することを抑制することができる。

前記凹部には、前記撥液膜が形成されていないことが好ましい。撥液膜が形成されていることで、充填剤が凹部のみに充填されることが可能である。

本発明の好ましい実施形態としては、前記ノズルプレートと前記カバーとは離間して設けられ、互いに対向する前記ノズルプレートの端面と前記カバーの端面とにより前記凹部が形成され、該凹部に充填剤が充填されていることが挙げられる。

前記充填剤が前記カバーに設けられた撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在しないことが好ましい。充填剤が前記カバーに設けられた撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在しないことで、拭き取り性を向上させることができる。

前記カバーには、少なくとも前記被吐出対象と対向する面に絶縁膜が形成されていることが好ましい。

前記充填剤が、液状エポキシ系接着剤が硬化したものであることが好ましい。充填剤が液状エポキシ系接着剤であることで、凹部にて充填剤が広がりやすく、滑らかに（スロープ状）に凹部の開口を埋めることができる。また、充填剤が液状エポキシ系接着剤であることで、液体による充填剤への浸食を抑制することができるため、スロープ形状を維持することができる。これにより、液体拭き取り性の劣化を防ぐことができる。

本発明の液体吐出装置は、上記したいずれかの液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする。液体吐出装置として上記したいずれかの液体吐出ヘッドを備えることで、液体吐出面の液体拭き取り性を向上させた液体吐出装置を提供することができる。

実施形態１に係る液体吐出ヘッドを具備する液体吐出装置を示す概略図。ヘッドユニットの動作を説明する断面概念図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）従来の液体吐出ヘッドを示す概略図である。（ａ）、（ｂ）実施形態１に係る液体吐出ヘッドを説明する断面図である。実施形態２に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態２に係る記録ヘッドの平面図である。（ａ）、（ｂ）実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。（１）、（２）実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。従来の液体吐出ヘッドを示す概略図である。実施形態３に係る記録ヘッドの要部断面図である。実施形態４に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態４に係る記録ヘッドの要部断面図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液体吐出ヘッドＩを具備する液体吐出装置ＩＩを示す概略図である。

液体吐出装置ＩＩは、インクジェットプリンターであり、ＣＰＵ、制御用ＩＣ（図示省略）、ヘッドユニット１、キャリッジ３、装置本体４、キャリッジ軸５、駆動モーター６、タイミングベルト７などを備えている。

ヘッドユニット１は、複数の液体吐出ヘッドＩを含み構成されている。ヘッドユニット１には、液体としてのインクを供給する手段を構成する複数のインクカートリッジ２が着脱可能に設けられている。ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニット１は、インクカートリッジ２に収容された、例えば、ブラックインク組成物やカラーインク組成物を吐出する。

駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上に搬送されるようになっている。

また、上述した液体吐出装置ＩＩでは、ヘッドユニット１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ヘッドユニット１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行なう、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

図２は、液体吐出ヘッドＩの動作を説明するための断面概念図である。
液体吐出ヘッドＩは、インク供給路１１３、リザーバー１１４、圧力発生室１２９、ノズル１４８、流路形成基板１１０、ノズルプレート１１１、圧電アクチュエーター１４０、ケース１１７などを含み構成されている。

インクカートリッジ２から供給されるインクは、ケース１１７の内部に形成されたインク供給路１１３、同じくケース１１７の内部に形成されたリザーバー１１４、流路形成基板１１０の内部に形成された圧力発生室１２９に移動する。一方、ＣＰＵから送られた印刷信号は、制御用ＩＣに伝えられる。ここで、印刷信号は、圧力発生室１２９の制御信号に変換されて、圧電アクチュエーター１４０にインクを吐出する駆動信号が伝えられる。圧電アクチュエーター１４０の先端は、補強用の島部１４１を介し、振動板を形成する弾性板１１２を通じて、圧力発生室１２９に圧力を印加する。圧力発生室１２９に移動したインクは、圧力を受けて、ノズルプレート１１１に形成されたノズル１４８を経て、インク滴として記録シートＳ（図１）に吐出される。

なお、図２では、ノズルプレート１１１に１つのノズル１４８が設けられた例で説明したが、液体吐出ヘッドＩは、複数の圧力発生室１２９、およびそれぞれに連通する複数のノズル１４８を備えており、ノズルプレート１１１には、複数のノズル１４８の列が形成されている。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の液体吐出ヘッドを示す概略図である。
図３（ａ）は、ヘッドユニット１を図１に示す記録シートＳの側から見た斜視図である。

ヘッドユニット１は、複数（図３では４つ）の液体吐出ヘッドＩが固定板１１５によってまとめられ、固定、保持されるように構成されている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ部の拡大図である。液体吐出ヘッドＩを構成するノズルプレート１１１のインクが吐出される吐出面（インク吐出面１１１ｓ）に額縁状に当接してノズルプレート１１１を保持する固定板（カバー）１１５の様子を示している。このように本実施形態においては、固定板１１５はノズルプレート１１１の外周側に設けられている。

ノズル１４８から吐出するインクは、ノズル１４８の周囲に付着して残る場合がある。このインク残りを、インク吐出面１１１ｓを拭くことによりクリーニングした場合に、額縁状にインク吐出面１１１ｓに当接する固定板１１５の段差によって形作られた凹部にインク溜りが発生してしまう傾向がある。

図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図であり、このインク溜りの様子を示している。インク吐出面１１１ｓと、固定板１１５の端部との間に形成される段差によって形作られた凹部にインク溜まりが発生し、放置され溜まり量が増加することで、インク吐出面１１１ｓの拭き取り性の劣化を招き、インク吐出面１１１ｓあるいはノズル１４８にてインクが固化し、吐出インクの飛行の劣化や吐出不能等（吐出劣化）が発生する。

図４（ａ），（ｂ）は、実施形態１に係るヘッドユニット１を説明する断面図である。

ヘッドユニット１は、図４（ｂ）に示すように、インク吐出面１１１ｓに当接する固定板１１５の端面とノズルプレート１１１の端部と撥水膜１１６とが形成する段差部（凹部）に、段差部をスロープ状に形成する充填剤１１８が付設されている。また、インク吐出面１１１ｓの充填剤１１８が付設されている領域及び固定板１１５でおおわれている領域以外のインク吐出面１１１ｓ（充填剤１１８で囲まれる内側のインク吐出面１１１ｓ）には、撥水膜１１６が形成されている。そして、ノズル１４８は、撥水膜１１６及びノズルプレート１１１を貫通して設けられている。

ヘッドユニット１は、インク吐出面１１１ｓに充填剤１１８、および撥水膜１１６が備わる以外は、ヘッドユニット１と同じ構成である。

図４（ａ）は、充填剤１１８の付設に先立ち、インク吐出面１１１ｓ及び固定板１１５に撥水膜１１６を形成した様子を示している。

撥水膜１１６は、ノズルプレート１１１の製造段階において、スクリーン印刷、あるいはフォトリソグラフィーなどにより、固定板１１５が当接する領域および充填剤１１８が付設される領域を除くインク吐出面１１１ｓに選択的に、撥水素材を膜状に形成することにより行なう。固定板１１５についても、被吐出対象に対して対向する面に、即ち液体吐出ヘッドＩの外面であってかつインク吐出面１１１ｓに対して平行な面に、撥水素材を膜状に形成している。この膜が撥水膜（撥液膜）１１６である。なお、液体吐出ヘッドＩに組み立てたノズルプレート１１１を固定板１１５によって固定した後に撥水膜１１６を形成する方法であっても良い。

充填剤１１８には、好適例として、液状エポキシ系接着剤を使用している。即ち、充填剤はエポキシ系接着剤が硬化したものである。充填剤１１８は、撥水膜１１６を形成した後に、固定板１１５の端部とインク吐出面１１１ｓとが形成する段差部で撥水膜１１６が形成されていない領域にエポキシ系接着剤を塗布し、硬化させることによって付設する。

以上述べたように、本実施形態によるヘッドユニット１によれば、以下の効果を得ることができる。

ノズルプレート１１１と固定板１１５とでできる段差をスロープ状にするため、インク吐出面１１１ｓのインクを拭き取る際に、段差にて発生するインク溜まりを抑制することができる。

従って、インク吐出面のインク拭き取り性を向上させた液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することができる。

また、インク吐出面１１１ｓが撥水膜１１６によりインクを撥水する（はじく）ため、インク吐出面１１１ｓの拭き取り性が向上する。これにより、吐出劣化を抑制できる。

充填剤１１８が液状エポキシ系接着剤であることで、段差部にて充填剤１１８が広がりやすく、また、撥水膜１１６の段差にて充填剤１１８のインク吐出面１１１ｓへの広がりを防ぐことができる。そのため、スロープの形成を容易にすることができる。また、液状エポキシ系接着剤を固化することで、インクの侵食を抑制することができるため、スロープ形状を維持することができる。これにより、インク拭き取り性の劣化を防ぐことができる。

また、液体吐出装置として上記のヘッドユニット１を用いることにより、インク吐出面のインク拭き取り性を向上させた液体吐出装置を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１とは液体吐出ヘッドの構造が異なるものである。以下、図５〜図９を用いてインクジェット式記録ヘッドの構成について説明する。

図５は、本発明の実施形態２に係る液体吐出ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図６は本発明の実施形態２に係る液体吐出ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図７は、図６のインクジェット式記録ヘッドのＡ−Ａ’線の断面図及び要部を拡大した断面図である。図８は、説明のために要部を拡大した断面図である。図９は従来の液体吐出ヘッドにおける静電気の流れを説明するための図である。

図示するように、本実施形態の液体吐出ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドＩは、ヘッド本体１１、ケース部材４０等の複数の部材を備え、これら複数の部材が接着剤等によって接合されている。本実施形態では、ヘッド本体１１は、流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。本実施形態では、詳しくは後述するが、流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０及び保護基板３０をシリコン基板（シリコン単結晶基板）で形成した。すなわち、本実施形態では、ノズル開口２１を含む流路が形成されて、接着剤によって積層された基板とは、流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０及び保護基板３０のことである。

ヘッド本体１１を構成する流路形成基板１０は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向（並設方向）第１の方向Ｘに沿って並設されている。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が並設方向に並設された列が第２の方向Ｙに向かって複数列、本実施形態では、２列設けられている。

また、図７に示すように、流路形成基板１０の一方面側（後述する振動板５０とは反対側）には、連通板１５が接着剤２１１を介して接着されている。また、連通板１５には、各圧力発生室１２に連通する複数のノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤２１２を介して接着されている。連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを繋ぐノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このようにノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることでコストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口して、インク滴が吐出される面を液体吐出面２０ａと称する。

また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。

第１マニホールド部１７は、連通板１５を厚さ方向（連通板１５と流路形成基板１０との積層方向）に貫通して設けられている。

また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１５の液体吐出面２０ａ側に開口して設けられている。

さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通するインク供給路１９が、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。このインク供給路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。

このような連通板１５としては、流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。つまり、連通板１５として流路形成基板１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１０と連通板１５との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板１５として流路形成基板１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りを抑制することができる。

また、ノズルプレート２０は、シリコン単結晶基板で形成されている。これにより、ノズルプレート２０と連通板１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りの発生を抑制することができる。なお、ノズルプレートとしてはステンレス鋼（ＳＵＳ）板であってもよい。

ノズルプレート２０には、ノズル開口２１が第１の方向Ｘに並設された列が、第２の方向Ｙに複数列、本実施形態では、２列形成されている。各ノズル開口２１は、内径が一定な円筒部（ストレート部）と、液体吐出面２０ａ側から圧力発生室１２側に向けて内径が次第に拡大するテーパー部とから構成されている。

また、ヘッド本体１１の液体吐出面２０ａ側には、本実施形態の固定板であるカバーヘッド（カバー）１３０が設けられている。カバーヘッド１３０は、コンプライアンス基板４５の連通板１５とは反対面側に接着剤等により固定されており、コンプライアンス部４９の流路（マニホールド１００）とは反対側の空間を封止する。なお、カバーヘッド１３０には、ノズル開口２１を露出する露出開口部１３１が設けられている。また、カバーヘッド１３０は、ヘッド本体１１の側面を覆うように、端部が屈曲して設けられている。このように、カバーヘッド１３０はノズルプレート２０の外周に、ノズルプレート２０と離間して設けられている。

本実施形態では、かかるノズルプレート２０の液体吐出面２０ａと、カバーヘッド１３０の外側の面であって液体吐出面２０ａと平行となる領域、即ちノズルプレート２０及びカバーヘッド１３０の被吐出対象に対向する面には、撥液性を有する撥液膜２４が設けられている（図８参照）。ここで、撥液性とはインクジェット式記録ヘッドＩから吐出される液体をはじく性質を意味している。つまり、インクジェット式記録ヘッドから吐出される液体の溶液（主に溶媒）の主成分が油であるものに対しては撥油性を意味し、インクジェット式記録ヘッドから吐出される液体の溶液（主に溶媒）の主成分が水であるものに対しては撥水性を意味している。撥液膜２４とは、この撥液性がノズルプレート２０の基材よりも高いものをいう。

撥液膜２４は、インクに対して撥液性を有するものであれば特に限定されず、例えば、フッ素系高分子を含む金属膜や、撥液性を有する金属アルコキシドの分子膜などを用いることができる。

なお、フッ素系高分子を含む金属膜からなる撥液膜は、例えば、ノズルプレート２０の液体吐出面２０ａに直接、共析メッキを施すことにより形成することができる。

また、分子膜からなる撥液膜は、例えば、撥液性を有する金属アルコキシドの分子膜を成膜し、その後、乾燥処理、アニール処理等を行うことで、撥液膜（ＳＣＡ（silane coupling agent）膜）とすることができる。なお、撥液膜として、金属アルコキシドの分子膜を用いた場合には、下地層を設けたとしても、共析メッキにより形成したフッ素系高分子を含む金属膜からなる撥液膜よりも薄く形成できると共に、液体吐出面をクリーニングする際にワイピングによって液体吐出面が拭かれることによっても撥液性が劣化しない「耐擦性」、及び撥液性を向上できるという利点を有する。勿論、「耐擦性」、「撥液性」は劣るが、フッ素系高分子を含む金属膜からなる撥液膜を用いることもできる。

一方、流路形成基板１０の他方面側（連通板１５とは反対面側）には、振動板５０が形成されている。本実施形態に係る振動板５０は、流路形成基板１０上に形成された弾性膜５１と、弾性膜５１上に形成された絶縁体膜５２とで構成されている（図７（ｂ）参照）。なお、圧力発生室１２は、流路形成基板１０を一方面から異方性エッチングにより形成されており、圧力発生室１２の他方面は、振動板（弾性膜５１）で構成されている。

振動板５０上には、本実施形態の圧力発生手段として、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とからなる圧電アクチュエーター３００が設けられている。ここで、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板５０が弾性膜５１及び絶縁体膜５２で構成されたものを例示したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０として弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方を設けたものであってもよく、また、振動板５０として弾性膜５１及び絶縁体膜５２を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。ただし、流路形成基板１０上に直接第１電極６０を設ける場合には、第１電極６０とインクとが導通しないように第１電極６０を絶縁性の膜（保護膜等）で保護する必要がある。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、Ａは、鉛を含み、Ｂは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：ＰＺＴ）、シリコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３：ＰＺＴＮＳ）などを用いることができる。

また、圧電体層７０は、鉛を含まない非鉛系圧電材料、例えば、鉄酸ビスマスや鉄酸マンガン酸ビスマスと、チタン酸バリウムやチタン酸ビスマスカリウムとを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物などとしてもよい。

また、第２電極８０には、リード電極９０の一端がそれぞれ接続されている。リード電極９０の他端には、駆動回路１２０が設けられた配線基板１２１、例えば、ＣＯＦ等が接続されている。

流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が設けられている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。

また、このような構成のヘッド本体１１には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体１１と共に画成するケース部材４０が設けられている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接着剤によって固定されると共に、上述した連通板１５にも接着剤によって固定されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０と流路形成基板１０とによって画成された第３マニホールド部４２とによって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。

なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。また、保護基板３０の材料は、保護基板３０が接着される流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましく、本実施形態では、シリコン単結晶基板を用いた。

また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する液体吐出面２０ａ側の面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体吐出面２０ａ側の開口を封止している。

このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部となっている。

なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。

このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩでは、インクを吐出する際に、カートリッジ等のインク貯留手段から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に弾性膜５１及び絶縁体膜５２をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が吐出される。

ところで、上述のように、かかるインクジェット式記録ヘッドＩでは、ノズルプレート２０及びカバーヘッド１３０の被吐出対象と対向する面には、ノズルプレート２０及びカバーヘッド１３０の撥液膜２４が設けられている。そして、この撥液膜２４が設けられている面は、それぞれクリーニング時にワイパーが接触する面であり、ノズルプレート２０及びノズルプレート２０に設けられた撥液膜２４の端面と、カバーヘッド１３０及びカバーヘッド１３０に設けられた撥液膜２４の端面との間に凹部２００（図８参照）が存在すると、この凹部２００に露出するノズルプレート２０の撥液膜２４の最端部にワイパーが引っかかる等して拭き取り性が悪いのでこれを防止する必要がある。また、凹部２００にインクが溜まってしまい、さらに拭き取り性が低下してしまうと、この凹部２００に溜まったインクをノズル開口２１へ刷り込んでしまう可能性があるのでこれを防止する必要がある。

そこで、本実施形態では、ノズルプレート２０及びカバーヘッド１３０の撥液膜２４間の凹部２００（なお、後述のように撥液膜２４の厚さは非常に薄いので凹部２００は、ノズルプレート２０及びカバーヘッド１３０間に構成されているものとも言える）には充填剤２０１が充填されて、ワイパーの引っかかりを抑制すると共に、インクが溜まることを抑制している。充填剤２０１としては、実施形態１に記載したものと同様のものを用いることができ、本実施形態では、液状エポキシ系接着剤を使用、即ち液状エポキシ系接着剤が硬化したものである。また、充填剤２０１は、撥液膜２４によって弾かれるものが望ましい。本実施形態では、充填剤２０１は、撥液膜２４によって弾かれるものを用いている。

この場合に、撥液膜２４がノズルプレート２０及びカバーヘッド１３０とに設けられているので、充填剤２０１は凹部２００内に充填され、撥液膜２４の表面には付着しない。即ち、充填剤２０１は、撥液膜２４により弾かれて撥液膜２４が形成されていない凹部２００にのみ充填され、撥液膜２４の表面には付着しない。従って、図８（１）に示すように、充填剤２０１は凹部２００をスロープ状に埋設することができる。なお、図中では図示の都合上、撥液膜２４の厚さを厚くしているが、実際は撥液膜２４の厚さは凹部２００等の図示している領域のサイズに比べて非常に薄く、撥液膜２４の側面の撥液性は無視できる程度となる。

また、充填剤２０１の量が多い場合には、図８（２）に示すように充填剤２０１が凹部２００からはみ出すが、このように設けたとしても、ワイパーの引っかかりを抑制すると共に、インクが溜まることを抑制することが可能である。従って、充填剤２０１は凹部２００を埋設しつつ、カバーヘッド１３０の撥液膜２４よりも外側（被吐出対象側）へ延在しない程度の量が設けられていればよい。もちろん、ワイパーの引っかかりを抑制するためには、図８（１）に示すように充填剤２０１が凹部２００をスロープ状に埋設することが最も好ましい。

また、本実施形態における充填剤２０１及び撥液膜２４は、絶縁性を有するものである。このように絶縁性を有する充填剤２０１によりノズルプレート２０とカバーヘッド１３０との間の凹部２００が埋設されていることで、圧電アクチュエーター３００に静電気が到達することを防止することができる。即ち、図９に示すように、凹部２００に充填剤が埋設されていない場合には凹部２００を介して被吐出対象（記録シート）Ｓからの静電気（ｅ）が導電体であるコンプライアンス基板４５、連通板１５、流路形成基板１０を介して圧電アクチュエーター３００に到達してしまうことも考えられる。

これに対し、図８に示す本実施形態では、導電体が露出する凹部２００が絶縁体である充填剤２０１により埋設されていることから、静電気が圧電アクチュエーター３００に到達することがない。なお、本実施形態ではカバーヘッド１３０の立設部に近い位置に撥液膜２４の一部が形成されていない領域があり、該領域から静電気がカバーヘッド１３０の立設部を通ってアースに流れるように構成されている。

このように、本実施形態では、ノズルプレート２０の撥液膜２４とカバーヘッド１３０の撥液膜２４との端部間の凹部２００が充填剤２０１により埋設されていることで、ノズルプレート２０の端部がワイパーに引っ掛かったり、また、凹部２００にインクが溜まってしまったりすることを防止することができる。

（実施形態３）
本実施形態では、実施形態２におけるカバーヘッド１３０Ａには、外周に絶縁膜２０２が形成されている点が実施形態２とは異なる。この点について図１０を用いて説明する。なお、実施形態３において実施形態２と同一の構成要素については同一の参照符号を付し、説明は省略する。

具体的には、カバーヘッド１３０Ａには、被吐出対象に対向する面及びノズルプレート２０Ａに対向する面に絶縁膜２０２が形成されている。このように絶縁膜が形成されていることで、カバーヘッド１３０Ａの表面に絶縁性を付与することができる。このような絶縁膜としてはプラズマ重合膜（ＰＰＳｉ（Plasma Polymerization Silicone）膜）が挙げられる。また、絶縁膜２０２を設けることで、分子膜からなる撥液膜２４Ａとノズルプレート２０Ａとの密着性を向上することができる。プラズマ重合膜からなる下地膜は、例えば、シリコーンをアルゴンプラズマガスにより重合させて形成することができる。なお、絶縁膜２０２としては、絶縁性を付与することができれば限定されない。

そして、この絶縁膜２０２の被吐出対象に対向する面に、撥液膜２４Ａが形成されている。これによって、カバーヘッド１３０Ａの表面に撥液膜２４Ａが存在し、撥液膜２４Ａの下層に絶縁膜２０２が存在し、絶縁膜２０２の下地がカバーヘッド１３０Ａ本体になっている。ノズルプレート２０Ａ、カバーヘッド１３０Ａ、及びこのカバーヘッド１３０Ａの撥液膜２４Ａの端面と、ノズルプレート２０Ａの撥液膜２４Ａの端面とにより画成された凹部２００Ａに充填剤２０１Ａが埋設されている。

本実施形態では、撥液膜２４Ａが絶縁性を有しない場合でも静電気が圧電アクチュエーター３００に到達することがない。さらに、カバーヘッド１３０Ａのノズルプレート２０Ａに対向する面に絶縁膜２０２が形成されているために、充填剤２０１Ａの量が少なく、カバーヘッド１３０Ａのノズルプレート２０Ａに対向する面の一部又は全部が露出していたとしても、静電気が圧電アクチュエーター３００に到達することがない。

本実施形態においても、ノズルプレート２０Ａ、カバーヘッド１３０Ａ、及びノズルプレート２０Ａの撥液膜２４Ａとカバーヘッド１３０のＡの撥液膜２４Ａとで凹部２００Ａが画成され（なお、前述のように撥液膜２４Ａの厚さが薄いので凹部２００Ａはノズルプレート２０Ａ、カバーヘッド１３０Ａとで画成されるとも言える）、この凹部２００Ａが充填剤２０１Ａにより埋設されていることで、ノズルプレート２０Ａの端部がワイパーに引っ掛かったり、また、凹部２００Ａにインクが溜まってしまったりすることを防止することができる。

（実施形態４）
本実施形態では、インクジェット式記録ヘッドＩＢの構成が実施形態２に記載されたものとは異なるので図１１、１２を用いて説明する。なお、図１１、１２において実施形態２と同一の構成要素については同一の参照符号を付している。

図１１に示すように、本実施形態では、第３マニホールド部４２Ｂに連通するようにケース部材４０Ｂの側面に貫通部２０３が設けられており、この貫通部２０３を塞ぐようにコンプライアンス基板４５Ｂが設けられている。

そして、第１マニホールド部１７Ｂと第２マニホールド部１８Ｂのノズルプレート２０Ｂ側の開口は、カバーヘッド１３０Ｂにより封止されている。カバーヘッド１３０Ｂは、ノズルプレート２０Ｂの外周にカバーヘッド１３０Ｂと離間して設けられている。

このようなインクジェット式記録ヘッドＩＢにおいても、図１２に示すように、ノズルプレート２０Ｂの端面、カバーヘッド１３０Ｂの端面、及びカバーヘッド１３０Ｂの撥液膜２４Ｂの端部とノズルプレート２０Ｂの撥液膜２４Ｂの端面とにより構成される凹部２００Ｂが画成される。この凹部２００Ｂには、充填剤２０１Ｂが埋設されている。

かかるインクジェット式記録ヘッドＩＢでも、凹部２００Ｂが充填剤２０１Ｂにより埋設されていることから、ノズルプレート２０Ｂの端部がワイパーに引っ掛かったり、また、凹部２００Ｂにインクが溜まってしまったりすることを防止することができる。また、凹部２００Ｂを充填剤２０１Ｂで埋設することで、圧電アクチュエーター３００を被吐出対象からの静電気から保護することが可能である。

（他の実施形態）
本発明は、上述した各実施形態に限定されない。例えば、実施形態１におけるノズルプレート１１１と固定板とが離間して設けられてこれらの間に凹部が形成されていれば、この凹部を埋めるように充填剤を設けても良い。また、実施形態４におけるノズルプレート２０Ｂに対して絶縁膜２０２を設ける等、各実施形態同士を組み合わせることも可能である。

上述した各実施形態では、固定板やカバーヘッドに撥液膜を設けたが、これに限定されない。固定板やカバーヘッドなどのカバーには撥液膜が形成されていなくてもよい。

上述した実施形態１では撥水膜を形成したが、これに限定されない。実施形態２に記載したような撥液膜でもよい。また、実施形態１におけるノズルプレート１１１に対して絶縁膜２０２を形成しても良い。

上述した各実施形態では、段差部、凹部２００、２００Ａ、２００Ｂについてそれぞれ充填剤により凹部２００の開口部分をスロープ状となるように埋設したが、これに限定されない。凹部２００に充填剤が充填されていれば少なくとも充填剤がない場合よりもノズルプレート２０の端部がワイパーに引っ掛かったり、また、凹部２００にインクが溜まってしまったりすることを抑制することができる。

上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、記録ヘッドＩがキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

また、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩは、液体貯留手段であるインクカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、貯留手段とインクジェット式記録ヘッドＩとをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置ＩＩに搭載されていなくてもよい。

なお、上記実施の形態においては、液体吐出ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体吐出装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体吐出ヘッド及び液体吐出装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドや液体吐出装置にも勿論適用することができる。その他の液体吐出ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料吐出ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等が挙げられ、かかる液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置にも適用できる。

Ｉインクジェット式記録ヘッド（液体吐出ヘッド）、３キャリッジ、４装置本体、５キャリッジ軸、６駆動モーター、７タイミングベルト、８プラテン、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、２０ａ液体吐出面、２１ノズル開口、３０保護基板、４０ケース部材、４３接続口、４４導入路、４５コンプライアンス基板、４９コンプライアンス部、１００マニホールド、１３０カバーヘッド、３００（１４０）圧電アクチュエーター、２００凹部、２０１（１１８）充填剤

Claims

液体を被吐出対象に向かって吐出するノズルが形成されたノズルプレートを有する液体吐出ヘッドと、
前記ノズルプレートの外周側に設けられたカバーと、
前記ノズルプレート及び前記カバーの前記被吐出対象と対向する面に設けられた撥液膜とを備え、
前記カバーと前記ノズルプレートとにより画成された凹部に充填剤が充填され、
前記ノズルプレートと前記カバーとは離間して設けられ、
前記カバーの前記撥液膜は、前記ノズルプレートの前記撥液膜よりも前記被吐出対象側に設けられ、
前記凹部は、前記ノズルプレートの前記撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在する段差と、前記ノズルプレートの前記撥液膜よりも前記被吐出対象側の反対側に延在する段差と、を含み、
前記充填剤は、前記凹部を埋設していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記充填剤が絶縁性を有することを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
前記凹部には、前記撥液膜が形成されていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
互いに対向する前記ノズルプレートの端面と前記カバーの端面とにより前記凹部が形成され、該凹部に前記充填剤が充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記充填剤が前記カバーに設けられた前記撥液膜よりも前記被吐出対象側に延在しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記カバーには、少なくとも前記被吐出対象と対向する面に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記充填剤が、液状エポキシ系接着剤が硬化したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
請求項１〜７のいずれか一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吐出装置。