JP6427259B2 - 流路部材、およびそれを用いた液体吐出ヘッドならびに記録装置 - Google Patents

Description

本開示は、流路部材、およびそれを用いた液体吐出ヘッドならびに記録装置に関するものである。

従来、液体吐出ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なうインクジェットヘッドが知られている。液体吐出ヘッドに用いられる、吐出孔や加圧室を備えている流路部材としては、流路となる孔や溝が形成された金属プレートを複数積層したものが知られている。それらの金属プレートは、接着剤で接合されている。接合の際に接着剤が孔や溝に流れ込むのを抑制するために、金属プレートの孔や溝の周囲には、接着剤の逃がし溝が環状に形成されており、それら環状の逃がし溝は、互いに接続されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００６−１８７９６７号公報

本開示の流路部材は、液体が流れる流路となる孔を有する複数のプレートが接着剤を介して積層されており、少なくとも１つの前記プレートには、前記孔から略同じ間隔を空けて、複数の接着剤の逃がし穴が、当該孔を囲むように配置されていることを特徴とする。

また、本開示の液体吐出ヘッドは、前記液体吐出ヘッド用の流路部材と、前記流路内の液体を加圧する加圧部とを備えていることを特徴とする。

また、本開示の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

（ａ）は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、（ｂ）は平面図である。 図１の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図である。 図２の二点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。 図２の二点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。 （ａ）は、図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、（ｂ）は、積層ずれが生じた際の（ａ）の一部の拡大図である。 （ａ）は、プレートの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のプレートおよび他のプレートの逃がし穴の平面図であり、（ｃ）は、他の実施形態の流路および逃がし穴の平面図である。

図１（ａ）は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッド２を含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタ１（以下で単にプリンタと言うことがある）の概略の側面図であり、図１（ｂ）は、概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐを搬送ローラ８０Ａから搬送ローラ８０Ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。制御部８８は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド２を制御して、記録媒体Ｐに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させて、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行なう。

本実施形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっている。本開示の記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。

プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行となるように平板状のヘッド搭載フレーム７０（以下で単にフレームと言うことがある）が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。５つの液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成しており、プリンタ１は、４つのヘッド群７２を有している。

液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の２つの液体吐出ヘッド２は搬送方向に沿ってずれた位置で、３つの液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。

４つのヘッド群７２は、記録用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体、例えば、インクが供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群７２で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。

プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド２の個数は、単色で、１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷するのなら１つでもよい。ヘッド群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッド群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷すれば、同じ性能の液体吐出ヘッド２を使用しても搬送速度を速くできる。これにより、時間当たりの印刷面積を大きくすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。

さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。

プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行なう。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０Ａに巻き取られた状態になっており、２つのガイドローラ８２Ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、その後２つの搬送ローラ８２Ｂの間を通り、最終的に回収ローラ８０Ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２Ｂを回転させることで印刷用紙Ｐは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０Ｂは、搬送ローラ８２Ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻き取る。搬送速度は、例えば、５０ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。

記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。

また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付けて、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。例えば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出特性（吐出量や吐出速度など）に影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。

次に、本開示の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、ヘッド本体２ａの平面図である。図３は、図２の二点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。図４は、図３と同じ領域の拡大図であり、説明のため図３とは異なる一部の流路を省略した図である。なお、図２〜４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべきマニホールド５、吐出孔８、加圧室１０などを実線で描いている。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部のプレートを拡大した縦断面図である。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外に、金属製の筐体や、ドライバＩＣ、配線基板などを含んでいてもよい。ヘッド本体２ａは、流路部材４と、加圧部である変位素子３０が作り込まれている圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。

ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、マニホールド５と、マニホールド５と繋がっている複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８とを備えている。加圧室１０は流路部材４の上面に開口しており、流路部材４の上面が加圧室面４−２となっている。また、流路部材４の上面にはマニホールド５と繋がっている開口５ａが開口しており、この開口５ａより液体が供給される。

流路部材４の上面には、変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１が接合されており、各変位素子３０は、加圧室１０上に位置するように配置されている。また、圧電アクチュエータ基板２１には、各変位素子３０に信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの信号伝達部が接続されている。

流路部材４の内部には４つのマニホールド５が配置されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延びる細長い形状を有しており、その両端において、流路部材４の上面にマニホールド５の開口５ａが形成されている。４つのマニホールド５は、それぞれ独立してている。

流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に広がって形成されている。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室１０は流路部材４の上面である加圧室面４−２に開口している。

加圧室１０は１つのマニホールド５と個別供給流路１４を介して繋がっている。１つのマニホールド５に沿うようにして、このマニホールド５に繋がっている加圧室１０の列である加圧室行１１が、マニホールド５の両側に２行ずつ、合計４行配置されている。したがって、全体では１６行の加圧室行１１が配置されている。各加圧室行１１における加圧室１０の長手方向の間隔は同じであり、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。なお、各加圧室行１１の端の加圧室１０は、ダミーとなっており、マニホールド５とは繋がっていない。このダミーにより、端から１つ内側の加圧室１０の周囲の構造およびそれに影響される剛性が、他の加圧室１０の構造およびそれに影響される剛性が近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。

各加圧室行１１に属する加圧室１０は、近接する２行の加圧室行１１の間では、千鳥状に配置されており、隣り合う加圧室１０の角部は交互に配置されるようになっている。１つのマニホールド５に繋がっている４行の加圧室行１１により１つの加圧室群が構成されており、加圧室群は４つある。各加圧室群内における加圧室１０の相対的な配置は同じになっており、各加圧室群はヘッド本体２ａの長手方向にわずかにずれて配置されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなって部分はあるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接合されることで閉塞されている。

加圧室１０の個別供給流路１４が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材４の下面の吐出面４−１に開口している吐出孔８に繋がるディセンダ１６が伸びている。ディセンダ１６は、平面視において、加圧室１０の対角線を延長する方向に伸びている。つまり、長手方向における吐出孔８の配置と加圧室１０の配置は同じになっている。各加圧室行１１において、加圧室１０は３７．５ｄｐｉの間隔で並んでおり、１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は全体として、長手方向に１５０ｄｐｉの間隔になっている。さらに、４つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、長手方向に６００ｄｐｉに相当する間隔でずれて配置されているため、加圧室１０は全体で長手方向に６００ｄｐｉの間隔で形成されている。前述のように、吐出孔８の長手方向の配置は加圧室１０と同じになっているので、吐出孔８の長手方向の間隔も６００ｄｐｉになっている。

これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が、６００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、すべてのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がっている４つの行の吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で１５０ｄｐｉの等間隔になっている。これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に１５０ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となる。この場合、さらに４つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像を形成してもよい。またさらに、２つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、３００ｄｐｉの解像度で４色の画像を形成してもよい。

圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には個別電極２５がそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、共通電極２４と電気的に接続されている共通電極用表面電極２８が形成されている。共通電極用表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように２列形成され、また、長手方向の端近くで短手方向に沿って１列形成されている。図示した、共通電極用表面電極２８は直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部が、圧電アクチュエータ基板２１の２つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置され、接合される。共通電極用表面電極２８は、信号伝達部の端部（先端および圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端）において接続され、共通電極用表面電極２８およびその上に形成される共通電極用接続電極が、引出電極２５ｂおよびその上に形成される接続電極２６よりも面積が大きいため、信号伝達部が端からはがれ難くできる。

また、吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子３０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。

ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ〜ｇ、カバープレート４ｈおよびノズルプレート４ｉである。これらのプレートには多数の孔や溝が形成されている。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔や溝の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔や溝が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５などの流路を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体２ａは、加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路１２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室１０を介してマニホールド５と吐出孔８とが繋がる構成を有している。

プレート４ａ〜ｉは、接着剤を介して積層されている。接着剤の層の厚さは、０．１〜３μｍ程度であり、図５（ａ）、５（ｂ）では、接着剤の層は省略して描いてある。流路となる孔や溝の周囲には、接着剤の逃がし溝１９や、接着剤の逃がし穴１８が配置されている。これらについては、後で詳述する。

流路部材４にプレート４ａ〜ｉに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート４ａに形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端からマニホールド５へと繋がる個別供給流路１４を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート４ｃ（詳細にはマニホールド５の出口）までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路１４には、アパーチャプレート４ｃに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であり、平面視で一方方向に長いしぼり６が含まれている。

第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路であるディセンダ１６を構成する連通孔である。ディセンダ１６は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート４ｉ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、マニホールド５を構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート４ｅ〜ｇに形成されている。

第１〜４の連通孔が相互に繋がり、マニホールド５からの液体の流入口（マニホールド５の出口）から吐出孔８に至る個別流路１２を構成している。マニホールド５に供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、マニホールド５から上方向に向かって、個別供給流路１４に入りを通り、しぼり６の一端部に至る。次に、しぼり６の延在方向に沿って水平に進み、しぼり６の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。そこから、ディセンダ１６の中を少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８へと進む。

圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極２４およびＡｕ系などの金属材料からなる個別電極２５を有している。共通電極２４の厚さは２μｍ程度であり、個別電極２５の厚さは、１μｍ程度である。

個別電極２５は、圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置に、それぞれ配置されている。個別電極２５は、平面形状が加圧室本体１０ａより一回り小さく、加圧室本体１０ａとほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極２６が形成されている。接続電極２６は例えば銀粒子などの導電性粒子を含んだ導電性樹脂であり、５〜２００μｍ程度の厚さで形成されている。また、接続電極２６は、信号伝達部に設けられた電極と電気的に接合されている。

また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、共通電極用表面電極２８が形成されている。共通電極用表面電極２８と共通電極２４とは、圧電セラミック層２１ｂに配置された、図示しない貫通導体を通じて、電気的に接続されている。

詳細は後述するが、個別電極２５には、制御部８８から信号伝達部を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。

共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内のすべての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂ上に個別電極２５からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂを貫通して形成されたビアホールを介して繋がっている。また、共通電極２４は、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極２８は、複数の個別電極２５と同様に、制御部８８と直接あるいは間接的に接続されている。

圧電セラミック層２１ｂの個別電極２５と共通電極２４とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極２５に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子３０となっている。より具体的には、個別電極２５を共通電極２４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部８８により個別電極２５を共通電極２４に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ａは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。

続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部８８からの制御でドライバＩＣなどを介して、個別電極２５に供給される駆動信号により、変位素子３０が駆動（変位）させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。

あらかじめ個別電極２５を共通電極２４より高い電位（以下、高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極２５を共通電極２４と一旦同じ電位（以下、低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極２５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ｂ、２１ａが元の（平らな）形状に戻り（始め）、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。これにより、加圧室１０内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室１０内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室１０の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室１０の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室１０の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極２５を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ内を伝搬し、吐出孔８から液体を吐出させる。

つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極２５に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、加圧室１０の液体の固有振動周期の半分の時間であるＡＬ（Acoustic Length）とすると、原理的には、液体の吐出速度および吐出量を最大にできる。加圧室１０の液体の固有振動周期は、液体の物性、加圧室１０の形状の影響が大きいが、それ以外に、圧電アクチュエータ基板２１の物性や、加圧室１０に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。

ここで、さらに接着剤の逃がし穴１８および接着剤の逃がし溝１９について説明する。流路部材４は、プレート４ａ〜ｉが接着剤を介して積層されて構成されている。プレート４ａ〜ｉには流路となる孔や溝が配置されているため、積層する際に、接着剤の一部が孔や溝に流れ込むおそれがある。接着剤が多量に流れ込めば、流路が詰まる可能性があり、量が詰まるまで多くなかったとしても、流路の断面積が変わり、流路特性が変わることで、液体の吐出特性が変動する可能性がある。

プレート４ａ〜ｉを接着積層する際に、接着剤が、プレート４ａ〜ｉの間の全面に行き渡るだけの量がないと、接着されない部分が生じることになる。接着剤が、プレート４ａ〜ｉの間の全面に行き渡った状態で、接着のために加圧すると、接着剤の一部は、流路の中に流れこむことになる。

そこで、流路となる孔や溝の周囲に逃がし穴１８および逃がし溝１９を配置する。逃がし穴１８および逃がし溝１９は、基本的にプレート４ａ〜ｉに形成された窪みであり、プレート４ａ〜ｉをハーフエッチングすることなどで形成される。ただし、逃がし穴１８および逃がし溝１９は、プレート４ａ〜ｉを貫通していてもよく、そのような形態のものも含めて、逃がし穴１８、逃がし溝１９と呼ぶ。

逃がし穴１８および逃がし溝１９が存在すると、積層の際に、接着剤の一部は、逃がし穴１８および逃がし溝１９に流れ込む。そのため、流路に流れ込む接着剤の量が少なくなる。その結果、流路の詰まりを発生し難くでき、また、流路特性の変動を小さくできる。接着剤は、流路の周囲全体から流路に流れ込んでくるが、逃がし穴１８および逃がし溝１９を、流路を囲むように配置することで、流路への接着剤の流れ込みを抑制できる。

逃がし穴１８の平面形状は、基本的には円形状あるいは多角形状であり、逃がし穴１８の短手方向の長さに対する長手方向の長さの比は３以下、好ましくは２以下である。逃がし溝１９の平面形状は、逃がし溝１９の短手方向の長さに対する長手方向の長さの比が、逃がし穴１８よりも大きい。

逃がし穴１８および逃がし溝１９による、流路への接着剤の流れこみの抑制には、次の２つの作用が影響している。１つ目の作用は、接着剤は、逃がし穴１８および逃がし溝１９を越えては流れないことである。接着剤は、通常、逃がし穴１８および逃がし溝１９が接着剤で埋まってしまうほど多量には供給されない。そのため、いったん逃がし穴１８および逃がし溝１９に流れ込んだ接着剤は、逃がし穴１８および逃がし溝１９を越えて流動して、流路に流れ込むことはほとんどない。

流路の周囲を逃がし溝１９で切れ目なく囲めば、逃がし溝１９の外から接着剤が流れ込んでくることは、ほとんどなくなる。その結果、流路に流れ込むおそれのある接着剤は、ほぼ逃がし溝１９で囲まれた領域の接着代に供給された接着剤だけになる。つまりそのような構造は、流路への接着剤の流れ込みを抑制する効果が高い。しかし、そのような構造にすると、逃がし溝１９と流路が繋がってリークが生じた際に、逃がし溝１９は長く伸びているために、流路特性の変動は大きくなってしまう。

２つ目の作用は、逃がし穴１８および逃がし溝１９と、流路との間にある接着代に供給された接着剤は、大体、逃がし穴１８、逃がし溝１９および流路のうちで、もっとも距離の近いものに流れこむことである。この作用により、流路の周囲を逃がし溝１９で切れ目なく囲まなくても、流路に流れ込む接着剤の量を少なくできる。

逃がし穴１８および逃がし溝１９の具体的な配置について説明する。図６（ａ）は、図４の二点鎖線部分のプレート４ｅでの平面図である。プレート４ｅには、マニホールド５となる貫通孔が開口している。流路部材４には、１つのマニホールド５の両側に２行ずつの吐出孔行９が配置されている。プレート４ｅには、少し平面方向の位置がずれているが、吐出孔８とほぼ同じ位置にプレート４ｅを貫通するディセンダ１６が配置されている。つまり、プレート４ｅには、マニホールド５の両側に２行ずつのディセンダ１６となる孔（以下でディセンダ孔１６と呼ぶことがある）の行が配置されている。図６（ａ）では、マニホールド５の片側に配置されている２行のディセンダ孔１６の行が描かれている。ディセンダ孔１６を囲むように、円形で、プレート４ｅの厚さの約半分の深さの逃がし穴１８が配置されている。また、２つあるディセンダ孔１６の行の間に、プレート４ｅの厚さの約半分の深さの逃がし溝１９が配置されている。また、マニホールド５の、ディセンダ孔１６の配置されていない範囲では、逃がし溝１９は、マニホールド５の外縁に沿うように配置されている。

基本的には、流路となる孔あるいは溝の中で、開口面積の小さいものの周囲には、逃がし穴１８を配置し、開口面積の大きいものの周囲には、逃がし溝１９を配置する。より具体的には、ディセンダ１６など、個別流路１２を構成する孔の中で、液体がプレート４ａ〜ｉの積層方向に流れる孔の周囲に逃がし穴１８を配置する。液体が積層方向に流れる流路では、積層ずれなどにより、周囲の逃がし穴１８や逃がし溝１９と繋がってしまう可能性が高くなるため、逃がし溝１９ではなく、逃がし穴１８を配置するのが好ましい。

以下では、ディセンダ孔１６の周囲に逃がし穴１８を配置する場合について説明する。ディセンダ１６は、加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路であり、流路特性が変動した場合に、吐出特性への影響が特に大きい流路である。ディセンダ１６の流路特性の変動を小さくすることで、吐出特性のばらつきを小さくすることができる。

ディセンダ孔１６の周囲に環状の逃がし溝１９を配置すると、プレート４ａ〜ｉの積層ずれや、局所的な接着不良などで、ディセンダ１６と逃がし溝１９とが繋がってしまった際の、吐出特性の変動が大きくなる。液体が逃がし溝１９に浸入した場合、逃がし溝１９がディセンダ１６に付加された流路として働き、流路特性が変わることで、吐出特性が変わってしまう。液体が逃がし溝１９に浸入しなかったとしても、逃がし溝１９に残っている空気がエアダンパーのように働くので、吐出特性が変わってしまう。

そこで、ディセンダ孔１６の周囲には、独立した複数の逃がし穴１８を配置する。これにより、ディセンダ１６と逃がし穴１８とが繋がってしまったとしても、ディセンダ１６の特性を変動させるのは、基本的に１つの逃がし穴１８だけになるので、その影響を小さくできる。

逃がし穴１８によって接着剤がディセンダ孔１６に流れ込み難くなる２つの作用については、上述した。そのどちらの作用も、ディセンダ孔１６に対して、逃がし穴１８の位置が離れるほど、接着剤の流れ込み抑制の効果は小さくなる。また、ディセンダ孔１６に対して、逃がし穴１８が近いほど、積層ずれや接着代が狭いことにより、ディセンダ１６と逃がし穴１８とが繋がり易くなってしまう。そこで、逃がし穴１８を、ディセンダ孔１６の外縁から略同じ間隔を空けて配置する。これにより、一部の逃がし穴１８がディセンダ孔１６から離れ過ぎていることにより多くなるおそれのある、ディセンダ孔１６への接着剤の流れ込み量少なくできる。また、一部の逃がし穴１８がディセンダ孔１６に近過ぎることにより生じるおそれのある、リークを生じ難くすることができる。ここで、略同じ間隔とは、もっとも離れている逃がし穴１８の、ディセンダ孔１６の外縁からの距離に対して、もっとも近い逃がし穴１８の、ディセンダ孔１６の外縁からの距離が５０％以上、より好ましくは８０％以上に、特に９０％以上となっていることを意味する。

逃がし穴１８は、ディセンダ孔１６を中心とした同心円の円周に沿って伸ばした形状にしても良いが、逃がし穴１８の短手方向に対する長手方向の比が大きくなると、リークが生じた際の影響が大きくなるので、比は小さい方が望ましい。比は１にして、特定方向に長くないようにし、円形状にするのが好ましい。

逃がし穴１８は、ディセンダ孔１６を囲むように配置することで、ディセンダ孔１６の外周からの接着剤の流れ込みを抑制するため、基本的には、ディセンダ孔１６の周囲に３つ以上配置する。しかし、近くに他の流路などがある場合などは、逃がし穴１８を２つ配置するだけでよいこともある。例えば、図６（ａ）のマニホールド５に近いディセンダ孔１６では、図におけるディセンダ孔の下側の近くにマニホールド５が配置されているため、マニホールド５が配置されている方向には、逃がし穴１８を配置する必要性は低い。このような場合、２つの逃がし穴１８とマニホールド５となる孔とで、ディセンダ孔１６を囲むように配置することができる。

逃がし穴１８の開口面積は、ディセンダ１６の開口面積よりも小さくなっていることで、ディセンダ１６と逃がし穴１８とが繋がった際のディセンダ１６の流路特性の変動を少なくできる。

ディセンダ孔１６を囲むように略同じ間隔を空けて逃がし穴１８が配置されている場合、図６（ａ）に示すように、その逃がし穴１８のさらに外側に別の逃がし穴１８を配置するのが好ましい。外側の逃がし穴１８は、ディセンダ孔１６から見て、内側の逃がし穴１８のうちの隣り合っている逃がし穴１８の間隙と重なるように配置する。上述の１つ目の作用は、逃がし穴１８によっても生じるが、逃がし穴１８は、逃がし溝１９と異なって、ディセンダ孔１６の周囲に切れ目なく配置されてはいない。そのため、隣り合っている内側の逃がし穴１８の間からディセンダ孔１６に接着剤が流れ込んでくるおそれがある。外側の逃がし穴１８を上述のように配置すれば、隣り合っている内側の逃がし穴１８の間から、デヒセンダ孔１６に接着剤が流れ込み難くできる。

続いて、ディセンダ孔１６が配置されたプレートが連続して積層されている場合における、逃がし穴１８の配置について説明する。図５（ｂ）は、図５（ａ）のうちのプレート４ｅ〜ｇを拡大した縦断面図である。プレート４ｅ〜ｇには、それぞれディセンダ孔１６が配置されている。設計上は、ディセンダ１６は、図５（ｂ）の上から下に繋がっており、上から下、つまりプレート４ｅからプレート４ｇ、に向かうにしたがって、少しずつ図の右に向かってずれるように配置されている。図５（ｂ）は、設計に対して、プレート４ｆが左にずれて積層された状態を示している。

図５（ｂ）において、プレート４ｆを、第１プレート４ｆとし、第１プレート４ｆに、ディセンダ孔１６である第１ディセンダ孔１６Ａ、および逃がし穴１８である第１逃がし穴１８Ａが配置されているとする。さらに、プレート４ｅを、第２プレート４ｅとし、第２プレート４ｅに、ディセンダ孔１６である第２ディセンダ孔１６Ｂ、および逃がし穴１８である第２逃がし穴１８Ｂが配置されているとする。

図６（ｂ）は、第２プレート４ｅの第２ディセンダ孔１６Ｂおよび第２逃がし穴１８Ｂと、第１プレート４ｆの第１ディセンダ孔１６Ａおよび第１逃がし穴１８Ａとを、第２プレート４ｅ側、すなわち上側から見た平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）よりも拡大して描いてある。

第１プレート４ｆの第１ディセンダ孔１６Ａの設計上の位置は、１６Ａ−１の二点鎖線の位置である。第１プレート４ｆが、設計よりも左に積層されてしまったために、図５（ｂ）のような状態になっている。

積層ずれのため、図５（ｂ）の断面に見えている第１プレート４ｆの第１逃がし穴１８Ａと、ディセンダ１６とは、繋がってしまっている。ここで、もし、第２プレート４ｅのＡの位置に第２逃がし穴１８Ｂが配置されていたとすると、ディセンダ１６とは、Ａの位置にある逃がし穴１８Ｂとも繋がってしまうことになる。逆に言えば、Ａの位置に逃がし穴１８Ｂを配置しなければ、１カ所の積層ずれで、２カ所のリークが発生してしまう可能性を低くできる。Ａは、第１孔ディセンダ孔１６Ａに対する、第１逃がし穴１８Ａの反対の位置であり、この反対位置Ａに逃がし穴１８Ｂを配置しないことで、上述のように、リークの発生個所を少なくできる。１つの断面だけではなく、図６（ｂ）に示すように、すべての第１逃がし穴１８Ａに対応した反対位置Ａに、第２逃がし穴１８Ｂを配置しないのが好ましい。

また、そのような設計をする場合、各プレートにおいて、ディセンダ孔１６に対して、逃がし穴１８をｎ回の回転対称（ｎは３以上の奇数）に配置して、隣り合って積層されているプレートの逃がし穴１８を、互いに重なる位置に配置するのが好ましい。そのように配置すると、プレートの積層位置がずれて、ディセンダ１６と１つの逃がし穴１８とが繋がってしまったとしても、その反対位置Ａには、逃がし穴１８が配置されていないので、リークが生じ難い。このような配置は、ディセンダ１６のように、液体が積層方向に流れる孔が３層以上連続して繋がっている構造において特に有効である。

また、そのような構造では、反対領域Ａが、積層方向に連続して配置されるので、プレート同士の接着強度を強くできる。逃がし穴１８が存在すると、その上下には圧力が伝わり難くなるので、その部分の接着強度が弱くなるおそれがあるが、中実になっている反対領域Ａが積層方向に連続していれば、接着強度が強くなるからである。なお、図６（ａ）において図の上の側にあるディセンダ孔１６では、ディセンダ孔１６の一番近くに配置されている逃がし穴１８は、ディセンダ孔１６に対して、９回の回転対称に配置されている。

図６（ｃ）は、本開示の他の実施形態における、ディセンダ孔１６、逃がし穴１８である、第３逃がし穴１８Ｃおよび第４逃がし穴１８Ｄの平面図である。このような構造は、例えば、図６（ａ）のディセンダ孔１６の周囲の設計の代わりに用いることができる。なお、図６（ｃ）は、図６（ａ）よりも拡大率が大きく、描かれているディセンダ孔１６の実際の大きさは、同じである。

ディセンダ孔１６、より詳細には、ディセンダ孔１６の面積重心から見た場合の、隣り合っている第３逃がし穴１８Ｃの間の間隙は、Ｂの範囲である。第４逃がし穴１８Ｄは、第３逃がし穴１８Ｃよりも外側に配置されており、一部の第４逃がし穴１８Ｄ、ディセンダ孔１６から見た場合に、第３逃がし穴１８Ｃの間の間隙Ｂと重なるように配置されている。このように配置されていることにより、隣り合っている第３逃がし穴１８Ｃの間に供給された接着剤、およびそれよりも外側に供給された接着剤を、ディセンダ孔１６に流れ込み難くできる。ディセンダ孔１６から見た場合に、第４逃がし穴１８Ｄが、第３逃がし穴１８Ｃの間の間隙Ｂ全体と重なるようになっていれば、接着剤を、よりディセンダ孔１６に流れ込み難くできる。

また、ディセンダ孔１６から見た場合に、第４逃がし穴１８Ｄが、第３逃がし穴１８Ｃより大きければ、接着剤を、よりディセンダ孔１６に流れ込み難くできる。

１・・・（カラーインクジェット）プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・流路部材
４ａ〜ｉ・・・（流路部材の）プレート
４−１・・・吐出孔面
４−２・・・加圧室面
５・・・マニホールド（共通流路）
５ａ・・・開口
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
９・・・吐出孔行
１０・・・加圧室
１１・・・加圧室行
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
１６・・・ディセンダ（ディセンダとなるディセンダ孔）
１８・・・逃がし穴
１８Ａ・・・第１逃がし穴
１８Ｂ・・・第２逃がし穴
１８Ｃ・・・第３逃がし穴
１８Ｄ・・・第４逃がし穴
１９・・・逃がし溝
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続電極
２７・・・ダミー接続電極
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
７０・・・（ヘッド搭載）フレーム
７２・・・ヘッド群
８０Ａ・・・給紙ローラ
８０Ｂ・・・回収ローラ
８２Ａ・・・ガイドローラ
８２Ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ａ・・・（逃がし穴の）反対領域
Ｐ・・・印刷用紙

Claims (12)

1. 液体が流れる流路となる孔を有する複数のプレートが接着剤を介して積層されており、
   少なくとも１つの前記プレートには、前記孔から略同じ間隔を空けて、複数の独立した接着剤の逃がし穴が、当該孔を囲むように回転対称に配置されていることを特徴とする流路部材。
2. 前記孔と前記逃がし穴との間に接着面を有している
   請求項１に記載の流路部材。
3. 前記プレートの、前記孔および前記逃がし穴が開口している側の表面は、前記孔と前記逃がし穴との間と、隣り合う前記逃がし穴の間と、前記逃がし穴の前記孔とは反対側とで面一である
   請求項１又は２に記載の流路部材。
4. 複数の前記逃がし穴の開口面積が、当該孔の開口面積より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路部材。
5. 液体が流れる流路となる孔を有する複数のプレートが接着剤を介して積層されており、
   少なくとも１つの前記プレートには、前記孔から略同じ間隔を空けて、複数の独立した接着剤の逃がし穴が、当該孔を囲むように配置されており、
   前記孔である第１孔と、前記逃がし穴である第１逃がし穴が配置されている前記プレートを第１プレートとし、
   該第１プレートに積層されていて、前記孔である第２孔と、前記逃がし穴である第２逃がし穴が配置されている前記プレートを第２プレートとするとき、
   前記第１孔と前記第２孔とは繋がっており、
   前記第２逃がし穴は、前記第２プレートの前記第１プレート側の面に配置されており、
   平面視したとき、前記第１孔に対する、前記第１逃がし穴と反対の位置には、前記第２逃がし穴が配置されていないことを特徴とする流路部材。
6. 液体が流れる流路となる孔を有する複数のプレートが接着剤を介して積層されており、
   少なくとも１つの前記プレートには、前記孔から略同じ間隔を空けて、複数の独立した接着剤の逃がし穴が、当該孔を囲むように配置されており、
   前記孔である第１孔と、前記逃がし穴である第１逃がし穴が配置されている前記プレートを第１プレートとし、
   該第１プレートに積層されていて、前記孔である第２孔と、前記逃がし穴である第２逃がし穴が配置されている前記プレートを第２プレートとするとき、
   前記第１孔と前記第２孔とは繋がっており、
   前記第１逃がし穴が、ｎ回の回転対称（ｎは３以上の奇数）に配置されており、
   平面視したとき、前記第２逃がし穴は、前記第１逃がし穴と重なる位置に配置されていることを特徴とする流路部材。
7. 液体が流れる流路となる孔を有する複数のプレートが接着剤を介して積層されており、
   少なくとも１つの前記プレートには、前記孔から略同じ間隔を空けて、複数の独立した接着剤の逃がし穴が、当該孔を囲むように配置されており、
   前記プレートには、前記孔の周囲に配置されている前記逃がし穴である第３逃がし穴よりも外側に、他の前記逃がし穴である第４逃がし穴が配置されていることを特徴とする流路部材。
8. 前記孔から見て、前記第４逃がし穴は、隣り合って配置されている２つの前記第３逃がし穴の間の間隙と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の流路部材。
9. 前記孔から見たときに、前記第４逃がし穴の大きさが、前記第３逃がし穴の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項７または８に記載の流路部材。
10. 液体が流れる流路となる孔を有する複数のプレートが接着剤を介して積層されており、
    少なくとも１つの前記プレートには、前記孔から略同じ間隔を空けて、複数の独立した接着剤の逃がし穴が、当該孔を囲むように配置されており、
    前記逃がし穴の開口が円形状であることを特徴とする流路部材。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の流路部材と、前記流路内の液体を加圧する加圧部とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 請求項１１に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。

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