JP6555409B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。
液体吐出ヘッドとして、例えば、ノズルが通じる個別液室を形成する流路基板に保持基板を接着剤で接合し、保持基板には共通液室と流路基板側の個別液室を通じる流路となる開口部を形成したものがある。
従来、液体吐出ヘッドにおいて、２つの部材を接着剤で接合する場合、接着剤、あるいは、接合部分接液耐性を有する表面処理膜で覆うものがある（特許文献１、２）。
ところで、２つの部材を接着剤で接合する場合には高い接着強度が求められる。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、接着強度を向上することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
第１部材と、前記第１部材に接着剤で接合されている第２部材とを有し、
前記第２部材には、前記第１部材との接合面に対して交差する壁面を有し、
前記第２部材の壁面には凹凸が設けられ、
前記接着剤の一部が前記壁面の凹凸に付着している構成とした。
第１部材と、前記第１部材に接着剤で接合されている第２部材とを有し、
前記第２部材には、前記第１部材との接合面に対して交差する壁面を有し、
前記第２部材の壁面には凹凸が設けられ、
前記接着剤の一部が前記壁面の凹凸に付着している構成とした。
本発明によれば、接着強度を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図４を参照して説明する。図１は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じくノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図３は図２の要部拡大断面説明図、図４は同じくノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、振動板３と、圧力発生素子である圧電素子１１と、保持基板５０と、配線部材６０と、フレーム部材を兼ねる共通液室部材７０とを備えている。
ここで、流路板２、振動板３及び圧電素子１１を併せた部分を流路基板（流路部材）２０と称する。ただし、流路基板２０として独立の部材が形成された後にノズル板１や保持基板５０と接合されることまで意味するものではない。
ノズル板１には、液体を吐出する複数のノズル４が形成されている。ここでは、ノズル４を配列したノズル列を４列配置した構成としている。
流路板２は、ノズル板１及び振動板３とともに、ノズル４が通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７が通じる液導入部８を形成している。
この液導入部８は振動板３の開口部９と保持基板５０の流路となる開口部５１を介して共通液室部材７０で形成される共通液室１０に通じている。
振動板３は、個別液室６の壁面の一部をなす変形可能な振動領域３０を形成している。そして、この振動板３の振動領域３０の個別液室６と反対側の面には、振動領域３０と一体的に圧電素子１１が設けられ、振動領域３０と圧電素子１１によって圧電アクチュエータ構成している。
圧電素子１１は、振動領域３０側から下部電極１３、圧電層（圧電体）１２及び上部電極１４を順次積層形成して構成している。この圧電素子１１上には絶縁膜２１が形成されている。
複数の圧電素子１１の共通電極となる下部電極１３は、共通配線１５を介して共通電極電源配線パターン１２１に接続されている。なお、下部電極１３は、図４に示すように、ノズル配列方向ですべての圧電素子１１に跨って形成される１つの電極層である。
また、圧電素子１１の個別電極となる上部電極１４は、個別配線１６を介して駆動回路部である駆動ＩＣ（以下、「ドライバＩＣ」という。）５００に接続されている。
ドライバＩＣ５００は、圧電素子列の列間の領域を覆うように流路基板２０にフリップチップボンディングなどの工法により実装されている。
流路基板２０に搭載されたドライバＩＣ５００は、駆動波形（駆動信号）が供給される個別電極電源配線パターン１０１と接続されている。
配線部材６０は、先端部が保持基板５０に接着剤接合などで固定され、ワイヤボンディングを介して流路基板２０上の配線電極に接続されてドライバＩＣ５００と電気的に接続されており、配線部材６０の他端側は装置本体側の制御部に接続される。
そして、流路基板２０上には、前述したように共通液室１０と個別液室６側を通じる流路となる開口部５１、圧電素子１１を収容する凹部５２、ドライバＩＣ５００を収容する開口部５３などが形成された保持基板５０を設けている。
この保持基板５０は、接着剤によって流路基板２０の振動板３側に接合されている。
共通液室部材７０は、各個別液室６に液体を供給する共通液室１０を形成する。なお、共通液室１０は４つのノズル列に対応してそれぞれ設けられる。また、外部からの液体供給口７１（図１）を介して共通液室１０に所要の色の液体が供給される。
共通液室部材７０には、ダンパ部材９０が接合されている。ダンパ部材９０は、共通液室１０の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ９１と、ダンパ９１を補強するダンパプレート９２とを有している。
共通液室部材７０はノズル板１の外周部と接合され、圧電素子１１を含む流路基板２０及び保持基板５０を収容して、このヘッドのフレームを構成している。
そして、ノズル板１の周縁部及びフレーム部材としての共通液室部材７０の外周面の一部を覆うカバー部材４５を設けている。
この液体吐出ヘッドにおいては、ドライバＩＣ５００から圧電素子１１の上部電極１４と下部電極１３の間に電圧を与えることで、圧電層１２が電極積層方向、すなわち電界方向に伸張し、振動領域３０と平行な方向に収縮する。
このとき、下部電極１３側は振動領域３０で拘束されているため、振動領域３０の下部電極１３側に引っ張り応力が発生し、振動領域３０が個別液室６側に撓み、内部の液体を加圧することで、ノズル４から液体が吐出される。
なお、図３と図４において、保護膜２２（パッシベーション膜）は、前記個別配線１６上に設けられ、配線材料を水分や汚染等のダメージから保護する。この保護膜２２の素材は、例えば、窒化シリコンＳｉＮである。
次に、本発明の第１実施形態について図５を参照して説明する。図５は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態においては、第１部材が流路基板２０であり、第２部材が保持基板５０であり、流路基板２０の接合面２０ａに接着剤８０で保持基板５０の接合面５０ａが接合されている。
ここで、保持基板５０の開口部５１の壁面５５は、流路基板２０の接合面２０ａと接合する保持基板５０の接合面５０ａと交差する壁面である。
この第２部材である保持基板５０の開口部５１の壁面５５は、凹凸状となっている凹凸部５６が設けられている。ここでは、凹凸部５６は断面形状で三角形状の凹凸としている。図５中、一つの凹凸部５６に幅Ａと深さＢを示したが、幅Ａと深さＢがともに０．１〜１μmの範囲であることが好ましい。
そして、流路基板２０の接合面２０ａと保持基板５０の接合面５０ａを接合している接着剤８０の一部が壁面５５の少なくとも一部の凹凸部５６に埋まって付着している。
このように、流路基板２０と保持基板５０とを接合する接着剤８０による接着面積が広くなって接着強度が向上する。
このとき、保持基板５０の開口部５１の壁面５５には凹凸部５６があることで、図６に示す比較例のように壁面５５が平坦面である場合に比べても、接着面積が広がって、より接着強度が向上する。
また、保持基板５０の開口部５１の壁面５５には凹凸部５６があることで、図７に示すように、保持基板５０の開口部５１の壁面５５と接着剤８０との間に液体３００が侵入した場合も、図６に示す比較例に比べて、接合面５０ａまでの距離が長くなる。これにより、接着強度が発現している時間を長く確保することができ、寿命の向上、信頼性の向上が図れる。
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態では、第２部材である保持基板５０の開口部５１の壁面５５に設けた凹凸部５６は断面形状で矩形状の凹凸としている。図８中、一つの凹凸部５６に幅Ａと深さＢを示したが、幅Ａと深さＢがともに０．１〜１μmの範囲であることが好ましい。このような形状でも前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態では、第２部材である保持基板５０の開口部５１の壁面５５に設けた凹凸部５６は断面形状でほぼ半円形状の凹凸としている。図９中、一つの凹凸部５６に幅Ａと深さＢを示したが、幅Ａと深さＢがともに０．１〜１μmの範囲であることが好ましい。このような形状でも前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明の第４実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態では、第２部材である保持基板５０の開口部５１の壁面５５に設けた凹凸部５６は断面形状でほぼ平行四辺形状の凹凸としている。図１０中、一つの凹凸部５６に幅Ａと深さＢを示したが、幅Ａと深さＢがともに０．１〜１μmの範囲であることが好ましい。
このような形状とすることで、平行四辺形状の内部に接着剤８０が埋まることで、より高いアンカー効果が得られ、面積比以上の強度向上を図れる。
次に、凹凸部の深さと接着剤の厚みとの関係について図１１を参照して説明する。図１１は同説明に供する流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
凹凸部５６の深さＢは、第１部材（流路基板２０）と第２部材（保持基板５０）の接合面２０ａ、５０ａ間における接着剤８０の厚み（層厚）α以下（Ｂ≦α）であることが好ましい。
これにより、接着時に流れ出した接着剤８０が壁面５５の凹凸部５６に確実に供給され、接着剤８０の供給量ばらつきに対する接着強度のマージンを確保することができる。
また、保持基板５０の開口部５１を各個別液室６毎に設ける場合、複数の開口部５１の壁面５５の凹凸部５６は同じ形状であることが好ましい。これにより、凹凸部５６に供給される接着剤８０の量のばらつきが低減され、接着強度のばらつきを低減できる。
ここで、流路基板及び保持基板の開口部部分のＳＥＭ写真を図１２に示している。保持基板５０の開口部５１の壁面５５に凹凸部５６が設けられており、この凹凸部５６に接着剤８０が入り込んでいることが分かる。
次に、本発明の第５実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態は、保持基板５０の開口部５１の壁面５５、接合面５０ａが耐液性を有する表面処理膜５７で覆われている。さらに、開口部５１側に流れ出して凹凸部５６に付着している接着剤８０の表面も表面処理膜５７で覆われている。
これにより、接着剤８０が液体によって腐食、溶解などして損傷することが防止される。また、接着剤８０の表面を覆う表面処理膜５７と開口部５１の壁面５５を覆う表面処理膜５７は同じ膜とすることで、親和性が高いので、膜同士が強固に結びつき、界面強度が高くなって、信頼性が向上する。
次に、本発明の第６実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態は、流路基板２０に保持基板５０を接合した後に表面処理膜５７を形成したものであり、凹凸部５６と接着剤８０との間には表面処理膜５７が介在していない。
このような構成でも、接着剤８０を液体からの浸食から防止することができる。
次に、本発明の第７実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態では、第２部材である保持基板５０の開口部５１の壁面５５に設けた凹凸部５６は断面形状でほぼ三角形状の凹凸を有している。
この三角形状の断面形状の一辺は接合面２０aに略平行である。なお、ここにいう略平行は完全な平行であっても完全な平行でなくてもよい。この三角形状の断面形状は三角形状を連続して繰り返す波型形状である。
次に、本発明の第８実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は同実施形態における流路基板及び保持基板の開口部部分の断面説明図である。
本実施形態では、第２部材である保持基板５０の開口部５１の壁面５５に設けた凹凸部５６は断面形状でほぼ半円形状の凹凸を有している。
この半円形状の断面形状は半円形状を連続して繰り返す波型形状である。
次に、上記の表面処理膜の例について説明する。
表面処理膜５７は、Ｓｉを含む酸化膜であり、酸化膜は、アルミニウム、ビスマス、アンチモン、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステンなどのＳｉと酸素を介して結合して不動態膜を形成する遷移金属を含んでいる。
ここで、表面処理膜５７は、耐液性の高い、イオン半径が６８以上（＋３価以上）の遷移金属種及び接着剤８０との密着性を向上させるＳｉの複合酸化膜である。
上記遷移金属種は、安定した酸化物を形成することができるので、水溶液中でも安定した状態を保てることで、液体に対して耐性を持つことができる。
また、Ｓｉを含む酸化膜は、接着剤８０中に含まれるアニオン系の硬化剤、シランカップリング剤と相性が良く、接着剤８０との密着性を向上させる。
また、Ｓｉを含む酸化膜は、接着剤８０中に含まれるアニオン系の硬化剤、シランカップリング剤と相性が良く、接着剤８０との密着性を向上させる。
このように、流路の壁面に表面処理膜が形成され、表面処理膜は、Ｓｉを含む酸化膜であり、酸化膜は、Ｓｉと酸素を介して結合して不動態膜を形成する遷移金属を含んでいる構成とすることで、表面処理膜と接着剤との密着性の向上及び耐液性の向上の両立を図ることができる。
つまり、ＳｉＯ２を含むことで、部材との密着性が高く、かつ接着剤との密着性も、アミン系硬化剤やシランカップリング剤を用いることで耐水性の高い接着力を確保できる。
また、不動態膜を形成することで、表面処理膜は、表面に安定した耐腐食性膜が形成されるため、液体に触れても処理膜表面が溶解することなく長期的に安定する。
また、遷移金属は、ｄ軌道ないしｆ軌道などの内殻軌道に空位の軌道を持つことで、複数の酸化数を取ることができる。 そのため、表面処理膜に遷移金属種を含むことにより、膜全体の酸化数への対応性が増すことで酸素原子の過不足への許容幅が広くなり、膜中の酸素数の欠損や過剰による溶解性の変化を防止することができる。
遷移金属を含まない場合には、酸素原子の過不足による表面処理膜の欠陥が生じ、欠陥はエネルギー状態が高いため溶解が起こり易くなる。これに対し、遷移金属を含むことで、表面処理膜の欠陥を低減でき、酸化膜の安定度が上昇し、液体への溶解性を低減することができる。
遷移金属を含まない場合には、酸素原子の過不足による表面処理膜の欠陥が生じ、欠陥はエネルギー状態が高いため溶解が起こり易くなる。これに対し、遷移金属を含むことで、表面処理膜の欠陥を低減でき、酸化膜の安定度が上昇し、液体への溶解性を低減することができる。
このような遷移金属において、バルブメタルのような不動態膜を形成する金属を用いると、表面処理膜の溶解性をさらに低減させることができる。
不動態膜を形成する金属としては、アルミニウム、ビスマス、アンチモン、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステンを挙げることができる。酸化数への対応性が高いことから、遷移金属のタンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステンが好ましい。
また、ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、クロム、ルテニウムは、接触する液体のｐＨが酸性、アルカリ性に関わらず、非常に安定した酸化膜を形成するので、液体の種類によらず安定した状態を保つことができるという利点がある。
言い換えれば、表面処理膜は、不動態膜を形成する第４族及び第５族属遷移金属を含んでいることが好ましい。 不動態膜を形成する第４族及び第５族遷移金属をＳｉＯ２膜に導入することで、第４属であるＳｉと似た電子軌道を持っており、Ｓｉと前記金属種とがＯを介して、強く結合することができ、膜の充填性が向上する。
そして、充填性向上に合わせ、Ｓｉ−Ｏ結合の強固な結合を表面処理膜中に存在させることで、液体に接触した際の腐食反応を抑制することができる。 これにより、液体に耐性をもった酸化膜を形成でき、十分な耐性を確保し、ヘッドの信頼性を向上できる。
この場合、不動態膜を形成する第４族及び第５族属遷移金属としては、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種以上を含んでいることが好ましい。
Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種以上をＳｉＯ２膜に導入することで、遷移金属種は非常に強くＯと結合し、不動態膜を形成する。 充填性向上にあわせ、不動態膜の機能を表面処理膜中に存在させることで、酸性、アルカリ性両方の液体に接触した際の腐食反応を強く抑制することができる。
そして、充填性向上に合わせ、Ｓｉ−Ｏ結合の強固な結合を表面処理膜中に存在させることで、液体に接触した際の腐食反応を抑制することができる。 これにより、液体に耐性をもった酸化膜を形成でき、十分な耐性を確保し、ヘッドの信頼性を向上できる。
この場合、不動態膜を形成する第４族及び第５族属遷移金属としては、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種以上を含んでいることが好ましい。
Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種以上をＳｉＯ２膜に導入することで、遷移金属種は非常に強くＯと結合し、不動態膜を形成する。 充填性向上にあわせ、不動態膜の機能を表面処理膜中に存在させることで、酸性、アルカリ性両方の液体に接触した際の腐食反応を強く抑制することができる。
これにより、酸性やアルカリ性の液体に耐性をもった酸化膜を形成できる。
また、表面処理膜は、合金膜が完全に酸化されていることが好ましい。
また、表面処理膜は、合金膜が完全に酸化されていることが好ましい。
これにより、表面処理膜の結晶構造がアモルファスの状態になり、液体に晒されたときに、腐食が発生しやすい結晶の粒界が殆ど存在せず、液体に対して高い耐性を示すことができる。
また、表面処理膜において、Ｓｉが膜中に１７ａｔ％以上含まれていることが好ましい。表面処理膜中にＳｉが１７ａｔ％以上含まれていることで、表面処理膜を完全な透明膜とすることができる。 好ましくは２０％以上である。
これにより、アモルファス状態のばらつきが小さい膜を成膜することができ、部分的に結晶等が存在することによる液体に対して局所的に弱い部分の発生を抑制することができる。 膜中のＳｉの含有量が少ない場合、他の金属種が凝集、結晶化し、膜質に偏りが生まれてしまう。 偏りがあると、液体に触れた際にＳｉと他の金属種間で電池効果が生まれ、腐食反応が起きる場合がある。
ここで、表面処理膜を形成する合金膜が完全に酸化されているかは、膜がアモルファスのため、可視光を透過できるかで判別することができる。 例えば、多波長タイプのエリプソメータを用いて、波長４００〜８００ｎｍの範囲で減衰係数（ｋ）が少なくとも０．１以下、好ましくは０．０３以下であるとき完全に酸化されていると判断することができる。
また、表面処理膜において、遷移金属は膜中に２ａｔ％以上含まれていることが好ましい。 これにより、表面処理膜の密度が確実に向上し、液体への耐性が向上する。 より好ましくは、３．５ａｔ％以上でかつ１３．５ａｔ％以下である。 これにより、表面処理膜は欠陥が少なく、かつ充填率の高い構造をとることができ、もって、液体への耐性を得やすくすることができる。
膜の状態確認の方法としては、エリプソメータを用いて、屈折率が一定値であることで確認することができる。 例えば、単膜での屈折率については、ＳｉＯ２膜で１．４、Ｔａ２O５膜では２．１であるので、表面処理膜は、完全に酸化されている場合、屈折率は１．４から２．１の間の値になる。 ただし、表面処理膜中の金属種が完全に酸化されていない場合、透過率と屈折率はともに上昇するので、屈折率と透過率の両方を管理することで所望の膜質を得ることができる。
つまり、表面処理膜を構成する各金属酸化膜の屈折率が異なる場合には、合金の比率を屈折率で管理することが可能になる。
これにより、非破壊、かつ、大気下での高速測定が可能になり、実際の量産工程においても、表面処理膜の条件管理が容易になる。
次に、凹凸部の形成方法の一例について説明する。
凹凸部５６の形成は、保持基板５０がシリコンの場合は、ボッシュプロセスを活用したＩＣＰエッチング方式が有効である。保護形成、エッチングを深さ方向において繰り返すために、開口部５１の壁面５５には、エッチングサイクル数に応じた凹凸を形成することができる。デポ膜形成条件及びエッチング条件変更により凹凸の大きさをある程度の範囲で変更できる。
なお、上記各実施形態においては、第１部材が流路基板であり、第２部材が保持基板である例で説明しているが、これに限るものではなく、接合面と交差する壁面を有する部材を含む接合部材に適用することができ、また、開口部のような壁面に限らず外周面の壁面でもよい。
したがって、例えば、上記のヘッド構成であれば、流路板２とノズル板１との接合、保持基板５０と共通液室部材７０との接合、共通液室部材７０とダンパ部材90との接合などにも本発明を適用することができる。
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同装置の要部平面説明図、図１８は同装置の要部側面説明図である。
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。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等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（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４０４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置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構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を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、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いる。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４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４０４のノズル面（ノズルが形成された面）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などで構成されている。
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、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。
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４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。
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１９を参照して説明する。図１９は同ユニットの要部平面説明図である。
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、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と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図２０を参照して説明する。図２０は同ユニットの正面説明図である。
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
本願において、吐出される液体は、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３０ｍＰａ・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、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３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ー発生源として、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）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなど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などが含まれる。
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで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、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
例えば、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が一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
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て、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構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、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構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。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、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なく、液体を 気中や液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」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、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なく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「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、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙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させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
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、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。
上記「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、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「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、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体を吐出する装置」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装置があるが、これに限定するものではない。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などが含まれる。
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などの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に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などがある。
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。
本願は、日本特許庁に２０１６年３月３日に出願された基礎出願２０１６−０４１３４４号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板
４ ノズル
６ 個別液室
１０ 共通液室
１１ 圧電素子
２０ 流路基板（第１部材）
５０ 保持基板（第２部材）
５１ 開口部
５５ 壁面
５６ 凹凸部
７０ 共通液室部材
８０ 接着剤
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
２ 流路板
３ 振動板
４ ノズル
６ 個別液室
１０ 共通液室
１１ 圧電素子
２０ 流路基板（第１部材）
５０ 保持基板（第２部材）
５１ 開口部
５５ 壁面
５６ 凹凸部
７０ 共通液室部材
８０ 接着剤
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
Claims (6)
- 液体を吐出するノズルに通じる個別液室を有する流路基板と、
前記流路基板に接着剤で接合され、前記個別液室に通じる開口部を有する保持基板と、を有し、
前記保持基板の開口部には、前記流路基板との接合面に対して交差する壁面を有し、
前記保持基板の前記開口部の前記壁面には凹凸部が設けられ、
前記接着剤の一部が前記壁面の凹凸部に付着していることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記保持基板の前記壁面の前記凹凸部の深さ方向の大きさは、前記流路基板と前記保持基板の接合面間の前記接着剤の厚み以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記保持基板は複数の前記壁面を有し、
前記複数の壁面に設けられた前記凹凸部は同じ形状であることを特徴とする請求項１又は３に記載の液体吐出ヘッド。 - 請求項１、３、及び４の内のいずれか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。
- 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ユニット。
- 請求項１、３、及び４の内のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項５若しくは６に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
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