JP7315711B2 - 液体吐出ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、液体吐出ヘッド及び記録装置に関する。

印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。

また、このような液体吐出ヘッドにおいては、圧力室、マニホールド、ノズル、並びにこれらを接続するインク流路を形成する流路ユニットが、圧力室等を形成するための開口や孔等を有する複数枚のプレートを積層して構成される。そして、複数枚のプレートのうち、圧力室を形成するキャビティプレートには、圧力室の容積を変化させてノズルからインクを吐出させるアクチュエータユニットが配設される。

ところで、このような流路ユニット及びアクチュエータユニットは、接着剤で接着されて互いに積層される場合があり、余分な接着剤を逃がすための逃がし溝がプレートの外周部に沿って形成されているものが知られている。

特開２００５－５９３９９号公報

実施形態の一態様に係る液体吐出ヘッドは、ベースプレートと、前記ベースプレートの上に位置し、キャビティを有するキャビティプレートと、前記キャビティプレートの上に位置する圧電アクチュエータ基板とを備え、前記キャビティプレートは、前記圧電アクチュエータ基板との当接領域の内側に位置する、前記キャビティプレートと前記圧電アクチュエータ基板とを接合する接着剤を逃がすための第１の溝と、前記圧電アクチュエータ基板との当接領域を取り囲むように位置する、前記接着剤を逃がすための第２の溝とを有し、前記ベースプレートは、前記第１の溝を大気開放するための第３の溝を有し、前記第３の溝は、前記第１の溝と連通する第１の孔、並びに前記キャビティプレートと前記圧電アクチュエータ基板との当接領域の外側に位置する第２の孔を通じて、前記第１の溝と外部との間を連通する。

図１は、実施形態に係るプリンタの概略的な正面を模式的に示す正面図である。 図２は、実施形態に係るプリンタの概略的な平面を模式的に示す平面図である。 図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 図４は、実施形態に係るヘッド本体の拡大平面図である。 図５は、図４に示す一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。 図６は、図４に示すVI－VI線の断面図である。 図７は、キャビティプレートの一部平面を拡大した拡大平面図である。 図８は、ベースプレートの一部平面を拡大した拡大平面図である。 図９は、図７に示すIX－IX線の断面図である。 図１０は、流路部材の設置例を示す一部断面図である。 図１１は、図７に示す点線囲み部を拡大した部分拡大平面図である。 図１２は、図８に示す点線囲み部を拡大した部分拡大平面図である。 図１３は、逃がし溝の周辺構造の詳細を示す図である。 図１４は、変形例に係るキャビティプレートの一部平面を拡大した拡大平面図である。 図１５は、変形例に係るベースプレートの一部平面を拡大した拡大平面図である。

以下、本願が開示する液体吐出ヘッド及び記録装置の実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本願に係る発明が限定されるものではない。

印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。

また、このような液体吐出ヘッドにおいては、加圧室、マニホールド、ノズル、並びにこれらを接続するインク流路を形成する流路部材が、加圧室等を形成するための開口や孔等を有する複数枚のプレートを積層して構成される。そして、複数枚のプレートのうち、加圧室を形成するキャビティプレートには、加圧室の容積を変化させてノズルからインクを吐出させる圧電アクチュエータ基板が配設される。

ところで、このような流路部材及び圧電アクチュエータ基板を構成する複数枚のプレートは、接着剤で接着されて互いに積層される場合がある。例えば、キャビティプレートに圧電アクチュエータ基板を接着剤で接着する際、各プレートから接着剤があふれ出すことを防止するために、キャビティプレートのアクチュエータ搭載領域を逃がし溝で取り囲むことが知られている。一般に、逃がし溝は、各プレートを厚み方向にハーフエッチングすることにより設けられる。

また、例えば、キャビティプレートに設けられる加圧室への接着剤の入り込みを防ぐために、キャビティプレートの表面（圧電アクチュエータ基板との当接領域）に位置する加圧室間に接着剤の逃がし溝を設けることも考えられる。この場合、加圧室は圧電アクチュエータ基板に覆われるので、キャビティプレートと圧電アクチュエータ基板とを接着する際に発生するガスを外部に排出するために、加圧室間に設けた逃がし溝を外部と挿通させる必要がある。

加圧室間に設けた逃がし溝を外部と挿通させるために、例えば、キャビティプレートを裏面からハーフエッチングし、加圧室間に設けた逃がし溝と外部とを挿通させる経路を確保する方法が考えられる。このとき、加圧室間に設けた逃がし溝と外部とを挿通させる経路を確保するためのハーフエッチング加工により、キャビティプレートの表面に設けた逃がし溝を分断してしまうおそれがある。アクチュエータ搭載領域を取り囲む逃がし溝に収まりきらない接着剤がプレート間から漏れ出し、圧電アクチュエータ基板に乗り上げてしまえば、加工不良を起こす原因ともなりかねない。

そこで、このような問題点に鑑み、ユニット間を接着する接着剤があふれ出すことを防止するための十分な対応が求められる。

＜プリンタの構成＞
図１及び図２を用いて、実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタ１の概要について説明する。図１は、実施形態に係るプリンタ１の概略的な正面を模式的に示す正面図である。図２は、実施形態に係るプリンタ１の概略的な平面を模式的に示す平面図である。

図１に示すように、プリンタ１は、給紙ローラ２と、ガイドローラ３と、塗布機４と、ヘッドケース５と、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８と、搬送ローラ９と、乾燥機１０と、搬送ローラ１１と、センサ部１２と、回収ローラ１３とを備える。

さらに、プリンタ１は、プリンタ１の各部を制御する制御部１４を有している。制御部１４は、給紙ローラ２、ガイドローラ３、塗布機４、ヘッドケース５、複数の搬送ローラ６、複数のフレーム７、複数の液体吐出ヘッド８、搬送ローラ９、乾燥機１０、搬送ローラ１１、センサ部１２および回収ローラ１３の動作を制御する。

プリンタ１は、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させることにより、印刷用紙Ｐに画像や文字の記録を行う。印刷用紙Ｐは、使用前において給紙ローラ２に引き出し可能な状態で巻回されている。プリンタ１は、印刷用紙Ｐを、給紙ローラ２からガイドローラ３および塗布機４を介してヘッドケース５の内部に搬送する。

塗布機４は、コーティング剤を印刷用紙Ｐに一様に塗布する。これにより、印刷用紙Ｐに表面処理を施すことができることから、プリンタ１の印刷品質を向上させることができる。

ヘッドケース５は、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８とを収容する。ヘッドケース５の内部には、印刷用紙Ｐが出入りする部分などの一部において外部と繋がっている他は、外部と隔離された空間が形成されている。

ヘッドケース５の内部空間は、必要に応じて、温度、湿度、および気圧などの制御因子のうち、少なくとも１つが制御部１４によって制御される。搬送ローラ６は、ヘッドケース５の内部で印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド８の近傍に搬送する。

フレーム７は、矩形状の平板であり、搬送ローラ６で搬送される印刷用紙Ｐの上方に近接して位置している。また、図２に示すように、フレーム７は、長手方向を印刷用紙Ｐの搬送方向に直交させるようにして、ヘッドケース５の内部に複数（例えば、４つ）設けられている。そして、複数のフレーム７のそれぞれは、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って所定の間隔で配置されている。

以降の説明において、印刷用紙Ｐの搬送方向を「副走査方向」と表記し、かかる副走査方向に直交し、かつ印刷用紙Ｐに平行な方向を「主走査方向」と表記する場合がある。

液体吐出ヘッド８には、図示しない液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド８は、かかる液体タンクから供給される液体を吐出する。

制御部１４は、画像や文字などのデータに基づいて液体吐出ヘッド８を制御し、印刷用紙Ｐに向けて液体を吐出させる。液体吐出ヘッド８と印刷用紙Ｐとの間の距離は、たとえば０．５～２０ｍｍ程度である。

液体吐出ヘッド８は、フレーム７に固定されている。液体吐出ヘッド８は、たとえば、長手方向の両端部においてフレーム７に固定されている。液体吐出ヘッド８は、長手方向が主走査方向と平行となるようにフレーム７に固定されている。

すなわち、実施形態に係るプリンタ１は、プリンタ１の内部に液体吐出ヘッド８が固定されている、いわゆるラインプリンタである。なお、実施形態に係るプリンタ１は、ラインプリンタに限られず、いわゆるシリアルプリンタであってもよい。

シリアルプリンタとは、液体吐出ヘッド８を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、たとえば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させながら記録する動作と、印刷用紙Ｐの搬送とを交互に行う方式のプリンタである。

図２に示すように、１つのフレーム７に複数（たとえば、５つ）の液体吐出ヘッド８が設けられている。図２では、副走査方向の前方に２個、後方に３個の液体吐出ヘッド８が配置されている例を示しており、副走査方向において、それぞれの液体吐出ヘッド８の中心が重ならないように液体吐出ヘッド８が配置されている。

そして、１つのフレーム７に設けられている複数の液体吐出ヘッド８によって、ヘッド群８Ａが構成されている。４つのヘッド群８Ａは、副走査方向に沿って位置している。同じヘッド群８Ａに属する液体吐出ヘッド８には、同じ色のインクが供給される。これにより、プリンタ１は、４つのヘッド群８Ａを用いて４色のインクによる印刷を行うことができる。

各ヘッド群８Ａから吐出されるインクの色は、たとえば、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。制御部１４は、各ヘッド群８Ａを制御して複数色のインクを印刷用紙Ｐに吐出することにより、印刷用紙Ｐにカラー画像を印刷することができる。

なお、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、液体吐出ヘッド８からコーティング剤を印刷用紙Ｐに吐出してもよい。

また、１つのヘッド群８Ａに含まれる液体吐出ヘッド８の個数や、プリンタ１に搭載されているヘッド群８Ａの個数は、印刷する対象や印刷条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、印刷用紙Ｐに印刷する色が単色で、かつ１つの液体吐出ヘッド８で印刷可能な範囲を印刷するのであれば、プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド８の個数は１つでもよい。

ヘッドケース５の内部で印刷処理された印刷用紙Ｐは、搬送ローラ９によってヘッドケース５の外部に搬送され、乾燥機１０の内部を通る。乾燥機１０は、印刷処理された印刷用紙Ｐを乾燥する。乾燥機１０で乾燥された印刷用紙Ｐは、搬送ローラ１１で搬送されて、回収ローラ１３で回収される。

プリンタ１では、乾燥機１０で印刷用紙Ｐを乾燥することにより、回収ローラ１３において、重なって巻き取られる印刷用紙Ｐ同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れたりすることを抑制することができる。

センサ部１２は、位置センサや速度センサ、温度センサなどにより構成されている。制御部１４は、かかるセンサ部１２からの情報に基づいて、プリンタ１の各部における状態を判断し、プリンタ１の各部を制御することができる。

これまで説明してきたプリンタ１では、印刷対象（すなわち記録媒体）として印刷用紙Ｐを用いた場合について示したが、プリンタ１における印刷対象は印刷用紙Ｐに限られず、ロール状の布などを印刷対象としてもよい。

また、上述のプリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。搬送ベルトを用いることで、プリンタ１は、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを印刷対象とすることができる。

また、上述のプリンタ１は、液体吐出ヘッド８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、上述のプリンタ１は、液体吐出ヘッド８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、化学薬品を作製してもよい。

また、上述のプリンタ１は、液体吐出ヘッド８をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、たとえば、ワイピング処理やキャッピング処理によって液体吐出ヘッド８の洗浄を行う。

ワイピング処理とは、たとえば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面、たとえば流路部材２１（図３参照）の第２面２１ｂ（図６参照）を擦ることで、かかる第２面２１ｂに付着していた液体を取り除く処理である。

キャッピング処理は、たとえば、液体が吐出される部位をキャップで覆い、液体の吐出を繰り返すことで、吐出孔６３（図４参照）に詰まりを解消する処理であり、次のように実施する。まず、液体を吐出される部位、たとえば流路部材２１の第２面２１ｂを覆うようにキャップを被せる（これをキャッピングという）。これにより、第２面２１ｂとキャップとの間に、ほぼ密閉された空間が形成される。次に、かかる密閉された空間で液体の吐出を繰り返す。これにより、吐出孔６３に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高い液体や異物などを取り除くことができる。

＜液体吐出ヘッドの構成＞
図３を用いて、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の構成について説明する。図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の概略構成を示す分解斜視図である。

液体吐出ヘッド８は、ヘッド本体２０と、配線部３０と、筐体４０と、１対の放熱板５０とを備えている。ヘッド本体２０は、流路部材２１と、圧電アクチュエータ基板２２（図４参照）と、リザーバ２３とを有している。

以降の説明において、便宜的に、液体吐出ヘッド８においてヘッド本体２０が設けられる方向を「下」と表記し、ヘッド本体２０に対して筐体４０が設けられる方向を「上」と表記する場合がある。

ヘッド本体２０の流路部材２１は、略平板形状であり、１つの主面である第１面２１ａ（図６参照）と、かかる第１面２１ａの反対側に位置する第２面２１ｂ（図６参照）とを有している。第１面２１ａは、開口６１ａ（図４参照）を有し、リザーバ２３からかかる開口６１ａを介して流路部材２１の内部に液体が供給される。

第２面２１ｂには、印刷用紙Ｐに液体を吐出する複数の吐出孔６３（図４参照）が設けられている。流路部材２１の内部には、第１面２１ａから第２面２１ｂに液体を流す流路が形成されている。

圧電アクチュエータ基板２２は、流路部材２１の第１面２１ａ上に位置している。圧電アクチュエータ基板２２は、複数の変位素子７０（図６参照）を有している。また、圧電アクチュエータ基板２２には、配線部３０のフレキシブル基板３１が電気的に接続されている。

圧電アクチュエータ基板２２上にはリザーバ２３が配置されている。リザーバ２３には、主走査方向の両端部に開口２３ａが設けられている。リザーバ２３は、内部に流路を有しており、外部から開口２３ａを介して液体が供給される。リザーバ２３は、流路部材２１に液体を供給する機能、および供給される液体を貯留する機能を有している。

配線部３０は、フレキシブル基板３１と、配線基板３２と、複数のドライバＩＣ３３と、押圧部材３４と、弾性部材３５とを有している。フレキシブル基板３１は、外部から送られた所定の信号をヘッド本体２０に伝達する機能を有している。なお、図３に示すように、実施形態に係る液体吐出ヘッド８は、フレキシブル基板３１を２つ有している。

フレキシブル基板３１の一端部は、ヘッド本体２０の圧電アクチュエータ基板２２と電気的に接続されている。フレキシブル基板３１の他端部は、リザーバ２３のスリット部２３ｂを挿通するように上方に引き出されており、配線基板３２と電気的に接続されている。これにより、ヘッド本体２０の圧電アクチュエータ基板２２と外部とを電気的に接続することができる。

配線基板３２は、ヘッド本体２０の上方に位置している。配線基板３２は、複数のドライバＩＣ３３に信号を分配する機能を有している。

複数のドライバＩＣ３３は、フレキシブル基板３１における一方の主面に設けられている。図３に示すように、実施形態に係る液体吐出ヘッド８において、ドライバＩＣ３３は、１つのフレキシブル基板３１上に２つずつ設けられているが、１つのフレキシブル基板３１に設けられているドライバＩＣ３３の数は２つに限られない。

ドライバＩＣ３３は、制御部１４（図１参照）から送られた信号に基づいて、ヘッド本体２０の圧電アクチュエータ基板２２を駆動させている。これにより、ドライバＩＣ３３は、液体吐出ヘッド８を駆動させている。

押圧部材３４は、断面視で略Ｕ字形状を有し、フレキシブル基板３１上のドライバＩＣ３３を放熱板５０に向けて内側から押圧している。これにより、実施形態では、ドライバＩＣ３３が駆動する際に発生する熱を、外側の放熱板５０へ効率よく放熱することができる。

弾性部材３５は、押圧部材３４における図示しない押圧部の外壁に接するように設けられている。かかる弾性部材３５を設けることにより、押圧部材３４がドライバＩＣ３３を押圧する際に、押圧部材３４がフレキシブル基板３１を破損させる可能性を低減することができる。

弾性部材３５は、たとえば、発泡体両面テープなどで構成されている。また、弾性部材３５として、たとえば、非シリコン系の熱伝導シートを用いることにより、ドライバＩＣ３３の放熱性を向上させることができる。なお、弾性部材３５は必ずしも設ける必要はない。

筐体４０は、配線部３０を覆うように、ヘッド本体２０上に配置されている。これにより、筐体４０は配線部３０を封止することができる。筐体４０は、たとえば、樹脂や金属などで構成されている。

筐体４０は、主走査方向に長く延びる箱形状であり、主走査方向に沿って対向する１対の側面に第１開口４０ａおよび第２開口４０ｂを有している。また、筐体４０は、下面に第３開口４０ｃを有しており、上面に第４開口４０ｄを有している。

第１開口４０ａには、放熱板５０の一方が第１開口４０ａを塞ぐように配置されており、第２開口４０ｂには、放熱板５０の他方が第２開口４０ｂを塞ぐように配置されている。

放熱板５０は、主走査方向に延びるように設けられており、放熱性の高い金属や合金などで構成されている。放熱板５０は、ドライバＩＣ３３に接するように設けられており、ドライバＩＣ３３で生じた熱を放熱する機能を有している。

１対の放熱板５０は、図示しないネジによってそれぞれ筐体４０に固定されている。そのため、放熱板５０が固定された筐体４０は、第１開口４０ａおよび第２開口４０ｂが塞がれ、第３開口４０ｃおよび第４開口４０ｄが開口した箱形状をなしている。

第３開口４０ｃは、リザーバ２３と対向するように設けられている。第３開口４０ｃには、フレキシブル基板３１および押圧部材３４が挿通されている。

第４開口４０ｄは、配線基板３２に設けられたコネクタ（不図示）を挿通するために設けられている。かかるコネクタと第４開口４０ｄとの間は、樹脂などにより封止されることが好ましい。これにより、筐体４０の内部に液体やゴミなどが侵入することを抑制することができる。

また、筐体４０は、断熱部４０ｅを有している。かかる断熱部４０ｅは、第１開口４０ａおよび第２開口４０ｂに隣り合うように配置されており、主走査方向に沿った筐体４０の側面から外側へ向けて突出するように設けられている。

また、断熱部４０ｅは、主走査方向に延びるように形成されている。すなわち、断熱部４０ｅは、放熱板５０とヘッド本体２０との間に位置している。このように、筐体４０に断熱部４０ｅを設けることにより、ドライバＩＣ３３で発生した熱が放熱板５０を介してヘッド本体２０に伝わることを抑制することができる。

なお、図３は、液体吐出ヘッド８の構成の一例を示すものであり、図３に示した部材以外の部材をさらに含んでもよい。

＜ヘッド本体の構成＞
図４～図６を用いて、実施形態に係るヘッド本体２０の構成について説明する。図４は、実施形態に係るヘッド本体２０の拡大平面図である。図５は、図４に示す一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。図６は、図４に示すVI－VI線の断面図である。

図４に示すように、ヘッド本体２０は、流路部材２１と圧電アクチュエータ基板２２とを有している。流路部材２１は、供給マニホールド６１と、複数の加圧室（キャビティ）６２と、複数の吐出孔６３とを有している。以降の説明において、ヘッド本体２０において、液体を吐出する側をフロントエンドと称し、液体を吐出する側とは反対側をバックエンドと称する場合がある。

複数の加圧室６２は、供給マニホールド６１に繋がっている。複数の吐出孔６３は、複数の加圧室６２にそれぞれ繋がっている。

加圧室６２は、流路部材２１の第１面２１ａ（図６参照）に開口している。また、流路部材２１の第１面２１ａは、供給マニホールド６１と繋がる開口６１ａを有している。そして、リザーバ２３（図２参照）から、かかる開口６１ａを介して流路部材２１の内部に液体が供給される。

図４の例において、ヘッド本体２０は、流路部材２１の内部に４つの供給マニホールド６１が位置している。供給マニホールド６１は、流路部材２１の長手方向（すなわち、主走査方向）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２１の第１面２１ａに供給マニホールド６１の開口６１ａが形成されている。

流路部材２１には、複数の加圧室６２が２次元的に広がって形成されている。図５に示すように、加圧室６２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６２は、流路部材２１の第１面２１ａに開口しており、かかる第１面２１ａに圧電アクチュエータ基板２２が接合されることによって閉塞されている。

加圧室６２は、長手方向に配列された加圧室行を構成する。加圧室行の加圧室６２は、近隣する２行の加圧室行の間において千鳥状に配置され、１つの加圧室群が構成されている。図４の例では、流路部材２１がかかる加圧室群を８つ有している。

また、各加圧室群内における加圧室６２の相対的な配置は同じになっており、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて配置されている。

吐出孔６３は、流路部材２１のうち供給マニホールド６１と対向する領域を避けた位置に配置されている。すなわち、流路部材２１を第１面２１ａ側から透過視した場合に、吐出孔６３は、供給マニホールド６１と重なっていない。

さらに、平面視して、吐出孔６３は、圧電アクチュエータ基板２２の搭載領域に収まるように配置されている。このような吐出孔６３は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２２とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。

そして、対応する圧電アクチュエータ基板２２の変位素子７０（図６参照）を変位させることにより、吐出孔６３から液滴が吐出される。

図６に示すように、流路部材２１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２１の上面から順に、キャビティプレート２１Ａ、ベースプレート２１Ｂ、アパチャー（しぼり）プレート２１Ｃ、サプライプレート２１Ｄ、マニホールドプレート２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、カバープレート２１Ｈおよびノズルプレート２１Ｉである。

なお、図６は、実施形態に係る各プレートの積層構造の一例を示すものであり、図６に示す例には、特に限定される必要はない。例えば、マニホールドプレート２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇは、３つ以上のプレートを積層して構成されてもよい。また、カバープレート２１Ｈは、複数のプレートを積層して構成されてもよい。

プレートには、多数の孔が形成されている。プレートの厚さは、１０μｍ～３００μｍ程度である。これにより、孔の形成精度を高くすることができる。プレートは、これらの孔が互いに連通して所定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。

また、流路部材２１と圧電アクチュエータ基板２２とは、接着剤により互いに貼り合わされる場合がある。このとき、図８～図１１を用いて後述するように、例えば、キャビティプレート２１Ａは、その表面（圧電アクチュエータ基板２２との当接領域）に、余分な接着剤を逃がすための逃がし溝を有している。逃がし溝は、多数の孔を避けて設けられている。

流路部材２１において、供給マニホールド６１と吐出孔６３との間は、個別流路６４で繋がっている。供給マニホールド６１は、流路部材２１内部の第２面２１ｂ側に位置しており、吐出孔６３は、流路部材２１の第２面２１ｂに位置している。

個別流路６４は、加圧室６２と、個別供給流路６５とを有している。加圧室６２は、流路部材２１の第１面２１ａに位置しており、個別供給流路６５は、供給マニホールド６１と加圧室６２とを繋ぐ流路である。

また、個別供給流路６５は、他の部分よりも幅の狭いしぼり６６を含んでいる。しぼり６６は、個別供給流路６５の他の部分よりも幅が狭いため、流路抵抗が高い。このように、しぼり６６の流路抵抗が高いとき、加圧室６２に生じた圧力は、供給マニホールド６１に逃げにくい。

圧電アクチュエータ基板２２は、圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂと、共通電極７１と、個別電極７２と、接続電極７３と、ダミー接続電極７４と、表面電極７５（図４参照）とを有している。

また、圧電アクチュエータ基板２２では、圧電セラミック層２２Ｂ、共通電極７１、圧電セラミック層２２Ａ、および個別電極７２がこの順に積層されている。

圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、いずれも複数の加圧室６２を跨ぐように流路部材２１の第１面２１ａ上に延在している。圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、たとえば、強誘電性を有しているチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料で構成されている。

共通電極７１は、圧電セラミック層２２Ａおよび圧電セラミック層２２Ｂ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７１は、圧電アクチュエータ基板２２に対向する領域内の全ての加圧室６２と重なっている。

共通電極７１の厚さは、２μｍ程度である。共通電極７１は、たとえば、Ａｇ－Ｐｄ系などの金属材料で構成されている。

個別電極７２は、本体電極７２ａと、引出電極７２ｂとを含んでいる。本体電極７２ａは、圧電セラミック層２２Ａ上のうち加圧室６２と対向する領域に位置している。本体電極７２ａは、加圧室６２よりも一回り小さく、加圧室６２とほぼ相似な形状を有している。

引出電極７２ｂは、本体電極７２ａから加圧室６２と対向する領域外に引き出されている。個別電極７２は、たとえば、Ａｕ系などの金属材料で構成されている。

接続電極７３は、引出電極７２ｂ上に位置し、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極７３は、フレキシブル基板３１（図３参照）に設けられた電極と電気的に接続されている。接続電極７３は、たとえばガラスフリットを含む銀－パラジウムで構成されている。

ダミー接続電極７４は、圧電セラミック層２２Ａ上に位置しており、個別電極７２などの各種電極と重ならないように位置している。ダミー接続電極７４は、圧電アクチュエータ基板２２とフレキシブル基板３１とを接続し、接続強度を高めている。

また、ダミー接続電極７４は、圧電アクチュエータ基板２２と、圧電アクチュエータ基板２２との接触位置の分布を均一化し、電気的な接続を安定させる。ダミー接続電極７４は、接続電極７３と同等の材料で構成されるとよく、接続電極７３と同等の工程で形成されるとよい。

図４に示す表面電極７５は、圧電セラミック層２２Ａ上において、個別電極７２を避ける位置に形成されている。表面電極７５は、圧電セラミック層２２Ｂに形成されたビアホールを介して共通電極７１と繋がっている。

これにより、表面電極７５は接地され、グランド電位に保持されている。表面電極７５は、個別電極７２と同等の材料で構成されるとよく、個別電極７２と同等の工程で形成されるとよい。

複数の個別電極７２は、個別に電位を制御するために、それぞれがフレキシブル基板３１および配線を介して、個別に制御部１４（図１参照）に電気的に接続されている。そして、個別電極７２と共通電極７１とを異なる電位にして、圧電セラミック層２２Ａの分極方向に電界を印加すると、かかる圧電セラミック層２２Ａ内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動作する。

すなわち、圧電アクチュエータ基板２２では、個別電極７２、圧電セラミック層２２Ａおよび共通電極７１における加圧室６２に対向する部位が、変位素子７０として機能する。

そして、かかる変位素子７０がユニモルフ変形することにより、加圧室６２が押圧され、吐出孔６３から液体が吐出される。

続いて、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の駆動手順について説明する。あらかじめ、個別電極７２を共通電極７１よりも高い電位（以下、高電位と表記する）にしておく。そして、吐出要求があるごとに個別電極７２を共通電極７１と一旦同じ電位（以下、低電位と表記する）とし、その後、所定のタイミングでふたたび高電位とする。

これにより、個別電極７２が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂが元の形状に戻り、加圧室６２の容積が、初期状態すなわち高電位の状態よりも増加する。

この際、加圧室６２内には負圧が与えられることから、供給マニホールド６１内の液体が加圧室６２の内部に吸い込まれる。

その後、ふたたび個別電極７２を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、加圧室６２側へ凸となるように変形する。

すなわち、加圧室６２の容積が減少することにより、加圧室６２内の圧力が正圧となる。これにより、加圧室６２内部の液体の圧力が上昇し、吐出孔６３から液滴が吐出される。

つまり、制御部１４は、吐出孔６３から液滴を吐出させるため、ドライバＩＣ３３を用いて、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極７２に供給する。このパルスの幅は、しぼり６６から吐出孔６３まで圧力波が伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）とすればよい。

これにより、加圧室６２の内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。

また、階調印刷においては、吐出孔６３から連続して吐出される液滴の数、すなわち、液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔６３から連続して行う。

一般に、液体吐出を連続して行う場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとしてもよい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致する。

そのため、残余圧力波と圧力波とが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合、後から吐出される液滴の速度が速くなり、複数の液滴の着弾点が近くなる。

＜プレートの詳細＞
図７～図１１を用いて、実施形態に係るプレートの詳細について説明する。図７は、キャビティプレート２１Ａの一部平面を拡大した拡大平面図である。図８は、ベースプレート２１Ｂの一部平面を拡大した拡大平面図である。図９は、図７に示すIX－IX線の断面図である。図１０は、流路部材の設置例を示す一部断面図である。図１１は、逃がし溝の周辺構造の詳細を示す図である。

図７に示すように、キャビティプレート２１Ａは、加圧室（キャビティ）６２がキャビティプレート２１Ａの長手方向に複数配列されたキャビティ群（ＣＧ＿Ａ，ＣＧ＿Ｂ，ＣＧ＿Ｃ，ＣＧ＿Ｄ）をキャビティプレート２１Ａの短手方向に複数有している。また、図７に示すように、キャビティプレート２１Ａは、キャビティプレート２１Ａと圧電アクチュエータ基板２２と接合する接着剤を逃がすための第１の溝ＣＨ_１と、第２の溝ＣＨ_２とを有している。

第１の溝ＣＨ_１は、図９に示すように、圧電アクチュエータ基板２２との当接領域の内側に位置している。第１の溝ＣＨ_１は、ハーフエッチングにより、キャビティプレート２１Ａの表面（圧電アクチュエータ基板２２との当接領域）に設けられる。第１の溝ＣＨ_１は、例えば、図７に示すキャビティ群（ＣＧ＿Ａ，ＣＧ＿Ｂ，ＣＧ＿Ｃ，ＣＧ＿Ｄ）を取り囲むように位置している。第１の溝ＣＨ_１は、キャビティ群の間において、格子状のパターンで構成されている。この格子状のパターンにより表面積を大きくして、できるだけ多くの接着剤を収容するスペースを確保している。

また、第１の溝ＣＨ_１には、ベースプレート２１Ｂに設けられた第３の溝ＣＨ_３（図８参照）に通じる第１の孔ＨＬ_１が穿設される。例えば、第１の孔ＨＬ_１は、キャビティプレート２１Ａの表面（圧電アクチュエータ基板２２との当接領域）から、キャビティプレート２１Ａの長手方向に垂直な方向（厚み方向）にキャビティプレート２１Ａを貫通する貫通孔である。第１の孔ＨＬ_１は、キャビティプレート２１Ａの短手方向に沿って、バックエンドから液体が供給される開口６１ａと並んで位置する。

第２の溝ＣＨ_２は、キャビティプレート２１Ａにおける圧電アクチュエータ基板２２との当接領域を取り囲むように位置している。第２の溝ＣＨ_２は、ハーフエッチングにより、キャビティプレート２１Ａの表面（圧電アクチュエータ基板２２との当接領域）に設けられる。

また、図７又は図９に示すように、キャビティプレート２１Ａには、圧電アクチュエータ基板２２との当接領域の外側に、ベースプレート２１Ｂに設けられた第３の溝ＣＨ_３（図８参照）に通じる第２の孔ＨＬ_２が穿設される。例えば、第２の孔ＨＬ_２は、第１の孔ＨＬ_１と同様に、キャビティプレート２１Ａを貫通する貫通孔である。なお、設計上の制約等が特にない限り、当接領域の外側であれば、第２の孔ＨＬ_２は、キャビティプレート２１Ａ上のどの位置に設けられても良い。

また、図８に示すように、ベースプレート２１Ｂは、第１の溝ＣＨ_１を大気開放するための第３の溝ＣＨ_３を有している。第３の溝ＣＨ_３は、キャビティプレート２１Ａとの当接領域に位置する。第３の溝ＣＨ_３は、少なくとも、第１の孔ＨＬ_１と第２の孔ＨＬ_２とを接続する長さで構成される。

第３の溝ＣＨ_３は、キャビティプレート２１Ａに穿設され、第１の溝ＣＨ_１と連通する第１の孔ＨＬ_１、並びにキャビティプレート２１Ａと圧電アクチュエータ基板２２との当接領域の外側に位置する第２の孔ＨＬ_２を通じて、第１の溝ＣＨ_１と外部との間を連通する。圧電アクチュエータ基板２２とキャビティプレート２１Ａと接着剤で接着する際に発生したガスは、第１の孔ＨＬ_１、第３の溝ＣＨ_３、及び第２の孔ＨＬ_２を通じて外部に排出される。

また、図８に示すように、ベースプレート２１Ｂは、キャビティプレート２１Ａのキャビティ群に対応する領域に位置する複数の貫通孔ＨＬ_３からなる貫通孔群（ＨＧ＿Ａ，ＨＧ＿Ｂ，ＨＧ＿Ｃ，ＨＧ＿Ｄ）を、ベースプレート２１Ｂの短手方向に複数有している。そして、ベースプレート２１Ｂは、貫通孔群を取り囲むように位置する第４の溝ＣＨ_４を複数有している。なお、貫通孔ＨＬ_３は、吐出孔６３（図６参照）へと通じている。

また、図１０に示すように、第２の孔ＨＬ_２は、キャビティプレート２１Ａやベースプレート２１Ｂを含むフロントエンドに設置される流路部材ＢＥにより封止される。流路部材ＢＥは、圧電アクチュエータ基板２２の上に位置する。これにより、ヘッド本体２０に供給される液体（例えば、バックエンドからフロントエンドに供給されるインク）が、第２の孔ＨＬ_２を通じて、第３の溝ＣＬ_３や第１の溝ＣＨ_１に侵入することを防止できる。なお、第１の孔ＨＬ_１は、キャビティプレート２１Ａの短手方向に沿って、バックエンドから液体が供給される開口６１ｂと並んで位置している。これにより、流路部材ＢＥを設置することにより必然的に第２の孔ＨＬ_２が封止されるので、流路部材ＢＥを設置する際に第２の孔ＨＬ_２の位置を意識する必要がなく、容易に第２の孔ＨＬ_２を封止できる。

図１１及び図１２を用いて、第１の孔ＨＬ_１及び第２の孔ＨＬ_２と、第１の溝ＣＨ_１の幅および第３の溝ＣＬ_３との間の大小関係の一例について説明する。図１１は、図７に示す点線囲み部を拡大した部分拡大平面図である。図１２は、図８に示す点線囲み部を拡大した部分拡大平面図である。図１１及び図１２に示すように、第１の孔ＨＬ_１の孔径Ｄ_１は、第１の溝ＣＨ_１の幅Ｄおよび第３の溝ＣＬ_３の幅よりも大きくてよい。また、第２の孔ＨＬ_２の孔径Ｄ_２は、第３の溝ＣＬ_３の幅よりも大きくてよい。これにより、第１の孔ＨＬ_１および第２の孔ＨＬ_２の製造の際のエッチングずれ、キャビティプレート２１Ａとベースプレート２１Ｂとの積層ずれによっても、第１の孔ＨＬ_１と第１の溝ＣＨ_１および第３の溝ＣＬ_３、第２の孔ＨＬ_２および第３の溝ＣＬ_３を確実に通じさせることができる。

また、図１３に示すように、第１の孔ＨＬ_１は、第１の溝ＣＨ_１の角部ＣＨ_１＿Ｐを避けて、第１の溝ＣＨ_１に設けてもよい。角部ＣＨ_１＿Ｐは、２方向から接着剤が流れ込み、接着剤が滞留しやすい箇所であるが、角部ＣＨ_１＿Ｐを避けて第１の孔ＨＬ_１を設けることにより、接着剤によって第１の孔ＨＬ_１が目詰まりするのを防止できる。

＜変形例＞
図１４は、変形例に係るキャビティプレートの一部平面を拡大した拡大平面図である。図１４に示すように、第１の溝ＣＨ１が、キャビティプレート２１Ａの長手方向に突出した突出部ＰＰ＿ＣＨ_１を有しており、第１の孔ＨＬ_１が突出部ＰＰ＿ＣＨ_１を避けて位置していてもよい。この場合においても、接着剤によって第１の孔ＨＬ_１が目詰まりするのを防止できる。

図１５は、変形例に係るベースプレートの一部平面を拡大した拡大平面図である。図１５に示すように、第４の溝ＣＨ_４が、第３の溝ＣＨ_３と第１の孔ＨＬ_１とが繋がる位置をベースプレート２１Ｂの短手方向にのばした位置において、隣り合う第４の溝ＣＨ_４同士が接続されていてもよい。このような場合においても、第４の溝ＣＨ_４の内部に空気が残存しにくくなる。

なお、隣り合う第４の溝ＣＨ_４同士は、ベースプレート２１Ｂの長手方向における中央部で接続されてもよく、接続されなくてもよい。

なお、第３の溝ＣＨ_３および第４の溝ＣＨ_４が、ベースプレート２１Ｂにおいて、平面視でキャビティプレート２１Ａとの当接領域の内側に位置する例を示したがこれに限定されるものではない。第３の溝ＣＨ_３および第４の溝ＣＨ_４は、ベースプレート２１Ｂのうち、キャビティプレート２１Ａと当接する面とは反対側の面に位置してもよい。

１ プリンタ
４ 塗布機
６ 搬送ローラ
７ フレーム
８ 液体吐出ヘッド
１０ 乾燥機
１４ 制御部
２０ ヘッド本体
２１ 流路部材
２２ 圧電アクチュエータ基板
２３ リザーバ
２３ａ 開口
２３ｂ スリット部
３１ フレキシブル基板
３２ 配線基板
３３ ドライバＩＣ
６３ 吐出孔
Ｐ 印刷用紙
ＣＨ_１ 第１の溝
ＣＨ_２ 第２の溝
ＣＨ_３ 第３の溝
ＨＬ_１ 第１の孔
ＨＬ_２ 第２の孔
ＣＨ_１＿Ｐ 角部
ＰＰ＿ＣＨ_１ 突出部

Claims (12)

1. ベースプレートと、
   前記ベースプレートの上に位置し、キャビティを有するキャビティプレートと、
   前記キャビティプレートの上に位置する圧電アクチュエータ基板と
   を備え、
   前記キャビティプレートは、
   前記圧電アクチュエータ基板との当接領域の内側に位置する、前記キャビティプレートと前記圧電アクチュエータ基板とを接合する接着剤を逃がすための第１の溝と、
   前記圧電アクチュエータ基板との当接領域を取り囲むように位置する、前記接着剤を逃がすための第２の溝と
   を有し、
   前記ベースプレートは、
   前記第１の溝を大気開放するための第３の溝を有し、
   前記第３の溝は、
   前記第１の溝と連通する第１の孔、並びに前記キャビティプレートと前記圧電アクチュエータ基板との当接領域の外側に位置する第２の孔を通じて、前記第１の溝と外部との間を連通する
   液体吐出ヘッド。
2. 前記第３の溝は、前記キャビティプレートとの当接領域に位置する
   請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記圧電アクチュエータ基板の上に位置する流路部材を備え、
   前記第２の孔は、
   前記流路部材によって封止される
   請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１の孔の孔径は、前記第１の溝の幅よりも大きい
   請求項１～３のいずれか１つに記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記第１の孔の孔径は、前記第３の溝の幅よりも大きい
   請求項１～４のいずれか１つに記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記第２の孔の孔径は、前記第３の溝の幅よりも大きい
   請求項１～５のいずれか１つに記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記第１の孔は、
   前記第１の溝の角部を避けて位置する
   請求項１～６のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記キャビティプレートは、
   前記キャビティが前記キャビティプレートの長手方向に複数配列されたキャビティ群
   を、前記キャビティプレートの短手方向に複数有しており、
   前記第１の溝は、
   前記キャビティ群を取り囲むように位置している
   請求項１～７のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第１の溝は、
   前記キャビティプレートの長手方向に突出した突出部を有し、
   前記第１の孔は、
   前記突出部を避けて位置している
   請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記ベースプレートは、
    前記キャビティ群に対応する領域に位置する貫通孔群を、前記ベースプレートの短手方向に複数有しており、
    前記貫通孔群を取り囲むように位置する第４の溝を複数有する
    請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記第４の溝は、
    前記第３の溝と前記第１の孔とが繋がる位置を前記ベースプレートの短手方向にのばした位置において、隣り合う前記第４の溝同士が接続されている
    請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 請求項１～１１のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドを備える記録装置。

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