JPWO2015080265A1

JPWO2015080265A1 - 液体吐出ヘッド

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Publication number: JPWO2015080265A1
Application number: JP2015551023A
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Inventors: 純丸林; 勝哉深谷; 光高松
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Abstract

ノズルが高密度になっても、余剰の接着剤を捕捉するに十分な大きさの接着剤捕捉溝をノズルプレートに形成することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とし、複数の圧力室１２を有するヘッドチップと、ヘッドチップに貼着され、液滴を吐出するノズル２１を有するノズルプレート２０とを備え、圧力室１２の開口部１２１がノズルプレート２０との貼着面に配置された液滴吐出ヘッドにおいて、ノズルプレート２０におけるヘッドチップとの貼着面であって、圧力室１２の開口部１２１にかかり、且つ、ノズル２１にかからない部位に、接着剤捕捉溝３０を形成したことで解決した。

Description

本発明は液体吐出ヘッドに関し、詳しくは、ノズルが高密度になっても、余剰の接着剤を捕捉するに十分な大きさの接着剤捕捉溝をノズルプレートに形成できる液体吐出ヘッドに関する。

液体が吐出されるノズルを有するノズルプレートを、ヘッドチップの端面に接着剤を用いて貼着してなる液体吐出ヘッドは、ノズルが高密度になるに従って、ノズルプレートをヘッドチップに貼り付ける際に、硬化前の低粘度状態の接着剤が貼着面からはみ出し、圧力室内に流れ込んでしまうことが問題となっている。

図１９は、従来の液滴吐出ヘッドの１つの圧力室５０１を示す断面図であり、図中、５００はヘッドチップ、６００はノズルプレートである。ヘッドチップ５００の端面５００ａに塗布された接着剤は、ノズルプレート６００の貼着時に余剰分がはみ出して圧力室５０１内に流入し、図示するように、圧力室５０１の内壁面と、これに交差するノズルプレート６００とにかけて接着剤フィレットＦを形成する。この接着剤フィレットＦが硬化することによって、圧力室５０１はノズルプレート６００との間で完全に封止される。

しかし、圧力室５０１内に余剰の接着剤が大量に流れ込むと、ヘッドチップ５００とノズルプレート６００との間で形成される接着剤フィレットＦが更に大きくなり、圧力室５０１内の容積を大幅に縮小させてしまうおそれがある。また特に、圧力室５０１を構成する壁５０２、５０２を変形させることによって圧力を発生させるタイプの液滴吐出ヘッドでは、接着剤フィレットＦが圧力室５０１内の奥深くにまで入り込んでしまうと、この壁５０２、５０２の変形動作に支障をきたし、圧力室５０１内に所定の圧力を発生させることができなくなるおそれがある。

また、接着剤フィレットＦが更に大型化すると、その端部がノズル６０１まで達し、該ノズル６０１内に流れ込んでノズル詰りを起こすおそれもある。

このような問題は、ノズルが高密度になるに従ってヘッドチップに設けられる圧力室の密度が上がり、圧力室のノズルプレート側の開口幅が狭くなってきていることが影響している。また、圧力室の数の増加に伴ってヘッドチップサイズが大きくなってきており、接着剤を全体に均一に塗布することが難しくなって、部分的に塗布量が多くなる箇所が発生し易くなっていることも影響していると考えられる。

従来、このような接着剤の流れ込みを防止するため、ヘッドチップの端面に貼着される部分のノズルプレートのノズル近傍に、ヘッドチップに貼り付けた際の余剰の接着剤を捕捉するための小穴状の溝を形成することが提案されている（特許文献１）。この溝はノズル径よりも小さく、ノズル近傍に複数形成されている。

特開平７−１１７２３０号公報

本発明者が検討したところ、ノズルの高密度化が進むにつれ、ヘッドチップの端面に貼着される部分のノズルプレートのノズル近傍に余剰の接着剤を捕捉するための溝を形成しても、十分に対応しきれないことがわかった。

すなわち、ノズルの高密度化に伴って圧力室が高密度化し、ノズルプレートが貼着されるヘッドチップの端面に対応する隣接する圧力室間の間隔も狭小となってきている。このため、この端面に対応するノズルプレートの部位に溝を形成すること自体が困難であり、また、溝を形成できたとても極めて小径に形成せざるを得ず、余剰の接着剤を十分に捕捉しきれなくなり、捕捉しきれなかった接着剤が圧力室内に流れ込んでしまう問題があった。

そこで、本発明は、ノズルが高密度になっても、余剰の接着剤を捕捉するに十分な大きさの接着剤捕捉溝をノズルプレートに形成することができる液体吐出ヘッドを提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．複数の圧力室を有するヘッドチップと、前記ヘッドチップに貼着され、液滴を吐出するノズルを有するノズルプレートとを備え、前記圧力室の開口部が前記ノズルプレートとの貼着面に配置された液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルプレートにおける前記ヘッドチップとの貼着面であって、前記圧力室の前記開口部にかかり、且つ、前記ノズルにかからない部位に、接着剤捕捉溝を形成した液滴吐出ヘッド。

２．前記圧力室は溝状に形成されたチャネルによって構成され、
前記ヘッドチップは、複数の前記チャネルによって構成されるチャネル列内の隣接する前記チャネル間の隔壁が圧電材料を含み、前記隔壁の変形によって前記チャネル内に圧力を発生させる構成であり、
前記接着剤捕捉溝は、前記チャネルの前記開口部の周縁の少なくとも一部を跨ぐように形成されている前記１記載の液滴吐出ヘッド。

３．前記圧力室は溝状に形成されたチャネルによって構成され、
前記ヘッドチップは、複数の前記チャネルによって構成されるチャネル列内の隣接する前記チャネル間の隔壁が圧電材料を含み、前記隔壁の変形によって前記チャネル内に圧力を発生させる構成であり、且つ、前記チャネル列内の前記チャネルは、液滴の吐出を行う駆動チャネルと、液滴の吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されてなり、
前記ノズルプレートは、前記ダミーチャネルに対応する部位に前記ノズルが形成されておらず、
前記接着剤捕捉溝は、前記ダミーチャネルの開口部にかかる部位に形成されている前記１記載の液滴吐出ヘッド。

４．前記圧力室は溝状に形成されたチャネルによって構成され、
前記ヘッドチップは、複数の前記チャネルによって構成されるチャネル列内の隣接する前記チャネル間の隔壁が圧電材料を含み、前記隔壁の変形によって前記チャネル内に圧力を発生させる構成であり、且つ、前記チャネル列内の前記チャネルは、液滴の吐出を行う駆動チャネルと、液滴の吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されてなり、
前記ノズルプレートは、前記ダミーチャネルに対応する部位に前記ノズルが形成されておらず、
前記接着剤捕捉溝は、前記駆動チャネルの前記開口部にかかり、且つ、前記ノズルにかからない部位に形成された第１の接着剤捕捉溝と、前記ダミーチャネルの開口部にかかる部位に形成された第２の接着剤捕捉溝とを有している前記１記載の液滴吐出ヘッド。

５．前記ノズルプレートは樹脂製である前記１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。

６．前記ノズルプレートはポリイミドである前記５記載の液滴吐出ヘッド。

液体吐出ヘッドの一例を切断して示す斜視図図１に示す液体吐出ヘッドの部分正面図図２中の(iii)−(iii)線に沿う断面図図３中の上側の接着剤捕捉溝を拡大して示す図（ａ）（ｂ）は接着剤捕捉溝の他の配置態様を説明する図（ａ）は図５（ａ）中の上側の接着剤捕捉溝を拡大して示す図、（ｂ）は図５（ｂ）中の上側の接着剤捕捉溝を拡大して示す図（ａ）（ｂ）は接着剤捕捉溝の他の配置態様を説明する図（ａ）（ｂ）は接着剤捕捉溝の他の配置態様を説明する図（ａ）（ｂ）は接着剤捕捉溝の他の配置態様を説明する図（ａ）（ｂ）は接着剤捕捉溝の他の配置態様を説明する図（ａ）〜（ｃ）は接着剤捕捉溝の他の形状を説明する図独立駆動タイプの液体吐出ヘッドの一例を示す部分正面図図１２中の(xiii)−(xiii)線に沿う断面図（ａ）（ｂ）はダミーチャネルに対応する接着剤捕捉溝の他の配置態様を説明する図（ａ）（ｂ）はダミーチャネルに対応する接着剤捕捉溝の他の形状を説明する図独立駆動タイプの液体吐出ヘッドの駆動チャネルとダミーチャネルにそれぞれ接着剤捕捉溝を配置した一例を説明する図液滴吐出ヘッドの他の一例を示す断面図図１７に示す液滴吐出ヘッドをノズル側から見た部分底面図従来の液滴吐出ヘッドの１つの圧力室を示す断面図

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を切断して示す斜視図である。

液滴吐出ヘッド１Ａにおいて、１０はヘッドチップ、２０はヘッドチップ１０の端面１０ａに接着剤によって貼着されたノズルプレートである。

ヘッドチップ１０は、本発明において圧力室が形成される部品であり、チャネル基板１１に、圧力室である細溝状の複数のチャネル１２が並設されている。隣接するチャネル１２、１２の間は圧力付与手段として機能する隔壁１３となっている。１つの隔壁１３は、隣接するチャネル１２、１２で共用されている。従って、チャネル基板１１は、チャネル１２と隔壁１３とが交互となるように並設されることによって１列のチャネル列を構成している。チャネル基板１１の上面には、全てのチャネル１２の上方を塞ぐようにカバー基板１４が設けられている。

各チャネル１２の一端は、ノズルプレート２０との貼着面であるヘッドチップ１０の端面１０ａに開口して開口部１２１を形成し、他端は、ノズルプレート２０から遠ざかるに従って徐々に浅溝となり、カバー基板１４に開口形成された共通流路穴１５に連通している。共通流路穴１５は、各チャネル１２に共通に開口しており、不図示のインク供給管を介して送られるインクを各チャネル１２に供給するようになっている。

ノズルプレート２０は、本発明において圧力室の開口部（チャネル１２の開口部１２１）を塞ぐようにヘッドチップ１０の端面１０ａに貼着される部品であり、各チャネル１２に対応し、該チャネル１２の開口部１２１内に配置されるようにノズル２１が形成されている。

なお、本発明においてノズルとは、ノズルプレートを貫通して圧力室の内部を外部と連通させる流路全体を指す。

各隔壁１３は、電気機械変換手段として機能するＰＺＴ等の圧電材料を含んで形成されている。圧電材料は隔壁１３の一部にあってもよいし、隔壁１３の全部が圧電材料によって形成されていてもよい。各チャネル１２の内面に臨む両隔壁１３の壁面には不図示の駆動電極が形成されている。隔壁１３は、該隔壁１３を挟むように設けられている駆動電極にそれぞれ所定電圧の駆動信号が印加されると、該駆動信号に応じて外側又は内側に変形する。この隔壁１３の変形によってチャネル１２内に圧力波が発生し、チャネル１２内に供給されたインクにノズル２１から吐出するための圧力が付与されるようになっている。

この液体吐出ヘッド１Ａにおいて、ノズルプレート２０には、ヘッドチップ１０の端面１０ａとの貼着面２０ａに、ノズルプレート２０を貼着した際の余剰の接着剤を捕捉するための接着剤捕捉溝３０が、チャネル単位でそれぞれ独立して形成されている。

この接着剤捕捉溝３０について図２、図３を用いて更に説明する。図２は、図１に示す液滴吐出ヘッド１Ａをノズルプレート２０側から見た部分正面図であり、隣接する２つのチャネル１２、１２の部分のみを示している。図３は、図２中の(iii)−(iii)線に沿う断面図である。図２において、接着剤捕捉溝３０は斜線で示した。また、図３において、ヘッドチップ１０とノズルプレート２０との間の接着剤は図示省略した。

接着剤捕捉溝３０は、ノズルプレート２０の貼着面２０ａから凹設された凹溝からなり、液滴の吐出方向と対向する方向からノズルプレート２０を観察した正面視で横長の矩形状となるように形成されている。各接着剤捕捉溝３０は、ヘッドチップ１０の端面１０ａからチャネル１２の開口部１２１の周縁１２２を跨いで該開口部１２１にかかり、且つ、ノズル２１の入口側の開口部２１１にはかからない部位に配置されている。すなわち、各接着剤捕捉溝３０は、開口部１２１の周縁１２２の４つの直線状の縁部１２２ａ〜１２２ｄのうち、図中上下に位置する縁部１２２ａ、１２２ｃの全体と、図中左右に位置する縁部１２２ｂ、１２２ｄの両端部とを跨ぐように配置されている。このため、各接着剤捕捉溝３０は、チャネル１２の開口部１２１の一部と重なるが、ノズル２１の入口側の開口部２１１とは重なっていない。また、各接着剤捕捉溝３０の内部はチャネル１２の内部と連通している。

これにより、接着剤が塗布されたヘッドチップ１０の端面１０ａにノズルプレート２０を貼着した際、ヘッドチップ１０とノズルプレート２０との間で余剰の接着剤がチャネル１２に向けて流動しても、その一部をチャネル１２の手前で接着剤捕捉溝３０内に捕捉することができ、チャネル１２に大量の接着剤が流れ込むことが防止できる。

この接着剤捕捉溝３０は、ノズルプレート２０が貼着されるヘッドチップ１０の端面１０ａのみならず、該端面１０ａからチャネル１２の開口部１２１の周縁１２２を跨いで該開口部１２１までかかるように形成されているため、従来のように単に隣接するチャネル１２、１２間のヘッドチップ１０の端面１０ａに対応する部位のみに形成する場合に比べて、容積を大きく確保することができる。このため、高密度化が進んで隣接するチャネル１２、１２間の間隔が狭くなっても、余剰の接着剤を捕捉するのに十分な容積の接着剤捕捉溝３０を形成することができる。

特に、本実施形態に示すように、隣接するチャネル１２、１２間の隔壁１３を変形させることによってチャネル１２内に液滴を吐出するための圧力を発生させるタイプの液滴吐出ヘッドは、隔壁１３の表面に大量の接着剤が付着して硬化してしまうと、硬化した接着剤によってチャネル１２の容積を縮小させてしまうのみならず、隔壁１３の変形動作に支障をきたし、チャネル１２内のインクに所定の圧力を付与できなくなるおそれもある。しかし、この接着剤捕捉溝３０はヘッドチップ１０の端面１０ａからチャネル１２の開口部１２１の周縁１２２を跨いで該開口部１２１にかかるように形成されているため、従来よりも大きな容積で形成可能であり、チャネル１２に向けて流動する余剰の接着剤を十分に捕捉することができる。

これを図４を用いて更に説明する。図４は、図３中の上側の接着剤捕捉溝３０を拡大して示している。ヘッドチップ１０の端面１０ａとノズルプレート２０との間の接着剤Ｇがチャネル１２に向けて流動すると、チャネル１２の手前で接着剤捕捉溝３０内に捕捉される。この接着剤捕捉溝３０は、従来に比べて大容積に形成できるため、大量の接着剤Ｇを捕捉でき、それだけチャネル１２内に流れ込む接着剤量を低減できる。このため、チャネル１２内に大量の接着剤による大型の接着剤フィレットが形成されることがなくなり、そのような大量の接着剤によってチャネル１２の容積を縮小させたり、大量の接着剤が隔壁１３の表面に付着して硬化し、隔壁１３の変形動作に支障をきたしたりするおそれを大幅に低減できる。

また、接着剤捕捉溝３０によって、該接着剤捕捉溝３０が配置された部位には接着剤フィレットが形成されにくくなり、たとえ接着剤捕捉溝３０が配置された部位以外の部位でチャネル１２の内面からノズルプレート２０にかけて接着剤フィレットが形成されたとしても、接着剤捕捉溝３０に接着剤が捕捉される分小さくなってノズル２１までは到達しにくくなるため、ノズル詰りの発生も大幅に低減できる。

接着剤捕捉溝３０の大きさは、隣接するチャネル１２、１２に対応して配置された接着剤捕捉溝３０、３０同士が連通しない程度であればよく、チャネル１２、１２の間隔や捕捉すべき余剰の接着剤の量等によって適宜設定することができる。例えば接着剤捕捉溝３０のチャネル列方向に沿う長さは、図示するようにチャネル幅（縁部１２２ｂ、１２２ｄ間の長さ）よりも長く形成するものに限らず、図示しないが、チャネル幅と同一又はそれよりも短く形成することにより、縁部１２２ｂ、１２２ｄを跨がないようにしてもよい。

また、接着剤捕捉溝３０の深さは、ノズルプレート２０を貫通しない程度の深さであればよく、接着剤捕捉溝３０の大きさや捕捉すべき余剰の接着剤の量等によって適宜決められるが、深すぎるとノズルプレート２０の強度低下につながるため、ノズルプレート２０の厚みの１／２以下とすることが好ましい。

図１〜図４に示した接着剤捕捉溝３０は、チャネル１２の矩形状の開口部１２１の直線状の４つの縁部１２２ａ〜１２２ｄによって構成される周縁１２２のうち、隣接するチャネル１２、１２に挟まれていない２つの縁部１２２ａ、１２２ｃに沿って、ヘッドチップ１０の端面１０ａから該縁部１２２ａ、１２２ｃをそれぞれ跨ぎ、且つ、ノズル２１の入口側の開口部２１１にはかからないように、該ノズル２１の入口側の開口部２１１との間に距離をあけて形成されている。これにより、１つのノズル２１に対して、該ノズル２１を挟むように２つの接着剤捕捉溝３０、３０がそれぞれ配置されている。

しかし、接着剤捕捉溝３０は、ヘッドチップ１０の端面１０ａからチャネル１２の開口部１２１にかかる部位で、且つ、ノズル２１の入口側の開口部２１１にはかからない部位に形成されていればよく、以上の配置態様に何ら限定されない。接着剤捕捉溝３０の配置態様は、チャネル１２の開口部１２１の大きさ、ノズル２１の大きさ、隣接するチャネル１２、１２間の間隔、捕捉すべき余剰の接着剤の量等の諸条件に応じて様々に変更することができる。

以下に、接着剤捕捉溝３０のその他の配置態様について説明する。

図５（ａ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、接着剤捕捉溝３０を、チャネル１２の開口部１２１の周縁１２２のうちのチャネル列方向（図５（ａ）中の左右方向）に沿う２つの縁部１２２ａ、１２２ｃに沿って延びているが、これら縁部１２２ａ、１２２ｃを跨がない部位に配置したものである。接着剤捕捉溝３０は、ノズル２１から遠い側の溝縁部３０ａが、チャネル１２の開口部１２１の縁部１２２ａ、１２２ｃと重なる位置にあり、これら縁部１２２ａ、１２２ｃよりもノズル２１側に広がって開口しているが、ノズル２１にはかからないように配置されている。

このようにチャネル１２の開口部１２１の周縁１２２のうち、縁部１２２ａ、１２２ｃを跨がないように接着剤捕捉溝３０を配置しても、図６（ａ）に示すように、ヘッドチップ１０の端面１０ａからノズル２１に向けて流動する余剰の接着剤Ｇを捕捉することができ、ノズル詰りの発生を低減できる。

また、図５（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、接着剤捕捉溝３０を、チャネル１２の開口部１２１の周縁１２２のうちのチャネル列方向に沿う２つの縁部１２２ａ、１２２ｃを跨がず、これら縁部１２２ａ、１２２ｃとノズル２１との間に配置したものである。

このようにチャネル１２の開口部１２１の縁部１２２ａ、１２２ｃを跨がず、これら縁部１２２ａ、１２２ｃとノズル２１との間に接着剤捕捉溝３０を配置しても、図６（ｂ）に示すように、ヘッドチップ１０の端面１０ａからノズルプレート２０の貼着面２０ａを伝ってノズル２１に向けて流動する余剰の接着剤Ｇを捕捉することができ、ノズル詰りの発生を低減できる。

また、一般にチャネル１２は、高さ方向（図５（ａ）（ｂ）中の上下方向）が幅方向（図５（ａ）（ｂ）中の左右方向）よりも大きくなるため、接着剤捕捉溝３０を図５（ａ）（ｂ）に示すように、縁部１２２ａ、１２２ｃとノズル２１との間に配置することにより、隣接するチャネル１２，１２間の間隔が狭くなっても、大きな容積を確保できる。

なお、これら図５（ａ）（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０も、チャネル列方向に沿う長さを、図示しないが、チャネル幅と同一又はそれよりも短く形成することにより、縁部１２２ｂ、１２２ｄを跨がないようにしてもよい。

図７（ａ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、チャネル１２の矩形状の開口部１２１の周縁１２２のうち、チャネル列方向（図７（ａ）中の左右方向）に交差するように配置される２つの縁部１２２ｂ、１２２ｄに沿って、ヘッドチップ１０の端面１０ａから該縁部１２２ｂ、１２２ｄをそれぞれ跨ぐように縦長の矩形状に形成したものである。

このように隣接するチャネル１２、１２間に接着剤捕捉溝３０が配置されるようにしても、各接着剤捕捉溝３０はヘッドチップ１０の端面１０ａからチャネル１２の開口部１２１にかかるように配置されているため、従来よりも大きな容積を確保することができ、上記と同様の効果を得ることができる。

この図７（ａ）に示す接着剤捕捉溝３０も、縁部１２２ｂ、１２２ｄに沿う長さを、図示しないが、該縁部１２２ｂ、１２２ｄと同一又はそれよりも短く形成することにより、縁部１２２ａ、１２２ｃを跨がないようにしてもよい。

また、チャネル幅に余裕がある場合は、このように縁部１２２ｂ、１２２ｄに沿う方向に延びるように配置される接着剤捕捉溝３０も、縁部１２２ｂ、１２２ｄを跨がずに、図５（ａ）（ｂ）と同様に、ノズル２１から遠い側の溝縁部３０ｂが、チャネル１２の開口部１２１の縁部１２２ａ、１２２ｃと重なる位置、又は、縁部１２２ａ、１２２ｃよりもノズル２１側の位置となるように配置してもよい。

図７（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、図２に示した接着剤捕捉溝３０を１つのノズル２１に対して１つだけ配置したものである。この場合、隣接するチャネル１２、１２で、接着剤捕捉溝３０が跨ぐ縁部が同一側に共に配置されないように、図示のように、それぞれ接着剤捕捉溝３０が跨ぐ縁部を、周縁１２２のうちで対向している縁部１２２ａと縁部１２２ｃとに異ならせることが好ましい。これによれば、隣接するチャネル１２、１２に対応する接着剤捕捉溝３０、３０同士が互いに干渉しないため、接着剤捕捉溝３０の長さ（図中の左右方向の長さ）を可及的に長く形成することができ、より大容積化を図ることができる。

また、図２で説明した配置態様と同様、接着剤捕捉溝３０の長さを、縁部１２２ｂ、１２２ｄを跨がないように形成してもよいし、図５（ａ）（ｂ）と同様、接着剤捕捉溝３０のノズル２１から遠い側の溝縁部３０ａが縁部１２２ａ、１２２ｃと重なる位置、又は、該縁部１２２ａ、１２２ｃよりもノズル２１側の位置となるように配置してもよいことはもちろんである。

図８（ａ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、図７（ａ）に示した接着剤捕捉溝３０を１つのノズル２１に対して１つだけ配置したものである。すなわち、接着剤捕捉溝３０はチャネル１２の開口部１２１の縁部１２２ｂ又は１２２ｄに沿うように配置される。

図示のように、接着剤捕捉溝３０を縁部１２２ｂ又は１２２ｄを跨ぐように配置させる場合、隣接するチャネル１２、１２間には２つの接着剤捕捉溝３０が共に配置されないようにすることが好ましい。このようにすることにより、更に高密度化が進んでチャネル１２、１２間の間隔が狭くなっても、可及的に大きな接着剤捕捉溝３０を配置させることができ、より大容積化を図ることができる。

図８（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、１つのノズル２１に対してＬ字状に屈曲する１つの接着剤捕捉溝３０を配置したものである。

ここでは、左側の接着剤捕捉溝３０は、縁部１２２ａ、１２２ｂにかけてこれらを跨ぎ、その端部は縁部１２２ｃ、１２２ｄを跨ぐように配置され、右側の接着剤捕捉溝３０は、縁部１２２ｂ、１２２ｃにかけてこれらを跨ぎ、その端部は縁部１２２ａ、１２２ｄを跨ぐように配置されている。これにより、隣接するチャネル１２、１２間の縁部１２２ｂ、１２２ｄに各接着剤捕捉溝３０、３０の直線部分が共に配置されないようにすると共に、隣接するチャネル１２、１２の縁部１２２ａ、１２２ａ同士又は縁部１２２ｃ、１２２ｃ同士に各接着剤捕捉溝３０、３０の直線部分が共に配置されないようにしている。このようにすることにより、チャネル１２、１２間の間隔が狭くなっても、可及的に大きな接着剤捕捉溝３０を配置させることができ、より大容積化を図ることができるために好ましい。

この図８（ｂ）に示す各接着剤捕捉溝３０は、図示しないが、端部が縁部１２２ｃ、１２２ｄ又は１２２ａ、１２２ｄを跨がないようにすることにより、４つの縁部１２２ａ〜１２２ｄのうちの隣接する２つの縁部のみにかかるように配置してもよく、また、ノズル２１から遠い側の２つの溝縁部３０ａ、３０ｂのいずれか一方又は両方が、ヘッドチップ１０の端面１０ａにかからないように、縁部１２２ａ〜１２２ｄと重なる位置、又は、該縁部１２２ａ〜１２２ｄよりもノズル２１側の位置となるように配置してもよい。

図９（ａ）（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、１つのノズル２１に対して、チャネル１２の開口部１２１の４つの縁部１２２ａ〜１２２ｄからなる周縁１２２のうちの３つの縁部にかけて１つの接着剤捕捉溝３０を配置したものである。

図９（ａ）の場合、図示のように、各接着剤捕捉溝３０は、縁部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃにかけて、これらを跨ぐように配置することにより、隣接するチャネル１２、１２間の縁部１２２ｂ、１２２ｄに各接着剤捕捉溝３０、３０の直線部分が共に配置されないようにすることが好ましい。このようにすることにより、更に高密度化が進んでチャネル１２、１２間の間隔が狭くなっても、可及的に大きな接着剤捕捉溝３０を配置させることができ、より大容積化を図ることができる。

図９（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、１つのノズル２１に対して、チャネル１２の開口部１２１の４つの縁部１２２ａ〜１２２ｄからなる周縁１２２のうちの３つの縁部のみにかけて１つの接着剤捕捉溝３０を配置した点で図７（ａ）と同じであるが、ここでは、縁部１２２ａ又は１２２ｃには接着剤捕捉溝３０の直線部分が配置されないようにしたものである。ここでは、１つの接着剤捕捉溝３０は、縁部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｄにかけて、これらを跨ぐように配置すると共に、その隣の接着剤捕捉溝３０は、縁部１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄにかけて、これらを跨ぐように配置している。

また、図９（ａ）（ｂ）に示す各接着剤捕捉溝３０も、図示しないが、４つの縁部１２２ａ〜１２２ｄのうちの隣接するいずれか３つの縁部のみにかかるように配置してもよく、また、ノズル２１から遠い側の３つの溝縁部３０ａ、３０ａ、３０ｂが、ヘッドチップ１０の端面１０ａにかからないように、縁部１２２ａ〜１２２ｄと重なる位置、又は、該縁部１２２ａ〜１２２ｄよりもノズル２１側の位置となるように配置してもよい。

図１０（ａ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、チャネル１２の矩形状の開口部１２１の周縁１２２の隅角部１２２ｅにおいて、矩形状の接着剤捕捉溝３０を該隅角部１２２ｅを跨ぐように配置したものである。

接着剤捕捉溝３０は１つのノズル２１に対して少なくとも１つの隅角部１２２ｅを跨ぐように配置させればよいが、ここでは４つの隅角部１２２ｅをそれぞれ跨ぐように、１つのノズル２１に対して４つの接着剤捕捉溝３０を配置させている。全ての隅角部１２２ｅにそれぞれ接着剤捕捉溝３０を配置できるため、それだけ捕捉可能な接着剤の量を多くできる。

図１０（ｂ）に示す接着剤捕捉溝３０の配置態様は、１つのノズル２１に対して、チャネル１２の開口部１２１の周縁１２２の全周に沿うように１つの接着剤捕捉溝３０を配置したものである。すなわち、１つのノズル２１は矩形状の１つの接着剤捕捉溝３０によって完全に囲まれている。ここではヘッドチップ１０の端面１０ａから全周縁１２２を跨ぐように接着剤捕捉溝３０を配置している。

この態様では、接着剤捕捉溝３０を最も大きく形成できると共に、チャネル１２内に向けてどの方向から余剰の接着剤が流動しても、接着剤捕捉溝３０によって捕捉することができるので、チャネル１２内への接着剤の流れ込み抑制効果及びノズル詰り抑制効果が最も高い。

このようにノズル２１を取り囲むように配置される接着剤捕捉溝３０も、図示しないが、ノズル２１から遠い側のいずれか１つ又は２つ以上の溝縁部３０ａ、３０ｂが、ヘッドチップ１０の端面１０ａにかからないように、縁部１２２ａ〜１２２ｄと重なる位置、又は、該縁部１２２ａ〜１２２ｄよりもノズル２１側の位置となるように配置してもよい。

その他、１つの液滴吐出ヘッド１Ａにおいて、以上説明した接着剤捕捉溝３０の２種類以上の配置態様を混在させてもよい。

接着剤捕捉溝３０の形状は、以上例示した形状に限らず、様々な形状とすることができる。例えば、図１１（ａ）に示す正面視円形状、図１１（ｂ）に示す正面視楕円形状の他、図１１（ｃ）に示す正面視三角形状となるように形成することもできる。また、その他、図示しないが、正面視多角形状となるように形成することもできる。

以上説明した液滴吐出ヘッド１Ａは、チャネル１２がいずれも液滴の吐出を行うチャネルであり、各チャネル１２にそれぞれ対応してノズル２１が形成されるものを例示した。この液滴吐出ヘッド１Ａのように隣接する２つのチャネル１２、１２が１つの隔壁１３を共用するものは、隣接する２つのチャネル１２、１２から同時に液滴を吐出することができないため、チャネル列を構成する各チャネルを、液滴の吐出を行う駆動チャネルと、液滴の吐出を行わないダミーチャネルとに分け、これらを交互に配置した独立駆動タイプの液滴吐出ヘッドとすることも知られている。

このような独立駆動タイプの液滴吐出ヘッドにおいても、駆動チャネルに対応するノズルプレートの部位に、上記のように接着剤捕捉溝３０を配置することができる。

また、以下に説明するように、ダミーチャネルに対応する部位に接着剤捕捉溝を配置することもできる。

図１２は、独立駆動タイプの液滴吐出ヘッド１Ｂの一例を示す部分正面図、図１３は、図１２中の(xiii)−(xiii)線に沿う断面図である。以上説明した液滴吐出ヘッド１Ａと同一符号の部位は同一構成の部位を示しているため、これらの詳細な説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。なお、図１２において、接着剤捕捉溝は斜線で示した。また、図１３において、ヘッドチップ１０とノズルプレート２０との間の接着剤は図示省略した。

この液滴吐出ヘッド１Ｂのチャネル列は、駆動チャネル１６とダミーチャネル１７とが交互に配置されている。駆動チャネル１６は上述した液滴吐出ヘッド１Ａのチャネル１２と同様に液滴を吐出するチャネルである。駆動チャネル１６の開口部１６１に対応するノズルプレート２０の部位にはノズル２１が形成されている。一方のダミーチャネル１７は、液滴を吐出しないチャネルであるため、その開口部１７１はノズルプレート２０によって閉塞されており、ノズルは形成されていない。

この液体吐出ヘッド１Ｂには、ノズルプレート２０の貼着面２０ａのダミーチャネル１７の開口部１７１に対応する部位に、ノズルプレート２０を貼着した際の余剰の接着剤を捕捉するための接着剤捕捉溝４０が、ダミーチャネル１７毎に独立して形成されている。

この接着剤捕捉溝４０は、上述した接着剤捕捉溝３０と同様、ノズルプレート２０の貼着面２０ａから凹設された矩形状の凹溝によって形成されている。ここでは、正面視でダミーチャネル１７の開口部１７１の開口面積よりもやや小さな開口面積を有する矩形状に形成されている。各接着剤捕捉溝４０は、ダミーチャネル１７の開口部１７１にかかっているが、ノズル２１にはかかっていない部位に配置されている。

これにより、接着剤が塗布されたヘッドチップ１０の端面１０ａにノズルプレート２０を貼着した際、ヘッドチップ１０とノズルプレート２０との間で流動し、ダミーチャネル１７に向けて流動した余剰の接着剤は、接着剤捕捉溝４０内に捕捉される。このため、ダミーチャネル１７内に大量の接着剤が流れ込むことが抑制できる。ダミーチャネル１７は液滴を吐出するチャネルではないが、その両側の隔壁１３、１３は駆動チャネル１６と共用しているため、ダミーチャネル１７内に接着剤が流れ込むことが抑制されることにより、それだけ隔壁１３、１３の変形動作に支障をきたすおそれを低減できる。

この接着剤捕捉溝４０によれば、ノズル２１を有さないダミーチャネル１７に対応するノズルプレート２０の部位を利用して形成するので、ノズル２１との干渉を考慮する必要がないため、上記した接着剤捕捉溝３０に比べてより大きな容積とすることができる。このため、高密度化により隣接するチャネル１６、１７間の間隔が狭くなっても、十分な容積の接着剤捕捉溝４０を形成することができる。

接着剤捕捉溝４０の大きさは、駆動チャネル１６とダミーチャネル１７間の間隔や捕捉すべき余剰の接着剤の量等によって適宜設定することができる。従って、図１４（ａ）に示すように、ダミーチャネル１７の開口部１７１の開口面積又は開口形状と同一の開口面積又は開口形状を持つように形成してもよく、また、隣接する駆動チャネル１６、１６の開口部１６１、１６１にかからない限り、図１４（ｂ）に示すように、ダミーチャネル１７の開口部１７１の開口面積よりも大きな開口面積を持つように形成して、該開口部１７１の周縁１７２からはみ出すように配置することにより大容積の接着剤捕捉溝４０としてもよい。図１４（ｂ）では開口部１７１の全周縁１７２からはみ出すように接着剤捕捉溝４０を配置したが、周縁１７２の少なくとも一部からはみ出すように接着剤捕捉溝４０を配置してもよい。

また、接着剤捕捉溝４０の形状は、正面視で矩形状とするものに限らず、図１５（ａ）に示すように正面視で円形状や、図１５（ｂ）に示すように楕円形状とすることもできる。また、その他、図示しないが、三角形状、その他の多角形状としてもよい。

また、ダミーチャネル１７には、上記した液滴吐出ヘッド１Ａに形成した接着剤捕捉溝３０と同様の配置態様及び形状の接着剤捕捉溝を形成してもよい。

このような独立駆動タイプの液滴吐出ヘッド１Ｂでは、ダミーチャネル１７に上記のような接着剤捕捉溝４０（第２の接着剤捕捉溝）を配置することに加えて、図１６に一例を示すように、駆動チャネル１６に、上記した液滴吐出ヘッド１Ａと同様の接着剤捕捉溝３０（第１の接着剤捕捉溝）を配置するようにしてもよい。これによれば、独立駆動タイプの液滴吐出ヘッド１Ｂの駆動チャネル１６及びダミーチャネル１７の双方への接着剤の流れ込み抑制を図ることができる。

ここでは、駆動チャネル１６に、図７（ａ）に示した接着剤捕捉溝３０を液滴吐出ヘッド１Ａのチャネル１２と同様に配置させると共に、ダミーチャネル１７に、図１２に示した接着剤捕捉溝４０を配置させるようにしたものを例示したが、接着剤捕捉溝３０は、図２、図５、図７（ｂ）、図８〜図１１に示すその他の形状及び配置態様としてもよく、接着剤捕捉溝４０も、図１４、図１５に示すその他の形状及び配置態様としてもよい。

また、この場合のダミーチャネル１７も、上記した図２、図５〜図１１に示す接着剤捕捉溝３０と同様の配置態様及び形状の接着剤捕捉溝を形成したものでもよい。

本発明においてノズルプレートに使用できる材料としては、この種のノズルプレート材料として使用できるものであればよい。例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂の他、ガラス、ステンレス等の金属材料、シリコンを用いることができる。

ノズルプレートは１種の材料からなる単層構造でもよいし、２層以上を積層することにより２種以上の材料からなる複層構造でもよい。中でも、安価でノズルや接着剤捕捉溝の加工も容易である点で、樹脂製、ガラス製、シリコン製であることが好ましい。特に、レーザー加工によってノズルや接着剤捕捉溝を容易に加工することができる樹脂製の単層構造であるものが好ましく、ポリイミド樹脂がより好ましい。

以上説明した液滴吐出ヘッド１Ａ、１Ｂは、いずれも１列のチャネル列を有するものであるが、いずれの液滴吐出ヘッド１Ａ、１Ｂのチャネル列も２列以上の複数列設けられるものであってもよい。この場合、各チャネル列に上記同様に接着剤捕捉溝３０、４０を配置させることができる。

また、以上の説明では、液滴吐出ヘッド１Ａ、１Ｂとして、隣接するチャネル間の隔壁を変形させることによってチャネル内に液滴を吐出するための圧力を発生させるものを例示したが、本発明における液滴吐出ヘッドは、複数の圧力室を有するヘッドチップとこのヘッドチップに貼着され、液滴を吐出するノズルを有するノズルプレートとを備え、圧力室の開口部がノズルプレートとの貼着面に配置されたものであればよい。

従って、本発明における液滴吐出ヘッドは、例えば圧力室の一壁面をＰＺＴ等の電気機械変換手段によって変形又は振動する壁面とし、この壁面の変形又は振動によって圧力室内に液滴をノズルから吐出するための圧力を発生させるようにしたものであってもよいし、また、圧力室内にヒーターを配置し、ヒーターへの通電による液体の膜沸騰現象を利用して圧力室内に液滴をノズルから吐出するための圧力を発生させるようにしたものであってもよい。

このうち、圧力室の一壁面をＰＺＴによって振動する壁面とした液滴吐出ヘッドの一例を図１７、図１８に示す。図１７は、液滴吐出ヘッドの断面図、図１８は、その液滴吐出ヘッドをノズル側から見た部分底面図である。

この液滴吐出ヘッド１Ｃにおいて、５０はヘッドチップ、６０はノズルプレート、７０はインクマニホールドである。

ヘッドチップ５０は複数並設された圧力室５１を有している。各圧力室５１は、上壁面が薄板状に形成された振動板５２を構成しており、この振動板５２の上面にＰＺＴ５３がそれぞれ設けられている。また、各圧力室５１の内部は、ヘッドチップ５０の上面に開口するインク流路５４と接続され、ヘッドチップ５０の上面に設けられたインクマニホールド７０の内部と連通している。これによって、インクマニホールド７０内に貯留されるインクが各圧力室５１に共通に供給されるようになっている。

各圧力室５１は、ヘッドチップ５０の端面５０ａ（図１７中の下側の面）に開口している。ノズルプレート６０は、ヘッドチップ５０の端面５０ａに開口する圧力室５１の開口部５１１を塞ぐように、該端面５０ａに貼着されている。

ノズルプレート６０は、液滴吐出ヘッド１Ｃの表面側に配置される第１プレート６１と、ヘッドチップ５０の端面５０ａと接する側に配置される第２プレート６２とからなる２層構造を有している。第１プレート６１は例えばシリコンによって形成することができる。第２プレート６２は例えばガラスによって形成することができる。

ノズルプレート６０には、第１プレート６１と第２プレート６２とを貫通して、圧力室５１の内部を液滴吐出ヘッド１Ｃの外部と連通させるノズル６３が形成されている。この液滴吐出ヘッド１Ｃは、ＰＺＴ５３の駆動によって振動板５２が振動し、圧力室５１内のインクにノズル６３から吐出するための圧力が付与されるようになっている。

そして、このノズルプレート６０にも、ヘッドチップ５０の端面５０ａとの貼着面６０ａに、圧力室５１の開口部５１１にかかり、且つ、ノズル６３にかからない部位に、接着剤捕捉溝８０を形成することができる。これにより、ノズル６３が高密度になっても、余剰の接着剤を捕捉するに十分な大きさの接着剤捕捉溝８０をノズルプレート６０に形成することができる。

ここでは、図１８に示すように、ヘッドチップ５０の端面５０ａから圧力室５１にかけて、該圧力室５１の開口部５１１の周縁５１１ａを跨ぐように、各圧力室５１に４つずつの接着剤捕捉溝８０を配置している。しかし、この液滴吐出ヘッド１Ｃの接着剤捕捉溝８０も、上述した接着剤捕捉溝３０と同様の配置態様とすることができることはもちろんである。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：液滴吐出ヘッド
１０：ヘッドチップ
１０ａ：端面
１１：チャネル基板
１２：チャネル
１２１：開口部
１２２：周縁
１２２ａ〜１２２ｃ：縁部
１２２ｅ：隅角部
１３：隔壁
１４：カバー基板
１５：共通流路穴
１６：駆動チャネル
１６１：開口部
１７：ダミーチャネル
１７１：開口部
２０：ノズルプレート
２０ａ：ヘッドチップとの貼着面
２１：ノズル
２１１：入口側の開口部
３０：接着剤捕捉溝（第１の接着剤捕捉溝）
３０ａ、３０ｂ：ノズルから遠い側の溝縁部
４０：接着剤捕捉溝（第２の接着剤捕捉溝）
５０：ヘッドチップ
５０ａ：端面
５１：圧力室
５１１：開口部
５１１ａ：周縁
５２：振動板
５３：ＰＺＴ
５４：インク流路
６０：ノズルプレート
６０ａ：ヘッドチップとの貼着面
６１：第１プレート
６２：第２プレート
６３：ノズル
７０：インクマニホールド
８０：接着剤捕捉溝
Ｇ：接着剤
Ｆ：接着剤フィレット

Claims

複数の圧力室を有するヘッドチップと、前記ヘッドチップに貼着され、液滴を吐出するノズルを有するノズルプレートとを備え、前記圧力室の開口部が前記ノズルプレートとの貼着面に配置された液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルプレートにおける前記ヘッドチップとの貼着面であって、前記圧力室の前記開口部にかかり、且つ、前記ノズルにかからない部位に、接着剤捕捉溝を形成した液滴吐出ヘッド。
前記圧力室は溝状に形成されたチャネルによって構成され、
前記ヘッドチップは、複数の前記チャネルによって構成されるチャネル列内の隣接する前記チャネル間の隔壁が圧電材料を含み、前記隔壁の変形によって前記チャネル内に圧力を発生させる構成であり、
前記接着剤捕捉溝は、前記チャネルの前記開口部の周縁の少なくとも一部を跨ぐように形成されている請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
前記圧力室は溝状に形成されたチャネルによって構成され、
前記ヘッドチップは、複数の前記チャネルによって構成されるチャネル列内の隣接する前記チャネル間の隔壁が圧電材料を含み、前記隔壁の変形によって前記チャネル内に圧力を発生させる構成であり、且つ、前記チャネル列内の前記チャネルは、液滴の吐出を行う駆動チャネルと、液滴の吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されてなり、
前記ノズルプレートは、前記ダミーチャネルに対応する部位に前記ノズルが形成されておらず、
前記接着剤捕捉溝は、前記ダミーチャネルの開口部にかかる部位に形成されている請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
前記圧力室は溝状に形成されたチャネルによって構成され、
前記ヘッドチップは、複数の前記チャネルによって構成されるチャネル列内の隣接する前記チャネル間の隔壁が圧電材料を含み、前記隔壁の変形によって前記チャネル内に圧力を発生させる構成であり、且つ、前記チャネル列内の前記チャネルは、液滴の吐出を行う駆動チャネルと、液滴の吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されてなり、
前記ノズルプレートは、前記ダミーチャネルに対応する部位に前記ノズルが形成されておらず、
前記接着剤捕捉溝は、前記駆動チャネルの前記開口部にかかり、且つ、前記ノズルにかからない部位に形成された第１の接着剤捕捉溝と、前記ダミーチャネルの開口部にかかる部位に形成された第２の接着剤捕捉溝とを有している請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
前記ノズルプレートは樹脂製である請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
前記ノズルプレートはポリイミドである請求項５記載の液滴吐出ヘッド。