JPWO2020110909A1 - 液体吐出ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Abstract

液体吐出ヘッド２は、流路部材４と、加圧部２１と、カバー部材９８と、封止部材４６とを有する。流路部材４は、吐出孔と、加圧室と、吐出孔面４−１と、加圧室面４−２とを有する。加圧室は、吐出孔と繋がっている。吐出孔面４−１は、吐出孔側に位置する。加圧室４−２面は、加圧室側に位置する。加圧部２１は、加圧室面４−１の加圧領域Ｅに位置する。カバー部材９８は、流路部材４に立設している。封止部材６２は、カバー部材９８と流路部材４とを封止する。流路部材４は、加圧室面４−１のうち加圧領域Ｅ外に位置する溝６０を有する。カバー部材９８は、溝６０に位置している。また、封止部材６２は、カバー部材９８における溝６０内に位置する固定部９８ｂと、溝６０との間に位置する。

Description

液体吐出ヘッドおよび記録装置に関する。

従来、流路部材と、加圧部と、カバー部材とを備える液体吐出ヘッドが知られている。流路部材は、吐出孔、吐出孔と繋がっている加圧室、吐出孔側に位置する吐出孔面、加圧室側に位置する加圧室面とを有する。また、加圧部は、加圧室面の加圧領域に位置する。また、カバー部材は、流路部材に立設している（例えば、先行文献１参照）。

特開２０１０−１２６５０号公報

本開示の液体吐出ヘッドは、流路部材と、加圧部と、カバー部材と、封止部材とを有する。流路部材は、吐出孔と、加圧室と、吐出孔面と、加圧室面とを有する。加圧室は、吐出孔と繋がっている。吐出孔面は、吐出孔側に位置する。加圧室面は、加圧室側に位置する。加圧部は、加圧室面の加圧領域に位置する。カバー部材は、流路部材に立設している。封止部材は、カバー部材と流路部材とを封止する。また、流路部材は、加圧室面のうち加圧領域外に位置する溝を有する。また、カバー部材は、前記溝に位置している。また、封止部材は、カバー部材における溝内に位置する固定部と、溝との間に位置する。

本開示の記録装置は、上記に記載の液体吐出ヘッドと、搬送部と、制御部と、を有する。搬送部は、印刷用紙を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する。制御部は、液体吐出ヘッドを制御する。

本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１の液体吐出ヘッドの断面図である。 図１の液体吐出ヘッドの断面図である。 図１の液体吐出ヘッドの一部を拡大した平面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図１の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 他の実施形態の液体吐出ヘッドを示し、図７に対応する断面図である。 他の実施形態の液体吐出ヘッドを示し、図７に対応する断面図である。 他の実施形態の液体吐出ヘッドを示し、図７に対応する断面図である。

従来の液体吐出ヘッドでは、流路部材とカバー部材とが直接接触していた。そのため、ミクロ的な視点で見ると、流路部材とカバー部材との間に隙間が生じていた。インクミストが、流路部材とカバー部材との隙間に到達した場合、インクミストが隙間に入り込み、加圧領域まで到達してしまう問題があった。インクミストが加圧領域まで到達すると、加圧領域に位置する加圧部に不具合が生じる場合がある。それゆえ、液体吐出ヘッドの封止性を向上させる必要があった。

本開示の液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドの封止性を向上させるものである。以下、本開示の液体吐出ヘッドおよび記録装置について、詳細に説明する。

図１（ａ）は、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る。図１（ｂ）は、概略の平面図である。

プリンタ１は、印刷用紙Ｐをガイドローラ８２Ａから搬送ローラ８２Ｂへと搬送する。印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動する。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、印刷用紙Ｐに向けて液体を吐出させる。プリンタ１は、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である。プリンタ１の他の形態としては、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ながら記録する動作と、印刷用紙Ｐの搬送とを交互に行なう、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には図示しない複数の孔が設けられており、液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔に搭載されている。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。フレーム７０で固定された複数の液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成している。プリンタ１は、複数のヘッド群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。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に沿って並んでいる。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。

４つのヘッド群７２は、印刷用紙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。また、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。

印刷用紙Ｐは、使用前において給紙ローラ８０Ａに巻か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、複数のフレーム７０の下側を通り、２つの搬送ローラ８２Ｃ，８２Ｄの間を通り、最終的に回収ローラ８０Ｂに回収される。

ここで、印刷対象としては、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、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。さらに、プリンタ１は、搬送ベルトを用いれば、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、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、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、化学薬品を作製してもよい。

プリンタ１は塗布機８３を有している。塗布機８３は、制御部８８により制御されており、コーディング剤を印刷用紙Ｐに一様に塗布する。その後、印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２の下へ搬送される。

プリンタ１は、液体吐出ヘッド２を収納するヘッドケース８５を有している。ヘッドケース８５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が、概略、外部と隔離された空間である。ヘッドケース８５は、必要に応じて、制御部８８等によって、温度、湿度、および気圧等の制御因子（少なくとも１つ）が制御される。

プリンタ１は、ヘッドケース８５内に送風機８４を有している。送風機８４は、ヘッドケース８５内の空気を循環させている。送風機８４で空気を循環させることにより、ヘッドケース８５の内部環境を一定に近づけることができる。

プリンタ１は、乾燥機７８を有している。ヘッドケース８５から外に出た印刷用紙Ｐは、２つの搬送ローラ８２Ｃの間を通り、乾燥機７８の中を通る。乾燥機７８が印刷用紙Ｐを乾燥することにより、回収ローラ８０Ｂ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ることが生じにくい。

プリンタ１は、センサ部７７を有している。センサ部７７は、位置センサ、速度センサ、温度センサなどにより構成される。制御部８８が、センサ部７７からの情報から、プリンタ１各部の状態を判断し、プリンタ１の各部を制御してもよい。

プリンタ１は、液体吐出ヘッド２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、例えば、ワイピングや、キャッピングして洗浄を行なう。ワイピングは、例えば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面、例えば液体吐出ヘッド２の吐出孔面４−１を擦ることで、その面に付着していた液体を取り除く。キャッピングしての洗浄は、例えば、次のように行なう。まず、液体を吐出される部位、例えば吐出孔面４−１を覆うようにキャップを被せる（これをキャッピングと言う）ことで、吐出孔面４−１とキャップとで、ほぼ密閉されて空間が作られる。そのような状態で、液体の吐出を繰り返すことで、ノズル３に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高くなっていた液体や、異物等を取り除く。

次に、本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。

図２は液体吐出ヘッド２の長手方向に直交する方向の断面図である。ただし、流路部材４およびリザーバ４０の内部の流路は省略してある。図３は液体吐出ヘッド２の長手方向に沿った方向の断面図である。ただし、リザーバ４０よりも上方に位置するもの、および流路部材４の内部の流路は、一部省略してある。図４は、ヘッド本体２ａ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。なお、図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（共通流路）５、吐出孔８、加圧室１０を実線で描いている。図５は図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａとリザーバ４０と筐体９０とカバー部材９８とを含んでいる。ヘッド本体２ａおよびリザーバ４０は、いずれも一方方向に長く、互いに沿うように接合されている。ヘッド本体２ａは、流路部材４と、圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。リザーバ４０は、リザーバ本体４１と分岐流路部材５１とを含んでいる。筐体９０とカバー部材９８とは、圧電アクチュエータ基板２１を覆っている。

流路部材４は、複数の吐出孔８と、複数の加圧室１０と、複数のマニホールド５とを有している。流路部材４は、複数の吐出孔８が形成された吐出孔面４−１を備える。また、吐出孔面４−１の反対に位置する部分の表面である加圧室面４−２を有している。流路部材４において、吐出孔面４−１を下面とすれば、加圧室面４−２は上面である。そして、流路部材４における加圧室面４−２には、圧電アクチュエータ基板２１が接合され、加圧室１０の開口が圧電アクチュエータ基板２１により形成されている。圧電アクチュエータ基板２１には、変位素子３０が設けられており、信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの信号伝達部９２が接続されている。

リザーバ４０は、リザーバ本体４１と、分岐流路部材５１とが接合されて構成されている。リザーバ本体４１は、内部にリザーバ流路４２が形成されている。分岐流路部材５１は、内部に分岐流路５２が形成されている。リザーバ流路４２の供給孔４２ａは外部に向けて開口している。外部から供給された液体は、供給孔４２ａ、リザーバ流路４２、分岐流路５２をこの順に通って、流路部材４のマニホールド５に供給される。なお、分岐流路５２を設けずに、リザーバ流路４２を直接マニホールド５に繋げてもよい。

また、流路部材４とリザーバ４０とは接合剤で接合されており、加圧部収容部５４は略密閉された空間となっている。また、リザーバ４０には、加圧部収容部５４に繋がるように、上下に貫通する貫通孔４４が設けられており、信号伝達部９２がその中を通っている。貫通孔４４の幅は、例えば、１〜２ｍｍ程度にされる。

リザーバ本体４１には、押圧板９６と配線基板９４とが固定されている。押圧板９６は、断熱性弾性部材９７が取り付けられている。配線基板９４にはコネクタ９５が実装されている。信号伝達部９２にはドライバＩＣ５５が実装されている、信号伝達部９２は、コネクタ９５に接続されている。

制御部８８から信号ケーブルを介して配線基板９４に送られた駆動信号は、コネクタ９５を介して信号伝達部９２に送られる。信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５は、駆動信号を処理し、処理後の駆動信号は信号伝達部９２を通じて、圧電アクチュエータ基板２１に送られる。駆動信号は、変位素子３０を駆動し、流路部材４の内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、配線基板９４を設けず、制御部８８からの信号ケーブルを直接信号伝達部９２に接続するようにしてもよい。

信号伝達部９２は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線を有し、配線の一部は、信号伝達部９２の表面に露出しており、露出した配線により、コネクタ９５、ドライバＩＣ５５および圧電アクチュエータ基板２１と電気的に接続される。

ドライバＩＣ５５は、上述の駆動信号処理を行なう際に発熱する。ドライバＩＣ５５が、押圧板９６および断熱性弾性部材９７により、信号伝達部９２を介して押されて、筐体９０に押し当てられている。そのため、発生した熱は主に筐体９０に伝わり、さらに筐体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。

押圧板９６は、ドライバＩＣ５５が取り付けられる際に、湾曲するようになっている。この湾曲が戻る力により、ドライバＩＣ５５が筐体９０押しあてられる。

筐体９０は、箱形状をなしており、下面に開口を有している。言い換えれば、有底の筒状体である。筐体９０は、ヘッド本体２ａを開口から筒部分に収容することで、ヘッド本体２ａを覆うものである。筐体９０は、金属、合金、あるいは樹脂により形成できる。

カバー部材９８は、流路部材４と筐体９０との間に設けられている。カバー部材９８は、流路部材４に立設しており、リザーバ４０を囲むように設けられている。なお、カバー部材９８と筐体９０とを別部材により形成した例を示したが、一体的に形成してもよい。

リザーバ４０は、流路構造体４１ａと平板状のプレート４１ｂ、ｄと、ダンパプレート４１ｃとが積層されて構成されている。流路構造体４１ａは金属や樹脂あるいはセラミックスにより形成することができる。樹脂製であること安価に作製できる。また、プレート４０ｂ、ｄは、樹脂や金属により形成することができるが、樹脂により形成することで、安価にできるとともに、流路構造体４１ａとの間に膨張係数差が生じにくい。

リザーバ４０は、供給孔４２ａと、リザーバ流路４２と、ダンパ４６と、フィルタ４８とを有している。リザーバ流路４２は、リザーバ本体４１の長手方向の一端部から他端部まで延在している。リザーバ流路４２は、リザーバ４０を上下に貫通している。リザーバ流路４２がリザーバ本体４１を上下に貫通する間にフィルタ４８が設けられており、液体中の異物などの通過を抑制する。また、リザーバ流路４２の両端には、外部へ開口するリザーバ流路の供給孔４２ａが１箇所ずつ、計２箇所設けられている。リザーバ流路４２は、長さ方向の中央部で、後述の分岐流路５２の供給孔（中央流路）４２ａに繋がっている。

リザーバ流路４２の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパプレート４１ｃで構成されたダンパ４６になっている。ダンパ４６のリザーバ流路４２と反対の面が面する方向に変形できるように開口しているため、ダンパ４６は弾性変形することでリザーバ流路４２の体積を変化させることができる。そのため、液体吐出量が急激に多くなった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。ダンパプレート４１ｃの材質は、例えば、樹脂や金属であり、厚みは５〜３０μｍ程度にされる。

分岐流路部材５１には、分岐流路５２が設けられており、分岐流路５２の中央部の供給孔５２ａは、リザーバ本体４１の中のリザーバ流路４２の中央部と繋がっている。分岐流路５２は、途中で分岐して、流路部材４の中のマニホールド５の開口５ａと繋がっている。分岐流路５２を設けることにより、液体の供給不足が起り難くできる。

分岐流路部材５１は複数の長方形状のプレート５１ａ〜５１ｃを積層して構成されている。分岐流路５２は、分岐流路５２の供給孔５２ａの直下で長手方向の一方および他方に分岐し、長手方向の端近くで下側に向かい、分岐流路５２の流出孔５２ｂで流路部材４のマニホールド５の開口５ａに繋がる。

分岐流路部材５１の流路部材４に接合されている長尺形状の両端の間に凹部が設けられており、凹部が加圧部収容部５４となり、圧電アクチュエータ基板２１が収められている。

流路部材４の内部には４つのマニホールド５が形成されている。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いる。またマニホールド５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。マニホールド５は独立して４本設けられており、それぞれ開口５ａは分岐流路５２に繋がっている。

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。そして、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面の加圧領域Ｅ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、当該マニホールド５に繋がっている加圧室１０により加圧室列１１が構成されている。加圧室列１１は、マニホールド５の両側に２列ずつ、合計４列設けられている。各加圧室列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。

各加圧室列１１の加圧室１０は、隣接する加圧室列１１の間に角部が位置するように千鳥状に配置されている。１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０により加圧室群が構成されている。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、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて配置されている。

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の下面の吐出孔面４−１に開口している吐出孔８に繋がる部分流路が伸びている。部分流路は、平面視において、加圧室の対角線を延長する方向に伸びている。各加圧室列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。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。そのため、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の長手方向の間隔も６００ｄｐｉになっている。

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。

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、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５を構成するように、位置合わせして積層されている。

個別流路１２は、マニホールド５と吐出孔８とを接続している。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。そして個別流路１２を進み、吐出孔面４−１に開口した吐出孔８から吐出される。

圧電アクチュエータ基板２１は、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板２１の圧電セラミック層２１ａの下面から圧電セラミック層２１ｂの上面までの厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０をまたぐように延在している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料により形成される。

圧電アクチュエータ基板２１は、共通電極２４と、個別電極２５と、接続電極２６と、ダミー接続電極２７と、表面電極２８とを有している。共通電極２４は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料により形成される。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂ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。共通電極２４の厚さは２μｍ程度である。表面電極２８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。表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂに形成されたビアホールを介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。表面電極２８は、多数の個別電極２５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。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。

個別電極２５は、個別電極本体２５ａと引出電極２５ｂとを有する。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に対向する位置に配置されている。個別電極本体２５ａ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。引出電極２５ｂは、個別電極本体２５ａから引き出されている。

接続電極２６は、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ている。接続電極２６は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。接続電極２６は、信号伝達部９２に設けられた電極と電気的に接合されている。ダミー接続電極２７は、接続電極２６が位置しない領域に配置されている。ダミー接続電極御２７は、圧電アクチュエータ基板２１と信号伝達部９２とを接続し、接続強度を高めるとともに、圧電アクチュエータ基板２１上で接続される部分の分布を均一化し、接続する際に、接続が安定してできる。

圧電アクチュエータ基板２１における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室１０および吐出孔８に対応する個別の変位素子３０に相当する。変位素子３０は、加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置する圧電セラミック層（振動板）２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極２５により形成されている。変位素子３０は、加圧領域Ｅに収納されている。

複数の個別電極２５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部９２および配線を介して、個別に制御部８８に電気的に接続されている。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２１ｂ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。

本実施の形態における実際の駆動手順は、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２１ａ、２１ｂが元の形状に戻り、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。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極２５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。

図６〜８を用いてカバー部材９８の封止構造について説明する。図６は液体吐出ヘッド２の概略を示す分解斜視図である。なお、図６は、流路部材４とカバー部材９８のみ示している。図７は、図６に示すＶＩＩ-ＶＩＩ線断面図である。図８は、図６に示すＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線断面図である。なお、図７，８は、流路部材４とカバー部材９８と封止部材６２と、圧電アクチュエータ基板２１のみ示している。

流路部材４は、加圧室面４−２のうち加圧領域Ｅ外に溝６０を有している。溝６０は、流路部材４の長手方向に長く形成されている。溝６０は、流路部材４を貫通しておらず流路部材４の厚み方向の途中まで設けられている。

カバー部材９８は、側板９８ａと固定部９８ｂとを有している。側板９８ａは、流路部材４の長手方向に沿って設けられおり、平板状に形成されている。固定部９８ｂは、側板９８ａから流路部材４に向けて延びている。固定部９８ｂは、第１側面９８ｂ１と第２側面９８ｂ２とを有する。第１側面９８ｂ１は、加圧領域Ｅ側に位置する。第２側面９８ｂ２は、加圧領域Ｅと反対側に位置する。固定部９８ｂは、流路部材４の溝６０に収容され、溝６０と離間した状態で位置している。固定部９８ｂは、封止部材６２により流路部材４に固定される。それにより、カバー部材９８は、流路部材４に立設されている。流路部材４とカバー部材９８とは封止部材６２により封止されている。

カバー部材９８は、金属、合金、あるいは樹脂により形成できる。流路部材４とカバー部材９８との熱膨張差を小さくし、液体吐出ヘッド２の封止性を向上させるため、流路部材４およびカバー部材９８を熱膨張係数の近い材質としたり、同じ材質としたりしてもよい。

封止部材６２は、固定部９８ｂと溝６０との間に位置し、流路部材４とカバー部材９８とを封止している。詳細には、封止部材６２は、固定部９８ｂと溝６０の底面との間に位置している。また、封止部材６２は、第１側面９８ｂ１と、溝６０の第１側面９８ｂ１と対向する面との間に位置している。また、封止部材６２は、第１側面９８ｂ１から加圧室面４−２にわたって位置している。そのため、封止部材６２は、溝６０の加圧領域Ｅ側の縁を覆っている。

さらに、封止部材６２は、第２側面９８ｂ２と、溝６０の第２側面９８ｂ２と対向する面との間に位置している。また、封止部材６２は、第２側面９８ｂ２から加圧室面４−２にわたって位置している。そのため、封止部材６２は、溝６０の加圧領域Ｅと反対側の縁を覆っている。

図８に示すように、封止部材６２は、固定部９８ｂと溝６０との間に位置している。詳細には、封止部材６２は、固定部９８ｂと溝６０の底面との間に位置している。また、封止部材６２は、固定部９８ｂと溝６０の長手方向に直交する側面との間に位置している。また、封止部材６２は、側板９８ａと流路部材４との間に位置している。より詳細には、封止部材６２は、側板９８ａの底面と加圧室面４−２との間に位置している。

封止部材６２は、固定部９８ｂと溝６０との間に間隙６４を有している。間隙６４は、溝６０の底面全体に位置している。

封止部材６２としては、エポキシ系の樹脂、あるいはウレタン系の樹脂などにより形成することができる。

封止部材６２は、例えば、以下の方法により形成できる。まず、カバー部材９８の下方に硬化前の封止部材６２を塗布する。より詳細には、側板９８ａの下側と固定部９８ｂの全域とに付着するように、カバー部材９８に硬化前の封止部材６２をディップする。次に、カバー部材９８の固定部９８ｂが溝６０内に収容されるように、流路部材４にカバー部材９８を挿入する。そして、封止部材６２を硬化することにより形成できる。

なお、溝６０内に硬化前の封止部材６２を塗布し、カバー部材９８を流路部材４に立設した後に、固定部９８ｂを封止するように第１側面９８ｂ１および第２側面９８ｂ２に硬化前の封止部材６２を塗布してもよい。

ここで、流路部材４とカバー部材９８とが直接接触していると、ミクロ的な視点で見ると、流路部材４とカバー部材９８との間に隙間が生じていた。インクミストが、流路部材４とカバー部材９８との隙間に到達した場合、インクミストが隙間に入り込み、加圧領域Ｅまで到達してしまう。インクミストが加圧領域Ｅまで到達すると、加圧領域Ｅに位置する圧電アクチュエータ基板２１の個別電極２５が短絡してしまう場合がある。

本実施形態の液体吐出ヘッド２は、封止部材６２が、固定部９８ｂと溝６０との間に位置している。言い換えると、封止部材６２が、固定部９８ｂと溝６０とが接触しないように間に介在している。すなわち、ミクロ的な視点で見ると、固定部９８ｂと溝６０との間に生じる隙間に封止部材６２が位置している。

それにより、固定部９８ｂと溝６０との間に、流路部材４とカバー部材９８とが直接接する界面を有さないこととなる。その結果、インクミストが、封止部材６２の内部に侵入した場合においても、インクミストが界面に沿って広がりにくくなる。それゆえ、インクミストが加圧領域Ｅに侵入しにくくなり、封止性の向上した液体吐出ヘッド２とすることができる。

また、本実施形態の液体吐出ヘッド２は、固定部９８ｂと溝６０との間に間隙６４が位置してもよい。

上記構成によれば、インクミストが、封止部材６２の内部に侵入した場合においても、侵入したインクミストを間隙６４に収容することができる。それにより、インクミストが加圧領域Ｅに侵入しにくくなり、封止性の向上した液体吐出ヘッド２とすることができる。

なお、間隙６４は、第１側面９８ｂ１と、溝６０の第１側面９８ｂ１と対向する面との間に位置してもよい。また、間隙６４は、第２側面９８ｂ２と、溝６０の第２側面９８ｂ２と対向する面との間に位置してもよい。

また、本実施形態の液体吐出ヘッド２は、封止部材６２が、第１側面９８ｂ１から加圧室面４−２にわたって位置していてもよい。

上記構成によれば、溝６０の加圧領域Ｅ側の縁を封止部材６２により覆うことができる。その結果、溝６０の内部に侵入したインクミストは、溝の加圧領域Ｅ側の縁に位置する封止部材６２の存在により、加圧領域Ｅに到達しにくくなる。その結果、封止性の向上した液体吐出ヘッド２とすることができる。

また、本実施形態の液体吐出ヘッド２は、封止部材６２が、側板９８ａと流路部材４との間に位置していてもよい。

上記構成によれば、側板９８ａと流路部材４との間にも、流路部材４とカバー部材９８とが直接接する界面を有さない構成となる。その結果、インクミストが、封止部材６２の内部に侵入した場合においても、インクミストが界面に沿って広がりにくくなる。それゆえ、インクミストが加圧領域Ｅに侵入しにくくなり、封止性の向上した液体吐出ヘッド２とすることができる。

続いて、他の液体吐出ヘッドの実施形態について、図９〜１１を用いて説明する。図９，１０に示す液体吐出ヘッド２０２,３０２は、基本構造は図１〜８で示したものと同じであるが、封止部材２６２、３６２の構造が異なっている。また、図１１に示す液体吐出ヘッド４０２は、撥水膜４６４を有する点で異なる。なお、同じ部位については、同じ符号を付けて、説明を省略する。

図９の液体吐出ヘッド２０２に示すように、固定部９８ｂの溝６０内の位置が液体吐出ヘッド２と異なっていてもよい。具体的には、第１側面９８ｂ１と溝６０の第１側面９８ｂ１と対向する面との距離が、第２側面９８ｂ２と溝６０の第２側面９８ｂ２と対向する面との距離よりも短くしてもよい。言い換えると、固定部９８ｂが、溝６０の加圧領域Ｅ側によって位置していてもよい。それにより、第２側面９８ｂ２側に位置する封止部材２６２の体積が、第２側面９８ｂ２側に位置する封止部材２６２の体積よりも少なくすることができる。

上記構成によれば、第１側面９８ｂ１に位置する封止部材２６２に生じる応力を、第２側面９８ｂ２に位置する封止部材２６２に生じる応力よりも小さくすることができる。それにより、第１側面９８ｂ１に位置する封止部材２６２が剥離しにくくなり、封止性の向上した液体吐出ヘッド２０２とすることができる。

また、第２側面９８ｂ２と溝６０の第２側面９８ｂ２と対向する面との間に位置する封止部材２６２の体積を多くすることができ、外部からインクミストが、加圧領域Ｅに侵入しにくくなる。

また、第１側面９８ｂ１側に位置する封止部材２６２の加圧室面４−２からの高さが、第２側面９８ｂ２側に位置する封止部材２６２の加圧室面４−２からの高さよりも高くてよい。

上記構成によれば、カバー部材９８に外力が生じた場合においても、カバー部材９８が加圧領域Ｅに向けて倒れにくくなる。その結果、加圧領域Ｅが破損する可能性を低減することができる。

なお、固定部９８ｂと溝との距離は、例えば、液体吐出ヘッド２０２の長手方向に直交する方向に切断し、破断面から測定できる。第１側面９８ｂ１側に位置する封止部材２６２の加圧室面４−２からの高さにおいても同様である。

また、図１に示すように、本実施形態のプリンタ１は、液体吐出ヘッド２が収容されるヘッドケース８５と、ヘッドケース８５内に位置し、ヘッドケース８５内を送風する送風機８４を有していてもよい。

上記構成によれば、送風機８４でヘッドケース８５内の空気を循環させることにより、ヘッドケース８５の内部環境を一定に近づけることができる。それにより、精細な印画を行うことができる。なお、送風機８４を起動させることにより、ヘッドケース８５内にインクミストが浮遊しやすくなるが、本実施形態の液体吐出ヘッド２は、インクミストに対して封止性が向上しているため、インクミストが加圧領域Ｅまで到達しにくい構成となっている。

なお、本実施例では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子３０を示したが、これに限られるものでなく、加圧室１０中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、加圧室１０中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたものでもよい。

続いて図１０を用いて他の実施形態について説明する。液体吐出ヘッド３０２は、第２封止部材３６２が、液体吐出ヘッド２０２と異なっている。

液体吐出ヘッド３０２は、第１封止部材２６２と、第２封止部材３６２とを有している。第１封止部材２６２は、液体吐出ヘッド２０２の封止部材２６２と同様のため説明を省略する。

第２封止部材３６２は、第２側面９８ｂ２側の第１封止部材２６２上に位置している。第２封止部材３６２は、第１封止部材２６２と異なる材料により形成されている。例えば、第１封止部材２６２をエポキシ系の樹脂により形成した場合、第２封止部材３６２をウレタン系の樹脂により形成すればよい。また、第１封止部材２６２をウレタン系の樹脂により形成した場合、第２封止部材３６２をエポキシ系の樹脂により形成してもよい。それにより、異なる組成のインクミストが、第１封止部材２６２および第２封止部材３６２に到達したとしても、破壊される可能性を低減できる。

本実施形態の液体吐出ヘッド３０２は、第２側面９８ｂ２側の第２封止部材３６２の高さが、第１側面９８ｂ１側の第１封止部材２６２の高さよりも高くてもよい。

上記構成によれば、第２側面９８ｂ２側に位置する第２封止部材３６２の量および第１封止部材２６２の量が、第１側面９８ｂ１側の第１封止部材２６２の量よりも多くできる。それにより、インクミストが、加圧領域Ｅまでさらに到達しにくくなり、液体吐出ヘッド３０２の封止性を向上できる。

第１封止部材２６２および第２封止部材３６２は、例えば、以下の方法により形成できる。前述したように、硬化前の第１封止部材２６２をディップにより形成し、第１封止部材２６２を乾燥させる。次に、硬化前の第２封止部材３６２を第２側面９８ｂ２側に塗布する。そして、第１封止部材２６２および第２封止部材３６２を同時に硬化することにより作製できる。なお、第１封止部材２６２を硬化した後に、第２封止部材３６２を塗布、硬化してもよい。

図１１を用いて他の実施形態について説明する。液体吐出ヘッド３０２は、第２封止部材２６２上に撥水膜４６４を有する点で、液体吐出ヘッド２０２と異なっている。

撥水膜４６４は、第２封止部材２６２上に位置している。より詳細には、撥水膜４６４は、第２側面９８ｂ２上、側板９８ａ上、加圧室面４−２上、および流路部材４の側面上に位置している。

撥水膜４６４は、第２封止部材２６２よりもインクに対する撥水性が大きい。それにより、撥水膜４６４は、第２封止部材２６２よりもインクが染み込みにくくなる。撥水膜４６４は、例えば、ＵＶ硬化型の樹脂を用いることができる。撥水膜４６４をＵＶ硬化撥水膜により形成する場合は、第２封止部材２６２を硬化させた液体吐出ヘッド４０２に対して、刷毛やワイパーや筆を用いて塗布し、紫外線を照射して硬化すればよい。なお、インクに対する撥水性は、例えば、接触角計を用いて静的接触角あるいは動的接触角を測定することにより確認できる。

ここで、第２側面９８ｂ２側に位置する第２封止部材２６２は、外部にさらされているため、インクあるいはインクミストからの影響を受けやすい。そして、インクが、第２封止部材２６２に侵入すると第２封止部材２６２が劣化する場合がある。

これに対して、本実施形態の液体吐出ヘッド４０２は、第２封止部材２６２上に撥水膜４６４を有している。それにより、インクあるいはインクミストが撥水膜４６４に接触したとしても撥水膜４６４により弾かれることとなる。その結果、インクあるいはインクミストは、第２封止部材２６２に染み込みにくくなり、第２封止部材２６２が劣化しにくい。

また、撥水膜４６４は、第２封止部材２６２上からカバー部材９８上まで延びていてもよい。それにより、撥水膜４６４が、第２封止部材２６２とカバー部材９８との界面上に位置することとなり、第２封止部材２６２とカバー部材９８との界面から腐食が生じにくくなる。なお、撥水膜４６４は、カバー部材９８の全面にわたって位置していてもよい。その場合、さらに撥水性が向上する。

また、撥水膜４６４は、第２封止部材２６２上から加圧室面４−２上まで延びていてもよい。それにより、撥水膜４６４が、第２封止部材２６２と加圧室面４−２との界面上に位置することとなり、第２封止部材２６２と加圧室面４−２との界面から腐食が生じにくくなる。

また、撥水膜４６４は、流路部材４の側面上まで延びていてもよい。それにより、流路部材４の側面の撥水性が向上する。なお、撥水膜４６４は、流路部材４の側面の全面にわたって位置していてもよい。その場合、さらに撥水性が向上する。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・流路部材
４−１・・・吐出孔面
４−２・・・加圧室面
５・・・マニホールド（共通流路）
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
１０・・・加圧室
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
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
２６・・・接続電極
２７・・・ダミー接続電極
２８・・・表面電極
３０・・・変位素子（加圧部）
４０・・・リザーバ
４１・・・リザーバ本体
４２・・・リザーバ流路
５１・・・分岐流路部材
５２・・・分岐流路
６０・・・溝
６２、２６２，３６２・・・封止部材
６４・・・間隙
９０・・・筐体
９２・・・信号伝達部
９８・・・カバー部材
９８ａ・・・側板
９８ｂ・・・固定部
９８ｂ１・・・第１側板
９８ｂ２・・・第２側板

Claims (12)

1. 吐出孔、前記吐出孔と繋がっている加圧室、前記吐出孔側に位置する吐出孔面、前記加圧室側に位置する加圧室面、を有する流路部材と、
   前記加圧室面の加圧領域に位置する加圧部と、
   前記流路部材に立設したカバー部材と、
   前記カバー部材と前記流路部材とを封止する封止部材と、を有し、
   前記流路部材は、前記加圧室面のうち前記加圧領域外に位置する溝を有しており、
   前記カバー部材は、前記溝に位置しており、
   前記封止部材が、前記カバー部材における前記溝内に位置する固定部と、前記溝との間に位置する、液体吐出ヘッド。
2. 封止部材は、前記固定部と前記溝との間に、間隙が位置する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記固定部が、前記加圧領域側に位置する第１側面と、前記加圧部と反対側に位置する第２側面と、を有し、
   断面視して、
   前記第１側面と前記溝の前記第１側面と対向する側面との距離が、前記第２側面と前記溝の前記第２側面と対向する側面との距離よりも短い、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記封止部材が、前記第１側面から前記加圧室面にわたって位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記封止部材が、前記第２側面から前記加圧室にわたって位置しており、
   断面視して、
   前記第２側面側に位置する前記封止部材の前記加圧室面からの高さが、前記第１側面側に位置する前記封止部材の前記加圧室面からの高さよりも高い、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記封止部材上に撥水膜を有する、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記撥水膜は、前記封止部材上から前記カバー部材上まで延びている、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記撥水膜は、前記封止部材上から前記加圧室面まで延びている、請求項６または７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記流路部材は、前記吐出孔面と前記加圧室面とを接続する側面を有しており、
   前記撥水膜は、前記側面まで延びている、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記カバー部材が、側板と、前記側板から前記流路部材に向けて延びる前記固定部と、を有しており、
    前記封止部材が、前記側板と前記流路部材との間に位置している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
    印刷用紙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、を備えている記録装置。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドが収納されるヘッドケースと、
    前記ヘッドケース内に位置し、ヘッドケース内を送風する送風機と、を備えている記録装置。

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