JP5932490B2 - 液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出させる液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置に関するものである。

近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。

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印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。

また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する吐出孔の密度を高くする必要がある。

そこでヘッド本体を、マニホールド（共通流路）およびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した流路部材と、前記加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有するアクチュエータユニットとを積層して構成したが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このヘッド本体では、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられたアクチュエータユニットの変位素子を変位させることで、各吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。また、このヘッド本体には筐体が取り付けられて液体吐出ヘッドが構成されており、ヘッド本体を駆動する信号は、筐体に開口した孔を通した信号ケーブルで伝達され、孔は樹脂のふたで塞がれている。

特開２０１０−５２２５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、印刷中に生じる液体のミストなど信号ケーブと蓋、あるいは蓋と筐体の間から筐体内部に入りこみ、その液体により信号配線間などが短絡し、液体吐出ヘッドが動作しなくなることがあるという問題があった
。

したがって、本発明の目的は、液体のミストが侵入し難い液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置を提供することにある。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド本体と、前記ヘッド本体を駆動する駆動信号を伝える配線部と該ヘッド本体の、少なくとも前記配線部が繋がっている部分を覆うように設けられており、前記配線部が通る開口を備えている筐体と、該筺体の前記開口の内側にある液体吸収部とを有する液体吐出ヘッドであって、前記液体吸収部は、液体を吸収する吸収体と、前記液体を実質的に吸収しない支持板とが張り合わされてあるとともに、前記吸収体が前記開口に面するよう配置されていることを特徴とする。

本発明の記録装置は、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、前記配線部と電気的に接続されていて、前記ヘッド本体を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

本発明の液体吐出ヘッドによれば、配線部が通る開口を通じて筺体内に入り込もうとするミストが、吸収体に吸収されるとともに、吸収体に吸収された液体（ミスト）の量が多くなっても、支持板があるので、液体が筺体のさらに内部に入り込んで、配線部とヘッド本体との電気的接合部などでショートなどを起こし難い。

本発明の一実施形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。 図１の液体吐出ヘッドを構成する流路部材および圧電アクチュエータの平面図である。 図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。 図２の一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３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 図１の液体吐出ヘッドの斜視図である。 図６の液体吐出ヘッドのＸ−Ｘ線縦断面図である。 （ａ）は、図７で示した液体吸収部の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の液体吸収部の縦断面図であり、（ｃ）は、本発明の他の実施形態に用いられる液体吸収部の平面図である。

図１は、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。このカラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、紙などの記録媒体Ｐの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ１に固定されている。液体吐出ヘッド２は、図１の手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。

プリンタ１には、記録媒体Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１には、液体吐出ヘッド２や給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。

給紙ユニット１１４は、複数枚の記録媒体Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された記録媒体Ｐのうち、最も上にある記録媒体Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。

給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、記録媒体Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａおよび１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された記録媒体Ｐは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。

搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、記録媒体Ｐを搬送する搬送面１２７である。

ベルトローラ１０６には、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。

ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。

給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された記録媒体Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、記録媒体Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、記録媒体Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、記録媒体Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。

４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端のヘッド本体１３とヘッド本体１３に取りつけられた筺体９０を有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の吐出孔８が設けられている吐出孔面４ａとなっている（図５参照）。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２の吐出孔８は一方方向（記録媒体Ｐと平行で記録媒体Ｐ搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド２の長手方向）に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、それぞれ、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。各液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３の下面の吐出孔開口
平面４ａと搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。

搬送ベルト１１１によって搬送された記録媒体Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体１３から記録媒体Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、記録媒体Ｐの上面には、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。

搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａおよび１２１ｂならびに１２２ａおよび１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された記録媒体Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、記録媒体Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、記録媒体Ｐは、送りローラ１２１ａ〜１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの記録媒体Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。

なお、記録媒体Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の記録媒体Ｐの先端位置を検出することができる。紙面センサ１３３による検出結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果により、記録媒体Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２や搬送モータ１７４等を制御することができる。

図６は液体吐出ヘッド２の斜視図であり、図７は、図６に示した液体吐出ヘッド２のＸ−Ｘ線断面図である。ヘッド本体１３には、流路部材４および圧電アクチュエータ基板２１が含まれる。図７では流路部材４などの流路の内部構造は省略してある。

液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３、筺体９０、液体吸収体８０および配線部を含んでいる。配線部は、ヘッド本体１３を駆動する駆動信号を外部から供給する部分の総称であり、内部コネクタ８２、配線基板８４などが含まれる。筺体９０は、金属製で、形状は直方体状であり、ヘッド本体１３と配線部とが繋がっている部分を覆っている。筺体９０には、配線部が通る開口９０ａが開いており、開口９０ａの内側に液体吸収体８０が配置されている。液体吸収体８０は、ミストが開口９０ａと配線部との間から筐体９０内に入って、配線部の一部や配線部とヘッド本体１３とが接続される部分などでショートを起こすことなどを抑制する。ミストは、ヘッド本体１３、あるいは他の液体吐出ヘッドが吐出した液体の一部が空中を漂うようになったものや、その他の要因で環境に漂っている液体である。

液体吐出ヘッド２は、さらに、リザーバ流路が設けられているリザーバ４０を備えていてもよい。リザーバ流路は、外部からリザーバ流路の開口４１ｂを通って供給される液体を、ヘッド本体１３に供給する。リザーバ流路の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパになっている。ダンパのリザーバ流路と反対の面が面する方向に変形できるようになっているため、ダンパは弾性変形することでリザーバ流路の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に変わった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。また、リザーバ流路の中にフィルタを設けて、液体の中に含まれる異物が吐出ヘッド２に入って行き難いようにするのが好ましく、異物が詰まることによって起こる不吐出を抑制できる。

また、リザーバ４０には、断熱性部材９８が付けられた弾性板９６と、ヘッド本体１３から液体を吐出させる駆動信号を処理する配線基板８４を固定するためのガイドフレーム
８８とが固定されている。制御部１００から信号ケーブル（不図示）を介して送られてきた駆動信号は、外部コネクタ８２、配線基板８４、内部コネクタ８６、信号伝達部９２および信号伝達部９２に実装されたドライバＩＣ５５を通り、圧電アクチュエータ基板２１の変位素子５０を駆動し、流路部材４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８４は、例えば、駆動信号を複数の圧電アクチュエータ基板２１に分けたり、駆動信号の整流など行なう。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ている。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、内部コネクタ８６、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。信号伝達部９２は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）である。

さらに、リザーバ４０には、流路部材４との間で、圧電アクチュエータ基板２１が配置される凹部６２が設けられている。

ドライバＩＣ５５は、駆動信号の処理を行なう際に発熱する。ドライバＩＣ５５は弾性板９６をたわませることで金属製の筺体９０に押し当てられているため、発生した熱は主に筺体９０に伝わり、さらに筺体９０全体に速く広がり、外部に放熱されていく。断熱性部材９８は、リザーバ流路部材に熱が伝わり難くしている。断熱性部材９８も弾性のあるものにしておいて、ドライバＩＣ５５を金属製の筺体９０に押し当てる助けをさせてもよい。

次に液体吐出ヘッド２を構成する流路部材４について説明する。図２は、ヘッド本体１３のうち流路部材４および圧電アクチュエータ２１を示す平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図である。図３および４では、図面を分かりやすくするために、一部の流路を省略して描いている。また、図３および図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加圧室１０（加圧室群９）、しぼり１２および吐出孔８などを実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、加圧部である変位素子５０を含む圧電アクチュエータ基板２１とを有している。圧電アクチュエータ基板２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータ基板２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータ基板２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータ基板２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。

流路部材４の内部にはマニホールド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細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータ基板２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。

流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分の
マニホールド５を副マニホールド５ａということがあり、開口５ｂから副マニホールド５ａまでのマニホールド５を液体供給路５ｃということがある）。開口５ｂに繋がる液体供給路５ｃは、圧電アクチュエータ基板２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータ基板２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータ基板２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。すなわち、副マニホールド５ａの両端は、液体供給路５ｃに繋がっている。

流路部材４は、複数の加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの加圧室群９を有している。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の上面に開口するように形成されている。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に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの加圧室１０によって形成された各加圧室群９は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が接着されることで閉塞されている。

本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。

全体では、マニホールド５から繋がる加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各加圧室列に含まれる加圧室１０の数は、加圧部である変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。

つまり、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３に示した仮想直線のＲの範囲に、各副マニホールド５ａ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の等間隔になっている。また、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されている。

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後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５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おり、圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。

流路部材４の下面の液体吐出面には多数の吐出孔８が形成されている。これらの吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。

また、これらの吐出孔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５０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。吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。

ヘッド本体１３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２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１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。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａ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１３は、図５に示されているように、加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路３２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を介して副マニホールド５ａと吐出孔８とが繋がる構成を有している。

各プレート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２２に形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。

第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（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、副マニホールド５ａ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２７〜２９に形成されている。

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａ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、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２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。

分岐流路部材６０も、流路部材４と同様には圧延法等により得られプレート６０ａ〜６０ｃに、エッチングにより所定の形状に加工されて、フィルタ４５およびダンパ４７を貼り付けた後、積層接着され、液体流路６１および圧電アクチュエータが収納される凹部６３が設けられる。

圧電アクチュエータ基板２１は、図５に示されるように、２枚の圧電セラミック層２１
ａ、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全体の厚さは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を跨ぐように延在している（図３参照）。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からなる。

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３４およびとＡｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５の一端は、加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。この接続電極３６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。また、接続電極３６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。詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部１００から信号伝達部９２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３４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。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内の全ての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、信号伝達部９２上の別の電極と接続されている。

図５に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータ基板２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータ基板２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。

なお、後述のように、個別電極３５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極３５に対応する加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、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および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする圧電アクチュエータである変位素子５０が加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータ基板２１には加圧部である変位素子５０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は５〜７ｐｌ（ピコリットル）程度である。

多数の個別電極３５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１００に電気的に接続されている。

本実施形態における圧電アクチュエータ基板２１においては、個別電極３５を共通電極
３４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。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータ基板２１は、上側（つまり、加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。

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１００により個別電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、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、予め個別電極３５を共通電極３４より高い電位とする第１の電圧Ｖ１Ｖ（ボルト、以下で省略することがある）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４とを一旦、第１の電圧Ｖ１よりも低い第２の電圧を加えて低電位、例えば同じ電位にし、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３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂ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３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂ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。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することになる。このパルス幅は、加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによ
ると、加圧室１０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８から連続して吐出される液滴の数、つまり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８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、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とすることが好ましい。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し、これら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ると考えられるが、その方が複数の液滴の着弾点が近くなり好ましい。

このような液体吐出ヘッド２で印刷を行なっていうと、吐出した液滴の一部が微小なミストとなり空気中を漂うにようになる。ミストは他の液体吐出ヘッドや他の要因で発生するものもあるが、いずれにしても筐体９０内に入って、配線部のうちの電極が露出している部分に付着するとショートなどを起こすおそれがある。ミストが、配線部と筐体の開口９０ａの間から筐体９０内へ入り込ことが考えられる。この部分を樹脂などで封止することも考えられるが、複雑な形状のものに樹脂を付けることになるので、手間がかかるし、
封止する際に、樹脂そのものが内部に入り込んで悪影響をおよぼすおそれがある。また、封止してしまうと、故障が起きた際に、分解して原因を特定したり、修理するのも困難になる。

そこで、本発明の液体吐出ヘッド２では、筺体９０の内部に、筺体の開口９０ａに面するように液体吸収部８０を配置する。液体吸収部８０は、筺体９０や配線基板８４などに接着したり、接合してもよいが、単に、筺体９０と配線基板８４との間に挟むように置いたり、筺体９０の内寸とほぼ同じ大きさにすることで、筺体９０と接触して、筺体９０とずれないようにすれば、液体吐出ヘッド２を組み立てる工数を少なくすることができる。

液体吸収部８０は、吸収部８０ａと支持板８０ｂとが張り合わせられたものであり、吸収部８０ａの方が開口９０ａに面するように配置される。吸収部８０ａは、樹脂などで作られたスポンジ状のもので、液体を吸収する。支持板８０ｂは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂などで作らており、液体を実質的に吸収しない。ここで実質的に吸収しないとは、支持板８０ｂの一方の面から他方の面に液体が透過しないことを指し、表面の一部が液体を吸収してもよい。吸収部８０ａおよび支持板８０ｂが絶縁性であれば、液体が筐体９０内の配線部に付いてしまった場合であっても、吸収部８０ａおよび支持板８０ｂを通してショートし難くなるので好ましい。

吸収体８０ａは筐体９０の面と間に隙間が生じ難いように平板状であるのが好ましいが、他の形状でもよい。吸収体８０ａと支持板８０ｂとの貼り合わせは、両面テープや、接着剤などで行なえばよい。

吸収体８０ａは、液体を吸収するが、保持し続けられると限らないが、支持板８０ｂがあることで、吸収体８０ａに液体が保持され易くなり筐体９０の内部に液体を侵入させ難くすることができる。このようにすることは、開口９０ｂが液体吐出ヘッド２の上面にあり、その下方向に配線部がある場合、特に有用である。吸収体８０ａは気孔率が低いと液体をあまり吸収できず、気孔率が高いと、液体を吸収できるものの、保持し続けるのが難しい。そのため、このような構造は、気孔率が８０％以上の吸収体８０ａを用いる際に特に有用である。また、液体吸収部２８０として、図８（ｃ）に示すように吸収体２０８ａと支持板２８０ｂとが交互に複数積層されたものを用いてもよい。このようにすれば、支持板２８０ｂの間の吸収体２８０ａに、液体が保持され易くできる。

開口９０ａから筐体９０内に入った配線部は、筺体９０と液体吸収部８０の吸収体８０ａとの間に配置されるか、図８（ａ）、（ｂ）に示すように液体吸収部８０の吸収体８０に開けられた孔８０ａ−１および支持板８０ｂに開けられた孔８０ｂ−１を通るようにされる。液体吸収部８０を通る部分の配線部はケーブルなどでもよいがコネクタ（外部コネクタ８２）にすれば、液体吸収部８０を通る部分の寸法・形状が定まるので、液体吸収部８０の形状をミストが浸入し難い形状にすることができる。また、液体吐出ヘッド２をプリンタに取りつける際の作業もし易くできる。

液体吸収部８０を通る部分の配線部が、外部コネクタ８２の場合、吸収体８０ａが変形可能なものして、吸収体の孔８０ａ−１の大きさを、外部コネクタ８２の断面とほぼ同じか、それよりも小さくしておけば、外部コネクタ８２と体吸収体の孔８０ａ−１との間に隙間ができ難くなり、液体を侵入させ難くできる。ここでほぼ同じするとは、隙間がほぼなくなる大きさにするという意味である。また、液体を侵入させ難くするためには、吸収体の孔８０ａ−１の大きさを、外部コネクタ８２の断面よりも小さくすることが好ましい。また、そのようにすれば、液体吐出ヘッド２を組み立てる際のばらつきで、吸収体の孔８０ａ−１と外部コネクタ８２との位置が多少ずれていても、その間に隙間を生じさせ難くできる。またその際、吸収体の孔８０ａ−１は、開口９０ａから離れるのにしたがって大きさが小さくなるようにすると、液体がさらに侵入し難くなる。

なお、吸収体８０ａを変形可能にするのは、柔らかい樹脂で作製してもよいし、多少硬い樹脂であっても、気孔率が高ければ変形可能になる。さらに、支持板８０ｂも変形可能（ここで変形可能とは支持板８０ｂを撓ませるように変形可能ということではなく、支持板の孔８０ｂ−１の大きさが変わるように変形可能ということである）にして、同様にして、支持板の孔８０ｂ−１と外部コネクタ８２との間に隙間が生じ難くしてもよい。また、支持板８０ｂが変形可能でない場合も、支持板の孔８０ｂ−１の大きさを、外部コネクタ８２が通るのに支障がない程度に、外部コネクタ８２の大きさに近づけて、吸収体８０ａに保持されている液体が筐体９０内部に伝わり難いようにするのが好ましい。

また、吸収体８０ａが弾性変形可能であれば、変形が戻ろうとする力を利用して、外部コネクタ８２に対して、液体吸収部８０が保持されるようにしたり、筺体８０の内壁に対して、液体吸収部８０が保持されるようにすることもできる。

外部コネクタ８２の液体吸収部８０を通る部分の断面が、内角が２直角未満の角部を有する形状であり場合に、その角部に吸収体８０ａに切れ込み８０ａ−２を付けておくのが好ましい。このようにすれば、吸収体の孔８０ａ−１と外部コネクタ８２の間に隙間がより生じ難くできる。また、吸収体の孔８０ａ−１の小さすぎると孔８０ａ−１の一部が切れてミストの侵入経路となるおそれもあるが、このようにすれば、孔８０ａ−１の一部が切れることも抑制できる。なお、切れ込み８０ａ−２は吸収体８０ａの厚さ方向に沿って、厚さ全体に設けられている。

図８（ａ）は、本発明の他の実施形態の液体吐出ヘッド２に用いられる液体吸収部２８０の縦断面図である。液体吸収部２８０は、吸収体２８０ａと支持板２８０ｂとが複数（図では２つずつ）積層されている。液体吸収部２８０は、図８（ｃ）の上側が開口９０ａに面するように配置される。このような場合、開口９０ａから離れた吸収体２８０ａの方の孔２８０ａ−１を小さくすることで、ミストの侵入をより抑制できる。また、各吸収体２８０ａにおいても、開口９０ａから離れた側の孔２８０ａ−１が小さくなるようにすることで、ミストの侵入をより抑制できる。この場合、孔２８０ａ−１の大きさは、図示したように連続的に小さくなってもよいし、段階的に小さくなってもよい。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４ａ・・・吐出孔面
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口（液体導入孔）
５ｃ・・・液体供給路
６・・・個別供給流路
８・・・吐出孔
９・・・加圧室群
１０・・・加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・加圧室列
１２・・・しぼり
１３・・・ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・吐出孔列
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
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３６・・・接続電極
４０・・・リザーバ
４１ｂ・・・リザーバ流路の液体導入孔
５０・・・変位素子（加圧部）
５５・・・ドライバＩＣ
６３・・・（圧電アクチュエータ基板が収納される）凹部
８０、２８０・・・液体吸収部
８０ａ、２８０ａ・・・吸収体
８０ａ−１、２８０ａ−１・・・吸収体の孔
８０ａ−２・・・吸収体の切れ込み
８０ｂ、２８０ｂ・・・支持板
８０ｂ−１、２８０ｂ−１・・・支持板の孔
８２・・・外部コネクタ
８４・・・配線基板
８６・・・内部コネクタ
８８・・・ガイドフレーム
９０・・・筐体
９０ａ・・・（筐体の）開口
９２・・・信号伝達部
９５・・・コネクタ
９６・・・弾性板
９８・・・断熱性部材

Claims (8)

1. 液体を吐出するヘッド本体と、
   該ヘッド本体を駆動する駆動信号を伝える配線部と
   前記ヘッド本体の、少なくとも前記配線部が繋がっている部分を覆うように設けられており、前記配線部が通る開口を備えている筐体と、
   該筺体の前記開口の内側にある液体吸収部と
   を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体吸収部は、液体を吸収する吸収体と、前記液体を実質的に吸収しない支持板とが張り合わされてあるとともに、前記吸収体が前記開口に面するよう配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記吸収体の気孔率が８０％以上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。
3. 前記液体吸収部は、前記吸収体と、前記支持板とを交互に複数積層して構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記配線部の、前記開口を通る部分がコネクタであり、
   前記液体吸収部の前記吸収体および前記支持板は、前記コネクタが通る孔を備えており、前記吸収体が変形可能であるとともに、前記吸収体の前記孔は、前記コネクタと略同じ大きさか、前記コネクタより小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記コネクタの、前記吸収体の前記孔を通る部分の断面は、内角が２直角未満の角部を有する形状であり、前記角部の前記吸収体は、前記孔の深さ方向に沿って延在する切れ込みを有することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記液体吸収部は、前記吸収体と前記支持板とを交互に複数積層して構成されているとともに、前記筐体の前記開口からの距離が大きい前記吸収体の方が、前記孔が小さいことを特徴とする請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記吸収体および前記支持板が絶縁性であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１〜７のいずれか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、前記配線部と電気的に接続されていて、前記ヘッド本体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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