JP7804906B2

JP7804906B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置

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Publication number: JP7804906B2
Application number: JP2022017324A
Authority: JP
Inventors: 幸真松田; 圭史三輪
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2026-01-23
Anticipated expiration: 2042-02-07
Also published as: JP2023114804A; US20230249461A1; US12251935B2

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関するものである。

従来、液体流路から供給される各圧力室内の液体を、電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドが知られている。

特許文献１には、上記液体吐出ヘッドとして、液体流路たる共通液室内の圧力変動を吸収する目的で、ダンパー膜たるダンパフィルムが、共通液室を有する流路基板としてのフレーム部材と、ダンパフィルムを挟んで共通液室側と反対側のダンパ室側に配置され、ダンパフィルムの変形を許容する開口部が形成された部材とに接合されたものが記載されている。

しかしながら、ダンパー膜にクラックが発生するおそれがあった。

上述した課題を解決するために、本発明は、液体流路から供給される各圧力室内の液体を、電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、前記液体流路を有する流路基板に接合されるダンパー膜と、前記ダンパー膜の前記流路基板との接合面とは反対側の面に接合され、前記ダンパー膜にダンパー機能を発揮させるダンパー基板とを備え、前記流路基板と前記ダンパー膜と前記ダンパー基板とが積層する積層方向に切った断面図において、前記流路基板の前記ダンパー膜との接合部と、前記ダンパー基板の前記ダンパー膜との接合部の両方が、前記ダンパー膜とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ダンパー膜のクラックの発生を抑制できる。

本実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図。同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図。同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図。同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図。同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図。同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図。同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図。液体吐出ヘッド１の要部を示す概略断面図。従来の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図。本実施形態の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図。実施例２の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図。実施例３の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図。実施例４の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図。本実施形態のヘッドモジュールの分解斜視説明図。本実施形態のヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図。本実施形態における液体を吐出する装置としてのインクジェット記録装置である印刷装置の概略説明図。本実施形態の印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図。本例の印刷装置の要部平面説明図。本例の印刷装置の要部側面説明図。本例の液体吐出ユニットの要部平面説明図。本例の液体吐出ユニットの正面説明図。

以下、本発明を、液体を吐出する装置に設けられる液体吐出ヘッドに適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。
図２は、同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
図３は、同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図である。
図４は、同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図である。
図５は、同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図である。
図６は、同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図である。
図７は、同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図である。

本実施形態の液体吐出ヘッド１は、ノズル基板１０と、アクチュエータ基板７０と、共通流路基板５０と、ダンパー部材６０と、フレーム部材８０と、駆動回路１０２を実装した基板（フレキシブル配線基板）１０１とを備えている。アクチュエータ基板７０は、個別流路基板２０と、振動板３０とで構成されている。ノズル基板１０、アクチュエータ基板７０、共通流路基板５０及びダンパー部材６０は、いずれも単結晶Ｓｉウェハを基板材料とする。そして、ＭＥＭＳや半導体デバイスの微細加工技術によって、Ｓｉウェハ上に複数のチップ（液体吐出ヘッド）を同時に作製し、チップ化後の各基板を接合して、液体吐出ヘッドとなる。

ノズル基板１０には、液体を吐出する複数のノズル１１が設けられている。複数のノズル１１は、二次元状にマトリクス配置され、図７に示すように、第１方向Ｆ、第２方向Ｓ及び第３方向Ｔの三方向に並んで配置されている。

個別流路基板２０は、複数のノズル１１に各々連通する複数の圧力室（個別液室ともいう）２１と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別供給流路２２と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別回収流路２３とを形成している。１つの圧力室２１とこれに通じる個別供給流路２２及び個別回収流路２３とを併せて個別流路２５と称する。

振動板３０は、圧力室２１の変形可能な振動壁面３１を形成し、振動壁面３１には圧電素子４０が一体に設けられている。また、振動板３０には、個別供給流路２２に通じる供給側開口３２と、個別回収流路２３に通じる回収側開口３３とが形成されている。圧電素子４０は、電気機械変換素子であり、振動壁面３１を変形させて圧力室２１内の液体を加圧する圧力発生手段である。

なお、個別流路基板２０と振動板３０とは、部材として別部材であることに限定さるものではない。例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を使用して個別流路基板２０及び振動板３０を同一部材で一体に形成することができる。つまり、シリコン基板上に、シリコン酸化膜、シリコン層、シリコン酸化膜の順に成膜されたＳＯＩ基板を使用し、シリコン基板を個別流路基板２０とし、シリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜とで振動板３０を形成することができる。この構成では、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜の層構成が振動板３０となる。このように、振動板３０は個別流路基板２０の表面に成膜された材料で構成されるものを含む。

共通流路基板５０は、２以上の個別供給流路２２に通じる複数の共通液室たる共通供給流路支流５２と、２以上の個別回収流路２３に通じる複数の共通液室たる共通回収流路支流５３とを、ノズル１１の第２方向Ｓに交互に隣接して形成している。

共通流路基板５０には、個別供給流路２２の供給側開口３２と共通供給流路支流５２を通じる供給口５４となる貫通孔と、個別回収流路２３の回収側開口３３と共通回収流路支流５３を通じる回収口５５となる貫通孔とが形成されている。

また、共通流路基板５０は、複数の共通供給流路支流５２に通じる１又は複数の共通供給流路本流５６と、複数の共通回収流路支流５３に通じる１又は複数の共通回収流路本流５７とを形成している。

ダンパー部材６０は、共通供給流路支流５２の供給口５４と対面する（対向する）供給側ダンパー６２と、共通回収流路支流５３の回収口５５と対面する（対向する）回収側ダンパー６３とを有している。

ここで、共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３は、同じ部材である共通流路基板５０に交互に並べて配列された溝部を、ダンパー部材６０の供給側ダンパー６２又は回収側ダンパー６３で封止することで構成している。なお、ダンパー部材６０のダンパーとしては、有機溶剤に強い金属薄膜又は無機薄膜を用いることが好ましい。ダンパー部材６０の供給側ダンパー６２、回収側ダンパー６３の部分の厚みは１０μｍ以下が好ましい。

本実施形態の液体吐出ヘッド１には、ノズル１１からの液体吐出時に生じる液体流路（例えば個別供給流路２２）の圧力変動が他のノズル１１からの液体吐出に与える影響（例えばクロストーク）を抑制するダンパー部材６０が設けられている。ダンパー部材６０が適切にダンパー機能を発揮することで、液体吐出時の振動（圧力変動）が液体を介して伝播して、隣接するノズルの液体吐出に影響するというクロストークを抑制でき、各ノズル１１の液体吐出精度を安定させることができる。

図８は、液体吐出ヘッド１の要部を示す概略断面図である。
図８は、液体吐出ヘッド１を共通流路基板５０とダンパー膜６６とダンパーフレーム基板６５とが積層する積層方向に切った断面図である。
ダンパー部材６０は、共通流路基板５０に接合された金属薄膜又は無機薄膜からなるダンパー膜６６と、ダンパー膜６６の変位を可能とするための変位空間（空隙）が形成され、ダンパー膜６６に接合されるダンパー保持基板としてのダンパーフレーム基板６５とを有している。無機薄膜としてのダンパー膜６６としては、例えば、シリコン窒化膜をシリコン酸化膜で挟み込んだ３層構造のＳｉ系ダンパー膜が挙げられる。このように、ダンパー膜を積層構成とすることで、ダンパー機能としての膜剛性の確保、座屈回避等ダンパに必要な機能を得やすくできる。

ダンパー部材６０の供給側ダンパー６２及び回収側ダンパー６３は、ダンパーフレーム基板６５に形成される凹部（空隙）６４とその凹部を覆うダンパー膜６６とから構成される。凹部（空隙）６４は、ダンパー膜６６の変位を可能とするための変位空間である。供給側ダンパー６２及び回収側ダンパー６３の空隙６４は、空隙隔壁１６５によって互いに仕切られている。また、共通供給流路支流５２と、共通回収流路支流５３は、流路隔壁１５０によって互いに仕切られている。

図９は、従来の液体吐出ヘッドの上記積層方向に切った要部拡大断面図である。
図９に示すようにダンパー部材６０の空隙隔壁１６５および共通流路基板５０の流路隔壁１５０は、それぞれ、接着剤によりダンパー膜６６に接合されている。従来は、接着層６５ａの断面形状が、図中左右方向の長さが空隙隔壁１６５とほぼ同一な長方形の形状である。そのため、空隙隔壁１６５とダンパー膜６６との接合部の端面とダンパー膜６６とのなす角度が略直角であった。また、流路隔壁１５０とダンパー膜６６とを接合する接着層５０ａも、図中左右方向の長さが流路隔壁１５０とほぼ同一な長方形の形状である。そのため、流路隔壁１５０とダンパー膜６６との接合部の端面とダンパー膜６６とのなす角度も略直角であった。

図９に示す従来の構成では、ダンパー膜６６の空隙隔壁１６５との接合面６６ａの端部Ａ１や、流路隔壁１５０との接合面６６ａの端部Ａ２でクラックが発生した。これは、従来の構造では、ダンピングの際に、ダンパー膜６６が、接合面６６ａ，６６ｂの端部Ａ１，Ａ２を基点にしてダンパー膜６６が急激に変形し、上記端部Ａ１，Ａ２に応力集中が起こり、上記端部Ａ１，Ａ２でクラックが発生したと考えられる。

図１０は、本実施形態の液体吐出ヘッドの上記積層方向に切った要部拡大断面図である。
図１０に示すように、本実施形態では、空隙隔壁１６５のダンパー膜６６側端部と接着層６５ａとからなる接合部の断面形状を、ダンパー膜６６となす角度α１が鋭角となる末広がり形状とした。同様に、流路隔壁１５０のダンパー膜６６側端部と接着層５０ａとからなる接合部の断面形状を、ダンパー膜６６となす角度α２が鋭角となる末広がり形状とした。

このように、各接合部を、ダンパー膜６６に向かうに連れて広がるような末広がり形状とすることで、各接合部は、ダンパー膜６６の接合面６６ａ，６６ｂの端部Ａ１，Ａ２に向けて厚みが徐々に薄くなる。これにより、各接合部のダンパー膜６６の変形方向（図中上下方向）の剛性を接合面の端部Ａ１，Ａ２に向けて徐々に弱くできる。これにより、ダンパー膜６６がダンピングした際に、接合部の端部付近が、ダンパー膜６６ともに弾性変形し、ダンパー膜の各隔壁１６５，１５０との接合部の端部Ａ１，Ａ２側付近全体が緩やかに弾性変形する。よって、ダンピングの際に、ダンパー膜６６に応力が集中する箇所が生じるのを抑制することができ、ダンパー膜６６のクラックの発生を抑制することができる。

また、接合部とダンパー膜６６となす角度α１，α２の角度が小さいほど、接合部の剛性の低下をより緩やかにでき、ダンピングの際のダンパー膜の接合面の端部Ａ１，Ａ２付近の変形をより緩やかにでき好ましい。

空隙隔壁１６５と流路隔壁１５０のダンパー膜側の末広がり形状は、エッチング・フォトリソの条件を調整することで形成することができる。接着層６５ａ，５０ａの形状は、次のようにして形成している。すなわち、各隔壁１６５，１５０をダンパー膜６６に接合するための接着剤は、薄膜転写で接着剤を塗布しているが、ダンパー膜６６の接着剤が塗布される接合面６６ａ，６６ｂを表面処理して接着剤の濡れ性を上げて接着剤が広がりやすくしている。これにより、各接着層６５ａ，５０ａを、両端が接合面の端部Ａ１，Ａ２に向けて徐々に厚みが薄くなるような末広がり形状にすることができる。

次に、液体吐出ヘッドの駆動耐久試験について説明する。
駆動耐久試験は、各隔壁１６５，１５０とダンパー膜６６との接合部の構造が互いに異なる実施例および比較例を用意し、圧電素子４０を３０Ｖ、８０KHｚの駆動波形で駆動した。そして、１００億回毎に吐出評価を行い、吐出に異常があったヘッドを分解してＩＲ顕微鏡でダンパー膜６６を観察した。

［実施例１］
実施例１は、図１０に示したダンパー膜６６と空隙隔壁１６５との接合部およびダンパー膜６６と流路隔壁１５０の両方を断面末広がり形状としたものである。

［実施例２］
図１１は、実施例２の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図である。
図１１に示すように、実施例２は、流路隔壁１５０とダンパー膜６６との接合部のみを断面末広がり形状としたものであり、それ以外の構造は、実施例１と同様である。

［実施例３］
図１２は、実施例３の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図である。
図１２に示すように、実施例３は、空隙隔壁１６５とダンパー膜６６との接合部のみを断面末広がり形状としたものであり、それ以外の構造は、実施例１と同様である。

［実施例４］
図１３は、実施例４の液体吐出ヘッドの要部拡大断面図である。
図１３に示すように、実施例４は、空隙隔壁１６５を流路隔壁１５０に対してズレた位置でダンパー膜６６に接合したものであり、それ以外の構造は、実施例１と同様である。

［比較例１］
比較例１は、図９に示したダンパー膜６６と空隙隔壁１６５の接合部とのなす角度と、ダンパー膜６６と流路隔壁１５０の接合部とのなす角度の両方を直角としたものであり、それ以外は、実施例１と同様である。

比較例１については、１０００億回目の吐出評価で吐出に異常が発見され、ＩＲ顕微鏡でダンパー膜６６を観察したところ、ダンパー膜６６のクラックが確認された。一方、末広がり構造を有する実施例１～４は、１０００億回目の吐出評価で吐出に異常が発見されず、ＩＲ顕微鏡でダンパー膜６６を観察しても、ダンパー膜６６のクラックが確認されなかった。

以上の駆動耐久試験から、共通流路基板５０のダンパー膜６６との接合部およびダンパーフレーム基板６５のダンパー膜６６との接合部の少なくとも一方を断面末広がり形状とすることで、ダンパー膜６６のクラックの発生を抑制できることがわかった。

実施例２や実施例３のように、共通流路基板５０とダンパーフレーム基板６５の一方のみを末広がり形状とした場合は、ダンパー膜６６の変形が大きい場合に、末広がり形状でない方の接合面の端部で応力集中が発生するおそれがある。一方、実施例１のように、共通流路基板５０とダンパーフレーム基板６５の両方を末広がり形状とした場合は、ダンパー膜６６の変形が大きい場合でも、応力集中の発生を良好に抑えることができるというメリットがある。一方で、実施例２や実施例３のように、共通流路基板５０とダンパーフレーム基板６５の一方のみを末広がり形状とした場合は、以下のメリットがある。すなわち、実施例１の場合に比べて、接合面の端部からの接合部の剛性の上昇を緩やかにでき、よりなだらかにダンパー膜の接合面が変形するというメリットがある。

また、装置の構造によっては、接着層５０ａ，６５ａのみを断面末広がり形状にしてもよい。また、接着剤以外の接合方法でダンパーフレーム基板６５や共通流路基板５０をダンパー膜６６に接合してもよい。

次に、本実施形態の液体吐出ヘッド１を備えるヘッドモジュールの一例について、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は、本実施形態のヘッドモジュールの分解斜視説明図である。
図１５は、本実施形態のヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。

ヘッドモジュール１００は、液体を吐出する液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１と、複数のヘッド１を保持するベース部材１０３と、複数のヘッド１のノズルカバー１５となるカバー部材１１３とを備えている。また、ヘッドモジュール１００は、放熱部材１０４と、複数のヘッド１に対して液体を供給する流路を形成しているマニホールド１０５と、フレキシブル配線部材１０１と接続するプリント基板（ＰＣＢ）１０６と、モジュールケース１０７とを備えている。

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１６及び図１７を参照して説明する。
図１６は、本実施形態における液体を吐出する装置としてのインクジェット記録装置である印刷装置の概略説明図である。
図１７は、本実施形態の印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。

この液体を吐出する装置である印刷装置５００は、連続体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３とを備えている。また、印刷装置５００は、連続体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９なども備えている。

連続体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。この連続体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が印刷される。

本実施形態の印刷装置５００では、ヘッドユニット５５０に、上述した本実施形態に係る２つのヘッドモジュール１００Ａ，１００Ｂを共通ベース部材５５２に備えている。

そして、ヘッドモジュール１００Ａ，１００Ｂの搬送方向と直交する方向におけるヘッド１の並び方向をヘッド配列方向とするとき、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ａ１，１Ａ２で同じ色の液体を吐出する。同様に、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ｂ１、１Ｂ２を組とし、ヘッドモジュール１００Ｂのヘッド列１Ｃ１、１Ｃ２を組とし、ヘッド列１Ｄ１、１Ｄ２を組として、それぞれ所要の色の液体を吐出する。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の例について、図１８及び図１９を参照して説明する。
図１８は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図１９は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。

本例の印刷装置５００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であるヘッド１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のヘッド１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１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１は、液体循環装置と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。

この印刷装置５００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を吸着してヘッド１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１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、例えばヘッド１のノズル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。また、主走査移動機構４９３、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印刷装置５００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ヘッド１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。

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２０を参照して説明する。
図２０は、本例の液体吐出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４４０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、ヘッド１で構成されている。

なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０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２１を参照して説明する。
図２１は、本例の液体吐出ユニットの正面説明図である。

この液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取付けられたヘッド１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１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が挙げられる。また、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、エマルジョンなども挙げられる。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、液体循環装置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とする。

なお、ここでは、「液体吐出ユニット」について、液体吐出ヘッドとの組み合わせで説明しているが、「液体吐出ユニット」には上述した液体吐出ヘッドを含むヘッドモジュールやヘッドユニットと上述したような機能部品、機構が一体化したものも含まれる。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、ヘッドモジュール、ヘッドユニットなどを備え、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がある。また、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。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
液体流路から供給される各圧力室２１内のインクなどの液体を、圧電素子４０などの電気機械変換素子を駆動して各ノズル１１から吐出する液体吐出ヘッド１であって、液体流路を有する共通流路基板５０などの流路基板に接合されるダンパー膜と、ダンパー膜の流路基板との接合面とは反対側の面に接合され、ダンパー膜にダンパー機能を発揮させるダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板とを備え、流路基板とダンパー膜とダンパー基板とが積層する積層方向に切った断面図において、流路基板のダンパー膜との接合部およびダンパー基板のダンパー膜との接合部の少なくとも一方が、前記ダンパー膜とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状である。
ダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板のダンパー膜６６への接合部および、共通流路基板５０などの流路基板のダンパー膜６６への接合部が、共に、ダンパー膜に対して垂直に延び出すような断面形状の図９に示す従来例では、次の不具合があった。すなわち、ダンパー膜６６のダンピングの際に、ダンパー膜６６のダンパー基板との接合面６６ｂの端部Ａ１および流路基板との接合面６６ａの端部Ａ２を基点にしてダンパー膜６６が急激に変形する。その結果、ダンパー膜６６のこれら接合面の端部Ａ１，Ａ２に応力が集中し、経時の使用でダンパー膜６６にクラックが発生するという不具合である。
これに対し、態様１では、ダンパー基板のダンパー膜６６への接合部および流路基板のダンパー膜６６への接合部の少なくとも一方の断面形状を、ダンパー膜６６とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状としている。これにより、ダンパー基板の接合部および流路基板の接合部の少なくとも一方を、ダンパー膜６６の接合面６６ａ，６６ｂの端部Ａ１，Ａ２に向けて徐々に厚みが薄くなるような形状となり、接合部の剛性を、上記接合面の端部向けて徐々に弱くできる。これにより、ダンパー膜のダンピングの際に、接合部がダンパー膜とともに弾性変形し、ダンパー膜６６の接合面の端部付近の変形を緩やかにできる。これにより、ダンパー膜のダンピングの際にダンパー膜６６に応力集中が生じるのを抑制することができ、ダンパー膜６６にクラックが生じるのを抑制することができる。

（態様２）
態様１において、共通流路基板５０などの流路基板およびダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板の少なくとも一方は、接着剤により接合されており、接着剤からなる接着層の断面形状が、ダンパー膜６６とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状である。
これによれば、ダンパー膜６６に応力集中が発生するのを抑制することができる。

（態様３）
態様１または２において、共通流路基板５０などの流路基板の前記接合部と、ダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板の前記接合部の両方の断面形状が、ダンパー膜６６とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状である。
これによれば、実施形態で説明したように、共通流路基板５０などの流路基板の接合部およびダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板の接合部のいずれか一方のみを断面末広がり形状としたものに比べて、ダンパー膜６６に応力集中が発生するのを抑制することができる。

（態様４）
液体流路から供給される各圧力室２１内のインクなどの液体を、圧電素子４０などの電気機械変換素子を駆動して各ノズル１１から吐出する液体吐出ヘッド１であって、液体流路を有する共通流路基板５０などの流路基板に接合されるダンパー膜と、ダンパー膜の流路基板との接合面とは反対側の面に接合され、ダンパー膜にダンパー機能を発揮させるダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板とを備え、流路基板とダンパー膜とダンパー基板とが積層する積層方向に切った断面図において、流路基板のダンパー膜との接合部およびダンパー基板のダンパー膜との接合部の少なくとも一方は、接合部の端部の積層方向の厚みが、中央部よりも薄い。
これによれば、接合部の端部（実施形態では、接合面の端部Ａ１，Ａ２）の剛性を中央部よりも弱くでき、ダンパー膜のダンピングの際に、接合部がダンパー膜とともに弾性変形し、ダンパー膜６６の接合面の端部付近の変形を緩やかにできる。これにより、ダンパー膜のダンピングの際にダンパー膜６６に応力集中が生じるのを抑制することができ、ダンパー膜６６にクラックが生じるのを抑制することができる。

（態様５）
態様４において、共通流路基板５０などの流路基板のダンパー膜との接合部およびダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板のダンパー膜との接合部の少なくとも一方は、接合部の端部に向けて積層方向の厚みが薄くなっていく。
これによれば、実施形態で説明したように、ダンパー膜６６の接合面の端部付近の変形を緩やかにでき、ダンパー膜のダンピングの際にダンパー膜６６に応力集中が生じるのを抑制することができ、ダンパー膜６６にクラックが生じるのを抑制することができる。

（態様６）
請求項１乃至５いずれかにおいて、ダンパー膜６６は、共通流路基板５０の共通液室（本実施形態では、共通供給流路支流５２や共通回収流路支流５３）の壁面を形成し、ダンパーフレーム基板６５などのダンパー基板のダンパー膜６６を介して共通液室に対向する箇所にダンパー膜６６の変位を許容する空隙６４などの空隙部を有する。
これによれば、実施形態で説明したように、ノズル１１からの液体吐出時に生じる液体流路の圧力変動をダンパー膜６６のダンピングにより吸収することができ、他のノズル１１への影響（例えばクロストーク）を抑制することができる。これにより、各ノズル１１の液体吐出精度を安定させることができる。

（態様７）
液体吐出ユニットは、態様１乃至６のいずれかの液体吐出ヘッドを含む。
これによれば、経時にわたり良好に液体を吐出することができる。

（態様８）
液体を吐出する装置は、態様１乃至６のいずれかの液体吐出ヘッド、又は、態様７の液体吐出ユニットを備える。
これによれば、経時にわたり良好に液体を吐出することができる。

１：液体吐出ヘッド
１０：ノズル基板
１１：ノズル
１５：ノズルカバー
２０：流路板
２１：圧力室
２２：個別供給流路
２３：個別回収流路
２５：個別流路
３０：振動板
３１：振動壁面
３２：供給側開口
３３：回収側開口
４０：圧電素子
５０：共通流路基板
５０ａ：接着層
５２：共通供給流路支流
５３：共通回収流路支流
５４：供給口
５５：回収口
５６：共通供給流路本流
５７：共通回収流路本流
６０：ダンパー部材
６２：供給側ダンパー
６３：回収側ダンパー
６４：凹部（空隙）
６５：ダンパーフレーム基板
６５ａ：接着層
６６：ダンパー膜
６６ａ：接合面
６６ｂ：接合面
７０：アクチュエータ基板
８０：フレーム部材
１００：ヘッドモジュール
１０１：フレキシブル配線部材
１０２：駆動回路
１０３：ベース部材
１０４：放熱部材
１０５：マニホールド
１０７：モジュールケース
１１３：カバー部材
１５０：流路隔壁
１６５：空隙隔壁
４２０：維持回復機構
４４０：液体吐出ユニット
４４１：ヘッドタンク
５００：印刷装置
５０１：搬入手段
５０３：案内搬送手段
５０５：印刷手段
５０７：乾燥手段
５０９：搬出手段
５１０：連続体
５１１：元巻きローラ
５５０：ヘッドユニット
５５２：共通ベース部材
５５９：搬送ガイド部材
５９１：巻取りローラ
Ａ１：接合面の端部
Ａ２：接合面の端部

特開２０１６－２６９１２号公報

Claims

液体流路から供給される各圧力室内の液体を、電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記液体流路を有する流路基板に接合されるダンパー膜と、
前記ダンパー膜の前記流路基板との接合面とは反対側の面に接合され、前記ダンパー膜にダンパー機能を発揮させるダンパー基板とを備え、
前記流路基板と前記ダンパー膜と前記ダンパー基板とが積層する積層方向に切った断面図において、前記流路基板の前記ダンパー膜との接合部と、前記ダンパー基板の前記ダンパー膜との接合部の両方が、前記ダンパー膜とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路基板および前記ダンパー基板の少なくとも一方は、接着剤により接合されており、
前記接着剤からなる接着層の断面形状が、前記ダンパー膜とのなす角度が鋭角となるような末広がり形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
液体流路から供給される各圧力室内の液体を、電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記液体流路を有する流路基板に接合されるダンパー膜と、
前記ダンパー膜の前記流路基板との接合面とは反対側の面に接合され、前記ダンパー膜にダンパー機能を発揮させるダンパー基板とを備え、
前記流路基板と前記ダンパー膜と前記ダンパー基板とが積層する積層方向に切った断面図において、前記流路基板の前記ダンパー膜との接合部と、前記ダンパー基板の前記ダンパー膜との接合部の両方、接合部の端部の積層方向の厚みが、中央部よりも薄いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路基板の前記ダンパー膜との接合部および前記ダンパー基板の前記ダンパー膜との接合部の少なくとも一方は、接合部の端部に向けて積層方向の厚みが薄くなっていくことを特徴とする液体吐出ヘッド。
請求項１乃至４いずれか一項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記ダンパー膜は、前記流路基板の共通液室の壁面を形成し、
前記ダンパー基板の前記ダンパー膜を介して前記共通液室に対向する箇所に前記ダンパー膜の変位を許容する空隙部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
請求項１乃至５のいずれか一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。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６に記載の液体吐出ユニットを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。