JP2009083242A - 液滴吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる液滴吐出ヘッドの提供。
【解決手段】 液滴吐出ヘッド６が有する熱伝導性プレート材１３は、圧電ユニットとほぼ同面積を有し、圧電ユニットとに積層接合された配線ユニット１２の上面に液状接着剤７０を介して接着され、配線ユニット１２における熱伝導性プレート材１３との対向する面には、液状接着剤７０を捕捉するためのトラップ溝１６が、熱伝導性プレート材１３側へ向かって開口するようにして、平面視で圧電ユニットの外周縁に沿って形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに関する。

インクジェットプリンタ装置を一例とする液滴吐出装置として、液滴を吐出するノズル孔までの液体流路を内部に有する流路ユニットと、この液体流路内の液体に吐出圧力を付与することによってノズル孔から液滴を吐出させるための圧電ユニットと、該圧電ユニットを駆動すべく信号を出力する配線ユニットとを積層して構成した液滴吐出ヘッドを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

より具体的に説明すると、特許文献１に開示されているように、この種の液滴吐出ヘッドでは、平面視矩形状を成す流路ユニットの上面に、該流路ユニットより外形寸法が小さい圧電ユニットが積層接着され、更に該圧電ユニットの上面には可撓性帯状の配線ユニットの一端が積層接着されている。この圧電ユニットが駆動して流路ユニットのノズル孔から液滴を吐出させる一連の動作において、圧電ユニットがその駆動により発熱するため、その発熱が流路ユニット内の液体に伝達して流路ユニット内の液体を増粘させたり、伝熱する駆動発熱のばらつきにより、吐出特性にばらつきや吐出不良が出るなど、駆動による熱が吐出影響を与える場合がある。そのため、配線ユニットの上面には、アルミ材などから成る熱伝導性プレート材が積層接着されており、圧電ユニット駆動時の発熱が配線ユニットを通じて該プレート材に放散すると共に圧電ユニット全体の温度分布の均一化が図られることで熱影響による液滴吐出装置の吐出特性の影響を抑制している。
特開２００６−４４１９６号公報（特に、段落００３０及び図３を参照）

ところで、配線ユニットとプレート材との接着には、両面テープや液状接着剤を用いることが考えられるが、両面テープを用いた場合は、その貼付の仕方にバラツキが生じて部分的に浮きが生じたり、両面テープが比較的厚み寸法が大きく熱抵抗が高いといった事情から、配線ユニットとプレート材との間の熱伝導性が十分とは言えない場合がある。また、液状接着剤を用いた場合は、上述した浮きを防止でき且つ接着層の厚み寸法を小さくして熱抵抗を小さくすることができるというメリットがあるものの、その塗布量の調整が容易ではないため余剰分が配線ユニットとプレート材との隙間から外部へ漏出する場合がある。この余剰分の液状接着剤は、配線ユニットと圧電ユニットとの間に浸入して固化することで、圧電ユニットに対して固化部分が拘束された状態になるため、圧電ユニットの吐出するための変形を拘束、阻害するため、吐出特性に影響を与える可能性がある。

そこで本発明は、配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明は上述したような事情を鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、一方の面上に設けられた複数の駆動電極への信号に基づく駆動により、流路ユニットが有する液体流路内の液体に吐出圧力を付与する圧電ユニットと、前記駆動電極に対応した複数の給電端子を有して該給電端子と前記駆動電極とが対向するようにして前記圧電ユニットに積層される配線ユニットと、該配線ユニットにおける前記圧電ユニットの反対側に積層される熱伝導性プレート材とを備える液滴吐出ヘッドであって、前記熱伝導性プレート材は、平面視で前記圧電ユニットと略同一寸法を有し、液状接着剤を介して前記配線ユニットに接着されており、前記配線ユニットと前記熱伝導性プレート材との各対向面のうち少なくとも一方には、前記液状接着剤の余剰分を捕捉するためのトラップ溝が、他方へ向かって開口するようにして形成されている。

このような構成とすることにより、トラップ溝によって液状接着剤の余剰分を捕捉することができ、配線ユニットと熱伝導性プレート材との隙間から外部へ余剰分の液状接着剤が漏出するのを防止することができる。また、余剰分の液状接着剤が、圧電ユニットと配線ユニット間に漏出して固化するなど、圧電ユニットの駆動を拘束して吐出特性に影響を与えることを抑制し、液状接着剤を用いても信頼性のある液滴吐出ヘッドを提供できる。

また、前記トラップ溝は、平面視で前記複数の駆動電極が配設された領域よりも外方位置に形成されていてもよい。このような構成とすることにより、トラップ溝が余剰分の接着剤を捕捉することができるとともに、圧電ユニットが駆動して流路ユニットの液体に吐出圧力を与える平面視で複数の駆動電極に対応する領域には熱伝導性プレート材が配線ユニットと接着して熱を効果的に放散、または、均熱化させている。

また、前記トラップ溝は、平面視で前記熱伝導性プレート材の周縁部に沿って延設されていてもよい。このような構成とすることにより、熱伝導性プレート材と配線ユニットとの液状接着剤による接着剤領域を比較的広く確保することができるため、液状接着剤の余剰分のうち実際にトラップ溝へ至る量を減少させることができる。また、トラップ溝が熱伝導性プレート材の周縁部に沿って形成されているため、余剰分の液状接着剤が漏出するのを四方において防ぐことができ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供できる。

また、前記配線ユニットは、絶縁性を有して一方の面に前記給電端子が配設されたシート状の基材と、該基材の他方の面を被覆して表面が前記熱伝導性プレート材との対向面を成す中間層とを有し、該中間層はその表面側に開口するよう切り欠かれた、または、貫通された前記トラップ溝を有しており、前記中間層と前記熱伝導性プレート材とが前記液状接着剤を介して接続されていてもよい。このような構成とすることにより、従来から、アクチュエータとの電気的接続に用いていた配線ユニットの、基材の他方の面に、新たにトラップ溝を形成した中間層を配置させるだけでよいため、別途新たに部材を用意して位置合わせして接着させるような手段や構成、またそのような工程の必要がなく、容易かつ、低コストで実現することができる。また、中間層にトラップ溝を形成するため、トラップ溝の形状（平面視寸法、深さ寸法、及び配置など）の選択自由度が向上する。

また、前記配線ユニットが有する前記基材の一方の面には、開孔を通じて前記給電端子を露出させつつその他を被覆する絶縁性の被覆材が積層され、前記給電端子における前記開孔を通じた露出部分にはバンプが設けられており、該バンプを介して前記給電端子と前記駆動電極とが電気的に接続されていてもよい。このような構成とすることにより、従来のアクチュエータとの電気的接続に用いていた配線ユニットを利用して上述した液滴吐出ヘッドを実現することができる。

また、前記中間層は感光性レジストから成っていてもよい。このような構成とすることにより、トラップ溝のパターンニングが容易となるため、平面視形状が複雑なトラップ溝であっても所望位置や形状を容易に形成することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドについて図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドが搭載されたキャリッジの断面図であり、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットプリンタのインクを吐出するインクジェットヘッドに適用したものである。また、本発明のインクジェットプリンタは、単独のプリンタ装置としてだけでなく、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能などを備えた多機能装置（ＭＦＤ：Multi Function Device）のプリンタとしても適用することができる。

図示しないインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドが塔載されたキャリッジ１が、図示しない２本のガイド軸に跨って取り付けられ、図１の左右方向へ往復移動可能（走査可能）に構成されている。インクジェットヘッドは、キャリッジ１とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面（図１の紙面下側）に設けられたノズルから図示しない用紙搬送機構の搬送モータによって図１の紙面の裏面側に搬送される記録用紙にインクの液滴を噴射する。これにより、記録用紙に所望の文字や画像などが記録される。

図１に示すように、このキャリッジ１は、例えばシアン、マゼンダ、イエロー、及びブラックなどの各色のインク（液体）を、後述の流路ユニット１０へ互いに独立して供給する液体タンク３と、この液体タンク３を収容して保持するホルダケース４と、このホルダケース４の下部に支持フレーム５を介して取り付けられるインクジェットヘッド６とを備えている。また、このインクジェットヘッド６は、複数枚のプレートが積層接着されて内部に液体流路１０ａ（図２参照）を有する流路ユニット１０の上面にプレート型の圧電ユニット１１が積層接着されていて、この圧電ユニット１１の上面に外部機器との電気的な接続に用いられる配線ユニット（チップオンフィルム）１２がさらに接合され、該配線ユニット１２の上面には、熱伝導性プレート材１３が積層接着されている。配線ユニット１２には駆動回路であるドライバＩＣ５１が接続され、ドライバＩＣ５１は、本体側からの印字データをもとに選択的に圧電ユニットを駆動させる駆動信号に出力している。

図２は、図１に示すキャリッジ１が備えるインクジェットヘッド６の拡大断面図であり、図３は、流路ユニット１０と圧電ユニット１１と配線ユニット１２と熱伝導性プレート材１３と支持フレーム５との分解斜視図である。

図２に示すように、インクジェットヘッド６が有する流路ユニット１０は、夫々が長方形板状を成す圧力室プレート２０、第１スペーサプレート２１、絞りプレート２２、第２スペーサプレート２３、第１共通液室プレート２４、第２共通液室プレート２５、ダンパープレート２６、カバープレート２７、及びノズルプレート２８が、この順に上方から配設されてそれぞれ積層接着された構成となっている。

これらのうち、ノズルプレート２８はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート２１〜２７は４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）等の金属板であり、平面視で何れも長方形状を成し、各々５０〜１５０μｍ程度の肉厚を有している。各プレート２０〜２７には、電解エッチング、レーザ加工、又はプラズマジェット加工等により、各液体流路（チャンネル）１０ａを構成する開孔や、凹部が形成されている。

流路ユニット１０において最下層のノズルプレート２８には、微小径（２０μｍ程度）のインク滴吐出用のノズル孔２８ａが、微小間隔で多数個穿設されていて、ノズル孔２８ａはノズルプレート２８の長辺方向（図３のX軸方向）に沿って延びる列状に配置され、5列設けられている。流路ユニット１０において最上層に位置する圧力室プレート２０は、多数の圧力室孔２０ａが、ノズル孔２８ａの列に対応してＸ軸方向に沿って列状に、５列設けられている。この圧力室孔２０ａは、圧力室プレート２０の短辺方向（図３のＹ軸方向）に沿う平面視細長孔形状を成し、圧力室プレート２０をその厚み方向に貫通して形成されていて、その長手方向（Ｙ軸方向）がノズル孔２８ａの列と直交する方向に沿うように配置されている。そして、この圧力室孔２０ａは、上方から圧電ユニット１１が積層され、下方から第１スペーサプレート２１が積層されることにより、内部空間を有する圧力室３１を形成する。

第１スペーサプレート２１には圧力室孔２０ａの一端部に連通する連通孔２１ａが形成され、第２スペーサプレート２３には連通孔２３ａが形成され、更に、これらのプレート２１，２３間に介在する絞りプレート２２には、長孔形状を成す絞り孔２２ａが形成されている。そして、この絞り孔２２ａの一端部は第１スペーサプレート２１の連通孔２１ａに連通し、他端は第２スペーサプレート２３の連通孔２３ａに連通している。これら連通孔２１ａ，２３ａ及び絞り孔２２ａによって、圧力室３１と後述する共通液室３５とを連通させる絞り通路３３が形成されている。

また、各圧力室孔２０ａの他端部は、第１スペーサプレート２１、絞りプレート２２、第２スペーサプレート２３、２枚のマニホールドプレート２５、２６、ダンパープレート２６及びカバープレート２７に、穿設されている微小径の連通孔が互いに連通して成るノズル通路３６を介してノズルプレート２８の各ノズル孔２８ａに連通している。

第２スペーサプレート２３の下層に位置する第１共通液室プレート２４および第２共通液室プレート２５には、圧力室孔２０ａが列方向（Ｘ軸方向）に配置された位置に対応する下方位置にて、その列方向（Ｘ軸方向）に沿って延設された共通液室孔２４ａ、２５ａが各プレート２４，２５をその厚み方向に貫通して形成されている。この共通液室孔２４ａ、２５ａは、ノズル列、圧力室列に対応して各インク色ごとに計５列が設けられている（図示せず）。２枚の共通液室プレート２４、２５を積層し、その上面を第２スペーサプレート２３で覆い、下面をダンパプレート２６で覆うことにより、共通液室３５が形成される。

また、圧力室プレート２０から第２スペーサプレート２３の各プレートの長手方向（Ｘ方向）の一端部には、上下の位置を対応させて、各インク色ごとに、４つの液体供給路３４が穿設されていて、キャリッジ１にインクジェットヘッドが装着されたときに、液体タンク３に連通し、図示しないインクジェットプリンタ本体側に静置された各色のインクカートリッジからのインクが、液体タンク３、液体供給路３４を介して共通液室３５の長手方向の一端部に供給されることで、流路ユニット１０内にインクが供給される。また、各共通液室孔２４ａは、絞り通路３３を介して圧力室３１に連通している。なお、ノズル列、圧力室列、共通インク室がＹ方向に５列あるのに対して、インク供給口が４つあるのは、使用頻度の高いブラックインクに対しては、１つのインク供給口から２つの共通インク室列、圧力室列およびノズル列にインクが供給されるからである。

ダンパープレート２６は、その共通液室３５との対向面とは反対側の面であって、各共通液室３５の位置に対応する箇所を、下方から凹状に窪ませて薄肉に形成した５つのダンパ壁２６ａを有している。そして、このダンパープレート２６に、カバープレート２７が下方から積層接着されることにより、両プレート２６，２７間にダンパスペース２６ｂが形成されている。また、カバープレート２７には、複数のノズル孔２８ａを有するノズルプレート２８が下方から積層接着されている。

このようなプレート２０〜２８を積層接着することにより、図２に示すような流路ユニット１０が構成される。そしてこの流路ユニット１０内には、液体タンク３に連通する液体供給路３４から、共通液室３５、絞り通路３３、圧力室３１、及びノズル通路３６を経てノズル孔２８ａに至る液体流路１０ａが形成されている。

一方、図２に示すように圧電ユニット１１は、多数枚の圧電シート４０〜４５と絶縁性を有するトップシート４６（拘束層となる）とが積層されて構成されている。圧電シート４０〜４５は、夫々の厚みが略３０μｍ程度のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックス材料から構成されている。

各圧電シート４０〜４５のうち、最下層の圧電シート４０から上方へ数えて偶数番目の圧電シート４１，４３の上面には、各圧力室３１の位置に個別に対応するよう配置された多数の個別電極４７が、圧力室３１が形成する各列に対応するようＸ軸方向に沿って列状に配設され、且つこの列がＹ軸方向に５列になるよう印刷形成されている。また、最下層の圧電シート４０から上方へ数えて奇数番目の圧電シート４０，４２，４４の上面には、平面視したときに個別電極４７を列ごとに全てを覆うように配置された共通電極４８が印刷形成されている。そして、個別電極４７及び共通電極４８は、各圧電シート４０〜４５及びトップシート４６の側端面又は図示しないスルーホールに設けた図示しない中継配線（導電性接着剤を充填または塗布）を介し、トップシート４６の上面に設けられた表面電極４９（図３も参照）と電気的に接続されている。圧電ユニット１１は、各個別電極４７と流路ユニット１０の各圧力室３１を対向させて、互いに接着され固定される。

表面電極４９は、個別電極にスルーホールによって導通された個別表面電極（駆動電極）４９ａを有し、この個別表面電極４９ａは、平面視でＸ軸方向に沿う細長形状を成し、圧電ユニット１１の最上層の圧電シート４６の上面にて、圧力室３１と重なるように設けられており、圧力室３１と対応してＸ軸方向に沿って列状に配設され、且つこの列がＹ軸方向に５列形成されている。また、表面電極４９は、圧電シート４６の上面にて、複数の個別表面電極４９ａの集合を挟むようにＸ軸方向の両端部（短辺）に沿って帯状に形成された共通表面電極４９ｂを有している。この共通表面電極４９ｂは、共通電極４８とスルーホールを介して導通し、グランドに接地されている。このような表面電極４９は、Ａｇ−ｐｄ系の導電材を用いてスクリーン印刷されている。

この圧電ユニット１１の上面には、配線ユニット１２の一端部が接合される。配線ユニット１２は可撓性帯状の配線部材でその一端部には、圧電ユニット１１上面の各表面電極４９に対応して複数の給電端子５０が形成されていて、個別表面電極４９ａに対応する個別給電端子が、Ｘ軸方向に沿う列状に配設され且つこの列がＹ軸方向に５列形成され、帯状の共通表面電極４９ｂに対応する位置に適宜Ｙ軸方向に距離を有して共通給電端子が設けられている。そして、各表面電極４９に各給電端子５０を対応して位置合わせし、配線ユニット１２の一端部がアクチュエータに積層接合され、他端部が給電端子５０の列方向とは直角する方向（Ｙ軸方向）に引き出されている。配線ユニット１２の引き出された途中においては、駆動回路を含むドライバＩＣ５１（図３参照）が実装されている。配線ユニット１２には、図示しないが、その引き出された方向（Ｙ軸方向）に沿って複数の導線が配線されていて、本体側からの駆動信号をドライバＩＣ５１に入力する導線が、配線ユニット１２の他端部からドライバＩＣ５１まで接続され、ドライバＩＣ５１からは、各給電端子５０へ出力する別の導線が各給電端子５０まで接続されている。また、後述するように給電端子５０にはハンダバンプ５２が付着しており、圧電ユニット１１とその上面に積層された配線ユニット１２とは、このハンダバンプ５２を介して各給電端子５０と各駆動電極４９とが電気的に接続される。

更に、詳しくは後述するが、配線ユニット１２の上面には、液状接着剤７０（図４参照）を介して熱伝導性プレート材１３が積層接着されている。熱伝導性プレート材１３は、圧電ユニットと平面視でほぼ同じ面積を有するＹ方向に長い長方形の扁平な板材で、配線ユニットよりも剛性が高く、熱伝導性に優れた素材からなっていて、例えば、アルミニウム、銅、ＳＵＳなどの金属板が適用されている。

このような構成を成す液滴吐出ヘッド６は、以下のようにして動作し、ノズル孔２８ａから液体を吐出する。即ち、液体タンク３から図示しないフィルタを介して供給された液体が、液体供給路３４、共通液室３５、絞り通路３３、圧力室３１、及びノズル通路３６から成る液体流路１０ａ内に充填されている。この状態でドライバＩＣ５１から圧電ユニット１１へ選択的に駆動信号（駆動電位）を付与し、複数の個別電極４７を選択的に所定電位とすると、電位を付与された個別電極４７と共通電極４８との間に電位差が生じ、圧電シート４１〜４４の活性部に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。ここで活性部とは、各圧電シート４１〜４４において個別電極４７と共通電極４８とに挟まれた部分をいい、実質的には上述したような積層方向の歪み変形が生じる部分をいう。そして、このように活性部が変形すると、最下層の圧電シート４０が対応する圧力室３１内へ突出するため、圧力室３１の内圧が上昇し、内部の液体がノズル通路３６を通じてノズル孔２８ａから外部へ吐出される。

また、圧力室３１の内圧の上昇により生じた圧力波は、周囲より断面積を小さく形成された絞り通路３３にて減衰され、残りの圧力波は、ダンパ壁２６ａが弾性変形することによって吸収される。これにより、一の圧力室３１にて生じた圧力波が、共通液室３５を経て他の圧力室３１へ及ぶのを抑制している。

また、液体の吐出に際して駆動する圧電ユニット１１の個別電極４７（及び個別表面電極４９ａ）から、駆動するときに熱が生じるが、この熱は積層する配線ユニット１２を通じて熱伝導性プレート材１３へ伝えられ、該熱伝導性プレート材１３から外部へ放散される。更に、この熱の一部は熱伝導性プレート材１３内で拡散し、圧電ユニット１１の温度が均一化されるようになっている。

また、このような液滴吐出ヘッド６は、図３に示すように矩形枠状を成す支持フレーム５によってホルダケース４（図１参照）に支持される。より具体的に説明すると、図３に示すように支持フレーム５は、流路ユニット１０よりもその外形形状が大きく、平面視長方形状のプレート部材の中央部分に開口５ａが形成されることによって枠状を成している。この開口５ａは、圧電ユニット１１の外形寸法より若干大きい開口面積を有するように形成されており、支持フレーム５は、配線ユニットの他端側が開口５ａから引き出され、開口５ａ内に圧電ユニット１１が位置するようにして流路ユニット１０の上面１０ａと支持フレーム５とが接着固定される。

この際、支持フレーム５において開口５ａを形成する内周部５ｂと、圧電ユニット１１の外周部１１ａとの間には、流路ユニット１０の上面１０ｂを底面とする空隙路６０が形成される。そして、この空隙路６０には液状封止剤６６（図２参照）が注入され、支持フレーム５と流路ユニット１０との接合箇所を封止している。なお、支持フレーム５の長手方向の一端部には、流路ユニット６が有する液体供給路３４に対応して液体供給孔５ｃが形成されており、液体タンク３からの液体は、この液体供給孔５ｃを介して流路ユニット６の液体供給路３４へ導入される。そして、このように流路ユニット１０に支持フレーム５が接着固定された状態で、該支持フレーム５はホルダケース４の底部に、接着剤４ａによって取り付けられる（図１参照）。

図４は、上述したインクジェットヘッド６の拡大断面図であり、主に圧電ユニット１１と配線ユニット１２と熱伝導性プレート材１３との構成を示しており、図５（ａ）、図５（ｂ）はインクジェットヘッド６の平面図であって熱伝導性プレート１３は二点鎖線で示し、説明のため、熱伝導性プレート材１３や、配線ユニット１２を透過させた状態で示している。

図４に示すように、配線ユニット１２は、ポリイミドなどから成る可撓性帯状の基材シート１２ａ（厚み３８μｍ）を有している。該基材シート１２ａの一方の面（図４での下面）には銅箔からなる導電材層が設けられており、この導電材層によって、圧電ユニット１１の上面に配された各駆動電極４９に対応する複数の各給電端子５０と、該給電端子５０に接続される図示しない導線とが形成されている（図５も参照）。

また、導電材層の一方の面（図４での下面）には、導線材層のほぼ全面を覆うようにして、感光性レジストからなる絶縁性被覆材１４が下方から積層されていて、開孔１４ａを通じて各給電端子５０を部分的に露出させるようにしている。部分的に露出された各給電端子５０には、ハンダなどの導線性接合部材によるバンプ５２が形成される。そして、各給電端子５０と各駆動電極４９とを対応するように位置合わせし、配線ユニット１２の上方からバーヒーターなどで加熱加圧させることで、配線ユニット１２と圧電ユニット１１とが溶融したハンダを介して接続接合される。なお、ハンダはスクリーン印刷で形成され、リフロー工程後、冷却することでバンプが形成される。

また、基材シート１２ａの他方の面（図４での上面）には、感光性レジストから成る平面視長方形状の中間層１５が積層されている。図５（ａ）に示すようにこの中間層１５は、圧電ユニット１１と平面視でほぼ同面積且つ同形状を有する長方形状を有している。そして中間層１５は、その表面（基材シート１２ａとは反対側で熱伝導性プレート１３側）に、平面視で直線状を成すトラップ溝１６が、圧電ユニット１１（または熱伝導性プレート１３）の外周縁部近傍の各辺に沿った４箇所に独立して形成されている。トラップ溝１６は、図４に示すように中間層１５が熱伝導性プレート材１３側に向かって開口するように切り欠かれて形成されており、図４に示すものでは中間層１５の表面側から裏面側へ貫通して形成されている。中間層１５は、前述の絶縁性被覆材１４と同様の感光性レジストであって、導線材層が配設された基材シート１２ａの一方の面に前述の被覆材１４を積層してその一部をフォトレジスト等で除去して各給電端子５０を部分的に露出させるに際し、基材シート１２ａの他方の面において、中間層１５を積層してその一部をフォトレジスト等により除去することでトラップ溝１６が形成される。感光の具体的な手法については公知のものを用いればよいが、感光レジストを用いてトラップ溝１６を形成することにより、トラップ溝１６のパターンニングが容易であって、平面視形状が複雑な場合も容易に形成することができる。なお、ハンダバンプ５２の形成は、中間層およびトラップ層が形成された後に行う方が好ましい。

そして、このように形成された中間層１５の表面または、熱伝導性プレート材１３の下面に液状接着剤７０が部分的に塗布されて、押圧させることで互いに対向する幅広面の間をその面方向に沿って液状接着剤７０が広がり、接着固定される。このとき、液状接着剤７０がトラップ溝１６の形成領域にまで広がると、液状接着剤７０がトラップ溝１６内に侵入して保持される。つまり、液状接着剤７０は、中間層１５の上面と熱伝導性プレート材１３の下面との間において、トラップ溝１６に囲まれた内側の領域において広がり、その両者を接着固定している。（図５にて二点鎖線で示す液状接着剤７０参照）。

以上に説明したようなインクジェットヘッド６によれば、液状接着剤７０が、トラップ溝１６が形成された領域にまで広がり、到達した液状接着剤７０はトラップ溝１６によって保持されるため、熱伝導性プレート材１３と配線ユニット１２との接着固定を確実にし、また、余剰分の液状接着剤７０がある場合には、余剰分の接着剤７０をトラップ溝１６にて捕捉することができ、配線ユニット１２と熱伝導性プレート材１３との隙間から外部へ余剰分が漏出するのを防止することができる。また、トラップ溝１６を圧電ユニット１１（または熱伝導性プレート材１３）の外周辺部に沿って設けられているため、圧電ユニット１１と熱伝導性プレート材１３との接着面積を広く有することができるだけでなく、より確実に液状接着剤７０の余剰分の漏出を防止させることができる。また、接着面積が広いことで、液状接着剤７０が各対向する面間を面方向に沿って広い領域で広がるため、実際にトラップ溝１６へ至る余剰分の液状接着剤７０の量を減少させることができる。このように余剰分の液状接着剤７０をトラップ溝１６にて保持・捕捉させているため、液状接着剤７０が漏出して圧電ユニット１１と配線ユニット１２との間に侵入して固化し、圧電ユニット１１の駆動を阻害することがなくなるため、信頼性の高いインクジェットヘッド６を提供することができる。

また、トラップ溝１６は、図５（ｂ）のように、中間層１５において平面視で圧電ユニット１１の個別表面電極４９ａが配置されている領域よりも外方に設けてもよい。図５（ｂ）では、ＸＹ方向に列状に複数列並ぶ個別表面電極４９ａを外方から取り囲むようにトラップ溝１６が延設されている。圧電ユニット１１の個別表面電極４９ａは、上述したように、ドライバＩＣ５１からの駆動信号に基づいて選択的に駆動して圧力室３１への変形がなされるため、個別表面電極４９ａの近傍領域における駆動発熱量が多い。そのため、この駆動する個別表面電極４９ａの配置領域よりも外方にトラップ溝を設けることで、前述した液状接着剤７０を保持・捕捉して余剰分の漏出を防止させるとともに、熱伝導性プレート材１３への熱の伝播面積を対応して接着させることができ、駆動熱を効果的に放散させることができる。なお、この場合、中間層１５において、平面視で圧電ユニット１１の個別表面電極４９ａを挟む両端側に設けられた帯状の共通表面電極４９ｂの設置領域に対応する領域にトラップ溝１６が配設されることになり得るが、共通表面電極４９ｂはグランド電位に接地されているため、駆動の発熱の影響を受けないため、放熱効果に影響はない。

また、トラップ溝１６は、従来圧電ユニット１１と外部電源との接続に用いられてきた配線ユニット１２に対して、中間層１５を設けるだけでよく、トラップ溝１６も容易に形成させることができるため、別途新たに部材を用意し、位置合わせして接着させるような手段や構成、またそのような工程の必要がなく、容易かつ、低コストで実現することができる。

ところで、上述した例では直線状のトラップ溝１６が熱伝導性プレート材１３の各辺に沿って互いに連通しないように配設された構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。

図６は、トラップ溝１６の他のバリエーションを示す図面である。図６に示すように、熱伝導性プレート材１３の各辺に沿って周回する一連のトラップ溝１６であってもよく（図６（ａ）参照）、中間層１５を貫通せずに表面側に開口する凹状の断面形状であってもよい。凹み形状または、貫通孔の厚み、幅寸法、形状等は適宜変更可能である。（図６（ｂ）参照）。また、図６（ｃ）に示すように、熱伝導性プレート材１３の下面（配線ユニット１２との対向面）に凹状のトラップ溝１６を形成してもよく、図６（ｄ）に示すように、熱伝導性プレート材１３の下面と中間層１５との両方にトラップ溝１６を設けてもよい。

図７は、トラップ溝１６の更に他のバリエーションを示すインクジェットヘッド６の拡大断面図である。図７に示すトラップ溝１６は、図４に示したものと概ね同じであるが、トラップ溝１６の底面に突設された仕切壁１６ａを有している（図７では２つ）。この仕切壁１６ａは、トラップ溝１６の横断面積を複数の小断面積に仕切るものであり、トラップ溝１６に沿って延設されている。

このような仕切壁１６ａを設けた場合は、トラップ溝１６の一部に余剰の液状接着剤７０が入り込んだときに、この液状接着剤７０を毛細管現象によってトラップ溝１６の伸延方向へ誘導することが期待できる。従って、特に使用する液状接着剤７０の粘性が小さいときには、その余剰分をトラップ溝１６から外方へ溢れ出ないように捕捉することができて、トラップ溝１６全体の容積を有効活用することができる。なお、仕切壁１６ａの高さ寸法はトラップ溝１６の深さ寸法と同程度であってもよいが、毛細管現象を利用するため、トラップ溝１６において仕切壁１６ａに仕切られたスペースの幅寸法と同程度以下であることが好ましい。また、仕切壁１６ａは１つだけ設けてもよいし、３つ以上複数設けてもよいことは言うまでもない。また、このようなトラップ溝１６を熱伝導性プレート材側に設けてもよい。

本発明は、配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる液滴吐出ヘッドに適用することができる。

インクジェットプリンタヘッドを一例とする本実施の形態に係るインクジェットヘッドを備えるキャリッジの断面図である。 図１に示すキャリッジが備えるインクジェットヘッドの拡大断面図である インクジェットヘッドを流路ユニットと圧電ユニットと配線ユニットと熱伝導性プレート材と支持フレームとに分解してときの斜視図である。 インクジェットヘッドの拡大断面図であり、主に圧電ユニットと配線ユニットと熱伝導性プレート材との構成を示している。 インクジェットヘッドの平面図である。 インクジェットヘッドの他の構成を示す平面図である。 トラップ溝の他のバリエーションを示す図面である。 トラップ溝の他のバリエーションを示す図面である。 トラップ溝の他のバリエーションを示す図面である。 トラップ溝の他のバリエーションを示す図面である。 トラップ溝の更に他のバリエーションを示すインクジェットヘッドの拡大断面図である。

符号の説明

６ インクジェットヘッド
１０ 流路ユニット
１０ａ 液体流路
１１ 圧電ユニット
１２ 配線ユニット
１２ａ 基材シート
１３ 熱伝導性プレート材
１４ 絶縁性被覆材
１５ 中間層
１６ トラップ溝
１６ａ 仕切壁
４９ 駆動電極
５０ 給電端子
５２ ハンダバンプ
７０ 液状接着剤

Claims (6)

1. 一方の面上に設けられた複数の駆動電極への信号に基づく駆動により、流路ユニットが有する液体流路内の液体に吐出圧力を付与する圧電ユニットと、前記駆動電極に対応した複数の給電端子を有して該給電端子と前記駆動電極とが対向するようにして前記圧電ユニットに積層される配線ユニットと、該配線ユニットにおける前記圧電ユニットの反対側に積層される熱伝導性プレート材とを備える液滴吐出ヘッドであって、
   前記熱伝導性プレート材は、平面視で前記圧電ユニットと略同一寸法を有し、液状接着剤を介して前記配線ユニットに接着されており、
   前記配線ユニットと前記熱伝導性プレート材との各対向面のうち少なくとも一方には、前記液状接着剤を捕捉するためのトラップ溝が、他方へ向かって開口するようにして形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記トラップ溝は、平面視で前記圧電ユニットの外周縁部に沿って延設されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記トラップ溝は、平面視で前記複数の駆動電極が配設された領域よりも外方位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記配線ユニットは、絶縁性を有して一方の面に前記給電端子が配設されたシート状の基材と、該基材の他方の面を被覆して表面が前記熱伝導性プレート材との対向面を成す中間層とを有し、該中間層はその表面側に開口するよう切り欠かれた、又は貫通された前記トラップ溝を有しており、前記中間層と前記熱伝導性プレート材とが前記液状接着剤を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記配線ユニットが有する前記基材の一方の面には、開孔を通じて前記給電端子を露出させつつその他を被覆する絶縁性の被覆材が積層され、前記給電端子における前記開孔を通じた露出部分にはバンプが設けられており、該バンプを介して前記給電端子と前記駆動電極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記中間層は感光性レジストから成ることを特徴とする請求項４又は５に記載の液滴吐出ヘッド。

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