JP2021000788A - 液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定板の開口内に露出するモールドを劣化しにくくし、液体吐出ヘッドの信頼性を高めること。【解決手段】連通板２５と、連通板２５に積層されるノズル基板２３と、連通板２５に積層されノズル基板２３側に第２基板側端部７２を有するコンプライアンス基板３７と、コンプライアンス基板３７に積層されノズル基板２３側に第３基板側端部４４を有する固定板１４と、ノズル基板２３と固定板１４との間で、コンプライアンス基板３７を覆うように配置されるモールド４２と、を有する記録ヘッド３であって、コンプライアンス基板３７は、第２基板側端部７２に交差し連通板２５に対向配置される上面７０と、第２基板側端部７２に交差し上面７０に対向配置される下面７１とを有し、モールド側端部領域４５において、上面７０は下面７１よりも広いことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置に関する。

液体を吐出するノズルと、ノズル側の面に取り付けられる固定板等の基板とを備えた液体吐出ヘッド（液体噴射ヘッド）が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の液体吐出ヘッドは、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧電素子（アクチュエーターの一種）を備え、この圧電素子の駆動によりノズル基板に開設されたノズルから液体を吐出させるように構成されている。また、ノズル基板が接合された側の面には、当該ノズル基板を露出させる開口が形成された固定板が設けられている。そして、固定板の開口の縁とノズル基板との間の領域には、接着剤や充填剤等で構成されるモールドが充填されている。

特開２０１７−１２１７６０号公報

特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、ノズルからインク等の液体が噴射された際に霧状のミストが発生する虞がある。ここで、モールドが固定板の開口内に露出しているため、発生したミストがモールドに付着し、液体に含まれる成分がモールドに侵入し、モールドが変形し、モールドに亀裂が生じるおそれがあった。さらに、モールドに亀裂が生じると、亀裂から液体が侵入し、液体吐出ヘッドが劣化するおそれがあった。

本願の液体吐出ヘッドは、第１基板と、前記第１基板に積層されるノズル基板と、前記第１基板に積層され、前記ノズル基板と異なる位置に位置し、前記ノズル基板側に第２基板の端部を有する第２基板と、前記第２基板に積層され、前記ノズル基板側に第３基板の端部を有し、前記第３基板の端部が前記第２基板の端部よりも前記ノズル基板と反対側にずれた位置に位置する第３基板と、前記ノズル基板と前記第３基板との間で、前記第２基板の一部を覆うように配置されるモールドと、を有する液体吐出ヘッドであって、前記第２基板は、前記第２基板の端部に交差し前記第１基板に対向配置される上面と、前記第２基板の端部に交差し前記上面と反対側の下面とを有し、前記第２基板の前記モールドにて覆われた領域において、前記上面は前記下面よりも広いことを特徴とする。

実施形態１に係るプリンターの概要を示す概略図。 実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図。 実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図。 図３の破線で囲まれた領域の拡大断面図。 シート状に成形したモールド上に、インクを染み込ませた布を当接させ、一定時間放置した後の状態を示す写真。 モールドに付着したインクの影響を示す模式図。 比較例１に係る記録ヘッドのモールド側端部領域の状態を示す断面図。 比較例１に係る記録ヘッドのモールド側端部領域の状態を示す断面図。 比較例１に係る記録ヘッドのモールド側端部領域の状態を示す断面図。 比較例２に係る記録ヘッドのモールド側端部領域の状態を示す断面図。 実施形態２に係る記録ヘッドにおけるモールド側端部領域の拡大断面図。 実施形態３に係る記録ヘッドにおけるモールド側端部領域の拡大断面図。 実施形態３に係る記録ヘッドにおけるモールド側端部領域の拡大断面図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際と異ならせている。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るプリンター１の概要を示す概略図である。なお、プリンター１は、本願における液体吐出装置の一例である。
最初に、図１を参照し、本実施形態に係るプリンター１の概要を説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るプリンター１は、記録紙等の記録媒体２の表面に対してインクなどの液体を吐出して画像等の記録を行う装置である。プリンター１は、液体吐出ヘッドの一例である記録ヘッド３、記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向（Ｘ方向）に移動させるキャリッジ移動機構５、及び記録媒体２を副走査方向（搬送方向、Ｙ方向）に搬送する搬送機構６等を備えている。主走査方向と副走査方向とは略直交する。インク８０（図７Ｂ参照）は、液体供給源となるインクカートリッジ７に貯留されている。インクカートリッジ７は記録ヘッド３に対して装着されており、着脱可能である。
なお、インクカートリッジが、プリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジから供給流路を通じて、記録ヘッド３にインクが供給される構成も採用可能である。

キャリッジ移動機構５は、タイミングベルト８を備えている。タイミングベルト８は、ＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。パルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に設置されたガイドロット１０に沿って、主走査方向に往復移動する。

図２は、本実施形態に係る記録ヘッド３の分解斜視図である。図３は、本実施形態に係る記録ヘッド３の要部断面図である。なお、図３では、記録ヘッド３のうちのヘッド本体１３と固定板１４を示している。図４は、図３の破線で囲まれた領域４５の拡大断面図である。
なお、図３の破線で囲まれた領域４５は、本願におけるモールド側端部領域に対応し、以降、モールド側端部領域４５と称す。また、図４は、モールド側端部領域４５の状態を示す拡大断面図でもある。
次に図２〜図４を参照し、本実施形態に係る記録ヘッド３の概要を説明する。

図２に示すように、記録ヘッド３では、ホルダー１２、複数のヘッド本体１３、及び、固定板１４等が積層されている。ホルダー１２は、合成樹脂製の部材であり、その上面にカートリッジ装着部１５を有している。このカートリッジ装着部１５には、各色のインクカートリッジ７に対応して複数のインク導入針１６が主走査方向に沿って横並びに配置されている。インクカートリッジ７内に挿入されるインク導入針１６は、中空針状の形態をとっている。インクカートリッジ７内に貯留されたインク８０は、インク導入針１６を介して、ホルダー１２内の流路（図示省略）に導入される。
なお、インクカートリッジ７からホルダー１２内にインク８０を導入する手段として、インク導入針１６を用いなくてもよい。例えば、インク８０の供給側と受け手側にそれぞれインク８０を吸収可能な多孔質部材を設け、この多孔質部材同士を接触させることで、インク８０を授受する構成を採用することも可能である。

ホルダー１２の下方には、複数のヘッド本体１３が取り付けられている。本実施形態においてヘッド本体１３は、主走査方向に直交する方向に、ヘッド本体１３のノズルの配列方向（Ｙ方向、後述）の位置を揃えた状態で、主走査方向に沿って４つ配置されている。
各ヘッド本体１３は、互いに位置決めされた状態で、固定板１４によって固定されている。詳細には、各ヘッド本体１３がホルダー１２の収容部に収容された状態で、ヘッド本体１３の下部と固定板１４が接着されることでヘッド本体１３が固定される。固定板１４はホルダー１２に対して接着、ねじ留め、勘合等によって固定される。言い換えると、各ヘッド本体１３は、固定板１４によってホルダー１２の収容部に固定される。なお固定板１４は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成された部材であり、ヘッド本体１３の下面及び側面を保護する。
また、固定板１４には各ヘッド本体１３のノズル２４を露出させる開口１４ａが、各ヘッド本体１３に対応して４つ形成されている。なお、記録ヘッド３に配置するヘッド本体１３は１つ以上であれば、その数量は問わない。また、固定板１４の外周形状もヘッド本体１３側に折り曲げてある必要はない。

次に、ヘッド本体１３の構成について説明する。
図３に示すように、ヘッド本体１３は、アクチュエーターユニット１７及び流路ユニット１８が積層された状態でヘッドケース１９に取り付けられている。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。

本実施形態におけるヘッドケース１９は、合成樹脂からなる箱状の部材である。図３に示すように、ヘッドケース１９の中央部には、配列方向に沿って収容空間２０及び貫通空間２２が形成されている。
収容空間２０は、アクチュエーターユニット１７が収容される空間であり、アクチュエーターユニット１７の高さ分だけヘッドケース１９の下面から板厚方向（すなわち、下面に直交する方向）の途中まで凹んだ形状になっている。
貫通空間２２は、この収容空間２０の上面側に開口している。貫通空間２２及び収容空間２０には、圧電素子３２に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル３５（配線の一種）が配置される。なお、フレキシブルケーブル３５は、図２及び図３に示すように、貫通空間２２の上面からヘッド本体１３の外側まで延在し、ホルダー１２内に設けられた制御基板（図示省略）に接続される。
また、ヘッドケース１９の内部には、インク８０が流れる液体流路２１が形成されている。この液体流路２１はホルダー１２内の流路と、後述の共通液室２６（本願における液室に相当）とを接続する流路である。本実施形態では、収容空間２０及び貫通空間２２を挟むように、ヘッド本体１３の長手方向の両側に液体流路２１が形成されている。

ヘッドケース１９の下面には、流路ユニット１８が配置されている。この流路ユニット１８は、連通板２５（本願における第１基板に相当）、ノズル基板２３、及びコンプライアンス基板３７（本願における第２基板に相当）が積層されて成る配列方向に沿って長尺な基板である。連通板２５は、シリコン製の板材であり、本実施形態では、表面（上面及び下面）の結晶面方位を（１１０）面としたシリコン単結晶基板からなる。
この連通板２５には、図３に示すように、液体流路２１と連通し、各圧力室３０に共通なインク８０が貯留される共通液室２６と、この共通液室２６を介して液体流路２１からのインク８０を各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２７と、圧力室３０とノズル２４とを連通するノズル連通路２８とが形成されている。このように、連通板２５には、内部に共通液室26が設けられている。すなわち、本願の第１基板は、内部に共通液室２６が設けられた連通板２５である。
共通液室２６は、ノズル列方向に沿った長尺な空間であり、液体流路２１に対応して、収容空間２０及び貫通空間２２を挟むように、両側にそれぞれ形成されている。個別連通路２７は、共通液室２６の圧力室３０に対応する位置に複数形成されている。すなわち、個別連通路２７は、圧力室３０の並列方向（つまり、ノズル列方向）に沿って複数形成されている。同様に、ノズル連通路２８も、ノズル列方向に沿って複数形成されている。

ノズル基板２３は、連通板２５の下面に接合されたシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態のノズル基板２３は、コンプライアンス基板３７と重ならないように、コンプライアンス基板３７から外れた領域に配置されている。すなわち、ノズル基板２３は、連通板２５の共通液室２６の下面側の開口に重ならない連通板２５の中央の領域に配置されている。
このノズル基板２３の下面であるノズル面４０には、複数のノズル２４がノズル基板２３の配列方向（Ｙ方向）に沿って配列されることにより、ノズル列が形成されている。本実施形態では、２列に形成された圧力室３０の列に対応して、ノズル列が２列形成されている。なお、ここでは搬送方向と配列方向が同じ方向である系について説明したが、必ずしも同じ方向でなくとも良い。例えば搬送方向と配列方向とが斜めに交差する系であっても良い。

コンプライアンス基板３７は、連通板２５の下面であって、共通液室２６に対応する領域に配置された可撓性を有する基板である。すなわち、コンプライアンス基板３７は、連通板２５のノズル基板２３に覆われていない領域に接合されている。本実施形態におけるコンプライアンス基板３７は、金属等の硬質な材料からなる固定基板３８に、可撓性を有する封止膜３９が積層された板材である。固定基板３８の共通液室２６に対向する領域は、厚さ方向に除去された開口部となっている。このため、共通液室２６の下面は、封止膜３９のみで封止され、共通液室２６内のインク８０の圧力変動を低減するコンプライアンス部として機能する。このように、コンプライアンス基板３７は、共通液室２６内の圧力変動を低減する。すなわち、本願の第２基板は、共通液室２６内の圧力変動を低減するためのコンプライアンス基板３７である。
また、本実施形態におけるコンプライアンス基板３７は、ノズル基板２３の外周に形成されている。すなわち、コンプライアンス基板３７には、ノズル基板２３（詳しくは、ノズル面４０）を露出させる開口（図示省略）が形成されている。このコンプライアンス基板３７のうち共通液室２６に対向しない部分は、固定基板３８と封止膜３９との二層構造になっている。
なお、２列に形成された共通液室に対応して、ノズル基板を挟んで両側に共通液室に応じた形状のコンプライアンス基板をそれぞれ接合する構成を採用することもできる。

本実施形態におけるアクチュエーターユニット１７は、図３に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、圧電素子３２、及び封止板３３からなり、ユニット化されている。このアクチュエーターユニット１７は、ヘッドケース１９の収容空間２０内に収容可能な大きさに形成され、この収容空間２０内に収容されている。

圧力室形成基板２９は、シリコン製の硬質な板材であり、エッチングにより一部が板厚方向に完全に除去されて、圧力室３０の元となる空間がノズル列方向に沿って複数形成されている。この空間は、下方が連通板２５により区画され、上方が振動板３１により区画されて、圧力室３０を構成する。また、圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向（Ｙ方向）に長尺に形成され、長手方向の共通液室２６側の端部に個別連通路２７が連通し、他側（すなわちノズル２４側）の端部にノズル連通路２８が連通する。

振動板３１は、弾性を有する薄膜状の部材であり、圧力室形成基板２９の上面に積層されている。この振動板３１によって、圧力室３０の元となる空間の上部開口が封止されている。すなわち、振動板３１によって、圧力室３０の上面が区画されている。この振動板３１における圧力室３０の上部開口に対応する部分は、圧電素子３２の撓み変形により、ノズル２４から離れる方向あるいは接近する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板３１における圧力室３０の上部に対応する領域が、撓み変形が許容される駆動領域となる。そして、この駆動領域の変形（変位）により、圧力室３０の容積は変化する。一方、振動板３１における圧力室３０の上部開口から外れた領域が、撓み変形が阻害される非駆動領域となる。

振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）からなる絶縁体膜とで構成される。そして、この絶縁体膜上の、圧力室３０の駆動領域に対応する位置に、圧電素子３２が積層されている。

本実施形態における圧電素子３２は、撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、各ノズル２４に対応してノズル列方向に沿って複数並設されている。各圧電素子３２は、例えば、振動板３１上から順に、下電極層、圧電体層、上電極層が順次積層されている。上記構成の圧電素子３２は、下電極層と上電極層との間に電界が付与されると、それに応じて圧電体層が変形し、ノズル２４から離れる方向あるいは接近する方向に撓み変形する。

封止板３３には、図３に示すように、圧電素子３２を収容可能な圧電素子収容空間３４が形成されている。また、封止板３３は、圧電素子収容空間３４内に圧電素子３２を収容した状態で、振動板３１上に配置されている。本実施形態では、２列に形成された圧電素子３２の列に対応する形で圧電素子収容空間３４が２列形成されている。

そして、上記のように構成されたヘッド本体１３では、インクカートリッジ７からのインク８０が液体流路２１、共通液室２６、個別連通路２７を介して圧力室３０に流入される。この状態で、フレキシブルケーブル３５を介して、駆動信号を圧電素子３２に入力することで、圧電素子３２を駆動させて圧力室３０の容積を変化させる。この容積の変化により、ノズル連通路２８を介して圧力室３０と連通するノズル２４からインク滴が吐出される。
また、ノズル２４からインク滴が吐出される場合、ノズル２４から吐出されるインク滴の一部が霧状のミストとなり、記録ヘッド３の記録媒体２と対向する面（例えば、ノズル面４０）に付着する虞がある。このため、本実施形態１に係るプリンター１では、記録ヘッド３の記録媒体２と対向する面に付着したミスト（インク８０）を取り除くワイピング処理が実施される。

図４に示すように、モールド側端部領域４５では、連通板２５にコンプライアンス基板３７が積層されている。コンプライアンス基板３７において、連通板２５側の面が上面７０であり、上面７０に対向配置される面（上面７０の反対側の面）が下面７１である。さらに、コンプライアンス基板３７の下面７１から上面７０に向かう端面（端部）は、本願における第２基板側端部に対応し、以降、第２基板側端部７２、もしくは第２基板の端部７２と称する。
ノズル基板２３は、連通板２５に、コンプライアンス基板３７とＸ方向に異なる位置に積層されている。ノズル基板２３（詳しくは、ノズル面４０）は、固定板１４の開口１４ａによって露出されている。一方、コンプライアンス基板３７の上面７０と対向配置される下面７１は、固定板１４に接合され、コンプライアンス基板３７は固定板１４によって保護されている。このように、固定板１４はコンプライアンス基板３７を保護する。
なお、固定板１４は、本願における第３基板に相当し、コンプライアンス基板３７を保護する。固定板１４のノズル基板２３側の端部４４は、本願における第３基板側端部に相当し、以降、第３基板側端部４４、もしくは第３基板の端部４４と称する。固定板１４のノズル基板２３側の端部４４（第３基板側端部４４）は、第２基板側端部７２よりもノズル基板２３とは反対側の位置に位置している。

本実施形態では、モールド側端部領域４５において、上面７０は下面７１よりも広くなっている。第２基板側端部７２は、上面７０と下面７１とに交差し、上面７０から下面７１に向かう方向に階段状に傾斜している。さらに、第２基板側端部７２は上面７０に平行な面７３を少なくとも１つ有している。
また、固定板１４（コンプライアンス基板３７）とノズル基板２３との間には、空間４１が形成されている。この空間４１には、接着剤や充填剤（例えば、エポキシ系樹脂）等で構成されるモールド４２が充填されている。本実施形態におけるモールド４２は、第３基板側端部４４からノズル基板２３にわたって、コンプライアンス基板３７を覆うように配置されている。このモールド４２により、連通板２５とコンプライアンス基板３７との接合部分の端、連通板２５とノズル基板２３との接合部分の端、及び、コンプライアンス基板３７と固定板１４との接合部分の端が覆われる。モールド４２はこれら接合部分を保護し、ミストとなりモールド４２の表面に付着するインク８０は、これらの接合部分に悪影響を及ぼさないようなる。

図４では本願の構成要素を分かりやすく図示するために、本願における上面７０が一点鎖線で図示され、本願における下面７１が二点鎖線で図示され、本願における第２基板側端部７２が短い破線で図示され、本願における第３基板側端部４４が長い破線で図示されている。
図４に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド３は、連通板２５と、連通板２５に積層されるノズル基板２３と、連通板２５に積層されノズル基板２３と異なる位置に位置するコンプライアンス基板３７と、コンプライアンス基板３７に積層されノズル基板２３側に第３基板側端部４４を有する固定板１４と、ノズル基板２３と固定板１４との間でコンプライアンス基板３７の一部（端部）を覆うように配置されるモールド４２とを有する。
さらに、図４に長い破線で示される第３基板側端部４４は、図４に短い破線で示される第２基板側端部７２よりもノズル基板２３と反対側に後退している。モールド側端部領域４５において、図４に一点鎖線で示される上面７０は、図４に二点鎖線で示される下面７１よりも広い。図４に短い破線で示される第２基板側端部７２は、上面７０から下面７１に向かう方向に階段状に傾斜し、上面７０に平行な面７３を少なくとも一つ有する。この平行な面７３は、例えば、平坦な第２基板の平行な面７３に対応する位置以外をマスクし、エッチングを行うことにより形成することができる。
以降の説明では、モールド側端部領域４５に形成されたモールド４２において、コンプライアンス基板３７の第２基板側端部７２とモールド４２の表面との距離が最小になる部分を最薄部７４と称する。モールド側端部領域４５に形成されたモールド４２において、モールド４２の最薄部７４は、図４に矢印で示される最薄部７４ａである。

図５は、シート状に成形したモールド４２上に、インク８０を染み込ませた布５１を当接させ、一定時間放置した後の状態を示す写真である。図６は、モールド４２に付着したインク８０の影響を示す模式図である。
図６には、膜厚が薄いシート状に成型されたモールド４２が符号Ｅ１で図示され、膜厚が厚いシート状に成型されたモールド４２が符号Ｅ２で図示されている。さらに、図６では、シート状に成型されたモールド４２において、インク８０が浸透した部分に符号４２Ａが付され、インク８０が浸透していない部分に符号４２Ｂが付され、以降、インク８０が浸透した部分４２Ａ、及びインク８０が浸透していない部分４２Ｂと称す。

図示を省略するが、シート状に成型されたモールド４２の初期の形状は、平坦であり、湾曲していない。ところが、図５に示すように、インク８０を染み込ませた布５１を当接させ、一定時間放置すると、シート状に成型されたモールド４２が湾曲するようになる。
インク８０を染み込ませた布５１を当接させ一定時間放置すると、布５１が当接される面４２ａよりインク８０が浸透し、布５１が当接される面４２ａが膨潤したために、シート状に成型されたモールド４２が湾曲したものと考えられる。

インク８０は、一般的な水性インク及び油性インクである。さらに、インク８０はジェルインクなどを使用することができる。インク８０は、色を出すための顔料（有機／無機）、インクの吐出安定性や保存安定性を確保するための溶剤（有機／無機）、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、及び防かび剤等を含む。
インク８０に含まれる界面活性剤や溶剤（以下、溶剤成分と称す）は、それらが触れたモノに浸透する作用がある。溶剤成分が、固化した接着剤や充填剤（例えば、モールド４２）などに触れると、その表面より内部に浸透し、接着剤や充填剤などの化学結合に影響を及ぼし、それらの体積を増加させたり（膨潤）、逆に減少させたり（干乾）する場合がある。

図６に符号Ｅ１，Ｅ２で示されるように、インク８０が浸透した部分４２Ａが形成されると、インク８０が浸透した部分４２Ａの体積が膨張し、インク８０が浸透していない部分４２Ｂの体積は変化しない。
図中に符号Ｅ１で示されるモールド４２の膜厚が薄い場合、図中に符号Ｅ２で示されるモールド４２の膜厚が厚い場合と比べて、モールド４２におけるインク８０が浸透した部分４２Ａの占有率が大きくなると、インク８０が浸透した部分４２Ａの影響が大きくなり、シート状に成形されたモールド４２が大きく湾曲するようになる。
一方、図中に符号Ｅ２で示されるモールド４２の膜厚が厚い場合、図中に符号Ｅ１で示されるモールド４２の膜厚が薄い場合と比べて、モールド４２におけるインク８０が浸透した部分４２Ａの占有率が小さくなると、インク８０が浸透した部分４２Ａの影響が小さくなり、シート状に成形されたモールド４２の湾曲が小さくなる。
すなわち、モールド４２にインク８０が付着し一定時間経過すると、膜厚が薄いモールド４２は、膜厚が厚いモールド４２と比べて、内部応力が大きくなり、シート状に成形されたモールド４２の湾曲が大きくなる。一方、膜厚が厚いモールド４２は、膜厚が薄いモールド４２と比べて、内部応力が小さくなり、シート状に成形されたモールド４２の湾曲が小さくなる。

図７Ａ〜図７Ｃは、図４に対応する図であり、比較例１に係る記録ヘッド９１のモールド側端部領域４５（以降、比較例１のモールド側端部領域４５と称す）の状態を示す断面図である。図７Ａは、インク８０が付着していない比較例１のモールド側端部領域４５の初期状態を示す図である。なお、図４も、インク８０が付着していない本実施形態のモールド側端部領域４５の初期状態を示す図である。図７Ｂは、比較例１のモールド側端部領域４５にインク８０が付着した直後の状態を示す断面図である。図７Ｃは、インク８０が付着し一定時間経過した後の比較例１のモールド側端部領域４５の状態を示す図である。

図７Ａに示すように、比較例１のモールド側端部領域４５では、上面７０は下面７１と同じ面積であり、第２基板側端部７２は上面７０から下面７１に向かう方向に傾斜していない。すなわち、モールド側端部領域４５において、第２基板側端部７２は、上面７０及び下面７１に直交するように配置される。
一方、本実施形態のモールド側端部領域４５では、上面７０は下面７１よりも広く、第２基板側端部７２は上面７０から下面７１に向かう方向に階段状に傾斜している。

比較例１のモールド側端部領域４５では、下面７１と第２基板側端部７２との交点であるコンプライアンス基板３７の端部７５と、モールド４２の表面との距離が局所的に薄くなっている。このため、比較例１では、モールド側端部領域４５に形成されたモールド４２において、モールド４２の最薄部７４は、コンプライアンス基板３７の端部７５が配置される部分７４ｂ（最薄部７４ｂ）である。
一方、本実施形態のモールド側端部領域４５は、比較例１のモールド側端部領域４５における端部７５が削られた形状を有する。このため、本実施形態のモールド側端部領域４５は、比較例１のモールド側端部領域４５と比べて、モールド４２の最薄部７４が別の部分に形成され、且つ、本実施形態のモールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ａ（図４参照）は、比較例１のモールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ｂよりも厚くなっている。
すなわち、比較例１のモールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ｂは本実施形態のモールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ａよりも薄く、本実施形態のモールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ａは比較例１のモールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ｂよりも厚い。この点が、比較例１のモールド側端部領域４５と本実施形態のモールド側端部領域４５との主な相違点である。

図７Ｂに示すように、ノズル２４からインク８０が吐出されると、ノズル２４から吐出されるインク滴の一部が霧状のミストとなり、モールド側端部領域４５のモールド４２の表面に付着する。モールド側端部領域４５のモールド４２の表面に付着したインク８０は、モールド４２の内部に浸透する。
なお、図７Ｃでは、モールド側端部領域４５のモールド４２の表面に付着したインク８０の図示が省略されている。

すると、図７Ｃに示すように、インク８０が付着したモールド４２の表面が膨潤し、モールド４２が湾曲しようとし、図中に太い矢印５６で示される内部応力が発生し、モールド４２の最薄部７４ｂに内部応力が集中するようになる。さらに、図中に太い矢印５６で示される内部応力が作用した状態で一定時間経過すると、モールド４２の最薄部７４ｂに集中する内部応力によって、モールド４２の最薄部７４ｂに亀裂５７が発生する。
加えて、モールド４２に亀裂５７が生じると、亀裂５７からインク８０が侵入し、連通板２５とコンプライアンス基板３７との接合部分が、亀裂５７から侵入したインク８０によって劣化し、コンプライアンス基板３７が連通板２５から剥離する等の不具合が生じるおそれが生じる。すなわち、モールド４２に亀裂５７が生じると、記録ヘッド９１が劣化しやすくなる。
このように、比較例１の記録ヘッド９１では、モールド側端部領域４５のモールド４２の表面に付着したインク８０によって、モールド４２に亀裂５７が生じ、記録ヘッド９１が劣化しやすくなる。

本実施形態の記録ヘッド３は、比較例１の記録ヘッド９１と比べて、モールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４が厚くなっている。すると、図６に符号Ｅ２で示される膜厚が厚いモールド４２と同様に、図中に符号Ｅ１で示される膜厚が薄いモールド４２と比べて、内部応力が小さくなる。すなわち、モールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ａが厚い本実施形態の記録ヘッド３は、モールド側端部領域４５のモールド４２の最薄部７４ｂが薄い比較例１の記録ヘッド９１と比べて、モールド４２の内部応力が小さくなる。
本実施形態の記録ヘッド３は、モールド側端部領域４５のモールド４２の表面にインク８０が付着しても、比較例１の記録ヘッド９１と比べて、モールド４２の内部応力が小さくなるので、亀裂５７が生じにくくなる。さらに、本実施形態の記録ヘッド３は、比較例１の記録ヘッド９１と比べて、亀裂５７が生じにくいので、モールド４２に生じる亀裂５７によって記録ヘッド３が劣化するという不具合が生じにくくなり、記録ヘッド３の信頼性が高められる。

図８は、図４に対応する図であり、比較例２に係る記録ヘッド９２のモールド側端部領域４５の状態を示す断面図である。
図８では、比較例２の第２基板側端部７２が太い破線で図示され、比較例１の第２基板側端部７２が細い破線で図示されている。

図８に示すように、比較例２に係る記録ヘッド９２は、比較例１に係る記録ヘッド９１と比べて、コンプライアンス基板３７が短くなり、コンプライアンス基板３７の第２基板側端部７２をノズル基板２３から後退させ、コンプライアンス基板３７の第２基板側端部７２をノズル基板２３から遠ざけている。この点が、比較例２に係る記録ヘッド９２と、比較例１に係る記録ヘッド９１との相違点である。
モールド側端部領域４５に形成されたモールド４２において、比較例２ではモールド４２の最薄部７４が最薄部７４ｃであり、比較例１ではモールド４２の最薄部７４が最薄部７４ｂである。コンプライアンス基板３７の第２基板側端部７２をノズル基板２３から遠ざけると、モールド４２の最薄部７４を厚くすることができる。すなわち、比較例２のモールド４２の最薄部７４ｃは、比較例１のモールド４２の最薄部７４ｂよりも厚くなる。
すると、亀裂５７が生じにくくなり、モールド４２に生じる亀裂５７によって記録ヘッド９２が劣化するという不具合が生じにくくなる。

ところが、コンプライアンス基板３７を短くし、コンプライアンス基板３７の第２基板側端部７２をノズル基板２３から遠ざけるという比較例２に係る記録ヘッド９２では、コンプライアンス基板３７と連通板２５との接触面積（接合面積）が狭くなり、コンプライアンス基板３７と連通板２５との接合強度が弱くなる。すると、コンプライアンス基板３７が連通板２５から剥離しやすくなり記録ヘッド９２の信頼性が低下するという新たな課題が生じる。
すなわち、比較例２の記録ヘッド９２では、モールド４２に亀裂５７は生じにくいが、コンプライアンス基板３７が連通板２５から剥離しやすくなり、記録ヘッド９２の信頼性が低下しやすくなる。

なお、図示を省略するが、ノズル基板２３と固定板１４との間で、コンプライアンス基板３７を覆うように配置されるモールド４２の量を多くすることによっても、モールド４２を厚くすることができる。ところが、ノズル基板２３と固定板１４との間で、コンプライアンス基板３７を覆うよう過剰のモールド４２が充填されると、モールド４２がノズル基板２３上に溢れだし、ノズル基板２３のノズル面４０がモールド４２で覆われ、ノズル２４が閉塞されるという不具合が生じる。

一方、本実施形態の記録ヘッド３では、コンプライアンス基板３７と連通板２５との接触面積（接合面積）を狭くすることなく、モールド４２の最薄部７４を厚くすることができる。さらに、本実施形態の記録ヘッド３では、ノズル基板２３と固定板１４との間で、コンプライアンス基板３７の一部を覆うように適量のモールド４２が充填され、過剰のモールド４２を充填しなくてもモールド４２の最薄部７４を厚くすることができる。
従って、本実施形態の記録ヘッド３では、コンプライアンス基板３７が連通板２５から剥離するという不具合や、モールド４２がノズル基板２３上に溢れだしノズル２４が閉塞されるという不具合が生じることなく、モールド４２に亀裂５７が生じにくくなる。その結果、モールド４２に生じる亀裂５７によって記録ヘッド３が劣化するという不具合が生じにくくなり、記録ヘッド３の信頼性が高められる。

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係る記録ヘッド３Ａにおけるモールド側端部領域４５の拡大断面図である。
図９に示すように、実施形態２に係る記録ヘッド３Ａでは、第２基板側端部７２のコーナー部６５がカットされている。実施形態１に係る記録ヘッド３では、第２基板側端部７２のコーナー部６５がカットされていない、この点が本実施形態と実施形態１との相違点である。
すなわち、本実施形態に係る記録ヘッド３Ａは、第２基板側端部７２において、階段状に傾斜する部分のコーナー部６５がカットされた構成を有する。

かかる構成によって、モールド側端部領域４５において、モールド４２の最薄部７４がさらに厚くなり、インク８０が内部に浸透することによって生じるモールド４２の内部応力がさらに小さくなり、モールド４２に亀裂５７がさらに生じにくくなるという優れた効果を得ることができる。
コーナー部６５がカットされる角度は、モールド側端部領域４５におけるモールド４２の最薄部７４の厚みが最大となる角度、例えば、モールド４２とノズル基板２３のノズル面４０とがなす角度が概略４５度であることが好ましい。このようなコーナーカットは、例えばサンドブラストやマシニングセンタなどの機械的加工によって形成することができる。

（実施形態３）
図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施形態３に係る記録ヘッド３Ｂ，３Ｃにおけるモールド側端部領域４５の拡大断面図である。
図１０Ａに示すように、モールド側端部領域４５において、第２基板側端部７２は、上面７０から下面７１に向かう方向に傾斜する斜面６７であってもよい。さらに、図１０Ｂに示すように、モールド側端部領域４５において、第２基板側端部７２は、上面７０から下面７１に向かう方向に傾斜する曲面６８であってもよい。

かかる構成によっても、モールド側端部領域４５において、モールド４２の最薄部７４が厚くなり、インク８０が内部に浸透することによって生じるモールド４２の内部応力が小さくなり、モールド４２に亀裂５７が生じにくくなるという優れた効果を得ることができる。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

液体吐出ヘッドは、第１基板と、前記第１基板に積層されるノズル基板と、前記第１基板に積層され、前記ノズル基板と異なる位置に位置し、前記ノズル基板側に第２基板の端部を有する第２基板と、前記第２基板に積層され、前記ノズル基板側に第３基板の端部を有し、前記第３基板の端部が前記第２基板の端部よりも前記ノズル基板と反対側にずれた位置に位置する第３基板と、前記ノズル基板と前記第３基板との間で、前記第２基板の一部を覆うように配置されるモールドと、を有する液体吐出ヘッドであって、前記第２基板は、前記第２基板の端部に交差し前記第１基板に対向配置される上面と、前記第２基板の端部に交差し前記上面と反対側の下面とを有し、前記第２基板の前記モールドにて覆われた領域において、前記上面は前記下面よりも広いことを特徴とする。

第２基板は、第１基板側に配置される上面と、第３基板側に配置される下面（上面に対向配置される下面面、上面と反対側の下面）と、上面及び下面に交差する側面（第２基板側端部）とを有する。モールド側端部領域において、第１基板側に配置される上面が第３基板側に配置される下面よりも広くなると、側面（第２基板の端部）は、第１基板から第３基板に向かう方向に傾斜し、第１基板に対して順テーパーの傾斜を有するようになる。そして、第１基板を底面とし、第３基板の端部と下面と側面と第１基板とノズル基板とで囲まれる空間が形成され、当該空間にモールドが充填される。
モールドは、第２基板を保護するように配置され、側面が第１基板に対して順テーパーに傾斜すると、側面が第１基板に対して逆テーパーに傾斜する場合と比べて、モールドが第２基板の一部を均一に覆い、モールドの耐性が高められ、例えば、モールドに亀裂などの不具合が生じにくくなる。すると、モールドによって保護される第２基板及び第２基板と第１基板との接続部分が劣化しにくくなり、液体吐出ヘッドの信頼性が高められる。

上記液体吐出ヘッドでは、前記第２基板の端部は、前記上面から前記下面に向かう方向に階段状に傾斜し、前記上面に平行な面を少なくとも一つ有することが好ましい。

側面（第２基板側端部）が、上面から下面に向かう方向に階段状に傾斜し、上面に平行な面を少なくとも一つ有すると、側面（第２基板側端部）が第１基板に対して順テーパーに傾斜する場合と同様に、モールドが第２基板の一部を均一に覆い、モールドの耐性が高められ、例えば、モールドに亀裂などの不具合が生じにくくなる。すると、モールドによって保護される第２基板及び第２基板と第１基板との接続部分が劣化しにくくなり、液体吐出ヘッドの信頼性が高められる。

上記液体吐出ヘッドでは、前記第２基板の端部では、前記階段状に傾斜する部分のコーナー部がカットされていることが好ましい。

側面（第２基板側端部）において、階段状に傾斜する部分のコーナー部がカットされると、階段状に傾斜する部分のコーナー部がカットされない場合と比べて、モールドがコーナー部を覆いやすくなり、モールドの耐性がさらに高められる。

上記液体吐出ヘッドでは、前記第２基板の端部は、前記上面から前記下面に向かう方向に傾斜する斜面または曲面を有することが好ましい。

側面（第２基板側端部）が、上面から下面に向かう方向に傾斜する斜面または曲面を有すると、側面が第１基板に対して順テーパーに傾斜する場合と同様に、モールドが第２基板を覆いやすくなり、例えばモールドに亀裂が生じにくくなり、モールドの耐性が高められる。すると、モールドによって保護される第２基板及び第２基板と第１基板との接続部分が劣化しにくくなり、液体吐出ヘッドの信頼性が高められる。

上記液体吐出ヘッドでは、前記第１基板は、内部に液室が設けられた連通板であることが好ましい。

第１基板が内部に液室が設けられた連通板であると、当該液室を介してノズル基板のノズルに液体を供給することができる。さらに、液体吐出ヘッドは、液室の圧力を変化させることによって、ノズル基板のノズルから所定量の液体を吐出することができるようになる。

上記液体吐出ヘッドでは、前記第２基板は、前記液室内の圧力変動を低減するためのコンプライアンス基板であることが好ましい。

第２基板が液室内の圧力変動を低減するためのコンプライアンス基板であると、液室内の圧力変動が低減されるので、液体吐出ヘッドは、ノズル基板のノズルから安定して所定量の液体を吐出できるようになる。

上記液体吐出ヘッドでは、前記第１基板、前記ノズル基板、前記第２基板を少なくとも含むヘッド本体と、前記ヘッド本体を収容するホルダーと、を更に有し、前記第３基板は、前記ヘッド本体を前記ホルダーに固定する固定板であることが好ましい。

第３基板が第２基板を保護する固定板であると、固定板を設けない場合と比べて、第２基板が劣化しにくくなり、例えば、外部からの耐衝撃性が高められた液体吐出ヘッドを提供することができる。

液体吐出装置は、上記液体吐出ヘッドを有することを特徴とする。

モールドの耐性が高められ、モールドに亀裂などの不具合が生じにくくなると、モールドによって保護される第２基板が劣化しにくくなり、液体吐出ヘッドの信頼性が高められる。さらに、当該液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置の信頼性も高められる。

１…プリンター、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…記録ヘッド、１３…ヘッド本体、１４…固定板、２３…ノズル基板、２５…連通板、３７…コンプライアンス基板、３８…固定基板、３９…封止膜、４０…ノズル面、４１…空間、４２…モールド、４４…第３基板側端部、７０…上面、７１…下面、７２…第２基板側端部、７３…上面に平行な面、７４，７４ａ，７４ｂ，７４ｃ…最薄部。

Claims (8)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に積層されるノズル基板と、
   前記第１基板に積層され、前記ノズル基板と異なる位置に位置し、前記ノズル基板側に第２基板の端部を有する第２基板と、
   前記第２基板に積層され、前記ノズル基板側に第３基板の端部を有し、前記第３基板の端部が前記第２基板の端部よりも前記ノズル基板と反対側にずれた位置に位置する第３基板と、
   前記ノズル基板と前記第３基板との間で、前記第２基板の一部を覆うように配置されるモールドと、
   を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記第２基板は、前記第２基板の端部に交差し前記第１基板に対向配置される上面と、前記第２基板の端部に交差し前記上面と反対側の下面とを有し、
   前記第２基板の前記モールドにて覆われた領域において、前記上面は前記下面よりも広いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第２基板の端部は、前記上面から前記下面に向かう方向に階段状に傾斜し、前記上面に平行な面を少なくとも一つ有す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. 前記第２基板の端部では、前記階段状に傾斜する部分のコーナー部がカットされていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第２基板の端部は、前記上面から前記下面に向かう方向に傾斜する斜面または曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１基板は、内部に液室が設けられた連通板であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第２基板は、前記液室内の圧力変動を低減するためのコンプライアンス基板であることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１基板、前記ノズル基板、及び前記第２基板を少なくとも含むヘッド本体と、
   前記ヘッド本体を収容するホルダーと、
   を更に有し、
   前記第３基板は、前記ヘッド本体を前記ホルダーに固定する固定板であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする液体吐出装置。

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