JP7216194B2 - 液体吐出ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、液体吐出ヘッドおよび記録装置に関する。

印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。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搭載されている。

液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔を有する流路部材を備える。流路部材には、インクの吐出方向を安定させるために吐出孔の周囲に突出部を有するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７－６９３８１号公報

実施形態の一態様に係る液体吐出ヘッドは、流路部材と、加圧部と、複数の吐出孔とを備える。流路部材は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する。加圧部は、前記第１面上に位置する。複数の吐出孔は、前記第２面に位置する。前記流路部材は、前記第２面上に撥水膜を有する。前記撥水膜は、前記第１面から前記第２面に向かう方向を第１方向としたとき、前記第１方向に突出した凸部を有する。前記凸部は、前記第２面の平面視で前記吐出孔の周囲に位置し、前記平面視の形状が環状または弧状である。

図１は、実施形態に係る記録装置の説明図（その１）である。 図２は、実施形態に係る記録装置の説明図（その２）である。 図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 図４は、図３に示す液体吐出ヘッドの一部拡大平面透視図である。 図５は、図４に示す領域Ａの拡大図である。 図６は、図４に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図７は、図５に示すＣ－Ｃ線に沿った断面の一部拡大図である。 図８は、図７に示す撥水膜の平面図である。 図９は、流路部材のワイピング処理の一例を示す説明図である。 図１０は、第２実施形態に係る流路部材の一部拡大断面図である。 図１１は、図１０に示す撥水膜の平面図である。 図１２は、第３実施形態に係る流路部材の一部拡大断面図である。 図１３は、図１２に示す撥水膜の平面図である。 図１４は、第４実施形態に係る流路部材の一部拡大断面図である。 図１５は、図１４に示す撥水膜の平面図である。 図１６Ａは、第１変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。 図１６Ｂは、第２変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。 図１６Ｃは、第３変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。 図１７Ａは、第４変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。 図１７Ｂは、第５変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する液体吐出ヘッドおよび記録装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜プリンタの構成＞
まず、図１および図２を参照して実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタ１の概要について説明する。図１および図２は、実施形態に係るプリンタ１の説明図である。具体的には、図１は、プリンタ１の概略的な側面図であり、図２は、プリンタ１の概略的な平面図である。実施形態に係るプリンタ１は、たとえば、カラーインクジェットプリンタである。

図１に示すように、プリンタ１は、給紙ローラ２と、ガイドローラ３と、塗布機４と、ヘッドケース５と、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８と、搬送ローラ９と、乾燥機１０と、搬送ローラ１１と、センサ部１２と、回収ローラ１３とを備える。搬送ローラ６は、搬送部の一例である。

さらに、プリンタ１は、給紙ローラ２、ガイドローラ３、塗布機４、ヘッドケース５、複数の搬送ローラ６、複数のフレーム７、複数の液体吐出ヘッド８、搬送ローラ９、乾燥機１０、搬送ローラ１１、センサ部１２および回収ローラ１３を制御する制御部１４を備える。

プリンタ１は、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させることにより、印刷用紙Ｐに画像や文字の記録を行う。印刷用紙Ｐは、記録媒体の一例である。印刷用紙Ｐは、使用前において給紙ローラ２に巻かれた状態になっている。そして、プリンタ１は、印刷用紙Ｐを、給紙ローラ２からガイドローラ３および塗布機４を介してヘッドケース５の内部に搬送する。

塗布機４は、コーティング剤を印刷用紙Ｐに一様に塗布する。これにより、印刷用紙Ｐに表面処理を施すことができることから、プリンタ１の印刷品質を向上させることができる。

ヘッドケース５は、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８とを収容する。ヘッドケース５の内部には、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他は、外部と隔離された空間が形成されている。

ヘッドケース５の内部空間は、必要に応じて、温度、湿度、および気圧などの制御因子のうち、少なくとも１つが制御部１４によって制御される。搬送ローラ６は、ヘッドケース５の内部で印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド８の近傍に搬送する。

フレーム７は、矩形状の平板であり、搬送ローラ６で搬送される印刷用紙Ｐの上方に近接して位置している。また、図２に示すように、フレーム７は、長手方向が印刷用紙Ｐの搬送方向に直交するように位置している。そして、ヘッドケース５の内部には、複数（たとえば、４つ）のフレーム７が、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って位置している。

液体吐出ヘッド８には、図示しない液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド８は、液体タンクから供給される液体を吐出する。

制御部１４は、画像や文字などのデータに基づいて液体吐出ヘッド８を制御し、印刷用紙Ｐに向けて液体を吐出させる。液体吐出ヘッド８と印刷用紙Ｐとの間の距離は、たとえば、０．５～２０ｍｍ程度である。

液体吐出ヘッド８は、フレーム７に固定されている。液体吐出ヘッド８は、長手方向が印刷用紙Ｐの搬送方向に直交するように位置している。

すなわち、実施形態に係るプリンタ１は、プリンタ１の内部に液体吐出ヘッド８が固定されている、いわゆるラインプリンタである。なお、実施形態に係るプリンタ１は、ラインプリンタに限られず、いわゆるシリアルプリンタであってもよい。

シリアルプリンタとは、液体吐出ヘッド８を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、たとえば、略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う方式のプリンタである。

図２に示すように、１つのフレーム７に複数（たとえば、５つ）の液体吐出ヘッド８が固定されている。図２では、印刷用紙Ｐの搬送方向の前方に３つ、後方に２つの液体吐出ヘッド８が位置している例を示しており、印刷用紙Ｐの搬送方向において、それぞれの液体吐出ヘッド８の中心が重ならないように液体吐出ヘッド８が位置している。

そして、１つのフレーム７に位置する複数の液体吐出ヘッド８によって、ヘッド群８Ａが構成されている。４つのヘッド群８Ａは、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って位置している。同じヘッド群８Ａに属する液体吐出ヘッド８には、同じ色のインクが供給される。これにより、プリンタ１は、４つのヘッド群８Ａを用いて４色のインクによる印刷を行うことができる。

各ヘッド群８Ａから吐出されるインクの色は、たとえば、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。制御部１４は、各ヘッド群８Ａを制御して複数色のインクを印刷用紙Ｐに吐出することにより、印刷用紙Ｐにカラー画像を印刷することができる。

なお、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、液体吐出ヘッド８からコーティング剤を印刷用紙Ｐに吐出してもよい。

また、１つのヘッド群８Ａに含まれる液体吐出ヘッド８の個数や、プリンタ１に搭載されているヘッド群８Ａの個数は、印刷する対象や印刷条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、印刷用紙Ｐに印刷する色が単色で、かつ、１つの液体吐出ヘッド８で印刷可能な範囲を印刷するのであれば、プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド８の個数は１つでもよい。

ヘッドケース５の内部で印刷処理された印刷用紙Ｐは、搬送ローラ９によってヘッドケース５の外部に搬送され、乾燥機１０の内部を通る。乾燥機１０は、印刷処理された印刷用紙Ｐを乾燥する。乾燥機１０で乾燥された印刷用紙Ｐは、搬送ローラ１１で搬送されて、回収ローラ１３で回収される。

プリンタ１では、乾燥機１０で印刷用紙Ｐを乾燥することにより、回収ローラ１３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たりすることを抑制することができる。

センサ部１２は、位置センサや速度センサ、温度センサなどにより構成されている。制御部１４は、センサ部１２からの情報に基づいて、プリンタ１の各部における状態を判断し、プリンタ１の各部を制御することができる。

ここまで説明したプリンタ１では、印刷対象（すなわち、記録媒体）として印刷用紙Ｐを用いた場合について示したが、プリンタ１における印刷対象は印刷用紙Ｐに限られず、ロール状の布などを印刷対象としてもよい。

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。搬送ベルトを用いることで、プリンタ１は、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、プリンタ１は、液体吐出ヘッド８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、プリンタ１は、液体吐出ヘッド８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。

また、プリンタ１は、液体吐出ヘッド８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、たとえば、ワイピング処理やキャッピング処理によって液体吐出ヘッド８の洗浄を行う。

ワイピング処理とは、たとえば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面を払拭することで、液体吐出ヘッド８に付着していた液体を取り除く処理である。なお、ワイピング処理については、図９を用いて後述する。

また、キャッピング処理は、たとえば、次のように実施する。まず、液体を吐出される部位、たとえば、流路部材２４の表面２４ｃ（図６参照）を覆うようにキャップを被せる（これをキャッピングという）。これにより、表面２４ｃとキャップとの間に、略密閉された空間が形成される。

次に、このような密閉された空間で液体の吐出を繰り返す。これにより、第１吐出孔２４３（図６参照）や第２吐出孔２４６（図６参照）に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高い液体や異物などを取り除くことができる。

＜液体吐出ヘッドの構成＞
次に、図３を参照して実施形態に係る液体吐出ヘッド８の構成について説明する。図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の概略構成を示す分解斜視図である。

図３に示すように、液体吐出ヘッド８は、ヘッド本体２０と、リザーバ２１と、回路基板２２と、ヘッドカバー２３とを備える。また、ヘッド本体２０は、流路部材２４と、圧電アクチュエータ基板２５と、信号伝達部２６と、駆動ＩＣ２７とを備える。

ヘッド本体２０の流路部材２４は、略平板形状であり、１つの主面である第１面２４ａと、第１面２４ａの反対側に位置する第２面２４ｂとを有している。第１面２４ａは、開口２４１ａ（図４参照）を有し、リザーバ２１から開口２４１ａを介して流路部材２４の内部に液体が供給される。

第２面２４ｂには、印刷用紙Ｐに液体を吐出する複数の第１吐出孔２４３（図４参照）が位置している。そして、流路部材２４の内部には、第１面２４ａから第２面２４ｂに液体を流す流路が形成されている。

圧電アクチュエータ基板２５は、流路部材２４の第１面２４ａ上に位置している。圧電アクチュエータ基板２５は、複数の変位素子３０（図６参照）を有している。変位素子３０は、加圧部の一例である。変位素子３０は、流路部材２４の第１面２４ａ上に位置している。なお、圧電アクチュエータ基板２５については、図６を用いて後述する。

圧電アクチュエータ基板２５には、２つの信号伝達部２６が電気的に接続されている。それぞれの信号伝達部２６は、複数の駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２７を含んでいる。なお、図３では、理解の容易のため、信号伝達部２６のうち１つの図示を省略している。

信号伝達部２６は、圧電アクチュエータ基板２５の各変位素子３０に信号を供給する。信号伝達部２６は、たとえば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などによって形成されている。

駆動ＩＣ２７は、信号伝達部２６に搭載されている。駆動ＩＣ２７は、圧電アクチュエータ基板２５における各変位素子３０の駆動を制御する。

なお、ヘッド本体２０は、液体を吐出する吐出面およびこの吐出面の反対側に位置する反対面を有している。以下においては、吐出面を流路部材２４における表面２４ｃ（図６参照）、反対面を流路部材２４における第１面２４ａとして説明する。

リザーバ２１は、ヘッド本体２０の反対面側に位置し、圧電アクチュエータ基板２５以外の第１面２４ａに接している。リザーバ２１は、内部に流路を有しており、外部から開口２１ａを介して液体が供給される。リザーバ２１は、流路部材２４に液体を供給する機能、および供給される液体を貯留する機能を有している。

リザーバ２１におけるヘッド本体２０とは反対側の面には、回路基板２２が立設している。回路基板２２におけるリザーバ２１側の端部には、複数のコネクタ２８が位置している。それぞれのコネクタ２８には、信号伝達部２６の端部が収容される。

回路基板２２におけるリザーバ２１とは反対側の端部には、給電用のコネクタ２９が位置している。回路基板２２は、外部からコネクタ２９を介して供給された電流をコネクタ２８に分配し、信号伝達部２６に電流を供給する。

ヘッドカバー２３は、ヘッド本体２０の反対面側に位置しており、信号伝達部２６および回路基板２２を覆っている。これにより、液体吐出ヘッド８は、信号伝達部２６および回路基板２２を封止することができる。

また、ヘッドカバー２３は、開口２３ａを有している。回路基板２２のコネクタ２９は、開口２３ａから外部に露出するように挿通される。

ヘッドカバー２３の内部側面には、駆動ＩＣ２７が接触している。駆動ＩＣ２７は、たとえば、ヘッドカバー２３の内部側面に押し当てられている。これにより、駆動ＩＣ２７で発生する熱を、ヘッドカバー２３の側面における接触部分から放散（放熱）することができる。

なお、液体吐出ヘッド８は、図３に示した部材以外の部材をさらに含んでもよい。

＜ヘッド本体の構成＞
次に、図４～６を参照して実施形態に係るヘッド本体２０の構成について説明する。図４は、実施形態に係るヘッド本体２０の一部拡大平面透視図であり、図の右側領域が透過した領域を示している。図５は、図４に示す領域Ａの拡大図である。図６は、図４に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

図４、図６に示すように、ヘッド本体２０は、流路部材２４と圧電アクチュエータ基板２５とを有している。流路部材２４は、供給マニホールド２４１と、複数の加圧室２４２と、複数の第１吐出孔２４３と、複数の第２吐出孔２４６とを有している。第１吐出孔２４３は、吐出孔の一例である。

複数の加圧室２４２は、供給マニホールド２４１に繋がっている。複数の第１吐出孔２４３は、複数の加圧室２４２にそれぞれ繋がっている。複数の第２吐出孔２４６は、複数の第１吐出孔２４３にそれぞれ繋がっている。

加圧室２４２は、流路部材２４の第１面２４ａ（図６参照）に開口している。また、流路部材２４の第１面２４ａは、供給マニホールド２４１と繋がる開口２４１ａを有している。そして、リザーバ２１（図３参照）から、開口２４１ａを介して流路部材２４の内部に液体が供給される。

図４に示す例において、ヘッド本体２０は、流路部材２４の内部に４つの供給マニホールド２４１を有している。供給マニホールド２４１は、流路部材２４の長手方向に沿って延びる細長い形状を有しており、その両端において、流路部材２４の第１面２４ａに供給マニホールド２４１の開口２４１ａが形成されている。

流路部材２４には、複数の加圧室２４２が２次元的に広がって形成されている。加圧室２４２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２４２は、流路部材２４の第１面２４ａに開口しており、第１面２４ａに圧電アクチュエータ基板２５が接合されることによって閉塞される。

加圧室２４２は、長手方向に配列された加圧室行を構成する。加圧室行の加圧室２４２は、近隣する２行の加圧室行の間において千鳥状に配置されている。１つの供給マニホールド２４１に繋がっている２行の加圧室行によって、１つの加圧室群が構成されている。図４に示す例では、流路部材２４が４つの加圧室群を有している。

また、各加圧室群内における加圧室２４２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。第１吐出孔２４３は、流路部材２４のうち供給マニホールド２４１と対向する領域を避けた位置に配置されている。すなわち、流路部材２４を第１面２４ａ側から透過視した場合に、第１吐出孔２４３は、供給マニホールド２４１と重なっていない。

さらに、平面視して、第１吐出孔２４３および第２吐出孔２４６は、圧電アクチュエータ基板２５の搭載領域に収まるように配置されている。このような第１吐出孔２４３および第２吐出孔２４６は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２５と略同一の大きさおよび形状の領域を占有している。

そして、対応する圧電アクチュエータ基板２５の加圧部である変位素子３０（図６参照）を変位させることにより、第１吐出孔２４３に連通する第２吐出孔２４６から液滴が吐出される。

なお、加圧室２４２および供給マニホールド２４１は、個別供給流路２４５（図６参照）を介して繋がっている。個別供給流路２４５は、他の部分よりも幅の狭いしぼり３６を含んでいる。しぼり３６は、個別供給流路２４５の他の部分よりも幅が狭いため、流路抵抗が高い。このように、しぼり３６の流路抵抗が高いとき、加圧室２４２に生じた圧力は、供給マニホールド２４１に逃げにくい。

図６に示すように、流路部材２４は、プレート群２４Ｐを有している。プレート群２４Ｐは、複数のプレートが積層された積層構造を有している。プレート群２４Ｐには、流路部材２４の第１面２４ａから第２面２４ｂに向かう方向を第１方向Ｄ１としたとき、第１面２４ａ側から順に、キャビティプレート２４Ａ、ベースプレート２４Ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート２４Ｃ、サプライプレート２４Ｄ、マニホールドプレート２４Ｅ，２４Ｆ，２４Ｇ、カバープレート２４Ｈおよびノズルプレート２４Ｉが位置している。

プレート群２４Ｐには、多数の孔が形成されている。プレート群２４Ｐが有する各プレートの厚さは、１０μｍ～３００μｍ程度である。これにより、形成する孔の形成精度を高くすることができる。プレート群２４Ｐは、これらの孔が互いに連通して個別流路２４４および供給マニホールド２４１を構成するように、位置合わせして積層されている。

また、流路部材２４は、流路部材２４の第２面２４ｂ上に位置する撥水膜２４Ｍを有している。撥水膜２４Ｍは、第１吐出孔２４３に連通する第２吐出孔２４６を有している。なお、撥水膜２４Ｍについては、図７、図８を用いて後述する。

ヘッド本体２０は、加圧室２４２がプレート群２４Ｐの上面に、供給マニホールド２４１がプレート群２４Ｐ内部の下面側に、第１吐出孔２４３がプレート群２４Ｐの下面に、個別流路２４４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ている。また、第２吐出孔２４６は、流路部材２４の下面に配設されている。ヘッド本体２０は、供給マニホールド２４１および第２吐出孔２４６が加圧室２４２および第１吐出孔２４３を介して繋がる構成を有している。

圧電アクチュエータ基板２５は、圧電セラミック層２５ａ，２５ｂと、共通電極３１と、個別電極３２と、接続電極３３と、ダミー接続電極３４と、表面電極３５（図４参照）とを含んでいる。

圧電アクチュエータ基板２５は、圧電セラミック層２５ａ、共通電極３１、圧電セラミック層２５ｂおよび個別電極３２がこの順に積層されている。

圧電セラミック層２５ａ，２５ｂは、それぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電セラミック層２５ａ，２５ｂのいずれの層も複数の加圧室２４２を跨ぐように延在している。圧電セラミック層２５ａ，２５ｂ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を用いることができる。

共通電極３１は、圧電セラミック層２５ａおよび圧電セラミック層２５ｂの間の領域に面方向の略全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極３１は、圧電アクチュエータ基板２５に対向する領域内の全ての加圧室２４２と重なっている。共通電極３１の厚さは、２μｍ程度である。共通電極３１は、たとえば、Ａｇ－Ｐｄ系などの金属材料を用いることができる。

個別電極３２は、個別電極本体３２ａと、引出電極３２ｂとを含んでいる。個別電極本体３２ａは、圧電セラミック層２５ｂ上のうち加圧室２４２と対向する領域に位置している。個別電極本体３２ａは、加圧室２４２より一回り小さく、加圧室２４２と略相似な形状である。

引出電極３２ｂは、個別電極本体３２ａから引き出されている。引出電極３２ｂの一端における加圧室２４２と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極３３が形成されている。個別電極３２は、たとえば、Ａｕ系などの金属材料を用いることができる。

接続電極３３は、引出電極３２ｂ上に位置し、厚さが１５μｍ程度で凸状である。また、接続電極３３は、信号伝達部２６（図３参照）に設けられた電極と電気的に接合されている。接続電極３３は、たとえば、ガラスフリットを含む銀－パラジウムを用いることができる。

ダミー接続電極３４は、圧電セラミック層２５ｂ上に位置しており、個別電極３２などの各種電極と重ならないように位置している。ダミー接続電極３４は、圧電アクチュエータ基板２５と信号伝達部２６とを接続し、接続強度を高めている。

また、ダミー接続電極３４は、圧電アクチュエータ基板２５と、圧電アクチュエータ基板２５との接触位置の分布を均一化し、電気的な接続を安定させる。ダミー接続電極３４は、接続電極３３と同等の材料、同等の工程により形成すればよい。

表面電極３５は、圧電セラミック層２５ｂ上において、個別電極３２を避ける位置に形成されている。表面電極３５は、圧電セラミック層２５ｂに形成されたビアホールを介して共通電極３１と繋がっている。このため、表面電極３５は、接地され、グランド電位に保持されている。表面電極３５は、個別電極３２と同等の材料、同等の工程により形成すればよい。

複数の個別電極３２は、個別に電位を制御するために、それぞれが信号伝達部２６および配線を介して、個別に制御部１４（図１参照）に電気的に接続されている。個別電極３２および共通電極３１に狭持された圧電セラミック層２５ｂは、個別電極３２および共通電極３１を異なる電位にして、圧電セラミック層２５ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、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。

これにより、加圧室２４２に対向する、個別電極３２と、圧電セラミック層２５ｂと、共通電極３１とが変位素子３０として機能する。そして、変位素子３０がユニモルフ変形することにより、加圧室２４２を押圧し、第２吐出孔２４６から液体が吐出される。

ここで、本実施形態における駆動手順を説明する。まず、個別電極３２を予め共通電極３１より高い電位（以下、高電位という）にしておく。次いで、吐出要求があるごとに個別電極３２を共通電極３１と一旦同じ電位（以下、低電位という）とし、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３２が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２５ａ，２５ｂが元の形状に戻り、加圧室２４２の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）よりも増加する。

このとき、加圧室２４２内に負圧が与えられ、液体が供給マニホールド２４１側から加圧室２４２内部に吸い込まれる。その後、再び個別電極３２を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２５ａ，２５ｂが加圧室２４２側へ向けて凸となるように変形し、加圧室２４２の容積減少により加圧室２４２内の圧力が正圧となる。

この結果、加圧室２４２内部の液体に付与する圧力が上昇し、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３２に供給することになる。

このパルス幅は、圧力波がしぼり３６から第２吐出孔２４６まで伝播する時間の長さであるＡＬ（Acoustic Length）とすればよい。これによると、加圧室２４２の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、第２吐出孔２４６から連続して吐出される液滴の数、すなわち、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第２吐出孔２４６から連続して行う。

一般に、液体吐出を連続して行う場合は、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としてもよい。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する。このため、残余圧力波と圧力波と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り、複数の液滴の着弾点が近くなる。

＜第１実施形態に係る撥水膜の構成＞
次に、図７、図８を参照して第１実施形態に係る撥水膜２４Ｍの構成について説明する。図７は、図５に示すＣ－Ｃ線に沿った断面の一部拡大図である。図８は、図７に示す撥水膜の平面図である。

図７に示すように、ヘッド本体２０は、ノズルプレート２４Ｉの表面で構成される流路部材２４の第２面２４ｂ上に位置する撥水膜２４Ｍを有する。撥水膜２４Ｍは、第１方向Ｄ１に突出した凸部２４７を有する。ここで、凸部２４７とは、凸部２４７よりも第１吐出孔２４３から離れた領域７０における撥水膜２４Ｍの厚さｔ０よりも高い撥水膜２４Ｍを有する部分をいう。図７、図８に示した例では、撥水膜２４Ｍのうち、平面視で第１吐出孔２４３と外縁７１との間に位置する部分が凸部２４７である。なお、領域７０の厚さｔ０は、領域７０のうち、たとえば平面視で隣り合う第１吐出孔２４３同士の中間に位置する部分を、光干渉式膜厚計を用いて測定して得た値をいう。なお、得られた厚さｔ０が測定箇所ごとに相違する場合には、平均した値を厚さｔ０とする。測定箇所ごとに厚さｔ０が相違する場合には、５箇所測定し、最大値および最小値を除いた３つの値の平均した厚さをｔ０とする。また、特に断りの無い限り、以下の説明における流路部材２４の各寸法についても、光干渉式膜厚計を用いて測定した結果に基づいて算出する。

また、凸部２４７は、頂部２４８を境に外側と内側とがそれぞれ丸みを帯びている。ここで、頂部２４８とは、第２面２４ｂに対し垂直であり、かつ第１吐出孔２４３の中心を通る断面において、第１方向Ｄ１に最も高い箇所である。

また、図８に示すように、凸部２４７は、平面視の形状が環状であり、第１吐出孔２４３を中心とする同心円状に平面視で第１吐出孔２４３の周囲に位置している。凸部２４７の内側に位置する第２吐出孔２４６は、平面視で第１吐出孔２４３と重なるように位置している。このため、第１吐出孔２４３から吐出した液滴は、凸部２４７や第２吐出孔２４６によって干渉されず、所定の位置へ着弾する。

撥水膜２４Ｍは、たとえば、フッ素を含有するシリコーン系の成膜材料を用いて形成される。具体的には、ノズルプレート２４Ｉの表面に所定の厚さを有する撥水膜２４Ｍを形成し、次いで凸部２４７となる領域以外に位置する撥水膜２４Ｍの表面にマスクを施した状態で撥水膜２４Ｍ上に所定の高さだけ撥水膜２４Ｍを積層させ、さらにマスクを除去することにより形成される。撥水膜２４Ｍの積層は、複数回行ってもよい。また、必要に応じて、加熱処理や乾燥処理を施してもよい。凸部２４７の位置や形状は、マスクの設計や成膜材料の粘度を変更することにより適宜変更することができる。なお、撥水膜２４Ｍおよび凸部２４７の製法は、上記したものに限られず、いかなる方法で形成してもよい。

ここで、図９を参照して、図７、図８に示す流路部材２４のワイピング処理の一例について説明する。図９は、ワイピング処理の一例を示す説明図である。

図９に示すように、ワイピング処理は、第２面２４ｂに沿った第２方向Ｄ２にワイパー９０を移動させることで、撥水膜２４Ｍの表面２４ｃを払拭し、表面２４ｃに付着していた液体を取り除く処理である。ワイパー９０は、たとえば、撥水膜２４Ｍよりも硬い弾性部材である。具体的には、硬度が３０～９０のゴム部材をワイパー９０として適用できる。ここで、ワイパー９０の硬度は、たとえば、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規格されたデュロメータを用いて測定できる。

撥水膜２４Ｍが凸部２４７を有することにより、ワイピング処理の際にワイパー９０が第１吐出孔２４３の周囲に位置する撥水膜２４Ｍのエッジ部７３に接触しにくくなる。このため、ワイピング処理による撥水膜２４Ｍの剥がれが低減される。

また、上記したように、凸部２４７は、第１方向Ｄ１に突出している。このため、凸部２４７では、ワイピング処理により撥水膜２４Ｍが摩耗しても、撥水膜２４Ｍが長期間にわたって存在しうる。このため、流路部材２４の撥水性を維持することができる。また、第１吐出孔２４３の周囲に凸部２４７が位置することで、ワイピング処理の際に第１吐出孔２４３に異物が入りにくくなる。

また、上記したように、凸部２４７は、頂部２４８の近傍が丸みを帯びている。このため、ワイピング処理による凸部２４７およびワイパー９０の過度な摩耗や損傷が抑えられる。

また、凸部２４７は、撥水膜２４Ｍにより形成されているため、たとえば金属製または樹脂製のノズルプレート２４Ｉと一体の凸部を有する構成（ノズルプレート２４Ｉ自体が凸部を有する構成）と比較して、ワイパー９０に対する負荷を低減することができる。

図７、図８に戻り、第１実施形態に係る撥水膜２４Ｍの構成についてさらに説明する。

凸部２４７は、頂部２４８を挟んで内側と外側とで第２面２４ｂに対する表面の傾斜が異なってもよい。具体的には、凸部２４７は、頂部２４８よりも第１吐出孔２４３から離れた領域を第１領域Ｒ１、頂部２４８よりも第１吐出孔２４３に近い領域を第２領域Ｒ２としたとき、第２面２４ｂに対する第１領域Ｒ１の表面の傾斜θ１が、第２面２４ｂに対する第２領域Ｒ２の表面の傾斜θ２よりも小さくてもよい。傾斜θ１，θ２をこのように規定することにより、ワイピング処理の際に、凸部２４７がワイパー９０から受ける外力が小さくなるため、凸部２４７を含む撥水膜２４Ｍの耐久性が向上する。ここで、傾斜θ１は、図７において、頂部２４８と外縁７１とを結ぶ線分と第２面２４ｂとのなす角度をいう。また、傾斜θ２は、図７において、頂部２４８と内縁７２とを結ぶ線分と第２面２４ｂとのなす角度をいう。なお、内縁７２は、第１方向Ｄ１に突出する凸部２４７のうち、頂部２４８よりも第１吐出孔２４３に近い頂部２４８の内側に位置する境界である。

また、撥水膜２４Ｍは、凸部２４７の頂部２４８が、領域７０における撥水膜２４Ｍの厚さｔ０の１．２倍以上１．５倍以下の高さｔ１を有していてもよい。これにより、たとえばワイピング処理の繰り返しによって凸部２４７の一部が摩耗した場合であっても、凸部２４７が残存することとなり、撥水膜２４Ｍの耐久性を向上させることができる。また、第１吐出孔２４３からの液体の吐出を妨げることなく、吐出される液体の液滴量を安定させることができる。また、ワイピング処理時に凸部２３７のみに接触しにくくなり、撥水膜２４Ｍの領域７０についてもワイピング処理できる。ここで、厚さｔ０は、たとえば１００ｎｍ程度とすることができる。また、頂部２４８の高さが部位ごとに異なる場合には、平均の高さを高さｔ１とすることができる。なお、凸部２４７の頂部２４８の全体の個数のうち、６０％以上が、領域７０における撥水膜２４Ｍの厚さｔ０の１．２倍以上１．５倍以下の高さｔ１を有しているときには、さらに、吐出される液体の液滴量を安定させることができる。

また、凸部２４７は、第１吐出孔２４３を挟んで向かい合う対向凸部において、頂部２４８間の距離ｗ１が、第１吐出孔２４３の開口直径ｗ０の４．０倍以上６．６倍以下であってもよい。これにより、撥水膜２４Ｍの耐久性を良好なものとすることができる。また、第１吐出孔２４３からの液体の吐出を妨げることなく、吐出される液体の液滴量を安定させることができる。さらに、凸部２４７と第２吐出孔２４６との間においても、撥水性を確保できる。ここで、開口直径ｗ０は、たとえば１０～３０μｍ程度とすることができる。

＜第２実施形態に係る撥水膜の構成＞
次に、図１０、図１１を参照して第２実施形態に係る撥水膜２４Ｍの構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係る流路部材の一部拡大断面図である。図１１は、図１０に示す撥水膜の平面図である。

なお、以下の説明では、第１実施形態と同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する場合がある。

第２実施形態に係るヘッド本体２０では、流路部材２４の第２面２４ｂ上に位置する撥水膜２４Ｍが、頂部２４８よりも第１吐出孔２４３に近い第２領域Ｒ２から第１吐出孔２４３の縁までの領域である第３領域Ｒ３にも位置している。これにより、第２領域Ｒ２よりも内側の第３領域Ｒ３に位置する流路部材２４においても、第２面２４ｂの撥水性を確保できる。

＜第３実施形態に係る撥水膜の構成＞
次に、図１２、図１３を参照して第３実施形態に係る撥水膜２４Ｍの構成について説明する。図１２は、第３実施形態に係る流路部材の一部拡大断面図である。図１３は、図１２に示す撥水膜の平面図である。

第３実施形態に係るヘッド本体２０では、第２面２４ｂに対する第３領域Ｒ３の表面の傾斜θ４が、第２面２４ｂに対する第２領域Ｒ２の表面の傾斜θ３よりも小さくなるよう、流路部材２４の第２面２４ｂ上に撥水膜２４Ｍが位置している。これにより、ワイピング処理の際に、ワイパー９０から受ける外力に応じて、凸部２４７が内側へも外側へも撓みやすい形状となり、変形しやすくなる。このため、凸部２４７の耐久性（耐摩耗性）がより向上する。ここで、傾斜θ３は、図１２において、頂部２４８と内縁７２とを結ぶ線分と、第２面２４ｂとのなす角度である。また、傾斜θ４は、図１２において、第１吐出孔２４３および撥水膜２４Ｍが接触する接触部７５と内縁７２とを結ぶ線分と、第２面２４ｂとのなす角度である。

＜第４実施形態に係る撥水膜の構成＞
次に、図１４、図１５を参照して第４実施形態に係る撥水膜２４Ｍの構成について説明する。図１４は、第４実施形態に係る流路部材の一部拡大断面図である。図１５は、図１４に示す撥水膜の平面図である。

第４実施形態に係るヘッド本体２０では、凸部２４７の第２領域Ｒ２から第１吐出孔２４３の縁までの領域を第３領域Ｒ３としたとき、第３領域Ｒ３が、表面に平坦部２４９を有するよう、流路部材２４の第２面２４ｂ上に撥水膜２４Ｍが位置している。これにより、凸部２４７と第２吐出孔２４６との間に異物が入った場合であっても、異物が第２吐出孔２４６から第１吐出孔２４３に入りにくくなる。ここで、平坦部２４９は、第３領域Ｒ３のうち、撥水膜２４Ｍの表面が第２面２４ｂに対して１°以内の平行度を有し、かつＪＩＳ Ｂ００２１（１９９８）で規定される平面度が１ｍｍ以下である連続した部分をいう。

＜変形例に係る撥水膜の構成＞
次に、図１６Ａ～図１６Ｃを参照して変形例に係る撥水膜２４Ｍの構成について説明する。図１６Ａ～図１６Ｃは、第１～第３変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。

図１６Ａに示すように、第１変形例に係るヘッド本体２０が有する流路部材２４は、平面視した凸部２４７の形状が環状ではなく、弧状である点で各実施形態に係る撥水膜２４Ｍと相違する。このような凸部２４７を有する場合であっても、ワイピング処理による撥水膜２４Ｍの剥がれが低減される。なお、図１６Ａの態様の場合、ワイパー９０（図１０参照）は、第２方向Ｄ２に移動すると、ワイパー９０と凸部２４７との接触面積が大きくなり、撥水膜２４Ｍの剥がれがより効果的に低減される。

また、図１６Ｂに示すように、凸部２４７が、第１吐出孔２４３を挟んで向かい合う対向凸部２４７ａ，２４７ｂを有してもよい。このような凸部２４７を有する場合であっても、ワイピング処理による撥水膜２４Ｍの剥がれが低減される。なお、図１６Ｂの態様の場合、ワイパー９０は、第２方向Ｄ２に移動すると、ワイパー９０と凸部２４７との接触面積が大きくなり、撥水膜２４Ｍの剥がれがより効果的に低減される。

また、図１６Ｃに示すように、凸部２４７が、必ずしも第１吐出孔２４３を挟んで向かい合わなくてもよい。このような凸部２４７を有する場合であっても、ワイピング処理による撥水膜２４Ｍの剥がれが低減される。このとき、ワイピング処理におけるワイパー９０の移動方向に対し、凸部２４７との接触面積が最大となるように第１吐出孔２４３に対する凸部２４７の位置を調整すると、撥水膜２４Ｍの剥がれがより効果的に低減される。具体的には、ワイパー９０が、第２方向Ｄ２に移動するとよい。

また、上記した各実施形態および変形例では、平面視の形状が略円形状または円弧状の凸部２４７を有する撥水膜２４Ｍについて説明したが、これに限らない。この点について、図１７Ａ、図１７Ｂを例に挙げて説明する。図１７Ａ、図１７Ｂは、第４、第５変形例に係る撥水膜の一部の平面図である。

図１７Ａに示すように、第４変形例に係るヘッド本体２０が有する流路部材２４は、平面視した凸部２４７の形状が楕円形状である点で各実施形態に係る撥水膜２４Ｍと相違する。また、図１７Ｂに示すように、第５変形例に係るヘッド本体２０が有する流路部材２４は、平面視した凸部２４７の形状が略正方形状である点で各実施形態に係る撥水膜２４Ｍと相違する。このような凸部２４７を有する場合であっても、ワイピング処理による撥水膜２４Ｍの剥がれが低減される。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の実施形態では、流路部材２４のプレート群２４Ｐが積層された複数のプレートで構成された例について示したが、プレート群２４Ｐは積層された複数のプレートで構成されている場合に限られない。

たとえば、供給マニホールド２４１や個別流路２４４などをエッチング処理で形成することにより、流路部材２４を構成してもよい。

また、撥水膜２４Ｍは、凸部２４７の頂部２４８から第１吐出孔２４３の縁までの表面、すなわち第２吐出孔２４６の表面（ただし、平坦部２４９（図１４参照）を除く）が曲面であってもよい。このとき、凸部２４７の頂部２４８から第１吐出孔２４３の縁までを断面視すると、平坦部２４９を除き、表面の勾配が連続して変化する曲面を有している。より具体的には、第２吐出孔２４６の表面の勾配は連続的に変化しており、滑らかに傾斜するスロープ状の表面形状を有している。これにより、凸部２４７の内側に位置する第２吐出孔２４６における撥水膜２４Ｍの耐久性（耐摩耗性）をさらに向上させることができる。

以上のように、実施形態に係る液体吐出ヘッド８は、流路部材２４と、加圧部（変位素子３０）と、複数の吐出孔（第１吐出孔２４３）とを備える。流路部材２４は、第１面２４ａおよび第１面２４ａの反対側に位置する第２面２４ｂを有する。加圧部（変位素子３０）は、第１面２４ａ上に位置する。複数の吐出孔（第１吐出孔２４３）は、第２面２４ｂに位置する。流路部材２４は、第２面２４ｂ上に撥水膜２４Ｍを有する。撥水膜２４Ｍは、第１面２４ａから第２面２４ｂに向かう方向を第１方向Ｄ１としたとき、第１方向Ｄ１に突出した凸部２４７を有する。凸部２４７は、第２面２４ｂの平面視で吐出孔（第１吐出孔２４３）の周囲に位置し、平面視の形状が環状または弧状である。このため、ワイパー９０に対する負荷を低減することができる。

また、液体吐出ヘッド８において、凸部２４７は、凸部２４７の頂部２４８よりも吐出孔（第１吐出孔２４３）から離れた第１領域Ｒ１と、頂部２４８よりも吐出孔（第１吐出孔２４３）に近い第２領域Ｒ２とを有し、第２面２４ｂに対する第１領域Ｒ１の表面の傾斜θ１が、第２面２４ｂに対する第２領域Ｒ２の表面の傾斜θ２よりも小さくてもよい。これにより、ワイパー９０に対する負荷を低減することができる。

また、実施形態に係る液体吐出ヘッド８において、撥水膜２４Ｍは、第２領域Ｒ２から吐出孔（第１吐出孔２４３）の縁までの領域（第３領域Ｒ３）に位置してもよい。これにより、第３領域Ｒ３に位置する流路部材２４においても、第２面２４ｂの撥水性を確保できる。

また、実施形態に係る液体吐出ヘッド８において、撥水膜２４Ｍは、第２領域Ｒ２から吐出孔（第１吐出孔２４３）の縁までの領域を第３領域Ｒ３としたとき、第２面２４ｂに対する第３領域Ｒ３の表面の傾斜θ４が、第２面２４ｂに対する第２領域Ｒ２の表面の傾斜θ３よりも小さくてもよい。これにより、凸部２４７の耐久性（耐摩耗性）が向上する。

また、実施形態に係る液体吐出ヘッド８において、撥水膜２４Ｍは、第２領域Ｒ２から吐出孔（第１吐出孔２４３）の縁までの領域を第３領域Ｒ３としたとき、第３領域Ｒ３が表面に平坦部２４９を有していてもよい。これにより、異物が第２吐出孔２４６から第１吐出孔２４３に入りにくくなる。

また、実施形態に係る液体吐出ヘッド８において、撥水膜２４Ｍは、凸部２４７の少なくとも一つが、凸部２４７よりも吐出孔（第１吐出孔２４３）から離れた領域７０における撥水膜２４Ｍの厚さｔ０の１．２倍以上１．５倍以下の高さｔ１を有していてもよい。これにより、撥水膜２４Ｍの耐久性を向上させることができる。また、第１吐出孔２４３から吐出される液体の液滴量を安定させることができる。

また、実施形態に係る液体吐出ヘッド８において、撥水膜２４Ｍは、吐出孔（第１吐出孔２４３）を挟んで向かい合う対向凸部を有し、対向凸部は、頂部２４８間の距離ｗ１が、吐出孔（第１吐出孔２４３）の開口直径ｗ０の４．０倍以上６．６倍以下であってもよい。これにより、第１吐出孔２４３から吐出される液体の液滴量を安定させることができる。さらに、凸部２４７と第２吐出孔２４６との間においても、撥水性を確保できる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ プリンタ（記録装置の一例）
４ 塗布機
６ 搬送ローラ（搬送部の一例）
８ 液体吐出ヘッド
１０ 乾燥機
１４ 制御部
２４ 流路部材
２４ａ 第１面
２４ｂ 第２面
２４ｃ 表面
２４Ｍ 撥水膜
３０ 変位素子（加圧部の一例）
２４３ 第１吐出孔（吐出孔の一例）
２４６ 第２吐出孔
２４７ 凸部
２４８ 頂部
２４９ 平坦部

Claims (12)

1. 第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する流路部材と、
   前記第１面上に位置する加圧部と、
   前記第２面に位置する複数の吐出孔と
   を備え、
   前記流路部材は、
   前記第２面上に撥水膜を有し、
   前記撥水膜は、
   前記第１面から前記第２面に向かう方向を第１方向としたとき、前記第１方向に突出した凸部を有し、
   前記凸部は、前記第２面の平面視で前記吐出孔の周囲に位置し、前記平面視の形状が環状または弧状であり、
   前記第２面は前記第１方向に向かって突出しておらず、前記流路部材と前記撥水膜との境界から前記第１方向に向かう前記撥水膜の厚さが前記吐出孔の周囲で厚くなって前記凸部になっている
   液体吐出ヘッド。
2. 前記凸部は、
   前記凸部の頂部よりも前記吐出孔から離れた第１領域と、前記頂部よりも前記吐出孔に近い第２領域とを有し、
   前記第２面に対する前記第１領域の表面の傾斜は、前記第２面に対する前記第２領域の表面の傾斜よりも小さい
   請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記撥水膜は、前記第２領域から前記吐出孔の縁までの領域にも位置する
   請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記撥水膜は、前記第２領域から前記吐出孔の縁までの領域を第３領域としたとき、
   前記第２面に対する前記第３領域の表面の傾斜は、前記第２面に対する前記第２領域の表面の傾斜よりも小さい
   請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記撥水膜は、前記第２領域から前記吐出孔の縁までの領域を第３領域としたとき、
   前記第３領域は、表面に平坦部を有する
   請求項３または４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記撥水膜は、前記凸部の頂部から前記吐出孔の縁までの表面が曲面である
   請求項１～４のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記撥水膜は、前記凸部の少なくとも一つが、前記凸部よりも前記吐出孔から離れた領域における前記撥水膜の厚さの１．２倍以上１．５倍以下の高さを有する
   請求項１～６のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記撥水膜は、前記吐出孔を挟んで向かい合う対向凸部を有し、
   前記対向凸部は、頂部間の距離が、前記吐出孔の開口直径の４．０倍以上６．６倍以下である
   請求項１～７のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
9. 請求項１～８のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する搬送部と
   を備える
   記録装置。
10. 請求項１～８のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドと、
    記録媒体にコーティング剤を塗布する塗布機と
    を備える
    記録装置。
11. 請求項１～８のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドと、
    記録媒体を乾燥させる乾燥機と
    を備える
    記録装置。
12. 前記撥水膜の表面を払拭するワイパー
    をさらに備え、
    前記ワイパーの硬度が、３０～９０である
    請求項９～１１のいずれか１つに記載の記録装置。

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