(57)【要約】【課題】振動板に設けた凸部と電気機械変換素子を接合するときに振動板が湾曲して中央部の接着剤の厚みが厚くなり、振動板に対する変位伝達効率が低下する。【解決手段】振動板部材３には、個別液室６の一部の壁面を形成する振動板である振動領域３０に、圧電素子１２Ａと接着剤で接合する島状の厚肉部である凸部３１が形成され、凸部３１は、先端面がそれぞれ圧電素子１２Ａとの接合面３３ａ、３３ｂ、３３ｃとなる３つの凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有し、隣り合う凸部部分３１ａと凸部部分３１ｂの間、凸部部分３１ｂと凸部部分３１ｃとの間には、それぞれ、溝３４、３４が形成され、３つの凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃは並べて配置され、中央部の凸部部分３１ｂの高さが他の凸部部分３１ａ、３１ｃの高さより高い。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部を形成する振動板と、
前記振動板の前記薄肉部に設けられた凸部と接合された電気機械変換素子と、を備え、
前記凸部は、少なくとも３つの凸部部分を有し、前記３つの凸部部分は並べて配置され、隣り合う前記凸部部分の間には溝が形成され、
前記薄肉部表面から前記少なくとも３つの凸部部分の前記電気機械変換素子との接合面までの高さは、中央部の前記凸部部分が他の前記凸部部分よりも高く、
前記電気機械変換素子が前記凸部に接合された状態で、前記薄肉部は、中央部の前記凸部部分に対応する箇所が、他の前記凸部部分に対応する箇所に対して前記個別液室側に凸となっている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記凸部の前記溝は、前記電気機械変換素子の長手方向に沿って形成され、前記少なくとも３つの凸部部分が短手方向に並んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記凸部の前記溝は、前記電気機械変換素子の短手方向に沿って形成され、前記少なくとも３つの凸部部分が長手方向に並んで形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
隣り合う前記凸部部分は、前記電気械変換素子との接合面から前記薄肉部表面位置まで形成された前記溝で分離されている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
隣り合う前記凸部部分は、前記電気機械変換素子との接合面から前記薄肉部表面位置に到達しない位置まで形成された前記溝で前記接合面側が部分的に分離されている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記凸部は、少なくとも２層構造であり、
前記薄肉部側の層は一体であり、前記接合面を形成する層で前記少なくとも３つの凸部部分を形成している
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項７に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項９】
液体を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部を形成し、
前記薄肉部に設けられた凸部に電気機械変換素子が接合される振動板部材であって、
前記凸部は、少なくとも３つの凸部部分を有し、前記３つの凸部部分は並べて配置され、隣り合う前記凸部部分の間には溝が形成され、
前記薄肉部表面から前記少なくとも３つの凸部部分の前記電気機械変換素子との接合面までの高さは、中央部の前記凸部部分が他の前記凸部部分よりも高い
ことを特徴とする振動板部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、振動板部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドとして、液滴を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部からなる振動板と、振動板に設けられた島状凸部と接合された電気機械変換素子とを備えるものがある。
【０００３】
従来、振動板の圧電素子との接着面に凹部を形成し、凹部に余剰接着剤を逃がすようにしたものが知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、振動板の島状凸部を圧電素子側に向かって幅が狭くなる断面形状に形成して、圧電素子側に設けた凹部に嵌め込むようにしたものも知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０７６１２８号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電気機械変換素子を振動板の島状凸部に接着剤接合するとき、島状凸部が設けられた薄肉部が湾曲し、結果として島状凸部の電気機械変換素子との接合面が湾曲する。そのため、島状凸部の電気機械変換素子との接合面における中央部分の接着剤の厚みが他の部分に比べて相対的に厚くなる。
【０００７】
このように、島状凸部の電気機械変換素子との接合面における中央部分の接着剤の厚みが厚くなると、電気機械変換素子の変位量が最も多い接合面中央部での変位伝達が接着剤で吸収されて、伝達効率が低くなるという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板に対する変位伝達効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部を形成する振動板と、
前記振動板の前記薄肉部に設けられた凸部と接合された電気機械変換素子と、を備え、
前記凸部は、少なくとも３つの凸部部分を有し、前記３つの凸部部分は並べて配置され、隣り合う前記凸部部分の間には溝が形成され、
前記薄肉部表面から前記少なくとも３つの凸部部分の前記電気機械変換素子との接合面までの高さは、中央部の前記凸部部分が他の前記凸部部分よりも高く、
前記電気機械変換素子が前記凸部に接合された状態で、前記薄肉部は、中央部の前記凸部部分に対応する箇所が、他の前記凸部部分に対応する箇所に対して前記個別液室側に凸となっている
構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、振動板に対する変位伝達効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図５】同じく振動板部材の１つの振動領域部分の平面説明図である。
【図６】同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図７】同じく１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図８】同じく１つの振動領域部分の平面説明図である。
【図９】比較例１における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１０】同じく振動板部材の１つの振動領域部分の平面説明図である。
【図１１】同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１２】同じく１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図１３】比較例２における振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１４】同じく１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図１６】同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図１８】同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図１９】本発明の第４実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図２０】同じく同振動板部材の１つの振動領域部分の平面説明図である。
【図２１】同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図２２】同じく１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【図２３】同じく１つの振動領域部分の平面説明図である。
【図２４】本発明に係る液体吐出ユニットを備える本発明に係る液体を吐出する装置の一例の機構部の側面説明図である。
【図２５】同じく機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドについて図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【００１３】
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通流路部材としてのフレーム部材２０とを備えている。
【００１４】
ノズル板１は、液体を吐出する複数のノズル４を配列した２つのノズル列を有している。
【００１５】
流路板２には、ノズル４が通路５を介して通じる個別液室６と、個別液室６に液体を供給する流体抵抗部７と、流体抵抗部７に通じる液導入部８とを有している。
【００１６】
そして、フレーム部材２０の共通液室１０から振動板部材３に形成した開口部９を通じて、液導入部８、流体抵抗部７を経て個別液室６に液体が供給される。なお、開口部９にはフィルタが設けられても良い。
【００１７】
ここで、ノズル板１は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。ノズル板１には、各個別液室６に対応してノズル４を形成し、流路板２と接着剤接合している。また、このノズル板１の液体吐出側面には撥液膜を設けている。
【００１８】
流路板２は、単結晶シリコン基板をエッチングして、個別液室６、流体抵抗部７、液導入部８などを形成する溝部を形成している。なお、シリコン基板に限らず、例えばＳＵＳなどの金属部材などを使用することもできる。
【００１９】
振動板部材３は、個別液室６の一部の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材３は、個別液室６側から薄肉部となる第１層３ａと厚肉部を形成する第２層３ｂ（３層以上でもよい。）からなる複層構造としている。そして、第１層３ａで個別液室６に対応する部分に変形可能な振動板である振動領域３０を形成している。
【００２０】
そして、この振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。
【００２１】
この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の柱状の圧電素子１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。
【００２２】
圧電部材１２の圧電素子１２Ａ、１２Ｂは同じものである。本実施形態では、一方の圧電素子１２Ａは駆動波形を与えて変位させる圧電素子として使用し、他方の圧電素子１２Ｂは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する。
【００２３】
そして、圧電素子１２Ａは振動板部材３の振動領域３０に形成した島状の厚肉部である凸部３１に接合している。また、圧電素子１２Ｂは振動板部材３の厚肉部である凸部３２に接合している。
【００２４】
この圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるためのフレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。
【００２５】
フレーム部材２０は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂で射出成形により形成し（材質が限定されるものではない）、図示しないヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。
【００２６】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２Ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３０が外方に引かれて個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。
【００２７】
その後、圧電素子１２Ａに与える電圧を上げて圧電素子１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させる。これにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が滴化されて液滴として吐出（噴射）される。
【００２８】
そして、圧電素子１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から個別液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００２９】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００３０】
次に、本発明の第１実施形態について図４ないし図８を参照して説明する。図４は同実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図５は同じく振動板部材の１つの振動領域部分の平面説明図である。図６は同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図７は同じく１つの振動領域部分の拡大説明図、図８は同じく１つの振動領域部分の平面説明図である。
【００３１】
振動板部材３には、個別液室６の一部の壁面を形成する振動板である振動領域３０に、圧電素子１２Ａと接着剤で接合する島状の厚肉部である凸部３１が形成されている。
【００３２】
そして、凸部３１は、先端面がそれぞれ圧電素子１２Ａとの接合面３３ａ、３３ｂ、３３ｃとなる３つの凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有し、３つの凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃは並べて配置され、隣り合う凸部部分３１ａと凸部部分３１ｂの間、凸部部分３１ｂと凸部部分３１ｃとの間には、それぞれ、溝３４、３４が形成されている。
【００３３】
本実施形態では、図５に示すように、凸部３１に圧電素子１２Ａの長手方向に沿って溝３４を形成することで、凸部３１を圧電素子の１２Ａの短手方向に並ぶ３つの凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃを形成している。なお、「長手方向」はノズル配列方向と直交する方向であり、「短手方向」はノズル配列方向である。
【００３４】
また、本実施形態では、隣り合う凸部部分３１ａと凸部部分３１ｂ、凸部部分３１ｂと凸部部分３１ｃは、それぞれ電気械変換素子である圧電素子１２Ａとの接合面から薄肉部を形成している第１層３ａの表面（薄肉部表面）位置まで形成され溝３４によって凸部部分全体が分離されている。
【００３５】
そして、圧電素子１２Ａが凸部３１に接合された状態では、図７（ａ）に示すように、振動領域３０（薄肉部）は、中央部の凸部部分３１ｂに対応する箇所が、両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃに対応する箇所に対して個別液室６側に凸となっている。
【００３６】
つまり、中央部の凸部部分３１ｂの厚みは、両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの厚みよりも大きくしている。言い換えれば、薄肉部である振動領域３０を形成する第１層３ａの表面から電気機械変換素子である圧電素子１２Ａとの接合面までを凸部部分の高さとするとき、中央部の凸部部分３１ｂの接合面３３ｂは、両側に位置する他の凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃよりも高くなっている。
【００３７】
なお、ここでの凸部部分３１ａ〜３１ｃの高さは、圧電素子１２Ａと接合する前の状態での高さである。
【００３８】
また、本実施形態では、中央部の凸部部分３１ｂの高さは他の凸部部分３１ａ、３１ｃの高さよりも１〜２μｍ程度高くしている。
【００３９】
この凸部部分３１ｂの高さと凸部部分３１ａ、３１ｃの高さとの差は、上述したように、圧電素子１２Ａに接着剤３００で接合したときに薄肉部である振動領域３０が湾曲変形した状態で、中央部の凸部部分３１ｂと他の凸部部分３１ａ、３１ｃの高さとがほぼ揃う差にしている。
【００４０】
この場合、圧電素子１２Ａが凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｂ、凸部部分３１ｃと接合された状態で、図７（ｂ）に示すように、中央部の凸部部分３１ｂの接合面３３ｂの高さ位置ｈ２が、両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃの最下点位置ｈ１と両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃの最上点位置ｈ３との間に位置することが好ましい。
【００４１】
これにより、接合面３３ａ、３３ｃから接合面３３ｂ側に移動する接着剤が接合面３３ｂ上に流れこむことをより確実に低減できる。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果を明確にするため、まず比較例について説明する。
【００４３】
まず、比較例１について図９ないし図１２を参照して説明する。図９は比較例１における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図１０は同じく振動板部材の１つの振動領域部分の平面説明図である。図１１は同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図１２は同じく１つの振動領域部分の拡大説明図である。なお、本実施形態と対応する部分には同じ符号を付している。
【００４４】
この比較例１の振動板部材３は、振動板である振動領域３０に、圧電素子１２Ａと接合する接合面３３が一定の高さの島状凸部３１を有している。
【００４５】
ここで、振動板部材３と圧電部材１２とを接着剤３００で接合するときには、圧電部材１２を振動板部材３側に対して加圧しながら接着剤３００を硬化させる。このとき、振動領域３０には個別液室６側が空間となって支えがないので、圧電素子１２Ａ側から島状の凸部３１が押されることによって、図１１に示すように、振動領域３０が個別液室６側に凸となる形状に湾曲変形する。
【００４６】
そのため、凸部３１の圧電素子１２Ａとの接合面３３も振動領域３０と同様に個別液室６側に凸となる形状に湾曲変形する。したがって、接合面３３の中央部が圧電素子１２Ａから遠ざかり、図１２に示すように、凸部３１と圧電素子１２Ａとの間の接着剤３００の層の厚みは、ノズル配列方向において、中央部の厚みｔｂが両端部側厚みｔａ、ｔｃよりも厚くなる。
【００４７】
このように、圧電素子１２Ａとの接合面３３の中央部での接着剤３００の厚みが厚くなると、圧電素子１２Ａの変位量が最も多い接合面３３の中央部での変位伝達が接着剤３００で吸収され、圧電素子１２Ａの変位の伝達効率が低くなる。
【００４８】
次に、比較例２について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は比較例２における振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図１４は同じく１つの振動領域部分の拡大説明図である。なお、本実施形態と対応する部分には同じ符号を付している。
【００４９】
この比較例２の振動板部材３は、振動板である振動領域３０に、圧電素子１２Ａと接合する接合面３３が一定の高さの３つの凸部部分３１ａ〜３１ｃを有している。すなわち、比較例２の構成は、中央部の凸部部分３１ｂの高さも他の凸部部分３１ａ、３１ｃの高さと同じであり、接合面３３ａ、３３ｂ、３３ｃが同じ高さになっている点が本実施形態の構成と異なっている。
【００５０】
このように構成しても、振動板部材３と圧電部材１２とを接着剤３００で接合するときに振動領域３０が個別液室６側に凸となる形状に湾曲変形すると、図１４に示すように、中央部の凸部部分３１ｂの接合面３３ｂが圧電素子１２Ａから遠ざかる。
【００５１】
つまり、図１４の状態では、両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃは、中央部の凸部部分３１ｂ側が傾斜方向下側になるように傾斜している。中央部の凸部部分３１ｂの接合面３３ｂは、両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃに対して低い位置に位置している。これにより、両側に位置する凸部部分３１ａ、凸部部分３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃに付着する接着剤３００は、中央部の凸部部分３１ｂの接合面３３ｂ上に移動しやすくなる。
【００５２】
したがって、上述した比較例１と同様、中央部の凸部部分３１ｂの接合面３３ｂと圧電素子１２Ａとの間の接着剤３００の層の厚みは、両側の凸部部分３１ａ、３１ｃの接合面３３ａ、３３ｃの厚みｔａ、ｔｃよりも厚くなる。
【００５３】
そのため、比較例２の構成でも、圧電素子１２Ａの変位量が最も多い接合面３３の中央部での変位伝達が接着剤３００で吸収され、圧電素子１２Ａの変位の伝達効率が低くなる。
【００５４】
これに対し、本実施形態における振動板部材３では、圧電素子１２Ａと接着接合する前の状態において、中央部の凸部部分３１ｂの高さは他の凸部部分３１ａ、３１ｃの高さよりも高くしている。つまり、中央部の接合面３３ｂは、他の部分の接合面３３ａ、３３ｃの高さよりも高くなっている。
【００５５】
したがって、図６に示すように、振動板部材３の凸部３１と圧電素子１２Ａとを接合するときに振動領域３０が個別液室６側に凸になる形状に湾曲変形したとき、中央部の接合面３３ｂと圧電素子１２Ａの間隔と他の部分の接合面３３ａ、３３ｃと圧電素子１２Ａの間隔とほぼ同じなる。
【００５６】
つまり、上述したように、接合面３３ａ、３３ｃから接合面３３ｂ側に移動する接着剤が接合面３３ｂ上に流れこむことを低減できる。
【００５７】
これにより、凸部３１の中央部と圧電素子１２Ａの変位量が最も大きな中央部とを接着剤３００の層の厚みが厚くならない状態で接合することができ、圧電素子１２Ａの変位が効率的に振動領域３０に伝達されることになる。
【００５８】
また、凸部３１に形成した溝３４は余剰接着剤を逃がす接着剤逃がしとしても機能するので、接着剤３００のはみ出しを低減することができる。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の１つの振動領域部分の拡大説明図、図１６は同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【００６０】
本実施形態では、前記第１実施形態において、凸部３１を構成している中央部の凸部部分を、ノズル配列方向に更に分割して、２つの凸部部分３１ｂ１、３１ｂ２を形成し、凸部３１は全体で４つの凸部部分によって構成している。
【００６１】
このように構成することで、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、中央部の凸部部分３１ｂ（３１ｂ１、３１ｂ２）を振動領域３０の湾曲形状に対してより精度よく追従させることができる。
【００６２】
次に、本発明の第３実施形態について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の１つの振動領域部分の拡大説明図、図１８は同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の１つの振動領域部分の拡大説明図である。
【００６３】
本実施形態では、凸部３１の接合面３３側から形成される溝３４は、振動領域３０の厚み部分まで到達しない状態で形成されている。
【００６４】
これにより、凸部３１は、先端部側（接合面側）の部分が３つの凸部部分３１ａ〜３１ｃに分かれ、薄肉部側である振動領域３０側は一体の共通部分３１ｄで形成されている。
【００６５】
このように構成しても、凸部３１自体の厚みが薄いので、図１８に示すように、振動板部材３の凸部３１と圧電素子１２Ａとを接合するときに、振動領域３０の湾曲変形に伴って凸部３１の共通部分３１ｄも同様の形状に湾曲変形する。
【００６６】
したがって、前記各実施形態と同様、中央部の接合面３３ｂと圧電素子１２Ａの間隔は他の部分の接合面３３ａ、３３ｃと圧電素子１２Ａの間隔とほぼ同じなり、圧電素子１２Ａの変位が効率的に振動領域３０に伝達されることになる。
【００６７】
なお、上記各実施形態においては、振動板部材はエッチング工法により形成しているが、エッチング以外の工法、例えばＮｉ電鋳工法などにより形成することもできる。
【００６８】
次に、本発明の第４実施形態について図１９ないし図２３を参照して説明する。図１９は同実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図２０は同じく振動板部材の１つの振動領域部分の平面説明図である。図２１は同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図２２は同じく１つの振動領域部分の拡大説明図、図２３は同じく１つの振動領域部分の平面説明図である。
【００６９】
本実施形態の振動板部材３は、Ｎｉ電鋳工法によって第１層３ａ、第２層３ｂ、第３層３ｃ、第４層３ｄを形成したものである。
【００７０】
そして、第１層３ａは薄肉部である振動領域３０を形成する。第２層３ｂ及び第３層３ｃは厚肉部となる凸部３１、３２を形成する。第４層３ｄは中央部の凸部部分３１ｂを形成する第３層３ｃ上に形成している。また、第２層３ｂ、３ｃはオーバーハング形状となっている。
【００７１】
ここで、凸部３１は、振動領域３０側（薄肉部側）では第２層３ｂによって一体に形成し、この共通部分となる第２層３ｂ上に、分離された凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃとなる第３層３ｃを形成している。そして、第３層３ｃで形成された凸部部分３１ｂには第４層３ｄを形成している。
【００７２】
これにより、第３層３ｃ及び第４層３ｄで形成される中央部の凸部部分３ｂは、他の第３層３ｃで形成された凸部部分３１ａ、３１ｃよりも高さが高くなる。
【００７３】
したがって、凸部３１の接合面３３は、中央部の接合面３３ｂが他の部分の接合面３３ａ、３３ｃよりも高くなる。
【００７４】
このように構成したので、図２２に示すように、凸部３１と圧電素子１２Ａとを接合するときに、振動領域３０が個別液室６側に凸になる形状に湾曲して変形したとき、中央部の接合面３３ｂと圧電素子１２Ａの間隔は他の部分の接合面３３ａ、３３ｃと圧電素子１２Ａの間隔とほぼ同じなる。
【００７５】
これにより、前記各実施形態と同様に、圧電素子１２Ａと凸部３１の中央部の接合面３３ｂの間の接着剤３００の層の厚みが厚くならない状態で接合することができ、圧電素子１２Ａの変位を効率的に振動領域３０に伝達することができる。
【００７６】
なお、以上の実施形態において、振動領域３０の凸部３１にノズル配列方向に沿って溝３４を形成して、凸部３１をノズル配列方向と直交する方向に並ぶ３つの凸部部分３１ａ、３１ｂ、３１ｃで構成することもできる。また、凸部を構成する凸部部分の数は、上述した３個又は４個に限定されるものではなく、５個以上とすることもできる。
【００７７】
また、以上の実施形態において、凸部３２についても、同様に溝を形成して複数の凸状部分に分け、溝を接着剤逃がしとすることもできる。ただし、この場合の各凸部部分の高さは同じすることが好ましい。
【００７８】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットを備える本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図２４及び図２５を参照して説明する。図２４は同装置の機構部の側面説明図、図２５は同機構部の要部平面説明図である。
【００７９】
この液体を吐出する装置は、シリアル型画像形成装置である。左右の側板４２１Ａ、４２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド４３１、４３２でキャリッジ４３３を主走査方向（矢印方向）に往復移動可能に保持している。
【００８０】
このキャリッジ４３３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４３４と液体吐出ヘッド４３４に液体を供給するヘッドタンク（サブタンクも同義）４３５とを一体にした２つの本発明に係る液体吐出ユニット４３０（４３０Ａ、４３０Ｂ）を搭載している。液体吐出ヘッド４３４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し、液体吐出方向を下方に向けて装着されている。
【００８１】
ここで、液体吐出ヘッド４３４は２つのノズル列を有する。そして、一方の液体吐出ユニット４３０Ａの液体吐出ヘッド４３４の一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液体を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液体を吐出する。
【００８２】
また、他方の液体吐出ユニット４３０Ｂの液体吐出ヘッド４３４の一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液体を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液体を吐出する。
【００８３】
なお、ここでは２つの液体吐出ヘッドを使用して４色の液体を吐出する構成としているが、１つの液体吐出ヘッドに４つのノズル列を配置して、１個の液体吐出ヘッドから４色の各色を吐出させることもできる。
【００８４】
また、液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂにおける「一体化」は、液体吐出ヘッド４３４とヘッドタンク４３５とが直接、あるいは、フィルタ部材などを介して相互に締結部材や接着などで固定されていること、あるいは、チューブなどで相互に接続されていることなどを意味する。
【００８５】
装置本体側のカートリッジホルダ４０４には、各色の液体カートリッジであるメインタンク４１０（４１０ｋ、４１０ｃ、２０１ｍ、２１０ｙ）が着脱自在に装着される。そして、各液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂのヘッドタンク４３５には各色の供給チューブ４３６を介して、送液ポンプを含む送液ユニット４２４によって各色のメインタンク４１０から各色の液体が送液される。
【００８６】
一方、給紙トレイ４０２の用紙積載部（圧板）４４１上に積載した用紙４４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４４１から用紙４４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４４３及び給紙コロ４４３に対向する分離パッド４４４を備えている。
【００８７】
そして、給送された用紙４４２を搬送及び案内するガイド４４５、カウンタローラ４４６、搬送ガイド部材４４７、先端加圧コロ４４９を有する押さえ部材４４８を備えている。さらに、搬送された用紙４４２を吸着して液体吐出ユニット４３０の液体吐出ヘッド４３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト４５１を備えている。
【００８８】
ここで、搬送ベルト４５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４５２とテンションローラ４５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、ここでは、搬送ベルト４５１として帯電手段である帯電ローラ４５６で帯電される静電搬送ベルトを使用している。ただし、搬送ベルト２５１としてはエアー吸引で吸着する搬送ベルトでもよい。また、搬送手段としては、搬送ベルトを使用しないで、２つのローラによって搬送するものでもよい。
【００８９】
搬送ベルト４５１を掛け回したテンションローラ４５３の下流側には、搬送ベルト４５１から用紙２４２を分離するための分離爪４６１と、排紙ローラ４６２及び排紙コロ４６３とを備え、排紙ローラ４６２の下方に排紙トレイ４０３を備えている。
【００９０】
また、装置本体の背面部には両面ユニット４７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット４７１は搬送ベルト４５１の逆方向回転で戻される用紙４４２を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ４４６と搬送ベルト４５１との間に給紙する。また、この両面ユニット４７１の上面は手差しトレイ４７２としている。
【００９１】
さらに、キャリッジ４３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂの液体吐出ヘッド４３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。
【００９２】
この維持回復機構４８１には、液体吐出ヘッド４３４のノズル面をキャピングするための各キャップ４８２ａ、４８２ｂを備えている。また、維持回復機構４８１は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材４８３を備えている。また、維持回復機構４８１は、増粘した液体を排出するために画像形成に寄与しない液体を吐出させる空吐出を行うときの液体を受ける空吐出受け４８４などを備えている。
【００９３】
また、キャリッジ４３３の走査方向他方側の非印字領域には、画像形成中などに空吐出を行うときの液体を受ける空吐出受け４８８を配置している。この空吐出受け４８８には液体吐出ヘッド４３４のノズル列方向に沿った開口部４８９などを備えている。
【００９４】
この画像形成装置においては、給紙トレイ４０２から用紙４４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４４２はガイド４４５で案内され、搬送ベルト４５１とカウンタローラ４４６との間に挟まれて搬送される。更に、用紙４４２は、先端を搬送ガイド４３７で案内されて先端加圧コロ４４９で搬送ベルト４５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００９５】
そして、帯電した搬送ベルト４５１上に用紙４４２が給送されると、用紙４４２が搬送ベルト４５１に吸着され、搬送ベルト４５１の周回移動によって用紙４４２が副走査方向に搬送される。
【００９６】
そこで、キャリッジ４３３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂの液体吐出ヘッド４３４を駆動することにより、停止している用紙４４２に液体を吐出して１行分の画像を記録する。そして、用紙４４２を所定量搬送後、次の行の画像形成を行う。記録終了信号又は用紙４４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４４２を排紙トレイ４０３に排紙する。
【００９７】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッド又は液体吐出ヘッドユニットを備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００９８】
本願において、「液体を吐出する装置」とは、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である。
【００９９】
この「液体を吐出する装置」には、液体を吐出する部分だけでなく、液体が付着するもの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
【０１００】
また、「液体を吐出する装置」には、従前の記録装置、印刷装置、画像形成装置、液滴吐出装置、液体吐出装置、処理液塗布装置、立体造形装置などと称される装置そのものが含まれる。
【０１０１】
また、「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものに付着し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、３次元像を造形するものも含まれる。
【０１０２】
なお、上記「液体が付着するもの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。そして、「液体が付着するもの」の用語に代えて、用紙、媒体、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙、粉体層（粉末層）などの代替用語を使用するとき、当該代替用語は、特に限定しない限り、すべての液体が付着するものを含む意味であるものとする。
【０１０３】
また、「液体が付着するもの」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。
【０１０４】
また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤なども含まれる。
【０１０５】
また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、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のいずれも含まれる。
【０１０６】
また、「液体吐出ユニット」とは、液体を吐出させる部分を一体化したものを意味する。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、維持機構、主走査移動機構の構成を任意に液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【０１０７】
例えば、「液体吐出ユニット」は、上記実施形態で説明した液体吐出ヘッドとヘッドタンクを一体化したもの、液体吐出ヘッドとキャリッジを一体化したもの、液体吐出ヘッド、ヘッドタンク及びキャリッジを一体化したものが含まれる。
【０１０８】
また、これらの液体吐出ユニットにフィルタユニット（前述したフィルタ部材と分配流路を形成したもの）を追加したものが含まれる。
【０１０９】
また、液体吐出ヘッドと維持機構を一体化したもの、液体吐出ヘッドと維持機構と主走査移動機構を一体化したもの、液体吐出ヘッド、主走査移動機構、供給機構を一体化したものなども含まれる。
【０１１０】
上記主走査移動機構は、キャリッジ、キャリッジを案内するガイド部材、あるいは、これらに駆動源、キャリッジの移動機構を組み合わせて構成される。供給機構は、メインタンクを装着する装填部、チューブと、ヘッドタンクなどで構成される。維持機構は、キャップ、ワイパ部材、キャップに通じる吸引ポンプなどの吸引手段、空吐出受けのいずれか２以上を組み合わせたものである。
【０１１１】
さらに、「液体吐出ユニット」には、前記実施形態で説明した機構部から液体が付着するものを搬送する機構を除いた部分で構成されるものを含む。
【０１１２】
なお、「一体化」とは、液体吐出に係わる２以上の部材が互いに連結されている状態を代表例とし、液体吐出に係わる２以上の部材が１つのまとまりを構成している状態を意味する。
【０１１３】
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明した圧電アクチュエータ以外にも、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でもよい。
【０１１４】
また、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。
【符号の説明】
【０１１５】
１  ノズル板
２  流路板
３  振動板部材
４  ノズル
６  個別液室
１０  共通液室
１１  圧電アクチュエータ
１２  圧電部材
２０  フレーム部材
３０  振動領域
３１  凸部
３３  接合面
３４  溝
４３０  液体吐出ユニット
４３４  液体吐出ヘッド
４３５  ヘッドタンク
３００  接着剤
【図１】
2016101673.tif 000003
【図２】
2016101673.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016101673.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016101673.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016101673.tif 000015
【図１４】
2016101673.tif 000016
【図１５】
2016101673.tif 000017
【図１６】
2016101673.tif 000018
【図１７】
2016101673.tif 000019
【図１８】
2016101673.tif 000020
【図１９】
2016101673.tif 000021
【図２０】
2016101673.tif 000022
【図２１】
2016101673.tif 000023
【図２２】
2016101673.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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