JP2012206283A - 液体噴射ヘッドユニットおよび液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マニホールド100から可撓部46を通過し、バッファー室430に至ったインクの溶媒は、ホルダー開口部420の開口方向とは異なる方向に放出される。したがって、インクの溶媒は、COF基板210の通されるホルダー開口部420、貫通孔32および保持孔113を通じて、リード電極90とCOF基板210との接続部に達しにくくなり、溶媒が接続部に達するまでの時間を稼ぐことができ、溶媒がホルダー開口部420の開口方向と同方向に放出される場合と比較して、リード電極90とCOF基板210との接触不良が生じるまでの時間が長いインクジェット式記録ヘッド1を得ることができる。
【選択図】図6
Description
流路形成基板の他方面には、振動板が接合され、振動板を介して圧力発生室に対向する位置には、圧力発生室内の圧力を変化させてノズル開口からインクを吐出させる圧電素子としての圧電振動子が配置される。ここで、振動板には、金属製薄膜と樹脂製薄膜とを貼り合せたものが用いられている。また、流路形成基板の他方面には、圧電振動子を保護するための保護基板、ケースヘッド等が設けられる。
また、マニホールドには、液体導入路を経て液体が導入され、液体は溶媒を含んだものが用いられる。
また、外部連通路の開口を、フレキシブル配線基板の引き出される方向と異なる方向であるケースヘッド等の側面やノズルプレートに向かって形成すると、ノズルプレートから噴射した液体が浸入し易くなり、液体が外部連通路を塞いで、マニホールドの圧力変動の吸収が困難になる。
液体を噴射するノズル開口に連通した圧力発生室および前記圧力発生室に連通するマニホールドが形成された流路形成基板と、前記圧力発生室毎に設けられた圧力発生素子と、前記流路形成基板上に設けられ、前記圧力発生素子を収める保護基板と、コンプライアンス基板を挟んで前記マニホールドと対向するダンパー部と、前記ダンパー部と連通するバッファー室と、前記バッファー室内に、重力方向とは反対方向で前記バッファー室の底面より離れた位置に開口を有し、前記ダンパー部と連通する大気開放孔と、前記流路形成基板から前記保護基板に向かって形成された挿入孔と、前記バッファー室に形成され、前記挿入孔の開口方向とは異なる開口方向を有する開口部と、前記圧力発生素子に形成された電極から引き出され、前記挿入孔に露出したリード電極と、前記挿入孔を通され、端部が前記リード電極に、異方導電性接着剤で接続されたフレキシブル配線基板とを備えていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
また、バッファー室の開口部から浸入した液体は、重力によってバッファー室の底面に溜まる。ここで、ダンパー部とバッファー室とを連通する大気開放孔の開口が、重力方向とは反対方向で底面より離れた位置にあるため、液体が大気開放孔に浸入しにくい。したがって、ダンパー部の気体の出入りが妨げられにくく、コンプライアンス基板によるマニホールドの圧力変動の吸収が円滑に行なわれる液体噴射ヘッドユニットが得られる。
上記液体噴射ヘッドユニットであって、前記大気開放孔の一部は、前記バッファー室に突出して形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
この適用例では、大気開放孔の一部が、バッファー室に突出して形成されているので、バッファー室の底面から大気開放孔の開口に向かって液体が這い上がりにくく、液体が大気開放孔に、より浸入しにくい。したがって、ダンパー部の気体の出入りが、より妨げられにくく、コンプライアンス基板によるマニホールドの圧力変動の吸収がより円滑に行なわれる液体噴射ヘッドユニットが得られる。
上記液体噴射ヘッドユニットであって、前記大気開放孔は、前記バッファー室の底面より重力方向とは反対方向に離れた、前記バッファー室の側面に形成された切り欠き部の内面に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
この適用例では、バッファー室の側面に形成された切り欠き部は、バッファー室の一部として、バッファー室と同時に形成できる。したがって、バッファー室の形成が容易な液体噴射ヘッドユニットが得られる。
上記液体噴射ヘッドユニットであって、前記コンプライアンス基板上に設けられ、前記ダンパー部の一部が形成された保持部材と、前記保持部材上に接合され、前記バッファー室が形成されたホルダー部材とを備え、前記挿入孔は、前記流路形成基板から前記保持部材へ向かって、前記保護基板の厚さ方向に貫通して形成された貫通孔と、前記貫通孔とつながり、前記保持部材から前記ホルダー部材へ向かって、前記保持部材の厚さ方向に貫通して形成された保持孔と、前記保持孔とつながり、前記ホルダー部材の厚さ方向に貫通して形成された開口部とを含むことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
この適用例では、ダンパー部の一部が形成された保持部材と、バッファー室が形成されたホルダー部材とが別部材なので、ダンパー部の一部およびバッファー室が形成し易い。また、フレキシブル配線基板が挿入される挿入孔も、保護基板に形成された貫通孔と保持部材に形成された保持孔とホルダー部材に形成されたホルダー開口部とを含んで、保護基板、保持部材およびホルダー部材を重ねることで形成される。したがって、製造の容易な液体噴射ヘッドユニットが得られる。
上記液体噴射ヘッドユニットを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
図1はプリンター1000の概略構成を示す図である。図1中、X方向は、キャリッジ2が移動する主走査方向を示し、Y方向は、記録媒体Pが移送される副走査方向を示している。Z方向は、X方向およびY方向と直交する方向で、X方向およびY方向が水平面にある場合、重力方向であるが、プリンター1000の設置状況によって重力方向からずれる場合もある。
キャリッジ移動機構3は、タイミングベルト6と、駆動プーリー7と、従動プーリー8と、モーター107とを備えている。タイミングベルト6には、キャリッジ2が係止されており、タイミングベルト6は、駆動プーリー7と従動プーリー8とに張設されている。駆動プーリー7は、モーター107の出力軸に接続されている。
モーター107が作動すると、キャリッジ2は、プリンター1000に架設されたガイドロッド9に案内されて、主走査方向であるX方向に往復移動する。プラテンローラー4は、モーター104から駆動力を受け、記録媒体Pを副走査方向であるY方向に移送する。
図2に、実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドユニット11の斜視図を示した。また、図3(a)〜(c)は、インクジェット式記録ヘッドユニット11を示す分解斜視図である。
ここで、図3(c)では、インクジェット式記録ヘッド1を、組み込まれる前の状態の1個のみについて拡大して示している。実際には、5個のインクジェット式記録ヘッド1がインクジェット式記録ヘッドユニット11に組み込まれている。
なお、インクジェット式記録ヘッドユニット11に組み込まれるインクジェット式記録ヘッド1の数は、吐出するインクの種類に応じ、5個に限らない。
ホルダー部材400には、5個のインクジェット式記録ヘッド1に対応して10箇所に液体導入路としてのインク導入路410が形成されている。また、中継基板500にはインク導入路410を通すための孔510が形成されている。
中継基板500は、インク導入路410を孔510に通した状態で、ホルダー部材400の片側から、ホルダー部材400にはめ込まれている。
図2および図3において、インクジェット式記録ヘッド1は、中継基板500のはめ込まれた側とは反対側である記録媒体P側(図1中Z方向下面)から、ホルダー部材400に差し込まれている。ホルダー部材400には、ホルダー開口部420が、差し込まれるインクジェット式記録ヘッド1に対応して5ヵ所に形成され、中継基板500には開口部としてのスリット520が5ヵ所に形成されている。一対のCOF基板210は、ホルダー開口部420およびスリット520に通され、配線220は、中継基板500の端子530にそれぞれ接合されている。
また、図6は、図2におけるインクジェット式記録ヘッドユニット11のA−A断面図、図7は、図2におけるインクジェット式記録ヘッドユニット11のB−B断面図である。
流路形成基板10とノズルプレート20と保護基板30とは、流路形成基板10をノズルプレート20と保護基板30とで挟むように積み重ねられ、保護基板30上には、コンプライアンス基板40が設けられている。
COF基板210は、第1の端部211と第1の端部211の反対に位置する第2の端部212とを備えている。図6において、COF基板210の第1の端部211は保護基板30に差し込まれ、第2の端部212は中継基板500と接続されている。
なお、流路形成基板10は、シリコン単結晶基板以外の材料、例えば、金属板やセラミック板などであってもよい。
また、各列の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14を介して連通されている。連通部13は、保護基板30の供給部101と連通して圧力発生室12の列毎に共通のインク室となるマニホールド100の一部を構成する。
インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
なお、実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路14を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路14を形成してもよい。
ここで、圧電素子300は、下電極60、圧電体層70および上電極80を含む部分をいう。圧電素子300は、圧力発生室12に対応して対をなしている。
また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜50、絶縁体膜55および下電極60が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜50および絶縁体膜55を設けずに、下電極60のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
なお、実施形態では、下電極60を圧電素子300の共通電極とし、上電極80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。いずれの場合においても、圧力発生室12毎に圧電体能動部が形成されていることになる。
保護基板30の流路形成基板10との反対は凹部で開口しており、開口は、コンプライアンス基板40によって封止されている。なお、マニホールド100は、複数の個別流路の短手方向(幅方向)に亘って連続して設けられている。
延設されたリード電極90は、上電極80に接続されている端部とは反対の他端部側が、貫通孔32の底部に露出している。貫通孔32に露出したリード電極90は、貫通孔32に挿入されたCOF基板210に形成された配線220と第1の端部211で電気的に接続されている。接続は、例えば、異方性導電性接着剤としてのACP600を用いて行なわれている。
ACP600を用いることで、複数のリード電極90を1つのCOF基板210に接続することができるため、ワイヤーボンディングによって各リード電極90と順次接続するのに比べて作業時間を短縮することができ、コストを低減することができる。
COF基板210は可撓性のある基板であり、リード電極90と接続される第1の端部211は略L字型に曲げられている。第1の端部211は対向する圧電素子300に向けて配置されている。COF基板210に実装された駆動回路200によって、各圧電素子300は駆動する。
図6において、封止膜41と固定板42とは、貼り合わせ接着剤700によって接着されている。
また、図4および図5において、固定板42には、固定板開口部43側に突出する突出部44が設けられており、この突出部44には、厚さ方向に貫通してインクが貯留された図1に示したインクカートリッジ5からのインクをマニホールド100に供給するための液体導入口としてのインク導入口45が設けられている。
図4および図5において、実施形態では、突出部44を、供給部101とは反対側に、かつ圧力発生室12の並設方向の一部をマニホールド100に相対向する領域まで突出させるように設けた。このため、インク導入口45は、保護基板30に設けられた供給部101とは圧力発生室12の長手方向における反対側の端部に設けるようにした。このように、インク導入口45を保護基板30の供給部101とは反対側の端部に設けることによって、図1に示したインクカートリッジ5から導入されたインクの動圧による影響が、供給部101を介して圧力発生室12に及ぶのを低減することができる。
実施形態では、可撓部46は、マニホールド100に相対向する領域の保護基板30の供給部101に相対向する領域と、マニホールド100に相対向する領域の固定板42のインク導入口45の周囲とに設けられており、可撓部46は、これらの供給部101に相対向する領域とインク導入口45の周囲とに亘って連続して設けられている。このように、可撓部46を供給部101に相対向する領域とインク導入口45の周囲とに亘って連続して設けることで、可撓部46を広い面積で形成することができ、マニホールド100内のコンプライアンスを増大させて、圧力変動の悪影響によるクロストークの発生を確実に低減させることができる。
また、ケースヘッド110には、固定板開口部43に対向する領域に凹部112が形成され、固定板開口部43のたわみ変形が適宜行われるようになっている。
さらに、ケースヘッド110には、保護基板30に設けられた貫通孔32と連通する保持孔113が設けられている。
なお、COF基板210は、貫通孔32および保持孔113に充填されたモールド剤で支持してもよい。
さらに、ケースヘッド110には、保護基板30に設けられた貫通孔32と連通する保持孔113が設けられている。
ケースヘッド110の材料としては、例えば、PPSが主成分の樹脂材料、金属材料等が挙げられる。
また、図7において、バッファー室430は、ホルダー部材400の側面に開口部440を備えており、外部と連通している。
バッファー室430は、ホルダー部材400にバッファー室430の一部を構成する凹部を形成した後、蓋900によって凹部を塞ぐことによって形成することができる。蓋900は、図3にも示した。
COF基板210は、貫通孔32および保持孔113にモールド剤を充填して支持することができる。
(1)バッファー室430は、COF基板210が通されるホルダー開口部420、貫通孔32および保持孔113の開口方向とは異なる方向に開口部440を有しているので、マニホールド100から可撓部46を通過し、バッファー室430に至ったインクの溶媒は、ホルダー開口部420の開口方向とは異なる方向に放出される。したがって、インクの溶媒は、COF基板210の通されるホルダー開口部420、貫通孔32および保持孔113を通じて、リード電極90とCOF基板210との接続部に達しにくくなり、溶媒が接続部に達するまでの時間を稼ぐことができ、溶媒がホルダー開口部420の開口方向と同方向に放出される場合と比較して、リード電極90とCOF基板210との接触不良が生じるまでの時間が長いインクジェット式記録ヘッド1を得ることができる。
また、バッファー室430の開口部440から浸入したインク800は、重力によってバッファー室430の底面4300に溜まる。ここで、ダンパー部47とバッファー室430とを連通する大気開放孔450の開口が、重力方向とは反対方向で底面4300より離れた位置にあるため、インク800を大気開放孔450に浸入しにくくできる。したがって、ダンパー部47の気体の出入りを妨げられにくくでき、可撓部46によるマニホールド100の圧力変動の吸収が円滑に行なわれるインクジェット式記録ヘッドユニット11を得ることができる。
図8は、変形例1におけるインクジェット式記録ヘッドユニット11の図2におけるB−B断面図に相当する断面図である。
図8において、バッファー室431はホルダー部材400の側面に凹部として形成され、側面に開口部441を備えている。バッファー室431は、Z方向に段差452を有している。段差452には、大気開放孔451が、Z方向(重力方向とは反対方向)に向かって開口するように形成されている。
(5)実施形態における蓋900が必要でなく、バッファー室431の構造が簡単で、製造が行い易いインクジェット式記録ヘッドユニット11を得ることができる。
図9は、変形例2におけるホルダー部材400の部分斜視図である。
図9において、凹部として形成されたバッファー室432の側面に、バッファー室432の底面4320からZ方向(重力方向とは反対方向)の離れた位置に半円柱状の切り欠き部460が形成されている。切り欠き部460の底面4600に、大気開放孔453が開口するように形成されている。また、側面には、開口部442が形成されている。
(6)バッファー室432の側面に形成された切り欠き部460は、バッファー室432の一部として、バッファー室432と同時に形成できる。したがって、バッファー室432の形成が容易なインクジェット式記録ヘッドユニット11を得ることができる。
また、大気開放孔453の開口が切り欠き部460の側面で覆われているので、よりインクが浸入しにくい。
例えば、実施形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド1を備えたインクジェット式記録ヘッドユニット11について説明したが、一つのインクジェット式記録ヘッド1を備えたものであってもよい。
また、フレキシブル配線基板はCOF基板210に限らず、駆動回路が実装されていないフレキシブル基板であってもよい。
Claims (5)
- 液体を噴射するノズル開口に連通した圧力発生室および前記圧力発生室に連通するマニホールドが形成された流路形成基板と、
前記圧力発生室毎に設けられた圧力発生素子と、
前記流路形成基板上に設けられ、前記圧力発生素子を収める保護基板と、
コンプライアンス基板を挟んで前記マニホールドと対向するダンパー部と、
前記ダンパー部と連通するバッファー室と、
前記バッファー室内に、重力方向とは反対方向で前記バッファー室の底面より離れた位置に開口を有し、前記ダンパー部と連通する大気開放孔と、
前記流路形成基板から前記保護基板に向かって形成された挿入孔と、
前記バッファー室に形成され、前記挿入孔の開口方向とは異なる開口方向を有する開口部と、
前記圧力発生素子に形成された電極から引き出され、前記挿入孔に露出したリード電極と、
前記挿入孔を通され、端部が前記リード電極に、異方性導電性接着剤で接続されたフレキシブル配線基板とを備えている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。 - 請求項1に記載の液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記大気開放孔の一部は、前記バッファー室に突出して形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。 - 請求項1に記載の液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記大気開放孔は、前記バッファー室の底面より重力方向とは反対方向に離れた、前記バッファー室の側面に形成された切り欠き部の内面に形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記コンプライアンス基板上に設けられ、前記ダンパー部が形成された保持部材と、
前記保持部材上に接合され、前記バッファー室が形成されたホルダー部材とを備え、
前記挿入孔は、
前記流路形成基板から前記保持部材へ向かって、前記保護基板の厚さ方向に貫通して形成された貫通孔と、
前記貫通孔とつながり、前記保持部材から前記ホルダー部材へ向かって、前記保持部材の厚さ方向に貫通して形成された保持孔と、
前記保持孔とつながり、前記ホルダー部材の厚さ方向に貫通して形成された開口部とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドユニットを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
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