JP2017177676A - 液体吐出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】流路部材と保護部材とに跨って供給部材を接着する際に、その接合時の押圧力が保護部材を介して圧電素子に作用するのを抑制すること。【解決手段】ヘッドユニット16は、圧力室28に連通する開口30aを有する第2流路部材22と、第2流路部材22に、圧力室28と重なるように設けられた圧電素子41と、第2流路部材22に、圧電素子41を覆うように配置された保護部材26と、第2流路部材22と保護部材26に跨って接着されたインク供給部材27とを備えている。保護部材26とインク供給部材27とを接着する第1接着剤61が、第2流路部材22とインク供給部材27とを接着する第2接着剤62よりも厚い。【選択図】図5

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。
特許文献1には、液体吐出装置として、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、複数の圧力室が形成された流路形成基板と、流路形成基板に積層された連通板と、連通板に接合されたノズルプレートと、流路形成基板に複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電素子とを有する。
流路形成基板は、例えば、シリコン単結晶基板からなる。連通板も、例えば、シリコン単結晶基板であるが、流路形成基板よりも厚い基板である。また、連通板は流路形成基板よりも平面的なサイズが大きい部材であり、その外周部が流路形成基板から張り出している。流路形成基板に形成された圧力室は、連通板に形成された連通路を介してノズルプレートのノズルと連通している。流路形成基板には、複数の圧力室を覆う振動板が配置され、振動板の上には圧電膜や電極膜が成膜されることによって圧電素子が形成されている。また、連通板には複数の圧力室に連通するマニホールドが形成され、連通板の流路形成基板から張り出した張出部に、マニホールドの開口が配置されている。
さらに、インクジェットヘッドは、圧電素子を覆うように流路形成基板に接合された保護部材と、マニホールドにインクを供給するための供給部材を有する。供給部材は、連通板の、マニホールドの開口が形成された張出部に接合される。また、供給部材は、連通板の張出部から、連通板とは高さ位置が異なる保護部材にも跨るように配置され、連通板と保護部材の両方に接合されている。
特開2015−163440号公報
上記特許文献のインクジェットヘッドでは、供給部材が、連通板だけでなく、保護部材にも接合されている。ここで、流路形成基板の上には圧電素子に付帯する薄膜が積層されており、それらの上に保護基板が接合される。この構成では、流路形成基板と保護部材との間に様々な膜が存在するために、それらの製造公差が積み重なることによって、保護部材の高さが設計寸法よりも高くなることもあり得る。この状態で、保護部材に供給部材を押し付けて接合すると、大きな押圧力が流路形成基板の圧電素子の形成領域に作用し、圧電素子やそれに付帯する薄膜が破損する虞がある。
本発明の目的は、流路部材と保護部材とに跨って供給部材を接着する際に、その接合時の押圧力が保護部材を介して圧電素子に作用するのを抑制することである。
本発明の液体吐出装置は、ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する液体供給口を有する流路部材と、前記流路部材に、前記圧力室と重なるように設けられた圧電素子と、前記流路部材に、前記圧電素子を覆うように配置された保護部材と、前記流路部材の前記液体供給口に連通する供給流路が形成され、前記流路部材と前記保護部材に跨って接着された供給部材と、を備え、前記保護部材と前記供給部材とを接着する第1接着剤が、前記流路部材と前記供給部材とを接着する第2接着剤よりも厚いことを特徴とするものである。
本実施形態に係るプリンタ1の概略的な平面図である。 ヘッドユニット16の平面図である。 ヘッドユニット16の平面図(インク供給部材27の図示省略)である。 ヘッドユニット16の平面図(インク供給部材27と保護部材26の図示省略)である。 図2のV-V線断面図である。 図2のVI-VI線断面図である。 図5の圧電アクチュエータ24の一部拡大図である。 ヘッドユニット16の製造工程を示す図であり、(a)は圧電アクチュエータ24の形成、(b)は保護部材26の接合と圧力室28のエッチング、(c)は第2流路部材22等の接合、(d)はインク供給部材27の接合、をそれぞれ示す。 ヘッドユニット16の製造工程を示す図であり、(a)はCOF25の接続、(b)は被覆材63の注入、をそれぞれ示す。 変更形態のヘッドユニット16Aの断面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Bの断面図である。
次に、本発明の実施の形態について説明する。まず、図1を参照してインクジェットプリンタ1の概略構成について説明する。尚、図1において記録用紙100が搬送される方向を、プリンタ1の前後方向と定義する。また、記録用紙100の幅方向をプリンタ1の左右方向と定義する。さらに、前後方向及び左右方向と直交する、図1の紙面垂直方向をプリンタ1の上下方向と定義する。
(プリンタの概略構成)
図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、プラテン2と、キャリッジ3と、インクジェットヘッド4と、搬送機構5と、制御装置6等を備えている。
プラテン2の上面には、被記録媒体である記録用紙100が載置される。キャリッジ3は、プラテン2と対向する領域において2本のガイドレール10,11に沿って左右方向(以下、走査方向ともいう)に往復移動可能に構成されている。キャリッジ3には無端ベルト14が連結され、キャリッジ駆動モータ15によって無端ベルト14が駆動されることで、キャリッジ3は走査方向に移動する。
インクジェットヘッド4は、キャリッジ3に取り付けられており、キャリッジ3とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド4は、走査方向に並ぶ4つのヘッドユニット16を備えている。4つのヘッドユニット16は、4色(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のインクカートリッジ17が装着されるカートリッジホルダ7と、図示しないチューブによってそれぞれ接続されている。
各ヘッドユニット16は、その下面(図1の紙面向こう側の面)に形成された複数のノズル36(図4、図5参照)を有する。各ヘッドユニット16のノズル36は、インクカートリッジ17から供給されたインクを、プラテン2に載置された記録用紙100に向けて吐出する。尚、ヘッドユニット16の詳細については、後ほど説明する。
搬送機構5は、前後方向にプラテン2を挟むように配置された2つの搬送ローラ18,19を有する。搬送機構5は、2つの搬送ローラ18,19によって、プラテン2に載置された記録用紙100を前方(以下、搬送方向ともいう)に搬送する。
制御装置6は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び、各種制御回路を含むASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を備える。 制御装置6は、ROMに格納されたプログラムに従い、ASICにより、記録用紙100への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、制御装置6は、PC等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド4やキャリッジ駆動モータ15等を制御して、記録用紙100に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ3とともにインクジェットヘッド4を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ18,19によって記録用紙100を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。
<ヘッドユニットの詳細>
次に、インクジェットヘッド4のヘッドユニット16の構成について詳細に説明する。尚、4つのヘッドユニット16はそれぞれ同じ構成を有するものであるため、以下では、4つのヘッドユニット16のうちの1つについて説明する。
図2〜図6に示すように、ヘッドユニット16は、第1流路部材21、第2流路部材22、ノズルプレート23、圧電アクチュエータ24、COF(Chip On Film)25、保護部材26、インク供給部材27等を備えている。尚、図2〜図4においては、保護部材26の穴26b、インク供給部材27の穴27bを通過して上方へ延びる、COF25の図示が省略されている。
(第1流路部材、第2流路部材、ノズルプレート)
まず、第1流路部材21、第2流路部材22、及び、ノズルプレート23について説明する。上記3つの部材はそれぞれ矩形の平面形状を有し、上から、第1流路部材21、第2流路部材22、ノズルプレート23の順で、上下に積層されている。第1流路部材21の上に、後述する圧電素子41を成膜プロセスで形成する関係上、第1流路部材21には、シリコン単結晶基板が用いられている。一方、第2流路部材22とノズルプレート23の材質については、シリコン単結晶基板には限られず、金属や樹脂などで形成されてもよい。但し、熱による反りやクラックを防止する観点から、第2流路部材22とノズルプレート23も、第1流路部材21と同じ材料、即ち、シリコン単結晶基板で形成されていることが好ましい。
第1流路部材21には、水平面に沿って平面的に配置された複数の圧力室28が形成されている。各圧力室28は、走査方向に長い矩形の平面形状を有する。複数の圧力室28は、搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ2つの圧力室列を構成している。また、2つの圧力室列の間で、圧力室28の搬送方向における位置は互いに異なっている。より具体的には、各圧力室列における圧力室28の配列間隔をPとしたときに、左右2つの圧力室列の間では、圧力室28の搬送方向における位置が、P/2ずつずれている。
図7に示すように、第1流路部材21の上面には、後述する圧電アクチュエータ24の振動膜40が形成され、この振動膜40によって複数の圧力室28が覆われている。振動膜40は、例えば、第1流路部材21を構成するシリコン単結晶基板の表面が酸化されることにより形成された、二酸化シリコンの膜である。
第2流路部材22は、第1流路部材21の下側に配置されている。図4、図5に示すように、第2流路部材22は、第1流路部材21よりも一回り大きな平面形状を有し、全周にわたって、その縁部が第1流路部材21よりも外側に張り出している。別の言い方をすれば、第2流路部材22は、第1流路部材21に対して左右に張り出した2つの第1張出部22aと、前後に張り出した2つの第2張出部22bとを有する。
図4、図5に示すように、第2流路部材22の左右2つの第1張出部22aには、2つの圧力室列にそれぞれ対応して搬送方向に延びる2つのマニホールド30がそれぞれ形成されている。即ち、各マニホールド30の開口30aは、第1流路部材21から露出している。2つのマニホールド30には、後述するインク供給部材27を介して、1つのインクカートリッジ15からのインクが供給される。即ち、本実施形態では、2つのマニホールド30に同色のインクが供給される。
また、第2流路部材22には、マニホールドから左右方向内側に延びる絞り流路31と、絞り流路31と圧力室28とを繋ぐ連通路32とが形成されている。各圧力室28は、連通路32及び絞り流路31を介して、対応するマニホールド30と連通している。さらに、第2流路部材22には、各圧力室28と、後述するノズルプレート23のノズル36とを連通させる連通路33も形成されている。
第2流路部材22の下面には、各マニホールド30を覆うように、可撓性のダンパー膜34が接合されている。ダンパー膜34は、各マニホールド30内のインク圧力変動を減衰させるためのものである。ダンパー膜34の下方には、金属製の枠状のスペーサ38を介して保護プレート35が配置され、ダンパー膜34は、このダンパー膜34と隙間を空けて配置された保護プレート35によって保護されている。
ノズルプレート23には、複数の圧力室28にそれぞれ対応する複数のノズル36が形成されている。各ノズル36は、第2流路部材22に形成された連通路33を介して、第1流路部材21の圧力室28と連通している。複数のノズル36は、圧力室の配列に従って2列に配列されている。上述した圧力室列29と同様、2つのノズル列の間においても、ノズル36の搬送方向の位置がP/2ずつずれている。
(圧電アクチュエータ)
次に、圧電アクチュエータ24について説明する。図7に示すように、圧電アクチュエータ24は、第1流路部材21の上方に配置されている。圧電アクチュエータ24は、振動膜40と、振動膜40の上に配置された複数の圧電素子41を有する。
上述したように、振動膜40は、第1流路部材21の上面に形成されて、複数の圧力室28を覆っている。振動膜40の厚みは、例えば、1.0〜1.5μmである。振動膜40の上面の、複数の圧力室28と重なる位置には、複数の圧電素子41がそれぞれ配置されている。複数の圧電素子41は、圧力室28と同様、走査方向に並ぶ2つの圧電素子列を構成している。
個々の圧電素子41の構成について説明する。各圧電素子41は、振動膜40の上に配置された下電極42と、下電極42の上に配置された圧電膜43と、圧電膜43の上に配置された上電極44を有する。
下電極42は、振動膜40の上面において、圧力室28と重なるように配置されている。この下電極42は、後述するドライバIC60から個別に駆動信号が供給される、いわゆる個別電極である。下電極42の、走査方向内側端部からは、引出部45が引き出されている。下電極42及び引出部45は、例えば、白金(Pt)で形成されている。また、その厚みは、例えば、0.1μmである。
圧電膜43は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料により形成される。圧電膜43の厚みは、例えば、1.0〜2.0μmである。図3〜図6に示すように、本実施形態では、左側の圧力室列に対応する圧電素子41の圧電膜43が繋がり、右側の圧力室列に対応する圧電素子41の圧電膜43も繋がっている。つまり、振動膜40の上には、左側の圧力室列を覆う圧電体46と、右側の圧力室列を覆う圧電体46の、2つの圧電体46が配置されている。
図4、図7に示すように、下電極42に接続された引出部45は、下電極42から走査方向内側に延び、その端部は圧電体46から露出している。各引出部45の、圧電体46から露出した端部には、後述する配線52が接続される。
上電極44は、圧電膜43の上面に配置されている。上電極44は、例えば、イリジウムで形成されている。また、上電極44の厚みは、例えば、0.1μmである。圧電体46の上面において、複数の圧力室28に対応する上電極44が互いに繋がることにより、圧電体46の上面のほぼ全域を覆う共通電極49が構成されている。尚、上電極44(共通電極49)には、後述するCOF25によりグランド電位が付与される。
共通電極49の上には補助導体50が設けられている。図4に示すように、補助導体50は、圧電体46の左右方向外側の縁部、及び、前後方向両側の2つの縁部の上において共通電極49に積層されている。左右方向内側の縁部には設けられていない。補助導体50は、例えば、金(Au)で形成されている。また、補助導体50の厚みは、共通電極49の厚みよりも大きい。
上述したように、下電極42に接続された引出部45は、下電極42から走査方向内側に延びて、圧電体46から露出している。引出部45の、上記の露出した端部には配線52が接続されている。各配線52は、対応する引出部45の端部から、走査方向における内側に延びている。配線52は、例えば、金(Au)で形成され、補助導体50と同じ成膜プロセスで形成可能である。
図4に示すように、振動膜40の2つの圧電素子列の間の領域には、複数の駆動接点53と2つのグランド接点54が配置されている。複数の駆動接点53は搬送方向に1列に配列されている。2つのグランド接点54は、複数の駆動接点53を搬送方向に挟むように、駆動接点53の列に対して搬送方向上流側と下流側に分かれて配置されている。複数の駆動接点53には、複数の配線52がそれぞれ接続されている。また、2つのグランド接点54には、補助導体50が接続されている。
(保護部材)
図2、図5に示すように、保護部材26は、第1流路部材21の上側に複数の圧電素子41を覆うように配置されている。具体的には、保護部材26は、振動膜40や圧電膜43等の様々な膜が積層された構造を有する圧電アクチュエータ24の上に、接着剤で接合されている。
保護部材26は、左右2つの凹状のカバー部26aと、2つのカバー部26aの間に形成された穴26bとを有する。保護部材26が第1流路部材21の上に配置された状態では、左側のカバー部26aが、左側の圧電素子列を覆い、右側のカバー部26aが、右側の圧電素子列を覆う。また、穴26bから複数の駆動接点53と2つのグランド接点54が露出する。尚、保護部材26の材質は特に限定されないが、例えば、シリコンで形成されたものを好適に採用できる。
(COF)
上述したように、振動膜40の左右2つの圧電素子列の間の領域には、複数の駆動接点53と2つのグランド接点54が前後方向に配列されている。そして、配線部材であるCOF25は、振動膜40の上記領域に接合され、複数の駆動接点53及び2つのグランド接点54と電気的に接続されている。COF25の、第1流路部材21と反対側の端部は、制御装置6(図1参照)に接続されている。
COF25の上下方向における途中部には、ドライバIC60が設けられている。ドライバIC60は、COF25に形成された配線(図示省略)を介して、制御装置6と電気的に接続されている。また、ドライバIC60は、COF25の配線を介して、複数の駆動接点53とも電気的に接続されている。そして、ドライバIC60は、制御装置6から送られる制御信号に基づいて、駆動接点53に繋がる下電極42に対して駆動信号を出力し、下電極42の電位をグランド電位と所定の駆動電位との間で切り換える。尚、グランド接点54は、COF25に形成されたグランド線(図示省略)と電気的に接続され、共通電極49を構成する上電極44はグランド電位に保持される。
ドライバIC60から下電極42に駆動信号が供給されたときの、各圧電素子41の動作について説明する。駆動信号が供給されていない状態では、下電極42の電位はグランド電位となっており、上電極44と同電位である。この状態から、ある下電極42に駆動信号が供給されて下電極42に駆動電位が印加されると、下電極42と上電極44との間に電位差が生じ、圧電膜43に、その厚み方向に平行な電界が作用する。この電界により、圧電膜43は厚み方向に伸びて面方向に収縮し、その結果、圧力室28を覆う振動膜40が圧力室28側に凸となるように撓む。これにより、圧力室28の容積が減少して圧力室28内に圧力波が発生することで、圧力室28に連通するノズル36からインクの液滴が吐出される。
(インク供給部材)
図2に示すように、インク供給部材27は、第2流路部材22とほぼ同じ大きさの矩形の平面形状を有し、第2流路部材22及び保護部材26の上方に配置されている。インク供給部材27の材質は特に限定されないが、例えば、合成樹脂で形成される。図2、図5に示すように、インク供給部材27の走査方向中央部には、保護部材26の穴26bと重なり、且つ、この穴26bよりも幅が大きい穴27bが形成されている。図5に示すように、圧電アクチュエータ24に接続されたCOF25は、保護部材26の穴26bとインク供給部材27の穴27bを通過して上方へ延びている。
インク供給部材27は、インクカートリッジ17が装着されたホルダ7(図1参照)と接続されている。インク供給部材27内には供給流路58が形成されており、インク供給流路58の下端は、第2流路部材22の第1張出部22aに形成されたマニホールド30と連通する。この構成により、ホルダ7のインクカートリッジ17内のインクが、インク供給部材27のインク供給流路58を介して、第2流路部材22のマニホールド30に供給される。
インク供給部材27の外周部の下面は、第2流路部材22の外周部の第1張出部22a、第2張出部22bと第2接着剤62で接着される。また、インク供給部材27の、穴27bの縁部27aの全周は保護部材26と上下に重なっており、上記縁部27aの下面が保護部材26の上面と第1接着剤61で接着される。即ち、図5に示すように、走査方向においては、インク供給部材27は、第2流路部材22の第1張出部22aの上面から、これよりも高い位置にある保護部材26の上面に跨って接着されている。また、図6に示すように、搬送方向においても、インク供給部材27は、第2流路部材22の第2張出部22bから保護部材26に跨って接着されている。
このように、インク供給部材27が、第2流路部材22だけでなく、圧電素子41を覆う保護部材26にも跨って接合されている。インク供給部材27が第2流路部材22にのみ接着される場合には、保護部材26の外側に、インク供給部材27の穴27bの縁部27aが接着される領域を確保する必要がある。これに対して、本実施形態の図5、図6では、上記縁部27aが保護部材26と上下に重なり、保護部材26の上面に接着されている。これにより、第2流路部材22の平面的なサイズを小さくし、ヘッドユニット16を小型化することが可能である。特に、本実施形態では、インク供給部材27は、左右方向の端部(図5参照)と前後方向の端部(図6参照)の両方において、第2流路部材22から保護部材26に跨って接着されている。これにより、前後方向と左右方向の両方においてヘッドユニット16のサイズを小型化することができる。
但し、保護部材26は、第1流路部材21の、圧電素子41の配置領域に設置されている。そのため、インク供給部材27を保護部材26に接着する際に、インク供給部材27を保護部材26に押しつけて接着剤61,62を加熱硬化させるときに、その押圧力の一部が、保護部材26を介して圧電素子41の配置領域に作用する虞がある。特に、本実施形態では、第1流路部材21には、振動膜40や圧電膜43等の様々な薄膜が積層され、その上に保護部材26が接着されている。この構成では、上記の様々な薄膜についての製造公差が積み重なることによって、保護部材26の高さが設計寸法よりも高くなることもあり得る。このような場合に、保護部材26にインク供給部材27を押し付けながら接着すると、第1流路部材21の圧電素子41の形成領域に大きな力が作用し、圧電アクチュエータ24を構成する薄膜が破損する虞がある。
そこで、本実施形態では、図5,図6に示すように、インク供給部材27と保護部材26とを接着する第1接着剤61の厚みt1が、インク供給部材27と第2流路部材22とを接着する第2接着剤62の厚みt2よりも厚くなっている。この構成では、インク供給部材27が押圧されたときに、インク供給部材27は、薄い第2接着剤62を介して第2流路部材22に強く押し付けられる。つまり、保護部材26には力が作用しにくくなるため、圧電アクチュエータ24の薄膜が破損することを防止できる。
尚、保護部材26に作用する力を小さくするためには、第1接着剤61の厚みは5μm以上であることが好ましい。一方で、保護部材26と第2流路部材22とを確実に接着できるように、第2接着剤62の厚みは1μm〜3μmとするのがよい。
尚、本実施形態のヘッドユニット16は、インク供給部材27からインクが供給される流路部材として、圧力室28が形成された第1流路部材21と、マニホールド30が形成された第2流路部材22とを有する。ここで、第1流路部材21は、その上面に様々な成膜プロセスによって薄膜が成膜され、複数の圧電素子41が形成される基板であり、その製造コストは高くなりがちになる。そのため、第1流路部材21については、その平面的なサイズを極力小さくして、1枚のシリコンウェハーから数多く切り出せるようにすることが好ましい。
一方、第2流路部材22については、第1流路部材21と違って圧電素子41の成膜プロセスが施されるものではなく、製造コストは第1流路部材21よりは低い。そこで、本実施形態では、第1流路部材21を小さくする一方で、第2流路部材22については第1流路部材21よりも平面的なサイズが大きい部材としている。その上で、第2流路部材22の、第1流路部材21から張り出した張出部22a,22bに、インク供給部材27が接着される。また、第2流路部材22は、容積の大きいマニホールド30が形成される部材であるが故に、ある程度の厚みが必要である。即ち、必然的に、第2流路部材22は、第1流路部材21よりも剛性が高い部材となる。このことからも、インク供給部材27が強く押しつけられる対象としては、第1流路部材21よりも第2流路部材22の方が適していると言える。
また、インク供給部材27の接着に関連して、本実施形態のヘッドユニット16においては、さらに以下のような構成が採用されている。
(1)第1接着剤61によって接着される保護部材26とインク供給部材27の接着面が、第2接着剤62によって接着される第2流路部材22とインク供給部材27の接着面と比べて、表面粗さが粗くなっていてもよい。尚、ここでの「接着面」とは、インク供給部材27側の接着面だけでなく、その接着対象である、保護部材26及び第2流路部材22の、インク供給部材27との接着面も含む概念である。
具体的には、インク供給部材27の保護部材26との接着面が、インク供給部材27の第2流路部材22との接着面よりも粗くなっている。あるいは、保護部材26の上面の表面粗さが、第2流路部材22の上面の表面粗さよりも粗くなっていてもよい。このように、保護部材26とインク供給部材27との接着面の表面粗さが粗くなっていると、その表面の凹凸によって、接着面に付着した第1接着剤61が広がりにくくなり盛り上がるため、第1接着剤61の厚みを大きくしやすくなる。具体的には、インク供給部材27の、保護部材26との接着面の表面粗さRaが1.0μm以上、インク供給部材27の、第2流路部材22との接着面の表面粗さRaが1.0μm未満である。尚、保護部材26及び第2流路部材22が共にシリコン単結晶基板である場合、これら2つの部材側の接着面の表面粗さRaは1.0nm未満となる。そのため、第1接着剤61が広がるのを抑えるためには、インク供給部材27側の接着面に第1接着剤61が塗布されるのがよい。
尚、2箇所の接着部分で接着面の表面粗さを異ならせる方法としては、エッチングや研磨、ブラスト等を採用できる。また、保護部材26と第2流路部材22が、表面粗さが異なる素材でそれぞれ形成されるのでもよい。
(2)第1接着剤61が厚いと、インク供給部材27の接着時の押圧力が保護部材26にはほとんど作用しなくなる一方で、その分、第2流路部材22には大きな力が作用する。この点、図5、図6に示すように、第2流路部材22とインク供給部材27の接着面の面積は、保護部材26とインク供給部材27の接着面の面積よりも大きくなっている。例えば、第2流路部材22とインク供給部材27との接着面の左右方向の幅が1.0mm、保護部材26とインク供給部材27との接着面の左右方向の幅が0.5mmである。これにより、第2流路部材22に局所的に大きな力が作用することが抑制されるため、第2流路部材22の破損が防止される。
(3)図5、図6に示すように、第1流路部材21の、保護部材26の穴26bから露出した領域には、圧電素子41に接続された駆動接点53、及び、グランド接点54が配置され、これらの接点53,54にはCOF25が接続される。また、これらの接点53,54が配置されている領域に対して左右方向及び前後方向に隣接する位置に、保護部材26とインク供給部材27の接着部分が配置されている。
ここで、インク供給部材27の接着時に第1接着剤61は強く押圧されないために、この第1接着剤61による接着部分でのインクシール性は低くなる。万が一、この接着部分からインクが漏れた場合、保護部材26に隣接する、COF25と接点53,54の接続部においてショートが発生する虞がある。そこで、図5、図6に示すように、インク供給部材27の穴27bの内部に絶縁性の被覆材63が注入され、COFと接点53,54の接続部が被覆材63で覆われている。また、第1接着剤61による接着部分も被覆材63で覆われている。これにより、第1接着剤61による接着部分からインクが漏れたとしても、COF25と接点53,54との接続部にインクが至ることはなく、ショートが防止される。尚、被覆材63としては、シリコン系、あるいは、エポキシ系のポッティング材を使用できる。
(4)インク供給部材27が少し傾いた姿勢で保護部材26に接着された場合、インク供給部材27の角部27cが保護部材26に当たって、保護部材26を傷つける虞がある。そこで、図5、図6に示すように、インク供給部材27の、保護部材26と接合される部分の角部27cが面取りされて、角部27cが尖っていないことが好ましい。
次に、上述したヘッドユニット16の製造方法について、図8、図9を参照して説明する。
まず、図8(a)に示すように、第1流路部材21となるシリコン単結晶基板65の表面に、適宜の成膜法によって、振動膜40、下電極42、圧電膜43、上電極44、配線52及び補助導体50を順次積層し、圧電素子41を有する圧電アクチュエータ24を形成する。
次に、図8(b)に示すように、基板65に、圧電素子41を覆うように保護部材26を接着する。保護部材26の接着後、基板65を所定の厚みまで研磨して第1流路部材21とし、さらに、第1流路部材21に下面からエッチングを施して圧力室28を形成する。その後、図8(c)に示すように、圧力室28が形成された第1流路部材21に、第2流路部材22及びノズルプレート23を接合する。
次に、図8(d)に示すように、第2流路部材22と保護部材26とに跨って、インク供給部材27を接着する。具体的には、保護部材26と接着されるインク供給部材27の下面に、液状の第1接着剤61を塗布する。一方、インク供給部材27の、第2流路部材22との接着面には、第2接着剤62としての接着シートを貼り付ける。尚、液状の第1接着剤61の塗布厚みは、第1接着剤61による接着部と第2流路部材22との間に存在する膜や部材の数に応じて、第1接着剤61の厚みを大きくすることが好ましい。具体的には、第2接着剤62による接着部では、インク供給部材27と第2流路部材22とが直接接着されるのに対して、第1接着剤61による接着部では、接着剤61と第2流路部材22の間に、第1流路部材21、振動膜40、及び、保護部材26が存在する。そのため、上記3つの部材の公差を接着剤で吸収するために、液状の第1接着剤61の塗布厚みは、第2接着剤62となる接着シートの厚みの3倍以上にする。
次に、インク供給部材27の上面全体にヒータプレート66を設置し、このヒータプレート66によりインク供給部材27を加熱しながら押圧する。これにより、第1接着剤61と第2接着剤62をそれぞれ加熱硬化させて、インク供給部材27を、保護部材26と第2流路部材22に接着する。このとき、第1接着剤61が第2接着剤62よりも厚いことから、ヒータプレート66から保護部材26を介して第1流路部材21に伝わる力は小さくなる。
このとき、図8(d)に示すように、インク供給部材27と保護部材26との接着面が、保護部材26の左右方向端側に位置する壁部26aと、上下方向に重なっていることが好ましい。保護部材26との接着面においては、第1接着剤61の厚みが厚いために、第2流路部材22との接着面と比べると作用する押圧力は小さくなるものの、それでも多少は保護部材26に力がかかる。このときに、保護部材26との接着面が上記壁部26aと重なっていない場合、即ち、保護部材26の左右方向中央部のみにインク供給部材27が接着される場合は、インク供給部材27から作用する押圧力により、保護部材26の中央部が下側に撓み、圧電素子41を傷つける虞がある。この点、本実施形態では、図8(d)のように、接着面が保護部材26の壁部26aと重なっているため、インク供給部材27から作用する押圧力により、保護部材26が撓みにくい。
尚、図8(d)では、保護部材26の左右方向外側部分にインク供給部材27が接着されているが、保護部材26の内側部分にインク供給部材27が接着され、接着面と内側の壁部26aが重なっていてもよい。この場合は、インク供給部材27内のインク供給流路58の容積を内側に広げることができる。また、これに伴い、インク供給流路58の左右方向外側の端を内側に寄せて、結果的にインク供給部材27、及び、これと接着される第2流路部材22の左右方向の幅を小さくできる。
インク供給部材27を接着したら、次に、図9(a)に示すように、圧電アクチュエータ24の駆動接点53にCOF25を接続する。その後、図9(b)に示すように、インク供給部材27の穴27bの内部に絶縁性の被覆材63を注入する。その際に、COF25と駆動接点53との接続部だけでなく、第1接着剤61による接着部分も被覆材63で覆われるように、穴27bの内部には十分な量の被覆材63を充填する。
以上説明した実施形態において、ヘッドユニット16が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。第1流路部材21と第2流路部材22とが、本発明の「流路部材」に相当する。マニホールド30の開口30aが、本発明の「液体供給口」に相当する。インク供給部材27が、本発明の「供給部材」に相当する。搬送方向が、本発明の「配列方向」に相当する。
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
1]図10のヘッドユニット16Aのように、保護部材26の、第1流路部材21と反対側となる上面の全域に、インク供給部材27が接着されていてもよい。保護部材26とインク供給部材27との接着面が大きいと、その接着面に第1接着剤61を塗布したときに、接着面の中央部における盛り上がり量が大きくなるため、第1接着剤61の厚みを確保しやすくなる。
2]前記実施形態では、第2接着剤62が接着シートである例を示したが、第1接着剤61と第2接着剤62の両方に、液状の接着剤を用いてもよい。この場合、第1接着剤61、第2接着剤62としては、それぞれエポキシ系の接着剤を好適に使用できる。第1接着剤61と第2接着剤62は同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
また、第1接着剤61として、硬化前の粘度が、第2接着剤62の粘度よりも大きいものを採用してもよい。第1接着剤61の硬化前の粘度が高いと、接着の際に第1接着剤61が広がりにくくなるため、厚みを確保しやすい。例えば、第1接着剤61の粘度は100〜200cPs、第2接着剤62の粘度は10〜100cPsとする。
また、前記実施形態では、第1接着剤が液状の接着剤で、保護部材の上面に塗布される例を示したが、第1接着剤が液状の接着剤である必要は必ずしもなく、第1接着剤が接着シートであってもよい。
3]前記実施形態では、インク供給部材27からインクが供給される流路部材が、第1流路部材21と第2流路部材22とに分かれているが、このような形態には限られない。図11のヘッドユニット16Bにおいては、1つの流路部材70に、複数の圧力室71とマニホールド72が形成されている。図11の流路部材70は、圧力室71が形成された部分から、左右方向外側に延びた部分70aを有し、この外側部分70aにマニホールド72の開口72aが形成されている。その上で、インク供給部材27は第1接着剤61によって保護部材26と接着され、第2接着剤62によって流路部材70の上記外側部分70aと接着されている。
以上説明した実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。
16 ヘッドユニット
21 第1流路部材
22 第2流路部材
26 保護部材
27 インク供給部材
27c 角部
28 圧力室
30a 開口
36 ノズル
41 圧電素子
53 駆動接点
54 グランド接点
58 インク供給流路
61 第1接着剤
62 第2接着剤
63 被覆材
70 流路部材
71 圧力室
72 マニホールド
72a 開口

Claims (10)

  1. ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室に連通する液体供給口を有する流路部材と、
    前記流路部材に、前記圧力室と重なるように設けられた圧電素子と、
    前記流路部材に、前記圧電素子を覆うように配置された保護部材と、
    前記流路部材の前記液体供給口に連通する供給流路が形成され、前記流路部材と前記保護部材に跨って接着された供給部材と、を備え、
    前記保護部材と前記供給部材とを接着する第1接着剤が、前記流路部材と前記供給部材とを接着する第2接着剤よりも厚いことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記第1接着剤の硬化前の粘度が、前記第2接着剤の粘度よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記第1接着剤の厚みが、5μm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記保護部材の前記流路部材と反対側の面の全域に、前記供給部材が接着されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液体吐出装置。
  5. 前記供給部材の、前記保護部材と接合される部分の角部が面取りされていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の液体吐出装置。
  6. 前記流路部材の、前記保護部材と隣接する領域に配置され、前記圧電素子に接続された接点と、
    前記接点に接続された配線部材を備え、
    前記配線部材の前記接点との接続部を覆うように、絶縁性の被覆材が設けられていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の液体吐出装置。
  7. 前記保護部材と前記供給部材の接着面は、前記流路部材と前記供給部材の接着面と比べて、表面粗さが粗いことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の液体吐出装置。
  8. 前記流路部材と前記供給部材の接着面の面積が、前記保護部材と前記供給部材の接着面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の液体吐出装置。
  9. 複数の前記圧力室は、所定の配置平面に沿った配列方向に配列され、
    前記供給部材は、前記流路部材の前記配列方向の端部において、前記流路部材と前記保護部材に跨って接着されていることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の液体吐出装置。
  10. 前記流路部材は、
    前記圧力室が形成され、且つ、前記圧電素子が配置された第1流路部材と、
    前記第1流路部材に対して前記圧電素子と反対側に配置され、前記第1流路部材から張り出した張出部に前記液体供給口が形成された第2流路部材と、を有し、
    前記保護部材は、前記第1流路部材の前記第2流路部材と反対側に、前記圧電素子を覆うように配置され、
    前記供給部材は、前記第2流路部材の前記張出部と前記保護部材に跨って接着されていることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の液体吐出装置。
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