JP2020196230A - Liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルからインクを吐出する液体吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a liquid ejection head that ejects ink from a nozzle.
従来、ノズルが形成されたノズルプレートと、ノズルに連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、圧力発生室の一部を構成する振動板を介して圧力発生室に対向する領域に設けられた圧電素子とを備えるインクジェット式記録ヘッドが知られている(特許文献1参照)。このインクジェット式記録ヘッドでは、ノズルプレートと流路形成基板との間に振動板が設けられている。つまり、ノズルプレートは、振動板の、圧電素子が設けられている側の面に接合されている。ノズルプレートの振動板と対向する面の、圧電素子と対向する領域には、圧電素子の駆動を阻害しないように凹部が形成されている。また、流路形成基板の振動板と接合される部分であって、圧力室とは異なる部分には、圧電素子を駆動するための駆動ICが形成されている。 Conventionally, a region facing the pressure generating chamber via a nozzle plate on which a nozzle is formed, a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with the nozzle is defined, and a diaphragm forming a part of the pressure generating chamber. An inkjet recording head including a piezoelectric element provided in is known (see Patent Document 1). In this inkjet recording head, a diaphragm is provided between the nozzle plate and the flow path forming substrate. That is, the nozzle plate is joined to the surface of the diaphragm on the side where the piezoelectric element is provided. A recess is formed in the region of the nozzle plate facing the diaphragm, which faces the piezoelectric element, so as not to hinder the driving of the piezoelectric element. Further, a drive IC for driving the piezoelectric element is formed in a portion joined to the diaphragm of the flow path forming substrate and different from the pressure chamber.
上記のインクジェット式記録ヘッドでは、圧電素子と駆動ICとが圧力室の配列方向と直交する方向(圧力室の長手方向)に離れて配置されているため、インクジェット式記録ヘッド全体として、圧力室の配列方向と直交する方向のサイズが大きくなるという問題があった。 In the above-mentioned inkjet recording head, since the piezoelectric element and the drive IC are arranged apart from each other in the direction orthogonal to the arrangement direction of the pressure chamber (longitudinal direction of the pressure chamber), the entire inkjet recording head has the pressure chamber. There is a problem that the size in the direction orthogonal to the arrangement direction becomes large.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、全体として圧力室の配列方向と直交する方向のサイズを小さくできる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of reducing the size in the direction orthogonal to the arrangement direction of the pressure chamber as a whole.
本発明の態様に従えば、ノズルが開口するノズル面を有し、ドライバが形成されたノズル基板と、前記ノズル基板と対向する第1面を有し、前記ノズルと連通する流路が形成された流路基板と、前記流路基板の前記第1面に形成された圧電素子とを備え、前記ノズル基板は、前記ドライバと前記圧電素子とが、前記ノズル面に直交する第1方向に重なるように、前記流路基板の前記第1面に接合されている液体吐出ヘッドが提供される。 According to the aspect of the present invention, a nozzle substrate having a nozzle surface through which the nozzle opens and a driver is formed, and a first surface facing the nozzle substrate, and a flow path communicating with the nozzle is formed. The flow path substrate is provided with a piezoelectric element formed on the first surface of the flow path substrate, and the nozzle substrate overlaps the driver and the piezoelectric element in a first direction orthogonal to the nozzle surface. As described above, the liquid discharge head bonded to the first surface of the flow path substrate is provided.
<第1実施形態>
本発明の第1実施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に示す前後左右の各方向をプリンタの「前」「後」「左」「右」と定義する。また、図1における紙面手前側を「上」、紙面向こう側を「下」とそれぞれ定義する。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。
<First Embodiment>
The first embodiment of the present invention will be described. First, a schematic configuration of the
<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、キャリッジ3、インクジェットヘッド4、搬送機構5、及びコントローラ6を主に備えている。
<Outline configuration of printer>
As shown in FIG. 1, the
プラテン2の上面には、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11,12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13が連結されている。キャリッジ駆動モータ14によって無端ベルト13が駆動されることにより、キャリッジ3は走査方向に移動する。
A
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25(本発明の液体吐出ヘッドの一例)を備えている。4つのヘッドユニット25は、4つのインクカートリッジ15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。4つのインクカートリッジ15にはそれぞれ、4色(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のインクが貯留されている。各ヘッドユニット25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31(図2参照)を有する。ヘッドユニット25のノズル31は、いずれか1つのインクカートリッジ15から供給された1色のインクを、プラテン2に載置された記録用紙100に向けて吐出する。
The inkjet head 4 is attached to the
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16,17を有する。搬送機構5は、2つの搬送ローラ16,17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。
The
コントローラ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。コントローラ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、コントローラ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、キャリッジ駆動モータ14、搬送機構5の搬送モータ(図示省略)等を制御して、記録用紙100に画像等を印刷する。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、4つのヘッドユニット25のノズル31からインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ16,17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。
The controller 6 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) including various control circuits, and the like. The controller 6 executes various processes such as printing on the
<ヘッドユニット25>
次に、ヘッドユニット25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25はそれぞれ同じ構成を有するため、以下では、4つのヘッドユニット25のうちの1つについて説明する。
<
Next, the configuration of the
図2に示すように、ヘッドユニット25は、平面視で、搬送方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。図3に示すように、ヘッドユニット25は、主に、ノズルプレート30(本発明のノズル基板の一例)、圧力室形成プレート40(本発明の流路基板の一例)、圧電素子50、絞り流路形成プレート60、及びマニホールド流路形成プレート70によって構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、ノズルプレート30は、平面視で、搬送方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。ノズルプレート30はシリコン基板である。ノズルプレート30の下面には、複数のノズル31の吐出口及びドライバ32が形成されている。以下の説明では、ノズルプレート30の下面の、複数のノズル31の吐出口が形成されている領域を、インク吐出面30a(本発明のノズル面の一例)と称する。インク吐出面30aにおいて、複数のノズル31は、搬送方向に延びるノズル列31aを構成している。ドライバ32は、平面視で、搬送方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。インク吐出面30aにおいて、ノズル列31aとドライバ32とは、走査方向に隣接している。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、各ノズル31は、ノズルプレート30を、その厚み方向に貫通している。また、ドライバ32は、インク吐出面30aと面一となるように、ノズルプレート30と一体的に形成されている。さらに、ノズルプレート30の、インク吐出面30aとは反対側の面30b、即ち、圧力室形成プレート40と対向する面30bには、圧電素子50と対向する領域に、凹部33が形成されている。また、ノズルプレート30の、ノズル31及び凹部33が形成されていない部分であって、ドライバ32と重なる部分には、ノズルプレート30の厚み方向に延びる複数の貫通電極34が形成されている。貫通電極34は、例えば銅(Cu)からなる。貫通電極34の一端は、ドライバ32と接続されている。貫通電極34の他端は、ノズルプレート30の、インク吐出面30aとは反対側の面30bに露出している。さらに、ノズルプレート30の、インク吐出面30aとは反対側の面30bの、貫通電極34と重なる位置には、電極パッド35が形成されている。電極パッド35は、貫通電極34の他端と接触している。
As shown in FIG. 3, each
圧力室形成プレート40は、平面視で、搬送方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。図2に示すように、圧力室プレート40には、複数のノズル31とそれぞれ連通する複数の圧力室43(本発明の流路の一例)が形成されている。複数の圧力室43は、複数のノズル31とそれぞれ重なるように、搬送方向に並べられている。各圧力室43は、平面視で、走査方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。図3に示すように、圧力室形成プレート40は、振動板41と圧力室基板42とからなる。振動板41は、例えば圧力室基板42を構成するシリコン基板の表面を酸化又は窒化することにより形成された、絶縁層であり、圧力室基板42の略全面に配置されている。
The pressure
振動板41の、複数のノズル31とそれぞれ重なる部分には、複数の貫通孔41aが形成されている。圧力室基板42には、各圧力室43の側壁を画定する貫通孔が形成されている。
A plurality of through
振動板41の、複数の圧力室43とは反対側の面41b(本発明の第1面の一例)には、複数の圧力室43にそれぞれ対向する複数の圧電素子50(本発明の圧電アクチュエータの一例)が形成されている。図2に示すように、複数の圧電素子50は、複数の圧力室43とそれぞれ重なるように、搬送方向に並べられている。また、複数の圧電素子50は、ドライバ32と、インク吐出面30aと直交する方向(本発明の第1方向の一例)に重なっている。そして、複数の圧電素子50の面積の合計は、ドライバ32の面積以下である。図3に示すように、各圧電素子50は、共通電極51と、圧電層52と、個別電極53とから構成される。圧電層52は、共通電極51と個別電極53との間に挟まれている。
On the
共通電極51は、複数の圧電素子50に共通に設けられており、複数の圧力室43と重なるように搬送方向に延びている。共通電極51は、例えば白金(Pt)からなる。
The
圧電層52も、複数の圧電素子50に共通に設けられており、共通電極51と重なるように搬送方向に延びている。圧電層52は、例えばチタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を主成分とする圧電材料からなる。
The
個別電極53は、各圧電素子50に対して1つ設けられている。つまり、複数の圧電素子50に対してそれぞれ、複数の個別電極53が設けられている。図2に示すように、複数の個別電極53は、複数の圧力室43とそれぞれ重なるように、搬送方向に並べられている。各個別電極53は、平面視で、走査方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。各個別電極53は、例えばイリジウム(Ir)からなる。
One
圧電層52の個別電極53と共通電極51とで挟まれた部分は、個別電極53への電圧の印加に応じて変形可能な、活性部として機能する。即ち、各圧電素子50は、対応する圧力室43と対向する活性部を有する。個別電極53への電圧の印加に応じて、活性部が駆動すること(例えば、圧力室43に向かって凸となるように変形すること)により、圧力室43の容積が変化し、圧力室43内のインクに圧力が付与され、ノズル31からインクが吐出される。
The portion of the
図2及び図3に示すように、各個別電極53の左方の端部には、個別配線54が接続されている。個別配線54は走査方向に沿って左方に延びている。なお、各個別配線54と共通電極51とは、図示しない絶縁膜によって絶縁されている。個別配線54の、個別電極53とは反対側の端部には、端子54aが設けられている。また、図2に示すように、共通電極51の搬送方向の両端部には、2本の共通配線55が接続されている。各共通配線55は、共通電極から走査方向に沿って左方に延びている。各共通配線55の、共通電極51とは反対側の端部には、端子が設けられている。個別配線54、端子54a、共通配線55、及び共通配線55の端子は、例えばアルミニウム(Al)からなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, an
そして、図3に示すように、ノズルプレート30と圧力室形成プレート40とは、走査方向の一方側(図3の左方側)及び他方側(図3の右方側)において、バンプ80により接合されている。バンプ80は、例えば異方導電性ペーストからなる。具体的には、走査方向の一方側において、ノズルプレート30の、インク吐出面30aとは反対側の面30bに設けられた複数の電極パッド35がそれぞれ、対応する個別配線54の端子54a及び共通配線55の端子と、複数のバンプ80を介して接合されている。これにより、複数の電極パッド35と、個別配線54及び共通配線55とが導通している。また、走査方向の他方側において、複数のノズル31の周囲と、振動板41に形成された複数の貫通孔41aの周囲とが、複数の環状のバンプ80を介して接合されている。これにより、複数のノズル31と複数の圧力室43とが連通している。
Then, as shown in FIG. 3, the
なお、図3に示すように、インク吐出面30a、各ノズル31の内壁、各環状のバンプ80の内壁、及び各貫通孔41aの内壁は、保護膜90によって覆われている。また、ノズルプレート30と圧力室形成プレート40とが接合された状態において、各圧電素子50は、ノズルプレート30の、インク吐出面30aとは反対側の面30bに形成された凹部33と対向しているため、各圧電素子50の駆動は阻害されない。
As shown in FIG. 3, the
絞り流路形成プレート60は、平面視で、搬送方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。絞り流路形成プレート60は、シリコン基板である。絞り流路形成プレート60には、複数の圧力室43とそれぞれ連通する複数の絞り流路61が形成されている。各絞り流路61は、対応する圧力室43と重なる位置において、絞り流路形成プレート60を貫通している。
The throttle flow
マニホールド流路形成プレート70は、平面視で、搬送方向に長いほぼ矩形状の外形を有する。マニホールド流路形成プレート70は、シリコン基板である。マニホールド流路形成プレート70には、複数の絞り流路61と連通するマニホールド71が形成されている。マニホールド71は、複数の絞り流路61と重なるように、搬送方向に延びている。図示しないチューブを介してインクカートリッジ15からマニホールド71に供給されたインクは、複数の絞り流路61を介して複数の圧力室43に供給される。
The manifold flow
<ヘッドユニット25の製造工程>
次に、ヘッドユニット25の製造工程のうち、本発明において主要な工程について、図4〜図6を参照しつつ説明する。
<Manufacturing process of
Next, among the manufacturing steps of the
まず、図4(a)に示すように、ノズルプレート30となるシリコン基板30´の、インク吐出面30aとなる面に、一般的に行われる半導体プロセス(成膜、露光、現像、エッチング等)によりドライバ32を形成する。次に、図4(b)に示すように、シリコン基板30´を、インク吐出面30aとなる面とは反対側から、厚みが30〜50μmとなるまで研磨する。
First, as shown in FIG. 4A, a semiconductor process (deposition, exposure, development, etching, etc.) generally performed on the surface of the silicon substrate 30'that becomes the
次に、図4(c)に示すように、シリコン基板30´に、複数の貫通電極34を形成した後、シリコン基板30´の、インク吐出面30aとなる面とは反対側の面に、電極パッド35を形成する。次に、図4(d)に示すように、シリコン基板30´の複数の貫通電極34が形成された部分とは異なる部分に、インク吐出面30aとなる面とは反対側からハーフエッチングを行うことにより、凹部33を形成する。そして、図4(e)に示すように、シリコン基板30´に複数のノズル31をエッチングによって形成することにより、ノズルプレート30が製造される。
Next, as shown in FIG. 4C, after forming a plurality of through
次に、図5(a)に示すように、ノズルプレート30と、圧力室形成プレート40となるシリコン基板40´とを、バンプ80により接合する。なお、圧力室形成プレート40となるシリコン基板40´は、以下の手順により予め製造されている。即ち、シリコン基板40´の表面を酸化又は窒化することにより振動板41となる絶縁層41´を形成した後、絶縁層41´に、複数の圧電素子50、各種配線54、55、及び複数の貫通孔41a´を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, the
次に、図5(b)に示すように、ノズルプレート30のインク吐出面30a、複数のノズル31の内壁、複数の環状のバンプ80の内壁、絶縁層41´の複数の貫通孔41a´の内壁、及び絶縁層41´の複数の貫通孔41a´から露出した部分に、例えばアルミナ(Al2O3)からなる保護膜90を形成する。保護膜90は、原子層堆積(アトミックレイヤーデポジション)により成膜され、およそ50〜100nmの厚みを有する。
Next, as shown in FIG. 5B, the
次に、図5(c)に示すように、シリコン基板40´に対してノズルプレート30とは反対側の面からエッチングを行うことにより、振動板41、複数の貫通孔41a、及び複数の圧力室43となる複数の貫通孔43´を形成する。これにより、圧力室形成プレート40が製造される。
Next, as shown in FIG. 5C, by etching the silicon substrate 40'from the surface opposite to the
次に、図6(a)に示すように、圧力室形成プレート40の、振動板41とは反対側の面に、絞り流路形成プレート60を接合する。絞り流路形成プレート60には、予め複数の絞り流路61が形成されている。絞り流路形成プレート60が圧力室形成プレート40に接合されることにより、複数の圧力室43が画成され、複数の絞り流路61がそれぞれ、複数の圧力室43と連通する。なお、絞り流路形成プレート60と圧力室形成プレート40とは、例えばエポキシ系接着材、又は直接接合により接合されている。
Next, as shown in FIG. 6A, the throttle flow
次に、図6(b)に示すように、絞り流路形成プレート60の、圧力室形成プレート40とは反対側の面に、マニホールド流路形成プレート70を接合する。マニホールド流路形成プレート70には、予めマニホールド71が形成されており、マニホールド流路形成プレート70が絞り流路形成プレート60に接合されることにより、マニホールド71が、複数の絞り流路61と連通する。なお、マニホールド流路形成プレート70と絞り流路形成プレート60とは、例えばエポキシ系接着材により接合されている。
Next, as shown in FIG. 6B, the manifold flow
以上説明した本発明の第1実施形態によれば、ノズルプレート30に形成されたドライバ32と、圧力室形成プレート40に形成された複数の圧電素子50とが、インク吐出面30aと直交する方向に重なるように、ノズルプレート30と圧力室形成プレート40とが接合されている。これにより、複数の圧電素子50が、ドライバ32と、インク吐出面30aと直交する方向に重ならないように配置されている場合と比べて、ヘッドユニット25の走査方向のサイズを小さくすることができる。また、ドライバ32と複数の圧電素子50との距離が短くなり、配線長を短くできる。これにより断線の可能性を低減できる。
According to the first embodiment of the present invention described above, the direction in which the
また、ドライバ32が、複数の圧力室43や複数の圧電素子50が形成される圧力室形成プレート40ではなく、ノズルプレート30に形成されているため、圧力室形成プレート40の走査方向のサイズを小さくでき、その結果、ヘッドユニット25の走査方向のサイズも小さくすることができる。
Further, since the
また、ドライバ32は、ノズルプレート30に形成された複数の貫通電極34及び複数の電極パッド35、並びに複数の導電性のバンプ80を介して、各種配線54、55の複数の端子と導通している。このため、ドライバ32と各種配線54、55の複数の端子とを接続するためのFPC等の配線部材が不要であり、ヘッドユニット25の走査方向のサイズを小さくすることができる。
Further, the
また、ノズル31の内壁には、圧力室形成プレート40となるシリコン基板40´に複数の貫通孔43´を形成する前に、保護膜90が形成される。このため、シリコン基板40´に複数の貫通孔43´をエッチングにより形成する際にノズル31の内壁が損傷するのを防ぐことができる。
Further, on the inner wall of the
また、複数の圧電素子50の面積の合計は、ドライバ32の面積以下である。このため、圧力室形成プレート40の面積を、ノズルプレート30の面積と同等に小さくすることができ、その結果、1枚のシリコンウエハから製造可能な圧力室形成プレート40の数を増やすことができる。
Further, the total area of the plurality of
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、ヘッドユニットの構成以外は、第1実施形態と同様であるため、以下では、第2実施形態に係るヘッドユニット125について、第1実施形態に係るヘッドユニット25との相違点を中心に説明する。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration of the head unit. Therefore, in the following, the
図9(b)に示すように、第2実施形態に係るヘッドユニット125において、ドライバ32は、ノズルプレート130の、インク吐出面130a側ではなく、インク吐出面130aとは反対側の面130bに形成されている。換言すると、ドライバ32は、ノズルプレート130の、圧力室形成プレート40と対向する面130bに形成されている。そして、ドライバ32は、複数の電極パッド35及び複数の導電性のバンプ80を介して、各種配線54、55の複数の端子とそれぞれ接続されている。つまり、ノズルプレート130には、第1実施形態における複数の貫通電極34は形成されていない。また、ノズルプレート130の、圧力室形成プレート40と対向する面130bには、第1実施形態における凹部33が形成されていない。このため、複数の圧電素子50の駆動を阻害しないよう、バンプ80は、各圧電素子50よりも高くなるよう形成されている。換言すると、インク吐出面130aと直交する方向において、各バンプ80の厚みは、各圧電素子50の厚みよりも厚い。
As shown in FIG. 9B, in the
次に、第2実施形態に係るヘッドユニット125の製造工程のうち、本発明において主要な工程について、図7〜図9を参照しつつ説明する。
Next, among the manufacturing steps of the
まず、図7(a)に示すように、ノズルプレート130となるシリコン基板130´の、インク吐出面130aとなる面とは反対側の面130bに、ドライバ32と、複数の電極パッド35とを形成する。そして、図7(b)に示すように、シリコン基板130´の、インク吐出面130aとなる面とは反対側の面130bを、圧力室形成プレート40となるシリコン基板40´に向けた状態で、シリコン基板130´とシリコン基板40´とを、複数のバンプ80により接合する。
First, as shown in FIG. 7A, the
続いて、図7(c)に示すように、シリコン基板130´を、インク吐出面130aとなる面側から、厚みが30〜50μmとなるまで研磨した後、図7(d)に示すように、インク吐出面130aとなる面側からエッチングを行い、複数のノズル31を形成する。これにより、ノズルプレート130が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 7 (c), the silicon substrate 130'is polished from the surface side to be the
次に、図8(a)に示すように、ノズルプレート130のインク吐出面130a、複数のノズル31の内壁、複数の環状のバンプ80の内壁、絶縁層41´の複数の貫通孔41a´の内壁、及び絶縁層41´の複数の貫通孔41a´から露出した部分に、原子層堆積により、およそ50〜100nmの膜厚を有する保護膜90を成膜する。その後、シリコン基板40´に対してノズルプレート130とは反対側の面からエッチングを行うことにより、図8(b)に示すような、振動板41、複数の貫通孔41a、及び複数の圧力室43となる複数の貫通孔43´を形成する。これにより、圧力室形成プレート40が製造される。
Next, as shown in FIG. 8A, the
さらに、図9(a)に示すように、第1実施形態と同様の方法で絞り流路形成プレート60を圧力室形成プレート40に接合した後、図9(b)に示すように、第1実施形態と同様の方法でマニホールド流路形成プレート70を絞り流路形成プレート60に接合する。
Further, as shown in FIG. 9A, after joining the throttle flow
以上説明した本発明の第2実施形態によれば、ノズルプレート130に形成されたドライバ32と、圧力室形成プレート40に形成された複数の圧電素子50とが、インク吐出面130aと直交する方向に重なるように、ノズルプレート130と圧力室形成プレート40とが接合されている。これにより、複数の圧電素子50が、ドライバ32と、インク吐出面130aと直交する方向に重ならないように配置されている場合と比べて、ヘッドユニット125の走査方向のサイズを小さくすることができる。
According to the second embodiment of the present invention described above, the direction in which the
また、ドライバ32は、ノズルプレート130の、インク吐出面130aとは反対側の面130bに形成されており、各種配線54、55の複数の端子と、複数の導電性のバンプ80を介して接続されている。このため、第1実施形態とは異なり、複数の貫通電極34は不要となる。また、インク吐出面130aと直交する方向に関して、各バンプ80の厚みは、各圧電素子50の厚みよりも厚くなっている。このため、複数の圧電素子50の駆動が阻害されることを防ぐために、第1実施形態のようにノズルプレート130に凹部33を形成する必要が無い。
Further, the
なお、第2実施形態において、ノズルプレート130となるシリコン基板130´として、SOI(Silicon On Insulator)を用いてもよい。SOIを用いることにより、ノズルプレート130を精度よく所望の厚みとすることができる。この場合、インク吐出面130aは、SOIに含まれる二酸化ケイ素(SiO2)により形成される。
In the second embodiment, SOI (Silicon On Insulator) may be used as the silicon substrate 130'which serves as the
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various design changes can be made as long as they are described in the claims.
上記の実施形態及び変形例に係るヘッドユニット25、125において、ノズル列31a、圧力室43の列、及び圧電素子50の列はそれぞれ1列ずつ形成されていたが、これには限られない。例えば、複数のノズル列が走査方向に並べられてもよく、複数のノズル列にそれぞれ対応して、複数の圧力室列が走査方向に並べられてもよい。また、複数の圧力室列にそれぞれ対応して、複数の圧電素子列が走査方向に並べられてもよい。
In the
上記の実施形態及び変形例では、本発明を、所謂シリアルヘッド方式のインクジェットプリンタ1に適用した場合について説明したが、これには限られない。本発明は、インクジェットプリンタに対して固定された、記録用紙の幅方向に長いヘッドバーからインクを吐出する、所謂ラインヘッド方式のインクジェットプリンタにも適用することができる。
In the above-described embodiments and modifications, the case where the present invention is applied to the so-called serial head
上記の実施形態及び変形例では、ノズル31からインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。ノズルからインク以外の液体を吐出する、インクジェットヘッド以外の液体吐出ヘッドに本発明を適用することも可能である。
In the above-described embodiments and modifications, an example in which the present invention is applied to an inkjet head that ejects ink from a
1 インクジェットプリンタ
4 インクジェットヘッド
25、125 ヘッドユニット
30、130 ノズルプレート
31 ノズル
32 ドライバ
33 凹部
34 貫通電極
35 電極パッド
40 圧力室形成プレート
50 圧電素子
60 絞り流路形成プレート
70 マニホールド流路形成プレート
80 バンプ
90 保護膜
1 Inkjet printer 4
Claims (10)
前記ノズル基板と対向する第1面を有し、前記ノズルと連通する流路が形成された流路基板と、
前記流路基板の前記第1面に形成された圧電素子とを備え、
前記ノズル基板は、前記ドライバと前記圧電素子とが、前記ノズル面に直交する第1方向に重なるように、前記流路基板の前記第1面に接合されている液体吐出ヘッド。 A nozzle substrate having a nozzle surface through which the nozzle opens and a driver is formed,
A flow path substrate having a first surface facing the nozzle substrate and having a flow path communicating with the nozzle.
A piezoelectric element formed on the first surface of the flow path substrate is provided.
The nozzle substrate is a liquid discharge head in which the driver and the piezoelectric element are joined to the first surface of the flow path substrate so as to overlap in the first direction orthogonal to the nozzle surface.
前記貫通電極は、前記ノズル基板の前記凹部が形成されていない部分に形成されている請求項3に記載の液体吐出ヘッド。 A recess is formed at a position of the nozzle substrate on the surface opposite to the nozzle surface so as to overlap the piezoelectric element in the first direction.
The liquid discharge head according to claim 3, wherein the through electrode is formed in a portion of the nozzle substrate in which the recess is not formed.
前記流路基板には、前記流路を含み、前記複数のノズルとそれぞれ連通する複数の流路が形成されており、
前記流路基板の前記第1面には、前記圧電素子を含み、前記複数の流路にそれぞれ対応する複数の圧電素子が設けられており、
前記複数の圧電素子は、圧電アクチュエータを形成し、
前記圧電アクチュエータの面積は前記ドライバの面積以下である請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 A plurality of nozzles including the nozzles are formed on the nozzle substrate.
A plurality of flow paths including the flow path and communicating with the plurality of nozzles are formed in the flow path substrate.
A plurality of piezoelectric elements including the piezoelectric element and corresponding to the plurality of flow paths are provided on the first surface of the flow path substrate.
The plurality of piezoelectric elements form a piezoelectric actuator, and the plurality of piezoelectric elements form a piezoelectric actuator.
The liquid discharge head according to claim 1 or 2, wherein the area of the piezoelectric actuator is equal to or less than the area of the driver.
前記バンプの前記第1方向の厚みは、前記圧電素子の前記第1方向の厚みよりも大きい請求項7に記載の液体吐出ヘッド。 The driver is connected to the piezoelectric element via bumps, and the driver is connected to the piezoelectric element.
The liquid discharge head according to claim 7, wherein the thickness of the bump in the first direction is larger than the thickness of the piezoelectric element in the first direction.
The liquid discharge head according to claim 9, wherein the nozzle surface of the nozzle substrate is formed of SiO 2 .
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