JP5924059B2 - 液滴吐出装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液滴吐出装置に関し、詳しくは、主として液滴を吐出するヘッドに特徴を有する液滴吐出装置に関する。
液滴吐出装置とは液滴を吐出する装置であり、例えばインク等の液滴を対象物に向けて吐出することによって、対象物に印刷する装置である。液滴吐出装置の一例として、インクジェットプリンタがある。
液滴吐出装置の一例であるインクジェットプリンタとして、次のようなヘッドが開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の発明は、吐出ヘッド114が、吐出ヘッド114を構成するアクチュエータ118及び幅狭部126を囲むように、開口部113aを有するフレーム113が接着されている。また、アクチュエータ118にフレキシブルフラットケーブル119が接続され、フレキシブルフラットケーブル119は小さな曲率で開口部113aから外部に引き出されている(図9(a)参照)。
また、インクジェットプリンタの製造工程において、吐出ヘッド114とフレーム113との接着は、フレキシブルフラットケーブル119を開口部113aから引き出して、アクチュエータ118及び幅狭部126が開口部113aに位置するように、フレーム113を吐出ヘッド114の上面に貼着して行う(図9(b)参照)。
一方、特許文献2に記載のヘッドユニット230は、補強プレート260を介してヘッドホルダに固定されている。補強プレート260は、シート接着剤202によってヘッドユニット230に貼着される。シート接着剤202は、ヘッドユニット230の平面形状に対応した平面形状に形成されており、上面および下面にそれぞれ接着面が形成されている。ヘッドユニット230と補強プレート260との接着工程では、まず、シート接着剤202を補強プレート260の下面に押し付け、次いでヘッドユニット230の上面231iをシート接着剤202の下面に一致させて補強プレート260の下面に押し付ける(図10参照)。
特開2010−094880号公報 特開2008−110505号公報
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、吐出ヘッドのフレーム(枠部材)がフレキシブルフラットケーブル(フレキシブル基板)に干渉する場合がある。このようなフレームは、一般的に金属板をプレス加工する等によって形成されるため、フレームがフレキシブルフラットケーブルに干渉すると、フレキシブルフラットケーブルの配線が断線するおそれがある。
特に、フレームの形成時に開口部を囲む内側面にバリが生じると(図9(c)参照)、バリがフレキシブルフラットケーブルに接触し、フレキシブルフラットケーブルの配線が断線するおそれがある。また、インクジェットプリンタの製造工程において、フレキシブルフラットケーブルをフレーム開口部から引き出す際にも、フレキシブルフラットケーブルにフレームが干渉するおそれがある。
一方、特許文献2に記載の発明では、フレームの下面が接着剤により覆われるが、その他の面、特にフレキシブルフラットケーブルが引き出される開口部の内側面がフレキシブルフラットケーブルに干渉するおそれがある。
また、特許文献2に記載のシート接着剤は、ヘッドユニット及びフレームの平面形状に対応するよう穴をあけて成形し、シート接着剤の穴に相当する部分(穴部)は廃棄している。したがって、シート接着剤の穴部はコストおよび省エネの観点から無駄である。特に、フレームの開口部に相当する部分は大きく無駄である。
本発明の目的の一つは、フレームの干渉等によるフレキシブル基板の配線の断線を抑えることにある。
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に係る液滴吐出装置は、液体を吐出する吐出口と、吐出口に対応して設けられた圧力室と、前記圧力室と前記吐出口との間に形成された液体流路とが形成された流路ユニットと、前記流路ユニットに積層され、前記圧力室に圧力を付与するアクチュエータと、前記流路ユニットと対向する対向面と、前記アクチュエータを露出する開口と、前記開口を囲む内側面とを有する枠部材と、前記開口から露出する前記アクチュエータの露出面に接続され、前記開口を通じて引き出されるフレキシブル基板と、前記枠部材と前記流路ユニットとを接着する接着剤層とを備え、
前記接着剤層は、前記内側面の、前記フレキシブル基板と対向する部分まで延びていることを特徴とする。
また、この液滴吐出装置は、前記接着剤層が、さらに、前記枠部材の、前記対向面と反対側の面にも形成されていることを特徴とする。
また、この液滴吐出装置は、前記接着剤層が、一枚のシート接着剤からなることを特徴とする。
また、この液滴吐出装置は、前記シート接着剤の外形が、その厚さ方向から見たときに前記枠部材よりも小さく形成され、中央に切り抜かれた穴と、前記穴から外方に向けた切り欠きと、を有し、前記対向面と前記対向面の反対側の面との間を、前記内側面を介して貼着されていることを特徴とする。
また、この液滴吐出装置は、前記シート接着剤が、前記枠部材の外側面を囲み、前記枠部材の外方から前記穴に向かって延在し、前記内側面を覆うように前記内側面に沿って折り曲げられて貼着されていてもよい。
また、この液滴吐出装置は、前記接着剤層は、ホットメルトタイプの接着剤からなることを特徴とする。
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、液体を吐出する吐出口と、吐出口に対応して設けられた圧力室と、前記圧力室と前記吐出口との間に形成された液体流路とが形成された流路ユニットと、前記流路ユニットに積層され、前記圧力室に圧力を付与するアクチュエータと、前記流路ユニットと対向する対向面と、前記アクチュエータを露出する開口と、前記開口を囲む内側面とを有する枠部材と、前記開口から露出する前記アクチュエータの露出面に接続され、前記開口を通じて引き出されるフレキシブル基板と、を備えた液滴吐出装置の製造方法であって、
前記枠部材と前記流路ユニットとを接着するためのシート接着剤を成形する第1工程と、前記枠部材に前記シート接着剤を貼着する第2工程と、前記開口から前記フレキシブル基板を引き出し、前記開口から前記アクチュエータが露出するように、前記枠部材と前記流路ユニットとを接着する第3工程と、を備え、
前記シート接着剤は、その外形がその厚さ方向から見たときに前記枠部材よりも小さく形成され、中央に切り抜かれた穴と前記穴から外方に向けた切り欠きとを有し、前記第2工程において、前記枠部材に前記シート接着剤を、前記対向面と前記対向面反対側の面と、前記対向面及び前記対向面と反対側の面の間前記内側面と、を介して貼着することを特徴とする。
本発明は、上記のように構成したので、枠部材の内側面が接着剤層によって覆われるため、枠部材がフレキシブル基板に干渉した場合にも、フレキシブル基板の配線の断線等を抑えることができる。
本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの要部を示す斜視図である。 図1におけるインクジェットプリンタのヘッドユニットの構成を示す分解斜視図である。 図2のヘッドユニットにおけるヘッドの構成を示す分解斜視図である。 図3のヘッドの組立後の断面図である。 図4のヘッドの製造工程における一工程を説明する説明図である。 (a)は、図4のヘッドにおけるシート接着剤とフレームとを示す平面図である。(b)は従来のシート接着剤とフレームとを示す平面図である。 図4のヘッドの製造工程におけるフレームにシート接着剤を貼着する工程を示す説明図である。 (a)は、図6(b)のシート接着剤の変形例を示す平面図である。(b)は枠部材に当該シート接着剤を貼着する工程を示す説明図である。 (a)は、従来のヘッドの構造を示す断面図である。(b)は、従来のヘッドの製造工程における一工程を説明する説明図である。(c)は、枠部材のバリの一例を示す拡大図である。 従来のヘッドの構造を示す分解斜視図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
<1.インクジェットプリンタ1の主要部の構成>
図1は、本発明に係る液滴吐出装置の一例であるインクジェットプリンタ1の要部を示す斜視図である。図1を用いて、本発明のインクジェットプリンタ1の構成について説明する。なお、本実施形態においては、インク(液滴)を吐出する側を下面および下側とし、その反対側を上面および上側とする。
図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、一対のガイドレール2、3が略平行に配設されており、ガイドレール2、3にヘッドユニット4が走査方向にスライド可能に支持されている。ヘッドユニット4には、本体側に静置された4つのインクカートリッジ(図示せず)から4色のインク(例えば、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー)を夫々供給する4本のインク供給チューブ5が接続されている。また、ヘッドユニット4には、ヘッド14(図2参照)が搭載されている。ヘッド14は、その下方で走査方向と直交する方向(紙送り方向)に搬送される記録用紙に向けてインクを吐出する。
ヘッドユニット4は、一対のプーリー6、7に巻き掛けられたタイミングベルト8に取り付けられており、タイミングベルト8はガイドレール3と略平行に配設されている。一方のプーリー7には正逆回転駆動するモータ9が設けられており、そのプーリー7が正逆回転駆動されることでタイミングベルト8が往復移動し、ヘッドユニット4がガイドレール2、3に沿って走査される。
<2.ヘッドユニット4の構成>
図2は、インクジェットプリンタ1のヘッドユニット4の分解斜視図である。図2に示すように、ヘッドユニット4は、バッファタンク11、シール部材16、キャリッジ12、フレーム13(枠部材)、ヘッド14及びノズル保護カバー15を備える。キャリッジ12は、上方が開放された略箱形で、バッファタンク11がキャリッジ12内に収容されている。そして、キャリッジ12の底壁12aの下面側に、フレーム13及びノズル保護カバー15が接着されたヘッド14が接着剤によって固定されている。
また、キャリッジ12の上面側にはインクジェットプリンタ1の本体側と電気的に接続された回路基板4aが支持される(図1参照)。バッファタンク11は、インクカートリッジからのインクを貯留する各貯留室(図示せず)と4つのインク流出口11bとを有し、各貯留室に接続される板状のアーム部11aの上面には、インク供給チューブ5とインク貯留室とを連通するジョイント部材10が接続されている。
<3.ヘッド14及びヘッド周辺の構成>
図3に示すように、ヘッド14は、複数のプレートが積層されてなる流路ユニット17と、この上面に積層されたアクチュエータ18とを有する。流路ユニット17は、インクを4つのインク流入孔14bから圧力室17cを介して、吐出面14aに形成された多数の吐出口(図示せず)まで導くインク流路(液体流路)を有する。
また、流路ユニット17は、下部の幅広部17aと、それよりも走査方向及び紙送り方向の幅が狭い上部の幅狭部17bとを有し、幅狭部17bは幅広部17aの上面に配置されている。アクチュエータ18は、圧力室17cにインクを吐出するための圧力を選択的に付与するプレート型の圧電駆動式のアクチュエータであり、幅狭部17bの上面に積層されている。
アクチュエータ18の上面には、回路基板4aとの電気的接続を行うためのフレキシブルフラットケーブル19(フレキシブル基板)の一端部が重ねられて接着され、フレキシブルフラットケーブル19の他端部は走査方向に引き出されている。また、フレキシブルフラットケーブル19には、印字データをアクチュエータ18に伝達して選択的に駆動させるICチップ19aが実装されている。なお、フレキシブルフラットケーブル19は、本発明のフレキシブル基板の一例である。
アクチュエータ18の露出面18aには複数の表面電極18bが形成されており、この表面電極18bがフレキシブルフラットケーブル19の下面に露出した端子(図示せず)と接合され、両者が電気的に導通される。また、フレキシブルフラットケーブル19の他端部は、補強フレーム13の開口13aから上方に引き出され(図4参照)、キャリッジ12の底壁12aに貫通されたスリット(図示せず)を通り、回路基板4aと接続されて本体側と電気的に接続される。
また、流路ユニット17と矩形枠板状のフレーム13とは、これらが互いに対向する面17d、13d(対向面)に接着剤層21が介され接着固定されており(図4、図5参照)、アクチュエータ18がフレーム13の中央の開口13aに配置されて上方に表出している。また、フレーム13には4つの貫通孔13bが走査方向に並んで設けられていて、貫通孔13bは、インク内の異物を除去するためのフィルタ17eを介して、流路ユニット17のインク流入孔14bと連通する。
<4.シート接着剤20の構成及びこれを用いた製造工程>
(1)シート接着剤20の構成
図6(a)に示すように、本発明の接着剤層を形成する一例であるシート接着剤20は、略矩形の剥離シート22の上に接着剤が塗布された接着剤層21を有するホットメルトタイプの接着剤である。シート接着剤20は、その外形がその厚さ方向から見た平面視においてフレーム13よりも小さく形成され、中央に略矩形の開口20aと、フレーム13の貫通孔13bに対応する貫通孔20bとが切り抜かれて形成されている。また、シート接着剤20には、開口20aに連続するL字状の切り欠き20cが、開口20aの各頂点付近から外方に向けて4箇所形成されている。この切り欠き20cによって、シート接着剤20の内方に突出する形状をもった部分が4つ形成される。言い換えると、内方から外方に向けて折り曲げ可能な折り曲げ部20dが4箇所形成される。折り曲げ部20dが形成されることによって、シート接着剤20の貫通孔13bを含む部分が折り曲げ可能となる。なお、折り曲げ部20dの寸法は、フレーム13の開口13aの対応する辺の長さよりも短い。また、各折り曲げ部20dの突出量は、フレーム13の外形から開口13aまでの距離よりも短い。これら各折り曲げ部20dをフレーム13の内側面13cの各辺に沿って折り曲げることで、内側面13cをシート接着剤20によって覆うことができる。特に、本実施例では、接着剤20が面17d、13d、および内側面13cを覆うので、内側面13cの厚み方向両端を形成する角部分も接着剤で覆われる。したがって、当該角部分とフレキシブルフラットケーブルの干渉による断線を抑制することが可能である。
なお、本実施形態におけるシート接着剤20の接着剤層21の材料としては、インク非浸透性であり、電気絶縁性を備えたもので、例えばポリアミド系ホットメルト接着剤、ポリエステル系ホットメルト接着剤、ポリオレフィン系ホットメルト接着剤を用いるとよい。
一方、図6(b)に示すように、従来のシート接着剤120は、その外形が平面視においてフレーム13と同程度の大きさで、フレーム13の中央の開口13aおよび貫通孔13bに対応する開口120a、貫通孔120bが切り抜かれて形成されていた。したがって、従来のシート接着剤120は、本実施形態のシート接着剤20に比べて、外形が大きく、また切り抜き廃棄される部分も多かった。すなわち、本実施形態のシート接着剤20によれば、従来のシート接着剤120よりも外形が小さくなり、切り抜き廃棄される部分も少ないため、コストを抑えることができ、省エネともなる。
(2)シート接着剤20を用いた製造工程
図7は、本実施形態のヘッド14の製造工程におけるフレーム13にシート接着剤20を貼着する工程を示す説明図である。シート接着剤は、もとはロール状のものであるが、図7に示すように、まずシート状の接着剤を、平面視においてフレーム13の外形よりも小さく、開口13aよりも大きいサイズにカットする。そして、カットしたシート状の接着剤から、中央の開口20a、フレーム13の貫通孔13bに対応する貫通孔20b、L字状の切り欠き20cを切り抜いて、シート接着剤20を成形する(S1)。
次に、シート接着剤20をフレーム13の上面に貼り着ける。具体的には、シート接着剤の折り曲げ部20dが開口13aの各辺の両端部を除いた部分に対応するように配置する。このとき、シート接着剤20に形成された貫通孔20bとフレームの貫通孔13bとが開口13aの辺に対し対称になるようにシート接着剤を配置する。そして、各折り曲げ部20dを内側面13cの各辺に沿って下面側に折り曲げ、13の下面に配置する(S2)。そして、フレームを台に置いて、シート接着剤とフレーム13とをこの状態で上方よりヒータを押し付けることで、接着剤をフレームに貼り付ける。なお、図7の斜線部は接着剤層21が着けられた部分である。
次に、シート接着剤20の剥離シート22を取り外し、フレーム13を裏返す。そして、フレーム13の開口13aからフレキシブルフラットケーブル19を引き出して(図5参照)、開口13aにアクチュエータ18及び流路ユニット17の幅狭部26が位置するように(図4参照)、ヒータを押し当ててフレーム13の下面と流路ユニット17の幅広部27の上面とを接着する(S3)。このとき、確実に接着するように、シート接着剤とフレーム13とを接着するときの熱量よりも多くの熱量を与えるようにすることが望ましい。
(3)シート接着剤20を用いた場合の効果
以上のように、本実施形態によれば、接着剤層21がフレーム13のフレキシブルフラットケーブル19と対向する面13eを含む内側面13c及びその周辺を覆うことで、フレーム13の干渉によるフレキシブルフラットケーブル19の配線の断線等を抑制する。また、内側面13cやその周辺にバリが生じていた場合にも、接着剤層21によってバリを覆うことができるため、バリによるフレキシブルフラットケーブル19の配線の断線等、フレキシブルフラットケーブル19へのバリの干渉も抑制できる。
また、フレーム13のフレキシブルフラットケーブル19への干渉を抑えることにより、フレキシブルフラットケーブル19とフレーム13とのクリアランスC1を従来のクリアランスC2よりも小さくすることができる(図4、図9(a)参照)。すなわち、この構成は、ヘッド14やインクジェットプリンタ1の小型化にも貢献する。
また、本実施形態のシート接着剤20はホットメルトタイプの接着剤であるため、接着剤硬化後、インクジェットプリンタ1の製造工程や通常使用時において接着剤の液だれやフレキシブルフラットケーブルへの貼り着きが生じにくい。さらに、本実施形態のシート接着剤20によれば、上述の通り、従来のシート接着剤120よりも外形が小さく、切り抜き廃棄される部分も少ないので、コストを抑えられ、省エネともなる。
(4)シート接着剤20の変形例
また、本実施形態のシート接着剤20は、図8に示すシート接着剤30のような形状としてもよい。図8(a)に示すように、シート接着剤30は、フレーム13の外周の長さと同程度の長さの細長形状であり、フレーム13の外周の辺に対応するように4つの部分からなり、各部分に台形部を有する。また、フレーム13の貫通孔13b側の辺に対応する部分には、貫通孔13bと略同大の貫通孔30aが形成されている。
また、図8(b)に示すように、シート接着剤30をフレーム13に貼着する工程は、フレーム13の外周面に沿ってシート接着剤30を貼着する。そして、シート接着剤30の各台形部をフレーム13の開口13aに向けて折り曲げ、フレーム13の下面にシート接着剤30を貼着し、さらに、フレーム13の内側面13cの各辺に沿って折り曲げてフレーム13の上面にシート接着剤30を貼着する。これにより、内側面13cをシート接着剤30によって覆うことができる。すなわち、本実施形態の変形例であるシート接着剤30によっても、フレキシブルフラットケーブル19の配線の断線等、バリによるフレキシブルフラットケーブル19への干渉を抑制できる。また、シート接着剤30は、従来のシート接着剤120よりも小さく成形できるので、コストを抑えられ、省エネにもなる。
<5.他の実施形態>
以上のように、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。特に、接着剤はシート接着剤に限られず、また、シート接着剤の形状も種々の変更が可能である。実施例では、フレーム開口の4辺を覆う形状であったが、フレキシブルフラットケーブルと対向する辺のみを覆うようにしてもよい。また、例えば、フレーム開口の内周面の2辺や3辺を覆う形状としてもよい。また、本実施形態では、ヘッドに1のフレキシブルフラットケーブルが接続されているが、複数のフレキシブルフラットケーブルが接続される構成としてもよい。
また、本実施形態では、液滴吐出装置としてインクジェットプリンタを用いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば導電性材料を吐出して配線基板に配線パターンを形成する装置や、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ELディスプレイ等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等にも本発明を適用できる。
1 インクジェットプリンタ(液滴吐出装置)
2 ガイドレール
3 ガイドレール
4 ヘッドユニット
4a 回路基板
5 インク供給チューブ
6 プーリー
7 プーリー
8 タイミングベルト
9 モータ
10 ジョイント部材
11 バッファタンク
11a アーム部
11b インク流出口
12 キャリッジ
12a 底壁
13 フレーム(枠部材)
13a 開口
13b 貫通孔
13c 内側面
13d 対向面
14 ヘッド
14a 吐出面
14b インク流入孔
14c 吐出口
15 ノズル保護カバー
16 シール部材
17 流路ユニット
17a 幅広部
17b 幅狭部
17c 圧力室
17d 対向面
17e フィルタ
18 アクチュエータ
18a 露出面
18b 表面電極
19 フレキシブルフラットケーブル(フレキシブル基板)
19a ICチップ
20 シート接着剤
20a 開口
20b 貫通孔
20c 切り欠き
20d 折り曲げ部
21 接着剤層
22 剥離シート
30 シート接着剤
30a 貫通孔
B バリ
C1、C2 クリアランス

Claims (6)

  1. 液体を吐出する吐出口と、吐出口に対応して設けられた圧力室と、前記圧力室と前記吐出口との間に形成された液体流路とが形成された流路ユニットと、
    前記流路ユニットに積層され、前記圧力室に圧力を付与するアクチュエータと、
    前記流路ユニットと対向する対向面と、前記アクチュエータを露出する開口と、前記開口を囲む内側面とを有する枠部材と、
    前記開口から露出する前記アクチュエータの露出面に接続され、前記開口を通じて引き出されるフレキシブル基板と、
    前記枠部材と前記流路ユニットとを接着する接着剤層と
    を備え、
    前記接着剤層は、前記内側面の、前記フレキシブル基板と対向する部分まで延び
    前記接着剤層は、さらに、前記枠部材の、前記対向面と反対側の面にも形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
  2. 前記接着剤層は、一枚のシート接着剤からなることを特徴とする請求項に記載の液滴吐出装置。
  3. 前記シート接着剤は、
    その外形が、その厚さ方向から見たときに、前記枠部材よりも小さく形成され、
    中央に切り抜かれた穴と、前記穴から外方に向けた切り欠きと、を有し、
    前記対向面と前記対向面の反対側の面との間を、前記内側面を介して貼着されていることを特徴とする請求項記載の液滴吐出装置。
  4. 前記シート接着剤は、
    前記枠部材の外側面を囲み、前記枠部材の外方から前記開口に向かって延在し、前記内側面を覆うように前記内側面に沿って折り曲げられて貼着されていることを特徴とする請求項に記載の液滴吐出装置。
  5. 前記接着剤層は、ホットメルトタイプの接着剤からなる請求項1〜のいずれか1項に記載の液滴吐出装置。
  6. 液体を吐出する吐出口と、吐出口に対応して設けられた圧力室と、前記圧力室と前記吐出口との間に形成された液体流路とが形成された流路ユニットと、
    前記流路ユニットに積層され、前記圧力室に圧力を付与するアクチュエータと、
    前記流路ユニットと対向する対向面と、前記アクチュエータを露出する開口と、前記開口を囲む内側面とを有する枠部材と、
    前記開口から露出する前記アクチュエータの露出面に接続され、前記開口を通じて引き出されるフレキシブル基板と、
    を備えた液滴吐出装置の製造方法であって、
    前記枠部材と前記流路ユニットとを接着するためのシート接着剤を成形する第1工程と、
    前記枠部材に前記シート接着剤を貼着する第2工程と、
    前記開口から前記フレキシブル基板を引き出し、前記開口から前記アクチュエータが露出するように、前記枠部材と前記流路ユニットとを接着する第3工程と、を備え、
    前記シート接着剤は、その外形がその厚さ方向から見たときに前記枠部材よりも小さく形成され、中央に切り抜かれた穴と前記穴から外方に向けた切り欠きとを有し、前記第2工程において、前記枠部材に前記シート接着剤を、前記対向面と前記対向面反対側の面と、前記対向面及び前記対向面と反対側の面の間前記内側面と、を介して貼着することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
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