JP6044409B2 - ヘッドユニット、および、液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液体を噴射する単位ヘッドを複数備えたヘッドユニット、および、液体噴射装置に関するものである。

液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置（プリンター）等の画像記録装置を挙げることができる。また、その他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記のようなプリンターには、インクを噴射する１つの記録ヘッドを単位ヘッドとし、この単位ヘッドを複数配列して１つのヘッドユニットを構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。各単位ヘッドは、インクカートリッジ等のインク供給源からのインクを圧力室（圧力発生室）に導入し、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を作動させることで圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用して圧力室内のインクをノズル面に開口したノズルからインク滴として噴射するように構成されている。また、上記のようなヘッドユニットには、各圧力発生手段に駆動信号を送信する伝送基板が備えられている。

特開２０１２−１８３７５８号公報

近年、ヘッドユニットの小型化が進んでいる。例えば、ノズル列を２列設けた単位ヘッドを、配線基板のベースとなる伝送基板の両面側に複数配列したヘッドユニットが開発されつつある。各単位ヘッドには、一端を伝送基板に接続したフレキシブルケーブルが備えられ、このフレキシブルケーブルを挟んで両側に、各ノズル列に連通する流路が設けられる。すなわち、各単位ヘッドには、フレキシブルケーブルを挟んで伝送基板側の流路と、これとは反対側の流路とが設けられる。このような構成を採ると、伝送基板側の流路は、伝送基板とフレキシブルケーブルとの間に配置されるため、上流側の流路と接続する場合に、伝送基板とフレキシブルケーブルとの接続部分が邪魔になってしまう。特に、単位ヘッドが小型になると、相対的に単位ヘッドに対するフレキシブルケーブルの幅が広くなるため、上流側の流路と単位ヘッドの流路との間を接続する流路の取り回しが複雑になってしまい、流路の接続がより困難になる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な液体流路を形成することなく、複数のノズル列を有する単位ヘッドを伝送基板の両面側に配列したヘッドユニット、および、これを備えた液体噴射装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、複数のノズルからなるノズル列が形成されたノズル面、および、前記ノズルに連通する圧力室に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、前記圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで前記ノズルから液体を噴射する単位ヘッドと、
前記ノズル面に対して交差する方向に沿って立設され、前記圧力発生手段に駆動信号を伝送する伝送基板と、
前記単位ヘッドに液体を供給する液体流路を有する液体流路部材と、
を備え、前記単位ヘッドを複数配列してなる単位ヘッド列が、前記伝送基板の厚さ方向の両方の面側にそれぞれ並設されたヘッドユニットであって、
前記液体流路は、前記伝送基板の厚さ方向の一側に配置される第１の液体流路、および、当該伝送基板の厚さ方向の他側に配置される第２の液体流路を有し、
前記単位ヘッドは、
前記圧力発生手段と前記伝送基板とを電気的に接続するフレキシブルケーブルと、
当該フレキシブルケーブルを間に挟んで前記伝送基板側とは反対側に設けられた第１のヘッド流路と、
当該第１のヘッド流路に対して前記フレキシブルケーブルを間に挟んで前記伝送基板側に設けられた第２のヘッド流路と、
を備え、
前記第１のヘッド流路は、前記第１の液体流路又は第２の液体流路のうち、当該単位ヘッドが配置された前記面側の一方の液体流路と連通し、
前記第２のヘッド流路は、前記第１の液体流路又は第２の液体流路のうち、当該単位ヘッドとは前記伝送基板を跨いで反対側に位置する前記面側の他方の液体流路と連通することを特徴とする。

この構成によれば、ヘッド流路と液体流路とを接続する連通流路と、フレキシブルケーブルとの干渉がなくなるので、複雑な液体流路を形成することなく、複数のノズル列を有する単位ヘッドを伝送基板の両面側に配列することが可能になる。

上記構成において、一側に前記液体流路部材が固定され、他側に前記単位ヘッドが固定される固定部材を備え、
該固定部材は、前記第１のヘッド流路と前記一方の液体流路とを連通する第１の連通流路と、前記第２のヘッド流路と前記他方の液体流路とを連通する第２の連通流路と、を単位ヘッド毎に有し、
前記第２の連通流路は、前記第２のヘッド流路から前記伝送基板を跨いで前記他方の液体流路に向けて延在することが望ましい。

また、上記各構成において、前記液体流路部材は、前記液体流路からヘッド流路側への液体の流入を制御する弁を有することが望ましい。

さらに、上記各構成において、前記伝送基板が一枚の基板で構成されたことが望ましい。
また、前記単位ヘッドに備えられたフレキシブルケーブルは、前記伝送基板の両面のうち当該単位ヘッドが配置された側の面に接続されたことが望ましい。

この構成によれば、フレキシブルケーブルの接続が容易になる。また、伝送基板の一方の面側に接続されるフレキシブルケーブルと、他方の面側に接続されるフレキシブルケーブルとが伝送基板の板厚方向において重畳可能になるため、ヘッドユニットの小型化が可能になる。

さらに、上記各構成において、前記伝送基板の少なくとも一方の面側に、当該伝送基板の面方向に沿って延在した金属板を備え、
該金属板は、前記伝送基板と前記フレキシブルケーブルとの接続部分と対向するように、当該フレキシブルケーブルが挿通可能な開口部を備えたことが望ましい。

この構成によれば、ヘッドユニットに剛性を与えることができる。例えば、伝送基板にフレキシブルケーブルを熱圧着する際に、この熱によってヘッドユニット自体が変形することを防止できる。また、ヘッドユニットの外部から伝送基板に向かう電磁波等のノイズを遮蔽することができる。

そして、本発明の液体噴射装置は、上記各構成のヘッドユニットを備えたことを特徴とする。

プリンターの構成を説明する模式図であり、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。 ヘッドユニットの斜視図である。 ヘッドユニットの正面図である。 弁ユニットを取り外した状態におけるヘッドユニットの斜視図である。 弁ユニットを取り外した状態におけるヘッドユニットの正面図である。 ノズル面側から見た弁ユニットを取り外した状態におけるヘッドユニットの斜視図である。 プリンターの構成を説明する模式図であり、（ａ）は図３におけるＡ−Ａ′断面図、（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ′断面図である。 単位ヘッドの斜視図である。 単位ヘッドの要部の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単位ヘッド）を複数搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンター１）を例に挙げる。

図１（ａ）は、プリンター１の構成を模式的に表した平面図であり、図１（ｂ）は、側面図である。このプリンター１は、ヘッドユニット２と、インクタンク３と、給紙ローラー４と、搬送機構５とを備えている。ヘッドユニット２は、液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う単位ヘッド７が複数配列された装置であり、記録紙６（記録媒体或いは着弾対象物の一種）の紙幅方向（記録紙６の搬送方向に対して直交する方向）に沿って横長に延在している。インクタンク３は、ヘッドユニット２に供給するためのインクが貯留された貯留部材（液体供給源）の一種である。インクタンク３内のインクは、インク供給チューブ８を介してヘッドユニット２に供給される。なお、液体供給源をヘッドユニット２の上方に搭載する構成を採用することもできる。また、ヘッドユニット２の詳しい構成は後述する。

給紙ローラー４は、搬送機構５の上流側に配設され、図示しない給紙部から給紙された記録紙６を挟持した状態で互いに反対方向に同期回転可能な上下一対のローラー４ａ、４ｂにより構成されている。この給紙ローラー４は、給紙モーター９からの動力で駆動され、図示しないスキュー補正ローラーと共働して記録紙６の搬送方向に対する傾き及び搬送方向に直交する方向の位置ずれを補正してから、この記録紙６を搬送機構５側に供給する。

搬送機構５は、搬送ベルト１１、搬送モーター１２、駆動ローラー１３、従動ローラー１４、テンションローラー１５、および、圧接ローラー１６を備えている。搬送モーター１２は、搬送機構５の駆動源であり、駆動ローラー１３に動力を伝達している。搬送ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラー１３及び従動ローラー１４の間に張設されている。テンションローラー１５は、駆動ローラー１３と従動ローラー１４との間において搬送ベルト１１の内周面に当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト１１に張力を付与している。圧接ローラー１６は、搬送ベルト１１を挟んで従動ローラー１４の直上に配設され、記録紙６を搬送ベルト１１側に押圧している。

搬送ベルト１１の外周面には、リニアースケール１８がベルト全周に渡って配設されている。このリニアースケール１８は、スリット状の検出用パターンを搬送ベルト１１の搬送方向に一定間隔（例えば、３６０ｄｐｉ）で複数配列して構成されている。このリニアースケール１８の検出用パターンは、検出ヘッド１９によって光学的に検出され、検出信号がエンコーダー信号として、プリンター１の制御部（図示せず）に出力される。したがって、制御部は、このエンコーダー信号に基づいて、搬送機構５（搬送ベルト１１）による記録紙６の搬送量を把握することができる。また、このエンコーダー信号は、単位ヘッド７の圧電素子６５（後述）を駆動するための駆動信号の発生タイミングを規定する。

次にヘッドユニット２について、図を用いて説明する。図２、図４はヘッドユニット２の斜視図であり、図３、図５はヘッドユニット２の正面図である。また、図６はノズル面５８側から見たヘッドユニット２の斜視図である。さらに、図７（ａ）は図３におけるＡ−Ａ′断面図であり、図７（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ′断面図である。なお、図４〜６では、説明の都合上、弁ユニット２３を省略している。また、本実施形態のヘッドユニット２では、弁ユニット２３が伝送基板２２を挟んで表裏を反転して交互に配列されているが、各弁ユニット２３の構成は同じであるため、以下の説明では一（図２又は図３における左端）の弁ユニット２３に着目して説明する。

本実施形態におけるヘッドユニット２は、複数の単位ヘッド７（図６参照）と、単位ヘッド７のノズル面５８（ノズルプレート５２、図９参照）に対して交差する方向（本実施形態では垂直方向）に沿って起立（立設）した板状の伝送基板２２と、伝送基板２２を挟んで両面側に延在する弁ユニット２３（本発明における液体流路部材に相当）と、伝送基板２２と平行に起立した金属板２４と、これら単位ヘッド７、伝送基板２２、弁ユニット２３、および、金属板２４が固定されるケース２５（本発明における固定部材に相当）と、を備えている。また、本実施形態では、図６に示すように、５つの単位ヘッド７をヘッドユニット２の長手方向に沿って等間隔に配列してなる単位ヘッド列２７が、２列設けられている。一方の単位ヘッド列２７ａと他方の単位ヘッド列２７ｂとは、単位ヘッド７の列設ピッチの距離だけずれて列設され、ラインヘッドを構成している。

伝送基板２２は、制御部から送信された駆動信号を各単位ヘッド７の圧電素子６５に伝送する一枚の基板であり、図４等に示すように、ケース２５の上面（単位ヘッド７とは反対側）に起立した状態で固定されている。この伝送基板２２は、図７に示すように、ケース２５の幅方向の略中央であって、２列の単位ヘッド列２７の間に対応する位置に配置される。言い換えると、単位ヘッド列２７は、伝送基板２２の厚さ方向の両方の面側（両面側）にそれぞれ並設されている。また、この伝送基板２２の両面には、図示しないコンデンサーやトランジスタ等の電子部品が実装されている。さらに、伝送基板２２の下方において、各単位ヘッド７に対応する位置には、単位ヘッド７のフレキシブルケーブル７９（後述）がそれぞれ電気的に接続されている。本実施形態では、伝送基板２２の両面側に並設された単位ヘッド７のフレキシブルケーブル７９は、伝送基板２２の両面のうち単位ヘッド７が配置された側の面に接続されている。すなわち、伝送基板２２の両面にそれぞれフレキシブルケーブル７９が接続されている。なお、起立した伝送基板２２の上端部には、コネクター２８が配置されている。コネクター２８には、一端側が制御部に電気的に接続されるケーブルの他端側が電気的に接続される。これにより、制御部からの信号等がコネクター２８を介して前記電子部品に送られて処理され、その後にフレキシブルケーブル７９を介して、各単位ヘッド７に供給される。本実施形態のコネクター２８は、伝送基板２２の長手方向の両端部にそれぞれ設けられている。

金属板２４は、図４等に示すように、伝送基板２２の面方向に沿って延在した櫛歯状の板材であり、ケース２５の上面に伝送基板２２を挟んで２枚固定されている。本実施形態の金属板２４は、伝送基板２２よりも一回り小さく形成され、伝送基板２２の両面側において当該伝送基板２２と間隔を開けて配置されている。また、金属板２４は、伝送基板２２とフレキシブルケーブル７９との接続部分と対向するように、フレキシブルケーブル７９が挿通可能な開口部２９を備えている。この開口部２９は、金属板２４の下端から上端側の途中まで凹状に切欠いて形成されている。また、本実施形態では、伝送基板２２の片面側に５つの単位ヘッド７が配列されているため、これに対応して５つの開口部２９が設けられている。そして、フレキシブルケーブル７９は、伝送基板２２に対して金属板２４を挟んだ反対側から、当該金属板２４の開口部２９に挿通され、伝送基板２２に接続される。

弁ユニット２３は、インクタンク３から導入したインクを単位ヘッド７に安定供給するものであり、内部の流路の途中に開閉弁３１（自己封止弁ともいう。本発明における弁に相当）が設けられている。本実施形態の弁ユニット２３は、図７に示すように、伝送基板２２を跨いで伝送基板２２の厚さ方向の両面側に亘って配置されている。この弁ユニット２３の内部には、伝送基板２２の厚さ方向の一面側（図７における左側（単位ヘッド列２７ａ側））に配置される第１の液体流路３２ａと、伝送基板２２の厚さ方向の他面側（図７における右側（単位ヘッド列２７ｂ側））に配置される第２の液体流路３２ｂとを備えている。また、弁ユニット２３の第２の液体流路３２ｂの上方には、インク供給チューブ８と液密に接続される導入流路３４が上方に突出している。このため、インクタンク３内のインクは、インク供給チューブ８を介して導入流路３４内に導入される。また、導入流路３４の下端は、図３に示すように、他面側（第２の液体流路３２ｂ側）に形成された正面視において楕円形状のフィルター室３５に連通している。このフィルター室３５の下流側には、図７（ａ）に示すように、一端が一面側（第１の液体流路３２ａ側）に形成された圧力調整室３８と連通する内部流路３６の他端が連通している。そして、フィルター室３５の内部流路３６との連通箇所には、ごみ等を除去するフィルター３７が設けられている。圧力調整室３８は、正面視において円形状に形成され、薄手のフィルムで封止されている。内部流路３６の圧力調整室３８との連通箇所であってフィルムに対向する箇所には、開閉弁３１が設けられている。このため、圧力調整室３８の内部が負圧になるに連れてフィルムが開閉弁３１を押圧して開く方向に撓み、これにより開閉弁３１が開かれて導入流路３４からのインクがフィルター３７を通じて圧力調整室３８側に供給される。

また、圧力調整室３８には、一端が他面側（フィルター室３５側）の第２の液体流路３２ｂに連通する第１の接続流路（図示せず）の他端が、内部流路３６とは異なる位置に開口している。開閉弁３１を通過したインクはこの第１の接続流路を介して第２の液体流路３２ｂに流入する。第２の液体流路３２ｂは、伝送基板２２の面方向に沿って下方に延在し、弁ユニット２３の下端部に開口している。本実施形態の第２の液体流路３２ｂは、その途中で二股に分岐し、２列の単位ヘッド列２７ａ，２７ｂのうち、一方の単位ヘッド列２７ａに配置された単位ヘッド７と、他方の単位ヘッド列２７ｂに配置された単位ヘッド７とに後述するケース２５の連通流路４４を介してインクを供給している。具体的には、分岐した一方の第２の液体流路３２ｂは、図７（ａ）に示すように、後述する第２の連通流路４４ｂに接続され、分岐した他方の第２の液体流路３２ｂは、図７（ｂ）に示すように、後述する第１の連通流路４３ｂに接続されている。また、第２の液体流路３２ｂの途中であって、分岐よりも上流側には、第１の液体流路３２ａと第２の液体流路３２ｂとを連通する第２の接続流路（図示せず）が設けられている。この第２の接続流路によって、圧力調整室３８から第２の液体流路３２ｂに流入したインクが、第１の液体流路３２ａ側に供給される。

第１の液体流路３２ａは、第２の液体流路３２ｂと同様に、伝送基板２２の面方向に沿って下方に延在し、弁ユニット２３の下端部に開口している。本実施形態の第１の液体流路３２ａは、その途中で二股に分岐し、２列の単位ヘッド列２７ａ，２７ｂのうち、一方の単位ヘッド列２７ａに配置された単位ヘッド７と、他方の単位ヘッド列２７ｂに配置された単位ヘッド７とにインクを供給している。具体的には、分岐した一方の第１の液体流路３２ａは、図７（ａ）に示すように、第２の液体流路３２ｂが連通する第１の連通流路４３ｂとは異なる第１の連通流路４３ａに接続され、分岐した他方の第１の液体流路３２ａは、図７（ｂ）に示すように、第２の液体流路３２ｂが連通する第２の連通流路４４ｂとは異なる第２の連通流路４４ａに接続されている。すなわち、本実施形態の弁ユニット２３に設けられた流路は、開閉弁３１を通過した後、４つの流路に分岐し、それぞれケース２５の４つの連通流路４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに連通する。これにより、弁ユニット２３からのインクが、連通流路４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを介して、対応する２つの単位ヘッド７（後述する４つのヘッド流路８２）に供給される。なお、上記した内部流路３６、第１の接続流路、および、第２の接続流路は、弁ユニット２３において伝送基板２２よりも上方（ケース２５とは反対側）に設けられている。

ケース２５は、その上面（単位ヘッド７側とは反対側の面）に伝送基板２２、金属板２４、および、弁ユニット２３が固定された樹脂等からなる部材である。本実施形態のケース２５は、ヘッドユニット２の長手方向において、伝送基板２２よりも長く形成されている。このケース２５の下面側には、単位ヘッド７に対応する位置に、下面から上方の途中まで凹んだヘッド固定空部４１が設けられており、このヘッド固定空部４１内に単位ヘッド７が固定されている。すなわち、ヘッド固定空部４１は、伝送基板２２に対して一側に配列された単位ヘッド列２７ａに対応して、５つ列設されており、他側に配列された単位ヘッド列２７ｂに対応して、単位ヘッド７の列設ピッチの距離だけずれて５つ列設されている。言い換えると、ヘッド固定空部４１はケース２５の長手方向に沿って、伝送基板２２を挟んだ一側と他側に交互に配列されている。また、ヘッド固定空部４１の上方には、単位ヘッド７のフレキシブルケーブル７９が挿通されるケーブル挿通空部４２がケース２５の板厚方向（図７における上下方向）に貫通して設けられている。各ケーブル挿通空部４２は、単位ヘッド７のフレキシブルケーブル７９に対応して、ケース２５の幅方向におけるヘッド固定空部４１の略中央部に開口している。

そして、図７に示すように、このケーブル挿通空部４２を挟んで外側（伝送基板２２とは反対側）には、第１の連通流路４３が鉛直方向（ノズル面５８に対して垂直な方向）に延在している。この第１の連通流路４３は、下端がヘッド固定空部４１内に開口し、後述する第１のヘッド流路８２ａ（インク導入路７５）の上端と液密に連通している。具体的には、伝送基板２２の両面側のうち一面側（単位ヘッド列２７ａ側）の第１の連通流路４３ａは、単位ヘッド列２７ａに配置された単位ヘッド７の第１のヘッド流路８２ａと連通し、伝送基板２２の両面側のうち他面側（単位ヘッド列２７ｂ側）の第１の連通流路４３ｂは、単位ヘッド列２７ｂに配置された単位ヘッド７の第１のヘッド流路８２ａと連通する。また、第１の連通流路４３ａ，４３ｂの上端は、第１の液体流路３２ａ又は第２の液体流路３２ｂの何れか一方に液密に連通する。すなわち、図７（ａ）に示すように、伝送基板２２の両面側のうち一面側（単位ヘッド列２７ａ側）に設けられた第１の連通流路４３ａは、その上端が第１の液体流路３２ａに液密に連通する。一方、図７（ｂ）に示すように、伝送基板２２の両面側のうち他面側（単位ヘッド列２７ｂ側）に設けられた第１の連通流路４３ｂは、その上端が第２の液体流路３２ｂに液密に連通する。

また、ケーブル挿通空部４２を挟んで内側（伝送基板２２側）には、第２の連通流路４４が伝送基板２２の下方を跨いで斜めに延在している。この第２の連通流路４４は、下端がヘッド固定空部４１内のケーブル挿通空部４２に対して第１の連通流路４３とは反対側に開口し、後述する第２のヘッド流路８２ｂ（インク導入路７５）の上端と液密に連通している。具体的には、上端が伝送基板２２の両面側のうち他面側（単位ヘッド列２７ｂ側）に開口した第２の連通流路４４ｂは、その下端が単位ヘッド列２７ａに配置された単位ヘッド７の第２のヘッド流路８２ｂと連通し、上端が伝送基板２２の両面側のうち一面側（単位ヘッド列２７ａ側）に開口した第２の連通流路４４ａは、その下端が単位ヘッド列２７ｂに配置された単位ヘッド７の第１のヘッド流路８２ｂと連通する。そして、第１の連通流路４３と同様に、第２の連通流路４４ａ，４４ｂの上端は、第１の液体流路３２ａ又は第２の液体流路３２ｂの何れか一方に液密に連通する。すなわち、図７（ａ）に示すように、上端が伝送基板２２の両面側のうち他面側（単位ヘッド列２７ｂ側）に開口した第２の連通流路４４ｂは、その上端が伝送基板２２を跨いで第２の液体流路３２ｂに液密に連通する。一方、図７（ｂ）に示すように、上端が伝送基板２２の両面側のうち一面側（単位ヘッド列２７ａ側）に開口した第２の連通流路４４ａは、その上端が伝送基板２２を跨いで第１の液体流路３２ａに液密に連通する。

要するに、各ヘッド固定空部４１には、ケーブル挿通空部４２を挟んで第１の連通流路４３（外側の垂直な連通流路４３）の下端と第２の連通流路４４（外側から内側に向けて下り傾斜した連通流路４４）の下端とが開口している。そして、第１の連通流路４３は、その直上に第１の液体流路３２ａ又は第２の液体流路３２ｂが位置しているため、鉛直方向に延在してこの液体流路３２に連通する。一方、第２の連通流路４４は、第１の連通流路４３と同様に鉛直方向に延在して上方の液体流路３２へ接続しようとすると、ケーブル挿通空部４２あるいはフレキシブルケーブル７９が障害となり、この液体流路３２に連通することが困難になる。しかしながら、ヘッドユニット２には２つの単位ヘッド列２７ａ，２７ｂがその列設ピッチの距離だけずれて配置されているため、伝送基板２２を挟んで反対側（当該第２の連通流路４４が連通する単位ヘッド７が属する単位ヘッド列２７とは異なる他の単位ヘッド列２７側）には、他の単位ヘッド列２７に属する単位ヘッド７のフレキシブルケーブル７９（ケーブル挿通空部４２）が配置されていない。このため、第２の連通流路４４は、伝送基板２２を挟んで反対側（当該第２の連通流路４４が連通する単位ヘッド７が属する単位ヘッド列２７とは反対側）に位置する第１の液体流路３２ａ又は第２の液体流路３２ｂに、当該伝送基板２２の下方を跨いで連通することが可能である。

次に単位ヘッド７について説明する。図８は、単位ヘッド７の斜視図であり、図９は、単位ヘッド７の要部の断面図である。なお、本実施形態における単位ヘッド７は、複数のノズルが列設してなるノズル列４９を２列備えているが、図９では、他方のノズル列４９に対応する構成が、図示された一方のノズル列４９に対応する構成と左右方向に対称であるため省略されている。また、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。

本実施形態における単位ヘッド７は、図９に示すように、圧力発生ユニット５０および流路ユニット５１を備え、これらの部材が積層された状態でヘッドケース５６に取り付けて構成されている。ヘッドケース５６は、単位ヘッド７の上面および側面の大部分を構成する合成樹脂製の箱体状部材である。このヘッドケース５６の上部は、ケース２５のヘッド固定空部４１内に固定される。また、図８に示すように、ヘッドケース５６の平面視における中心部分にはノズル列方向に沿って長尺な矩形状の開口を有する貫通空部７４が、ヘッドケース５６の高さ方向を貫通する状態で形成されている。この貫通空部７４には、フレキシブルケーブル７９の一端部が収容されている。

さらに、ヘッドケース５６には、インク導入路７５が形成されている。このインク導入路７５は、ヘッド流路８２の上流側を構成する流路であり、その上端は、図８に示すように、ヘッドケース５６の上面から上方に突出している。本実施形態では、２列のノズル列４９に対応して、２本のインク導入路７５がフレキシブルケーブル７９を間に挟んで両側の上面から突出しており、それぞれケース２５の第１の連通流路４３又は第２の連通流路４４の何れか一方の下端と接続される。すなわち、図７に示すように、単位ヘッド７がケース２５に固定された状態で、外側（フレキシブルケーブル７９に対して伝送基板２２とは反対側）に配置されたインク導入路７５が第１のヘッド流路８２ａを構成し、内側（フレキシブルケーブル７９に対して伝送基板２２側）に配置されたインク導入路７５が第２のヘッド流路８２ｂを構成する。なお、ヘッドケース５６の上面から突出した２本のインク導入路７５は、ヘッドケース５６の長手方向（ノズル列方向）の中央部分において、同方向における位置が僅かにずれて配置されている。また、インク導入路７５の下端は、連通基板５３の共通液体流路６２に連通されている。

流路ユニット５１は、ノズルプレート５２、及び、連通基板５３を有している。連通基板５３は、共通液体流路６２、個別連通口７２等が形成された板材である。共通液体流路６２は、上流側がインク導入路７５と接続される各圧力室６１に共通の流路であり、２列に形成された圧力室６１（またはノズル５７）に対応して、２列形成されている。この共通液体流路６２は、個別連通口７２を介して各圧力室６１と連通する。ノズルプレート５２は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル５７を列状に開設した、シリコン基板等から作成される板材である。この列設された複数のノズル５７は、一端側のノズル５７から他端側のノズル５７まで等間隔に設けられてノズル列４９（ノズル群の一種）を構成する。本実施形態では、ノズルプレート５２にノズル列４９が２列形成されている。なお、ノズルプレート５２の下面がノズル面５８に相当する。

圧力発生ユニット５０は、圧力室６１が形成された圧力室形成基板５９（圧力室形成部材の一種）、弾性膜６０、所謂撓み振動型の圧電素子６５（本発明における圧力発生手段に相当）、および保護基板５４が積層されてユニット化された状態で、ヘッドケース５６の下部に収容されている。各圧電素子６５からは、図示しない電極配線部が貫通空部７４側にそれぞれ延出されており、これらの電極配線部にフレキシブルケーブル７９の一端側の端子が接続されている。また、各圧力室６１は、個別連通口７２とは反対側で、連通基板５３に形成されたノズル連通路６６を介してそれぞれノズル５７と連通している。

そして、インク導入路７５、共通液体流路６２、個別連通口７２、圧力室６１、ノズル連通路６６、および、ノズル５７からなる一連の流路によってヘッド流路８２が構成される。本実施形態では、フレキシブルケーブル７９を間に挟んで２本のヘッド流路８２が設けられており、それぞれが第１のヘッド流路８２ａ、および、第２のヘッド流路８２ｂに相当する。具体的には、単位ヘッド７がケース２５に固定された状態で、外側（フレキシブルケーブル７９に対して伝送基板２２とは反対側）に配置されたヘッド流路８２が第１のヘッド流路８２ａに相当し、内側（フレキシブルケーブル７９に対して伝送基板２２側）に配置されたインク導入路７５が第２のヘッド流路８２ｂに相当する。

このような構成のヘッドユニット２では、インクタンク３からのインクがインク供給チューブ８を介して各弁ユニット２３に供給される。弁ユニット２３に供給されたインクは、開閉弁３１を通過した後、第１の液体流路３２ａと第２の液体流路３２ｂとに分岐し、各液体流路３２ａ，３２ｂの下流側でさらに分岐して、連通流路４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを介して４つのヘッド流路８２に導入される。すなわち、１つの弁ユニット２３から、伝送基板２２の厚さ方向の両側にある２つの単位ヘッド７にインクが供給される。詳しく説明すると、図７（ａ）に示すように、伝送基板２２に対して第１の液体流路３２ａ側に配置された単位ヘッド７の第１のヘッド流路８２ａ（外側のヘッド流路８２）には、第１の連通流路４３ａを介して第１の液体流路３２ａからのインクが供給される。また、当該単位ヘッド７の第２のヘッド流路８２ｂ（内側のヘッド流路８２）には、第２の連通流路４４ｂを介して第２の液体流路３２ｂからのインクが供給される。一方、図７（ｂ）に示すように、伝送基板２２に対して第２の液体流路３２ｂ側に配置された単位ヘッド７の第１のヘッド流路８２ａ（外側のヘッド流路８２）には、第１の連通流路４３ｂを介して第２の液体流路３２ｂからのインクが供給される。また、当該単位ヘッド７の第２のヘッド流路８２ｂ（内側のヘッド流路８２）には、第２の連通流路４４ａを介して第１の液体流路３２ａからのインクが供給される。なお、伝送基板を挟んで表裏を反転して配置された弁ユニットでは、第１の液体流路および第２の液体流路に、上記した説明とは逆の連通流路が接続される。

そして、各ヘッド流路８２がインクで満たされた状態で、制御部からの駆動信号を、伝送基板２２およびフレキシブルケーブル７９を介して圧電素子６５に供給することで、圧電素子６５を撓ませる。これにより、圧力室６１内に圧力変動が生じ、この圧力変動を利用することでノズル５７からインク滴を噴射させている。

このように、第１のヘッド流路８２ａは、第１の液体流路３２ａ又は第２の液体流路３２ｂのうち、当該単位ヘッド７が配置された面側の一方の液体流路３２と連通し、第２のヘッド流路８２ｂは、第１の液体流路３２ａ又は第２の液体流路３２ｂのうち、当該単位ヘッド７とは伝送基板２２を跨いで反対に位置する面側（反対面側）の他方の液体流路３２と連通するので、複雑な液体流路を形成することなく、複数のノズル列４９を有する単位ヘッド７を伝送基板２２の両面側に配列することが可能になる。また、複雑な液体流路を形成する必要が無いため、液体流路を配管する際の作業性が向上する。さらに、単位ヘッド７に備えられたフレキシブルケーブル７９は、一枚の基板で構成された伝送基板２２の両面のうち当該単位ヘッド７が配置された側の面に接続されるので、フレキシブルケーブル７９の接続が容易になる。また、伝送基板２２の一方の面側に接続されるフレキシブルケーブル７９と、他方の面側に接続されるフレキシブルケーブル７９とが伝送基板２２の板厚方向において重畳可能になるため、単位ヘッド列２７の列設ピッチを短くでき、ヘッドユニット２の小型化が可能になる。さらに、伝送基板２２の少なくとも一方の面側に、当該伝送基板２２の面方向に沿って延在した金属板２４を備え、該金属板２４は、伝送基板２２とフレキシブルケーブル７９との接続部分と対向するように、当該フレキシブルケーブル７９が挿通可能な開口部２９を備えたので、ヘッドユニット２に剛性を与えることができる。例えば、伝送基板２２にフレキシブルケーブル７９を熱圧着する際に、この熱によってケース２５（又はヘッドユニット２自体）が変形することを防止できる。また、ヘッドユニット２の外部から伝送基板２２に向かう電磁波等のノイズを遮蔽することができる。

ところで、上記した実施形態では、１つの単位ヘッド列２７が５つの単位ヘッド７によって構成されたが、これには限られず、複数の単位ヘッドによって構成することができる。また、単位ヘッド７のノズル面５８には、２列のノズル列４９が設けられたが、これには限られず、複数のノズル列を設けることもできる。また、ノズル列はノズルが一直線状に列設されたノズル列に限られず、例えば、単位ヘッドの列設方向（記録紙の紙幅方向）に対して斜めに配列されたノズル列や、記録紙の紙幅方向に沿って配列され、隣接するノズルが記録紙の搬送方向（記録紙の紙幅方向に直交する方向）に対して交互にずれた所謂２次元配置型のノズル列（ノズル群）でもよい。要は、単位ヘッドのフレキシブルケーブルを挟んだ両側にそれぞれノズル列（ノズル群）が配置され、これらのノズル列（ノズル群）にインクを供給する流路が、フレキシブルケーブルを挟んだ両側にそれぞれ形成されていれば本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、上記した実施形態では、金属板２４が伝送基板２２を挟んで２枚設けられたが、これには限られず、伝送基板の少なくとも一方の面側に設けられていればよい。また、上記した実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子６５を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子や発熱素子を採用することも可能である。

さらに、上記した実施形態では、１つの弁ユニット２３から連通流路４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを介して４つのヘッド流路８２（２つの単位ヘッド７）にインクを供給したが、これには限られない。例えば、伝送基板の厚さ方向の一側に開閉弁と第１の液体流路とを有する弁ユニットを配置し、他側に開閉弁と第２の液体流路とを有する弁ユニットを配置してもよい。すなわち、１つの弁ユニットから連通流路を介して２つのヘッド流路にインクを供給するように構成しても良い。１つの弁ユニットから２つのヘッド流路にインクを供給する場合、１つの弁ユニットから４つのヘッド流路にインクを供給する場合と比べて、弁ユニット内のインクの流量が相対的に減るため、流路内の圧力損失が下がり、ヘッド流路内にインクを供給し易くなる。しかしながら、上記した実施形態のように１つの弁ユニットから４つのヘッド流路にインクを供給する場合、４つのヘッド流路に対して開閉弁が１つでよいため、小型化が可能になる。なお、伝送基板の厚さ方向の両側にそれぞれ弁ユニットを配置する場合、伝送基板を挟んで対になる２つの弁ユニットが、本発明における液体流路部材に相当する。

そして、上述した実施形態では、インクジェットプリンターに搭載されるインクジェット式記録ヘッドを例示したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

１…プリンター，２…ヘッドユニット，３…インクタンク，５…搬送機構，６…記録紙，７…単位ヘッド，８…インク供給チューブ，２２…伝送基板，２３…弁ユニット，２４…金属板，２５…ケース，２７…単位ヘッド列，２８…コネクター，２９…開口部，３１…開閉弁，３２ａ…第１の液体流路，３２ｂ…第２の液体流路，３４…導入流路，３５…フィルター室，３６…内部流路，３７…フィルター，３８…圧力調整室，４１…ヘッド固定空部，４２…ケーブル導通空部，４３…第１の連通流路，４４…第２の連通流路，４９…ノズル列，５０…圧力発生ユニット，５１…流路ユニット，５２…ノズルプレート，５３…連通基板，５４…保護基板，５６…ヘッドケース，５７…ノズル，５８…ノズル面，５９…圧力室形成基板，６０…弾性膜，６１…圧力室，６２…共通液体流路，６５…圧電素子，６６…ノズル連通路，７２…個別連通口，７４…貫通空部，７５…インク導入路，７９…フレキシブルケーブル，８２ａ…第１のヘッド流路，８２ｂ…第２のヘッド流路

Claims (7)

1. 複数のノズルからなるノズル列が形成されたノズル面、および、前記ノズルに連通する圧力室に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、前記圧力発生手段を駆動させて圧力室に圧力変動を生じさせることで前記ノズルから液体を噴射する単位ヘッドと、
   前記ノズル面に対して交差する方向に沿って立設され、前記圧力発生手段に駆動信号を伝送する伝送基板と、
   前記単位ヘッドに液体を供給する液体流路を有する液体流路部材と、
   を備え、前記単位ヘッドを複数配列してなる単位ヘッド列が、前記伝送基板の厚さ方向の両方の面側にそれぞれ並設されたヘッドユニットであって、
   前記液体流路は、前記伝送基板の厚さ方向の一側に配置される第１の液体流路、および、当該伝送基板の厚さ方向の他側に配置される第２の液体流路を有し、
   前記単位ヘッドは、
   前記圧力発生手段と前記伝送基板とを電気的に接続するフレキシブルケーブルと、
   当該フレキシブルケーブルを間に挟んで前記伝送基板側とは反対側に設けられた第１のヘッド流路と、
   当該第１のヘッド流路に対して前記フレキシブルケーブルを間に挟んで前記伝送基板側に設けられた第２のヘッド流路と、
   を備え、
   前記第１のヘッド流路は、前記第１の液体流路又は第２の液体流路のうち、当該単位ヘッドが配置された前記面側の一方の液体流路と連通し、
   前記第２のヘッド流路は、前記第１の液体流路又は第２の液体流路のうち、当該単位ヘッドとは前記伝送基板を跨いで反対側に位置する前記面側の他方の液体流路と連通することを特徴とするヘッドユニット。
2. 一側に前記液体流路部材が固定され、他側に前記単位ヘッドが固定される固定部材を備え、
   該固定部材は、前記第１のヘッド流路と前記一方の液体流路とを連通する第１の連通流路と、前記第２のヘッド流路と前記他方の液体流路とを連通する第２の連通流路と、を単位ヘッド毎に有し、
   前記第２の連通流路は、前記第２のヘッド流路から前記伝送基板を跨いで前記他方の液体流路に向けて延在することを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
3. 前記液体流路部材は、前記液体流路からヘッド流路側への液体の流入を制御する弁を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドユニット。
4. 前記伝送基板が一枚の基板で構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のヘッドユニット。
5. 前記単位ヘッドに備えられたフレキシブルケーブルは、前記伝送基板の両面のうち当該単位ヘッドが配置された側の面に接続されたことを特徴とする請求項４に記載のヘッドユニット。
6. 前記伝送基板の少なくとも一方の面側に、当該伝送基板の面方向に沿って延在した金属板を備え、
   該金属板は、前記伝送基板と前記フレキシブルケーブルとの接続部分と対向するように、当該フレキシブルケーブルが挿通可能な開口部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のヘッドユニット。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載のヘッドユニットを備えることを特徴とする液体噴射装置。

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