JP6299945B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズルに連通する圧力発生室が形成される流路形成基板を有するヘッドチップと、ヘッドチップに設けられた圧力発生手段に接続される配線基板が保持されたケース部材と、を具備し、配線基板とヘッドチップの圧力発生手段とは、COF等の配線部材を介して接続されているものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−115918号公報
しかしながら、ヘッドチップに設けられた2つの連通口が近接して設けられていると、2つの連通口のそれぞれに接続された接続流路の間でCOF等の導電部材と配線基板との接続を行う領域が狭くなり、導電部材と配線基板との接続を行うのが困難になってしまうという問題がある。
また、2つの連通口を離すと、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドに限定されず、他の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、小型化を図ることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、液体噴射面に複数のノズルで構成されたノズル群が基準方向に少なくとも2つ設けられ、前記液体噴射面とは反対面側に設けられて一方の前記ノズル群に連通する第1導入口と、他方の前記ノズル群に連通する第2導入口と、が前記基準方向に設けられたヘッドチップと、前記第1導入口と前記第2導入口との間において設けられた、前記ヘッドチップ内の流路に圧力変化を生じさせる圧力発生手段に一端部が接続され、他端部が前記ノズルからの液体噴射方向とは反対側に延設された配線部材と、前記第1導入口に接続された第1接続流路と、前記第2導入口に接続された第2接続流路と、前記第1接続流路と前記第2接続流路との間で前記配線部材の前記他端部が接続された配線基板と、を具備し、前記第2接続流路は、前記第2導入口から前記第1導入口とは離れる前記基準方向に向かって延設された延設流路を備え、前記配線基板は、前記第2接続流路の前記延設流路から前記第1導入口とは反対側で、前記第1接続流路と前記第2接続流路との間から前記第2接続流路を超えて前記基準方向に延びるように配置されており、前記第1接続流路は、前記液体噴射方向に沿って直線状に形成されており、少なくとも2つの前記ノズル群が設けられた第1ヘッドチップと、少なくとも2つの前記ノズル群が設けられた第2ヘッドチップと、を具備し、前記第1ヘッドチップと前記第2ヘッドチップとのそれぞれには、前記第1導入口と前記第2導入口とが設けられており、前記第1ヘッドチップは、前記第1導入口が前記第2ヘッドチップ側となると共に、前記第2ヘッドチップは、前記第1導入口が前記第1ヘッドチップ側となるように、前記第1ヘッドチップと前記第2ヘッドチップとは前記基準方向に設けられており、前記配線基板は、前記第1ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第2ヘッドチップの前記第1接続流路とを挿通する開口部を有し、前記開口部には、前記第1ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第2ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第1ヘッドチップの前記液体噴射方向に起立して設けられた前記配線部材と、前記第2ヘッドチップの前記液体噴射方向に起立して設けられた前記配線部材と、が挿通されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第1導入口と第2導入口との間の間隔を広げることなく、第1接続流路と第2接続流路との間で配線部材と配線基板とを接続することができるため、ヘッドチップの小型化を図ることができると共に配線部材と配線基板とを確実に接続することができる。また、配線部材を接続流路の外側まで延設する必要がないため、配線部材の無理な屈曲による断線等の不具合を抑制することができる。
また、第1ヘッドチップの第1導入口に接続された第1接続流路と第2ヘッドチップの第1導入口に接続された第1接続流路とが互いに干渉するのを抑制した状態で、第1ヘッドチップと第2ヘッドチップとの間隔を短くすることができる。したがって、ヘッドの小型化を図ることができる。
さらに、配線基板に開口部を設けることで、配線基板の加工を容易にして、コストを低減することができる。
また、開口面積の広い開口部に配線部材を容易に挿通することができ、組立性を向上することができる。また、開口部に液体噴射方向に直線状に設けられた第1接続流路と、液体噴射方向に起立して設けられた配線部材とを挿通することで、開口部の開口面積を小さくして、配線面積を確保することができ、配線基板の小型化を図ることができる。
ここで、前記第1接続流路と前記第2接続流路とは、前記配線基板の前記第1導入口及び前記第2導入口とは反対側で共通する共通流路に接続されていることが好ましい。これによれば、第1導入口と第2導入口とが共通流路に接続されることで、共通流路を超えて配線部材を延設することが困難となるが、配線部材と配線基板とを共通流路より下流の第1接続流路と第2接続流路との間で確実に接続することができる。
また、前記開口部には、前記第1ヘッドチップの前記配線部材と、前記第2ヘッドチップの前記配線部材と、が挿通されていることが好ましい。これによれば、開口面積の広い開口部に配線部材を容易に挿通することができ、組立性を向上することができる。
また、前記配線部材の前記他端部側は、前記基準方向において、前記第1導入口とは離れる方向に前記配線基板の表面に沿って屈曲されて、当該配線基板に接続されていることが好ましい。これによれば、配線部材を折り曲げることで、配線部材の低背化が行えると共に、配線部材と配線基板との接続を容易に行うことができ組立性を向上することができる。
また、前記配線基板の表面には端子部が設けられていると共に、前記配線部材と前記端子部との接続面が、前記配線基板の表面に沿った方向になっていることが好ましい。これによれば、一方面側から配線部材と端子部とを接続することができる。
また、前記延設流路は、前記液体噴射方向と直交する水平方向に延設されていることが好ましい。これによれば、短い流路長で第1接続流路と第2接続流路とを最も遠く離すことができる。
また、前記配線部材は、シート状の部材からなり、当該配線部材の一方面には、前記圧力発生手段を駆動する駆動回路が設けられ、前記駆動回路と前記第2導入口までの距離は、当該駆動回路と前記第1導入口までの距離よりも短いことが好ましい。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。これによれば、液体噴射装置の小型化を実現できる。
また、液体噴射面に複数のノズルで構成されたノズル群が基準方向に少なくとも2つ設けられ、前記液体噴射面とは反対面側に設けられて一方の前記ノズル群に連通する第1導入口と、他方の前記ノズル群に連通する第2導入口と、が前記基準方向に設けられたヘッドチップと、前記第1導入口と前記第2導入口との間において設けられた、前記ヘッドチップ内の流路に圧力変化を生じさせる圧力発生手段に一端部が接続され、他端部が前記ノズルからの液体噴射方向とは反対側に延設された配線部材と、前記第1導入口に接続された第1接続流路と、前記第2導入口に接続された第2接続流路と、前記第1接続流路と前記第2接続流路との間で前記配線部材の前記他端部が接続された配線基板と、を具備し、前記第2接続流路は、前記第2導入口から前記第1導入口とは離れる前記基準方向に向かって延設された延設流路を備え、前記配線部材は、前記第2接続流路の前記延設流路から前記第1導入口とは反対側で、前記第1接続流路と前記第2接続流路との間から前記第2接続流路を超えて前記基準方向に延びるように配置されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、第1導入口と第2導入口との間の間隔を広げることなく、第1接続流路と第2接続流路との間で配線部材と配線基板とを接続することができるため、ヘッドチップの小型化を図ることができると共に配線部材と配線基板とを確実に接続することができる。また、配線部材を接続流路の外側まで延設する必要がないため、配線部材の無理な屈曲による断線等の不具合を抑制することができる。
ここで、前記第1接続流路と前記第2接続流路とは、前記配線基板の前記第1導入口及び前記第2導入口とは反対側で共通する共通流路に接続されていることが好ましい。これによれば、第1導入口と第2導入口とが共通流路に接続されることで、共通流路を超えて配線部材を延設することが困難となるが、配線部材と配線基板とを共通流路より下流の第1接続流路と第2接続流路との間で確実に接続することができる。
また、少なくとも2つの前記ノズル群が設けられた第1ヘッドチップと、少なくとも2つの前記ノズル群が設けられた第2ヘッドチップと、を具備し、前記第1ヘッドチップと前記第2ヘッドチップとのそれぞれには、前記第1導入口と前記第2導入口とが設けられており、前記第1ヘッドチップは、前記第1導入口が前記第2ヘッドチップ側となると共に、前記第2ヘッドチップは、前記第1導入口が前記第1ヘッドチップ側となるように、前記第1ヘッドチップと前記第2ヘッドチップとは前記第1の方向に設けられていることが好ましい。これによれば、第1ヘッドチップの第1導入口に接続された第1接続流路と第2ヘッドチップの第1導入口に接続された第1接続流路とが互いに干渉するのを抑制した状態で、第1ヘッドチップと第2ヘッドチップとの間隔を短くすることができる。したがって、ヘッドの小型化を図ることができる。
また、前記配線基板は、前記第1ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第2ヘッドチップの前記第1接続流路とを挿通する開口部を有することが好ましい。これによれば、配線基板の加工を容易にして、コストを低減することができる。
また、前記開口部には、前記第1ヘッドチップの前記配線部材と、前記第2ヘッドチップの前記配線部材と、が挿通されていることが好ましい。これによれば、開口面積の広い開口部に配線部材を容易に挿通することができ、組立性を向上することができる。
また、前記第1接続流路が前記液体噴射方向に沿って直線状に形成されており、前記開口部には、前記第1ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第2ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第1ヘッドチップの前記液体噴射方向に起立して設けられた前記配線部材と、前記第2ヘッドチップの前記液体噴射方向に起立して設けられた前記配線部材と、が挿通されていることが好ましい。これによれば、開口面積の広い開口部に配線部材を容易に挿通することができ、組立性を向上することができる。また、開口部に液体噴射方向に直線状に設けられた第1接続流路と、液体噴射方向に起立して設けられた配線部材とを挿通することで、開口部の開口面積を小さくして、配線面積を確保することができ、配線基板の小型化を図ることができる。
また、前記接続部材の前記他端部側は、前記第1の方向において、前記第1導入口とは離れる方向に前記配線基板の表面に沿って屈曲されて、当該配線基板に接続されていることが好ましい。これによれば、配線部材を折り曲げることで、配線部材の低背化が行えると共に、配線部材と配線基板との接続を容易に行うことができ組立性を向上することができる。
また、前記配線基板の表面には端子部が設けられていると共に、前記配線部材と前記端子部との接続面が、前記配線基板の表面に沿った方向になっていることが好ましい。これによれば、一方面側から配線部材と端子部とを接続することができる。
また、前記延設流路は、液体噴射方向と直交する水平方向に延設されていることが好ましい。これによれば、短い流路長で第1接続流路と第2接続流路とを最も遠く離すことができる。
また、前記配線部材は、シート状の部材からなり、当該配線部材の一方面には、前記圧力発生手段を駆動する駆動回路が設けられ、前記駆動回路と前記第2導入口までの距離は、当該駆動回路と前記第1導入口までの距離よりも短いことが好ましい。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。これによれば、液体噴射装置の小型化を実現できる。
本発明の実施形態1に係る第1ヘッドチップの分解斜視図である。 本発明の実施形態1に係る第1ヘッドチップの平面図である。 本発明の実施形態1に係る第1ヘッドチップの断面図である。 本発明の実施形態1に係る第2ヘッドチップの平面図である。 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
最初に本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドとも言う)に設けられるヘッドチップの一例について説明する。なお、図1は、本発明の実施形態1に係る第1ヘッドチップの分解斜視図であり、図2は、第1ヘッドチップの平面図であり、図3は、第1ヘッドチップの断面図である。
図示するように、本実施形態のヘッドチップは、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドに搭載される第1ヘッドチップ2Aであり、第1ヘッドチップ2Aは、ヘッド本体11、ヘッド本体11の一方面側に固定されたケース部材40等の複数の部材を備える。また、本実施形態のヘッド本体11は、流路形成基板10と、流路形成基板10の一方面側に設けられた連通板15と、連通板15の流路形成基板10とは反対面側に設けられたノズルプレート20と、流路形成基板10の連通板15とは反対側に設けられた保護基板30と、連通板15のノズルプレート20が設けられた面側に設けられたコンプライアンス基板45と、を具備する。
ヘッド本体11を構成する流路形成基板10は、ステンレス鋼やNiなどの金属、ZrOあるいはAlを代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、MgO、LaAlOのような酸化物などを用いることができる。本実施形態では、流路形成基板10は、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板10には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室12が並設されている。以降、この方向を圧力発生室12の並設方向、又は第1の方向Xと称する。また、流路形成基板10には、圧力発生室12が第1の方向Xに並設された列が複数列、本実施形態では、2列設けられている。この圧力発生室12が第1の方向Xに沿って形成された圧力発生室12の列が複数列設された列設方向を、以降、第2の方向Yと称する。さらに、第1の方向X及び第2の方向Yに直交する方向を、インク滴(液滴)の吐出方向、又は第3の方向Zと称する。ちなみに、流路形成基板10、連通板15、ノズルプレート20は、第3の方向Zに積層されている。
また、流路形成基板10には、圧力発生室12の第2の方向Yの一端部側に、当該圧力発生室12よりも開口面積が狭く、圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。
また、流路形成基板10の一方面側には、連通板15と、ノズルプレート20とが順次積層されている。すなわち、流路形成基板10の一方面に設けられた連通板15と、連通板15の流路形成基板10とは反対面側に設けられたノズル21を有するノズルプレート20と、を具備する。
連通板15には、圧力発生室12とノズル21とを連通するノズル連通路16が設けられている。連通板15は、流路形成基板10よりも大きな面積を有し、ノズルプレート20は流路形成基板10よりも小さい面積を有する。このように連通板15を設けることによってノズルプレート20のノズル21と圧力発生室12とを離せるため、圧力発生室12の中にあるインクは、ノズル21付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート20は圧力発生室12とノズル21とを連通するノズル連通路16の開口を覆うだけで良いので、ノズルプレート20の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート20のノズル21が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面20aと称する。
また、連通板15には、マニホールド100の一部を構成する第1マニホールド部17と、第2マニホールド部18と、が設けられている。
第1マニホールド部17は、連通板15を厚さ方向(連通板15と流路形成基板10との積層方向)に貫通して設けられている。
また、第2マニホールド部18は、連通板15を厚さ方向に貫通することなく、連通板15のノズルプレート20側に開口して設けられている。
さらに、連通板15には、圧力発生室12の第2の方向Yの一端部に連通する供給連通路19が、各圧力発生室12毎に独立して設けられている。この供給連通路19は、第2マニホールド部18と圧力発生室12とを連通する。すなわち、本実施形態では、ノズル21と第2マニホールド部18と連通する個別流路として、供給連通路19と、圧力発生室12と、ノズル連通路16と、が設けられている。
このような連通板15としては、ステンレス鋼やニッケル(Ni)などの金属、またはジルコニウム(Zr)などのセラミックス等を用いることができる。なお、連通板15は、流路形成基板10と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板15として流路形成基板10と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板10と連通板15との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板15として流路形成基板10と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
ノズルプレート20には、各圧力発生室12とノズル連通路16を介して連通するノズル21が形成されている。すなわち、ノズル21は、同じ種類の液体(インク)を噴射するものが第1の方向Xに並設され、この第1の方向Xに並設されたノズル21の列が第2の方向Yに2列形成されている。
すなわち、本実施形態において、液体噴射面20aに設けられたノズル群とは、本実施形態では、第1の方向Xに並設されたノズル列のことであり、このノズル列(ノズル群)が基準方向である第2の方向Yに2列設けられている。ここで、ノズル群は、第1の方向Xに直線状に並設されたものに限定されず、例えば、第1の方向Xに並んだノズル21が交互に第2の方向Yにずれた位置に配置されたもの、いわゆる千鳥状に配置されたもので構成されていてもよい。また、ノズル群は、第1の方向Xに並んだノズル21が複数個毎に第2の方向Yにずれて配置されたもので構成されていてもよい。すなわち、ノズル群は、液体噴射面20aに設けられた複数のノズル21で構成されたものであればよく、その配置は特に限定されるものではない。ただし、一般的にノズル21を高密度に複数配置(他ノズル化)しようとすると、ノズル21を並設した方向(第1の方向X)に長尺化してしまう。つまり、ヘッドチップ2において、第1の方向Xが長手方向となり、第2の方向Yが短手方向となるのが常である。そして、ノズル21に対応して圧力発生室12を配置すると共に、圧力発生室12に対応してインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段を設けるため、第1の方向Xに複数の圧力発生室12及び複数の圧力発生手段である圧電アクチュエーター130が並設されることになる。そして、詳しくは後述するが、複数の高い密度で形成された圧電アクチュエーター130に電気信号を供給する配線部材121は、基板上の圧電アクチュエーター130の並設方向、すなわち、第1の方向X(長手方向)のスペースを生かして圧電アクチュエーター130に接続される。したがって、シート状の配線部材121の幅は、圧電アクチュエーター130の並設方向に沿って配置されることになる。つまり、シート状の配線部材121の幅方向を圧電アクチュエーター130の並設方向とすることで、圧電アクチュエーター130を高密度に多数配置しても、圧電アクチュエーター130と配線部材121との接続を良好に行うことができる。
このようなノズルプレート20としては、例えば、ステンレス鋼(SUS)等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート20としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート20と連通板15との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。
一方、流路形成基板10の連通板15とは反対面側には、振動板50が形成されている。本実施形態では、振動板50として、流路形成基板10側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜51と、弾性膜51上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜52と、を設けるようにした。なお、圧力発生室12等の液体流路は、流路形成基板10を一方面側(ノズルプレート20が接合された面側)から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室12等の液体流路の他方面は、弾性膜51によって画成されている。
また、振動板50の絶縁体膜52上には、第1電極60と、圧電体層70と、第2電極80とが、積層形成されて圧電アクチュエーター130を構成している。ここで、圧電アクチュエーター130は、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター130の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、第1電極60を圧電アクチュエーター130の共通電極とし、第2電極80を圧電アクチュエーター130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。なお、上述した例では、第1電極60が、複数の圧力発生室12に亘って連続して設けられているため、第1電極60が振動板の一部として機能するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、上述の弾性膜51及び絶縁体膜52を設けずに、第1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、圧電アクチュエーター130自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。ただし、流路形成基板10上に直接第1電極60を設ける場合には、第1電極60とインクとが導通しないように第1電極60を絶縁性の保護膜等で保護するのが好ましい。つまり、本実施形態では、基板(流路形成基板10)上に振動板50を介して第1電極60を設けた構成を例示したが、特にこれに限定されるものではなく、振動板50を設けずに第1電極60を直接基板上に設けるようにしてもよい。すなわち、第1電極60が振動板として作用するようにしてもよい。つまり、基板上とは、基板の直上も、間に他の部材が介在した状態(上方)も含むものである。
さらに、このような圧電アクチュエーター130の個別電極である各第2電極80には、供給連通路19とは反対側の端部近傍から引き出され、振動板50上にまで延設される、例えば、金(Au)等からなるリード電極90の一端部がそれぞれ接続されている。また、リード電極90の他端部には、後述する圧力発生手段である圧電アクチュエーター130を駆動するための駆動回路120が設けられた配線部材121が接続されている。配線部材121は、可撓性(フレキシブル)なシート状のもの、例えば、COF基板等を用いることができる。なお、配線部材121には、駆動回路120を設けなくてもよい。つまり、配線部材121は、COF基板に限定されず、FFC、FPC等であってもよい。
なお、リード電極90の配線部材121に接続される他端部は、第1の方向Xに並設されて設けられている。ちなみに、リード電極90の他端部を、流路形成基板10の第1の方向Xの一端部側まで延設し、リード電極90の他端部を第2の方向Yに並設することも考えられるが、リード電極90を引き回すスペースが必要になって記録ヘッドが大型化して高コストになってしまう。また、圧電アクチュエーター130を高い密度で、且つ多数設けて多ノズル化を行うと、リード電極の幅が狭くなり、電気抵抗が高くなる。このため、リード電極90を引き回すことで、さらに電気抵抗が高くなって圧電アクチュエーター130を正常に駆動できなくなってしまう虞がある。本実施形態では、リード電極90の他端部側を、第1の方向Xに並設された圧電アクチュエーター130の2列の間に延設し、リード電極90の他端部を第1の方向Xに並設することで、記録ヘッド1が大型化することなく小型化及び低コスト化を図ることができると共に、リード電極90の電気抵抗が高くなるのを抑制して圧電アクチュエーター130を高い密度で且つ多数設けた多ノズル化を行うことができる。
また、本実施形態では、第2の方向Yにおいて、圧電アクチュエーター130の列の間にリード電極90の他端部を設けて、圧電アクチュエーター130の列の間でリード電極90と配線部材121とを接続するようにしたため、1つの配線部材121が2列の圧電アクチュエーター130にリード電極90を介して接続されている。もちろん、配線部材121の数はこれに限定されず、圧電アクチュエーター130の列毎に配線部材121を設けるようにしてもよい。本実施形態のように、2つの圧電アクチュエーター130の列に1つの配線部材121を設けることで、配線部材121とリード電極90とを接続するスペースを小さくすることができ、記録ヘッド1の小型化を図ることができる。ちなみに、圧電アクチュエーター130の列ごとに配線部材121を設ける場合、リード電極90を圧電アクチュエーター130の列とは反対側に延設することも考えられるものの、このような構成では、リード電極と配線部材とを接続するスペースが余計に必要になると共にケース部材等に配線部材121を引き出す領域も2箇所となるため、記録ヘッド1が大型化してしまう。つまり、本実施形態のように、リード電極90を2つの圧電アクチュエーター130の列の間に設けることで、1つの配線部材121で2列の圧電アクチュエーター130に同時に接続することが可能である。このようにリード電極90に接続されるシート状の配線部材121は、その幅方向が第1の方向Xに沿って配置されることになる。
また、流路形成基板10の圧力発生手段である圧電アクチュエーター130側の面には、流路形成基板10と略同じ大きさを有する保護基板30が接合されている。保護基板30は、圧電アクチュエーター130を保護するための空間である保持部31を有する。保持部31は、第1の方向Xに並設された圧電アクチュエーター130で構成される列毎に独立して設けられており、2つの保持部31の間(第2の方向Y)には、厚さ方向に貫通した貫通孔32が設けられている。リード電極90の他端部は、この貫通孔32内に露出するように延設され、リード電極90と配線部材121とが貫通孔32内で電気的に接続されている。
また、このような構成のヘッド本体11には、複数の圧力発生室12に連通するマニホールド100をヘッド本体11と共に画成するケース部材40が固定されている。ケース部材40は、平面視において上述した連通板15と略同一形状を有し、保護基板30に接合されると共に、上述した連通板15にも接合されている。具体的には、ケース部材40は、保護基板30側に流路形成基板10及び保護基板30が収容される深さの凹部41を有する。この凹部41は、保護基板30の流路形成基板10に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部41に流路形成基板10等が収容された状態で凹部41のノズルプレート20側の開口面が連通板15によって封止されている。これにより、流路形成基板10の外周部には、ケース部材40とヘッド本体11とによって第3マニホールド部42が画成されている。そして、連通板15に設けられた第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18と、ケース部材40とヘッド本体11とによって画成された第3マニホールド部42と、によって本実施形態のマニホールド100が構成されている。すなわち、マニホールド100は、第1マニホールド部17、第2マニホールド部18及び第3マニホールド部42を具備する。また、本実施形態のマニホールド100は、第2の方向Yにおいて、2列の圧力発生室12の両外側に配置されており、2列の圧力発生室12の両外側に設けられた2つのマニホールド100は、ヘッドチップ2内では連通しないようにそれぞれ独立して設けられている。すなわち、本実施形態の圧力発生室12の列(第1の方向Xに並設された列)毎に1つのマニホールド100が連通して設けられている。言い換えると、ノズル群毎にマニホールド100が設けられている。もちろん、2つのマニホールド100は、連通していてもよい。
また、ケース部材40には、マニホールド100に連通して各マニホールド100にインクを供給するための導入口44が設けられている。導入口44は、本実施形態では、マニホールド100毎に設けられている。すなわち、一方のノズル群に一方のマニホールド100を介して連通する第1導入口44Aと、他方のノズル群に他方のマニホールド100を介して連通する第2導入口44Bと、を具備する。なお、第1導入口44A、第2導入口44Bを導入口44と総称する。
また、本実施形態では、駆動回路120が設けられた面側を第2導入口44Bとし、駆動回路120が設けられた面とは反対側を第1導入口44Aとした。すなわち、駆動回路120と第2導入口44Bとの距離は、駆動回路120と第1導入口44Aとの距離よりも短くなっている。
また、ケース部材40には、保護基板30の貫通孔32に連通して配線部材121が挿通される接続口43が設けられている。すなわち、第2の方向Yにおいて、接続口43(貫通孔32)の両側に第1導入口44Aと第2導入口44Bとが設けられている。つまり、基準方向である第2の方向Yにおいて、第1導入口44Aと第2導入口44Bとの間で配線部材121の一端部が圧力発生手段である圧電アクチュエーター130にリード電極90を介して接続されている。そして、配線部材121の他端部は、貫通孔32及び接続口43の貫通方向、すなわち、第3の方向Zであって、インク滴の吐出方向とは反対側に延設されている。
なお、このようなケース部材40の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材40として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。
また、連通板15の第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18が開口する面には、コンプライアンス基板45が設けられている。このコンプライアンス基板45は、平面視において上述した連通板15と略同じ大きさを有し、ノズルプレート20を露出する第1露出開口部45aが設けられている。そして、このコンプライアンス基板45が第1露出開口部45aによってノズルプレート20を露出した状態で、第1マニホールド部17と第2マニホールド部18の液体噴射面20a側の開口を封止している。
すなわち、コンプライアンス基板45がマニホールド100の一部を画成している。このようなコンプライアンス基板45は、本実施形態では、封止膜46と、固定基板47と、を具備する。封止膜46は、可撓性を有するフィルム状の薄膜(例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等により形成された厚さが20μm以下の薄膜)からなり、固定基板47は、ステンレス鋼(SUS)等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板47のマニホールド100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部48となっているため、マニホールド100の一方面は可撓性を有する封止膜46のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部49となっている。本実施形態では、1つのマニホールド100に対応して1つのコンプライアンス部49が設けられている。すなわち、本実施形態では、マニホールド100が2つ設けられているため、ノズルプレート20を挟んで第2の方向Yの両側に2つのコンプライアンス部49が設けられている。
このような構成の第1ヘッドチップ2Aでは、インクを噴射する際に、導入口44を介してインクを取り込み、マニホールド100からノズル21に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路120からの信号に従い、圧力発生室12に対応する各圧電アクチュエーター130に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター130と共に振動板50をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室12内の圧力が高まり所定のノズル21からインク滴が噴射される。
なお、本実施形態では、ヘッドチップの一例として第1ヘッドチップ2Aを例示したが、特にこれに限定されるものではない。本実施形態の記録ヘッド1では、第1ヘッドチップ2Aと、上述した第1ヘッドチップ2Aと略同じ構造を有するが、マニホールド100が第1の方向Xに3つに分割された第2ヘッドチップ2Bと、を有する。ちなみに、以降、第1ヘッドチップ2A、第2ヘッドチップ2Bをヘッドチップ2と総称する。ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド1に搭載される第2ヘッドチップ2Bについて、図4を参照して説明する。なお、図4は、第2ヘッドチップを示す平面図である。
第2ヘッドチップ2Bは、第2の方向Yにおいてノズル21の両側にマニホールド100が設けられている。また、第2の方向Yの両側に設けられたマニホールド100は、それぞれ第1の方向Xに複数に分割、本実施形態では、3つに分割されている。これにより、第2ヘッドチップ2Bには、合計6個のマニホールド100が設けられている。また、コンプライアンス部49(開口部48)は区画されたマニホールド100毎に設けられている。さらに導入口44は、各マニホールド100毎に設けられている。すなわち、本実施形態の第2ヘッドチップ2Bは、第1の方向Xに3個並設されたマニホールド100の列が、第2の方向Yに2列設けられている。そして、導入口44は、各マニホールド100の第1の方向Xにおける中央部に設けられている。したがって、導入口44は、第1の方向Xに3個並設された列が、第2の方向Yに2列設けられている。なお、本実施形態では、上述した第1ヘッドチップ2Aと同様に、第2の方向Yの一方の導入口44を第1導入口44Aと称し、他方の導入口44を第2導入口44Bと称する。すなわち、上述した第1ヘッドチップ2Aと同様に、第2ヘッドチップ2Bにおいても、基準方向である第2の方向Yにおいて、第1導入口44Aと第2導入口44Bとの間で配線部材121(図示なし)の一端部が圧力発生手段である圧電アクチュエーター130(図示なし)にリード電極90を介して接続されている。そして、配線部材121の他端部は、貫通孔32及び接続口43の貫通方向、すなわち、第3の方向Zであって、インク滴の吐出方向とは反対側に延設されている。なお、第2ヘッドチップ2Bの基本的な構成は、第1ヘッドチップ2Aと同様のため重複する説明は省略する。
このような第1ヘッドチップ2A及び第2ヘッドチップ2Bを有する本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドについて詳細に説明する。なお、図5は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図6は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図7は、要部を拡大した断面図である。
図示するように、記録ヘッド1は、ノズルからインク(液体)をインク滴(液滴)として吐出する2つのヘッドチップ2(第1ヘッドチップ2A、第2ヘッドチップ2B)と、2つのヘッドチップ2を保持すると共にヘッドチップ2にインク(液体)を供給する流路部材200と、流路部材200に保持された配線基板300と、ヘッドチップ2の液体噴射面20a側に設けられたカバーヘッド400と、を具備する。
流路部材200は、上流流路500が設けられた上流流路部材210と、下流流路600が設けられた下流流路部材220と、上流流路500と下流流路600とを密封した状態で接続するシール部材230と、を具備する。
上流流路部材210は、本実施形態では、第1上流流路部材211と、第2上流流路部材212と、第3上流流路部材213とが、インク滴を吐出する方向である第3の方向Z(第1の方向X及び第2の方向Yに直交する方向)に積層されて構成されている。なお、上流流路部材210は特にこれに限定されるものではなく、単一の部材であっても、2以上の複数の部材で構成されていてもよい。また、上流流路部材210を構成する複数の部材の積層方向も特に限定されず、第1の方向X、第2の方向Yであってもよい。
第1上流流路部材211は、下流流路部材220とは反対面側に、インク(液体)が保持されたインクタンクやインクカートリッジなどの液体保持部に接続される接続部214を有する。本実施形態では、接続部214として針状に突出したものとした。なお、接続部214には、インクカートリッジなどの液体保持部が直接接続されてもよく、また、インクタンクなどの液体保持部がチューブ等の供給管などを介して接続されてもよい。このような接続部214の内部には、液体保持部からのインクが供給される第1上流流路501が設けられている。また、第1上流流路部材211の接続部214の周囲には、液体保持部を位置決めするためのガイド壁215が設けられている。なお、第1上流流路501は、後述する第2上流流路502の位置に応じて、第3の方向Zに延びる流路や、第3の方向Zに直交する方向、すなわち第1の方向X及び第2の方向Yを含む面内に延びる流路等で構成されている。
第2上流流路部材212は、第1上流流路部材211の接続部214とは反対面側に固定されて、第1上流流路501に連通する第2上流流路502を有する。また、第2上流流路502の下流側(第3上流流路部材213側)には、第1上流流路501よりも内径が広く拡幅された第1液体溜まり部502aが設けられている。
第3上流流路部材213は、第2上流流路部材212の第1上流流路部材211とは反対側に設けられている。また、第3上流流路部材213には、第3上流流路503が設けられている。第3上流流路503の第2上流流路502側の開口部分は、第1液体溜まり部502aに応じて拡幅された第2液体溜まり部503aとなっており、第2液体溜まり部503aの開口部分(第1液体溜まり部502aと第2液体溜まり部503aとの間)には、インクに含まれる気泡や異物を除去するためのフィルター216が設けられている。これにより、第2上流流路502(第1液体溜まり部502a)から供給されたインクは、フィルター216を介して第3上流流路503(第2液体溜まり部503a)に供給される。
また、第3上流流路503は、第2液体溜まり部503aよりも下流側(第2上流流路とは反対側)で、2つに分岐されており、第3上流流路503は第3上流流路部材213の下流流路部材220側の面に第1排出口504A及び第2排出口504Bとして開口して設けられている。
すなわち、1つの接続部214に対応する上流流路500は、第1上流流路501、第2上流流路502及び第3上流流路503を有し、上流流路500は、下流流路部材220側に2つの排出口504(第1排出口504A及び第2排出口504B)として開口する。言い換えると、2つの排出口504(第1排出口504A及び第2排出口504B)は、共通する流路(共通流路)に連通して設けられている。
また、第3上流流路部材213の下流流路部材220側には、下流流路部材220側に向かって突出する第1突起部217が設けられている。第1突起部217は、分岐された第3上流流路503毎に設けられており、第1突起部217のそれぞれの先端面に排出口504が開口して設けられている。
このような上流流路500が設けられた第1上流流路部材211、第2上流流路部材212及び第3上流流路部材213は、例えば、接着剤や、溶着等によって一体的に積層されている。なお、第1上流流路部材211、第2上流流路部材212及び第3上流流路部材213をネジやクランプ等で固定することもできるが、第1上流流路501から第3上流流路503に至るまでの接続部分からインク(液体)が漏出するのを抑制するためにも、接着剤や溶着等で接合するのが好ましい。
なお、本実施形態では、1つの上流流路部材210に4つの接続部214を設け、1つの上流流路部材210には4つの独立した上流流路500が設けられている。そして、各上流流路500が下流流路部材220側で2つに分岐されているため、合計8個の導入口44が設けられている。ちなみに、本実施形態では、上流流路500がフィルター216よりも下流(下流流路部材220側)で2つに分岐した構成を例示したが、特にこれに限定されず、フィルター216よりも下流側で上流流路500が3つ以上に分岐されていてもよい。また、1つの上流流路500がフィルター216よりも下流で分岐されていなくてもよい。
下流流路部材220は、上流流路500に接続される下流流路600を有する。下流流路部材220には、上流流路部材210側に突出する第2突起部221が設けられている。第2突起部221は、第1突起部217に対応して、各上流流路500毎、すなわち、第1突起部217毎にそれぞれ設けられている。また、下流流路600の一端は第2突起部221の先端面に開口し、他端は上流流路部材210とは第3の方向Zにおいて反対側の面に開口して設けられている。本実施形態では、この下流流路600が特許請求の範囲に記載の接続流路に相当する。なお、下流流路600は、各上流流路500の排出口504毎に独立して設けられている。すなわち、1つの上流流路500は、2つの第1排出口504A及び第2排出口504Bを有するため、第1排出口504Aに接続された下流流路600が第1接続流路600A、第2排出口504Bに接続された下流流路600が第2接続流路600Bとなる。以降、第1接続流路600A及び第2接続流路600Bを接続流路600と総称する。
また、下流流路部材220の上流流路部材210とは反対面側には、複数のヘッドチップ2、本実施形態では、2個のヘッドチップ2が固定されている。ここで、1つのヘッドチップ2には、上述のようにノズル群(ノズル列)が第2の方向Yに並んで形成されており、記録ヘッド1には2つのヘッドチップ2が第2の方向Yに並設されて設けられている。なお、以降、ヘッドチップ2の第1の方向X、第2の方向Y及び第3の方向Zは、記録ヘッド1の第1の方向X、第2の方向Y及び第3の方向Zとそれぞれ同じ方向を示す。ちなみに、本実施形態の記録ヘッド1に設けられた2つのヘッドチップ2は、上述のように第1ヘッドチップ2Aと第2ヘッドチップ2Bとからなる。第1ヘッドチップ2Aには、導入口44が2個(第1導入口44A及び第2導入口44B)設けられ、第2ヘッドチップ2Bには、導入口44が6個(第1導入口44Aが3個と第2導入口44Bが3個)設けられている。そして、下流流路部材220に設けられた下流流路600(第1接続流路600A及び第2接続流路600B)は、各導入口44の開口する位置に合わせて開口して設けられている。
ここで、本実施形態では、第1ヘッドチップ2Aは、第1導入口44Aが第2の方向Yにおいて第2ヘッドチップ2B側となるように配置されている。同様に、第2ヘッドチップ2Bは、第1導入口44Aが第2の方向Yにおいて第1ヘッドチップ2A側となるように配置されている。そして、下流流路600である第1接続流路600Aは第1排出口504Aと第1導入口44Aとを接続し、第2接続流路600Bは第2排出口504Bと第2導入口44Bとを接続する。したがって、第1ヘッドチップ2Aの流路を接続する第1接続流路600Aは、第2接続流路600Bよりも第2ヘッドチップ2B側に配置されている。同様に、第2ヘッドチップ2Bの流路を接続する第1接続流路600Aは、第2接続流路600Bよりも第1ヘッドチップ2A側に配置されている。
そして、第1接続流路600Aは、本実施形態では、第3の方向Zに沿って直線状に形成されている。また、第2接続流路600Bは、第2導入口44Bから第1導入口44Aとは離れる基準方向である第2の方向Yに向かって延設された延設流路を有する。具体的には、第2接続流路600Bは、上流流路500(第2排出口504B)に接続される第1流路601と、第1流路601に接続された延設流路である第2流路602と、第2流路602と第2導入口44Bとを接続する第3流路603と、を具備する。
第1流路601と第3流路603とは、第3の方向Zに沿って直線状に設けられている。もちろん、第1流路601と第3流路603とは、第3の方向Zに交差する方向に設けられていてもよい。
また、延設流路である第2流路602は、第2の方向Yに向かって延設されている。ここで、第2流路602(延設流路)が第2の方向Yに向かって延設されているとは、第2流路602の延設方向に、第2の方向Yに向かう成分(ベクトル)が存在することを言う。ちなみに、第2流路602の延設方向とは、第2流路602内のインク(液体)が流れる方向のことである。したがって、第2流路602は、水平方向(第3の方向Zに直交する方向)に設けられているものも、第3の方向Z及び水平方向(第1の方向X及び第2の方向Yの面内方向)に交差して設けられているものも含む。本実施形態では、第1流路601及び第3流路603を第3の方向Zに沿って設け、第2流路602を水平方向(第2の方向Y)に沿って設けるようにした。
もちろん、第2接続流路600Bは、これに限定されず、第1流路601、第2流路602、第3流路603以外の流路が存在してもよく、また、第1流路601又は第3流路603が設けられていなくてもよい。また、上述した例では、第2流路602のみが延設流路である構成を説明したが、特にこれに限定されず、第2の方向Yに成分を有する2つの流路を延設流路としてもよい。ただし、延設流路は、気泡が滞留し易いため、2つ設けるよりも、本実施形態のように1つだけ(第2流路602のみ)を設ける方が好ましい。これにより、気泡排出性を向上することができる。また、直線状に延設された第2接続流路600Bが第3の方向Zに対して斜めに傾斜して設けられていてもよい。つまり、第2接続流路600B全体が延設流路となっていてもよい。ただし、垂直な第1流路601及び第3流路603と水平な第2流路602とを設けた方が、第2接続流路600Bが専有するスペースを小さくして省スペース化できるので、記録ヘッド1の小型化を図ることができる。
このように、第2接続流路600Bに延設流路である第2流路602を設けることで、ヘッドチップ2の第1導入口44Aと第2導入口44Bとの第2の方向Yの間隔を広げることなく、第1接続流路600Aと第1排出口504Aとが連通する領域と、第2接続流路600Bと第2排出口504Bとが連通する領域との第2の方向Yの間隔を第1導入口44Aと第2導入口44Bとの間隔よりも広くすることができる。
これにより、詳しくは後述するが、ヘッドチップ2を大型化することなく、第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間で、配線部材121と配線基板300とを容易に接続することができる。
また、第2接続流路600Bに延設流路である第2流路602を設けることで、第1排出口504Aと第2排出口504Bとの距離(第2の方向Y)を離すことができる。これにより、共通流路であるフィルター216(第1液体溜まり部502a、第2液体溜まり部503a)の面積を大きく確保することができる。ここで、フィルター216を設けることで流路抵抗が増大するため、流量を確保するためにはフィルター216にある程度の大きさが必要である。しかしながら、ヘッドチップ2の小型化に伴い第1導入口44Aと第2導入口44Bとが近づいた場合、第2接続流路600Bに延設流路を設けないと、この第1導入口44Aと第2導入口44Bとに連通する共通流路のフィルター216を設ける面積も小さくなってしまう。つまり、ヘッドチップ2が大きく、第1導入口44A、第2導入口44Bの距離が遠い(マニホールド100同士が遠い)場合には、フィルター216を設ける領域(面積)も容易に確保できるため、このような問題は生じない。本実施形態では、第2接続流路600Bに延設流路(第2流路602)を設けることで、ヘッドチップ2を小型化した状態、すなわち、第1導入口44Aと第2導入口44Bとを離すことなく、フィルター216の面積を大きく確保することができる。
なお、このような接続流路600は、例えば、第1下流流路部材222と、第2下流流路部材223とに形成されている。第1下流流路部材222には、第1流路601が形成され、第1下流流路部材222と第2下流流路部材223との間に第2流路602が形成されている。また、第2下流流路部材223には第3流路603が形成されている。これにより、延設流路である第2流路602を下流流路部材220内に容易に形成することができる。
また、本実施形態では、第1ヘッドチップ2Aの第1導入口44Aを第2ヘッドチップ2B側に設けたため、第1ヘッドチップ2Aの第2接続流路600Bは、第2ヘッドチップ2Bとは反対側となるように配置される。同様に、第2ヘッドチップ2Bの第1導入口44Aは第1ヘッドチップ2A側となっているため、第2ヘッドチップ2Bの第2接続流路600Bは、第1ヘッドチップ2Aとは反対側に配置される。これにより、本実施形態では、第3の方向Zに直線状に設けられた第1接続流路600Aが2つのヘッドチップ2の内側に配置される。したがって、2つのヘッドチップ2を第2の方向Yに離すことなく、近づけて配置することができ、記録ヘッド1の小型化を図ることができる。
また、第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間には、配線部材121を挿通するために配線部材挿通孔224が設けられている。配線部材挿通孔224は、ヘッドチップ2の接続口43に連通して、配線部材121をヘッドチップ2側から上流流路部材210側に挿通するためのものである。このような配線部材挿通孔224は、ヘッドチップ2の第1の方向Xの幅と略同じ幅の開口で設けられている。
このような上流流路部材210と下流流路部材220との間には、上流流路500と下流流路600とを接続する(継ぐ)、継手であるシール部材230が設けられている。
シール部材230は、記録ヘッド1に用いられるインク等の液体に対して耐液体性を有し、且つ弾性変形可能な材料(弾性材料)、例えば、ゴムやエラストマー等を用いることができる。シール部材230は、下流流路600毎に管状部分231を有する。管状部分231は、内部に連通流路232が設けられている。そして、管状部分231の連通流路232を介して上流流路部材210の上流流路と下流流路部材220の下流流路とが連通される。なお、管状部分231の上流流路部材210側の端面には、第1突起部217が挿入される環状の第1凹部233が設けられている。また、管状部分231の下流流路部材220側の端面には、第2突起部221が挿入される第2凹部234が設けられている。そして、第1凹部233に挿入された第1突起部217の先端面と、第2凹部234に挿入された第2突起部221の先端面との間で管状部分231は第3の方向Zに所定の圧力が印加された状態で保持されている。このように上流流路500と連通流路232とはシール部材230に第3の方向Zに圧力が印加された状態で接続され、連通流路232と下流流路600とはシール部材230に第3の方向Zに圧力が印加された状態で接続される。したがって、上流流路500と下流流路600とは連通流路232を介して密封された状態で連通されている。また、本実施形態では、管状部分231(連通流路232)は、接続流路600に含まれるものである。ちなみに、第1突起部217が詳しくは後述する配線基板300を超えて下流流路部材220側まで延設されていてもよい。この場合には、配線基板300を超えた流路は接続流路600に含まれる。つまり、接続流路600は、第2液体溜まり部503aと導入口44とを接続する流路であって、配線基板300を超えて設けられたものであればよい。
なお、本実施形態の管状部分231は、1つの上流流路部材210に対して複数個が一体的になるように、上流流路部材210側で板状部分によって連結されている。なお、本実施形態では、1つの上流流路部材210に上流流路500の排出口504が8個設けられているため、8個の管状部分231が一体的に設けられたシール部材230となっている。
また、本実施形態では、シール部材230に第3の方向Zに圧力を印加して、上流流路500と下流流路600とを接続するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、管状部分231の内壁面と第1突起部217及び第2突起部221の少なくとも一方の外周面とを密着させて、つまり、径方向である第1の方向X及び第2の方向Yの面方向に圧力を印加して流路を接続するようにしてもよい。
また、シール部材230と下流流路部材220との間には、配線部材121が接続される配線基板300が設けられている。配線基板300には、配線部材121とシール部材230の管状部分231が挿入される挿通孔が設けられている。本実施形態では、第1接続流路600Aに対応して設けられた管状部分231と配線部材121とが挿通される開口部である第1挿通孔301と、第2接続流路600Bに対応して設けられた管状部分231が挿通される開口部である第2挿通孔302とが設けられている。
本実施形態の第1挿通孔301は、2つの配線部材121を挿通する大きさで形成されている。なお、2つの配線部材121の間には、2つのヘッドチップ2の第1接続流路600Aが4個設けられているため、この第1接続流路600Aに対応するシール部材230の管状部分231は、配線部材121と共に第1挿通孔301に挿通される。
また、第2挿通孔302は、第2接続流路600Bに対応して設けられた管状部分231毎に設けられている。つまり、配線基板300は、第3の方向Zにおいて第2接続流路600Bの延設流路である第2流路602から第1導入口44Aとは反対側で、第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間から第2接続流路600Bを超えて第2の方向Yに延びるように配置されている。なお、本実施形態では、2つのヘッドチップ2に共通する1つの配線基板300を設けるようにした。したがって、配線基板300は、第2の方向Yにおいて、第1ヘッドチップ2A用に設けられた第2接続流路600Bの第1接続流路600Aとは反対側から、第1ヘッドチップ2A用の第1接続流路600Aと第2ヘッドチップ2B用の第1接続流路600Aとの間を通って、第2ヘッドチップ2B用の第2接続流路600Bの第1接続流路600Aとは反対側まで延設されている。もちろん、配線基板300は、これに限定されず、1つのヘッドチップ2毎に分割して設けるようにしてもよい。この場合にも、各ヘッドチップ2毎に設けられた配線基板は、第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間から第2接続流路600Bを超えて第2の方向Yに延びるように配置されることで、配線部材121と配線基板とを容易に接続することが可能となる。なお、本実施形態のように、2つのヘッドチップ2に共通する1枚の配線基板300を用いることで、部品点数を減少させて組立作業を簡略化することができる。
また、配線基板300の1つの開口部である第1挿通孔301に2つの配線部材121と、2つの第1接続流路600Aとを挿通することで、開口部を複数設ける場合に比べて、広い開口面積で第1挿通孔301を設けることができる。これにより、第1挿通孔301から配線部材121を引き出し易くして、組立性を向上することができる。つまり、配線部材121は、配線基板300のヘッドチップ2側から上流流路部材210側に引き出して配線部材121と配線基板300とを接続しなくてはならないが、可撓性を有する配線基板300を狭い開口に挿通させるのは困難である。
また、配線基板300の開口部である1つの第1挿通孔301に挿通される配線部材121を第3の方向Zに起立した状態とすると共に、第1挿通孔301に挿通される2つの第1接続流路600Aを第3の方向Zに沿って直線状に設けるようにしたため、第1挿通孔301の開口面積をできるだけ小さくすることができる。
また、配線基板300には、上流流路部材210側の面であって、第1挿通孔301の第2の方向Yの両側の開口縁部に、配線部材121が接続される端子部310が設けられている。端子部310は、第1の方向Xに配線部材121の幅と略同じ幅に亘って形成されている。このような端子部310は、第2接続流路600Bに対応して設けられた管状部分231が挿通される第2挿通孔302を超えることなく形成されている。すなわち、端子部310は、第1接続流路600A(第1挿通孔301)と第2接続流路600B(第2挿通孔302)との間に設けられている。
そして、配線部材121の他端部は、配線基板300の第1挿通孔301に下流流路部材220側から挿通される。このように第1挿通孔301に挿通された配線部材121の他端部は、配線基板300の表面(上流流路部材210側の表面)である第2の方向Yに沿って屈曲され、配線基板300の上流流路部材210側の表面上で端子部310に接続されている。つまり、配線部材121と配線基板300(端子部310)との接続面は、配線基板300の表面に沿った方向、すなわち、第1の方向X及び第2の方向Yの面内方向となっている。
このように、配線部材121の他端部を屈曲することで、配線部材121を低背化でき、記録ヘッド1の第3の方向Zを小型化することができる。
また、配線部材121の屈曲方向は、本実施形態では、第1導入口44Aとは離れる第2の方向Yである。つまり、配線部材121の他端部と配線基板300とは、第3の方向Zにおいて、第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間(第2の方向Y)に重なる領域で接続されている。
このように、配線部材121の他端部を第1導入口44Aとは離れる第2の方向Yに屈曲することで、配線部材121及び配線基板300を接続する空間(接続領域)と、第2接続流路600Bの延設流路である第2流路602によって第2の方向Yに拡幅した空間とは共有することができる。すなわち、配線部材121と配線基板300とを接続する領域は、第2接続流路600Bに延設流路である第2流路602を設けることで確保されている。これにより、記録ヘッド1を第2の方向Yに小型化することができる。ちなみに、配線部材121の屈曲方向を第2導入口44Bとは離れる第2の方向Yとする場合には、2つの配線部材121の間に端子部310(端子部310を設ける配線基板300の領域)が必要になると共に、2つの配線部材121の端子部310同士が干渉しないようにするためのスペースが必要になるため、配線基板300が第2の方向Yに大型化してしまい、記録ヘッド1が大型化してしまう。また、延設流路を設けずに、配線部材121の他端部を第1導入口44Aとは離れる第2の方向Yに屈曲して配線基板300と接続する場合、端子部310を設けるスペースを確保するためにはヘッドチップ2の第1導入口44Aと第2導入口44Bとの第2の方向Yの間隔を広げなくてはならず、ヘッドチップ2が大型化すると共に記録ヘッド1が大型化してしまう。つまり、本実施形態では、第2接続流路600Bに第2の方向Yに延設された延設流路である第2流路602を設けると共に、配線部材121の他端部を第1導入口44Aとは離れる第2の方向Yに屈曲して配線基板300と接続することで、ヘッドチップ2の第1導入口44Aと第2導入口44Bとの間隔を広げることなく、第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間に第3の方向Zで重なる位置で配線部材121と配線基板300とを接続することができる。また、配線基板300を第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間に第3の方向Zに重なる位置に設けることで、配線部材121を第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間から接続流路600の外側まで引き出す必要がなく、シート状の配線部材121の無理な屈曲による断線等を抑制することができる。
また、本実施形態では、配線部材121と配線基板300とを配線基板300の上流流路部材210側の表面上で、配線部材121が配線基板300の表面に沿って端子部310と接続されている。つまり、配線部材121と配線基板300の端子部310とは第3の方向Zで重なるように接続されている。
このように、配線部材121と配線基板300の端子部310とを第3の方向Zで重なる位置で接続することで、一方面(上流流路部材210)側から配線部材121と配線基板300との接続を容易に行うことができ、組立性を向上することができる。つまり、ヘッドチップ2を下流流路部材220に固定すると共に配線部材121を配線部材挿通孔224に挿通した後、配線部材挿通孔224に挿通された配線部材121の端部を配線基板300に接続するようにすれば、容易に組み立てられると共に配線部材121と配線基板300とを容易に接続することができる。ちなみに、例えば、配線基板300の下流流路部材220側の面で配線部材121と配線基板300とを接続するには、先に配線部材121と配線基板300とを接続した後、ヘッドチップ2を下流流路部材220に固定する必要がある。このような工程で組み立てを行う場合、ヘッドチップ2と下流流路部材220とが固定されていない状態でも配線部材121と配線基板300とが接続された状態が維持できるように配線部材121を長くしなければならず、高コストになってしまう。また、ヘッドチップ2と下流流路部材220とを固定した際には、長くした配線部材121に撓みが生じ、配線部材121上の配線が他の部材に接触することにより破損し、断線や短絡等の不具合が生じる虞がある。本実施形態では、配線部材121と配線基板300とを配線基板300の上流流路部材210側の表面上で、配線部材121と配線基板300の端子部310とが第3の方向Zで重なるように接続することで、配線部材121に組み立て後の撓みが生じ難く、且つ配線部材121をヘッドチップ2と配線基板300とを結ぶ最も短い距離(長さ)で設けることができるためコストを低減することができる。
さらに、本実施形態では、2つのヘッドチップ2の第2接続流路600Bを第2の方向Yの外側に配置することで、2つのヘッドチップ2の第2の方向Yの間隔を狭めて、記録ヘッド1の小型化を図ることができる。
また、本実施形態では、上述したように、配線部材121は、駆動回路120が設けられた面側を第2導入口44Bとし、駆動回路120が設けられた面とは反対側を第1導入口44Aとなるように配置されている。すなわち、駆動回路120と第2導入口44Bとの距離は、駆動回路120と第1導入口44Aとの距離よりも短くなっている。そして、駆動回路120は、配線基板300と下流流路部材220との間の空間に配置されている。ここで、駆動回路120は所定の厚みを有するため、駆動回路120をケース部材40内に配置しようとすると、ケース部材40の接続口43を第2の方向Yの幅を広くしなくてはならず、ケース部材40の大型化によってヘッドチップ2が大型化してしまう。このため、駆動回路120は、配線基板300と下流流路部材220との間の空間に配置するのが好ましい。本実施形態では、駆動回路120を配置する空間(配線基板300と下流流路部材220との間の空間)と、延設流路である第2流路602が拡幅した空間(配線部材121と配線基板300との接続領域)とが共有することができることで、省スペース化することができ、記録ヘッド1の小型化を図ることができる。ちなみに、駆動回路120を第1導入口44A側に配置すると、駆動回路120を配置する配線基板300と下流流路部材220との間の空間が第1導入口44A側に必要となり、2つのヘッドチップ2の第2の方向Yの幅を広げなくてはならず、記録ヘッド1が大型化してしまう。つまり、本実施形態では、駆動回路120を第2導入口44B側に設けることで、第1導入口44A側に駆動回路120を配置する空間が不要となり、2つのヘッドチップ2の間の間隔を狭くでき、記録ヘッド1の小型化を図ることができる。
また、駆動回路120を圧電アクチュエーター130の近くに配置できることから、耐ノイズの向上、信号なまりの抑制及び熱ロスの抑制を実現できる。
なお、配線基板300には、図示しない配線や電子部品等が搭載されており、端子部310に接続された配線は、第2の方向Yの両端部側に設けられたコネクター320に接続されている。そして、コネクター320には、図示しない外部配線が接続される。なお、下流流路部材220には、コネクター320を露出するためのコネクター接続口225が設けられており、外部配線は、コネクター接続口225によって露出されたコネクター320に接続される。
なお、流路部材200とヘッドチップ2との固定方法は特に限定されず、例えば、接着剤による接着や、ネジ等による固定であってもよい。ただし、ヘッドチップ2は小型であり、1つの流路部材200に対してヘッドチップ2を複数取り付ける必要があるため、弾性材料からなるシール部材を介して固定するのは困難である。したがって、ヘッドチップ2と流路部材200とは接着剤により接着するのが好ましい。
また、流路部材200のヘッドチップ2が設けられた面側には、カバーヘッド400が設けられている。カバーヘッド400は、本実施形態では、複数のヘッドチップ2を覆う大きさを有する。また、カバーヘッド400には、ノズル21を露出する第2露出開口部401が設けられている。本実施形態では、第2露出開口部401は、ノズルプレート20を露出する大きさ、つまり、コンプライアンス基板45の第1露出開口部45aと略同じ開口を有する。
このようなカバーヘッド400は、コンプライアンス基板45の連通板15とは反対面側に接合されており、コンプライアンス部49の流路(マニホールド100)とは反対側の空間を封止する。このようにコンプライアンス部49をカバーヘッド400で覆うことにより、コンプライアンス部49が紙等の被記録媒体が接触しても破壊されるのを抑制することができる。また、コンプライアンス部49にインク(液体)が付着するのを抑制して、カバーヘッド400の表面に付着したインク(液体)を例えばワイパーブレード等で払拭することができ、被記録媒体をカバーヘッド400に付着したインク等で汚すのを抑制することができる。なお、特に図示していないが、カバーヘッド400とコンプライアンス部との間の空間は、大気開放されている。もちろん、カバーヘッド400は、各ヘッドチップ2毎に独立して設けられていてもよい。
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態1では、ヘッドチップ2が2つ設けられた記録ヘッド1について説明したが、ヘッドチップ2の数は、特にこれに限定されず、1個のヘッドチップを有する記録ヘッド1であっても、3個以上のヘッドチップ2を有する記録ヘッド1であってもよい。また、上述した実施形態1では、記録ヘッド1に第1ヘッドチップ2Aと第2ヘッドチップ2Bとを設けた構成を例示したが、特にこれに限定されず、記録ヘッド1に第1ヘッドチップ2A及び第2ヘッドチップ2Bの何れか一方のみを設けるようにしてもよい。もちろん、ヘッドチップ2の構成は、上述した第1ヘッドチップ2A、第2ヘッドチップ2Bに限定されるものではない。
また、上述した実施形態1では、1つのヘッドチップ2に接続された第1接続流路600A及び第2接続流路600Bは、共通する共通流路である上流流路500に接続するようにしたが、特にこれに限定されず、第1接続流路600A及び第2接続流路600Bは、それぞれ独立した流路に連通していてもよい。ちなみに、上述した実施形態1のように第1導入口44A、第2導入口44Bが共通流路に連通する構成の場合、第1導入口44A及び第2導入口44Bの間に設けられた配線部材121は、共通流路を超えて流路の外側まで延設することが困難となるが、配線部材121を第1接続流路600Aと第2接続流路600Bとの間で配線基板300と接続することで、配線部材121は共通流路を超えて延設する必要がない。
さらに、上述した実施形態1では、第1挿通孔301に2つの配線部材121と4個の第1接続流路600Aとを挿通するようにしたが、特にこれに限定されず、配線部材121を挿通する挿通孔と第1接続流路600Aを挿通する挿通孔を独立して設けるようにしてもよい。また、第1接続流路600Aは、第1の方向Xに並設された列を1つの挿通孔に挿通してもよく、また、各第1接続流路600A毎に挿通孔を独立して設けるようにしてもよい。ただし、上述した実施形態1のように、第1挿通孔301に2つの配線部材121と4個の第1接続流路600Aとを挿通することで、組立性を向上することができる。
さらに、上述した実施形態1では、上流流路500が設けられた上流流路部材210と下流流路600が設けられた下流流路部材220とを有する流路部材200を例示したが、例えば、インク(液体)を循環させる場合には、上流と下流とを逆転させればよい。すなわち、ヘッドチップ2に供給されたインクを下流流路600から上流流路500に流して液体保持部や排出されたインクが貯留される貯留部等に排出(循環)すればよい。
また、上述した実施形態1では、圧力発生室12に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター130を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
また、実施形態1のインクジェット式記録ヘッド1は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図8は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
図8に示すインクジェット式記録装置Iにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッド1を有するインクジェット式記録ヘッドユニットII(以下、ヘッドユニットIIとも言う)は、液体保持部を構成するカートリッジ1Aが着脱可能に設けられ、このヘッドユニットIIを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニットIIは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
そして、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、ヘッドユニットIIを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
また、上述したインクジェット式記録装置Iでは、インクジェット式記録ヘッド1(ヘッドユニットII)がキャリッジ3に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド1が固定されて、紙等の記録シートSを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
また、上述した例では、インクジェット式記録装置Iは、液体保持部であるインクカートリッジ1Aがキャリッジ3に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体保持部を装置本体4に固定して、液体保持部とインクジェット式記録ヘッド1とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体保持部がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、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ディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。
X 第1の方向、 Y 第2の方向(基準方向)、 I インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 II インクジェット式記録ヘッドユニット(液体噴射ヘッドユニット)、 1 インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 10 流路形成基板、 11 ヘッド本体、 15 連通板、 20 ノズルプレート、 20a 液体噴射面、 21 ノズル、 30 保護基板、 40 ケース部材、 44 導入口、 44A 第1導入口、 44B 第2導入口、 45 コンプライアンス基板、 50 振動板、 60 第1電極、 70 圧電体層、 80 第2電極、 100 マニホールド、 120 駆動回路、 121 配線部材、 130 圧電アクチュエーター、 200 流路部材、 210 上流流路部材、 220 下流流路部材、 230 シール部材、 300 配線基板、 400 カバーヘッド、 500 上流流路、 504 排出口、 504A 第1排出口、 504B 第2排出口、 600 下流流路(接続流路)、 600A 第1接続流路、 600B 第2接続流路、 602 第2流路(延設流路)

Claims (8)

  1. 液体噴射面に複数のノズルで構成されたノズル群が基準方向に少なくとも2つ設けられ、
    前記液体噴射面とは反対面側に設けられて一方の前記ノズル群に連通する第1導入口と、他方の前記ノズル群に連通する第2導入口と、が前記基準方向に設けられたヘッドチップと、
    前記第1導入口と前記第2導入口との間において設けられた、前記ヘッドチップ内の流路に圧力変化を生じさせる圧力発生手段に一端部が接続され、他端部が前記ノズルからの液体噴射方向とは反対側に延設された配線部材と、
    前記第1導入口に接続された第1接続流路と、
    前記第2導入口に接続された第2接続流路と、
    前記第1接続流路と前記第2接続流路との間で前記配線部材の前記他端部が接続された配線基板と、を具備し、
    前記第2接続流路は、前記第2導入口から前記第1導入口とは離れる前記基準方向に向かって延設された延設流路を備え、
    前記配線基板は、前記第2接続流路の前記延設流路から前記第1導入口とは反対側で、前記第1接続流路と前記第2接続流路との間から前記第2接続流路を超えて前記基準方向に延びるように配置されており、
    前記第1接続流路は、前記液体噴射方向に沿って直線状に形成されており、
    少なくとも2つの前記ノズル群が設けられた第1ヘッドチップと、少なくとも2つの前記ノズル群が設けられた第2ヘッドチップと、を具備し、
    前記第1ヘッドチップと前記第2ヘッドチップとのそれぞれには、前記第1導入口と前記第2導入口とが設けられており、
    前記第1ヘッドチップは、前記第1導入口が前記第2ヘッドチップ側となると共に、前記第2ヘッドチップは、前記第1導入口が前記第1ヘッドチップ側となるように、前記第1ヘッドチップと前記第2ヘッドチップとは前記基準方向に設けられており、
    前記配線基板は、前記第1ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第2ヘッドチップの前記第1接続流路とを挿通する開口部を有し、
    前記開口部には、前記第1ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第2ヘッドチップの前記第1接続流路と、前記第1ヘッドチップの前記液体噴射方向に起立して設けられた前記配線部材と、前記第2ヘッドチップの前記液体噴射方向に起立して設けられた前記配線部材と、が挿通されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 前記第1接続流路と前記第2接続流路とは、前記配線基板の前記第1導入口及び前記第2導入口とは反対側で共通する共通流路に接続されていることを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッド。
  3. 前記開口部には、前記第1ヘッドチップの前記配線部材と、前記第2ヘッドチップの前記配線部材と、が挿通されていることを特徴とする請求項1又は2記載の液体噴射ヘッド。
  4. 前記配線部材の前記他端部側は、前記基準方向において、前記第1導入口とは離れる方向に前記配線基板の表面に沿って屈曲されて、当該配線基板に接続されていることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  5. 前記配線基板の表面には端子部が設けられていると共に、前記配線部材と前記端子部との接続面が、前記配線基板の表面に沿った方向になっていることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  6. 前記延設流路は、前記液体噴射方向と直交する水平方向に延設されていることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  7. 前記配線部材は、シート状の部材からなり、当該配線部材の一方面には、前記圧力発生手段を駆動する駆動回路が設けられ、前記駆動回路と前記第2導入口までの距離は、当該駆動回路と前記第1導入口までの距離よりも短いことを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  8. 請求項1〜の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
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