JP6676980B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

液体吐出装置として、特許文献１には、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、４つの流路形成基板と、１つの連通板と、４つのノズルプレートと、４つの流路形成基板に設けられた複数の圧電素子とを備えている。

１つの流路形成基板には、圧力室が２列に配列されている。即ち、４つの流路形成基板に、合計８つの圧力室列が形成されている。４つの流路形成基板には、１つの連通板が接合されている。この連通板には、各圧力室列に対応するマニホールドが形成されており、マニホールドから各圧力室列を構成する圧力室にインクが供給される。連通板の、流路形成基板と反対側には、４つのノズルプレートが接合されている。各ノズルプレートには、流路形成基板の２つの圧力室列に対応する２つのノズル列が形成されている。

一方、流路形成基板の連通板と反対側には、圧力室の配列に従って、圧電素子が２列に配列されている。即ち、４つの流路形成基板に、８つの圧力室列に対応した８つの圧電素子列が設けられている。各圧電素子の個別電極にはリード電極（配線）が接続されている。隣接する２つの圧電素子列において、各圧電素子のリード電極は、これら２つの圧電素子列の間に向けて引き出されている。また、隣接する２つの圧電素子列の間には、複数のリード電極の端部（接点）が、圧力室の配列方向に並んでいる。複数の接点には、ＣＯＦ等の配線部材が接合される。即ち、１つの流路形成基板に設けられた２つの圧電素子列毎に１枚の配線部材が接合されており、特許文献１のインクジェットヘッドは、合計４枚の配線部材を有する。

特開２０１４−１５６０６５号公報

特許文献１では、各流路形成基板に設けられた２つの圧電素子列の間に複数の接点が配置され、複数の接点に１枚の配線部材が接合されている。この構成では、隣接する２つの圧電素子列の間に接点の配置領域を確保するために、２つの圧力室列を離して配置する必要がある。これにより、２つの圧力室列に対応する２つのノズル列の間の距離も大きくなる。２つのノズル列の距離が大きくなると、ヘッドが傾いて配置された場合などに生じる、２つのノズル列の間での液滴の着弾位置ズレが大きくなるといった弊害が生じる。

本発明の目的は、複数の圧電素子が４列以上に配列された構成において、圧電素子の接点の配置領域を確保しつつ、隣接する２つのノズル列の距離を小さくすることにある。

第１の発明の液体吐出装置は、第１方向に延び、且つ、前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ第１圧力室列と第２圧力室列を構成する、複数の第１圧力室が形成された、第１流路部材と、前記第１流路部材と前記第２方向に並んで配置され、且つ、前記第１方向に延びて前記第２方向に並ぶ第３圧力室列と第４圧力室列を構成する、複数の第２圧力室が形成された、第２流路部材と、前記複数の第１圧力室に対応して配置され、前記第２方向に並ぶ第１圧電素子列と第２圧電素子列を構成する、複数の第１圧電素子と、前記複数の第２圧力室に対応して配置され、前記第２方向に並ぶ第３圧電素子列と第４圧電素子列を構成する、複数の第２圧電素子と、前記複数の第１圧電素子にそれぞれ接続され、前記第１圧電素子列と前記第２圧電素子列よりも前記第２方向の一方の外側に配置された、複数の第１接点と、前記複数の第２圧電素子にそれぞれ接続され、前記第３圧電素子列と前記第４圧電素子列よりも前記第２方向の他方の外側に配置された、複数の第２接点と、を備えており、前記複数の第１接点は、前記第２圧電素子列を構成する前記第１圧電素子に接続された接点を含み、前記複数の第２接点は、前記第３圧電素子列を構成する前記第２圧電素子に接続された接点を含み、前記第１圧電素子列、前記第２圧電素子列、前記第３圧電素子列、前記第４圧電素子列が、前記第２方向の前記一方から前記他方に向かって順に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の液体吐出装置は、第２方向に並ぶ４つの圧力室列を有する。詳細には、第１圧力室列及び第２圧力室列が形成された第１流路部材と、第３圧力室列及び第４圧力室列が形成された第２流路部材が、第２方向に並んでいる。また、上記の圧力室の配列に応じて、圧力室に対応する圧電素子も４つの圧電素子列を構成している。即ち、第１流路部材に、第１圧電素子列及び第２圧電素子列が設けられ、第２流路部材に、第３圧電素子列及び第４圧電素子列が設けられている。その上で、第１流路部材においては、複数の第１接点が、第１圧電素子列及び第２圧電素子列よりも第２方向の一方の外側に配置されている。また、第２流路部材においても、複数の第２接点が、第３圧電素子列及び第４圧電素子列よりも第２方向の他方の外側に配置されている。

つまり、本発明では、第１圧電素子列と第２圧電素子列から引き出された第１接点と、第３圧電素子列と第４圧電素子列から引き出された第２接点が、４つの圧電素子列の両外に分かれて配置されている。つまり、隣接する２つの圧力室列の間に接点が配置されないことから、隣接する２つの圧力室列の第２方向距離を小さくすることができる。従って、隣接する２つのノズル列間の距離も小さくなり、４つのノズル列が第２方向中央側に寄せられた構成が実現される。

また、本発明では、複数の接点が、４つの圧力室列の外側に分かれて配置された構成であるため、第２方向一方側の第１圧力室列及び第２圧力室列と、第２方向他方側の第３圧力室列及び第４圧力室列とで、圧力室が形成される流路部材を２つに分けることができる。これにより、１つの流路部材のサイズを小さくすることができる。従って、個々の流路部材の製造コストを抑えることが可能となり、また、歩留まりも向上する。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 ヘッドユニットの平面図である。 図２のヘッドユニットにおいて、カバー部材が取り外された状態を示す図である。 図３のＡ部拡大図である。 図３のV-V線断面図である。 図５のＢ部拡大図である。 ヘッドユニットの製造工程を示す図である。 変更形態のヘッドユニットの平面図である。 図８のXI-XI線断面図である。 別の変更形態のヘッドユニットの断面図である。 さらに別の変更形態のヘッドユニットの断面図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。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の紙面手前側を「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。

（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、カートリッジホルダ５と、搬送機構６と、制御装置７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１１，１２に沿って左右方向に往復移動可能である。尚、以下の説明において、キャリッジ３の往復移動方向である左右方向を「走査方向」と言う場合もある。キャリッジ３には無端ベルト１３が連結されており、キャリッジ駆動モータ１４が駆動されて無端ベルト１３が走行することで、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に搭載されており、キャリッジ３とともに走査方向に移動可能である。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１９を備えている。各ヘッドユニット１９は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に複数のノズル３６（図２〜図４参照）を有する。尚、ヘッドユニット１９の詳細構成については後述する。

カートリッジホルダ５には、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１５が、それぞれ取り外し可能に装着される。各インクカートリッジ１５は、図示しないチューブによって、対応するヘッドユニット１９とそれぞれ接続されている。インクカートリッジ１５のインクは、チューブを介してヘッドユニット１９に供給される。キャリッジ３の移動と合わせてヘッドユニット１９のノズル３６から、プラテン２上の記録用紙１００へ向けてインクが吐出される。

搬送機構６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。２つの搬送ローラ１６，１７は、図示しない搬送モータによって互いに同期して駆動され、記録用紙１００を前方に搬送する。尚、以下の説明において、記録用紙１００が搬送される前後方向を「搬送方向」と言う場合もある。

制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、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７は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、ＡＳＩＣに、記録用紙１００への印刷処理などの各種処理を実行させる。例えば、印刷処理においては、制御装置７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１４、搬送機構６の搬送モータ等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。より具体的には、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。

＜ヘッドユニットの詳細＞
次に、ヘッドユニット１９について詳細に説明する。本実施形態の４つのヘッドユニット１９は、全て同じ構成を有するものであるため、そのうちの１つについて説明を行う。図２は、ヘッドユニット１９の平面図である。図３は、図２において、カバー部材２５が取り外された状態を示す図である。図４は、図３のＡ部拡大図である。図５は、図３のV-V線断面図である。図６は、図４のＢ部拡大図である。図２〜図６に示すように、ヘッドユニット１９は、２つの流路基板２１、マニホールド形成基板２２、２つのノズルプレート２３、２つの圧電アクチュエータ２４、２つのカバー部材２５、２枚のＣＯＦ（Chip On Film）２６などを備えている。

（流路基板２１、マニホールド形成基板２２、ノズルプレート２３）
まず、流路基板２１、マニホールド形成基板２２、及び、ノズルプレート２３について説明する。流路基板２１（２１ａ，２１ｂ）、マニホールド形成基板２２、及び、ノズルプレート２３（２３ａ，２３ｂ）は、それぞれシリコン単結晶基板からなる。上記３種類の基板は、上から、流路基板２１、マニホールド形成基板２２、ノズルプレート２３の順で、上下に積層されている。

２つの流路基板２１（２１ａ，２１ｂ）は、走査方向に並んで配置されている。２つの流路基板２１の各々には、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。

１つの流路基板２１に形成された複数の圧力室２８は、搬送方向に延びて、且つ、走査方向に並ぶ２つの圧力室列２９を構成している。即ち、２つの流路基板２１に、合計４つの圧力室列２９が形成されている。さらに別の言い方をすれば、左側２つの圧力室列２９ａ，２９ｂが流路基板２１ａに形成される一方で、右側２つの圧力室列２９ｃ，２９ｄが流路基板２１ｂに形成されており、圧力室列２９が形成される基板が２つに分かれている。このように、左側２つの圧力室列２９ａ，２９ｂと右側２つの圧力室列２９ｃ，２９ｄで、流路基板が左右２つに分かれていることから、個々の流路基板２１のサイズがかなり小さく抑えられる。即ち、図５に示すように、１つの流路基板２１（２１ａ，２１ｂ）の走査方向長さ（Ｌ１）は、４つの圧力室列２９が全て１枚の基板に形成された場合の、この基板の走査方向長さ（Ｌ２）の半分よりも、さらに小さくなっている。

また、４つの圧力室列２９ａ〜２９ｄ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、図３に示すように、各圧力室列２９における圧力室２８の配列間隔をＰとしたときに、４つの圧力室列２９の間では、圧力室２８の搬送方向における位置が、Ｐ／４ずつずれている。

２つの流路基板２１の下側には、１枚のマニホールド形成基板２２が配置されている。図２に示すように、マニホールド形成基板２２は、２つの流路基板２１よりも大きな平面形状を有し、全周にわたって、その端部が流路基板２１よりも外側に張り出している。

図３に示すように、マニホールド形成基板２２には、４つの圧力室列２９にそれぞれ対応して搬送方向に延びる、４つのマニホールド３０が形成されている。４つのマニホールド３０は走査方向に並んでいる。各マニホールド３０は、上下方向において、対応する圧力室列２９に属する複数の圧力室２８と部分的に重なっており、これら複数の圧力室２８と共通に連通している。また、図３に示すように、各マニホールド３０は、マニホールド形成基板２２の搬送方向両端部まで延びている。

図３に示すように、マニホールド形成基板２２の搬送方向両端部は、流路基板２１から張り出すことにより、流路基板２１からそれぞれ露出した張り出し部分２２ａとなっている。そして、１つのマニホールド３０の両端部に連通する２つの開口３１が、２つの張り出し部分２２ａにそれぞれ形成されている。即ち、後側の張り出し部分２２ａには、４つのマニホールド３０と連通する４つの開口３１が形成され、前側の張り出し部分２２ａにも４つのマニホールド３０と連通する４つの開口３１が形成されている。４つのマニホールド３０の開口３１は、適宜の構成を有するインク供給部材（図示省略）を介して、１つのインクカートリッジ１５と接続される。即ち、本実施形態では、４つのマニホールド３０に同色のインクが供給される。

図５に示すように、マニホールド形成基板２２には、各圧力室２８と後述のノズル３６とを連通させる連通孔３２と、各圧力室２８とマニホールド３０とを連通させる連通孔３３が形成されている。

走査方向中央側に位置する２つの圧力室列２９ｂ，２９ｃについては、各圧力室２８の走査方向外側端部と上下に重なる位置にノズル３６との連通孔３２が配置されている。また、各圧力室２８の走査方向内側端部と上下に重なる位置にマニホールド３０との連通孔３３が配置されている。一方、走査方向端側に位置する２つの圧力室列２９ａ，２９ｄについては、連通孔３２，３３の配置が逆となっている。即ち、各圧力室２８の内側端部と重なる位置にノズル３６との連通孔３２が配置され、各圧力室２８の外側端部と重なる位置にマニホールド３０との連通孔３３が配置されている。

マニホールド形成基板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。

図２に示すように、２つのノズルプレート２３ａ，２３ｂは、走査方向に並んで配置され、マニホールド形成基板２２の下面に接合されている。左側のノズルプレート２３ａには、左側２つの圧力室列２９ａ，２９ｂに対応する複数のノズル３６が形成され、これらのノズル３６は２つのノズル列３７ａ，３７ｂを構成している。同様に、右側のノズルプレート２３ｂには、右側２つの圧力室列２９ｃ，２９ｄに対応するノズル３６が形成され、これらのノズル３６は２つのノズル列３７ｃ，３７ｄを構成している。尚、上記の流路基板２１と同様に、左側２つのノズル列３７ａ，３７ｂと右側２つのノズル列３７ｃ，３７ｄとで、ノズルプレートが２つに分かれた構成とすることで、個々のノズルプレート２３のサイズは、４つのノズル列３７が１枚のプレートに形成された場合と比べて、かなり小さくなる。

また、上述した圧力室列２９と同様、４つのノズル列３７の間でも搬送方向におけるノズル３６の位置は異なっている。即ち、１つのノズル列３７におけるノズル３６の配列ピッチ（＝圧力室２８の配列間隔）をＰとすると、図２に示すように、４つのノズル列３７の間では、各ノズル３６の搬送方向における位置がＰ／４ずつずれている。これにより、例えば、１つのノズル列３７の解像度が３００ｄｐｉであれば、４つのノズル列３７を有する１つのヘッドユニットによって、１色１２００ｄｐｉの高解像度で画像を印刷することができる。

（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。２つの流路基板２１ａ，２１ｂの上には、２つの圧電アクチュエータ２４ａ，２４ｂがそれぞれ形成されている。１つの圧電アクチュエータ２４は、複数の圧力室２８を覆うように流路基板２１に形成された絶縁膜４０と、絶縁膜４０の上に配置された複数の圧電素子４１を有する。

絶縁膜４０は、例えば、シリコンの流路基板２１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。絶縁膜４０の厚みは、例えば、１．０〜１．５μｍである。

絶縁膜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。１つの流路基板２１の上に配置された複数の圧電素子４１は、その流路基板２１の２つの圧力室列２９に対応して配列され、走査方向に並ぶ２つの圧電素子列４７を構成している。即ち、左側の流路基板２１ａの上には、左側２つの圧力室２８ａ，２８ｂにそれぞれ対応する２つの圧電素子列４７ａ，４７ｂが設けられている。また、右側の流路基板２１ｂの上には、右側２つの圧力室２８ｃ，２８ｄにそれぞれ対応する２つの圧電素子列４７ｃ，４７ｄが設けられている。各圧電素子４１は、逆圧電効果による変形で圧力室２８の体積を変化させることで、圧力室２８内のインクに、それぞれノズル３６から吐出するための吐出エネルギーを付与する。

個々の圧電素子４１の構成について説明する。図４〜図６に示すように、各圧電素子４１は、絶縁膜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、絶縁膜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。複数の圧力室２８にそれぞれ対応する複数の下電極４２は、圧力室２８と同様に搬送方向に配列されて、４つの電極列を構成している。

下電極４２の、走査方向外側端部からは、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。尚、圧電膜４３は、ＰＺＴの他、鉛が含有されていない非鉛系の圧電材料で形成されていてもよい。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、左側の流路基板２１においては、２つの圧力室列２９ａ，２９ｂに対応する圧電素子４１の圧電膜４３が繋がり、右側の流路基板２１においても、２つの圧力室列２９ｃ，２９ｄに対応する圧電素子４１の圧電膜４３が繋がっている。つまり、左右２つの流路基板２１ａ，２１ｂには、２つの圧電体４６がそれぞれ配置されている。

図３〜図６に示すように、１つの圧電体４６の、搬送方向に隣接する圧力室２８の間の部分には、走査方向に延びるスリット４８が形成されている。スリット４８により、搬送方向に隣接する２つの圧力室２８の間で、圧電膜４３が区切られている。別の言い方をすれば、各圧力室２８の、搬送方向における両側の位置に、２つのスリット４８がそれぞれ形成されている。

図３、図４、図６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から走査方向外側に延びている。具体的には、端側の圧力室列２９ａ，２９ｄに対応する下電極４２の引出部４５は、圧電体４６の外側の縁よりもさらに外側に延びて、圧電体４６から露出している。また、中央側の圧力室列２９ｂ，２９ｃに対応する下電極４２の引出部４５は、隣接する端側の圧力室列２９ａ，２９ｄに対応するスリット４８まで延び、このスリット４８において圧電体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の上面の、圧力室２８と重なる領域に配置されている。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。また、各圧電体４６の上面において、複数の上電極４４が互いに繋がることにより、各圧電体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、複数の上電極４４によって構成される共通電極４９には、グランド電位が付与される。

図３、図４に示すように、各々の共通電極４９において、走査方向における外側部分の、隣接する２つの圧力室２８間の領域には、外側から切り欠かれた切欠部４９ａが形成されている。別の言い方をすれば、端側の圧力室列２９ａ，２９ｄにおいては、搬送方向に隣接する２つの圧力室２８の間のスリット４８の上に、共通電極４９が配置されていない。

２つの共通電極４９の上には、２つの補助導体５０がそれぞれ共通電極４９と接触して設けられている。共通電極４９の上に補助導体５０が設けられることにより、共通電極４９とは別の電流経路が構築されるため、共通電極４９内の電位ばらつきが抑えられる。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。

各補助導体５０は、第１導電部５０ａと、第１導電部５０ａに導通する２つの第２導電部５０ｂを有する。第１導電部５０ａは、圧電体４６の走査方向における内側の縁部に配置され、搬送方向に延びている。一方、２つの第２導電部５０ｂは、圧電体４６の搬送方向における２つの縁部に配置され、第１導電部５０ａにそれぞれ接続されている。また、各第２導電部５０ｂは、第１導電部５０ａから、２つの圧電素子列４７よりもさらに外側の縁領域ＥＡに向けて、走査方向外側に延びている。

上述したように、引出部４５は、下電極４２から走査方向外側へ延びて圧電体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、引出部４５の端部から縁領域ＥＡに向けて、走査方向外側に延びている。尚、走査方向中央側の圧電素子列４７ｂ（４７ｃ）に接続された配線５２は、走査方向端側の圧力室列２９ａ（２９ｄ）に対応するスリット４８内を通過している。また、このスリット４８においては共通電極４９に切欠部４９ａが形成されており、スリット４８の上に共通電極４９が配置されていないことから、スリット４８内を通過する配線５２と共通電極４９とが接触することはない。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。また、配線５２の厚みは、下電極４２の厚みよりも大きい。

１つの流路基板２１に形成された絶縁膜４０の縁領域ＥＡ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、上述した複数の配線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の２つの第２導電部５０ｂがそれぞれ接続されている。

（カバー部材）
図２、図５に示すように、２つのカバー部材２５は、２つの流路基板２１の上に、複数の圧電素子４１を覆うようにそれぞれ配置されている。尚、絶縁膜４０の縁領域ＥＡに配置された複数の駆動接点５３及び２つのグランド接点５４は、カバー部材２５から露出している。カバー部材２５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）
２枚のＣＯＦ２６は、それぞれ、フレキシブル性を有する樹脂フィルムに多数の配線（図示省略）が形成された配線基板である。上述したように、各流路基板２１に形成された絶縁膜４０の端領域ＥＡには、複数の駆動接点５３と２つのグランド接点５４が１列に配列されている。そして、１つの流路基板２１の上記端領域ＥＡに、１枚のＣＯＦ２６が導電性接着剤によって接合され、複数の駆動接点５３及び２つのグランド接点５４がＣＯＦ２６と電気的に接続されている。尚、図５に示すように、４つのヘッドユニット１９の上方には回路基板５８が配置されている。各ＣＯＦ２６の、流路基板２１と反対側の端部は、回路基板５８の貫通孔を通過して、回路基板５８の上面の端子に接続されている。また、回路基板５８は、さらに、制御装置７（図１参照）と接続されている。

各ＣＯＦ２６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、ＣＯＦ２６の配線（図示省略）を介して、制御装置７と電気的に接続されている。また、ドライバＩＣ６０は、ＣＯＦ２６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７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、ＣＯＦ２６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を覆う絶縁膜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。

次に、上述したヘッドユニット１９の製造工程について説明する。図７は、ヘッドユニット１９の製造工程を示す図である。本実施形態では、まず、複数のヘッドユニット１９の流路基板２１の元となるシリコン基板７０に多数の圧電素子４１を形成してから、このシリコン基板７０を切断して、個々の流路基板２１を切り分ける。

具体的には、まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板７０の上面に、熱酸化等によって二酸化シリコンの絶縁膜４０を成膜する。次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁膜４０の上に、下電極４２、圧電膜４３、上電極４４、補助導体５０、配線５２、駆動接点５３、及び、グランド接点５４等を、それぞれ適宜の成膜法によって順次形成し、複数の圧電素子４１を有する圧電アクチュエータ２４を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁膜４０の上に、複数の圧電素子４１を覆うようにカバー部材２５を接合する。その後、図７（ｄ）に示すように、基板７０を、圧電素子４１と反対側から研磨して、所定の厚みにした後、エッチングにより基板７０に複数の圧力室２８を形成する。その後、基板７０を複数の流路基板２１に切り分ける。以上の工程により、圧電素子４１が配置された１つの流路基板２１の製造が完了する。

次に、図７（ｅ）に示すように、２つの流路基板２１の下面にマニホールド形成基板２２を接合し、このマニホールド形成基板２２にエッチングでマニホールド３０等の流路を形成する。尚、図７では、２つの流路基板２１のうちの左側の基板２１ａのみが示され、右側の基板２１ｂの図示は省略されている。次に、図７（ｆ）に示すように、マニホールド形成基板２２の下面に、ノズルプレート２３、ダンパー膜３４、及び、保護プレート３５をそれぞれ接合する。

次に、図７（ｇ）に示すように、２つの流路基板２１の各々において、駆動接点５３及びグランド接点５４が配置された、絶縁膜４０の縁領域ＥＡにＣＯＦ２６を接合する。具体的には、ＣＯＦ２６と絶縁膜４０の縁領域ＥＡとの間に導電性接着剤を介在させた状態で、加熱しながらＣＯＦ２６を流路基板２１に押し付けて接合する。これにより、各々の流路基板２１において、縁領域ＥＡにおいて１列に配列されている複数の接点５３，５４が、ＣＯＦ２６と電気的に接続される。

以上説明したヘッドユニット１９においては、複数の圧力室２８が搬送方向に配列され、且つ、左右方向に並ぶ４つの圧力室列２９を構成している。詳細には、２つの圧力室列２９ａ，２９ｂが形成された流路基板２１ａと、２つの圧力室列２９ｃ，２９ｄが形成された流路基板２１ｂとが、左右方向に並んでいる。また、上記の圧力室２８の配列に応じて、対応する圧電素子４１も４つの圧電素子列４７を構成している。即ち、左側の流路基板２１ａに２つの圧電素子列４７ａ，４７ｂが形成され、右側の流路基板２１ｂに２つの圧電素子列４７ｃ、４７ｄが形成されている。その上で、流路基板２１ａにおいては、複数の駆動接点５３が、２つの圧電素子列４７ａ，４７ｂよりも外側の縁領域ＥＡに配置されている。また、流路基板２１ｂにおいても、複数の駆動接点５３が、２つの圧電素子列４７ｃ，４７ｄよりも外側の縁領域ＥＡに配置されている。

つまり、左側２つの圧電素子列４７ａ，４７ｂから引き出された駆動接点５３と、右側２つの圧電素子列４７ｃ，４７ｄから引き出された駆動接点５３が、４つの圧電素子列４７の両外に分かれて配置されている。つまり、隣接する２つの圧力室列２９の間には駆動接点５３が配置されないことから、隣接する２つの圧力室列２９の走査方向距離を小さくすることができる。従って、隣接する２つのノズル列３７の間の距離も小さくなり、４つのノズル列３７が走査方向中央側に寄せられた構成が実現される。

ところで、図７で説明したように、流路基板２１の製造工程には、絶縁膜４０の上に圧電素子４１を成膜によって形成する工程が含まれるが故に、この流路基板２１は、一般には製造コストが高いものとなる。この点、本実施形態では、上記のように、複数の駆動接点５３が、４つの圧力室列２９の外側に分かれて配置された構成であるため、左側２つの圧力室列２９ａ，２９ｂと右側２つの圧力室列２９ｃ，２９ｄとで、圧力室２８が形成される流路基板を２つに分けることができる。

これにより、個々の流路基板２１のサイズが、４つの圧力室列２９が全て１枚に形成された場合の基板サイズの半分よりも、さらに小さくなる。従って、図７（ｄ）の工程において、１枚のシリコン基板７０から切り出せる流路基板２１の数が増え、個々の流路基板２１の製造コストを下げることができる。また、個々の流路基板２１のサイズが小さくなることにより、１枚のシリコン基板７０から大きな流路基板２１を切り出す場合と比べて、歩留まりも向上する。

尚、図５に示すように、２つの流路基板２１ａ，２１ｂの内側端部は、マニホールド形成基板２２の走査方向中央部に形成された２つのマニホールド３０と、それぞれ上下に重なっている。マニホールド形成基板２２の、マニホールド３０が形成された部分では、その他の部分と比べて剛性が低いため、各流路基板２１の端部の支持が不安定になる虞がある。しかし、本実施形態では、中央２つのマニホールド３０を隔てる隔壁部２２ｂが、流路基板２１ａの内側端部と流路基板２１ｂの内側端部の間の位置に配置されている。そのため、２つの流路基板２１ａ，２１ｂの内側端部が、マニホールド形成基板２２によってそれぞれ確実に支持される。

マニホールド３０へインクを供給するための開口は任意の位置に形成することができるが、隣接する２つの圧力室列２９の間に上記開口が配置されていると、その分、隣接する２つの圧力室列２９間の距離が大きくなる。この点、本実施形態では、マニホールド形成基板２２の搬送方向における端部が、流路基板２１よりも外側に張り出しており、この張り出し部分２２ａに、マニホールド３０の開口３１が形成されている。つまり、マニホールド３０の開口３１が、その搬送方向端部に配置されることで、隣接する２つの圧力室列２９の走査方向における距離を縮めることができる。さらに、流路基板２１にはマニホールド３０の開口を設ける必要がないことから、流路基板２１のサイズアップを抑えることができる。

また、１つのマニホールド３０に対して、一方の端部のみからインクが供給される構成であると、末端の圧力室２８へのインク供給不足が生じやすくなる。この点、本実施形態では、マニホールド形成基板２２の搬送方向の両端部が、流路基板２１からそれぞれ張り出した上で、２つの張り出し部分２２ａにそれぞれマニホールド３０の開口３１が形成されている。これにより、搬送方向における両端側からマニホールド３０にインクが供給される構成を採用しつつ、流路基板２１のサイズアップを抑えることもできる。

以上説明した実施形態において、ヘッドユニット１９が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。流路基板２１ａが、本発明の「第１流路部材」に相当し、流路基板２１ｂが、本発明の「第２流路部材」に相当する。流路基板２１ａに形成された圧力室２８が、本発明の「第１圧力室」に相当し、流路基板２１ｂに形成された圧力室２８が、本発明の「第２圧力室」に相当する。圧力室列２９ａが本発明の「第１圧力室列」、圧力室列２９ｂが本発明の「第２圧力室列」、圧力室列２９ｃが本発明の「第３圧力室列」、圧力室列２９ｄが本発明の「第４圧力室列」にそれぞれ相当する。圧力室２８が配列される方向である搬送方向が、本発明の「第１方向」に相当し、４つの圧力室列２９が並ぶ方向である走査方向が、本発明の「第２方向」に相当する。

流路基板２１ａに配置された圧電素子４１が、本発明の「第１圧電素子」に相当し、流路基板２１ｂに配置された圧電素子４１が、本発明の「第２圧電素子」に相当する。圧電素子列４７ａが本発明の「第１圧電素子列」、圧電素子列４７ｂが本発明の「第２圧電素子列」、圧電素子列４７ｃが本発明の「第３圧電素子列」、圧電素子列４７ｄが本発明の「第４圧電素子列」にそれぞれ相当する。マニホールド形成基板２２が、本発明の「液室形成部材」に相当し、マニホールド３０が、本発明の「共通液室」に相当する。圧電素子列４７ａ，４７ｂに接続された駆動接点５３が、本発明の「第１接点」に相当し、圧電素子列４７ｃ，４７ｄに接続された駆動接点５３が、本発明の「第２接点」に相当する。

さらに、請求項１０に係る発明に関し、圧力室列２９ａに属する圧力室２８が本発明の「圧力室２８Ａ」、圧力室列２９ｂに属する圧力室２８が本発明の「圧力室２８Ｂ」、圧力室列２９ｃに属する圧力室２８が本発明の「圧力室２８Ｃ」、圧力室列２９ｄに属する圧力室２８が本発明の「圧力室２８Ｄ」に、それぞれ相当する。また、圧電素子列４７ａに属する圧電素子４１が本発明の「圧電素子Ａ」、圧電素子列４７ｂに属する圧電素子４１が本発明の「圧電素子Ｂ」、圧電素子列４７ｃに属する圧電素子４１が本発明の「圧電素子Ｃ」、圧電素子列４７ｄに属する圧電素子４１が本発明の「圧電素子Ｄ」に、それぞれ相当する。さらに、上記４つの圧電素子４１にそれぞれ接続された駆動接点５３が、「接点Ａ」「接点Ｂ」「接点Ｃ」「接点Ｄ」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］マニホールド形成基板の流路構造については、前記実施形態のものには限られず、適宜変更可能である。例えば、前記実施形態のヘッドユニット１９では、中央側の圧力室列２９ｂ，２９ｃと端側の圧力室列２９ａ，２９ｄの間で、圧力室２８に対する連通孔３２，３３の位置が内外逆となっているが、圧力室２８に対する連通孔３２，３３の位置が同じでもよい。即ち、前記実施形態の図５では、中央側の圧力室列２９ｂ，２９ｃでは、ノズル３６と圧力室２８とを連通させる連通孔３２が、圧力室２８の外側端部と重なる一方で、端側の圧力室列２９ａ，２９ｄでは、上記連通孔３２が圧力室２８の内側端部と重なっている。これに対して、どの圧力室列２９においても、ノズル３６との連通孔３２が、圧力室２８の内側端部に連通する構成であってもよい。

２］前記実施形態のヘッドユニット１９は、４つの圧力室列２９に同じ色のインクが供給され、４つのノズル列３７から同色のインクが吐出される構成であるが、４つのノズル列３７から異なるインクが吐出される構成であってもよい。例えば、左側２つのノズル列３７ａ，３７ｂと右側２つのノズル列３７ｃ，３７ｄとの間で、吐出されるインクが異なっていてもよい。あるいは、４つのノズル列３７の間で、吐出されるインクが全て異なっていてもよい。

３］前記実施形態では、左右２つのノズルプレート２３に分かれているが、大きな１枚のノズルプレートに、４つのノズル列３７の全てが形成された構成であってもよい。

４］前記実施形態では、４つの圧力室列２９にそれぞれ重なるように４つのマニホールド３０が配置されているが、１つのマニホールドが２つの圧力室列２９に跨るように配置されてもよい。

例えば、図８、図９のヘッドユニット１９Ａでは、マニホールド形成基板２２の走査方向中央部において、２つの圧力室列２９ｂ，２９ｃに跨って、幅の広い１つのマニホールド１３０が配置されている。また、２つの圧力室列２９ｂ，２９ｃにおいて、各圧力室２８の内側端部が上記１つのマニホールド１３０に連通している。つまり、マニホールド１３０は、２つの圧力室列２９に共通にインクを供給するものである。この構成では、２つの圧力室列２９ｂ，２９ｃの間にマニホールドを区切る隔壁部（図５の２２ａ）がないため、２つの圧力室列２９ｂ、２９ｃの走査方向距離を小さくしつつ、中央のマニホールド１３０の容積を大きく確保できる。

但し、上記構成では、マニホールド形成基板２２の、大きなマニホールド１３０が形成された走査方向中央部の剛性が、他の部分と比べて低くなる。そのため、マニホールド形成基板２２による、２つの流路基板２１の内側端部の支持が不安定になる虞がある。そこで、図８、図９では、マニホールド１３０内の、走査方向において２つの流路基板２１の間の位置に、搬送方向（図８の紙面垂直方向）に並ぶ複数の柱１００が配置されている。１つの柱１００は、マニホールド１３０の上側の天井面から下方へ延び、マニホールド１３０の下側を覆うダンパー膜３４を挟んで、金属製のスペーサ３８に当接している。図８から分かるように、複数の柱１００は、搬送方向に間隔を空けて配列されている。隣接する２つの柱１００の間の隙間によって、マニホールド１３０の、柱１００に対して左側の部分と右側の部分とが繋がっている。この柱１００により、マニホールド形成基板２２の、マニホールド１３０が形成された部分の強度が高められることから、２つの流路基板２１ａ，２１ｂの内側端部が、マニホールド形成基板２２によって確実に支持される。

また、上記の柱１００の代わりに、図１０のヘッドユニット１９Ｂのように、マニホールド形成基板２２の、マニホールド１３０を区画する上壁部に、下方へ突出する凸部１０１が形成されてもよい。凸部１０１は、マニホールド１３０の、走査方向において２つの流路基板２１ａ，２１ｂの間の位置に配置されている。この構成でも、マニホールド１３０が形成された部分の強度が凸部１０１によって高められることから、２つの流路基板２１ａ，２１ｂの内側端部が、マニホールド形成基板２２によって確実に支持される。また、凸部１０１は、流路基板２１ａ，２１ｂと上下に重なる位置まで延びていることが好ましい。

尚、先の図９の構成とは異なり、凸部１０１はスペーサ３８とは当接しない。そのため、この形態では、ダンパー効果を高める観点で凸部１０１の下方にスペーサ３８が存在しない方がよい。また、図１０に示すように、凸部１０１の下端と、マニホールド１３０の底面となるダンパー膜３４との間には隙間が存在し、マニホールド１３０の、厚肉部１０１に対して左側の部分と右側の部分とが上記隙間で繋がっている。そのため、先の柱１００と同様に、複数の厚肉部１０１が搬送方向に間隔を空けて配列された構成でもよいが、１つの厚肉部１０１が搬送方向に連続的に延びる構成を採用することも可能である。

また、図１１に示すように、左右の流路基板２１ａ，２１ｂに接合されるカバー部材が一体化されてもよい。共通のカバー部材１２５が接合されることにより、強固な支持構造が実現される。

５］縁領域ＥＡにおける駆動接点５３の配置や、駆動接点５３に接合されるＣＯＦ２６の枚数あるいは配置について、以下のような変更も可能である。

前記実施形態では、縁領域ＥＡにおいて、複数の駆動接点５３が搬送方向に沿って一列に配置されているが、複数の駆動接点５３が２列以上に配列されていてもよい。また、前記実施形態では、縁領域ＥＡに接合されるＣＯＦ２６の枚数は１枚であったが、ＣＯＦ２６の枚数が２枚以上であってもよい。例えば、複数の駆動接点５３が一列に配列された上で、この接点列の前側部分に１枚のＣＯＦ２６が接続され、後側部分にもう１枚のＣＯＦ２６が接続されてもよい。

６］前記実施形態では、流路基板２１に形成された複数の圧力室２８によって、４つの圧力室列２９が構成されているが、５つ以上の圧力室列２９が構成されてもよい。

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。

４ インクジェットヘッド
１９ 各ヘッドユニット
２１ａ，２１ｂ 流路基板
２２ マニホールド形成基板
２２ｂ 隔壁部
２８ 圧力室
２９ 圧力室列
３０ マニホールド
３１ 開口
３６ ノズル
４１ 圧電素子
４７ 圧電素子列
５３ 駆動接点
５４ グランド接点
１００ 柱
１０１ 厚肉部
１３０ マニホールド

Claims (10)

1. 第１方向に延び、且つ、前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ第１圧力室列と第２圧力室列を構成する、複数の第１圧力室が形成された、第１流路部材と、
   前記第１流路部材と前記第２方向に並んで配置され、且つ、前記第１方向に延びて前記
   第２方向に並ぶ第３圧力室列と第４圧力室列を構成する、複数の第２圧力室が形成された、第２流路部材と、
   前記複数の第１圧力室に対応して配置され、前記第２方向に並ぶ第１圧電素子列と第２圧電素子列を構成する、複数の第１圧電素子と、
   前記複数の第２圧力室に対応して配置され、前記第２方向に並ぶ第３圧電素子列と第４圧電素子列を構成する、複数の第２圧電素子と、
   前記複数の第１圧電素子にそれぞれ接続され、前記第１圧電素子列と前記第２圧電素子列よりも前記第２方向の一方の外側に配置された、複数の第１接点と、
   前記複数の第２圧電素子にそれぞれ接続され、前記第３圧電素子列と前記第４圧電素子列よりも前記第２方向の他方の外側に配置された、複数の第２接点と、
   を備えており、
   前記複数の第１接点は、前記第２圧電素子列を構成する前記第１圧電素子に接続された接点を含み、
   前記複数の第２接点は、前記第３圧電素子列を構成する前記第２圧電素子に接続された接点を含み、
   前記第１圧電素子列、前記第２圧電素子列、前記第３圧電素子列、前記第４圧電素子列が、前記第２方向の前記一方から前記他方に向かって順に配置されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第１流路部材及び前記第２流路部材に対して圧電素子とは反対側に配置され、少なくとも１つの圧力室列に属する前記圧力室に共通に連通する共通液室が形成された、液室形成部材を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液室形成部材の前記第１方向の端部が、前記第１流路部材及び前記第２流路部材よりも前記第１方向外側に張り出し、
   前記液室形成部材の前記張り出し部分に、前記共通液室と連通する開口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記液室形成部材の前記第１方向の両端部が、前記第１流路部材及び前記第２流路部材よりも前記第１方向外側にそれぞれ張り出し、
   前記液室形成部材の２つの前記張り出し部分に、前記共通液室に連通する２つの開口がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記第２圧力室列は、前記第１圧力室列よりも前記第２方向の中央側に配置され、
   前記第３圧力室列は、前記第４圧力室列よりも前記第２方向の中央側に配置され、
   前記液室形成部材には、前記第２方向において、前記第２圧力室列と前記第３圧力室列とに跨って配置された、１つの前記共通液室が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の液体吐出装置。
6. 前記２つの圧力室列が、共に、前記１つの共通液室に連通していることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記１つの共通液室内の、前記第２方向において前記第１流路部材と前記第２流路部材の間の位置に、柱、又は、凸部が配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出装置。
8. 前記液室形成部材の、前記１つの共通液室を区画する、前記第１流路部材及び前記第２流路部材側の壁部に厚肉部が形成され、
   前記厚肉部は、前記第２方向において前記第１流路部材と前記第２流路部材の間の位置に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出装置。
9. 前記液室形成部材には、前記第２方向に並ぶ２つの共通液室と、前記２つの共通液室を隔てる隔壁部とが形成され、
   前記隔壁部は、前記第２方向において前記第１流路部材と前記第２流路部材の間の位置に配置されていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の液体吐出装置。
10. 所定方向に並ぶ圧力室Ａ及び圧力室Ｂが形成された、第１流路部材と、
    前記第１流路部材と前記所定方向に並んで配置され、且つ、前記所定方向に並ぶ圧力室Ｃ及び圧力室Ｄが形成された、第２流路部材と、
    前記圧力室Ａ及び前記圧力室Ｂに対応して配置され、前記所定方向に並ぶ圧電素子Ａ及び圧電素子Ｂと、
    前記圧力室Ｃ及び前記圧力室Ｄに対応して配置され、前記所定方向に並ぶ圧電素子Ｃ及び圧電素子Ｄと、
    前記圧電素子Ａ及び前記圧電素子Ｂに接続され、前記圧電素子Ａ及び前記圧電素子Ｂよりも前記所定方向の一方の外側に配置された、接点Ａ及び接点Ｂと、
    前記圧電素子Ｃ及び前記圧電素子Ｄに接続され、前記圧電素子Ｃ及び前記圧電素子Ｄよりも前記所定方向の他方の外側に配置された、接点Ｃ及び接点Ｄと、
    を備えており、
    前記圧電素子Ａ、前記圧電素子Ｂ、前記圧電素子Ｃ、前記圧電素子Ｄが、前記所定方向の前記一方から前記他方に向かって順に配置されていることを特徴とする液体吐出装置。

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