JP7020231B2

JP7020231B2 - 液体吐出ヘッド及びインクジェットプリンタ

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Publication number: JP7020231B2
Application number: JP2018056902A
Authority: JP
Inventors: 鋭王
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: JP2019166739A; US10507659B2; US20190291426A1

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及び前記液体吐出ヘッドを備えるインクジェットプリンタに関する。

従来より、複数の液体流路が形成された流路基板と、前記複数の液体流路に対応して前記流路基板に設けられた複数の圧電素子と、ドライバＩＣが搭載された配線部材とを備えた液体吐出ヘッドが知られている。前記ドライバＩＣは前記複数の圧電素子を駆動するための駆動信号を出力する。従来の液体吐出ヘッドは、各圧電素子に対応して個別に設けられた個別電極と、複数の圧電素子に対して共通に設けられた共通電極とを備える。各個別電極は、前記流路基板の前記圧電素子が設けられた面に引き出された個別電極端子と導通している。また、共通電極は、前記流路基板の前記圧電素子が設けられた面に引き出された共通電極端子と導通している。前記配線部材が前記流路基板に接着剤（樹脂）で接合されることにより、前記個別電極端子及び前記共通電極端子は、前記配線部材の配線端子と電気的に接続されている（特許文献１参照）。

ところで、例えば産業用インクジェットプリンタでは、常温において高い粘度を有するインクが使用される場合がある。粘度が高いインクを吐出するために、インクを加温し、粘度が一時的に下がった状態のインクを吐出する方法が知られている。

特開２０１７－２２２１８２号公報

特許文献１に開示されている液体吐出ヘッドを用いて高い粘度を有するインクを吐出する場合、インクの粘度を一時的に下げるためにインクを加温することが考えられる。加温されたインクの熱は、インクが流路基板の液体流路を流れる際に、流路基板を介して、配線部材と流路基板との接合部分に伝わる。ここで、個別電極端子及び共通電極端子の熱膨張係数と、配線部材を流路基板に接合する接着剤の熱膨張係数とは異なる。このため、配線部材と流路基板との接合部分に加温されたインクの熱が伝わると、配線部材の接着剤と、個別電極端子及び共通電極端子との間に内部応力が発生し、配線部材が流路基板から剥離する虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、配線部材と流路部材との接合部分に、加温されたインクの熱が伝わりにくい液体吐出ヘッド、及び前記液体吐出ヘッドを備えるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、複数のノズルが開口するノズル面を有するノズルプレートと、前記ノズルプレートが接合された第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する流路部材であって、前記複数のノズルとそれぞれ連通する複数の流路と、前記複数の流路とは異なる空洞とが形成されており、前記複数の流路は複数の圧力室を含む、流路部材と、前記流路部材の前記第２面に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動素子であって、前記流路部材の前記第２面に引き出された複数の端子を有する、複数の駆動素子と、複数の配線を有する配線部材であって、前記複数の配線は前記流路部材の前記第２面において前記複数の端子とそれぞれ接合されている、配線部材とを備え、前記複数のノズルは前記ノズル面に沿って第１方向に配列されており、前記複数の圧力室は前記第１方向に配列されており、前記複数の配線と前記複数の端子との複数の接続点は前記第１方向に配列されており、前記ノズル面に沿い且つ前記第１方向と直交する第２方向に関して、前記空洞の少なくとも一部は、前記複数の圧力室と前記複数の接続点との間に位置し、前記空洞の、前記ノズル面と直交する第３方向の長さは、前記流路部材の前記第３方向の厚みの半分以上であることを特徴とする液体吐出ヘッドが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、本発明の前記第１の態様に従う液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置と、前記液体吐出ヘッドに供給される前記インクを加熱するためのヒーターとを備えることを特徴とするインクジェットプリンタが提供される。

第１実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。第１実施形態に係るヘッドユニットの平面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。（ａ）は図３のＶＡ－ＶＡ線断面図であり、（ｂ）は図３のＶＢ－ＶＢ線断面図である。第２実施形態に係るヘッドユニットを示す、図３相当の図である。（ａ）は第２実施形態に係る第２流路基板を示す、図５（ａ）相当の図であり、（ｂ）は第２実施形態に係る第１流路基板を示す、図５（ｂ）相当の図である。

＜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、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、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。

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。

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３０（図２参照）を有する。ヘッドユニット２５のノズル３０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。

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。

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３０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。

＜ヘッドユニット＞
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。

図２に示すように、ヘッドユニット２５は、搬送方向に長く、平面視でほぼ矩形状の外形を有する。ヘッドユニット２５の下面には、複数のノズル３０の吐出口が形成されている。以下の説明では、ヘッドユニット２５の下面の、複数のノズル３０の吐出口が形成されている領域を、インク吐出面２５ａ（ノズル面の一例）と称する。インク吐出面２５ａにおいて、複数のノズル３０は、走査方向に並ぶ２列のノズル列３１を構成している。各ノズル列３１は、搬送方向に延びている。

図３及び図４に示すように、ヘッドユニット２５は、ホルダ部材３２と、ホルダ部材３２に保持されたヘッド本体部３３とを有する。ホルダ部材３２には、２つのインク流路３４が形成されている。２つのインク流路３４はそれぞれ、チューブ（図示省略）を介して、４つのインクカートリッジ１５（図１参照）の何れか１つと接続されている。

ヘッド本体部３３は、第１流路基板３６、第２流路基板３７、ノズルプレート３８、複数の圧電素子３９（駆動素子の一例）、保護部材４０等を備える。

第１流路基板３６は、シリコン単結晶の基板である。本実施形態において、第１流路基板３６の厚みは、７０μｍ程度である。第１流路基板３６には、複数のノズル３０にそれぞれ対応する複数の圧力室４１が形成されている。複数の圧力室４１は、走査方向に並ぶ２列の圧力室４１の列を構成している。２列の圧力室４１の列はそれぞれ、搬送方向に延びている。各圧力室４１は、走査方向に延びており、第１流路基板３６を上下方向に貫通している。

第１流路基板３６の下面３６ａには、図５（ｂ）に示すように、それぞれが搬送方向に延びる３本の縦溝４９ａ（第１空洞の一例）と、それぞれが走査方向に延びる複数の横溝４９ｂが形成されている。本実施形態において、３本の縦溝４９ａ及び複数の横溝４９ｂの深さは、いずれも４０μｍ程度である。３本の縦溝４９ａはそれぞれ、第１流路基板３６の、搬送方向の一端部から他端部まで連続して延びている。つまり、３本の縦溝４９ａは、第１流路基板３６の搬送方向の両端部においてそれぞれ開放されている。図４及び図５（ｂ）に示すように、各横溝４９ｂの左端は、走査方向に関して、左に位置する圧力室４１と、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの左端（湾曲部２２ｃと反対側の端部）との間に位置している。一方、各横溝４９ｂの右端は、走査方向に関して、右に位置する圧力室４１と、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの右端（湾曲部２２ｃ）との間に位置する。３本の縦溝４９ａと、複数の横溝４９ｂとは、格子状に交差している。これにより、第１流路基板３６の下面３６ａには、複数の島部４９ｃが形成されている。複数の島部４９ｃは、走査方向に並ぶ、２列の島部４９ｃの列を構成している。２列の島部４９ｃの列はそれぞれ、搬送方向に延びている。３本の縦溝４９ａ及び複数の横溝４９ｂと、２列の島部４９ｃの列とは、走査方向に関して、２列の圧力室４１の列の間に形成されている。また、第１流路基板３６は、複数の圧力室４１を覆う振動膜４５を有する。振動膜４５は、第１流路基板３６の上面（第２面の一例）を形成している。

第２流路基板３７は、シリコン単結晶の基板であり、第１流路基板３６の下面３６ａに接合されている。本実施形態において、第２流路基板３７の厚みは、４００μｍ程度である。第２流路基板３７には、ホルダ部材３２の２つのインク供給流路３４とそれぞれ連通する、２つのマニホールド４２が形成されている。インクカートリッジ１５（図１参照）のインクは、チューブ及びホルダ部材３２のインク供給流路３４を介して、マニホールド４２に供給される。

２つのマニホールド４２は、第１流路基板３６の複数の圧力室４１と上下方向に重なる領域において、搬送方向（図３の紙面垂直方向）にそれぞれ延びている。各マニホールド４２の下端は、合成樹脂製のフィルム４６によって覆われている。また、フィルム４６の下側には、ヘッドユニット２５を保持するユニット保持板２６が、スペーサ２７を介して配置されている。

第２流路基板３７にはさらに、マニホールド４２と複数の圧力室４１とをそれぞれ連通させる複数の連通孔４３、及び、ノズルプレート３８に形成された複数のノズル３０と複数の圧力室４１とをそれぞれ連通させる複数のディセンダ４４が形成されている。

複数のディセンダ４４は、走査方向に並ぶ２列のディセンダ４４の列を構成している。２列のディセンダ４４の列はそれぞれ、搬送方向に延びている。各ディセンダ４４は、第２流路基板３７を上下方向に貫通している。

第２流路基板３７の、第１流路基板３６と接合される上面３７ａには、図５（ａ）に示すように、それぞれが搬送方向に延びる３本の縦溝５０ａ（第２空洞の一例）と、それぞれが走査方向に延びる複数の横溝５０ｂが形成されている。本実施形態において、３本の縦溝５０ａ及び複数の横溝５０ｂの深さは、いずれも２３０μｍ程度である。３本の縦溝５０ａはそれぞれ、第２流路基板３７の、搬送方向の一端部から他端部まで連続して延びている。つまり、３本の縦溝５０ａは、第２流路基板３７の搬送方向の両端部においてそれぞれ開放されている。各縦溝５０ａの走査方向の幅は、第１流路基板３６の各縦溝４９ａの走査方向の幅より広い。図４に示すように、各横溝５０ｂの左端は、走査方向に関して、左に位置するディセンダ４４と、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの左端（湾曲部２２ｃと反対側の端部）との間に位置している。一方、各横溝５０ｂの右端は、走査方向に関して、右に位置するディセンダ４４と、ＣＯＦ２２の湾曲部２２ｃとの間に位置する。３本の縦溝５０ａと、複数の横溝５０ｂとは、格子状に交差している。これにより、第２流路基板３７の上面３７ａには、複数の島部５０ｃが形成されている。複数の島部５０ｃは、走査方向に並ぶ、２列の島部５０ｃの列を構成している。２列の島部５０ｃの列はそれぞれ、搬送方向に延びている。３本の縦溝５０ａ及び複数の横溝５０ｂと、２列の島部５０ｃの列とは、走査方向に関して、２列のディセンダ４４の列の間に形成されている。

第１流路基板３６と第２流路基板３７とが接合されることにより、第１流路基板３６の下面３６ａに形成された３本の縦溝４９ａが、第２流路基板３７の上面３７ａに形成された３本の縦溝５０ａとそれぞれ上下方向に重なる。また、第１流路基板３６の下面３６ａに形成された複数の横溝４９ｂが、第２流路基板３７の上面３７ａに形成された複数の横溝５０ｂとそれぞれ上下方向に重なる。さらに、第１流路基板３６の複数の島部４９ｃが、第２流路基板３７の複数の島部５０ｃとそれぞれ上下方向に重なる。これにより、第１流路基板３６及び第２流路基板３７には、第１流路基板３６と第２流路基板３７とに上下方向に跨り、且つ、搬送方向及び走査方向に交差する格子状の空洞６０が形成されている。ここで、第１流路基板３６及び第２流路基板３７の強度を考慮すると、空洞６０の上下方向の長さは、第１流路基板３６の厚みと第２流路基板３７の厚みの和よりも小さくする必要がある。一方、断熱効果の観点からは、空洞６０の上下方向の長さは、第１流路基板３６の厚みと第２流路基板３７の厚みの和の半分以上であることが望ましい。本実施形態において、空洞６０の上下方向の長さは、２７０μｍ程度であり、第１流路基板３６の厚み（７０μｍ程度）と第２流路基板３７の厚み（４００μｍ程度）の和（４７０μｍ程度）の半分以上となっている。第１流路基板３６と第２流路基板３７とを接合した基板が、本発明の「流路部材」の一例である。

ノズルプレート３８は、例えばシリコンで形成されたプレートであり、第２流路基板３７の下面３７ｂに接合されている。ノズルプレート３８には、搬送方向に配列された複数のノズル３０が形成されている。上述したように、複数のノズル３０は２列のノズル列３１（図２参照）を構成している。各ノズル３０は、第２流路基板３７に形成されたディセンダ４４を介して、第１流路基板３６に形成された対応する圧力室４１と連通している。

複数の圧電素子３９は、インク吐出面２５ａと平行な振動膜４５の上面に、複数の圧力室４１とそれぞれ対応するように配置されている。複数の圧電素子３９は、走査方向に並ぶ２列の圧電素子列４８（図３及び図４参照）を構成している。各圧電素子列４８は、搬送方向に延びている。各圧電素子３９は、印加電圧が変化するときの圧電歪を利用して振動膜４５を振動させ、対応する圧力室４１内のインクに吐出エネルギーを付与することにより、ノズル３０からインクを吐出させる。各圧電素子３９には、所定の駆動電圧を印加するための駆動配線４７が接続されている。駆動配線４７は、各圧電素子３９から、２列の圧電素子列４８の間の領域に引き出されている。各駆動配線４７の、圧電素子３９とは反対側の端部が、後述するＣＯＦ２２が接続される駆動接点４７ａ（端子の一例）となっている。複数の駆動配線４７の複数の駆動接点４７ａは、振動膜４５の上面の、２列の圧電素子列４８の間の領域において、搬送方向に配列されている。複数の駆動配線４７は、例えば金（Ａｕ）等の金属で形成されている。

第１流路基板３６の振動膜４５の上面には、２列の圧電素子列４８をそれぞれ覆う２つの保護部材４０が、接着剤で接着されている。２つの保護部材４０は、圧電素子３９を外気から遮断し、湿気に触れることを防止する等の目的で設けられている。２つの保護部材４０は走査方向に並んでおり、それぞれが搬送方向に延びている。左の保護部材４０は２つの凸部４０ａ、４０ｂ（第１凸部、第２凸部の一例）を有しており、右の保護部材４０は２つの凸部４０ｃ、４０ｄ（第３凸部、第４凸部の一例）を有している。

左の保護部材４０の２つの凸部４０ａ、４０ｂは、走査方向に並んでおり、それぞれが搬送方向に延びている。２つの凸部４０ａ、４０ｂの下面が第１流路基板３６の振動膜４５に接着されることにより、左の保護部材４０が第１流路基板３６に接着される。これにより、左の圧電素子列４８が、左の保護部材４０で覆われる。つまり、左の圧電素子列４８は、走査方向に関して、凸部４０ａと凸部４０ｂとの間に位置している。

右の保護部材４０の２つの凸部４０ｃ、４０ｄは、走査方向に並んでおり、それぞれが搬送方向に延びている。２つの凸部４０ｃ、４０ｄの下面が第１流路基板３６の振動膜４５に接着されることにより、右の保護部材４０が第１流路基板３６に接着される。これにより、右の圧電素子列４８が、右の保護部材４０で覆われる。つまり、右の圧電素子列４８は、走査方向に関して、凸部４０ｃと凸部４０ｄとの間に位置している。なお、凸部４０ｂの下面、及び凸部４０ｃの下面にはそれぞれ、搬送方向に延びる、深さ１００～２００μｍ程度の溝４０ｅ、４０ｆが形成されていてもよい。この場合、溝４０ｅ、４０ｆによる断熱効果を期待できるだけでなく、２つの保護部材４０を第１流路基板３６に接着剤で接着する際に余った接着材を、これらの溝４０ｅ、４０ｆに逃がすことができる。

＜ＣＯＦ＞
図３及び図４に示すように、各ヘッドユニット２５には、複数の配線を有する配線部材であるＣＯＦ（Chip On Film）２２が接合されている。より詳細には、ＣＯＦ２２の、振動膜４５の上面に沿って拡がる先端部２２ａ（第１部分の一例）が、左右２つの保護部材４０の間において、振動膜４５の上面に、例えば異方性導電フィルム等の接着剤５１によって接着されている。これにより、ＣＯＦ２２の複数の配線と、複数の圧電素子３９から引き出された複数の駆動接点４７ａとがそれぞれ、電気的に接続されている。この結果、複数の配線と複数の駆動接点４７ａとの複数の接続点は、左右２つの保護部材４０の間において、搬送方向に配列されている。つまり、複数の接続点は、走査方向に関して、２列の圧力室４１の列の間に位置している。

ＣＯＦ２２はさらに、振動膜４５の上面に接着された先端部２２ａから上方へ引き出された引出し部２２ｂ（第２部分の一例）と、先端部２２ａと引出し部２２ｂとの間の湾曲部２２ｃとを有する。引出し部２２ｂには、複数の配線と接続されたドライバＩＣ２８が実装されている。また図示は省略するが、ＣＯＦ２２の他端部は、インクジェットプリンタ１のコントローラ６（図１参照）に接続されている。ドライバＩＣ２８は、コントローラ６からの制御信号に基づいて、複数の圧電素子３９を駆動するための駆動信号を生成する。ドライバＩＣ２８によって生成された駆動信号は、ＣＯＦ２２の複数の配線及び複数の駆動接点４７ａを介して、複数の圧電素子３９に供給される。ＣＯＦ２２が接合された状態のヘッドユニット２５が、本発明の「液体吐出ヘッド」の一例である。

＜ヒーター＞
図３及び図４に示すように、ホルダ部材３２の走査方向の両側面にはそれぞれ、搬送方向に延びるヒーター５２が設けられている。ヒーター５２は、インク流路３４を流れるインクを加熱し、インクの粘度を低下させるために設けられている。

本実施形態において、インクカートリッジ１５からヘッドユニット２５に供給されたインクは、インク流路３４、マニホールド４２、圧力室４１、及びディセンダ４４を流れた後、ノズル３０から吐出される。ここで、インクは、粘度を低下させるために加熱されている。このため、加熱されたインクが圧力室４１やディセンダ４４を流れる際に、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの複数の接続点に、圧力室４１が形成された第１流路基板３６或いはディセンダ４４が形成された第２流路基板３７を介して、インクの熱が伝わる可能性がある。ここで、金属で形成された複数の駆動接点４７ａの熱膨張係数と、ＣＯＦ２２（より詳細には、ＣＯＦ２２を第１流路基板３６に接着する樹脂からなる接着剤５１）の熱膨張係数とは大きく異なる。具体的には、駆動接点４７ａを構成する金（Ａｕ）の熱膨張係数が１４ｐｐｍ／℃程度であるのに対し、接着剤５１の熱膨張係数は３０～１００ｐｐｍ／℃程度であり、ＣＯＦ２２を構成するソルダーレジストの熱膨張係数は１００～２００ｐｐｍ／℃程度である。このため、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点にインクの熱が伝わると、ＣＯＦ２２（より詳細には、接着剤５１）と、複数の駆動接点４７ａとの間に内部応力が発生し、ＣＯＦ２２が第１流路基板３６から剥離する虞がある。

この点に関して、本実施形態では、第１流路基板３６及び第２流路基板３７には、走査方向及び搬送方向に交差する格子状の空洞６０が形成されている。より詳細には、空洞６０は、走査方向に関して、２列の圧力室４１の列、及び２列のディセンダ４４の列の間に形成されており、第１流路基板３６及び第２流路基板３７に上下方向に跨って形成されている。つまり、空洞６０の少なくとも一部は、走査方向に関して、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点と、圧力室４１の列との間、及び、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点と、ディセンダ４４の列との間に形成されている。また、空洞６０の少なくとも一部は、ＣＯＦ２２の先端部２２ａと複数の駆動接点４７ａとの接続点と上下方向に重なっている。さらに、ＣＯＦ２２の先端部２２ａは、空洞６０の、走査方向の両端の間に位置している。このため、圧力室４１やディセンダ４４を流れるインクの熱が、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点に伝わりにくい。

また、本実施形態では、第１流路基板３６と第２流路基板３７とが接合されることにより、第１流路基板３６の下面３６ａの複数の島部４９ｃと、第２流路基板３７の上面３７ａの複数の島部５０ｃとがそれぞれ接合される。このため、ＣＯＦ２２を第１流路基板３６に接着する際に、第１流路基板３６及び第２流路基板３７に荷重がかかったとしても、第１流路基板３６及び第２流路基板３７にクラックが生じにくい。

本実施形態では、３本の縦溝４９ａの全てが、第１流路基板３６の搬送方向の両端部において開放されており、３本の縦溝５０ａの全てが、第２流路基板３７の搬送方向の両端部において開放されていた。しかしながら、少なくとも１本の縦溝４９ａが第１流路基板３６の搬送方向の両端部において開放されていればよく、或いは、３本の縦溝４９ａの全てが第１流路基板３６の搬送方向の両端部において開放されていなくてもよい。また、少なくとも１本の縦溝４９ａが、第１流路基板３６の搬送方向の一端部において開放されていてもよい。同様に、少なくとも１本の縦溝５０ａが第２流路基板３７の搬送方向の両端部において開放されていればよく、或いは、３本の縦溝５０ａの全てが第２流路基板３７の搬送方向の両端部において開放されていなくてもよい。また、少なくとも１本の縦溝５０ａが、第２流路基板３７の搬送方向の一端部において開放されていてもよい。

本実施形態では、３本の縦溝４９ａと複数の横溝４９ｂが第１流路基板３６の下面３６ａに形成されており、３本の縦溝５０ａと複数の横溝５０ｂが第２流路基板３７の上面３７ａに形成されていた。しかしながら、３本の縦溝４９ａと複数の横溝４９ｂのみが第１流路基板３６に形成されていてもよく、３本の縦溝５０ａと複数の横溝５０ｂのみが第２流路基板３７に形成されていてもよい。３本の縦溝４９ａと複数の横溝４９ｂのみが第１流路基板３６に形成されている場合、これらの溝の上下方向の深さは、第１流路基板３６の厚みと第２流路基板３７の厚みの和の半分以上となることが望ましい。同様に、３本の縦溝５０ａと複数の横溝５０ｂのみが第２流路基板３７に形成されている場合、これらの溝の上下方向の深さは、第２流路基板３７の厚みの半分以上となることが望ましい。

本実施形態では、縦溝４９ａ及び縦溝５０ａは３本ずつ形成されていたが、縦溝４９ａ及び縦溝５０ａは１本ずつ又は２本ずつ形成されてもよい。また、走査方向に関して、２列の圧力室４１の列、及び２列のディセンダ４４の列の間に形成されていれば、縦溝４９ａ及び縦溝５０ａは４本以上ずつ形成されてもよい。

＜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実施形態に係るヘッドユニット１２５は、第１流路基板１３６及び第２流路基板１３７が、第１実施形態に係るヘッドユニット２５の第１流路基板３６及び第２流路基板３７と異なる。このため、以下では、第１流路基板１３６及び第２流路基板１３７について、説明する。なお、第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して説明する。

本実施形態において、第１流路基板１３６の、２列の圧力室４１の列の間には、図６及び図７（ｂ）に示すように、それぞれが搬送方向に延びる２本のスリット１４９ａが形成されている。２本のスリット１４９ａはそれぞれ、第１流路基板１３６を上下方向に貫通している。つまり、各スリット１４９ａの深さは、第１流路基板１３６の厚みと同じ７０μｍ程度である。各スリット１４９ａの搬送方向の両端は、第１流路基板１３６の搬送方向の両端まで達していない。本実施形態において、各スリット１４９ａの搬送方向の長さは３７ｍｍ程度であり、第１流路基板１３６の搬送方向の長さ（４０ｍｍ程度）よりも短い。これに対し、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの搬送方向の両端は、各スリット１４９ａの搬送方向の両端よりも内側に位置する。つまり、各スリット１４９ａの搬送方向の長さは、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの搬送方向の長さ（３５ｍｍ程度）よりも長い。このため、圧力室４１を流れるインクの熱が、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点に伝わりにくい。図６に示すように、左のスリット１４９ａは、左の保護部材４０における右側の凸部４０ｂの下方に形成されており、右のスリット１４９ａは、右の保護部材４０における左側の凸部４０ｃの下方に形成されている。本実施形態において、各スリット１４９ａの走査方向の幅は４０μｍ程度であり、凸部４０ｂ及び凸部４０ｃの走査方向の幅は５０～７０μ程度である。つまり、左のスリット１４９ａは、凸部４０ｂによって覆われており、凸部４０ｂよりも走査方向の幅が狭い。同様に、右のスリット１４９ａは、凸部４０ｃによって覆われており、凸部４０ｃよりも走査方向の幅が狭い。

第２流路基板１３７の、２列のディセンダ４４の列の間には、図６及び図７（ａ）に示すように、それぞれが搬送方向に延びる２本のスリット１５０ａが形成されている。２本のスリット１５０ａはそれぞれ、第２流路基板１３７を上下方向に貫通している。つまり、各スリット１５０ａの深さは、第２流路基板１３７の厚みと同じ４００μｍ程度である。各スリット１５０ａの搬送方向の両端は、第２流路基板１３７の搬送方向の両端まで達していない。本実施形態において、各スリット１５０ａの搬送方向の長さは３７ｍｍ程度であり、第２流路基板１３７の搬送方向の長さ（４０ｍｍ程度）よりも短い。これに対し、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの搬送方向の両端は、各スリット１５０ａの搬送方向の両端よりも内側に位置する。つまり、各スリット１５０ａの搬送方向の長さは、ＣＯＦ２２の先端部２２ａの搬送方向の長さ（３５ｍｍ程度）よりも長い。このため、ディセンダ４４を流れるインクの熱が、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点に伝わりにくい。図６に示すように、左のスリット１５０ａは、第１流路基板１３６の左のスリット１４９ａと上下方向に重なっており、右のスリット１５０ａは、第１流路基板１３６の右のスリット１４９ａと上下方向に重なっている。本実施形態において、各スリット１５０ａの走査方向の幅は４０μｍ程度であり、各スリット１４９ａの走査方向の幅と同じである。

そして、第１流路基板１３６と第２流路基板１３７とが接合されることにより、第１流路基板１３６を貫通して形成された２本のスリット１４９ａが、第２流路基板１３７を貫通して形成された２本のスリット１５０ａとそれぞれ上下方向に重なる。これにより、第１流路基板１３６及び第２流路基板１３７には、第１流路基板１３６と第２流路基板１３７とを上下方向に貫通し、且つ、搬送方向に延びる、２列の空洞１６０が形成されている。

本実施形態において、第１流路基板１３６及び第２流路基板１３７には、第１流路基板１３６と第２流路基板１３７とを上下方向に貫通し、且つ、搬送方向に延びる、２列の空洞１６０が形成されている。より詳細には、左の空洞１６０は、走査方向に関して、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点と、左の圧力室４１の列との間、及び、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点と、左のディセンダ４４の列との間に形成されている。また、右の空洞１６０は、走査方向に関して、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点と、右の圧力室４１の列との間、及び、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点と、右のディセンダ４４の列との間に形成されている。このため、圧力室４１やディセンダ４４を流れるインクの熱が、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点に伝わりにくい。

本実施形態において、左の空洞１６０は、左の保護部材４０における右の凸部４０ｂと上下方向に重なっており、右の空洞１６０は、右の保護部材４０における左の凸部４０ｃと上下方向に重なっている。このため、保護部材４０から、ＣＯＦ２２と複数の駆動接点４７ａとの接続点に熱が伝わるのを、効率良く防ぐことができる。

なお、本実施形態において、各空洞１６０は、搬送方向に連続していたが、搬送方向の１箇所以上で分断されていてもよい。例えば１箇所で分断される場合は、搬送方向の中央部で分断されているのが望ましい。

以上説明した実施形態、及びその変形例では、空洞６０、１６０には空気が存在していたが、第１流路基板３６、１３６、及び第２流路基板３７、１３７を形成する単結晶シリコンよりも低い熱伝導率を有する断熱材料が、空洞６０、１６０に充填されていてもよい。このような断熱材料としては、例えば、多気孔状であり熱を伝えにくいケイ酸カルシウムを用いることができる。ケイ酸カルシウムの熱伝導率は、０．０５～０．２ｗ／（ｍ・ｋ）程度である。或いは、空洞６０、１６０には何も充填されておらず、真空状態であってもよい。

また、空洞６０、１６０の平面形状は、格子状や直線状に限られず、例えば、鋸歯状に形成されていてもよい。

以上説明した実施形態、及びその変形例は、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。

１インクジェットプリンタ
４インクジェットヘッド
２２ＣＯＦ
２５ヘッドユニット
３０ノズル
３６第１流路基板
３７第２流路基板
３９圧電素子
４９ａ縦溝
４９ｂ横溝
５０ａ縦溝
５０ｂ横溝
６０空洞
１３６第１流路基板
１３７第２流路基板
１４９ａスリット
１５０ａスリット
１６０空洞

Claims

複数のノズルが開口するノズル面を有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートが接合された第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する流路部材であって、前記複数のノズルとそれぞれ連通する複数の流路と、前記複数の流路とは異なる空洞とが形成されており、前記複数の流路は複数の圧力室を含む、流路部材と、
前記流路部材の前記第２面に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動素子であって、前記流路部材の前記第２面に引き出された複数の端子を有する、複数の駆動素子と、
複数の配線を有する配線部材であって、前記複数の配線は前記流路部材の前記第２面において前記複数の端子とそれぞれ接合されている、配線部材とを備え、
前記複数のノズルは前記ノズル面に沿って第１方向に配列されており、
前記複数の圧力室は前記第１方向に配列されており、
前記複数の配線と前記複数の端子との複数の接続点は前記第１方向に配列されており、
前記ノズル面に沿い且つ前記第１方向と直交する第２方向に関して、前記空洞の少なくとも一部は、前記複数の圧力室と前記複数の接続点との間に位置し、
前記空洞の、前記ノズル面と直交する第３方向の長さは、前記流路部材の前記第３方向の厚みの半分以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記複数の流路は、前記複数の圧力室と前記複数のノズルとをそれぞれ連通させる複数のディセンダを有し、
前記流路部材は、前記複数の圧力室が形成された第１基板と、前記複数のディセンダが形成された第２基板とを有し、前記第２基板及び前記第１基板が、前記第３方向にこの順序で積層されることによって構成され、
前記第３方向に関して、前記空洞は、前記第１基板と前記第２基板とに跨って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、前記第１基板及び前記第２基板を、前記第３方向に貫通している請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、前記第１基板に形成された第１空洞と前記第２基板に形成された第２空洞とを有し、
前記第２空洞の前記第２方向の幅は、前記第１空洞の前記第２方向の幅より大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
前記配線部材は、前記流路部材に接合された第１部分と、前記流路部材から離れる方向に引き出された第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間の湾曲部分とを有し、
前記複数の流路は、前記複数の圧力室と前記複数のノズルとをそれぞれ連通させる複数のディセンダとを有し、
前記流路部材は、前記複数の圧力室が形成された第１基板と、前記複数のディセンダが形成された第２基板とを有し、前記第２基板及び前記第１基板が、前記第３方向にこの順序で積層されることによって構成され、
前記空洞は前記第２基板に形成されており、
前記配線部材の前記第１部分と前記空洞とは、前記第３方向に、少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、前記第２基板において、前記第１方向及び前記第２方向に交差する格子状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、前記第２基板の前記第１方向の端部において開放されていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、前記第２基板の前記第１基板との接合面から、前記第２基板の前記ノズルプレートとの接合面に向かって、前記第３方向に延びており、
前記空洞の、前記第３方向の長さは、前記第２基板の、前記第３方向の厚みの半分以上であることを特徴とする請求項５～７の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記第２方向に関して、前記配線部材の前記第１部分は、前記空洞の前記第２方向の両端の間に位置することを特徴とする請求項５～８の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、前記第２方向の第１端と、前記第２方向に関して前記第１端よりも前記複数のディセンダから離れている第２端とを有し、
前記第２方向に関して、前記空洞の前記第１端は、前記配線部材の前記第１部分の前記湾曲部分とは反対側の端部と、前記複数のディセンダとの間に位置することを特徴とする請求項５～９の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記複数の圧力室は、それぞれが前記第１方向に延びるとともに前記第２方向に並ぶ、２列の圧力室列を形成し、
前記第２方向に関して、前記空洞及び前記複数の接続点は、前記２列の圧力室列の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞は、それぞれが前記第１方向に延び且つ前記第２方向に並ぶ２列の空洞として形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
前記流路部材に接合されて前記複数の駆動素子を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーは、それぞれが前記流路部材との接合面を有する第１凸部、第２凸部、第３凸部、第４凸部を有し、
前記第１凸部、前記第２凸部、前記第３凸部、及び前記第４凸部は、それぞれが前記第１方向に延びるとともに、前記第２方向にこの順に並んでおり、
前記複数の駆動素子は、それぞれが前記第１方向に延び且つ前記第２方向に並ぶ、第１駆動素子列及び第２駆動素子列を形成し、
前記第２方向に関して、前記第１駆動素子列は、前記第１凸部の前記流路部材との第１接合面と、前記第２凸部の前記流路部材との第２接合面との間に位置し、
前記第２方向に関して、前記第２駆動素子列は、前記第３凸部の前記流路部材との第３接合面と、前記第４凸部の前記流路部材との第４接合面との間に位置し、
前記第３方向に関して、前記２列の空洞の一方は、前記第２接合面と少なくとも部分的に重なっており、
前記第３方向に関して、前記２列の空洞の他方は、前記第３接合面と少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
前記第２接合面及び前記第３接合面にはそれぞれ、前記第１方向に延びる溝が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
前記配線部材は前記流路部材に、接着剤を介して電気的に接合されていることを特徴とする請求項１～１４の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
前記接着剤は異方性導電フィルムであることを特徴とする請求項１５に記載の液体吐出ヘッド。
前記空洞には断熱材料が充填されており、
前記断熱材料の熱伝導率は、前記流路部材のうち、前記複数の流路及び前記空洞が形成されていない部分の熱伝導率よりも低いことを特徴とする請求項１～１６の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド。
請求項１～１７の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置と、
前記液体吐出ヘッドに供給される前記インクを加熱するためのヒーターとを備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。