JP7226002B2 - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置および電子デバイス - Google Patents

液体噴射ヘッド、液体噴射装置および電子デバイス Download PDF

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本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置および電子デバイスに関する。
インク等の液体を複数のノズルから噴射する液体噴射ヘッド等の電子デバイスが従来から提案されている。例えば特許文献1には、ノズルからインクを噴射させる圧電素子に駆動信号を供給するための配線が形成された封止板と、圧電素子に駆動信号を供給する駆動ICとを具備する液体噴射ヘッドが開示されている。封止板に形成された電源配線と、駆動ICに形成された電源バンプ電極とが電気的に接続される。
特開2016-165847号公報
駆動ICと封止板との十分な接着を確保するためには、電源バンプ電極および電源配線を避けて接着剤を塗布する必要がある。接着剤を塗布する領域を確保するには、電源バンプ電極および電源配線との間の間隔を十分に確保する必要があり、バンプ電極と電源配線との間の抵抗が増加する可能性がある。なお、以上の説明では液体噴射ヘッドを便宜的に例示したが、液体噴射ヘッド以外の電子デバイスについても同様の問題が発生し得る。
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、実装面を含む第1基板と、前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、前記実装面に設けられた接続配線と、前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、前記設置面に設けられ、液体をノズルから噴射させる駆動素子と、前記突起部に平面視で重なる端子部と、を具備し、前記接続配線は、前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、前記第1層に積層される第2層とを含み、前記延在部は、第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、前記端子部は、前記第2層において前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記駆動素子の電極に接触する。
本発明の他の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、実装面を含む第1基板と、前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、前記実装面に設けられ、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置する第1接続配線および第2接続配線と、前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、前記設置面に設けられ、第1ノズルから液体を噴射させる第1駆動素子と、前記設置面に設けられ、第2ノズルから液体を噴射させる第2駆動素子と、前記第1接続配線と前記第2接続配線との間において前記突起部に平面視で重なる第1端子部および第2端子部とを具備し、前記第1接続配線および前記第2接続配線は、前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、前記第1層に積層される第2層とを含み、前記延在部は、第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、前記第1接続配線の前記第1部分と、前記第2接続配線の前記第2部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、前記第1接続配線の前記第2部分と、前記第2接続配線の前記第1部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、前記第1端子部は、前記第1接続配線の前記第2層において前記第1接続配線の前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記第1駆動素子の電極に接触し、前記第2端子部は、前記第2接続配線の前記第2層において当該第2接続配線の前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記第2駆動素子の電極に接触する。
本発明の他の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、実装面を含む第1基板と、前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、前記実装面に設けられ、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置する第1接続配線および第2接続配線と、前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、前記設置面に設けられ、液体をノズルから噴射させる駆動素子と、前記第1接続配線と前記第2接続配線との間において前記突起部に平面視で重なる端子部とを具備し、前記第1接続配線および前記第2接続配線は、前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、前記第1層に積層される第2層とを含み、前記延在部は、第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、前記第1接続配線の前記第1部分と、前記第2接続配線の前記第1部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、前記第1接続配線の前記第2部分と、前記第2接続配線の前記第2部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、前記端子部は、前記第1接続配線の前記第2層において前記第1接続配線の前記第2部分に対応する位置と、前記第2接続配線の前記第2層において前記第2接続配線の前記第2部分に対応する位置とにわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記駆動素子の電極に接触する。
本発明の好適な態様に係る液体噴射装置は、以上に例示した好適な態様に係る液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを制御する制御部とを具備する。
本発明の好適な態様に係る電子デバイスは、実装面を含む第1基板と、前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、前記実装面に設けられた接続配線と、前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、前記設置面に設けられる電極と、前記突起部に平面視で重なる端子部と、を具備し、前記接続配線は、前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、前記第1層に積層される第2層とを含み、前記延在部は、第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、前記端子部は、前記第2層において前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記の電極に接触する。
第1実施形態に係る液体噴射装置の構成を示すブロック図である。 液体噴射装置の機能的な構成を例示するブロック図である。 駆動信号の波形図である。 液体噴射ヘッドの分解斜視図である。 液体噴射ヘッドの断面図(図4におけるV-V線の断面図)である。 基体部の第2面に形成される配線の平面図である。 配線の断面図(図6におけるVII-VII線の断面図)である。 比較例1における配線の断面図である。 比較例2における配線の断面図である。 第2実施形態に係る配線の平面図である。 配線の断面図である。 変形例に係る配線の平面図である。
A.第1実施形態
図1は、第1実施形態に係る液体噴射装置100を例示する構成図である。第1実施形態の液体噴射装置100は、液体の例示であるインクを媒体12に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体12は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体12として利用される。図1に例示される通り、液体噴射装置100には、インクを貯留する液体容器14が設置される。例えば液体噴射装置100に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、または、インクを補充可能なインクタンクが液体容器14として利用される。色彩が相違する複数種のインクが液体容器14には貯留される。
図1に例示される通り、液体噴射装置100は、制御ユニット20と搬送機構22と移動機構24と液体噴射ヘッド26とを具備する。具体的には、制御ユニット20は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置100の各要素を統括的に制御する。制御ユニット20は「制御部」の例示である。搬送機構22は、制御ユニット20による制御のもとで媒体12をY軸に沿って搬送する。Y軸は「第1軸」の例示である。
移動機構24は、制御ユニット20による制御のもとで液体噴射ヘッド26をX軸に沿って往復させる。X軸は、媒体12が搬送されるY軸に交差する。典型的にはY軸に直交する方向がX軸である。X軸は「第2軸」の例示である。第1実施形態の移動機構24は、液体噴射ヘッド26を収容する略箱型の搬送体242と、搬送体242が固定された搬送ベルト244とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド26を搬送体242に搭載した構成や、液体容器14を液体噴射ヘッド26とともに搬送体242に搭載した構成も採用され得る。
液体噴射ヘッド26は、液体容器14から供給されるインクを制御ユニット20による制御のもとで複数のノズルから媒体12に噴射する。搬送機構22による媒体12の搬送と搬送体242の反復的な往復とに並行して液体噴射ヘッド26が媒体12にインクを噴射することで、媒体12の表面に所望の画像が形成される。なお、X-Y平面に垂直な軸を以下ではZ軸と表記する。Z軸は、典型的には鉛直線である。
図2は、液体噴射装置100の機能的な構成を例示するブロック図である。搬送機構22および移動機構24の図示は便宜的に省略した。図2に例示される通り、第1実施形態の制御ユニット20は、制御信号Sと駆動信号COMと基準電圧Vbsとを液体噴射ヘッド26に供給する。制御信号Sは、複数のノズルの各々についてインクの噴射の有無および噴射量を指示する信号である。駆動信号COMは、定電圧である基準電圧Vbsを基準として所定の周期で時間的に変動する電圧信号であり、液体噴射ヘッド26にインクを噴射させるために使用される。図3に例示される通り、駆動信号COMは、駆動パルスを所定の周期毎に含む電圧信号である。なお、複数の駆動パルスを含む波形の駆動信号COMを利用してもよい。
図2に例示される通り、第1実施形態の液体噴射ヘッド26は、複数のノズルにそれぞれ対応する複数の圧電素子44と、複数の圧電素子44の各々を駆動する駆動回路50とを具備する。圧電素子44は「駆動素子」の例示である。具体的には、駆動回路50は、複数の圧電素子44の各々に対する駆動信号COMの供給を制御する。第1実施形態の駆動回路50は、複数の圧電素子44にそれぞれ対応する複数のスイッチSWを具備する。複数のスイッチSWの各々は、圧電素子44に対する駆動信号COMの供給/停止を制御信号Sに応じて切替えるトランスファーゲートで構成される。
図4は、液体噴射ヘッド26の分解斜視図であり、図5は、図4おけるV-V線の断面図である。図4に例示される通り、液体噴射ヘッド26は、Y軸に沿って配列された複数のノズルNを具備する。第1実施形態の複数のノズルNは、X軸の方向に相互に間隔をあけて並設された第1列L1と第2列L2とに区分される。第1列L1および第2列L2の各々は、Y軸に沿って直線状に配列された複数のノズルNの集合である。なお、第1列L1と第2列L2との間で各ノズルNのY軸上の位置を相違させることも可能であるが、第1列L1と第2列L2とで各ノズルNのY軸上の位置を一致させた構成を以下では便宜的に例示する。第1列L1におけるノズルNが「第1ノズル」の例示であり、第2列L2におけるノズルNが「第2ノズル」の例示である。図5から理解される通り、第1実施形態の液体噴射ヘッド26は、第1列L1の各ノズルNに関連する要素と第2列L2の各ノズルNに関連する要素とが略面対称に配置された構造である。
液体噴射ヘッド26は流路基板32を具備する。図4に例示される通り、流路基板32におけるZ軸の負方向には、圧力室基板34と振動板42と配線基板46と筐体部48と駆動回路50とが設置される。他方、流路基板32におけるZ軸の正方向には、ノズル板62と吸振体64とが設置される。液体噴射ヘッド26の各要素は、概略的にはY軸に沿って長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。流路基板32と圧力室基板34と振動板42とノズル板62と吸振体64とで流路構造体30が構成される。配線基板46は、流路構造体30に対向する。流路構造体30は「第2基板」の例示である。
ノズル板62は、複数のノズルNが形成された板状部材であり、流路基板32におけるZ軸の正方向の表面に設置される。複数のノズルNの各々は、インクを通過させる円形状の貫通孔である。第1実施形態のノズル板62には、第1列L1を構成する複数のノズルNと第2列L2を構成する複数のノズルNとが形成される。例えばドライエッチングやウェットエッチング等の半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで、ノズル板62が製造される。ただし、ノズル板62の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
図4および図5に例示される通り、流路基板32には、第1列L1および第2列L2の各々について、空間Raと複数の供給流路322と複数の連通流路324と供給液室326とが形成される。空間Raは、Z軸の方向からの平面視でY軸に沿う長尺状に形成された開口であり、供給流路322および連通流路324はノズルN毎に形成された貫通孔である。供給液室326は、複数のノズルNにわたりY軸に沿う長尺状に形成された空間であり、空間Raと複数の供給流路322とを相互に連通させる。複数の連通流路324の各々は、当該連通流路324に対応する1個のノズルNに平面視で重なる。
図4および図5に例示される通り、圧力室基板34は、第1列L1および第2列L2の各々について複数の圧力室Cが形成された板状部材である。複数の圧力室CはY軸に沿って配列する。各圧力室Cは、ノズルN毎に形成されて平面視でX軸に沿う長尺状の空間である。流路基板32および圧力室基板34は、前述のノズル板62と同様に、例えば半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。ただし、流路基板32および圧力室基板34の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
図4に例示される通り、圧力室基板34において流路基板32とは反対側の表面には振動板42が形成される。第1実施形態の振動板42は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板42は、配線基板46に対向する設置面F0を含む。設置面F0は、流路構造体30の表面とも換言できる。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Cに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、振動板42の一部または全部を圧力室基板34と一体に形成してもよい。
図4から理解される通り、圧力室Cは、流路基板32と振動板42との間に位置する空間である。第1列L1および第2列L2の各々について複数の圧力室CがY軸に沿って配列する。図4および図5に例示される通り、圧力室Cは、連通流路324および供給流路322に連通する。したがって、圧力室Cは、連通流路324を介してノズルNに連通し、かつ、供給流路322と供給液室326とを介して空間Raに連通する。
図4および図5に例示される通り、振動板42のうち圧力室Cとは反対側の設置面F0上には、第1列L1および第2列L2の各々について、相異なるノズルNに対応する複数の圧電素子44が形成される。各圧電素子44は、圧力室Cの圧力を変動させることで、インクをノズルNから噴射させる駆動素子である。具体的には、圧電素子44は、駆動信号COMの供給により変形するアクチュエータであり、平面視でX軸に沿う長尺状に形成される。複数の圧電素子44は、複数の圧力室Cに対応するようにY軸に沿って配列する。すなわち、複数の圧電素子44の配列U1が第1列L1について形成され、複数の圧電素子44の配列U2が第2列L2について形成される。Y軸の方向は、複数の圧電素子44が配列する方向であるとも換言される。配列U1における圧電素子44が「第1駆動素子」の例示であり、配列U2における圧電素子が「第2駆動素子」の例示である。圧電素子44の変形に連動して振動板42が振動すると、圧力室C内の圧力が変動することで、圧力室Cに充填されたインクが連通流路324とノズルNとを通過して噴射される。
筐体部48は、複数の圧力室Cに供給されるインクを貯留するためのケースである。図5に例示される通り、第1実施形態の筐体部48には、第1列L1および第2列L2の各々について空間Rbが形成される。筐体部48の空間Rbと流路基板32の空間Raとは相互に連通する。空間Raと空間Rbとで構成される空間は、複数の圧力室Cに供給されるインクを貯留する液体貯留室Rとして機能する。筐体部48に形成された導入口482を介して液体貯留室Rにインクが供給される。液体貯留室R内のインクは、供給液室326と各供給流路322とを介して圧力室Cに供給される。吸振体64は、液体貯留室Rの壁面を構成する可撓性のフィルムであり、液体貯留室R内のインクの圧力変動を吸収する。
図4の配線基板46は、複数の圧電素子44が形成された振動板42の設置面F0に間隔をあけて対向する板状部材である。第1実施形態の配線基板46は、液体噴射ヘッド26の機械的な強度を補強する補強板、および、圧電素子44を保護および封止する封止板としても機能する。配線基板46は、外部配線52を介して制御ユニット20に電気的に接続される。外部配線52は、制御ユニット20が生成した電圧および信号を、当該制御ユニット20から配線基板46に供給するための可撓性の配線基板である。例えばFPC(Flexible Printed Circuits)またはFFC(Flexible Flat Cable)等の接続部品が外部配線52として好適に採用される。
配線基板46は、基体部70と複数の配線72とを具備する。基体部70は、Y軸に沿って長尺な絶縁性の板状部材であり、流路構造体30と駆動回路50との間に位置する。基体部70は、例えば半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。ただし、基体部70の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
基体部70は、図4に例示される通り、相互に反対側に位置する第1面F1と第2面F2とを含む板状部材である。基体部70は「第1基板」の例示であり、第2面F2は「実装面」の例示である。第2面F2と流路構造体30における設置面F0とが間隔をあけて対向するように基体部70が設置される。すなわち、第2面F2は、流路構造体30に対向する面である。図4に例示される通り、基体部70の第1面F1には、駆動回路50と外部配線52とが実装される。駆動回路50は、基体部70の長手方向に沿って長尺なICチップである。外部配線52は、基体部70の第1面F1のうちY軸の負方向の端部に実装される。
基体部70の第1面F1および第2面F2には、複数の圧電素子44を駆動するための複数の配線72が形成される。具体的には、図2に例示される通り、駆動信号COMが供給される配線72aと、制御信号Sが供給される配線72bと、基準電圧Vbsが供給される接続配線72cとが基体部70に形成される。駆動信号COMは配線72aを介して駆動回路50に供給され、制御信号Sは配線72bを介して駆動回路50に供給される。他方、基準電圧Vbsは、駆動回路50を経由することなく、接続配線72cを介して複数の圧電素子44に供給される。
図6は、第2面F2に形成される接続配線72cの平面図であり、図7は、図6のVII-VII線における断面図である。図6に例示される通り、第2面F2には、2つの接続配線72cが設けられる。以下の説明では、2つの接続配線72cのうち一方を第1接続配線72c[1]と表記し、他方を第2接続配線72c[2]と表記する。なお、第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]とを区別する必要がない場合は「接続配線72c」と表記する。第1接続配線72c[1]は、配列U1について形成され、当該配列U1における各圧電素子44に基準電圧Vbsを供給する。他方、第2接続配線72c[2]は、配列U2について形成され、当該配列U2における各圧電素子44に基準電圧Vbsを供給する。
図6および図7に例示される通り、第2面F2には突起部90が設置される。突起部90は、第2面F2から突出し、Y軸に沿って形成される。第1実施形態の突起部90は、樹脂材料で形成され、弾性変形可能である。突起部90の断面形状は、例えば半円形である。第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]とは、Z軸の方向からの平面視において、突起部90に対して相互に反対側に位置する。すなわち、第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]との間に突起部90が位置する。
接続配線72cは、複数の導電層の積層で構成された積層配線である。図7に例示される通り、基体部70の第2面F2には、接続配線72cに沿う溝部Hが形成される。溝部Hは、基体部70の第2面F2に対して窪んだ断面矩形状の凹部である。接続配線72cは、第1層81と第2層82との積層で構成される。第1層81は、例えば銅(Cu)等の低抵抗な金属で形成された導電パターンである。第1層81は、溝部Hの内側に位置するトレンチ配線である。他方、第2層82は、第1層81を被覆する導電パターンである。第2層82は、溝部Hの内側の第1層81を被覆するとともに基体部70の第2面F2まで連続する。すなわち、第2層82は第1層81に積層される。具体的には、第2層82は、例えばチタン(Ti)やタングステン(W)等の金属で第1層81の表面に形成された密着層と、例えば金(Au)等の金属で密着層の表面に形成された配線層との積層で構成される。すなわち、第2層82の表面は金で形成される。ただし、第2層82の表面は金以外の金属で形成してもよい。密着層は、第1層81と配線層との密着性を向上させるための導電層である。以上に説明した通り、基体部70に形成された接続配線72cは、基体部70の溝部Hの内側に形成された第1層81を含むから、基体部70の第2面F2に形成された導電パターンのみで接続配線72cを形成した構成と比較して配線抵抗が低減される。
図6に例示される通り、第1層81は、接続配線72cの一部の領域に形成される。第2層82は、接続配線72cの全部の領域にわたり形成される。すなわち、接続配線72cは、第1層81と第2層82とが積層される部分と、第1層81が形成されずに第2面F2に第2層82が接触する部分とを含む。
図6に例示される通り、第1層81は、突起部90に隣り合う延在部Pを含む。突起部90が延在するY軸の方向に沿って延在部Pが形成される。延在部Pと突起部90とは間隔をあけて形成される。延在部Pは、第1部分P1と第2部分P2とを含む。第1実施形態の延在部Pは、複数の第1部分P1と複数の第2部分P2とを含む。なお、第1部分P1の個数と第2部分P2の個数は任意である。第1部分P1は、Y軸に沿った直線状の部分であり、X軸の方向に第1間隔D1をあけて突起部90に隣り合う。第2部分P2は、Y軸に沿った直線状の部分であり、X軸の方向に第2間隔D2をあけて突起部90に隣り合う。第2間隔D2は、第1間隔D1よりも狭い。すなわち、第2部分P2は、第1部分P1よりも突起部90に近い。以下の説明では、第1部分P1と突起部90との間の領域を「接着領域」と表記する。
第1部分P1と第2部分P2とは、Y軸に沿って交互に配列される。第1実施形態では、第2部分P2におけるY軸の方向の長さは、第1部分P1におけるY軸の方向の長さよりも小さい。ただし、第2部分P2におけるY軸の方向の長さは、第1部分P1におけるY軸の方向の長さよりも大きくてもよい。また、第1部分P1におけるX軸の方向の幅と、第2部分P2におけるX軸の方向における幅とは同じである。第1接続配線72c[1]の第1部分P1と、第2接続配線72c[2]の第2部分P2とは、突起部90に対してZ軸の方向からの平面視で相互に反対に位置する。すなわち、第1接続配線72c[1]の第1部分P1と、第2接続配線72c[2]の第2部分P2とは、突起部90を挟んでX軸の方向に配列する。また、第1接続配線72c[1]の第2部分P2と、第2接続配線72c[2]の第1部分P1とは、突起部90に対してZ軸の方向からの平面視で相互に反対に位置する。すなわち、第1接続配線72c[1]の第2部分P2と、第2接続配線72c[2]の第1部分P1とは、突起部90を挟んでX軸の方向に配列する。
液体噴射ヘッド26は、接続配線72cから圧電素子44に基準電圧Vbsを供給するための端子部Tを具備する。第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の各々について複数の端子部Tが形成される。端子部Tは、第2層82と同層で形成される。なお、端子部Tは、第2層82と電気的に接続していれば、第2層82とは異なる材料で形成してもよい。ただし、端子部Tと第2層82とは、同じ材料により同じ工程で形成されることが最適である。
第1接続配線72c[1]に対応する端子部Tは、第1接続配線72c[1]の第2層82のうち第2部分P2に対応する位置から突起部90に向かってX軸の正方向に延在する。第2接続配線72c[2]に対応する端子部Tは、第2接続配線72c[2]の第2層82のうち第2部分P2に対応する位置から突起部90に向かってX軸の負方向に延在する。すなわち、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の各々に着目すると、端子部TにおけるY軸の方向の位置と、第2部分P2におけるY軸の方向の位置とは同じである。接続配線72cにおける複数の第2部分P2の各々について端子部Tが形成される。すなわち、第2部分P2と当該第2部分P2に対応する端子部Tとが、Y軸に沿って複数ある。第1接続配線72c[1]の第2層82に連結される端子部Tが「第1端子部」の例示であり、第2接続配線72c[2]の第2層82に連結される端子部Tが「第2端子部」の例示である。第1接続配線72c[1]の端子部Tと、第2接続配線72c[2]の端子部TとがY軸に沿って交互に配列する。
端子部Tは、第2層82において第2部分P2に対応する位置から突起部90の面上にわたり連続する。すなわち、端子部Tは、突起部90に平面視で重なる。具体的には、第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]との間において端子部Tが突起部90に重なる。図7に例示される通り、断面視において突起部90の表面の全体にわたり端子部Tが形成される。第1接続配線72c[1]における端子部Tは、当該第1接続配線72c[1]の第2部分P2に対応する位置から、突起部90に対して第1接続配線72c[1]とは反対側の接着領域に延在する。すなわち、第1接続配線72c[1]における端子部Tの先端は、第2接続配線72c[2]の第1部分P1と突起部90との間の接着領域に位置する。第1接続配線72c[1]における端子部Tの先端は、第2接続配線72c[2]とは接触しない。同様に、第2接続配線72c[2]における端子部Tは、当該第2接続配線72c[2]の第2部分P2に対応する位置から、突起部90に対して第2接続配線72c[2]とは反対側の接着領域に延在する。
図6に例示される通り、端子部Tは、当該第1軸に交差するX軸に沿う複数の部分電極を含む。X軸の方向に間隔をあけて、複数の部分電極が形成される。すなわち、端子部Tは櫛歯状である。
図7には、圧電素子44の断面が図示されている。図7に例示される通り、圧電素子44は、第1電極441と圧電体層443と第2電極442とをZ軸の負方向に積層した積層体である。第1電極441は、振動板42の設置面F0に圧電素子44毎に形成された個別電極である。第1電極441には、圧電素子44毎の駆動信号COMが供給される。圧電体層443は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性の圧電材料で形成される。第2電極442は、複数の圧電素子44にわたり連続する共通電極である。第2電極442には所定の基準電圧Vbsが印加される。すなわち、基準電圧Vbsと駆動信号COMとの差分に相当する電圧が圧電体層443に印加される。第1電極441と第2電極442と圧電体層443とが平面視で重なる部分が圧電素子44として機能する。圧電素子44の変形に連動して振動板42が振動すると、圧力室C内のインクの圧力が変動し、圧力室Cに充填されたインクが連通流路324とノズルNとを通過して外部に噴射される。なお、第1電極441を共通電極として第2電極442を圧電素子44毎の個別電極とした構成、または、第1電極441および第2電極442の双方を個別電極とした構成も採用され得る。
図7に例示される通り、端子部Tは圧電素子44の第2電極442に接触する。具体的には、端子部Tのうち突起部90の面上の部分が第2電極442に接触する。すなわち、基準電圧Vbsは、接続配線72cから端子部Tを介して第2電極442に供給される。具体的には、第1接続配線72c[1]における端子部Tは、配列U1における圧電素子44の第2電極442に接触し、第2接続配線72c[2]における端子部Tは、配列U2における圧電素子44の第2電極442に接触する。
図6および図7に例示される通り、液体噴射ヘッド26は、流路構造体30と基体部70とを接着するための接着層Bを具備する。第2面F2と設置面F0との間に接着層Bが介在する。例えば感光性の樹脂材料により接着層Bが形成される。接着層Bは、Z軸の方向からの平面視において、接着領域を含む範囲に形成される。すなわち、第1部分P1と突起部90との間に接着層Bが位置する。図6に例示される通り、複数の接着領域のそれぞれに複数の接着層Bが形成される。第1実施形態の接着層Bは、接着領域に加えて、接続配線72cの一部にも平面視において重なる。
図7に例示される通り、接着層Bのうち基体部70側の面は、接着領域において第2面F2に接触する部分と、接続配線72cの第2層82に接触する部分とを含む。他方、接着層Bのうち振動板42側の面は、設置面F0に形成された圧電素子44の第2電極442に接触する。以上の説明から理解される通り、第2面F2と設置面F0との間に接着層Bが「介在する」とは、第2面F2と設置面F0との双方に接着層Bが直接的に接触する状態のほか、第2面F2と接着層Bとの間、または設置面F0と接着層Bとの間に、第2電極442等の他の要素が介在してもよい。
ここで、図8に例示される通り、延在部Pが全体にわたり一定の第1間隔D1をあけて突起部90に隣り合う構成(以下「比較例1」という)を想定する。比較例1では、第2面F2と設置面F0とを接着するための接着剤を塗布する領域は十分に確保できるものの、端子部TにおけるX軸の方向における長さが大きくなる。したがって、接続配線72cと第2電極442との間における抵抗が増加するという問題がある。
他方、図9には、延在部Pが全体にわたり一定の第2間隔D2をあけて突起部90に隣り合う構成(以下「比較例2」という)が例示されている。比較例2では、端子部TのX軸の方向における長さは比較例1よりも小さくなるものの、突起部90と延在部Pとの間において接着層Bを形成する領域を十分に確保できないという問題がある。具体的には、接着層Bのうち第2面F2に接触する面積が比較例1と比較して小さくなる。
比較例1および比較例2に対して、第1実施形態では、第1間隔D1をあけて突起部90に隣合う第1部分P1と、第1間隔D1よりも狭い第2間隔D2をあけて突起部90に隣合う第2部分P2とを接続配線72cの延在部Pが含み、第2層82において第2部分P2に対応する位置から端子部Tが突起部90の面上に形成される。したがって、X軸の方向における端子部Tの長さを低減しながら、接着層Bが配置される接着領域を十分に確保することができる。すなわち、接続配線72cと第2電極442との間における抵抗を増加させることなく、流路構造体30と基体部70とを十分な強度で接着することができる。
第1部分P1と第2部分P2がY軸に沿って交互に位置する第1実施形態の構成によれば、Y軸に沿って端子部Tを挟んで相互に反対側に接着領域を確保できるから、流路構造体30と基体部70とを十分な強度で接着することができる。また、第1実施形態では、端子部Tが、相互に間隔をあけて設置される複数の部分電極を含むから、端子部Tがベタ状に形成される構成と比較して端子部Tが変形しやすい。したがって、端子部Tが第2電極442に接触しやすいという利点がある。
第1実施形態では、接着領域に接着層Bを配置することができるから、当該接着領域において接着層Bが第2面F2に当接する。したがって、流路構造体30と基体部70とを十分な強度で接着できる。また、平面視において、接着層Bが接続配線72cに重なるから、接着領域だけに接着層Bを配置する構成と比較して、流路構造体30と基体部70とを十分な強度で接着することができる。なお、金で形成された第2層82は接着層Bとの密着性が低いから、第2層82の表面に接着層Bが形成されると、接着層Bと第2層82とが十分な強度で接着できない。したがって、第2層82が金で形成される場合において、接着領域に接着層Bを形成する第1実施形態の構成は特に好適である。
第1部分P1と第2部分P2とのX軸の方向における幅が同じであるから、例えば第1部分P1と第2部分P2とにおけるX軸の方向における幅が相違する構成と比較して、Y軸の方向において接続配線の抵抗のバラツキが低減される。第1実施形態の突起部90は、樹脂材料で形成され、弾性変形可能であるから、端子部Tと電極とが十分に接触するという利点がある。また、駆動回路50が基体部70の第1面F1に実装されるから、駆動回路50から圧電素子44に基準電圧Vbsを供給するための経路が短くなる。したがって、駆動回路50と圧電素子44との間における抵抗が低減される。
接続配線72cにおける端子部Tは、当該接続配線72cの第2部分P2に対応する位置から、突起部90に対して接続配線72cとは反対側の接着領域に延在する。したがって、端子部Tと第2電極との接触面積を十分に確保することができる。
以上に説明した第1実施形態における各効果は、第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]とのそれぞれについて実現される。第1実施形態では、液体噴射ヘッド26が第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]とを具備するから、第1接続配線72c[1]と第2接続配線72c[2]とに基準電圧Vbsを個別に供給できる。したがって、配列U1における圧電素子44および配列U2における圧電素子44の一方の駆動により他方に対応する基準電圧Vbsが変動することを抑制できる。
B.第2実施形態
第2実施形態を説明する。なお、以下の各例示において機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第1実施形態では、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の何れか一方から圧電素子44に基準電圧Vbsが供給される構成を例示したが、第2実施形態では、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の双方から圧電素子44に基準電圧Vbsが供給される構成を例示する。図10は、第2実施形態に係る接続配線72cの平面図であり、図11は、図10のXI-XI線における断面図である。
図10に例示される通り、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]は、突起部90に対してZ軸の方向からの平面視で相互に反対に位置する。第2実施形態では、第1接続配線72c[1]の第1部分P1と、第2接続配線72c[2]の第1部分P1とは、突起部90に対して平面視で相互に反対に位置し、第1接続配線72c[1]の第2部分P2と、第2接続配線72c[2]の第2部分P2とは、突起部90に対して平面視で相互に反対に位置する。すなわち、第1接続配線72c[1]の第1部分P1と第2接続配線72c[2]の第1部分P1とは突起部90を挟んでX軸の方向に配列し、第1接続配線72c[1]の第2部分P2と第2接続配線72c[2]の第2部分P2とは突起部90を挟んでX軸の方向に配列する。
第2実施形態の端子部Tは、第1接続配線72c[1]の第2層82において当該第1接続配線72c[1]の第2部分P2に対応する位置と、第2接続配線72c[2]の第2層82において当該第2接続配線72c[2]の第2部分P2に対応する位置とにわたり連続する。すなわち、第1接続配線72c[1]と接続配線72c[2]とは端子部Tを介して電気的に接続する。図11に例示される通り、端子部Tのうち突起部90の面上の部分は、圧電素子44の第2電極442に接触する。第1接続配線72c[1]第2接続配線72c[2]したがって、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の双方から圧電素子44に基準電圧Vbsが供給される。接着層Bは、第1実施形態と同様に、第1接続配線72c[1]における接着領域と、第2接続配線72c[2]とにおける接着領域とに形成される。
第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。第2実施形態では、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の双方から圧電素子44に基準電圧Vbsが供給されるから、例えば第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の何れか一方から圧電素子44に基準電圧Vbsが供給される第1実施形態と比較して、第1接続配線72c[1]および第2接続配線72c[2]の各々に流れる電流量を低減することができる。電流量が低減されることで発熱量を低減することもできる。
C.変形例
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
(1)前述の各形態において、複数の接着領域の各々に接着層Bを形成したが、複数の接着領域にわたり接着層Bを連続して形成してもよい。例えば、第1接続配線72c[1]の各接着領域にわたり接着層BをY軸に沿って形成し、第2接続配線72c[2]の各接着領域にわたり接着層BをY軸に沿って形成してもよい。また、第1接続配線72c[1]の接着領域と第2接続配線72c[2]の接着領域とにわたり接着層Bを形成してもよい。
(2)前述の各形態では、端子部Tが部分電極を含む構成を例示したが、端子部Tはベタ状に形成された1個の電極であってもよい。平面視において端子部Tが突起部90に重なれば、端子部Tの形状は任意である。
(3)前述の各形態では、第1部分P1におけるX軸の方向の幅と第2部分P2におけるX軸の方向の幅とが同じである構成を例示したが、第1部分P1と第2部分P2とにおけるX軸の方向の幅は異なってもよい。例えば、図12に例示される通り、第2部分P2におけるX軸の方向の幅が第1部分P1におけるX軸の方向の幅よりも大きい構成も採用される。具体的には、延在部Pのうち突起部90とは反対側においてY軸に沿う周縁が、第1部分P1と第2部分P2とにわたり連続して直線状に形成される。
(4)前述の各形態において、接続配線72cが環状の部分を含んでもよい。例えば、第1面F1に形成された配線と第2面F2に形成された配線とを基体部70の貫通孔により相互に接続することで、環状の接続配線72cを形成してもよい。また、基体部70の第2面F2に環状の接続配線72cを形成してもよい。以上の構成によれば、接続配線72cの抵抗が低減されるから、接続配線72c上における電圧降下が抑制される。
(5)前述の各形態では、1個の突起部90について2個の接続配線72cを形成したが、1個の突起部90について1個の接続配線72cを形成する構成も採用される。また、前述の各形態では、接続配線72cにおいてY軸に沿った複数の端子部Tにわたり1個の突起部90を形成する構成を例示したが、各端子部Tにおいて1個の突起部90を形成してもよい。
(6)圧力室C内の液体をノズルNから噴射させる駆動素子は、前述の各形態で例示した圧電素子44に限定されない。例えば、加熱により圧力室Cの内部に気泡を発生させて圧力を変動させる発熱素子を駆動素子として利用することも可能である。以上の例示から理解される通り、駆動素子は、圧力室C内の液体をノズルNから噴射させる要素として包括的に表現され、圧電方式および熱方式等の動作方式や具体的な構成の如何は不問である。
(7)前述の各形態で例示した液体噴射装置100は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
(8)前述の各形態で例示した液体噴射ヘッド26は、電子デバイスの一例である。液体噴射ヘッド26以外の電子デバイスとしては、例えば、
[a]超音波洗浄機、超音波診断装置、超音波発振器または超音波モーター等の超音波デバイス、
[b]赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、または、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等の各種のフィルター、
[c]赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、または角速度センサー等の各種のセンサー、
[d]その他、温度-電気変換器、圧力-電気変換器、強誘電体トランジスターまたは圧電トランス等の各種のデバイス、
が例示される。第1基板と第2基板とが接合される構造を含む任意の電子デバイスに本発明が適用される。
100…液体噴射装置、12…媒体、14…液体容器、20…制御ユニット、22…搬送機構、24…移動機構、242…搬送体、244…搬送ベルト、26…液体噴射ヘッド、30…流路構造体、32…流路基板、322…供給流路、324…連通流路、326…供給液室、34…圧力室基板、42…振動板、44…圧電素子、441…第1電極、442…第2電極、443…圧電体層、46…配線基板、48…筐体部、482…導入口、50…駆動回路、52…外部配線、62…ノズル板、64…吸振体、70…基体部、72a,72b,72c…配線、H…溝部、81…第1層、82…第2層、90…突起部、B…接着層、C…圧力室、N…ノズル、P…延在部、P1…第1部分、P2…第2部分、R…液体貯留室、T…端子部。

Claims (17)

  1. 実装面を含む第1基板と、
    前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、
    前記実装面に設けられた接続配線と、
    前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、
    前記設置面に設けられ、液体をノズルから噴射させる駆動素子と、
    前記突起部に平面視で重なる端子部と、を具備し、
    前記接続配線は、
    前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、
    前記第1層に積層される第2層とを含み、
    前記延在部は、
    第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、
    前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、
    前記端子部は、前記第2層において前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記駆動素子の電極に接触する
    液体噴射ヘッド。
  2. 前記第2部分と当該第2部分に対応する前記端子部とが、前記第1軸に沿って複数ある
    請求項1の液体噴射ヘッド。
  3. 前記端子部は、前記第2部分に対応する位置から、前記突起部に対して前記接続配線とは反対側の領域に延在する
    請求項1または請求項2の液体噴射ヘッド。
  4. 前記接続配線は、前記実装面に形成された溝部の内側に位置する部分を含む
    請求項1から請求項3の何れかの液体噴射ヘッド。
  5. 前記第1部分と前記第2部分とは、前記第1軸に沿って交互に位置する
    請求項1から請求項4の何れかの液体噴射ヘッド。
  6. 前記接続配線は、環状の部分を含む
    請求項1から請求項5の何れかの液体噴射ヘッド。
  7. 前記端子部は、前記第1軸の方向に間隔をあけて、当該第1軸に交差する第2軸に沿う複数の部分電極を含む
    請求項1から請求項6の何れかの液体噴射ヘッド。
  8. 前記実装面と前記設置面との間に介在する接着層を具備し、
    前記接着層は、平面視において、前記第1部分と前記突起部との間に位置する
    請求項1から請求項7の何れかの液体噴射ヘッド。
  9. 前記接着層は、平面視において、前記接続配線に重なる
    請求項8の液体噴射ヘッド。
  10. 前記第2層の表面は、金で形成される
    請求項1から請求項9の何れかの液体噴射ヘッド。
  11. 前記第1部分の幅と前記第2部分の幅とは同じである
    請求項1から請求項10の何れかの液体噴射ヘッド。
  12. 前記突起部は、樹脂材料で形成され、弾性変形可能である
    請求項1から請求項11の何れかの液体噴射ヘッド。
  13. 前記第1基板における前記実装面とは反対側の面に実装され、前記駆動素子を駆動する駆動回路を具備する
    請求項1から請求項12の何れかの液体噴射ヘッド。
  14. 実装面を含む第1基板と、
    前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、
    前記実装面に設けられ、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置する第1接続配線および第2接続配線と、
    前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、
    前記設置面に設けられ、第1ノズルから液体を噴射させる第1駆動素子と、
    前記設置面に設けられ、第2ノズルから液体を噴射させる第2駆動素子と、
    前記第1接続配線と前記第2接続配線との間において前記突起部に平面視で重なる第1端子部および第2端子部とを具備し、
    前記第1接続配線および前記第2接続配線は、
    前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、
    前記第1層に積層される第2層とを含み、
    前記延在部は、
    第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、
    前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、
    前記第1接続配線の前記第1部分と、前記第2接続配線の前記第2部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、
    前記第1接続配線の前記第2部分と、前記第2接続配線の前記第1部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、
    前記第1端子部は、前記第1接続配線の前記第2層において前記第1接続配線の前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記第1駆動素子の電極に接触し、
    前記第2端子部は、前記第2接続配線の前記第2層において当該第2接続配線の前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記第2駆動素子の電極に接触する
    液体噴射ヘッド。
  15. 実装面を含む第1基板と、
    前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、
    前記実装面に設けられ、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置する第1接続配線および第2接続配線と、
    前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、
    前記設置面に設けられ、液体をノズルから噴射させる駆動素子と、
    前記第1接続配線と前記第2接続配線との間において前記突起部に平面視で重なる端子部とを具備し、
    前記第1接続配線および前記第2接続配線は、
    前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、
    前記第1層に積層される第2層とを含み、
    前記延在部は、
    第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、
    前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、
    前記第1接続配線の前記第1部分と、前記第2接続配線の前記第1部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、
    前記第1接続配線の前記第2部分と、前記第2接続配線の前記第2部分とは、前記突起部に対して平面視で相互に反対に位置し、
    前記端子部は、前記第1接続配線の前記第2層において前記第1接続配線の前記第2部分に対応する位置と、前記第2接続配線の前記第2層において前記第2接続配線の前記第2部分に対応する位置とにわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記駆動素子の電極に接触する
    液体噴射ヘッド。
  16. 請求項1から請求項15の何れかの液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドを制御する制御部と
    を具備する液体吐出装置。
  17. 実装面を含む第1基板と、
    前記実装面に設けられ、第1軸に沿う突起部と、
    前記実装面に設けられた接続配線と、
    前記実装面に間隔をあけて対向する設置面を含む第2基板と、
    前記設置面に設けられる電極と、
    前記突起部に平面視で重なる端子部と、を具備し、
    前記接続配線は、
    前記突起部に隣合う延在部を含む第1層と、
    前記第1層に積層される第2層とを含み、
    前記延在部は、
    第1間隔をあけて前記突起部に隣合う第1部分と、
    前記第1間隔よりも狭い第2間隔をあけて前記突起部に隣合う第2部分とを含み、
    前記端子部は、前記第2層において前記第2部分に対応する位置から前記突起部の面上にわたり連続し、前記突起部の面上の部分が前記の電極に接触する
    電子デバイス。
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