JP7352148B2

JP7352148B2 - 液体吐出ヘッド

Info

Publication number: JP7352148B2
Application number: JP2019141967A
Authority: JP
Inventors: 啓太平井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2039-08-01
Also published as: US11241882B2; JP2021024141A; US20210031516A1

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

液体吐出ヘッドとして、ノズルと、ノズルに連通する圧力室と、圧力室の一端に接続されたインク供給路と、圧力室の他端に接続されたインク排出路とを備えるインクジェット式記録ヘッド（特許文献１参照）が知られている。このインクジェット式記録ヘッドでは、インク供給路、圧力室、及びインク排出路を介してインクが循環される。これにより、インク流路内でのインク成分の沈降や、ノズル近傍のインクの乾燥を防ぐことができる。また、インク流路内のインクに混入した気泡を排出することができる。

特開２０１８－１５８５５２号公報

上記のインクジェット式記録ヘッドにおいて、インク供給路及びインク排出路は、圧力室が形成された基板とは異なる基板に形成されている。そして、インク供給路及びインク排出路が形成された基板が、圧力室が形成された基板の上面に接合されることにより、インク供給路及びインク排出路が、圧力室と連通する。ここで、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与する圧電素子は、圧力室が形成された基板の上面に、圧力室と対向するように配置されている。このため、インク供給路及びインク排出路が形成された基板と圧力室が形成された基板との接合不良が生じている場合、インク供給路と圧力室との接続部分及び／又はインク排出路と圧力室との接続部分からインクが流出し、圧電素子に到達する可能性があった。

本発明は、液体供給路と圧力室との接続部分及び／又は液体排出路と圧力室との接続部分から液体が流出したとしても、流出した液体が圧電アクチュエータに到達する可能性を低くすることができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、液体吐出ヘッドであって、複数の圧力室が形成された第１基板であって、前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数のノズルが開口する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面であって、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の第１孔及び前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の第２孔が開口する第２面とを有する第１基板と、前記第１基板の前記第２面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータと、前記第１基板の前記第２面に接合された第２基板であって、前記複数の第１孔を介して前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の第１流路及び前記複数の第２孔を介して前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の第２流路が形成された、第２基板と、前記圧電アクチュエータと接続され、前記第１基板の前記第２面において前記複数の第１孔をそれぞれ取り囲む複数の第１環状配線と、前記圧電アクチュエータと接続され、前記第１基板の前記第２面において前記複数の第２孔をそれぞれ取り囲む複数の第２環状配線とを備える液体吐出ヘッドが提供される。

本発明の態様に係る液体吐出ヘッドにおいて、各圧力室は、第１基板の第２面に形成された第１孔及び第２孔を介して、第２基板に形成された対応する第１流路及び第２流路と連通している。そして、第１孔は第１環状配線によって取り囲まれており、第２孔は第２環状配線によって取り囲まれている。このため、第１流路と圧力室との接続部分及び／又は第２流路と圧力室との接続部分から液体が流出したとしても、その液体は第１環状配線及び／又は第２環状配線によって堰き止められる。この結果、第１流路と圧力室との接続部分及び／又は第２流路と圧力室との接続部分から流出した液体が、圧電アクチュエータに到達する可能性を低くすることができる。

本発明の一実施形態に係るプリンタ１００の平面図である。プリンタ１００に含まれるヘッド１の平面図である。圧電アクチュエータ１２の共通電極１２ｂが形成された層を示すヘッド１の平面図である。図２のＩＶ－ＩＶ線に沿ったヘッド１の断面図である。図２に示す領域Ｖの拡大図である。図５のＶＩ－ＶＩ線に沿ったヘッド１の断面図である。本実施形態の変形例に係る図３相当の平面図である。

図１を参照し、本発明の実施形態に係るヘッド１を備えたプリンタ１００の概略構成について説明する。

プリンタ１００は、４つのヘッド１（液体吐出ヘッドの一例）を含むヘッドユニット１ｘ、プラテン３、搬送機構４及びコントローラ５を備えている。

プラテン３の上面に、用紙９が載置される。

搬送機構４は、２つのローラ対４ａ，４ｂを備える。コントローラ５の制御により搬送モータ４ｍが駆動されると、ローラ対４ａ，４ｂが用紙９を挟持した状態で回転し、用紙９が搬送方向（第１方向の一例）に搬送される。２つのローラ対４ａ，４ｂは、プラテン３を搬送方向に挟むように配置されている。

ヘッドユニット１ｘは、ライン式（位置が固定された状態でノズル１１ｎ（図２及び図４参照）から用紙９に対してインクを吐出する方式）であって、紙幅方向（第２方向の一例）に長尺である。４つのヘッド１は、紙幅方向に千鳥状に配置されている。

ここで、本実施形態において、紙幅方向は搬送方向と直交する。紙幅方向及び搬送方向は共に、鉛直方向と直交する。

コントローラ５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を有する。ＡＳＩＣは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、記録処理等を実行する。記録処理において、コントローラ５は、ＰＣ等の外部装置から入力された記録指令（画像データを含む。）に基づき、ヘッド１のドライバＩＣ１９（図４参照）及び搬送モータ（図示略）を制御し、用紙９上に画像を記録する。具体的には、ノズル１１ｎからインク滴を吐出させる吐出動作と、ローラ対４ａ，４ｂによって用紙９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。

次に、図２～図６を参照し、ヘッド１の構成について説明する。

ヘッド１は、図２及び図４に示すように、流路基板１１、圧電アクチュエータ１２及びＣＯＦ１８（配線部材の一例）を有する。

流路基板１１は、図４に示すように、リザーバ部材１１ａ、圧力室プレート１１ｂ及びノズルプレート１１ｃを有する。なお、図２では、リザーバ部材１１ａの図示を省略している。

圧力室プレート１１ｂには、複数の圧力室１１ｍが形成されている。ノズルプレート１１ｃには、複数の圧力室１１ｍにそれぞれ連通する複数のノズル１１ｎが形成されている。リザーバ部材１１ａには、複数の共通供給流路１１ｓ１及び複数の共通帰還流路１１ｓ２が形成されている。各共通供給流路１１ｓ１及び各共通帰還流路１１ｓ２は、複数の圧力室１１ｍに共通の流路である。各共通供給流路１１ｓ１及び各共通帰還流路１１ｓ２は、インクを貯留するタンク（図示略）と連通している。

圧力室１１ｍは、図２に示すように、紙幅方向に配列され、搬送方向に並ぶ４つの圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４を構成している。各圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４において、圧力室１１ｍは紙幅方向に等間隔に配置されている。４つの圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４のうち図２の右側の２つの圧力室列１１ｍ１，１１ｍ２を構成する圧力室１１ｍは、紙幅方向の位置が異なるように千鳥状に配列されている。４つの圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４のうち図２の左側の２つの圧力室列１１ｍ３，１１ｍ４を構成する圧力室１１ｍは、紙幅方向の位置が異なるように千鳥状に配列されている。

ノズル１１ｎは、図２に示すように、圧力室１１ｍと同様、紙幅方向に配列され、搬送方向に並ぶ４つのノズル列を構成している。各ノズル列において、ノズル１１ｎは紙幅方向に等間隔に配置されている。４つのノズル列のうち図２の右側の２つのノズル列を構成するノズル１１ｎは、紙幅方向の位置が異なるように千鳥状に配列されている。４つのノズル列のうち図２の左側の２つのノズル列を構成するノズル１１ｎは、紙幅方向の位置が異なるように千鳥状に配列されている。

ノズルプレート１１ｃは、図４に示すように、圧力室プレート１１ｂの下面に接着されている。即ち、ノズルプレート１１ｃは、圧力室プレート１１ｂに対して圧電アクチュエータ１２と反対側に配置されている。ノズルプレートの下面は、本発明の第１面の一例である。

リザーバ部材１１ａは、圧力室プレート１１ｂの上面に、圧電アクチュエータ１２を介して接着されている。

リザーバ部材１１ａには、複数の共通供給流路１１ｓ１及び複数の共通帰還流路１１ｓ２に加え、各共通供給流路１１ｓ１と複数の圧力室１１ｍとを連通させる複数の供給流路１１ｔ１、及び、各共通帰還流路１１ｓ２と複数の圧力室１１ｍとを連通させる複数の帰還流路１１ｔ２が形成されている。さらに、リザーバ部材１１ａには、それぞれ紙幅方向に延びる４つの凹部１１ａｘが形成されている。４つの凹部１１ａｘは、リザーバ部材１１ａの下面に形成され、圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４のそれぞれと鉛直方向に対向している。供給流路１１ｔ１は、本発明の第１流路の一例であり、帰還流路１１ｔ２は、本発明の第２流路の一例である。

圧力室プレート１１ｂの上面には、振動板１７が設けられている。振動板１７は、例えば圧力室プレート１１ｂを構成するシリコン単結晶基板の表面を酸化又は窒化することにより形成された絶縁層であり、圧力室プレート１１ｂの上面の略全体に配置されている。振動板１７は、圧電アクチュエータ１２と圧力室プレート１１ｂとの間に配置され、複数の圧力室１１ｍを覆っている。振動板１７の上面は、本発明の第２面の一例である。また、ノズルプレート１１ｃ、圧力室プレート１１ｂ、及び振動板１７を合わせたものが、本発明の第１基板の一例である。

振動板１７において、各供給流路１１ｔ１と鉛直方向に対向する部分には、貫通孔１７ｘ１（第１孔の一例）が形成されている。また、振動板１７において、各帰還流路１１ｔ２と鉛直方向に対向する部分には、貫通孔１７ｘ２（第２孔の一例）が形成されている。ポンプ（図示略）の駆動により、タンク内のインクが共通供給流路１１ｓ１に供給され、各供給流路１１ｔ１及び各貫通孔１７ｘ１を通って、各圧力室１１ｍに供給される。また、ポンプ（図示略）の駆動により、各圧力室１１ｍ内のインクは、各貫通孔１７ｘ２及び各帰還流路１１ｔ２を通って、共通帰還流路１１ｓ２に流れ込み、タンクに回収される。

圧電アクチュエータ１２は、図４に示すように、圧力室プレート１１ｂの上面に振動板１７を介して配置され、圧力室プレート１１ｂに形成された全ての圧力室１１ｍを覆っている。

圧電アクチュエータ１２は、下から順に、共通電極１２ｂ、４つの圧電体１２ｃ及び複数の個別電極１２ｄを有する。

共通電極１２ｂは、振動板１７の上面に配置されている。

共通電極１２ｂは、図２及び図３に示すように、搬送方向に互いに離隔した、第１共通電極１２ｂ１、第２共通電極１２ｂ２、第３共通電極１２ｂ３及び第４共通電極１２ｂ４を含む。各共通電極１２ｂ１～１２ｂ４は、各圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４を構成する複数の圧力室１１ｍに共通の電極であり、各圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４を構成する複数の圧力室１１ｍと鉛直方向に対向している。換言すると、共通電極１２ｂは、圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４に合わせて、４分割されている。各共通電極１２ｂ１～１２ｂ４は、例えば白金（Ｐｔ）からなる。

図２及び図３に示すように、４つの圧電体１２ｃはそれぞれ、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４の上面において、紙幅方向に延び、圧力室列１１ｍ１～１１ｍ４を構成する全ての圧力室１１ｍを覆っている。各圧電体１２ｃは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる。

個別電極１２ｄは、各圧電体１２ｃの上面に複数配置され、圧力室１１ｍのそれぞれと鉛直方向に対向している。

図２及び図３に示すように、複数の個別電極１２ｄは、複数の圧力室１１ｍと同様、紙幅方向に配列され、搬送方向に並ぶ４つの個別電極列１２ｄ１～１２ｄ４を構成している。各個別電極列１２ｄ１～１２ｄ４を構成する複数の個別電極１２ｄは、各共通電極１２ｂ１～１２ｂ４と鉛直方向に対向している。各個別電極列１２ｄ１～１２ｄ４において、個別電極１２ｄは紙幅方向に等間隔に配置されている。４つの個別電極列１２ｄ１～１２ｄ４のうち図３の右側の２つの個別電極列１２ｄ１，１２ｄ２を構成する個別電極１２ｄは、紙幅方向の位置が異なるように千鳥状に配列されている。４つの個別電極列１２ｄ１～１２ｄ４のうち図３の左側の２つの個別電極列１２ｄ３，１２ｄ４を構成する個別電極１２ｄは、紙幅方向の位置が異なるように千鳥状に配列されている。

個別電極１２ｄ、共通電極１２ｂ、及び圧電体１２ｃの個別電極１２ｄと共通電極１２ｂとで挟まれた部分は、個別電極１２ｄへの電圧の印加に応じて変形可能な、圧電素子１２ｘとして機能する。即ち、圧電アクチュエータ１２は、複数の圧力室１１ｍのそれぞれと対向する複数の圧電素子１２ｘを有する。個別電極１２ｄへの電圧の印加に応じて、圧電素子１２ｘが駆動すること（例えば、圧力室１１ｍに向かって凸となるように変形すること）により、圧力室１１ｍの容積が変化し、圧力室１１ｍ内のインクに圧力が付与され、ノズル１１ｎからインクが吐出される。

圧電アクチュエータ１２は、さらに、複数の個別配線１２ｅ、複数の個別接点１２ｆ、２つの共通接点１２ｇ、複数の環状配線１３、共通配線１４及び複数の連結配線１５を有する。これら配線１２ｅ，１３～１５及び接点１２ｆ，１２ｇは、互いに同じ材料（例えばアルミニウム（Ａｌ））からなる。

個別配線１２ｅは、個別電極１２ｄ毎に設けられており、個別電極１２ｄとこれに対応する個別接点１２ｆとを繋いでいる。各環状配線１３は、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４のいずれかに接続されている。共通配線１４は、複数の連結配線１５を介して共通電極１２ｂ１～１２ｂ４に接続されている。さらに、共通配線１４は、２つの共通接点１２ｇに接続されている。

図４に示すように、各個別接点１２ｆは、圧力室プレート１１ｂにおいてリザーバ部材１１ａに覆われていない部分と対向する位置に配置されている。２つの共通接点１２ｇも同様に、圧力室プレート１１ｂにおいてリザーバ部材１１ａに覆われていない部分と対向する位置に配置されている。

複数の個別接点１２ｆ及び２つの共通接点１２ｇは、圧電アクチュエータ１２に設けられた全ての個別電極１２ｄからなる群に対して、搬送方向の一方側（図３の右側）において、紙幅方向に１列に配列されている。複数の個別接点１２ｆは、紙幅方向に等間隔に配置されている。２つの共通接点１２ｇは、複数の個別接点１２ｆを紙幅方向に挟んでいる。

共通配線１４は、対向部分１４ａ（第１部分の一例）と、２つの接続部分１４ｂ（第２部分の一例）とを含む。対向部分１４ａは、圧電アクチュエータ１２に設けられた全ての個別電極１２ｄからなる群に対して、搬送方向の他方側（図３の左側）に設けられている。２つの接続部分１４ｂは、対向部分１４ａの紙幅方向両側（本実施形態では、対向部分１４ａの紙幅方向両端）から搬送方向の一方側（図３の右側）に延びて２つの共通接点１２ｇにそれぞれ接続されている。対向部分１４ａと２つの接続部分１４ｂとは、一体的に形成されている。個別電極１２ｄの群は、共通配線１４と複数の個別接点１２ｆの列とによって取り囲まれている。

対向部分１４ａは、紙幅方向に長尺な矩形状の部分である。各接続部分１４ｂは、搬送方向に長尺な矩形状の部分である。各接続部分１４ｂは、搬送方向の他方側（図３の左側）の端部において、対向部分１４ａに繋がり、搬送方向の一方側（図３の右側）の端部において、後述する絶縁膜１２ｉの貫通孔に入り込んだ部分（接点部１４ｂｘ）を介して、各共通接点１２ｇと電気的に接続されている。各接続部分１４ｂは、各共通電極１２ｂ１～１２ｂ４と、連結配線１５によって連結されている。

共通配線１４及び連結配線１５は、他の配線１２ｅ，１３よりも幅が大きい。各個別配線１２ｅ及び各環状配線１３の幅は、互いに略同じである。配線１２ｅ，１３～１５の厚みは、互いに略同じである。

複数の個別配線１２ｅはそれぞれ、搬送方向に延びている。各個別配線１２ｅは、搬送方向の一端に、対応する個別電極１２ｄとの接点部１２ｅｘ（図４参照）を有し、搬送方向の他端に、個別接点１２ｆを有する。

個別電極列１２ｄ４の個別電極１２ｄのうち紙幅方向の両端に位置する個別電極を除く個別電極に接続する個別配線１２ｅは、各個別電極列１２ｄ１～１２ｄ３における、紙幅方向に隣接する２つの個別電極１２ｄの間を通って、搬送方向に延びている。個別電極列１２ｄ３の個別電極１２ｄのうち紙幅方向の一方側（図２の下側）の端に位置する個別電極を除く個別電極に接続する個別配線１２ｅは、各個別電極列１２ｄ１，１２ｄ２における、紙幅方向に隣接する２つの個別電極１２ｄの間を通って、搬送方向に延びている。個別電極列１２ｄ２の個別電極１２ｄのうち紙幅方向の他方側（図２の上側）の端に位置する個別電極を除く個別電極に接続する個別配線１２ｅは、個別電極列１２ｄ１における、紙幅方向に隣接する２つの個別電極１２ｄの間を通って、搬送方向に延びている。

図５及び図６に示すように、各環状配線１３は、環状部１３ａと環状部１３ａから搬送方向に延びる延在部１３ｂとを有する。各環状部１３ａは、貫通孔１７ｘ１又は貫通孔１７ｘ２を取り囲むように形成されている。各延在部１３ｂは、環状部１３ａに繋がる一端と、共通電極１２ｂに接続されている他端とを有する。本実施形態において、各環状配線１３は、紙幅方向に隣り合ういずれの２つの圧力室１１ｍの間の隔壁とも重ならないように配置されている。貫通孔１７ｘ１を取り囲む環状部１３ａを有する環状配線１３は、第１環状配線の一例である。貫通孔１７ｘ２を取り囲む環状部１３ａを有する環状配線１３は、第２環状配線の一例である。

なお、本実施形態では、各個別配線１２ｅと共通電極１２ｂとの間の絶縁性を高めるため、絶縁膜１２ｉ（図２では図示略。図４、図６参照）が設けられている。絶縁膜１２ｉは、振動板１７の上面の略全体に配置され、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４、圧電体１２ｃ、共通配線１４及び連結配線１５を覆っている。ただし、絶縁膜１２ｉは、圧電素子１２ｘの駆動を阻害しないよう、各個別電極１２ｄの外縁部のみを覆っており、各個別電極１２ｄの中央部は絶縁膜１２ｉから露出している。絶縁膜１２ｉは、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる。

複数の個別配線１２ｅ、複数の環状配線１３、複数の個別接点１２ｆ及び２つの共通接点１２ｇは、絶縁膜１２ｉの上面に配置されている。

共通配線１４及び連結配線１５は、共通電極１２ｂと同様、振動板１７の上面に配置されており、絶縁膜１２ｉの下側に配置されている。

各個別配線１２ｅは、絶縁膜１２ｉの貫通孔に入り込んだ部分（接点部１２ｅｘ）を介して、対応する個別電極１２ｄと電気的に接続されている。各環状配線１３の延在部１３ｂは、絶縁膜１２ｉの貫通孔に入り込んだ部分（接点部１３ｘ）を介して、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４のいずれかと電気的に接続されている。

各接点部１２ｅｘは、対応する個別電極１２ｄにおける搬送方向の一方側（図２～図５の右側）の端部に設けられている。各接点部１３ｘは、各共通電極１２ｂ１～１２ｂ４における搬送方向の一方側（図５の右側）及び他方側（図５の左側）の各端部に設けられている。

図４に示すように、ＣＯＦ１８は、ポリイミド等からなる絶縁性のシート１８ｂと、個別接点１２ｆのそれぞれと電気的に接続される複数の個別配線１８ｆと、共通接点１２ｇのそれぞれと電気的に接続される２つの共通配線（図示略）とを有する。

ＣＯＦ１８の一端は、個別配線１８ｆ及び共通配線が個別接点１２ｆ及び共通接点１２ｇのそれぞれと対向した状態で、接着剤Ａを介して流路基板１１に接着されている。ＣＯＦ１８の他端は、コントローラ５（図１参照）と電気的に接続されている。

ＣＯＦ１８の一端と他端との間に、ドライバＩＣ１９が実装されている。ドライバＩＣ１９は、コントローラ５からの信号に基づいて、圧電素子１２ｘを駆動するための駆動信号を生成し、当該駆動信号を各個別電極１２ｄに供給する。共通電極１２ｂの電位は、グランド電位に維持される。駆動信号が供給されると、個別電極１２ｄの電位は、所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。

個別電極１２ｄの電位がグランド電位から駆動電位に変化すると、個別電極１２ｄと共通電極１２ｂとの間に電位差が生じる。これにより、圧電体１２ｃの、個別電極１２ｄと共通電極１２ｂとで挟まれた部分（以下、「活性部」という）に、圧電体１２ｃの厚み方向に平行な電界が作用する。このとき、活性部の分極方向（圧電体１２ｃの厚み方向）と、電界の方向とが一致することで、活性部は、圧電体１２ｃの厚み方向に伸び、圧電体１２ｃの面方向に収縮する。活性部の収縮変形に伴い、振動板１７及び圧電アクチュエータ１２における圧力室１１ｍと対向する部分が、圧力室１１ｍに向かって凸となるように変形する。これにより、圧力室１１ｍの容積が減少し、圧力室１１ｍ内のインクにエネルギーが付与され、圧力室１１ｍに連通するノズル１１ｎからインク滴が吐出される。

本実施形態において、各圧力室１１ｍは、振動板１７に形成された貫通孔１７ｘ１及び貫通孔１７ｘ２を介して、リザーバ部材１１ａに形成された対応する供給流路１１ｔ１及び帰還流路１１ｔ２と連通している。そして、貫通孔１７ｘ１及び貫通孔１７ｘ２の各々は、環状配線１３によって取り囲まれている。このため、供給流路１１ｔ１と圧力室１１ｍとの接続部分及び／又は帰還流路１１ｔ２と圧力室１１ｍとの接続部分からインクが流出したとしても、そのインクは環状配線１３の環状部１３ａによって堰き止められる。この結果、供給流路１１ｔ１と圧力室１１ｍとの接続部分及び／又は帰還流路１１ｔ２と圧力室１１ｍとの接続部分から流出したインクが、圧電アクチュエータ１２に到達する可能性を低くすることができる。

各環状配線１３の延在部１３ｂは、絶縁膜１２ｉの貫通孔に入り込んだ部分（接点部１３ｘ）を介して、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４のいずれかと電気的に接続されている。そして、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４は、グランド電位に維持されている。このため、供給流路１１ｔ１及び帰還流路１１ｔ２を流れるインクと、環状配線１３との間で電位差が生じにくく、供給流路１１ｔ１及び帰還流路１１ｔ２を流れるインクが環状配線１３と導通する可能性を低くすることができる。

また、図５に示されるように、各個別電極１２ｄに対して、貫通孔１７ｘ１を取り囲む環状配線１３の形状は、貫通孔１７ｘ２を取り囲む環状配線１３の形状と対称であり、接点部１３ｘの紙幅方向の位置が略同じである。このため、圧電素子１２ｘの変位を搬送方向において均等に保つことができる。さらに、各個別配線１２ｅの接点部１２ｅｘは、対応する個別電極１２ｄの紙幅方向の中央部に設けられているのに対し、環状配線１３の接点部１３ｘは、対応する個別電極１２ｄの紙幅方向の中央部からずれている。これにより、個別配線１２ｅを優先的に形成することができる。

各環状配線１３は、紙幅方向に隣り合ういずれの２つの圧力室１１ｍの間の隔壁とも重ならないように配置されている。換言すると、紙幅方向に隣り合う２つの圧力室の間の隔壁の上には、個別配線１２ｅのみが配置されている。このため、環状配線１３のために、紙幅方向に隣り合う２つの圧力室１１ｍの間の隔壁の厚みを大きくする必要がなく、各圧力室１１ｍの紙幅方向の幅を十分に確保することができる。

複数の個別配線１２ｅと複数の環状配線１３とは、互いに同じ材料（例えばアルミニウム（Ａｌ））からなり、互いに絶縁膜１２ｉの上面に形成されている（図４、図６参照）。このため、１つの工程で複数の個別配線１２ｅと複数の環状配線１３とを形成し易く、圧電アクチュエータ１２の製造工程数の増加を抑制することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。上記実施形態において、各環状配線１３は、接点部１３ｘを介して、共通電極１２ｂ１～１２ｂ４のいずれかと電気的に接続されていたが、これには限られない。例えば、図７に示されるように、各環状配線１３はさらに、搬送方向に延びる接続配線１６を介して他の環状配線１３とも電気的に接続されていてもよい。

具体的には、搬送方向の最も下流側（図７の最も右側）から１列目に形成されている環状配線１３を除き、各環状配線１３は、搬送方向に隣接する少なくとも１つの環状配線１３と、接続配線１６により接続されてもよい。つまり、搬送方向の最も下流側に形成されている環状配線１３は、共通電極１２ｂ１とのみ接続されており、他の環状配線１３とは接続されていなくてもよい。そして、搬送方向の最も下流側に形成されている環状配線１３は、紙幅方向に隣り合ういずれの２つの圧力室１１ｍの間の隔壁とも重ならないように配置されている。

これに対し、搬送方向の最も下流側から２列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から５列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。搬送方向の最も下流側から３列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から４列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。搬送方向の最も下流側から４列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から３列目及び７列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。搬送方向の最も下流側から５列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から２列目及び６列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。搬送方向の最も下流側から６列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から５列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。搬送方向の最も下流側から７列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から４列目及び８列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。そして、搬送方向の最も下流側から８列目に形成されている複数の環状配線１３はそれぞれ、搬送方向の最も下流側から７列目に形成されている複数の環状配線１３と、複数の接続配線１６を介して接続されている。

また、搬送方向の最も下流側から６列目及び８列目に形成されている環状配線１３（図７の左から３列目及び１列目の環状配線１３）は、接続配線１６を介して共通配線１４の対向部分１４ａと接続されている。なお、この変形例において、接続配線は、各環状配線１３と同様に絶縁膜１２ｉの上に形成されている。また、対向部分１４ａの搬送方向の幅及び各接続部分１４ｂの紙幅方向の幅は、各接続配線１６の紙幅方向の幅よりも広い。

上記変形例によれば、搬送方向の最も下流側から１列目に形成されている環状配線１３を除き、各環状配線１３は、共通電極１２ｂ２～１２ｂ４のいずれかと接続されているだけでなく、接続配線１６を介して、共通配線１４の対向部分１４ａと接続されている。つまり、共通電極１２ｂ２～１２ｂ４と、環状電極１３及び接続配線１６とが並列接続となるため、グランド抵抗を下げることができる。

上記変形例では、上記実施形態と同様に、各個別配線１２ｅは、対応する個別電極１２ｄの搬送方向下流側の端部から搬送方向の下流側に向かって延びており、圧力室プレート１１ｂの搬送方向下流側の端部に形成された対応する個別接点１２ｆに接続されている。このため搬送方向の下流側の圧力室列ほど、紙幅方向に隣接する２つの圧力室１１ｍの間の隔壁上を通過する個別配線１２ｅの数は増加する。そこで、上記変形例では、搬送方向の最も下流側から１列目の環状配線１３は、他の環状配線１３とは接続せず、紙幅方向に隣り合ういずれの２つの圧力室１１ｍの間の隔壁とも重ならないように配置されている。つまり、搬送方向の最も下流側から１列目の環状配線１３は接続配線１６とは接続されていないため、搬送方向最も下流側の圧力室列１１ｍ１に含まれ、且つ紙幅方向に隣り合ういずれの２つの圧力室１１ｍの間の隔壁の上には、個別配線１２ｅのみを配置することができる。

また、上記の変形例では、複数の環状配線１３が接続配線１６を介して搬送方向に直列に接続され、共通配線１４の対向部分１４ａに接続されている。このため、各環状配線１３が他の環状配線１３とは接続されずに共通配線１４の対向部分１４ａに接続される場合と比べると、各環状配線１３を共通配線１４の対向部分１４ａに接続するための配線の本数を減らすことができる。この結果、紙幅方向に隣り合う２つの圧力室１１ｍの間の隔壁の、紙幅方向の幅が増大するのを抑制できる。

また、上記の変形例では、対向部分１４ａの搬送方向の幅及び各接続部分１４ｂの紙幅方向の幅が、各接続配線１６の紙幅方向の幅よりも広い。このため、グランド抵抗を一層下げることができる。

上記実施形態の接点部１３ｘの水平方向の面積は、より多くの電流が流れる搬送方向の上流側に配置された接点部１３ｘほど大きくなっていてもよい。

上記実施形態において、個別配線１２ｅと、環状配線１３及び接続配線１６との短絡を防ぐため、これらの配線を覆う絶縁膜をさらに形成してもよい。

上記の実施形態及び変形例において、プリンタ１００は、プリンタ１００に対して固定されたシート幅方向に長いヘッドユニット１ｘからインクを吐出する所謂ラインヘッド方式で、記録用紙９への印刷を行う。しかし、プリンタ１００は、キャリッジによってインクジェットヘッドをシート幅方向に移動させる所謂シリアルヘッド方式で、記録用紙９への印刷を行ってもよい。

上記の実施形態及び変形例では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。ノズルからインク以外の液体を吐出する、インクジェットヘッド以外の液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。

１ヘッド
１ｘヘッドユニット
１１ａリザーバ部材
１１ｂ圧力室プレート
１１ｃノズルプレート
１１ｍ圧力室
１１ｎノズル
１１ｔ１供給流路
１１ｔ２帰還流路
１２圧電アクチュエータ
１３環状配線
１７振動板
１７ｘ１，１７ｘ２貫通孔
１００プリンタ

Claims

液体吐出ヘッドであって、
複数の圧力室が形成された第１基板であって、前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数のノズルが開口する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面であって、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の第１孔、及び、前記複数の第１孔とそれぞれ連通する前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の第２孔が開口する第２面とを有する第１基板と、
前記第１基板の前記第２面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータと、
前記第１基板の前記第２面に接合された第２基板であって、前記複数の第１孔を介して前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の第１流路及び前記複数の第２孔を介して前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の第２流路が形成された、第２基板と、
前記圧電アクチュエータと接続され、前記第１基板の前記第２面において前記複数の第１孔をそれぞれ取り囲む複数の第１環状配線と、
前記圧電アクチュエータと接続され、前記第１基板の前記第２面において前記複数の第２孔をそれぞれ取り囲む複数の第２環状配線とを備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記第１基板の前記第２面に前記複数の圧力室を覆うように配置された第１電極と、
前記第１電極の前記第１基板とは反対側の面に配置された圧電体と、
前記圧電体の前記第１電極とは反対側の面に前記複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された複数の第２電極とを有し、
前記第１電極にはグランド電位が付与され、
前記複数の第２電極の各々には前記グランド電位及び駆動電位が選択的に付与され、
前記複数の第１環状配線及び前記複数の第２環状配線は、前記圧電アクチュエータの前記第１電極に接続されており、
前記圧電アクチュエータを部分的に覆う絶縁膜をさらに備え、
前記絶縁膜には複数の第１貫通孔及び複数の第２貫通孔が形成されており、
前記複数の第１環状配線はそれぞれ、前記複数の第１貫通孔に入り込んだ複数の第１接点部を介して、前記圧電アクチュエータの前記第１電極に接続され、
前記複数の第２環状配線はそれぞれ、前記複数の第２貫通孔に入り込んだ複数の第２接点部を介して、前記圧電アクチュエータの前記第１電極に接続されており、
前記第１基板は前記第１面に沿う第１方向の第１端及び第２端を有し、
前記複数の圧力室は前記第１面に沿い且つ前記第１方向と交差する第２方向に並べられており、
前記複数の圧力室の各々は前記第１方向に延在し、
前記複数の第１孔の各々は、対応する圧力室の前記第１端側の端部と重なり、
前記複数の第２孔の各々は、対応する圧力室の前記第２端側の端部と重なり、
前記複数の第１環状配線の各々、及び、前記複数の第２環状配線の各々は、前記第２方向に隣り合ういずれの２つの圧力室の間の隔壁とも重ならない、液体吐出ヘッド。
液体吐出ヘッドであって、
複数の圧力室が形成された第１基板であって、前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数のノズルが開口する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面であって、前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の第１孔、及び、前記複数の第１孔とそれぞれ連通する前記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の第２孔が開口する第２面とを有する第１基板と、
前記第１基板の前記第２面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータと、
前記第１基板の前記第２面に接合された第２基板であって、前記複数の第１孔を介して前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の第１流路及び前記複数の第２孔を介して前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の第２流路が形成された、第２基板と、
前記圧電アクチュエータと接続され、前記第１基板の前記第２面において前記複数の第１孔をそれぞれ取り囲む複数の第１環状配線と、
前記圧電アクチュエータと接続され、前記第１基板の前記第２面において前記複数の第２孔をそれぞれ取り囲む複数の第２環状配線とを備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記第１基板の前記第２面に前記複数の圧力室を覆うように配置された第１電極と、
前記第１電極の前記第１基板とは反対側の面に配置された圧電体と、
前記圧電体の前記第１電極とは反対側の面に前記複数の圧力室とそれぞれ対向するように配置された複数の第２電極とを有し、
前記第１電極にはグランド電位が付与され、
前記複数の第２電極の各々には前記グランド電位及び駆動電位が選択的に付与され、
前記複数の第１環状配線及び前記複数の第２環状配線は、前記圧電アクチュエータの前記第１電極に接続されており、
前記圧電アクチュエータを部分的に覆う絶縁膜をさらに備え、
前記絶縁膜には複数の第１貫通孔及び複数の第２貫通孔が形成されており、
前記複数の第１環状配線はそれぞれ、前記複数の第１貫通孔に入り込んだ複数の第１接点部を介して、前記圧電アクチュエータの前記第１電極に接続され、
前記複数の第２環状配線はそれぞれ、前記複数の第２貫通孔に入り込んだ複数の第２接点部を介して、前記圧電アクチュエータの前記第１電極に接続されており、
前記第１基板は前記第１面に沿う第１方向の第１端及び第２端を有し、
前記複数の圧力室の各々は前記第１方向に延在し、
前記複数の第１孔の各々は、対応する圧力室の前記第１端側の端部と重なり、
前記複数の第２孔の各々は、対応する圧力室の前記第２端側の端部と重なり、
前記複数の圧力室は前記第１方向に並ぶ複数の圧力室列を形成し、
前記複数の圧力室列の各々は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って形成され、
前記複数の第１孔は前記第１方向に並ぶ複数の第１孔列を形成し、
前記第１端に最も近い第１孔列を構成する複数の第１孔を取り囲む複数の第１環状配線の各々は、前記第１端に最も近い圧力室列を構成し且つ前記第２方向に隣り合ういずれの２つの圧力室の間の隔壁とも重ならない、液体吐出ヘッド。
前記複数の第２孔は前記第１方向に並ぶ複数の第２孔列を形成し、
前記複数の第１孔列と前記複数の第２孔列は、前記第１方向に交互に並んでおり、
前記複数の第１環状配線の各々は、前記複数の第２環状配線のうちの少なくとも一つの第２環状配線と前記第１方向に隣接し、
前記第１端に最も近い第１孔列を構成する複数の第１孔を取り囲む複数の第１環状配線を除き、前記複数の第１環状配線の各々は、前記複数の第２環状配線のうちの前記第１方向に隣接する少なくとも一つの第２環状配線と、接続配線により接続されており、
前記複数の第２環状配線の各々は、前記複数の第１環状配線のうちの前記第１方向に隣接する少なくとも一つの第１環状配線と前記接続配線により接続されている請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
前記第１基板の前記第２面にはさらに、共通配線が形成されており、
前記共通配線は、前記第２方向に延びる第１部分と、前記第１部分の前記第２方向の両端部からそれぞれ前記第１方向に延びる２つの第２部分とを有し、
前記共通配線の前記第１部分は、前記第１方向において、前記複数の第２環状配線よりも前記第２端に近く、
前記第１部分の前記第１方向の幅、及び前記第２部分の各々の前記第２方向の幅は、前記接続配線の前記第２方向の幅よりも広く、
前記第２端に最も近い第２孔列を構成する複数の第２孔を取り囲む複数の第２環状配線の各々は、前記第１部分と、前記接続配線により接続されており、
前記第２部分の各々の前記第１方向の端部には、配線部材との接点が設けられている請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
前記複数の第２接点部の各々の前記第２面に沿った面積は、前記複数の第１接点部のうちの前記第１方向の前記第１端側に隣接する第１接点部の前記第２面に沿った面積よりも大きい請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
前記絶縁膜にはさらに、複数の第３貫通孔が形成されており、
前記複数の第２電極の前記第１端側の端部にはそれぞれ、前記複数の第３貫通孔に入り込んだ複数の第３接点部を介して複数の個別配線が接続されており、
前記複数の第３接点部の各々は、対応する第２電極の、前記第２方向の中央部分に設けられており、
前記複数の第３接点部の各々は、前記複数の第１接点部及び前記複数の第２接点部のいずれとも、前記第２方向の位置が異なる請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
前記複数の個別配線、前記複数の第１環状配線、前記複数の第２環状配線、及び前記接続配線は、前記絶縁膜の、前記第１基板とは反対側の面に形成されている請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
前記複数の第１環状配線及び前記複数の第２環状配線を覆う、第２の絶縁膜をさらに備える請求項７に記載の印刷装置。