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JP7035853B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド、液体吐出装置 Download PDF

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Description

本開示は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置に関する。
ノズルから液体を吐出させる液体吐出装置では、内部に流路を有する流路基板に、ノズルを有するノズルプレートと、圧力室に接続される圧力発生部とが接続される場合がある。このような液体吐出装置では、圧力発生部から引き出された配線に、駆動回路を有する配線基板が電気的に接続される場合がある。例えば、特許文献1には、駆動回路から配線を介して供給される駆動信号によって圧力発生部を駆動し、圧力室の圧力を変化させてノズルから液体を吐出させる技術が記載されている。
特開2012-143948号公報
このような液体吐出装置では、流路基板に配線基板を実装する際、例えば、NCF(Non Conductive Film)やACF(Anisotropic Conductive Film)と呼ばれるフィルム状の接着剤が用いられる。配線基板は、圧力発生部から引き出された配線に、この接着剤を介して熱圧着されて電気的に接続される。そのため、流路基板は、この実装時の熱圧着による荷重を受けることになるが、従来の技術では、この熱圧着が流路基板にどのような影響を与えるかについて充分に考慮されているとはいえない。発明者らは、流路基板に配線基板を実装する際の熱圧着により、流路基板に接続されたノズルプレートに損傷等を与える不具合があることを知見した。
本開示の一形態によれば、液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドが提供される。この液体吐出ヘッドは、内部に前記液体の流路を備える流路基板と、前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、複数の圧力室を有する圧力室基板と、前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を備える。前記流路基板と前記圧力室基板には、前記複数の圧力室を含む複数の個別流路が設けられる。前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。前記流路基板には、前記複数の個別流路に共通に連通する第二共通流路が設けられる。前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設される。前記第二吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第二吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。前記ノズルプレート、前記第二吸振体、および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記接続部が前記ノズルプレートと前記第二吸振体との間の位置になるように配設される。
本開示の第二の形態によれば、液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドが提供される。この液体吐出ヘッドは、内部に前記液体の流路を備える流路基板と、前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、複数の圧力室を有する圧力室基板と、前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を備える。前記流路基板と前記圧力室基板には、前記複数の圧力室を含む複数の個別流路が設けられる。前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。前記流路基板には、前記複数の個別流路に共通に連通する第二共通流路が設けられる。前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設される。前記第二吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第二吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。前記第二共通流路には、前記複数の個別流路のそれぞれから液体が排出される。
本開示の第三の形態によれば、液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドが提供される。この液体吐出ヘッドは、内部に前記液体の流路を備える流路基板と、前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、複数の圧力室を有する圧力室基板と、前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を備える。前記流路基板と前記圧力室基板には、前記複数の圧力室を含む複数の個別流路が設けられる。前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。前記流路基板には、前記複数の個別流路に共通に連通する第二共通流路が設けられる。前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設される。前記第二吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第二吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。前記流路基板には、前記複数の個別流路の前記第二共通流路とは反対側に共通に連通する第一共通流路が設けられる。前記第一共通流路には、前記第一共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第一吸振体が、前記第一共通流路の内壁の一部となる位置に配設される。前記第一吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第一吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される。
第1実施形態の液体吐出装置100の構成を模式的示す説明図。 液体吐出ヘッドの主要なヘッド構成材の上方側からの分解斜視図。 液体吐出ヘッドの主要なヘッド構成材の下方側からの分解斜視図。 図2における4-4線に沿った液体吐出ヘッドの断面図。 本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法を表すフロー図。 液体吐出ヘッドの+Z方向側の表面を表す説明図。
A.実施形態:
図1は、第1実施形態の液体吐出装置100の構成を模式的示す説明図である。液体吐出装置100は、液体の一例であるインクの液滴を媒体12に吐出して印刷する、インクジェット方式の印刷装置である。媒体12は、印刷用紙の他、樹脂フィルムや布等の任意の材質の印刷対象を採用可能である。図1以降の各図に示したX方向は、液体吐出ヘッド26の搬送方向に沿った主走査方向であり、Y方向は、主走査方向と直交する、媒体12の送り方向である副走査方向である。Z方向は、インクの吐出方向であり、本実施形態において、鉛直方向と平行である。以下の説明において、説明の便宜上、向きを特定する場合には、正の方向を「+」、負の方向を「-」として、方向表記に正負の符合を併用する。
液体吐出装置100は、液体容器14と、媒体12を送り出す搬送機構22と、制御ユニット20と、ヘッド移動機構24と、液体吐出ヘッド26とを備える。液体容器14は、液体吐出ヘッド26から吐出される複数種のインクを個別に貯留する。液体容器14は、ポンプによって構成される図示しない流動機構を備える。液体吐出装置100は、この流動機構によって、液体吐出ヘッド26の内部の流路にインクを通過させて移動し、ノズルNzからインクを吐出するとともに、インクを循環させて液体容器14に再びインクを貯留する。液体容器14としては、可撓性フィルムで形成された袋状のインクパックや、インクを補充可能なインクタンクなどが利用可能である。ノズルNzは、インクを吐出する円形状の貫通孔である。
制御ユニット20は、CPU(Central Processing Unit)や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、搬送機構22やヘッド移動機構24、液体吐出ヘッド26を統括制御する。搬送機構22は、制御ユニット20の制御下で動作し、媒体12をY方向に沿って搬送する。
ヘッド移動機構24は、媒体12の印刷範囲に亘ってX方向に掛け渡された搬送ベルト23と、液体吐出ヘッド26を収容して搬送ベルト23に固定するキャリッジ25とを備える。ヘッド移動機構24は、制御ユニット20の制御下で動作し、液体吐出ヘッド26を主走査方向に沿ってキャリッジ25ごと往復移動させる。キャリッジ25の往復移動の際、キャリッジ25は図示しないガイドレールにより案内される。なお、液体容器14を液体吐出ヘッド26と共にキャリッジ25に搭載したヘッド構成としてもよい。
液体吐出ヘッド26は、ヘッド構成材を積層した積層体である。液体吐出ヘッド26は、図1に示すように、ノズルNzの列を副走査方向に沿って並べたノズル列を備える。液体吐出ヘッド26は、液体容器14が貯留するインク色ごとに用意され、液体容器14から供給されるインクを、制御ユニット20の制御下で、複数のノズルNzから媒体12に向けて吐出する。液体吐出ヘッド26の往復移動の間のノズルNzからのインク吐出により、媒体12に所望の画像等の印刷がなされる。図1の破線で示された矢印は、液体容器14と液体吐出ヘッド26とのインクの移動を模式的に表している。本実施形態の液体吐出ヘッド26は、図示しない流動機構によって液体容器14との間でインクを循環させる。
図2は、液体吐出ヘッド26の主要なヘッド構成材の上方側からの分解斜視図である。図3は、液体吐出ヘッド26の主要なヘッド構成材の下方側からの分解斜視図である。図4は、図2における4-4線に沿った液体吐出ヘッド26の断面図である。図示する各構成部材の厚みは、実際の厚みを示しているものではない。以下、図2から図4を参照して本実施形態の液体吐出ヘッド26のインクの流路構成について説明する。
液体吐出ヘッド26は、内部にインクの流路を形成する流路基板30と、ノズルプレート52と、圧力室基板40と、圧電素子44を保護する保護部材50と、インク供給用の第一ケース部材60と、インク回収用の第二ケース部材70と、第一吸振体53と、第二吸振体54とを備える。
流路基板30は、Y方向に長尺な平面状のプレート体である。液体吐出ヘッド26のインクの吐出方向側を下側としたとき、流路基板30の上面には、第一ケース部材60と第二ケース部材70が装着され、両ケース部材の間には、圧力室基板40が接続される。流路基板30の下面であって、流路基板30を挟んで圧力室基板40と対向する位置には、ノズルを備えたノズルプレート52と、第一吸振体53と、第二吸振体54とが接続される。本実施形態において、流路基板30は、シリコン製の単結晶基板である。流路基板30の内部には、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に用いられる加工技術を適用することによって、後述する各種の流路が形成される。流路基板30は、3Dプリンターやレーザー造形などによる三次元造形によって形成されてもよい。
液体吐出ヘッド26の各種の流路は、流路基板30の内部に設けられた貫通孔や凹状の溝と、各プレート体とを接続することにより形成される。より具体的には、流路基板30は、プレート下面の凹状の溝をノズルプレート52や第一吸振体53、第二吸振体54で閉鎖することで、ノズルプレート52や第一吸振体53、第二吸振体54との間に流路を形成する。以下、各部の構成を、インクの供給側である上流側から、排出側である下流側までの流路形成と関連付けて説明する。
第一ケース部材60は、Y方向に長尺なプレート体であり、内部にインク受入室61を備える。インク受入室61は、Z方向側を開口された凹状の溝がY方向に沿って延在する長尺な空間である。インク受入室61は、液体容器14からインク導入口62を介して供給されたインクを受け入れるインク貯留室の一部を構成する。第一ケース部材60は、樹脂材料の射出成形により形成される。本実施形態の液体吐出ヘッド26では、上述したようにインクの循環流路のうち、上流側をインク受入室61としているが、流路を逆向きにしてインク受入室61を下流側としてもよい。
流路基板30の内部にはインクの流路が形成されている。より具体的には、流路基板30は、上流側から順に、インク流入室131と、第一共通流路132と、第一供給路133と、第一連通路134と、第一個別流路135と、第二連通路136と、第二個別流路137と、第二供給路138と、第二共通流路139と、インク排出室140とを有する。
インク流入室131は、図2に示すように、Y方向に沿って長尺な開口を有する貫通孔である。インク流入室131は、図4に示すように、インク受入室61と重なるように、第一ケース部材60は、流路基板30に組み付けられる。これにより、インク流入室131は、インク受入室61と接続される。
第一共通流路132は、図3および図4に示すように、流路基板30の下面側に形成された長尺な凹状の溝である。第一共通流路132は、インク流入室131と接続されて一つの共通液室を構成する。第一共通流路132は、流路基板30のプレート下面側の開口部分を第一吸振体53によって閉鎖されて流路として形成される。すなわち、第一共通流路132の内壁の一部は、第一吸振体53によって構成されている。
第一吸振体53は、インク流入室131および第一共通流路132における圧力変動を吸収する可撓性を有する平面状のフィルムである。本実施形態において、第一吸振体53は、コンプライアンス基板で構成される。これにより、インク流入室131および第一共通流路132によって構成される共通流路のコンプライアンスを増加させることができ、インクを吐出する際のクロストークの発生を抑制している。
第一供給路133は、図2および図4に示すように、流路基板30を貫通して第一共通流路132に至る貫通孔である。第一供給路133は、一つの第一共通流路132に対して、ノズルNzの数と同じ数だけ備えられる。これにより、第一供給路133は、第一共通流路132から各個別流路へ分岐させる供給口となる。第一供給路133は、ノズルNzごとに設けられた圧力室Chの一端と接続される。
圧力室Chは、図2および図4に示すように、圧力室基板40の下面に形成された凹状の溝である。圧力室Chは、圧力室基板40の溝と流路基板30の上面とによって囲まれる流路であり、圧力室基板40の下面が流路基板30の上面と接続されることによって形成される。このように、圧力室Chおよび第一供給路133は、圧力室基板40および流路基板30のうち供給側である第一連通路134側に、圧力室基板40の一部と流路基板30の一部とによって形成される。
第一連通路134は、図2および図4に示すように、流路基板30を厚み方向に貫通する貫通孔であり、流路基板30の圧力室基板40側とノズルプレート52側とのそれぞれに開口を有する。第一連通路134は、ノズルNzの数だけ設けられる個別流路の一部である。本実施形態において、第一連通路134の開口のうち、流路基板30の下面側の開口は、ノズルプレート52によって閉じられる。この流路基板30の下面側の第一連通路134の開口に、ノズルNzが位置している。第一連通路134の開口のうち流路基板30の上面側の開口は、圧力室基板40によって閉じられて圧力室Chの他端側と接続される。これにより、圧力室ChとノズルNzとが、第一連通路134によって連通された状態となる。
ノズルプレート52は、流路基板30の下面側に接続される板状の部材である。第一連通路134と、後述の第一個別流路135および第二連通路136とを、流路基板30のプレートの下面側で閉鎖する。本実施形態において、ノズルプレート52は、シリコン製の単結晶基板である。ノズルプレート52は、流路基板30と同様に、加工技術を適用することによって、図2のような列状のノズルNzを形成される。これにより、ノズルNzを高い精度で加工することができる。本実施形態において、ノズルNzによるインクの吐出方向は、上述したように、Z方向であり、ノズルプレート52の面方向は吐出方向と垂直であるXY平面と平行である。
第一個別流路135は、図3および図4に示すように、流路基板30の下面とノズルプレート52の上面との界面側に形成された凹状の溝であり、ノズルNzの数だけ設けられる。第一個別流路135は、界面側でなく流路基板30の内部側に中空の流路として形成されてもよい。また、第一個別流路135は、流路基板30とノズルプレート52との界面側において、流路基板30の流路基板30と圧力室基板40との両方にわたって形成されてもよく、ノズルプレート52の上面に形成される凹状の溝のように、流路基板30またはノズルプレート52のいずれか一方の片面側に形成されてもよい。本実施形態において、第一個別流路135は、流路基板30の下面、すなわちノズルプレート52側で第一連通路134と接続される。第一個別流路135は、流路基板30の下面側をノズルプレート52によって閉鎖され、ノズルプレート52の面方向に沿って延びる個別流路として形成される。これにより、第一個別流路135は、第一個別流路135のインクの流通方向が、ノズルNzからのインクの吐出方向であるZ方向に垂直な向きであるX方向に沿った向きとして形成される。すなわち、第一個別流路135の内壁の一部は、ノズルプレート52によって構成されている。第一個別流路135は、ノズルNz以降である下流側、すなわち排出側にインクを流通させる排出口として機能する個別流路の一部である。第一個別流路135は、第一連通路134のノズルプレート52側の端部と、第二連通路136のノズルプレート52側の端部とを連通している。
第二連通路136は、第一個別流路135と接続された流路である。第二連通路136は、ノズルNzの数と同じ数だけ備えられ、排出側の個別流路の一部を構成する。本実施形態において、第二連通路136は、図2および図4に示すように、流路基板30を厚み方向に貫通する貫通孔であり、流路基板30の圧力室基板40側とノズルプレート52側とのそれぞれに開口を有する。図4の第二連通路136には、第二連通路136のインクの流通方向D1を模式的に表す矢印が示されている。本実施形態において、第二連通路136は流路基板30の貫通孔であるため、第二連通路136におけるインクの流通方向D1の幅は、流路基板30の厚みの大きさと略同一である。本明細書において、インクの流通方向とは、流路を巨視的に見たときに、インクが流路内を流れる方向を表す。
第二個別流路137は、第二連通路136と接続された流路であり、ノズルNzの数と同じ数だけ備えられる。第二個別流路137は、図2および図4に示すように、流路基板30のプレート上面、すなわち流路基板30と圧力室基板40との界面側に形成された凹状の溝である。第二個別流路137は、界面側でなく流路基板30の内部側に中空の流路として形成されてもよい。また、第二個別流路137は、流路基板30と圧力室基板40との界面側において、流路基板30と圧力室基板40との両方にわたって形成されてもよく、流路基板30の上面側または圧力室基板40の下面側に形成される凹状の溝のように、流路基板30または圧力室基板40のいずれか一方の片面側に形成されてもよい。第二個別流路137は、ノズルNzよりも排出側の個別流路の一部を構成する。本実施形態において、第二個別流路137の一端は、流路基板30の上面側、すなわち圧力室基板40側で第二連通路136と接続される。第二個別流路137は、圧力室基板40によって閉鎖されて、圧力室基板40の面方向に沿って延びる流路として形成される。すなわち、第二個別流路137の内壁の一部は、圧力室基板40によって構成されている。第二個別流路137は、第二供給路138と連続するように形成される。
第二供給路138は、図2および図4に示すように、流路基板30を貫通して第二共通流路139に至る貫通孔である。第二供給路138は、第二個別流路137の他端側で接続され、第二共通流路139に連通する流路である。第二供給路138は、ノズルNzの数と同じ数だけ備えられる排出側の個別流路の一部である。第二供給路138のそれぞれは、一つの共通液室となる第二共通流路139に接続される。これにより、第二供給路138は、個別流路から排出側の共通液室への供給口、すなわち個別流路の排出側の出口として機能する。
このように、個別流路は、第一供給路133と、圧力室Chと、第一連通路134と、第一個別流路135と、第二連通路136と、第二個別流路137、第二供給路138とによって構成される。この個別流路にノズルNzと圧力発生部とを接続されて一つの液体吐出部80を構成している。本実施形態の液体吐出ヘッド26では、ノズルNzの数と同じ数の液体吐出部80が、流路基板30の長手方向であるY方向に沿った向きに配列されている。これにより、複数のノズルNzからインクを吐出させることができ、液体吐出ヘッド26一つあたりの解像度を高めることができる。
第二共通流路139は、図3および図4に示すように、流路基板30の下面側に形成された一つの長尺な凹状の溝である。第二共通流路139は、インク排出室140と接続されて一つの共通液室を構成する。第二共通流路139は、流路基板30のプレート下面側の開口部分を第二吸振体54によって閉鎖されて流路として形成される。すなわち、第二共通流路139の内壁の一部は、第二吸振体54によって構成されている。第二吸振体54は、第一吸振体53と同じ材料によって形成されるコンプライアンス基板である。これにより、インク排出室140および第一共通流路132によって構成される排出側の共通流路のコンプライアンスを増加させることができ、インクを吐出する際のクロストークの発生を抑制している。
プレート装着座141は、図4に示す流路基板30の断面において、第一連通路134と、第二個別流路137と、第二供給路138と、第二共通流路139とによって囲まれて形成される流路基板30の一部である。プレート装着座141は、流路基板30の下面側の壁面に、流路基板30と、ノズルプレート52および第二吸振体54とを接着させるための装着座を構成する。
インク排出室140は、図2に示すように、Y方向に沿って長尺な開口を有する貫通孔である。インク排出室140は、図4に示すように、インク収容室71と重なるように、後述する第二ケース部材70と、流路基板30とが組み付けられる。これにより、インク排出室140は、第二ケース部材70内のインク収容室71と接続される。
第二ケース部材70は、Y方向に長尺なプレート体であり、内部にインク収容室71を備える。インク収容室71は、Z方向側を開口した凹状の溝がY方向に沿って延在する長尺な空間である。インク収容室71は、インク排出室140から排出されたインクを受け入れて排出側のインク貯留室の一部を構成する。インク収容室71内のインクは、図4の黒塗り矢印で示すように、インク排出口72を経て液体容器14に環流される。本実施形態において、第二ケース部材70は、第一ケース部材60と同じ樹脂材料を用いられ、射出成形により形成されるが、第二ケース部材70と第一ケース部材60とは別の材料によって形成されてもよい。なお、第二ケース部材70からのインク環流は、図示しない流動機構によって実現される。また、流路基板30への第二ケース部材70の装着は、適宜な接着剤を用いて液密になされる。
圧力室基板40は、上述した圧力室ChをノズルNzごとに形成するプレート体である。圧力室基板40は、流路基板30と同様、シリコンの単結晶基板への既述した半導体製造技術の適用を経て形成できる。圧力室基板40は、圧力室Chのほかに、振動部42を備える。
振動部42は、弾性的に振動できるよう薄板状に形成された圧力室Chの壁面である。振動部42は、圧力室基板40のうち流路基板30側とは逆側の面に備えられ、圧力室Chに面した圧力室基板40の一部、すなわち圧力室Chの天井側となる壁面、を構成する。振動部42の圧力室Ch側とは逆側の面には、圧電素子44が圧力室Chごとに備えられる。それぞれの圧電素子44は、ノズルNzに個別に対応し、駆動信号を受けて変形する受動素子である。圧電素子44は、ノズルNzの並びに対応付けて振動部42に配設されて、圧力発生部として機能する。圧電素子44の振動は、振動部42を伝達して圧力室Ch内に充填されたインクに圧力変化を引き起こす。この圧力変化が第一連通路134を経てノズルNzに及ぶことによって、ノズルNzからのインクの吐出を実現する。本実施形態において、圧電素子44は、圧力室基板40の面のうち圧力室Chを備える側とは逆側の面、すなわち圧力室基板40の上面側、に備えられる。これにより、配線基板90と圧力発生部との距離を短くし、リード電極45との接続を容易にしている。
保護部材50は、圧力室基板40を挟持すると共に、圧力室Chごとの圧電素子44へ通電するリード電極45を、圧力室基板40に対して固定する。保護部材50は、図2に示すように、Y方向に長尺なプレート体であり、振動部42の上面側に凹状の空間を形成して、振動部42を圧電素子44と共に覆う。保護部材50は、適宜な樹脂材料の射出成形により形成される。また、保護部材50は、リード電極45と電気的に接触する配線基板90の設置用に、Y方向に沿って長形な矩形貫通孔51を有する。
配線基板90は、図2に示すように、Y方向を長手方向とする一枚のフレキシブル基板である。配線基板90の一方の面には、駆動ICによって構成される平面状の駆動回路92が備えられる。本実施形態において、配線基板90は、制御ユニット20からの駆動信号を駆動回路92から受信し、リード電極45を介して圧電素子44のそれぞれに供給する。配線基板90は、圧力発生部から引き出されたリード電極45に、接着剤を介して熱圧着されて、リード電極45と電気的に接続されている。本実施形態において、接着剤には、フィルム状の接着剤であるNCF(Non Conductive Film)が用いられる。接着剤には、ACF(Anisotropic Conductive Film)が用いられてもよい。図4には、配線基板90と、リード電極45と電気的に接続された位置である接続部Cnが示されている。より具体的には、接続部Cnは、配線基板90とリード電極45とが電極に接続される、-X方向側の端部Eaと+X方向側の端部Ebとの間に挟まれた領域である。配線基板90は、Z方向側の端部一帯をリード電極45の表面に沿った向きに屈曲されることによって、接続部Cnを構成するための領域を確保している。配線基板90は、流路基板30の長手方向であるY方向に沿って、複数の液体吐出部80の圧力発生部のそれぞれに対応する接続部Cnを有し、各液体吐出部80のリード電極45と電気的に接続される。このとき、配線基板90は、短手方向を流路基板の厚み方向であるZ方向に沿った状態で流路基板30に実装される。
本実施形態の液体吐出ヘッド26では、図示しない流動機構により液体容器14から供給されたインクは、第一ケース部材60におけるインク受入室61を経て、流路基板30のインク流入室131と第一共通流路132に流れ込み、共有供給路であるインク流入室131と第一共通流路132とに充満する。共有供給路に充満したインクは、継続して供給されるインクによって、ノズルNzごとの個別流路内に押し出され、液体吐出部80に供給される。より具体的には、押し出されたインクは、個別流路の入り口となる第一供給路133のそれぞれに分岐して供給されて、圧力室Chのそれぞれに供給される。この圧力室Chにおいて、制御ユニット20により駆動制御される圧電素子44の振動を受けてノズルNzから吐出される。液体容器14からのインク供給は、ノズルNzからのインク吐出がなされている印刷状況下においても、ノズルNzからのインク吐出を伴わない状況下でも継続される。
圧力室Chへのインク供給が継続されている状況において、ノズルNzからインク吐出されなかったインクは、ノズルNz以降である排出側の流路に流通する。より具体的には、第一連通路134から第一個別流路135へ流通し、第二連通路136と第二供給路138とを経て、共通液室である第二共通流路139およびインク排出室140に押し出され、第二ケース部材70のインク収容室71に送り出される。その後、インクは液体容器14に環流する。
図5は、本実施形態の液体吐出ヘッド26の製造方法を表すフロー図である。ステップS10において、内部にインクの流路を備える平面状の流路基板30と、ノズルNzが形成されたノズルプレート52と、圧力室Chを有する圧力室基板40と、圧電素子44からなる圧力発生部とを、接着剤で接着して互いに積層する。このとき、ノズルプレート52は、ノズルNzを第一連通路134と連通する位置に合わせられ、流路基板30の一方の面に取付けられる。圧力室基板40は、流路基板30の他方の面、すなわち流路基板30を挟んでノズルプレート52と対向する位置、に取付けられる。圧力発生部は、圧力室基板40の上面側、に備えられる。本実施形態の液体吐出ヘッド26の製造方法では、流路基板30と、ノズルプレート52と、圧力室基板40と、圧力発生部とを、この順で積層するが、積層する順序は任意の順序であってもよい。ステップS20において、上述した流路基板30と、ノズルプレート52と、圧力室基板40と、圧力発生部との積層体に、配線基板90を実装する。より具体的には、配線基板90は、圧力発生部から引き出されたリード電極45に、接着剤を介して熱圧着されて積層体に実装される。このとき、配線基板90は、ノズルプレート52と、配線基板90とリード電極45との接続部とを、流路基板30の厚み方向に沿って見たとき、互いに重ならない位置に実装される。
図6は、図4の液体吐出ヘッド26の+Z方向側の表面での領域EFを表す説明図である。すなわち、図6には、流路基板30を厚み方向に沿って+Z方向を見た場合の液体吐出ヘッド26の正面図が表されている。以下、図6とともに図4を用いて本実施形態の液体吐出ヘッド26が備える各部の位置関係について詳述する。
図6には、技術の理解を容易にするため、ノズルプレート52と、第一吸振体53と、第二吸振体54とは、図示を省略し、これらの配置される位置を模式的に表している。破線によって図6に示されるE1~E6は、説明の便宜のために付した各部の端部の位置を表す。端部E1は、第二共通流路139の+X方向側の端部である。端部E2は、第二連通路136の-X方向側の端部である。端部E3は、第二連通路136の+X方向側の端部である。端部E4は、第一連通路134の-X方向側の端部である。端部E5は、第一連通路134の+X方向側の端部である。端部E6は、第一共通流路132の-X方向側の端部である。図6に示したAr1~Ar5は、説明の便宜のために付した領域であり、端部E1~E6のそれぞれに囲まれるX方向に沿った領域を表す。また、図6には、説明の便宜のため、配線基板90とリード電極45との接続部Cnがクロスハッチングによって表され、上述した接続部Cnの-X方向側の端部Eaと、接続部Cnの+X方向側の端部Ebとが、あわせて示されている。
領域Ar1は、端部E1と端部E2とによって挟まれる領域である。領域Ar1は、流路基板30に、第二吸振体54およびノズルプレート52を貼り合わせるプレート装着座141を構成する領域である。領域Ar1には、流路基板30に貼付された第二吸振体54の+X方向側の端部と、ノズルプレート52の-X方向側の端部とが位置する。
領域Ar2は、端部E2と端部E3とによって挟まれる領域である。すなわち、領域Ar2のX方向における幅は、第二連通路136のX方向における幅に等しい。本実施形態に液体吐出ヘッド26では、上述したように、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅は、流路基板30の厚みと略同一である。領域Ar2によって表される第二連通路136のX方向における幅と、図4に示した第二連通路136のインクの流通方向D1の幅とを比較したとき、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅、すなわち流路基板30の厚みの方が大きい。
領域Ar3は、端部E3と端部E4とによって挟まれる領域である。領域Ar2と領域Ar3とは、流路基板30に貼付されたノズルプレート52によって閉鎖される領域である。領域Ar4は、端部E4と端部E5とによって挟まれる領域である。すなわち、領域Ar4のX方向における幅は、第一連通路134のX方向における幅に等しい。領域Ar4は、ノズルプレート52によって封鎖されるとともにノズルNzが配置される領域である。
領域Ar5は、端部E5と端部E6とによって挟まれる領域である。領域Ar5は、流路基板30に、第一吸振体53およびノズルプレート52を貼り合わせる領域である。領域Ar5には、ノズルプレート52の+X方向側の端部と、流路基板30に貼付された第一吸振体53の-X方向側の端部と、が位置する。このように、本実施形態の液体吐出ヘッド26では、ノズルプレート52は、ノズルNzを領域Ar4の第一連通路134と重ねられるとともに、-X方向側の端部を領域Ar1内に貼付され、+X方向側の端部を領域Ar5に貼付される。
本実施形態において、第二連通路136は、第一連通路134のノズルプレート52側の開口と第一個別流路135を介して連通し、流路基板30の厚み方向に沿って圧力室基板40側に向かって延伸されて形成されている。これにより、流路基板30に端部E2が形成される。端部E2の形成により、第二吸振体54の+X方向側の端部と、ノズルプレート52の-X方向側の端部とを配置するための領域Ar1の幅を確保するためのプレート装着座141が形成される。これにより、一枚の流路基板30に対して、小型化したノズルプレート52を備えることができる。本実施形態の液体吐出ヘッド26では、流路基板30を厚み方向であるZ方向に沿って見たとき、プレート装着座141には、上述した配線基板90とリード電極45との接続部Cnが位置する。このとき、接続部Cnと、ノズルプレート52とは、互いに重ならない位置に配設されている。すなわち、流路基板30の厚み方向において、配線基板90とノズルプレート52とは互いに重ならず、駆動回路92とノズルプレート52とも互いに重ならない位置に配設されている。
本実施形態において、流路基板30に圧力室基板40やノズルプレート52を積層した状態で、配線基板90が流路基板30に実装される。このとき、流路基板30に配線基板90を実装する際の流路基板30の支持位置は、配線基板90を電極に接続する位置から流路基板30の厚み方向であるZ方向に沿った位置であって、流路基板30を挟んで配線基板90と対向する位置、すなわちプレート装着座141のうち接続部Cnに対応する領域であり図中のハッチング箇所の領域となる。この形態の液体吐出ヘッド26によれば、流路基板30の厚み方向に沿った位置において流路基板30と配線基板90とが互いに重ならない位置になるように配設される。したがって、ノズルプレート52が実装された流路基板30に配線基板90を実装する際に、ノズルプレート52に損傷等を与える不具合が発生することを抑制することができる。また、流路基板30に配線基板90を実装する際の荷重をかける方向は、配線基板90に搭載される駆動回路92の面方向に沿って行われることが多い。本実施形態の液体吐出ヘッド26によれば、流路基板30の厚み方向に沿った位置に、配線基板90に搭載される駆動回路92と、ノズルプレート52とも互いに重ならない位置に配設される。そのため、実装時に配線基板90に荷重をかける向きに合わせた位置にノズルプレート52が配置されることを回避できる。したがって、ノズルプレート52が実装された流路基板30に配線基板90を実装する際及び実装後の駆動回路の重さによりノズルプレート52に損傷等を与える不具合の発生を抑制することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッド26によれば、複数の液体吐出部80が流路基板30の長手方向であるY方向に沿って配列される。これにより、配線基板実装時のノズルプレート52への損傷を、流路基板30の全体において回避できる。また、複数の液体吐出部80のそれぞれの個別流路間の壁面が得られるため、この壁面が梁と同様な役割を果たすことによって、厚み方向であるZ方向での流路基板30の強度が増強される。したがって、流路基板30に配線基板90を実装する際の荷重を増加させることができ、配線基板90と電極との接続不良の発生を低減させることができる。
また、本実施形態の液体吐出ヘッド26では、第二吸振体54と、接続部Cnとを、Z方向に沿って見たとき、互いに重ならない位置に配設される。第一吸振体53も、第二吸振体54と同様、Z方向に見たときに、接続部Cnとも同様に互いに重ならない位置に配設される。本実施形態の液体吐出ヘッド26によれば、流路基板30の厚み方向に沿った位置に、配線基板90と、第一吸振体53および第二吸振体54とが、互いに重ならない位置に配設される。そのため、実装時に配線基板90に荷重をかける向きに合わせた位置に、第一吸振体53および第二吸振体54が配置されることを回避できる。したがって、第一吸振体53および第二吸振体54が貼付された流路基板30に、配線基板90を実装する際に第一吸振体53および第二吸振体54に損傷等を与える不具合が発生することを抑制することができる。
他方、本実施形態の液体吐出ヘッド26では、接続部Cnと、第二個別流路137とを、流路基板30の厚み方向に沿って見たとき、接続部Cnは、第二個別流路137の少なくとも一部と互いに重なる位置になるように配設される。これにより、配線基板90に電圧が印加される際に発生する熱を、第二個別流路137内を流通するインクを介して放熱することができる。また、本実施形態の液体吐出ヘッド26では、上述したように、第二個別流路137は、ノズルNzよりも下流側である排出側に配される。そのため、配線基板90からの熱を第二個別流路137内のインクに放熱させた場合であっても、熱はノズルNz近傍のインクまで到達しにくくなる。したがって、配線基板90からの熱によるノズルNz近傍のインクの温度への影響は小さくなり、印刷時の品質低下を抑制できる。また、本実施形態に液体吐出ヘッド26では、上述したように、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅は、流路基板30の厚みと略同一である。第二連通路136のX方向における幅と、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅とを比較したとき、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅、すなわち流路基板30の厚みの方が大きい。これにより、第二個別流路137からノズルまでのインクの流路の距離を稼いでいる。したがって、第二個別流路137内のインクの熱の上昇は、第二連通路136からノズルNzまで伝達されにくくなる。
また、本実施形態の液体吐出ヘッド26では、第一個別流路135は、第一個別流路135のインクの流通方向が、ノズルNzからのインクの吐出方向であるZ方向に垂直な向きであるX方向に沿った向きとして形成される。これにより、複数の液体吐出部80のそれぞれの個別流路間の壁面が得られるため、この壁面が梁と同様な役割を果たすことによって、厚み方向であるZ方向での流路基板30の強度が増強される。したがって、流路基板30に配線基板90を実装する際の荷重を増加させることができ、配線基板90と電極との接続不良の発生を低減させることができる。
また、本実施形態の液体吐出ヘッド26では、供給側の共通流路を構成するインク流入室131と第一共通流路132は、その流路域に亘って可撓性の第一吸振体53で閉鎖され、排出側の共通流路を構成する第二共通流路139とインク排出室140とは、その流路域に亘って可撓性の第二吸振体54で閉鎖されている。このため、インク流入室131と第一共通流路132に充満したインクに及ぶインク供給圧は、第一吸振体53の撓みにより減衰される。また、第二共通流路139とインク排出室140に充満したインクに及ぶインク供給圧やインク吐出の際のインク吐出圧は、第二吸振体54の撓みにより減衰される。この結果、本実施形態の液体吐出ヘッド26によれば、圧力室の振動波形と液体の流通によって発生する振動波形との振幅が増大するクロストークの発生を低減できる。
B.他の実施形態:
(B1)上記実施形態では、第一個別流路135は、ノズルプレート52によって閉鎖されて、ノズルプレート52の面方向に沿って延びる個別流路として形成される。これに対して、第一個別流路は形成されず、第一連通路のノズルプレート側の開口と第二連通路のノズルプレート側の部分とがノズルプレート側で直接接続される態様であってもよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、例えば図6の領域Ar2を省略することによって、ノズルプレートをより小型化することができる。
(B2)上記実施形態では、第一個別流路135は、流路基板30の下面側に形成された凹状の溝である。これに対して、第一個別流路は、ノズルプレートに備えられてもよく、ノズルプレートの一部と流路基板の一部とによって形成されてもよい。
(B3)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、複数の個別流路に対して一つの共通流路が接続される。これに対して、個別流路は必ずしも複数で備えられる必要はなく、一つの個別流路に対して一つの共通流路が形成される態様であってもよい。また、共通流路は必ずしも一つである必要はなく、複数の共通流路が備えられる態様であってもよい。また、複数の個別流路の全てが一つの共通流路に接続されず、複数の個別流路をいくつかのグループに分けて、グループごとに対応する複数の共通流路に接続される態様であってもよく、個別流路と共通流路とが種々の組み合わせによって接続されてもよい。
(B4)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第二個別流路137は、流路基板30のプレート上面に形成される。これに対して、第二個別流路は、流路基板に形成されず、圧力室基板に形成される態様であってもよい。第二個別流路は、圧力室とは区画され、圧力室基板の一部と流路基板の一部との少なくとも一方により形成されればよい。
(B5)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第一吸振体53は、コンプライアンス基板からなる可撓性を有する平面状のフィルムである。これに対して、第一吸振体を備えず、インク流入室および第一共通流路によって構成される共通流路を、例えばSUS板のような別の材料が閉鎖する態様であってもよく、流路基板の流路構造によって壁面を構成し共通流路を封鎖する態様であってもよい。
(B6)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第二吸振体54は、コンプライアンス基板からなる可撓性を有する平面状のフィルムである。これに対して、第二吸振体を備えず、インク排出室および第二共通流路によって構成される排出側の共通流路を、例えばSUS板のような別の材料が閉鎖する態様であってもよく、流路基板が封鎖する態様であってもよい。また、第一吸振体と第二吸振体とは、同じ材料である必要は無く別々の材料であってもよいし、一方の共通流路に第一吸振体と第二吸振体のいずれか一方を備え、他方の共通流路に吸振性能を有さない基板を備える態様であってもよい。
(B7)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、ノズルNzと接続された第一連通路134に対して、第一供給路133および圧力室Ch側からインクが供給される。これに対して、第二連通路側である第二個別流路側からインクが供給される態様のように上記実施形態の液体吐出ヘッド26とは、供給側と排出側が逆であってもよい。また、液体吐出装置に備えられる流動機構によってインクの供給方向が切り換えられることによって、供給側と排出側が適宜に切り換えられる態様であってもよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、インクの循環方向を適宜に変更することによって、ノズル近傍に残留するインクの流通性を向上させて、インクが増粘する不具合の発生を抑制することができる。また、第一供給路および圧力室側と、第二個別流路および第二連通路側との双方からインクが供給される態様であっても良い。この形態の液体吐出ヘッドによれば、ノズル近傍の液体の充填率を高めることができる。
(B8)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第一共通流路132とインク流入室131とが接続された供給側の共通液室と、第二共通流路139とインク排出室140とが接続された排出側の共通液室とを備える。これに対して、供給側および排出側の共通液室がともに備えられない態様であってもよく、いずれか一方の共通液室のみを備える態様であってもよい。共通液室を備えない態様においては、第一ケース部材および第二ケース部材の流路と、液体吐出部の流路とが、直接連通されていることが好ましい。
(B9)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、流路基板30に第一ケース部材および第二ケース部材が接続されている。これに対して、流路基板には、第一ケース部材および第二ケース部材が接続されていない態様であってもよい。このような態様においては、圧力室基板や保護部材といった第一ケース部材および第二ケース部材とは異なる積層基板や別部材によってインク受入室およびインク収容室が形成される。
(B10)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、圧力室Chは、圧力室基板40の下面に形成された凹状の溝である。これに対して、圧力室は流路基板に備えられる態様であってもよい。圧力室は、圧力室基板および流路基板の第一連通路側に、圧力室基板の一部と流路基板の一部とによって形成される態様であればよい。
(B11)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、流路基板30の厚み方向において、配線基板90とノズルプレート52とは互いに重ならず、駆動回路92とノズルプレート52とも互いに重ならない位置に配設されている。これに対して、駆動回路とノズルプレートとが互いに重なる位置に配設されてもよい。このような態様においては、配線基板とリード電極との接続部Cnと、ノズルプレートとが互いに重ならない位置となるようにして配設されればよい。
(B12)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、接続部Cnと、第二個別流路137とを、流路基板30の厚み方向に沿って見たとき、接続部Cnは、第二個別流路137の少なくとも一部と互いに重なる位置に配設される。これに対して、第二個別流路と接続部Cnとは互いに重ならない位置に配設されてもよい。
(B13)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第一個別流路135は、第一個別流路135のインクの流通方向が、ノズルNzからのインクの吐出方向であるZ方向に垂直な向きであるX方向に沿った向きとして形成される。これに対して、第一個別流路のインクの流通方向は、これに限定されず、ノズルからのインクの吐出方向に対して垂直な向きでなくともよく、インクの吐出方向に対して平行な向きであってもよい。
(B14)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第二連通路136のX方向における幅と、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅とを比較したとき、第二連通路136のインクの流通方向D1の幅、すなわち流路基板30の厚みの方が大きい。これに対して、第二連通路のインクの流通方向の幅が流路基板の厚みと略同一でなくてもよいし、第二連通路のインクの流通方向の幅が第二連通路のX方向における幅よりも小さい態様であってもよい。
(B15)上記実施形態の液体吐出ヘッド26では、第二吸振体54と、接続部Cnとを、Z方向に沿って見たとき、互いに重ならない位置に配設される。第一吸振体53も、第二吸振体54と同様、Z方向に見たときに、接続部Cnとも同様に互いに重ならない位置に配設される。これに対して、第一吸振体および第二吸振体のいずれか一方が、流路基板をZ方向に見たときに、接続部Cnと重なる位置に配設されてもよく、第一吸振体および第二吸振体のいずれもが、接続部Cnと重なる位置に配設されてもよい。
C.他の形態:
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本発明は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本発明の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本発明の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の一形態によれば、液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドが提供される。この液体吐出ヘッドは:内部に前記液体の流路を備える流路基板と;前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと;前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、圧力室を有する圧力室基板と;前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と;を備える。前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設されてよい。流路基板に圧力室基板やノズルプレートを積層した状態で、配線基板を流路基板に実装する。このとき、流路基板に配線基板を実装する際の流路基板の支持位置は、配線基板を電極に接続する位置から流路基板の厚み方向に沿った位置であって、流路基板を挟んで配線基板と対向する位置となる。この形態の液体吐出ヘッドによれば、流路基板の厚み方向に沿った位置において流路基板と配線基板とが互いに重ならない位置に配設される。したがって、ノズルプレートが実装された流路基板に配線基板を実装する際にノズルプレートに損傷等を与える不具合の発生を抑制することができる。
(2)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記配線基板は、駆動回路を備えてもよい。前記ノズルプレートおよび前記駆動回路は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記駆動回路とが互いに重ならない位置になるように配設されてよい。流路基板に配線基板を実装する際の荷重をかける方向は、配線基板に搭載される駆動回路の面方向に沿って行われることが多い。この形態の液体吐出ヘッドによれば、流路基板の厚み方向に沿った位置に、配線基板に搭載される駆動回路と、ノズルプレートとも互いに重ならない位置に配設される。そのため、実装時に配線基板に荷重をかける向きに合わせた位置にノズルプレートが配置されることを回避できる。したがって、ノズルプレートが実装された流路基板に配線基板を実装する際及び実装後の駆動回路の重さによってノズルプレートに損傷等を与える不具合の発生を抑制することができる。
(3)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路基板の前記流路は:前記流路基板を厚み方向に貫通し、前記ノズルプレート側と前記圧力室基板側とのそれぞれに開口を有する第一連通路と;一端側を前記第一連通路と接続される第一個別流路と;前記第一個別流路の他端側と接続され、前記圧力室基板側へ延びる第二連通路と;前記第二連通路と接続され、前記圧力室基板の面方向に沿って延びる第二個別流路と;を含んでよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、循環流路を備える流路基板にノズルプレートが実装された場合であっても、配線基板を実装する際にノズルプレートに損傷等を与える不具合の発生を抑制することができる。
(4)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力室、前記圧力発生部、前記第一連通路、前記第一個別流路、前記ノズル、前記第二連通路、前記第二個別流路、を含む液体吐出部が、複数組備えられてもよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、一つの液体吐出ヘッドに複数の流路とノズルが備えられる。そのため、複数のノズルからインクを吐出させることができ、液体吐出ヘッド一つあたりの解像度を高めることができる。
(5)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、複数の前記液体吐出部は、前記流路基板の長手方向に沿った向きに配列されてよい。前記配線基板は、前記長手方向に沿って、複数の前記液体吐出部の前記圧力発生部のそれぞれと電気的に接続される複数の前記接続部を備えてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、複数の液体吐出部が流路基板の長手方向に沿って配列される。これにより、配線基板実装時のノズルプレートへの損傷を、流路基板の全体において回避できる。また、複数の液体吐出部ごとの個別流路間の壁面が得られるため、厚み方向に沿った流路基板の強度が増強される。したがって、流路基板に配線基板を実装する際の荷重を増加させることができ、配線基板と電極との接続不良の発生を低減させることができる。
(6)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第二個別流路は、前記流路基板と前記圧力室基板との界面側に形成されてよい。前記接続部および前記第二個別流路は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記接続部と、前記第二個別流路の少なくとも一部とが互いに重なる位置になるように配設されてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、流路基板と圧力室基板との界面側に形成された第二個別流路の少なくとも一部が、配線基板と電極との接続部と、互いに重なる位置に配設される。これにより、配線基板に電圧が印加される際に発生する熱を、第二個別流路内を流通する液体を介して放熱することができる。
(7)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第二個別流路は、前記流路のうち、前記ノズルと接続された前記流路よりも、前記液体の排出側の前記流路、に備えられてもよい。この形態の液体吐出ヘッドでは、第二個別流路は、ノズルよりも下流側である排出側に配される。そのため、第二個別流路内の液体に配線基板から発生する熱を放熱させた場合であっても、ノズル近傍の液体の温度への影響は小さくなり、印刷時の品質低下を抑制できる。
(8)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第一個別流路の前記液体の流通方向は、前記ノズルからの前記液体の吐出方向に垂直な向き、になるようにして備えられてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、複数の液体吐出部ごとの個別流路間の壁面が得られるため、厚み方向に沿った流路基板の強度が増強される。したがって、流路基板に配線基板を実装する際の荷重を増加させることができ、配線基板と電極との接続不良の発生を低減させることができる。
(9)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第一個別流路は、前記流路基板と前記ノズルプレートとの界面側に形成され、前記ノズルプレートの面方向に沿って延びてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、流路基板に第一プレートを装着するための装着座が形成されることによって、小型化したノズルプレートを備えることができる。
(10)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第二連通路の前記液体の流通方向の幅は、前記第二連通路の前記液体の流通方向に垂直な幅よりも大きくてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、配線基板から受けた第二個別流路内の液体の熱の上昇は、第二連通路136からノズルNzまで伝達されにくくなる。
(11)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生部は、前記圧力室基板の面のうち前記圧力室を備える側とは逆側の面に備えられてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、配線基板と圧力発生部との距離を短くし、電極との接続を容易にしている。
(12)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路基板は:複数の前記圧力室のそれぞれに連通する第一共通流路と;複数の前記第二個別流路のそれぞれに前記第二連通路とは反対側で連通する第二共通流路と;を備えてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、複数の個別流路に対して一つの共通流路が接続される。これにより、個別流路それぞれにおける液体の充填率を高めることができる。
(13)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第一共通流路には、前記第一共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和する第一吸振体が、前記第一共通流路の内壁の一部となる位置に配設されてよい。前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和する第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設されてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、共通流路におけるコンプライアンスを増加させることができ、液体を吐出する際のクロストークの発生を抑制することができる。
(14)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記第一吸振体および前記第二吸振体は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第一吸振体および前記第二吸振体と、前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設されてよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、第一吸振体および第二吸振体が実装された流路基板に配線基板を実装する際に第一吸振体および第二吸振体に損傷等を与える不具合の発生を抑制することができる。
(15)上記形態の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルプレートは、シリコン基板であってよい。この形態の液体吐出ヘッドによれば、ノズルプレートのノズルを高い精度で加工できる。
(16)本開示の他の形態によれば、液体吐出装置が提供される。液体吐出装置は:上記各形態の液体吐出ヘッドと;前記液体を、前記流路を通過させて移動させる流動機構と;を備える。
(17)本開示の他の形態によれば、液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。この液体吐出ヘッドの製造方法は:内部に前記液体の流路を備える流路基板と、前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、圧力室を有する圧力室基板と、前記圧力室基板に設けられた電極との電気的接続部を有する配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を積層する。前記配線基板を、前記ノズルプレートと、前記配線基板への前記電極の接続部の位置とを、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、互いに重ならない位置に実装する。
本開示は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体吐出ヘッドまたは液体吐出装置の製造方法や液体吐出ヘッドまたは液体吐出装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体(non-transitory storage medium)等の形態で実現することができる。また、インクを吐出する液体吐出装置に限らず、インク以外の他の液体を吐出する任意の液体吐出装置にも適用することができる。例えば、以下のような各種の液体吐出装置に本発明は適用可能である。ファクシミリ装置等の画像記録装置、液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ(Field Emission Display、FED)等の電極形成に用いられる電極材吐出装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体吐出装置、精密ピペットとしての試料吐出装置、潤滑油の吐出装置、樹脂液の吐出装置、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置、基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体吐出装置、他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置等の形態で実現することができる。
12…媒体、14…液体容器、20…制御ユニット、22…搬送機構、23…搬送ベルト、24…ヘッド移動機構、25…キャリッジ、26…液体吐出ヘッド、30…流路基板、40…圧力室基板、42…振動部、44…圧電素子、45…リード電極、50…保護部材、51…矩形貫通孔、52…ノズルプレート、53…第一吸振体、54…第二吸振体、60…第一ケース部材、61…インク受入室、62…インク導入口、70…第二ケース部材、71…インク収容室、72…インク排出口、80…液体吐出部、90…配線基板、92…駆動回路、100…液体吐出装置、131…インク流入室、132…第一共通流路、133…第一供給路、134…第一連通路、135…第一個別流路、136…第二連通路、137…第二個別流路、138…第二供給路、139…第二共通流路、140…インク排出室、141…プレート装着座、Nz…ノズル

Claims (14)

  1. 液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドであって、
    内部に前記液体の流路を備える流路基板と、
    前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、
    前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、複数の圧力室を有する圧力室基板と、
    前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を備え、
    前記流路基板と前記圧力室基板には、前記複数の圧力室を含む複数の個別流路が設けられ、
    前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設され
    前記流路基板には、前記複数の個別流路に共通に連通する第二共通流路が設けられ、
    前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設され、
    前記第二吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第二吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設され、
    前記ノズルプレート、前記第二吸振体、および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記接続部が前記ノズルプレートと前記第二吸振体との間の位置になるように配設される、液体吐出ヘッド。
  2. 液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドであって、
    内部に前記液体の流路を備える流路基板と、
    前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、
    前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、複数の圧力室を有する圧力室基板と、
    前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を備え、
    前記流路基板と前記圧力室基板には、前記複数の圧力室を含む複数の個別流路が設けられ、
    前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設され、
    前記流路基板には、前記複数の個別流路に共通に連通する第二共通流路が設けられ、
    前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設され、
    前記第二吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第二吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設され、
    前記第二共通流路には、前記複数の個別流路のそれぞれから液体が排出される、液体吐出ヘッド。
  3. 液体を吐出するノズルを有する液体吐出ヘッドであって、
    内部に前記液体の流路を備える流路基板と、
    前記流路基板に取付けられ、前記ノズルが形成されたノズルプレートと、
    前記流路基板を挟んで前記ノズルプレートと対向する位置に取付けられ、複数の圧力室を有する圧力室基板と、
    前記圧力室基板に設けられた電極と接続された配線基板からの電気信号により動作し、前記圧力室の圧力を変化させることで、前記ノズルから前記液体を吐出させる圧力発生部と、を備え、
    前記流路基板と前記圧力室基板には、前記複数の圧力室を含む複数の個別流路が設けられ、
    前記ノズルプレートおよび前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記配線基板と前記電極との接続部とが互いに重ならない位置になるように配設され、
    前記流路基板には、前記複数の個別流路に共通に連通する第二共通流路が設けられ、
    前記第二共通流路には、前記第二共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第二吸振体が、前記第二共通流路の内壁の一部となる位置に配設され、
    前記第二吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第二吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設され、
    前記流路基板には、前記複数の個別流路の前記第二共通流路とは反対側に共通に連通する第一共通流路が設けられ、
    前記第一共通流路には、前記第一共通流路内の前記液体の圧力変動を緩和するための第一吸振体が、前記第一共通流路の内壁の一部となる位置に配設され、
    前記第一吸振体および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記第一吸振体と前記接続部とが互いに重ならない位置になるように配設される、液体吐出ヘッド。
  4. 請求項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記ノズルプレート、前記第一吸振体、および前記配線基板は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートが前記接続部と前記第一吸振体との間の位置になるように配設される、液体吐出ヘッド。
  5. 請求項または請求項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記第一共通流路は、前記複数の個別流路のそれぞれに液体を供給する、液体吐出ヘッド。
  6. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記配線基板は、駆動回路を備え、
    前記ノズルプレートおよび前記駆動回路は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記ノズルプレートと、前記駆動回路とが互いに重ならない位置になるように配設される、液体吐出ヘッド。
  7. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記流路基板の前記個別流路は、
    前記流路基板を厚み方向に貫通し、前記ノズルプレート側と前記圧力室基板側とのそれぞれに開口を有する第一連通路と、
    一端側を前記第一連通路と接続される第一個別流路と、
    前記第一個別流路の他端側と接続され、前記圧力室基板側へ延びる第二連通路と、
    前記第二連通路と接続され、前記圧力室基板の面方向に沿って延びる第二個別流路と、
    を含む、液体吐出ヘッド。
  8. 請求項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記第一個別流路の前記液体の流通方向は、前記ノズルからの前記液体の吐出方向に垂直な向き、になるようにして備えられる、液体吐出ヘッド。
  9. 請求項または請求項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記第一個別流路は、前記流路基板と前記ノズルプレートとの界面側に形成され、前記ノズルプレートの面方向に沿って延びる、液体吐出ヘッド。
  10. 請求項から請求項のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記第二連通路の前記液体の流通方向の幅は、前記第二連通路の前記液体の流通方向に垂直な幅よりも大きい、液体吐出ヘッド。
  11. 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    複数の前記個別流路は、前記流路基板の長手方向に沿った向きに配列され、
    前記配線基板は、前記長手方向に沿って、前記圧力発生部のそれぞれと電気的に接続される複数の前記接続部を備える、液体吐出ヘッド。
  12. 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記接続部および前記個別流路は、前記流路基板の厚み方向に沿って見たとき、前記接続部と、前記個別流路の少なくとも一部とが互いに重なる位置になるように配設される、液体吐出ヘッド。
  13. 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記ノズルプレートは、シリコン基板である、液体吐出ヘッド。
  14. 請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体を、前記流路を通過させて移動させる流動機構と、
    を備える、液体吐出装置。
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