JP6264654B2 - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の製造方法 - Google Patents
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Description
前記振動板には、前記第2流路構造体の前記第2液体流路と、前記第1流路構造体の前記複数の圧力室とをそれぞれ連通させるための、複数の連通孔が形成され、前記振動板の前記複数の連通孔の周囲領域に、前記複数の連通孔をそれぞれ囲むように、複数の環状壁部が設けられ、前記第2流路構造体は、前記振動板の前記複数の環状壁部が設けられた前記周囲領域に接合され、前記複数の環状壁部のうちの少なくとも一部が、導電部分を有する導電壁部であり、1つの前記導電壁部の前記導電部分が、1本の前記駆動配線の、前記圧電素子と前記接点部とを繋ぐ部分の一部を構成するものであることを特徴とするものである。
前記第1圧電素子列に属する複数の圧電素子に接続された複数の第1駆動配線と、前記第2圧電素子列に属する複数の圧電素子に接続された複数の第2駆動配線と、前記第1連通孔よりも前記第2方向における前記一方側の位置に配置されて、前記複数の第1駆動配線と接続される複数の第1接点部と、同じく前記第1連通孔よりも前記第2方向における前記一方側の位置に配置されて、前記複数の第2駆動配線と接続される複数の第2接点部と、を有し、
前記複数の第1駆動配線及び前記複数の第2駆動配線は、前記第1圧電素子列及び前記第2圧電素子列から、前記第2方向における前記一方側に引き出されて、前記第1連通孔列を越えて延在して、前記複数の第1接点部及び前記複数の第2接点部に接続され、前記第1連通孔列に属する前記連通孔の前記周囲領域に設けられた前記環状壁部が、前記第1駆動配線と前記第2駆動配線の何れか一方の一部を構成する前記導電部分を含む、前記導電壁部であることを特徴とするものである。
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、搬送機構5と、制御装置6等を備えている。
次に、インクジェットヘッド4のヘッドユニット12,13の詳細構成について説明する。尚、2つのヘッドユニット12,13は同一の構造を有するため、以下では、ブラックとイエローのインクを吐出するヘッドユニット12で代表して説明する。図2は、インクジェットヘッド4のヘッドユニット12の上面図である。図3は、図2のX部拡大図である。図4(a)は、図3のA−A線断面図、(b)は、図3のB−B線断面図である。図2〜図4に示すように、ヘッドユニット12は、ノズルプレート20、流路形成部材21、積層体22、及び、リザーバ形成部材23を備えている。尚、図2、図3では、図面の簡素化のため、流路形成部材21及び積層体22の上方に位置する、リザーバ形成部材23は、二点鎖線で外形のみ示されている。
ノズルプレート20は、ステンレス鋼等の金属材料、シリコン、あるいは、ポリイミド等の合成樹脂材料などで形成されている。図2に示すように、ノズルプレート20には、複数のノズル24が形成されている。複数のノズル24は、搬送方向に配列されて、走査方向に並ぶ4列のノズル列25を構成している。右側の2列のノズル列25aは、ブラックインクを吐出するノズル列である。2列のノズル列25aの間で搬送方向におけるノズル24の位置が、各ノズル列25の配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。左側の2列のノズル列25bは、イエローインクを吐出するノズル列である。イエローの2列のノズル列25bも、ブラックのノズル列25aと同様に、2列のノズル列25bの間で搬送方向におけるノズル24の位置がP/2ずれている。
流路形成部材21は、シリコンで形成されている。この流路形成部材21の下面に、前述したノズルプレート20が接合されている。流路形成部材21には、複数のノズル24とそれぞれ連通する複数の圧力室26が形成されている。各圧力室26は、走査方向に長い矩形の平面形状を有する。複数の圧力室26は、複数のノズル24に応じて搬送方向に配列されて、走査方向に並ぶ4列の圧力室列27を構成している。右側2列の圧力室列27aがブラックインクの圧力室列であり、左側2列の圧力室列27bがイエローインクの圧力室列27である。尚、同色のインクを吐出する2列の圧力室列27a(27b)のうち、左側の圧力室列27においては、圧力室26の左端部とノズル24が重なり、右側の圧力室列27においては、圧力室26の右端部とノズル24が重なっている。また、ブラックの2列の圧力室列27aの間で、搬送方向における圧力室26の位置がP/2ずれており、イエローの2列の圧力室列27bの間でも、搬送方向における圧力室26の位置がP/2ずれている。
積層体22は、複数の圧力室26内のインクに、それぞれノズル24から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。積層体22は、流路形成部材21の上面に配置されている。図2〜図4に示すように、積層体22は、振動板30、共通電極31、圧電層32、複数の個別電極33、複数の駆動配線35等を備えている。後でも少し触れるが、積層体22は、流路形成部材21となるシリコン基板の上面に、公知の半導体プロセス技術によって各層を順に成膜することによって形成されている。
リザーバ形成部材23は、積層体22を挟んで、流路形成部材21と反対側(上側)に配置され、積層体22の上面に接着剤45で接合されている。リザーバ形成部材23は、例えば、流路形成部材21と同様、シリコンで形成されてもよいが、シリコン以外の材料、例えば、金属材料や合成樹脂材料で形成されていてもよい。
次に、積層体22の、連通孔42(連通流路43)の周囲部の構造を詳細に説明する。図4に示すように、リザーバ形成部材23は、振動板30の連通孔42の周囲領域に、絶縁層38,39等の、積層体22の他の層を介して接着剤45で接合される。ここで、リザーバ形成部材23の、振動板30の連通孔42の周囲領域における接合が不十分で、シール性が低くなっていると、連通孔42からインクが漏れ出す虞がある。
まず、図5(a)に示すように、流路形成部材21となるシリコン基板71の上面に、積層体22を形成する。積層体22の形成は、公知の半導体プロセス技術を用いて行う。簡単に説明すると、例えば、ゾルゲル法やスパッタ法等の公知の成膜法により、積層体22の各層となる膜を順に成膜し、適宜のタイミングでエッチング等により成膜した膜の不要な部分を除去することによって、積層体22を形成する。
次に、図5(b)に示すように、リザーバ52及びインク供給流路53が形成されたリザーバ形成部材23を、積層体22の上面に押し付けて、熱硬化性接着剤45で接合する。その際、振動板30の連通孔42の周囲領域において、環状壁部60(導電壁部61)に、リザーバ形成部材23を押し当てて接合する。これにより、振動板30の連通孔42の周囲領域において、リザーバ形成部材23が全周にわたって確実に接合され、シール性が良好なものとなる。
次に、図5(c)に示すように、シリコン基板71に、エッチング等により、複数の圧力室26等の流路を形成する、これにより、シリコン基板71が流路形成部材21となる。
最後に、図5(d)に示すように、流路形成部材21の下面に、複数のノズル24が形成されたノズルプレート20を接着剤45で接合する。
4 インクジェットヘッド
12,13 ヘッドユニット
20 ノズルプレート
21 流路形成部材
22 積層体
23 リザーバ形成部材
24 ノズル
26 圧力室
27a 第1圧力室列
27b 第2圧力室列
30 振動板
31 共通電極
32 圧電層
33 個別電極
35 駆動配線
35a 第1駆動配線
35b 第2駆動配線
36 圧電素子
36a 第1圧電素子
36b 第2圧電素子
39 保護層
40 駆動接点部
40a 第1駆動接点部
40b 第2駆動接点部
42 連通孔
42a 第1連通孔
42b 第2連通孔
45 接着剤
52 リザーバ
53 インク供給流路
60 環状壁部
61 導電壁部
61a 第1導電壁部
61b 第2導電壁部
62 導電部分
65a 第1圧電素子列
65b 第2圧電素子列
66a 第1連通孔列
66b 第2連通孔列
Claims (16)
- 複数のノズル、及び、前記複数のノズルにそれぞれ連通した複数の圧力室を含む、第1液体流路が形成された第1流路構造体と、
前記第1流路構造体に、前記複数の圧力室を覆うように設けられた膜と、
前記膜に対して前記圧力室と反対側において前記複数の圧力室とそれぞれ対向して配置された複数の圧電素子と、
前記膜に対して前記圧力室とは反対側に配置され、前記複数の圧電素子とそれぞれ接続された複数の駆動配線と、
前記第1液体流路と連通する前記第1液体流路に液体を供給するための第2液体流路が形成され、且つ、前記膜に対して前記第1流路構造体とは反対側に配置された第2流路構造体と、を備え、
前記膜には、前記第2流路構造体の前記第2液体流路と、前記第1流路構造体の前記複数の圧力室とをそれぞれ連通させるための、複数の連通孔が形成され、
前記膜と前記第2流路構造体の間には、前記複数の連通孔をそれぞれ囲むように、且つ、前記第2流路構造体に向けて突出した複数の環状壁部が設けられ、
前記第2流路構造体の前記環状壁部と対向する面と、前記環状壁部の前記第2流路構造体と対向する面とが、接着剤で接合され、
前記複数の環状壁部は、それぞれ、前記駆動配線の一部を含み、
前記環状壁部の内径は前記連通孔の直径よりも大きく、
前記環状壁部の内周面と、前記環状壁部の外周面と、前記環状壁部の内周面と前記環状壁部の外周面とをつなぐ面である前記環状壁部の前記第2流路構造体と対向する面と、が前記接着剤で覆われていることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記複数の圧力室は、所定の第1方向に配列され、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圧力室列とを構成し、
前記複数の圧電素子も、前記第1方向に配列され、且つ、前記第1方向と直交する第2方向に並ぶ第1圧電素子列と第2圧電素子列とを構成し、
さらに、前記複数の連通孔も、前記複数の圧力室に対応して前記第1方向に配列され、且つ、前記第2方向に並ぶ第1連通孔列と第2連通孔列とを構成し、
前記第1連通孔列は、前記第1圧電素子列と前記第2圧電素子列に対して、前記第2方向における一方側に配置され、
前記第1圧電素子列に属する複数の圧電素子に接続された複数の第1駆動配線と、
前記第2圧電素子列に属する複数の圧電素子に接続された複数の第2駆動配線と、
前記第1連通孔よりも前記第2方向における前記一方側の位置に配置されて、前記複数の第1駆動配線と接続される複数の第1接点部と、
同じく前記第1連通孔よりも前記第2方向における前記一方側の位置に配置されて、前記複数の第2駆動配線と接続される複数の第2接点部と、を有し、
前記複数の第1駆動配線及び前記複数の第2駆動配線は、前記第1圧電素子列及び前記第2圧電素子列から、前記第2方向における前記一方側に引き出されて、前記第1連通孔列を越えて延在して、前記複数の第1接点部及び前記複数の第2接点部に接続され、
前記第1連通孔列に属する前記連通孔に設けられた前記環状壁部が、前記第1駆動配線と前記第2駆動配線の何れか一方の一部を含むことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記第1連通孔列に属する前記連通孔において、前記環状壁部の前記第1方向における両側に、前記駆動配線の一部とは導通しない別の前記駆動配線がそれぞれ配置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。
- 前記膜の、前記第1連通孔列を構成する前記複数の第1連通孔の間の領域に、前記別の駆動配線がそれぞれ配置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。
- 前記環状壁部の前記第1方向における両側で、配置されている前記別の駆動配線の数が同じであることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の液体吐出装置。
- 前記第2連通孔列は、前記第2圧電素子列に対して、前記第2方向における前記一方側に配置され、
前記第1連通孔列に属する前記連通孔に、前記第1駆動配線と前記第2駆動配線の何れか一方の一部を含む、第1の環状壁部が設けられ、
前記第2連通孔列に属する前記連通孔にも、前記第2駆動配線の一部を含む、第2の環状壁部が設けられ、
前記第1駆動配線及び前記第2駆動配線は、前記第1接点部及び前記第2接点部に近いほど、その配線幅が狭くなっており、
前記第1の環状壁部と前記第2の環状壁部とで、前記駆動配線の幅が等しいことを特徴とする請求項2〜5の何れかに記載の液体吐出装置。 - 前記圧電素子は、圧電層と、前記圧電層に対して前記膜側に配置される第1電極と、前記圧電層に対して前記膜と反対側に配置される第2電極とを有し、
前記複数の圧電素子の前記第1電極は互いに導通して共通電極を構成し、
前記複数の圧電素子の前記第2電極には、前記複数の駆動配線がそれぞれ接続され、
前記膜の、前記圧電素子の配置領域以外の領域において、前記共通電極と、前記共通電極を覆う絶縁層と、前記複数の駆動配線が、この順に積層して配置され、
前記共通電極の一部も、前記連通孔の周囲領域に配置されて、前記周囲領域において、前記環状壁部に含まれる前記駆動配線と前記共通電極とが、前記絶縁層を介して重なっていることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の液体吐出装置。 - ノズル、及び、前記ノズルに連通した圧力室を含む、第1液体流路が形成された第1流路構造体と、
前記第1流路構造体に、前記圧力室を覆うように設けられた膜と、
前記膜に対して前記圧力室と反対側において前記圧力室と対向して配置された圧電素子
と、
前記膜に対して前記圧力室とは反対側に配置され、前記圧電素子と接続された駆動配線と、
前記第1液体流路と連通する前記第1液体流路に液体を供給するための第2液体流路が形成され、且つ、前記膜に対して前記第1流路構造体とは反対側に配置された第2流路構造体と、を備え、
前記膜には、前記第2流路構造体の前記第2液体流路と、前記第1流路構造体の前記圧力室とを連通させるための連通孔が形成され、
前記膜と前記第2流路構造体の間には、前記連通孔を囲むように、且つ、前記第2流路構造体に向けて突出した環状壁部が設けられ、
前記第2流路構造体の前記環状壁部と対向する面と、前記環状壁部の前記第2流路構造体と対向する面とが、接着剤で接合され、
前記環状壁部は、前記駆動配線の一部を含み、
前記環状壁部の内径は前記連通孔の直径よりも大きく、
前記環状壁部の内周面と、前記環状壁部の外周面と、前記環状壁部の外周面と、前記環状壁部の内周面と前記環状壁部の外周面とをつなぐ面である前記環状壁部の前記第2流路構造体と対向する面と、が前記接着剤で覆われていることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記環状壁部の前記駆動配線の一部が、前記連通孔を、その全周にわたって囲むように環状に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の液体吐出装置。
- 前記環状壁部の前記駆動配線の一部は、絶縁性材料で形成された保護層で覆われていることを特徴とする請求項8又は9に記載の液体吐出装置。
- 前記連通孔を囲むように配置されている前記環状壁部の縁部全周が、その連通孔に連通する前記圧力室の縁よりも内側にあり、前記環状壁部が前記圧力室内に収まるように配置されていることを特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の液体吐出装置。
- 前記環状壁部は、
前記連通孔を囲むように配置された前記駆動配線の一部と、
前記駆動配線の一部を覆う、絶縁材料からなる保護層と、を含むことを特徴とする請求項8〜11の何れかに記載の液体吐出装置。 - 前記圧電素子は、圧電材料で形成された圧電層を有し、
前記環状壁部は、前記圧電層と同じ圧電材料で形成された層を含むことを特徴とする請求項12に記載の液体吐出装置。 - 前記圧電素子は、圧電材料で形成された圧電層を有し、
前記環状壁部は、前記圧電層と同じ圧電材料で形成された層を含まないことを特徴とする請求項8〜12の何れかに記載の液体吐出装置。 - 請求項1〜14の何れかに記載の液体吐出装置の製造方法であって、
前記膜の前記連通孔の周囲領域に、前記連通孔を囲む環状壁部を形成する、環状壁部形成工程と、
前記膜の前記環状壁部に前記第2流路構造体を押し付けて、前記第2流路構造体を前記膜に接合する接合工程と、を備え、
前記環状壁部形成工程において、前記駆動配線の一部を前記連通孔の周囲領域に配置することによって、前記連通孔の周囲領域に前記環状壁部を形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。 - 前記液体吐出装置が、前記連通孔を囲むように配置されている前記環状壁部の縁部全周が、その連通孔に連通する前記圧力室の縁よりも内側にあり、前記環状壁部が前記圧力室
内に収まるように配置されるものであって、
前記環状壁部形成工程の後に、前記第2流路構造体を前記膜に接合し、
前記第2流路構造体の接合後に、前記第1流路構造体に前記圧力室を形成することを特徴とする請求項15に記載の液体吐出装置の製造方法。
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