JP6790506B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液体吐出装置に関する。
特許文献1には、液体吐出装置として、プリンタに使用されるインクジェットヘッドが開示されている。この特許文献1のインクジェットヘッドは、複数のノズルが形成されたノズルプレートと、複数のノズルに連通する複数の圧力室が形成された流路部材(流路形成基板)と、流路部材に複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧電素子を備えている。また、流路部材には、複数の圧電素子を覆うように保護部材(封止板)が設置されている。
複数の圧電素子の各々には配線(リード電極)が接続されている。各配線は、流路部材の上面において圧電素子から保護部材の外側まで延び、さらに、保護部材の側面を経て、保護部材の上面まで引き出されている。保護部材の上面に配置された配線の端部には、配線部材であるフレキシブル基板が電気的に接続される。尚、この特許文献1では、上記配線のうち、流路部材上面の配線部分(第1リード電極)と保護部材表面の配線部分(第2リード電極)との間で、配線間隔は同じである。
特開2016−78272号公報(特に、図5参照)
近年、ノズルを高密度に配置してヘッドの小型化を図る観点から、圧電素子の配列間隔も小さくすることが望まれている。これに関し、特許文献1では、圧電素子から引き出された配線の、流路部材上面における間隔と保護部材表面における間隔が同じとなっている。上記構成では、圧電素子の配列間隔を小さくした場合に、保護部材の表面における配線間隔も小さくせざるを得なくなり、保護部材表面においても高精度な配線形成が必要となってコストが高くなる。また、保護部材表面での配線間隔が小さいと、複数の配線と電気的に接続される配線部材(フレキシブル基板)側の接点や配線の間隔も小さくする必要があるため、配線部材のコストアップにもなる。
本発明の目的は、圧電素子に接続された配線が保護部材の表面まで引き出される構成の液体吐出装置において、保護部材表面における高精細な配線形成を不要とし、コストを抑えることにある。
第1の発明の液体吐出装置は、流路部材の素子配置面において、第1方向に配列された複数の第1圧電素子と、前記第1圧電素子と対向する頂壁部と、前記頂壁部の、前記素子配置面と平行で前記第1方向と直交する第2方向における両端部にそれぞれ連結された2つの側壁部を有し、前記複数の第1圧電素子を覆うように前記素子配置面に配置された保護部材と、前記複数の第1圧電素子から、前記第2方向において前記保護部材の外側まで引き出され、さらに前記側壁部の表面を経て前記保護部材の頂壁部へ延びる、複数の第1配線と、前記頂壁部の表面に配置され、前記複数の第1配線とそれぞれ接続された複数の第1接点と、前記保護部材の前記頂壁部の表面において、前記複数の第1接点と電気的に接続された駆動装置と、を備え、
前記複数の第1配線の、前記保護部材の表面での前記第1方向における間隔が、前記素子配置面における間隔よりも大きいことを特徴とするものである。
本実施形態に係るプリンタ1の概略的な平面図である。 ヘッドユニット16の平面図である。 ヘッドユニット16の平面図(インク供給部材27の図示省略)である。 ヘッドユニット16の第1流路部材21及び保護部材26の斜視図である。 ヘッドユニット16の平面図(インク供給部材27と保護部材26の図示省略)である。 図2のVI-VI線断面図である。 図6の一部拡大図である。 保護部材26の側面図である。 変更形態のヘッドユニット16Aの平面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Bの平面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Cの平面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Dの平面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Eの平面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Fの、第1流路部材21及び保護部材26Fの斜視図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Gの、第1流路部材21及び保護部材26の斜視図である。 図15の第1流路部材21及び保護部材26の断面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Hの、第1流路部材21及び保護部材26の断面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Iの、第1流路部材21と保護部材26の斜視図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Jの、第1流路部材21及び保護部材26Jの断面図である。 別の変更形態のヘッドユニット16Kの、第1流路部材21及び保護部材26の断面図である。
本発明の実施の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において記録用紙100が搬送される方向を、プリンタ1の前後方向と定義する。また、記録用紙100の幅方向をプリンタ1の左右方向と定義する。さらに、前後左右及び左右方向と直交する、図1の紙面垂直方向をプリンタ1の上下方向と定義する。
(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。
プラテン2の上面には、被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10,11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14が連結され、キャリッジ駆動モータ15によって無端ベルト14が駆動されることで、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16を備えている。4つのヘッドユニット16は、4色(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のインクカートリッジ17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。
各ヘッドユニット16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36(図5、図6参照)を有する。各ヘッドユニット16のノズル36は、インクカートリッジ17から供給されたインクを、プラテン2に載置された記録用紙100に向けて吐出する。尚、ヘッドユニット16の詳細については、後ほど説明する。
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18,19を有する。搬送機構5は、2つの搬送ローラ18,19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。
制御装置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。 制御装置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、印刷処理においては、制御装置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やキャリッジ駆動モータ15等を制御して、記録用紙100に画像等を印刷させる。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インクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ18,19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。
<ヘッドユニットの詳細>
次に、インクジェットヘッド4のヘッドユニット16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16はそれぞれ同じ構成を有するものであるため、以下では、4つのヘッドユニット16のうちの1つについて説明する。
図2〜図7に示すように、ヘッドユニット16は、第1流路部材21、第2流路部材22、ノズルプレート23、圧電アクチュエータ24、COF(Chip On Film)25、保護部材26、インク供給部材27等を備えている。
(第1流路部材、第2流路部材、ノズルプレート)
まず、第1流路部材21、第2流路部材22、及び、ノズルプレート23について説明する。上記3つの部材はそれぞれ矩形の平面形状を有し、上から、第1流路部材21、第2流路部材22、ノズルプレート23の順で、上下に積層されている。第1流路部材21の材質は特に限定はされないが、後述する圧電素子41を成膜プロセスで形成する場合には、シリコン単結晶基板が用いられることが好ましい。また、第2流路部材22とノズルプレート23の材質については、シリコン単結晶基板には限られず、金属や樹脂などで形成されてもよい。但し、熱による反りやクラックを防止する観点から、第2流路部材22とノズルプレート23も、第1流路部材21と同じ材料、即ち、シリコン単結晶基板で形成されていることが好ましい。
図5、図6に示すように、第1流路部材21には、水平面に沿って平面的に配置された複数の圧力室28が形成されている。各圧力室28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28は、搬送方向に配列され、走査方向に並ぶ2つの圧力室列を構成している。また、2つの圧力室列の間で、圧力室28の搬送方向における位置は互いに異なっている。より具体的には、各圧力室列における圧力室28の配列間隔をPとしたときに、左右2つの圧力室列の間では、圧力室28の搬送方向における位置が、P/2ずつずれている。各圧力室28の左右方向における外側には、各圧力室28と連通する絞り流路31が形成されている。
図6、図7に示すように、第1流路部材21の上面には、後述する圧電アクチュエータ24の一部を構成する振動膜40が形成されている。この振動膜40によって複数の圧力室28が上方から覆われている。振動膜40は、例えば、第1流路部材21を構成するシリコン単結晶基板の表面が酸化されることにより形成された、二酸化シリコンの膜である。
第2流路部材22は、第1流路部材21の下側に配置されている。図3、図5、及び、図6に示すように、第2流路部材22は、第1流路部材21よりも一回り大きな平面形状を有する。第2流路部材2の縁部は、全周にわたって、第1流路部材21よりも外側に張り出している。
図5、図6に示すように、第2流路部材22の左右の張出部分には、2つの圧力室列にそれぞれ対応して搬送方向に延びる2つのマニホールド30がそれぞれ形成されている。即ち、各マニホールド30の開口30aは、第1流路部材21から露出している。2つのマニホールド30には後述するインク供給部材27が接続されている。このインク供給部材27を介して、1つのインクカートリッジ17に貯留されているインクが、2つのマニホールド30にそれぞれ供給される。即ち、本実施形態では、2つのマニホールド30に同色のインクが供給される。
また、第2流路部材22には、各マニホールド30の左右方向における内側端部に連通する連通路32が形成されている。各圧力室28は、絞り流路31と連通路32を介して、対応するマニホールド30と連通している。さらに、第2流路部材22には、各圧力室28と、後述するノズルプレート23のノズル36とを連通させる連通路33も形成されている。
第2流路部材22の下面には、各マニホールド30を覆うように、可撓性のダンパー膜34が接合されている。ダンパー膜34は、各マニホールド30内のインク圧力変動を減衰させるためのものである。ダンパー膜34の下方には、金属製の枠状のスペーサ38を介して保護プレート35が配置され、ダンパー膜34は保護プレート35によって保護されている。
ノズルプレート23には、複数の圧力室28にそれぞれ対応する複数のノズル36が形成されている。各ノズル36は、第2流路部材22に形成された連通路33を介して、第1流路部材21の圧力室28と連通している。図5に示すように、複数のノズル36は、圧力室28の配列に従って2列に配列されている。上述した圧力室28と同様、2つのノズル列の間においても、ノズル36の搬送方向の位置がP/2ずつずれている。
(圧電アクチュエータ)
次に、圧電アクチュエータ24について説明する。図5〜図7に示すように、圧電アクチュエータ24は、第1流路部材21の上方に配置されている。圧電アクチュエータ24は、振動膜40と、振動膜40の上に配置された複数の圧電素子41を有する。
上述したように、振動膜40は、第1流路部材21の上面に形成されて、複数の圧力室28を覆っている。振動膜40の厚みは、例えば、1.0〜1.5μmである。振動膜40の上面の、複数の圧力室28と重なる位置には、複数の圧電素子41がそれぞれ配置されている。複数の圧電素子41は、圧力室28と同様、前後方向に配列され、左右2つの圧電素子列を構成している。尚、以下の説明において、右側の圧電素子41を「圧電素子41x」、左側の圧電素子41を「圧電素子41y」と呼ぶ場合もある。
個々の圧電素子41の構成について説明する。各圧電素子41は、振動膜40の上に配置された下電極42と、下電極42の上に配置された圧電膜43と、圧電膜43の上に配置された上電極44を有する。
下電極42は、振動膜40の上面において、圧力室28と重なるように配置されている。この下電極42は、後述するドライバIC60から個別に駆動信号が供給される、いわゆる個別電極である。下電極42は、例えば、白金(Pt)で形成されている。また、その厚みは、例えば、0.1〜0.3μmである。
下電極42は、駆動配線45(45x、45y)を介してCOF25と接続されている。COF25に設けられた後述のドライバIC60によって下電極42に駆動信号が印加されると、下電極42の電位が所定の駆動電位とグランド電位との間で切り換えられる。図4、図7に示すように、駆動配線45は、振動膜40の上面に形成された下配線部46と、後述する保護部材26の表面に形成された上配線部47とを有する。ここでは、振動膜40に形成された下配線部46について説明し、保護部材26に形成された上配線部47については後述する。
下配線部46は、振動膜40の上面において、下電極42から走査方向の外側に引き出されている。右側の圧電素子41xにおいては、下電極42から右側に引き出された下配線部46は、後述する保護部材26の右側の側壁部54の外側まで延び、下配線部46の端部は保護部材26から露出している。また、左側の圧電素子41yにおいても、下電極42から左側に引き出された下配線部46は、保護部材26の左側の側壁部54よりも外側の領域まで延び、下配線部46の端部は保護部材26からは露出している。複数の下配線部46は、圧力室28の配列間隔P(即ち、圧電素子41の配列間隔)と同じ間隔で、前後方向に並べられている。下配線部46は、保護部材26から露出した端部において、保護部材26の表面に形成された上配線部47と導通している。
尚、下配線部46の材質は特に限定されないが、下電極42と同じ材料(例えば、白金)を用いれば、下電極42と下配線部46とを、同一の工程(成膜・エッチング)で一度に形成することができる。
圧電膜43は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電材料により形成される。圧電膜43の厚みは、例えば、1.0〜2.0μmである。図5に示すように、本実施形態では、右側の複数の圧電素子41xの圧電膜43が繋がり、左側の複数の圧電素子41yの圧電膜43も繋がっている。つまり、振動膜40の上には、右側の圧力室28を覆う圧電体48と、左側の圧力室28列を覆う圧電体48の、2つの圧電体48が配置されている。
上電極44は、圧電膜43の上面に配置されている。上電極44は、例えば、イリジウムで形成されている。また、上電極44の厚みは、例えば、0.1μmである。圧電体48の上面において、複数の圧力室28に対応する上電極44が互いに繋がることにより、圧電体48の上面のほぼ全域を覆う共通電極49が構成されている。
共通電極49は、グランド配線50を介してCOF25のグランドと接続されており、常にグランド電位に保持されている。図4、図5に示すように、グランド配線50は、駆動配線45と同様に、振動膜40の上面に形成された下配線部51と、後述する保護部材26の表面に形成された上配線部52とを有する。1つの圧電体48の共通電極49の前後両端部から2つの下配線部51が引き出され、振動膜40の上面において走査方向外側に延びている。下配線部51は、保護部材26よりも外側の領域まで延び、下配線部51の端部は保護部材26からは露出している。下配線部51は、保護部材26から露出した端部において、保護部材26の表面に形成された上配線部52と導通している。
ドライバIC60から下電極42に駆動信号が供給されたときの、各圧電素子41の動作について説明する。駆動信号が供給されていない状態では、下電極42の電位はグランド電位となっており、上電極44と同電位である。この状態から、ある下電極42に駆動信号が供給されて下電極42に駆動電位が印加されると、下電極42と上電極44との間に電位差が生じ、圧電膜43に、その厚み方向に平行な電界が作用する。この電界により、圧電膜43は厚み方向に伸びて面方向に収縮し、その結果、圧力室28を覆う振動膜40が圧力室28側に凸となるように撓む。これにより、圧力室28の容積が減少して圧力室28内に圧力波が発生することで、圧力室28に連通するノズル36からインクの液滴が吐出される。
(保護部材)
図3、図4、図6〜図8に示すように、保護部材26は、第1流路部材21の振動膜40の上に、複数の圧電素子41を覆うように配置されている。保護部材26は、複数の圧電素子41と対向する水平な頂壁部53と、頂壁部53の左右方向両端部とそれぞれ連結された2つの側壁部54と、頂壁部53の前後方向両端部とそれぞれ連結された2つの側壁部55とを有する。尚、2つの側壁部54が並ぶ左右方向は、振動膜40の面方向に平行で、且つ、圧電素子41の配列方向と直交する方向である。側壁部54,55の各々は、振動膜40の面方向と直交する上下方向に対して、内側に傾くように傾斜している。尚、保護部材26の材質は特に限定されないが、例えば、シリコンで形成されたものを好適に採用できる。
保護部材26の内側には、前後方向に延び、且つ、その上端において頂壁部53の左右方向中央部と接続された隔壁部26aが形成されている。この隔壁部26aにより、保護部材26の内側空間が、左右2つの圧電素子41の列をそれぞれ収容する2つの空間に区画されている。
保護部材26の表面には、駆動配線45の一部である上配線部47と、グランド配線50の一部である上配線部52とが形成されている。上配線部47,52の材質は特に限定されるものではないが、例えば、金(Au)で形成されている。また、上配線部47は、保護部材26によって覆われる下配線部46と違って露出している。そこで、断線を防止するため、上配線部47,52の厚みは、振動膜40に形成された下配線部46,51よりも厚いことが好ましい(例えば、1μm)。
図3、図4に示すように、保護部材26の右側の側壁部54の表面から頂壁部53の上面にかけて、右側の複数の圧電素子41xに対応した複数の上配線部47と、2本の上配線部52が形成されている。同様に、保護部材26の左側の側壁部54の表面から頂壁部53の上面にかけて、左側の圧電素子41yに対応した複数の上配線部47と、2本の上配線部52とが形成されている。
保護部材26の右側及び左側において、駆動配線45の上配線部47は、前後方向に間隔を空けて配置されている。また、グランド配線50の上配線部52は、複数の上配線部47に対して前後両側に配置されている。駆動配線45の上配線部47の下側の端部は、振動膜40の上面において、圧電素子41の下電極42から保護部材26の外側まで引き出された下配線部46と導通している。グランド配線50の上配線部52も同様に、振動膜40の上面において、圧電素子41の上電極44(共通電極49)から保護部材26の外側まで引き出された下配線部51と導通している。
頂壁部53の上面の中央部には、上配線部47と接続された駆動接点56が、前後方向に並んで配置されている。詳細には、右側の駆動配線45xの上配線部47の端部と接続された駆動接点56xと、左側の駆動配線45yの上配線部47の端部と接続された駆動接点56yとが、前後方向において交互に並んで配置されている。即ち、右側の駆動接点56xと左側の駆動接点56yの左右方向位置が一致している。この構成では、駆動接点56の配置領域を左右方向に小さくすることができ、保護部材26の左右方向のサイズを小さくすることが可能となる。また、駆動接点56の配置領域が左右方向に小さいと、後述するCOF25の接合領域が小さくなる。この場合、接合時にCOF25の姿勢が少し傾いたとしても、保護部材26側の駆動接点56とCOF25側の接点とを接触させやすいという利点がある。また、複数の駆動接点56に対して前後両側には2つのグランド接点57が配置されている。1つのグランド接点57に対して、右側から延びる上配線部52と左側から延びる上配線部52が接続されている。
ところで、保護部材26は複数の圧電素子41を覆う部材であることもあって、この保護部材26は、前後方向において、振動膜40の上面における複数の圧電素子41の配置領域よりも長い。従って、保護部材26の表面において、上配線部47を大きな間隔で配置することが可能である。そこで、本実施形態では、保護部材26の表面における、駆動配線45の前後方向における間隔(上配線部47の間隔)が、振動膜40の上面における間隔(下配線部46の間隔)よりも大きくなっている。
具体的には、図3、図4、図8に示すように、まず、左右2つの側壁部54のそれぞれにおいて、複数の上配線部47が、扇状に広がりながら上方に延びている。側壁部54において間隔が広がった複数の上配線部47は、頂壁部53の上面においては左右方向と平行に延びている。これにより、側壁部54の表面、及び、頂壁部53の上面に形成された複数の上配線部47の間隔P’は、振動膜40の上面に配置された下配線部46の間隔P(=圧電素子41の配列間隔)よりも大きくなっている。
この構成では、保護部材26の表面に、複数の駆動配線45を高精細に形成する必要がないため、ヘッドユニット16の製造コストを下げることができる。また、上配線部47の間隔を大きくすることによって、頂壁部53の上面に配置された駆動接点56の配列間隔も大きくすることができるため、後述するCOF25側の接点や配線の間隔を大きくできるという利点もある。
保護部材26の表面の上配線部47,52は、例えば、次のような方法で形成できる。まず、スパッタリング等により、保護部材26の表面全域に導電膜を成膜する。次に、この導電膜をエッチングでパターニングし、上配線部47,52を形成する。ここで、鉛直方向に延びる側壁部54の表面では、水平な面と比べて、エッチングによる配線形成の難易度が高く、高精細な配線形成は難しい。この点、本実施形態では、保護部材26の表面でも、特に、側壁部54において上配線部47の間隔が大きくなっている。つまり、側壁部54の表面(傾斜面)に、エッチングによる高精度な配線形成を行う必要がなく、側壁部54における上配線部47の形成が容易になる。
また、側壁部54の面方向が鉛直方向に近づくほど、その表面における配線形成の難易度が上がる。この点、側壁部54が上下方向に対して内側に傾斜していることから、側壁部54に上配線部47を形成しやすくなる。側壁部54の、振動膜40の上面に対する傾斜角度が緩いほど、上配線部47の形成はさらに容易になる。例えば、側壁部54の上記傾斜角度は、45度以下であることが好ましい。
(COF)
図4、図6、図7に示すように、保護部材26の頂壁部53の上面の中央部には、COF25の先端部が折り曲げられた状態で、導電性接着剤等で接合されている。これにより、複数の駆動接点56及び2つのグランド接点57は、COF25に形成された配線(図示省略)と電気的に接続されている。尚、図6、図7に示すように、保護部材26の頂壁部53の中央部下側には隔壁部26aが存在する。頂壁部53の中央部にCOF25を上から押し付けて接合する際に、押圧力の一部が隔壁部26aによって受け止められて頂壁部53の撓みが抑制される。これにより、COF25側の接点が保護部材26側の接点56,57と確実に接触した状態で、COF25が接合されるため、COF25の電気的接続の信頼性が上がる。
COF25の折れ曲がり部25aは、固定部58によって保護部材26と固定されている。固定部58は特定の構成には限られないが、例えば、硬化性樹脂からなる液状の固定材を折れ曲がり部25aの裏側に注入し、この固定材を硬化させることで、固定部58を簡便に形成できる。COF25の折れ曲がり部25aが、固定部58によって保護部材26と固定されることで、COF25の保護部材26からの剥離が抑制される。
尚、図6、図7に示すように、保護部材26の上面に、固定部58を構成する液状の固定材を収容する凹部26bが形成されていてもよい。凹部26bの形状は特に限定されないが、保護部材26の表面に形成される上配線部47の断線を防止する観点からは、図のような曲面的な形状を有するものが好ましい。保護部材26の上面の所定位置に凹部26bが形成されることにより、液状の固定材が周囲に流れ出しにくくなり、固定部58を所定位置に確実に形成することができる。さらに、凹部26bは、保護部材26の上面の、駆動接点56が配置された領域から離れた位置に形成されていることが好ましい。凹部26bが駆動接点56から離れていると、固定部58の位置も駆動接点56から離れることになる。これにより、COF25の接合時に、固定部58が一緒に押圧されてしまって潰れることがない。また、COF25の接合の際に、固定部58が邪魔にならない。
図示は省略するが、COF25の保護部材26と反対側の端部は、制御装置6(図1参照)に接続されている。また、COF25には、ドライバIC60が設けられている。ドライバIC60は、COF25に形成された配線(図示省略)を介して、制御装置6と電気的に接続されている。また、ドライバIC60は、COF25の配線を介して、複数の駆動接点56とも電気的に接続されている。ドライバIC60は、制御装置6から送られる制御信号に基づいて、駆動接点56に繋がる下電極42に対して駆動信号を出力し、下電極42の電位をグランド電位と所定の駆動電位との間で切り換える。また、グランド接点57は、COF25のグランド(図示省略)と電気的に接続される。これにより、共通電極49を構成する上電極44はグランド電位に保持される。
尚、上述したように、保護部材26の頂壁部53における上配線部47の間隔は、振動膜40の下配線部46の間隔よりも大きい。これにより、頂壁部53の上面の駆動接点56の配列間隔も大きくなる。この構成では、COF25側の接点や配線の間隔も広くできることから、COF25に高精度なプロセスで配線形成を行う必要がない。従って、COF25の製造コストを低く抑えることができるという利点がある。尚、本実施形態では、右側の駆動接点56xと左側の駆動接点56yとが前後に交互に並んだ構成であるため、頂壁部53上での駆動接点56の間隔が小さくなる。しかし、保護部材26において駆動配線45の間隔が広げられた構成を採用することで、駆動接点56の間隔が小さくなりすぎることがなく、過剰なコストアップを抑制できる。
(インク供給部材)
図2、図6に示すように、インク供給部材27は、第2流路部材22とほぼ同じ大きさの矩形の平面形状を有し、第2流路部材22及び保護部材26の上方に配置されている。インク供給部材27は、例えば合成樹脂で形成されている。インク供給部材27の走査方向中央部には、上方に延びるCOF25を通過させるための穴27aが形成されている。
インク供給部材27は、インクカートリッジ17が装着されたホルダ7(図1参照)と接続されている。インク供給部材27内にはインク供給流路59が形成されており、インク供給流路59の下端は、第2流路部材22に形成されたマニホールド30と連通する。この構成により、ホルダ7のインクカートリッジ17内のインクが、インク供給部材27のインク供給流路59を介して、第2流路部材22のマニホールド30に供給される。
以上説明した実施形態において、ヘッドユニット16が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。第1流路部材21が、本発明の「流路部材」に相当する。搬送方向が本発明の「第1方向」に相当し、走査方向が本発明の「第2方向」に相当する。右側の圧電素子41xが本発明の「第1圧電素子」、左側の圧電素子41yが本発明の「第2圧電素子」に相当する。圧電素子41が配置された振動膜40の上面が、本発明の「素子配置面」に相当する。右側の圧電素子41xに対応する駆動配線45x、駆動接点56xが、本発明の「第1配線」「第1接点」に相当し、左側の圧電素子41yに対応する駆動配線45y、駆動接点56yが、本発明の「第2配線」「第2接点」に相当する。COF25が本発明の配線部材に相当し、ドライバIC60が本発明の「駆動装置」に相当する。
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
1]図9のヘッドユニット16Aでは、保護部材26の頂壁部53において、右側の上配線部47Axに接続される駆動接点56Axと、左側の上配線部47Ayに接続される駆動接点56Ayとが、左右方向に離れて配置されている。この構成では、前記実施形態の図3のように、駆動接点56xと駆動接点56yとが前後に交互に配置されている構成と比べて、駆動接点56Aの前後方向における配列間隔を広げることができる。
2]前記実施形態では、複数の上配線部47は、側壁部54においては扇状に広がる一方で、頂壁部53では互いに平行に配置されている。これに対して、図10のヘッドユニット16Bのように、頂壁部53においても、複数の上配線部47Bが扇状(放射状)に広がるように配置されてもよい。尚、図10において、側壁部54では複数の上配線部47Bが左右方向と平行に配置されてもよい。つまり、頂壁部53においてのみ複数の上配線部47Bが扇状に配置されてもよい。
より詳細には、図10では、特に、頂壁部53の中央部において、左側から右側へ放射状に広がるように、左右の上配線部47Bが扇状に配置されている。この構成では、次のような利点がある。COF25の製造ばらつき、環境温度、湿度、接合時の熱収縮等、様々な条件により、COF25全体が、設計仕様におけるサイズに対して伸びたり、あるいは、縮んだりする場合がある。この場合、COF25を頂壁部53の所定位置に接合したときに、上記の伸縮の影響で、COF25側の接点の位置が頂壁部53側の駆動接点56Bに対してずれる。尚、この接点の位置ズレは特定の方向に一斉にずれるのではなく、全体的に(放射状に)位置がずれる。この点、図10のように、頂壁部53において、複数の上配線部47Bが扇状(放射状)に配置されていると、COF25に伸縮が生じている場合でも、COF25の接合位置を左右方向に少しずらすだけで、COF25側の接点と頂壁部53側の駆動接点56Bの位置を合わせることができる。
尚、図10では、頂壁部53の中央部において、複数の上配線部47Bが、左側から右側へ放射状に延びている。これに対して、COF25は、その先端が右側に位置し、左側が折り曲げられて上方へ立ち上がっている。このとき、COF25側の配線は、頂壁部53に接合される先端部において、頂壁部53上の複数の上配線部47Bと同様に、折り曲げ部のある左側から右側に扇状に広がるように形成されるのが自然である。これとは反対に、COF26の先端が左側に位置している場合、COF側の配線は、折り曲げ部のある右側から左側に扇状に狭まるように形成される。COF26の先端部における配線間隔を広げて電気的接続を容易にする観点からは、図10のように、COF25は、その先端が右側に位置する状態で接合されることが好ましい。
3]振動膜40上面の下配線部46の間隔と、保護部材26表面の上配線部47の間隔とが異なっていると、複数の圧電素子41に対応する複数の駆動配線45の間で、配線長さに差が生じる。配線長さが違うと配線抵抗も異なり、駆動信号の波形の鈍り方に差が出る。具体的には、駆動信号がパルス信号である場合には、Tr(パルスの立ち上がり時間)、Tf(パルスの立ち下がり時間)がばらつく。これにより、圧電素子41間で挙動のばらつきが生じる。そこで、複数の駆動配線45の間での配線抵抗の差が小さくなるような構成が採用されることが好ましい。これについて、いくつか例を挙げて説明する。
(1)前記実施形態の図3、図8のように、側壁部54において複数の上配線部47の間隔が広がっている構成では、複数の上配線部47の延在方向が異なった状態となり、配線長さも異なってくる。そこで、側壁部54における配線長さの違いを吸収するために、複数の上配線部47の間で、頂壁部53における配線長さが異なっていてもよい。
例えば、図11のヘッドユニット16Cでは、複数の上配線部47Cは、側壁部54の表面において扇状に広がっている。その上で、頂壁部53においては、複数の上配線部47Cの端部(駆動接点56)の左右方向位置がずれている。複数の駆動接点56Cは、側壁部54における上配線部47Cの長さが長いほど、具体的には前後両端側にあるものほど、上配線部47Cが延びてくる側の側壁部54に近い位置にある。つまり、上配線部47Cは、側壁部54における配線長さが長いものほど、頂壁部53での配線長さが短くなっている。このように、頂壁部53での配線長さを異ならせることによって、複数の駆動配線の間での全長差、即ち、配線抵抗の差が小さく抑えられる。
尚、図11では、全ての上配線部47Cについて、配線長さが長いものほど、駆動接点56が側壁部54に近い位置に配置されているが、駆動接点56の位置調整は、一部の上配線部47Cについてのみ適用されてもよい。即ち、複数の上配線部47Cに、長配線(前後方向端側の上配線部)と、長配線よりも側壁部54における配線長さが短い短配線(前後方向中央側の上配線部)が含まれ、長配線に接続される駆動接点56が、短配線に接続される駆動接点56よりも、側壁部54に近い位置にあってもよい。
但し、図11では、上配線部47Cが側壁部54において扇状に広がっているために、頂壁部53の上面において複数の駆動接点56Cの位置が左右に広がる。駆動接点56Cの配置領域が広がっていると、COF25側の接点も左右に広がって配置される。つまり、COF25の接合面が大きくなるため、COF25を頂壁部53に押し付けて接合する際に、COF25側の一部の接点が頂壁部53に十分に押し付けられず、駆動接点56Cとの接続が不十分になることも考えられる。
この点に関し、図12のヘッドユニット16Dでは、前後方向に並ぶ複数の上配線部47Dは、前後方向の一方側に位置するものほど、側壁部54における配線長さが長くなっている。即ち、右側の上配線部47Dxは、前側に位置するものほど側壁部54における配線長さが長い。また、左側の上配線部47Dyは、後側に位置するものほど側壁部54における配線長さが長い。
この構成では、頂壁部53の表面において、駆動接点56Dは、前後方向の前記一方側に位置するものほど、左右方向において側壁部54に近い位置に配置される。これにより、右側の上配線部47Dxに対応する駆動接点56Dxと、左側の上配線部47Dyに対応する駆動接点56Dyは、共に、前後方向及び左右方向と交差する、斜め方向に並ぶことになる。また、COF25の先端部は、前記斜め方向に沿った姿勢で保護部材26の上面に配置され、複数の駆動接点56Dと接続される。この構成では、全ての複数の駆動接点56Dが斜め方向に並ぶため、駆動接点56Dの配置領域幅が小さくなり、COF25との電気的接続の信頼性が向上する。尚、図12では、頂壁部53における上配線部47Dは、上記斜め方向と直交する方向に延びている。この場合、COF25の先端部において、COF25側の配線を、先端縁Edと直交するように形成することができ、配線を形成しやすくなる。
(2)側壁部54において複数の上配線部47の配線長さが異なる場合に、延在方向と直交する面での断面積を異ならせて、配線抵抗の差を小さく抑えるようにしてもよい。例えば、図13のヘッドユニット16Eでは、前後方向外側に位置する、側壁部54における配線長さが長いものほど、上配線部47Eの太さが太くなっている。尚、太さの代わりに、上配線部47Eの厚みを異ならせてもよい。
尚、図13の断面積調整も、一部の上配線部47Eについてのみ適用されてもよい。即ち、複数の上配線部47Eに、長配線(前後方向端側の上配線部)と、長配線よりも側壁部54における配線長さが短い短配線(前後方向中央側の上配線部)が含まれ、長配線の断面積が、短配線の断面積よりも大きくなっていてもよい。
(3)1つの側壁部内で傾斜を変化させることにより、この側壁部に形成される複数の上配線部の配線長さを異ならせることもできる。例えば、図14のヘッドユニット16Fでは、側壁部54Fは、その前後方向中央部において裾部(下端部)が張り出すことにより、傾斜の異なる第1傾斜部61と第2傾斜部62とが、前後方向に並ぶ構成となっている。具体的には、側壁部54Fの稜線R付近の中央部は、傾斜が緩やかな第1傾斜部61となり、側壁部54Fの前後両端側部分は、傾斜が急な第2傾斜部62となる。第2傾斜部62は、第1傾斜部61よりも傾斜が急であるために、左右方向の長さが第1傾斜部61よりも短くなる。
複数の上配線部47Fは、側壁部54Fにおいて、前後方向中央から両端側へ扇状に広がるように配置されている。つまり、側壁部54Fの前後両端側の上配線部47Fは、中央側の上配線部47Fと比べて、左右方向に対する傾き角度が大きい。前記実施形態(図3、図4)では、側壁部54の傾斜が一定であるため、前後両端側の上配線部47の長さが、中央側の上配線部47よりも長くなってしまう。しかし、図14では、前後両端側の第2傾斜部62の傾斜が、中央側の第1傾斜部61よりも急になっている。この傾斜の違いにより、中央側の上配線部47Fが長くなる。これにより、側壁部54Fにおける上配線部47Fの延在方向の違いによる配線長さの差が小さく抑えられる。
4]前記実施形態では、図4、図6のように、COF25と接続される駆動接点56が、頂壁部53の中央部の上面に配置されているが、図15、図16のヘッドユニット16Gのように、頂壁部53の左右方向の一方の端部に駆動接点56Gが配置されてもよい。頂壁部53の端部は側壁部54に近いことから、COF25を押しつけて接合したときに撓みにくい。そのため、COF25を保護部材26に十分に押しつけることができ、電気的接続の信頼性が高まる。また、図15、図16では、右側の上配線部47Gxの駆動接点56Gxと、左側の上配線部47Gyの駆動接点56Gyとが、頂壁部53の一方の端部(右端部)に集中して配置されていることから、COF25の接続が容易になる。
尚、図15,図16では、COF25が、その先端が外側(右側)を向くような姿勢で接合されているが、前記実施形態のように、先端が中央側を向く姿勢で接合されてもよい。また、図14では、第1傾斜部61と第2傾斜部62の間で、連続的に傾斜が変化しているが、第1傾斜部61と第2傾斜部62との間に段差があって傾斜が急に変化する構成でもよい。
また、図15において、保護部材26の右端部にCOF25を押し付けて接合したときに、その押圧力の大部分は、その右端部側に位置する側壁部54に集中して作用する。そこで、図17のヘッドユニット16Hに示すように、保護部材26Hの、駆動接点56Hに近い右側の側壁部54Haは、左側の側壁部54Hbよりも厚くなっていてもよい。これにより、右側の側壁部54Haの強度が高くなり、COF25の押圧力に十分耐えることができる。
また、図14のように、全ての駆動接点56Gが、頂壁部53の右端部に配置されている場合、左側から延びてくる上配線部47Gyは右側の上配線部47Gxよりも長くなり、配線抵抗が大きくなる。そこで、左右の上配線部の配線抵抗の差を小さくするための工夫が採用されることが好ましい。
例えば、左右の上配線部の間で、延在方向と直交する平面の断面積が異なっていてもよい。図18のヘッドユニット16Iでは、全ての駆動接点56Ix,56Iyが、頂壁部53の右端部上面に配置された上で、左側の上配線部47Iyが右側の上配線部47Ixよりも太くなっている。あるいは、左側の上配線部47Iyの厚みが、右側の上配線部47Ixよりも厚くなっていてもよい。左側の上配線部47Gyの断面積を、右側の上配線部47Gxの断面積よりも大きくすることで、左右の上配線部47G間での、配線長さの違いによる配線抵抗の差を小さくすることができる。
また、左右の上配線部の配線長さの差を小さくするため、左右2つの側壁部の傾斜角度を異ならせてもよい。図19のヘッドユニット16Jの保護部材26Jでは、駆動接点56に近い右側の側壁部54Jaの、振動膜40に対する傾斜角度が、駆動接点56から離れた左側の側壁部54Jbの傾斜角度よりも小さくなっている。傾斜が緩い右側の側壁部54Jaでは、左右方向の長さは長くなることから、その分、右側の上配線部47Jxの長さが長くなる。これにより、左右の上配線部47Jx、47Jyの間での配線長さの差が小さくなる。
5]COF25の折れ曲がり部分25aが、保護部材に支持あるいは固定されている形態には限られない。図20のヘッドユニット16Kでは、COF25の折れ曲がり部分25aが、第1流路部材21に設けられた支持部63によって支えられている。さらに、COF25が、硬化性樹脂等の液状の固化材からなる固定部64によって支持部63に固定されていてもよい。尚、前記実施形態の図7と同様に、第1流路部材21又は支持部63に、液状の固化材を収容する凹部が形成されてもよい。
6]保護部材に、2枚以上のCOFが接合されてもよい。例えば、保護部材の頂壁部の右側部分と左側部分にそれぞれCOFが接合される。右側のCOFは、保護部材の右側の側壁部を経由する駆動配線(駆動接点)に接続され、左側のCOFは、保護部材の左側の側壁部を経由する駆動配線(駆動接点)に接続される。この構成では、各COFにおいて接点の間隔を小さくすることが可能であり、COFの製造コストを抑えることができる。
7]保護部材によって覆われる圧電素子41の列が1列であってもよい。この場合、1列の圧電素子41から左右に交互に駆動配線が引き出されてもよい。あるいは、1列の圧電素子41の全てから同じ方向に駆動配線が引き出されてもよい。同じ方向に駆動配線が引き出される場合は、保護部材の2つの側壁部のうちの一方にのみ上配線部が形成される。
8]前記実施形態では、配線部材であるCOF25にドライバIC60が実装され、COF25を介して、ドライバIC60が駆動接点56と電気的に接続されているが、配線部材を介さず、ドライバIC60が保護部材26の上面の駆動接点56と直接接続されてもよい。
以上説明した実施形態は、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おいて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。
16 ヘッドユニット
21 第1流路部材
25 COF
26 保護部材
40 振動膜
41 圧電素子
45 駆動配線
46 下配線部
47 上配線部
53 頂壁部
54 側壁部
56 駆動接点
58 固定部
60 ドライバIC
61 第1傾斜部
62 第2傾斜部
64 固定部

Claims (22)

  1. 流路部材の素子配置面において、第1方向に配列された複数の第1圧電素子と、
    前記第1圧電素子と対向する頂壁部と、前記頂壁部の、前記素子配置面と平行で前記第1方向と直交する第2方向における両端部にそれぞれ連結された2つの側壁部を有し、前記複数の第1圧電素子を覆うように前記素子配置面に配置された保護部材と、
    前記複数の第1圧電素子から、前記第2方向において前記保護部材の外側まで引き出され、さらに前記側壁部の表面を経て前記保護部材の頂壁部へ延びる、複数の第1配線と、
    前記頂壁部の表面に配置され、前記複数の第1配線とそれぞれ接続された複数の第1接点と、
    前記保護部材の前記頂壁部の表面において、前記複数の第1接点と電気的に接続された駆動装置と、を備え、
    前記複数の第1配線の、前記保護部材の表面での前記第1方向における間隔が、前記素子配置面における間隔よりも大きいことを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記複数の第1配線の、前記側壁部における前記第1方向における間隔が、前記素子配置面における間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記複数の第1配線には、長配線と、前記側壁部における配線長さが前記長配線よりも短い短配線が含まれ、
    前記長配線に接続される駆動接点は、前記短配線に接続される駆動配線よりも、前記第2方向において前記側壁部に近い位置に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。
  4. 前記側壁部において前記複数の第1配線の延在方向が異なることによって、前記複数の第1配線の、前記側壁部における配線長さが異なっており、
    前記複数の第1接点は、対応する前記第1配線の前記配線長さが長いほど、前記第2方向において前記側壁部に近い位置に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。
  5. 前記複数の第1配線は、前記第1方向の一方側に位置するものほど、前記側壁部における配線長さが長くなっており、
    前記頂壁部の表面において、前記複数の第1接点は、前記第1方向の前記一方側に位置するものほど、前記第2方向において前記側壁部に近い位置に配置され、前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に並んでいることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。
  6. 前記複数の第1配線には、長配線と、前記側壁部における配線長さが前記長配線よりも短い短配線が含まれ、
    前記長配線は、前記短配線よりも、延在方向と直交する平面における断面積が大き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。
  7. 前記側壁部において前記複数の第1配線の延在方向が異なることによって、前記複数の第1配線の、前記側壁部における配線長さが異なっており、
    前記複数の第1配線は、前記側壁部における配線長さが長いほど、延在方向と直交する平面における断面積が大きいことを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。
  8. 前記側壁部は、前記素子配置面と直交する方向に対して、前記素子配置面から離れるほど前記第2方向の内側に傾いており、
    前記側壁部は、第1傾斜部と、前記第1傾斜部と前記第1方向に並び、且つ、前記第1傾斜部と比べて傾斜が急で前記第2方向に短い第2傾斜部を有し、
    前記側壁部において前記複数の第1配線の延在方向が異なっており、
    前記第2傾斜部に配置される前記第1配線は、前記第1傾斜部に配置される前記第1配線と比べて、前記側壁部での前記第2方向に対する角度が大きく、配線長さが長いことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の液体吐出装置。
  9. 前記複数の第1配線の、前記頂壁部における前記第1方向における間隔が、前記素子配置面における間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の液体吐出装置。
  10. 前記第1接点は、前記頂壁部の前記第2方向における端部に配置されていることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の液体吐出装置。
  11. 前記保護部材の前記2つの側壁部のうちの、前記第1接点が配置されている端部側に位置する側壁部は、他の側壁部よりも厚いことを特徴とする請求項10に記載の液体吐出装置。
  12. 前記複数の第1配線は、前記複数の第1圧電素子から前記第2方向の一方側にそれぞれ引き出され、前記一方側の側壁部の表面を経て前記頂壁部へ延び、
    前記複数の第1圧電素子に対して前記第2方向の他方側に配置された複数の第2圧電素子と、
    前記複数の第2圧電素子とそれぞれ接続され、前記複数の第2圧電素子から前記他方側に引き出され、前記他方側の側壁部を経て前記頂壁部へ延びる、複数の第2配線と、
    前記頂壁部の表面に配置され、前記複数の第2配線とそれぞれ接続された複数の第2接点とを備え、
    前記複数の第2配線の、前記保護部材の表面における前記第1方向における間隔が、前記素子配置面における間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の液体吐出装置。
  13. 前記第1接点と前記第2接点が、共に、前記頂壁部の前記第2方向の前記一方側の端部に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の液体吐出装置。
  14. 前記第2配線の延在方向と直交する平面における断面積は、前記第1配線よりも大きいことを特徴とする請求項13に記載の液体吐出装置。
  15. 前記2つの側壁部は、前記素子配置面と直交する方向に対して、前記素子配置面から離れるほど前記第2方向の内側に傾いており、
    前記一方側の側壁部の前記素子配置面に対する傾斜角度が、前記他方側の側壁部の傾斜角度よりも小さいことを特徴とする請求項13又は14に記載の液体吐出装置。
  16. 前記頂壁部の表面において、前記第1接点と前記第2接点が、前記第1方向において交互に並んで配置されていることを特徴とする請求項12〜15の何れかに記載の液体吐出装置。
  17. 前記頂壁部の表面において、前記第1接点と前記第2接点が、前記第2方向において離れて配置されていることを特徴とする請求項12〜15に記載の液体吐出装置。
  18. 前記駆動装置が設けられた配線部材を有し、
    前記配線部材が、前記頂壁部の表面の前記複数の第1接点と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜17の何れかに記載の液体吐出装置。
  19. 前記配線部材の先端部は、折り曲げられた状態で、前記頂壁部の表面の前記第1接点と電気的に接続され、
    前記配線部材の折れ曲がり部を、前記保護部材又は前記流路部材に固定する固定部を有することを特徴とする請求項18に記載の液体吐出装置。
  20. 前記固定部は、液状の固定材が硬化したものであることを特徴とする請求項19に記載の液体吐出装置。
  21. 前記保護部材又は前記流路部材に、前記液状の固定材を収容する凹部が形成されていることを特徴とする請求項20に記載の液体吐出装置。
  22. 前記保護部材の、前記第1接点が配置された領域から離れた位置に、前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項21に記載の液体吐出装置。
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