JP7134733B2 - 記録素子基板、液体吐出ヘッド、および液体吐出装置 - Google Patents
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Description
<液体吐出装置の説明>
以下、本実施形態における液体吐出装置および液体吐出装置に用いられる記録素子基板を説明する。本実施形態の液体吐出装置は、例えばインクジェット記録装置である。液体吐出装置は、液体を吐出するための液体吐出ヘッドを備えている。本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体吐出方式としてサーマルインクジェット方式を用いる。サーマルインクジェット方式とは、液体(インク)に接する発熱抵抗体からなる素子に数μ秒程度通電することで発生する熱エネルギーにより誘発される液体の発泡現象を液滴の吐出に利用する液体吐出方式である。以下では液体としてインクを用いる例を説明するが、これに限られない。
図3は、記録素子基板10に接続された共通供給流路211および共通回収流路212が形成されている吐出ユニット300における接続関係を示す透視図である。
図5は、記録素子基板10を含む吐出モジュール200近傍の斜視図である。記録素子基板10は、シリコン基体に複数の層が積層されて構成された基板11と、感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材12と、基板11の裏面に接合される蓋部材20と、を含む。記録素子基板10の吐出口形成部材12には、複数の吐出口13が配列される吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口13が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。基板11には、記録素子131(後述する図8参照)が形成されている。記録素子131は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する発熱抵抗体からなる素子である。
図8は、記録素子基板10の基板11における記録素子131近傍の図である。図8は、後述の説明で用いる図であるが、ここでは記録素子基板10(基板11)を説明するために、一時的に図8を参照することとする。図8(c)は、基板11の記録素子131近傍の断面図である。
図6は、基板11を平面視で見た場合の基板11の平面構成を示す図である。即ち、図6は、吐出口の開口している側から基板11を見た図である。図6は、積層方向において記録素子131を含み、かつ記録素子131より下層(即ち、記録素子以下の層)の平面レイアウトを示す図である。図6に示すように、基板11上に第1の領域111aと第2の領域111bとが設けられている。各領域内の基板端部には、外部接続端子配列16a、16bが配置されている。この外部接続端子配列16a、16bは、二点鎖線で示される第1の領域111aおよび第2の領域111b内に配置された記録素子列群131a、131bと電気的に接続される。記録素子列群131a、131bは、記録素子131、供給口17a、回収口17b、駆動回路121、および温度検出素子122を含む。図6の上下方向が、図3の長手方向に対応する。図6の上下方向を、記録素子列方向、吐出口列方向、または第1の方向という。図6に示すように、外部接続端子配列16a、16bと、記録素子131と、記録素子を駆動する駆動回路121と、温度検出素子122とは、基板中心に対して点対称の配置となっている。このように基板中心に対して点対称の配置とすることで、記録素子基板10のサイズを抑制しつつレイアウト設計負荷の削減を実施することができる。なお、少なくとも記録素子131と駆動回路121とが基板中心に対して点対称の配置となっていればよい。ここで、点対称の配置とは、第1の領域または第2の領域のいずれかに、記録に寄与しないような記録素子や駆動素子、配線と接続されていないようなダミーの外部接続端子などを空きスペースに配置したような、略点対称の配置も含むものとする。このような素子や端子を配置しても、レイアウト設計の負荷を抑えることができる。また、このように点対称の配置とすることが好ましいが、第1の領域111aと第2の領域111bとで、記録素子131の列や駆動回路121とを第2の方向において反対の順に配置することでもレイアウト設計の負荷を抑えることができる。
図7は、比較例としての基板11の平面構成を示す図である。図7は、積層方向において記録素子131よりも上層(吐出口側)の平面レイアウトを示す図である。即ち、図7は、基板11において、基板11の記録素子131より上層の第1密着層171および第2保護層172の平面パターンを含む図である。本実施形態の機能素子は、導電性の物質の配線パターンで構成される機能素子であり、第1電極を含む保護層パターン、および、第2電極を含む保護層パターンである。このような機能素子を用いる理由を説明する。
図10は、実施形態1における、基板11の記録素子131より上層の第1密着層171および第2保護層172の平面パターンを含む図である。なお、第1の領域111aの平面パターンについては、図7の比較例で説明した平面パターンと同じである。本実施形態では、第2の領域111bの第1電極配線パターン141bは、第1の領域111aの第1電極配線パターン141aと、基板中心に対して点対称となっていない。また、第2の領域111bの第2電極配線パターン142bは、第1の領域111aの第2電極配線パターン142aと、基板中心に対して点対称となっていない。
本実施形態では、機能素子として、インクを予備加熱する予備加熱配線パターン(予備加熱素子)を配置する形態を説明する。具体的には、実施形態1の構成に加えて、インク供給路側に、機能素子として予備加熱配線パターンを配置した構成を説明する。
実施形態2では、機能素子として、コゲ抑制のための第1電極および第2電極、ならびに、インクを予備加熱する予備加熱配線パターンを配置する形態を説明した。本実施形態では、コゲ抑制のための第1電極および第2電極を配置せず、予備加熱配線パターンのみを機能素子として配置する形態を説明する。即ち、機能素子は、記録素子列毎に少なくとも1種類以上配置されていれば良い。実施形態1で説明したように、コゲ抑制のための第1電極および第2電極の1種類が配置されていても良いし、本実施形態で説明するように、インクを予備加熱する予備加熱配線パターンの1種類が配置されていても良い。
実施形態2では、第1電極配線パターンを、蛇行した一本のパターンとして配置し、第2電極配線パターンを、櫛歯状に配置し、予備加熱配線パターンを、折り返した櫛歯状に配置する例を説明した。実施形態2の構成において、予備加熱配線パターンを削除した平面レイアウトを採用しても良い。即ち、実施形態1で説明したように、コゲ抑制のみを行う場合であっても、第1電極パターンまたは第2電極パターンの一方を、一本の蛇行形状とし、他方を、櫛歯形状に配置しても良い。このような形態であっても、実施形態1と同様にコゲ抑制の効果は得られる。
11:基板
17a:供給口
17b:回収口
131:記録素子
141a、141b:第1電極配線パターン
142a、142b:第2電極配線パターン
143a、143b:予備加熱配線パターン
Claims (15)
- 液体を吐出するための記録素子が第1の方向に配列された複数の記録素子と、外部から液体を流入させるための供給口と、外部に液体を流出させるための回収口と、前記記録素子を駆動するための駆動回路と、を含む記録素子列が、前記第1の方向に交差する第2の方向に少なくとも1つ以上配置されている記録素子列群とを有する記録素子基板であって、
基板中心に対して点対称となるように配置され前記記録素子と電気的に接続される外部接続端子を有し、
前記記録素子基板は、前記記録素子列群と、前記外部接続端子とをそれぞれ有する第1の領域および第2の領域を備え、
前記第1の領域における記録素子列群は、前記第1の領域から前記第2の領域に向かう前記第2の方向に、駆動回路、供給口、記録素子、回収口の順に配置した記録素子列を有し、
前記第2の領域における記録素子列群は、前記第1の領域から前記第2の領域に向かう前記第2の方向に、供給口、記録素子、回収口、駆動回路の順に配置した記録素子列を有し、
液体が吐出される吐出口の吐出口面の側を上方向、前記吐出口面の裏面の側を下方向とした場合、前記記録素子基板の積層方向における前記記録素子以下の層では、前記記録素子と前記駆動回路とが、前記吐出口が開口する側から見て、前記基板中心に対して点対称となるように配置され、
前記記録素子よりも前記積層方向における上の層では、記録素子毎に形成された第1電極を含む保護層パターンと、回収口毎に形成された第2電極を含む保護層パターンとを含む機能素子が配置され、前記第1電極は、前記記録素子の直上に配置され、前記第2電極は、前記回収口の近傍に配置され、
前記機能素子は、記録素子列毎に少なくとも1種類以上配置され、
前記機能素子は、前記第1の領域および前記第2の領域のいずれにおいても、前記記録素子よりも前記第2の方向において供給口側または回収口側の少なくとも一方に配置されることを特徴とする記録素子基板。 - 前記液体は、前記第1の領域から前記第2の領域に向かう前記第2の方向に流れることを特徴とする請求項1に記載の記録素子基板。
- 前記第1電極を含む前記保護層パターンおよび前記第2電極を含む前記保護層パターンは、前記第1の領域および前記第2の領域において、それぞれ前記外部接続端子と電気的に接続され、
前記第1電極を含む前記保護層パターンおよび前記第2電極を含む前記保護層パターンの少なくとも一方は、櫛歯状に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の記録素子基板。 - 前記第1電極を含む前記保護層パターンおよび前記第2電極を含む前記保護層パターンは、前記第1の領域および前記第2の領域において、それぞれ前記外部接続端子と電気的に接続され、
前記第1電極を含む前記保護層パターンおよび前記第2電極を含む前記保護層パターンの少なくとも一方は、蛇行形状に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の記録素子基板。 - 液体の吐出動作の際に、液体に含まれる帯電粒子を前記第1電極から電気的に反発させるように、前記第1電極と前記第2電極との間に電圧が印加されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の記録素子基板。
- 前記機能素子のうち、前記供給口側に配置された機能素子は、液体の吐出動作の際に液体を予備加熱するための予備加熱配線を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の記録素子基板。
- 前記予備加熱配線は、前記第1の領域および前記第2の領域において、それぞれ前記外部接続端子と電気的に接続され、かつ折り返した櫛歯状に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の記録素子基板。
- 前記記録素子基板の温度を検出するための温度検出素子が、前記記録素子列毎に少なくとも1つ以上配置され、
前記温度検出素子は、前記第1の領域では、前記第2の方向において前記回収口よりも前記外部接続端子の反対側に配置され、前記第2の領域では、前記第2の方向において前記供給口よりも前記外部接続端子の反対側に配置されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の記録素子基板。 - 前記温度検出素子は、前記記録素子よりも下層に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の記録素子基板。
- 積層方向において前記機能素子と前記記録素子との間に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の記録素子基板。
- 前記吐出口が開口する側は、前記積層方向の上の側であることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の記録素子基板。
- 前記機能素子は導電性の物質の配線パターンで構成されることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の記録素子基板。
- 前記配線パターンを形成する導電性の物質は、Ta、Ir、およびAlを含む合金からなることを特徴とする請求項12に記載の記録素子基板。
- 請求項1から13のいずれか一項に記載の記録素子基板を備え、
前記記録素子基板は、前記記録素子を内部に備える圧力室を備え、
前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環されることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の記録素子基板を前記第1の方向に複数備え、
前記第1の領域の積層方向の下層に設けられた共通供給流路と、
前記第2の領域の積層方向の下層に設けられた共通回収流路と、
を有する液体吐出ヘッドと、
液体を収容するタンクと、
前記タンク、前記共通供給流路、前記記録素子基板、前記共通回収流路、および前記タンクを通るように液体を循環させる循環手段と、
を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
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