JP7326754B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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。

ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドの一例として、特許文献１には、ノズルからインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドが記載されている。特許文献１に記載のインクジェット式記録ヘッドでは、複数のノズルが形成されたノズルプレートと、複数の連通路が形成された連通板と、複数の圧力発生室及び複数のインク供給路が形成された流路形成基板とが積層されている。これにより、ノズルプレートと連通板と流路形成基板との積層体に、ノズル、連通路、圧力室及びインク供給流路によってそれぞれ構成される複数の個別流路が形成されている。また、複数の圧力室は、流路形成基板の上面に配置された弾性膜に覆われ、弾性膜の上面に圧電体層や電極によって構成される駆動素子が配置されている。駆動素子は、弾性膜の上面に配置された保護基板によって覆われている。

また、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板と保護基板とケース部材とによって形成されたマニホールドから複数の個別流路にインクが供給される。また、複数の個別流路から連通板や流路形成基板に形成された循環流路に液体が排出される。

特開2015-134507号公報

ここで、特許文献１のインクジェット式記録ヘッドでは、上述したように、複数の連通路が形成された連通板や、複数の圧力発生室が形成された流路形成基板に、循環流路が形成されている。そのため、連通板や流路形成基板に循環流路が形成されていない場合と比較して、ノズルプレートと連通板と流路形成基板との積層体の剛性が低くなり、この積層体が破損しやすい。

本発明の目的は、複数の個別流路に２つの共通流路が接続され、且つ、十分に剛性を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路の少なくとも一部分と、を有する流路部材と、前記流路部材と第１方向に重なり、前記複数の個別流路を構成する複数の前記圧力室を覆う振動板と、前記第１方向において、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与する複数の駆動素子と、前記第１方向において、前記複数の駆動素子が配置された前記振動板の、前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の駆動素子を覆う保護基板と、を備え、前記保護基板が、前記複数の個別流路に共通の第２共通流路、を有し、前記流路部材が、前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する接続流路、を有し、前記第２共通流路の前記第１方向における前記振動板側の内壁面が、前記振動板の前記第１方向における前記保護基板側の面によって形成されている。

本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。 ヘッドユニット１１の平面図である。 図２から保護基板２４、ドライバＩＣ６５及び配線部材６６を除いて、流路、圧電素子などの位置関係を示した図である。 図３のIV部を拡大した図である。 図２、３のＶ－Ｖ線断面図である。 変形例１に係るヘッドユニット１００の図２相当の平面図である。 変形例１に係るヘッドユニット１００の図３相当の平面図である。 変形例１に係るヘッドユニット１００の図５相当の断面図である。 変形例２に係るヘッドユニット１１０の図５相当の断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜プリンタ１の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係るプリンタ１は、４つのインクジェットヘッド２と、プラテン３と、搬送ローラ４、５とを備えている。

４つのインクジェットヘッド２は、後述するように搬送ローラ４、５によって記録用紙Ｐが搬送される水平な搬送方向（本発明の「第３方向」）に並んでいる。各インクジェットヘッド２は、４つのヘッドユニット１１（本発明の「液体吐出ヘッド」）と、保持部材１２とを備えている。ヘッドユニット１１は、その下面に形成された複数のノズル１０からインクを吐出する。ここで、４つのインクジェットヘッド２におけるヘッドユニット１１の複数のノズル１０からは、搬送方向の上流側に位置するものから、それぞれ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが吐出される。

また、ヘッドユニット１１では、複数のノズル１０は、水平で且つ搬送方向と直交する紙幅方向（本発明の「第２方向」）に配列されることによってノズル列９を形成している。また、ヘッドユニット１１は、搬送方向に並んだ２列のノズル列９を有している。また、２列のノズル列９間で、紙幅方向におけるノズル１０の位置が、各ノズル列９におけるノズル１０同士の間隔の２分の１の長さだけずれている。なお、以下では、図１に示すように紙幅方向の右側及び左側を定義して説明を行う。

また、各インクジェットヘッド２においては、４つのヘッドユニット１１のうち、２つずつのヘッドユニット１１が、それぞれ、紙幅方向に間隔をあけて並んでいる。また、４つのヘッドユニット１１のうち、紙幅方向に並んだ２つのヘッドユニット１１と残り２つのヘッドユニット１１とは、搬送方向に間隔をあけて並んでいる。また、搬送方向の上流側に配置された２つのヘッドユニット１１と、下流側に配置された２つのヘッドユニット１１とは、紙幅方向の位置がずれている。そして、搬送方向の上流側に配置されたヘッドユニット１１の一部のノズル１０と、下流側に配置されたヘッドユニット１１の一部ノズル１０とが、搬送方向に重なっている。これにより、４つのヘッドユニット１１の複数のノズル１０が、紙幅方向に記録用紙Ｐの全長にわたって配置されている。すなわち、インクジェットヘッド２は、紙幅方向に記録用紙Ｐの全長にわたって延びた、いわゆるラインヘッドである。なお、ヘッドユニット１１の詳細な構成については、後程説明する。

保持部材１２は、紙幅方向を長手方向とする長方形の板状の部材であり、保持部材１２に４つのヘッドユニット１１が固定されている。また、保持部材１２には、４つのヘッドユニット１１に対応する４つの長方形の貫通孔１２ａが形成されている。ヘッドユニット１１の複数のノズル１０は、対応する貫通孔１２ａから下側（記録用紙Ｐ側）に露出している。

プラテン３は、インクジェットヘッド２の下方に配置され、４つのヘッドユニット１１の複数のノズル１０と対向している。プラテン３は、記録用紙Ｐを下方から支持する。搬送ローラ４は、搬送方向において、インクジェットヘッド２及びプラテン３よりも上流側に配置されている。搬送ローラ５は、搬送方向において、インクジェットヘッド２及びプラテン３よりも下流側に配置されている。搬送ローラ４、５は、記録用紙Ｐを搬送方向に搬送する。

そして、プリンタ１では、搬送ローラ４、５により記録用紙Ｐを搬送方向に搬送しながら、４つのインクジェットヘッド２の、４つのヘッドユニット１１の複数のノズル１０からインクを吐出することによって、記録用紙Ｐに記録を行う。

＜ヘッドユニット１１＞
次に、ヘッドユニット１１について詳細に説明する。図２～図５に示すように、ヘッドユニット１１は、流路ユニット２１（本発明の「流路部材」）と、振動板２２と、複数の圧電素子２３（本発明の「駆動素子」）と、保護基板２４とを備えている。なお、図２では、後述するドライバＩＣ６５及び配線部材を二点鎖線で示している。また、図３、図４では、保護基板２４の外形、及び、後述する凹部２４ａ、２４ｂの位置を二点鎖線で示している。

流路ユニット２１は、プレート３１～３６が積層されることによって形成されている。プレート３１は、例えばポリイミドなどの合成樹脂材料からなる。プレート３２、３３は、例えばステンレスからなる。プレート３４～３６は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる。プレート３３～３６は、下方からこの順に積層されている。また、プレート３１は、プレート３３の下面の中央部に接合されている。プレート３２は、プレート３３の下面の、プレート３１よりも外側の部分に接合されている。

そして、プレート３１～３６が積層されることによって形成された流路ユニット２１は、複数のノズル１０と、複数の圧力室４０と、複数のディセンダ４１と、複数の絞り４２と、複数の接続流路４３と、２つの第１共通流路４４、４５（本発明の「第１共通流路」）とを有する。

複数のノズル１０は、プレート３１に形成されている。複数のノズル１０は、上述の２列のノズル列９を形成している。

複数の圧力室４０は、複数のノズル１０に個別のものであり、プレート３６に形成されている。圧力室４０は、上下方向（本発明の「第１方向」）に投影した形状が、搬送方向を長手方向とする長方形であり、搬送方向の片側の端部において、ノズル１０と上下方向に重なっている。より詳細に説明すると、搬送方向の下流側のノズル列９に対応する圧力室４０は、搬送方向の上流側の端部においてノズル１０と上下方向に重なる。また、搬送方向の上流側のノズル列９に対応する圧力室４０は、搬送方向の下流側の端部においてノズル１０と上下方向に重なる。

複数のディセンダ４１は、複数のノズル１０に個別のものである。ディセンダ４１は、プレート３２～３５にわたって上下方向に延び、ノズル１０と圧力室４０とを接続する。

複数の絞り４２は、複数の圧力室４０に個別のものであり、プレート３５に形成されている。絞り４２は、圧力室４０の搬送方向におけるノズル１０と反対側の端部と上下方向に重なっており、上下方向に延び、その上端が圧力室４０に接続されている。

そして、１つのノズル１０と、これに対応する圧力室４０、ディセンダ４１及び絞り４２とによって、個別流路２０が形成される。そして、流路ユニット２１では、個別流路２０が紙幅方向に配列されることによって形成される個別流路列７が、搬送方向に２列に並んでいる。なお、以下では、２列の個別流路列７のうち、搬送方向の下流側の個別流路列７を個別流路列７Ａ（本発明の「第１個別流路列」）とし、搬送方向の上流側の個別流路列７を個別流路列７Ｂ（本発明の「第２個別流路列」）とすることがある。また、個別流路列７Ａを構成する個別流路２０を個別流路２０Ａとし、個別流路列７Ｂを構成する個別流路２０を個別流路２０Ｂとすることがある。

また、流路ユニット２１（プレート３３～３６）の、個別流路列７Ａと個別流路列７Ｂとの間に位置する部分は、複数の個別流路２０Ａと複数の個別流路２０Ｂとを隔てる隔壁２１ａとなっている。

複数の接続流路４３は、複数のディセンダ４１に対して個別のものである。接続流路４３は、プレート３３の下端部において、ディセンダ４１の下端部に接続され、ディセンダ４１との接続部分から、搬送方向におけるヘッドユニット１１の内側に向かって延びている。さらに、接続流路４３は、上方に折れ曲がり、プレート３３～３６及び後述の振動板２２にわたって上下方向に延びている。

第１共通流路４４は、個別流路列７Ａに対応して設けられた流路であり、プレート３４に形成されている。第１共通流路４４は、個別流路列７Ａの全長にわたって紙幅方向に延び、搬送方向の上流側の端部が、複数の個別流路２０Ａの絞り４２と上下方向に重なっている。これにより、複数の個別流路２０Ａの絞り４２の下端が、第１共通流路４４と接続される。

第１共通流路４５は、個別流路列７Ｂに対応して設けられた流路であり、プレート３４に形成されている。第１共通流路４５は、個別流路列７Ｂの全長にわたって紙幅方向に延び、搬送方向の下流側の端部が、複数の個別流路２０Ｂの絞り４２と上下方向に重なっている。これにより、複数の個別流路２０Ｂの絞り４２の下端が、第１共通流路４５と接続される。

また、プレート３３の第１共通流路４４、４５と上下方向に重なる部分の下面には、それぞれ、凹部３３ａが形成されている。これにより、プレート３３の凹部３３ａの上方に位置する部分が、厚みが薄くなって弾性変形可能となったダンパ３３ｂとなっている。そして、ダンパ３３ｂが弾性変形することにより、第１共通流路４４、４５内のインクの圧力変動が抑えられる。また、プレート３２は、凹部３３ａの下側の開口を塞いでいる。なお、ヘッドユニット１１では、プレート３２がなく、ダンパ３３ｂが下方に露出していてもよい。

プレート３５、３６及び後述する振動板２２には、各第１共通流路４４、４５の紙幅方向における中央部と上下方向に重なる部分に、それぞれ供給流路４６が設けられている。供給流路４６は、上下方向に延び、下端が第１共通流路４４、４５に接続されている。また、供給流路４６の上端は、図示しない流路を介してインクタンク７０と接続されている。また、各供給流路４６とインクタンク７０との間の流路の途中には、それぞれポンプ７１が設けられている。ポンプ７１は、インクタンク７０から供給流路４６に向けてインクを送る。

振動板２２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などからなり、プレート３６の上面に配置され、複数の圧力室４０を覆っている。また、上述の接続流路４３の上端、及び、供給流路４６の上端が、振動板２２の上面において開口している。

複数の圧電素子２３は、複数の圧力室４０に対して個別に設けられたものである。圧電素子２３は、圧電体５１と、下部電極５２（本発明の「定電位電極」）と、上部電極５２（本発明の「駆動電極」）とを備えている。圧電体５１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、振動板２２の上面の圧力室４０の中央部と上下方向に重なる部分に配置されている。

下部電極５２は、複数の圧電素子２３に対して共通のものである。下部電極５２は、複数の圧電素子２３にわたって紙幅方向に延び、上下方向において振動板２２と複数の圧電体５１との間に配置されている。また、下部電極５２は、圧電体５１よりも、搬送方向におけるヘッドユニット１１の内側まで延びている。

上部電極５３は、圧電体５１の上面に配置されている。また、上部電極５３は、圧電体５１の側面及び振動板２２の上面にわたって延びた配線５７によって、圧電体５１よりも搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に引き出されている。

保護基板２４は、複数の圧電素子２３が配置された振動板２２の上面に配置されている。保護基板２４には、下面に開口した２つの凹部２４ａと、下面に開口した１つの凹部２４ｂとが形成されている。２つの凹部２４ａは、２列の個別流路列７に対応している。凹部２４ａは、個別流路列７の全長にわたって紙幅方向に延び、凹部２４ａ内に個別流路列７に対応する複数の圧電素子２３が収容されている。

凹部２４ｂは、保護基板２４の搬送方向における２つの凹部２４ａの間に配置されている。凹部２４ｂは、２列の個別流路列７の全長にわたって紙幅方向に延びており、複数の個別流路２０の接続流路４３の上下方向に延びた部分、及び、流路ユニット２１の壁部２１ａと上下方向に重なっている。そして、凹部２４ｂの内壁面と、振動板２２の上面とによって画定される空間が、第２共通流路５０となっており、第２共通流路５０が、複数の個別流路２０の接続流路４３の上端と接続されている。また、第２共通流路５０は、紙幅方向に投影した形状が、搬送方向を長手方向とする長方形である。また、第２共通流路５０の上記長方形の上側の２つの角部となる部分５０ａは、第２共通流路５０の外側に凸となるように湾曲している。

また、凹部２４ｂ（第２共通流路５０）の上下方向の長さＨ２は、凹部２４ａの上下方向の長さＨ１よりも長い。具体的には、長さＨ１が１００μｍ程度であるのに対して、長さＨ２は３００μｍ以上３５０μｍ以下である。また、第２共通流路５０の搬送方向の長さＷは、２５００μｍ以上４０００μｍ以下である。ここで、上記の通り、第２共通流路５０の搬送方向の長さＷは、上下方向の長さＨ２に対してかなり長いが、図５では、図面を見やすくするために、ヘッドユニット１１を、搬送方向の長さに対する上下方向の長さの比率を大きくして図示している。また、第２共通流路５０の紙幅方向の長さは、例えば、ヘッドユニット１１における個別流路２０の数が８００個程度（各個別流路列７を構成する個別流路の数が４００個程度）である場合に、３０ｍｍ程度である。

また、保護基板２４の上端部には、第２共通流路５０の紙幅方向の右端部と上下方向に重なる部分に、排出流路４７が配置されている。排出流路４７は、上下方向に延び、下端が第２共通流路５０に接続される。また、排出流路４７の上端は、図示しない流路を介してインクタンク７０と接続されている。また、排出流路４７とインクタンク７０との間の流路の途中には、それぞれ、ポンプ７２が設けられている。ポンプ７２は、排出流路４７からインクタンク７０に向けてインクを送る。

また、保護基板２４には、紙幅方向における左端部のうち、搬送方向において各凹部２４ａと凹部２４ｂとの間に位置し、且つ、下部電極５２と上下方向に重なる部分に、それぞれ、保護基板２４を上下方向に貫通して延びる貫通配線６１（本発明の「共通配線」）が設けられている。貫通配線６１の下端は、下部電極５２と接続されている。また、貫通配線６１は、搬送方向において、ディセンダ４１と、接続流路４３の上下方向に延びた部分との間に位置し、個別流路２０と上下方向に重ならない。

また、保護基板２４には、搬送方向において各凹部２４ａよりも外側に位置し、且つ、複数の配線５７の上部電極５３と反対側の端部と上下方向に重なる部分に、それぞれ、保護基板２４を上下方向に貫通して延びる貫通配線６３が設けられている。貫通配線６３の下端は、配線５７に接続されている。また、貫通配線６３は、圧力室４０及び絞り４２よりも、搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に位置し、個別流路２０と上下方向に重なっていない。なお、本実施形態では、個別流路２０Ａに対応する貫通配線６３が本発明の「第１個別配線」に相当し、個別流路２０Ｂに対応する貫通配線６３が本発明の「第２個別配線」に相当する。

保護基板２４の上面には、２つのドライバＩＣ６５が配置されている。２つのドライバＩＣ６５は、２列の個別流路列７に対応しており、個別流路列７の全長にわたって紙幅方向に延びている。また、ドライバＩＣ６５は、複数の貫通配線６３と上下方向に重なっており、複数の貫通配線６３の上端がドライバＩＣ６５に接続されている。そして、ドライバＩＣ６５によって、複数の貫通配線６３及び複数の配線５７を介して複数の上部電極５３に個別に、グランド電位及び所定の駆動電位（例えば２０Ｖ程度）のいずれかが選択的に付与される。

また、保護基板２４の上面には、搬送方向において２つのドライバＩＣ６５の間に位置し、且つ、紙幅方向において排出流路４７よりも左側に位置する部分に、配線部材６６が接合されている。また、保護基板２４の上面には、ドライバＩＣ６５と配線部材６６とを接続する複数の接続配線５８が配置されている。そして、ドライバＩＣ６５は、配線部材６６を介して図示しない制御基板に接続されている。

一方、貫通配線６１は、搬送方向において２つのドライバＩＣ６５の間に位置しており、ドライバＩＣ６５と上下方向に重ならない。また、貫通配線６１は、配線部材６６と上下方向に重なっており、貫通配線６１の上端が配線部材６６に接続される。そして、貫通配線６１は、配線部材６６を介して図示しない電源に接続され、この電源により、下部電極５２がグランド電位に保持される。

次に、圧電素子２３を駆動させて、ノズル１０からインクを吐出させる方法について説明する。ヘッドユニット１１では、予め、全ての圧電素子２３の上部電極５３がグランド電位に保持されている。あるノズル１０からインクを吐出させるときには、そのノズル１０に対応する上部電極５３の電位をグランド電位から駆動電位に切り換える。すると、下部電極５２と上部電極５３との電位差により、圧電体５１のこれらの電極に挟まれた部分に厚み方向の電界が発生し、この電界によって圧電体５１の上記部分が水平方向に収縮する。これにより、圧電体５１及び振動板２２の圧力室４０と上下方向に重なる部分が、全体として、圧力室４０側に凸となるように変形し、圧力室４０の容積が小さくなる。その結果、圧力室４０内のインクの圧力が上昇し、圧力室４０に連通するノズル１０からインクが吐出される。

次に、ヘッドユニット１１とインクタンク７０との間でのインクの循環について説明する。上述したようにポンプ７１、７２によりインクを送ると、インクタンク７０内のインクが、供給流路４６を介して第１共通流路４４、４５に流れ込む。第１共通流路４４、４５内のインクは、絞り４２から個別流路２０に流れ込む。個別流路２０内のインクは、接続流路４３を介して第２共通流路５０に流れ込む。第２共通流路５０内のインクは、２つの排出流路４７から排出され、インクタンク７０に戻る。これにより、ヘッドユニット１１とインクタンク７０との間でインクが循環する。

＜効果＞
ここで、本実施の形態と異なり、流路ユニット２１に第２共通流路が形成される場合を考える。この場合には、流路ユニット２１に、第１共通流路となる空間と、第２共通流路となる空間の両方が形成されるため、流路ユニット２１の剛性が低くなり、流路ユニット２１が破損しやすい。

これに対して、本実施形態では、第１共通流路４４、４５は流路ユニット２１に形成されているが、第２共通流路５０は、保護基板２４に形成されており、流路ユニット２１には形成されていない。これにより、流路ユニット２１の剛性を高くして、流路ユニット２１を破損しにくくすることができる。なお、保護基板２４については、上下方向の長さを、複数の圧電素子２３を覆う凹部２４ａの上下方向の長さＨ１に対して長いものとすることができる。そして、この場合には、保護基板２４に第２共通流路５０となる凹部２４ｂを形成しても、保護基板２４の剛性が大きく低下して、保護基板２４が破損しやすくなることがない。

また、本実施形態では、流路ユニット２１（プレート３３～３６）の、第２共通流路５０と上下方向に重なる部分が、複数の個別流路２０Ａと複数の個別流路２０Ｂとを隔てる壁部２１ａとなっている。これにより、流路ユニット２１のこの部分に第２共通流路が形成される場合と比較して流路ユニット２１の剛性を高くすることができる。

また、本実施形態では、ポンプ７１、７２を駆動させて、インクタンク７０から第１共通流路４４、４５にインクを流入させ、第２共通流路５０からインクタンク７０に向けてインクを流出させることによって、インクタンク７０とヘッドユニット１１との間でインクを循環させることができる。

また、本実施形態では、接続流路４３により、ディセンダ４１の下端部と第２共通流路５０とが接続されている。これにより、ノズル１０からディセンダ４１に流れ込んだ気泡を効率よく第２共通流路５０に排出することができる。

また、本実施形態では、接続流路４３の上下方向に延びた部分と、第２共通流路５０とが上下方向に重なっている。これにより、接続流路が第２共通流路５０と上下方向に重なっていない場合と比較して、ヘッドユニット１１を搬送方向に小型化することができる。

また、本実施形態では、第２共通流路５０の下側の内壁面が、振動板２２の上面によって形成されている。これにより、保護基板２４に第２共通流路５０の下側の内壁面を形成する場合と比較して、第２共通流路５０を上下方向に長くして、第２共通流路５０の容積を大きくすることができる。

また、本実施形態では、振動板２２の上面に保護基板２４が配置され、保護基板２４の上面にドライバＩＣ６５が配置されている。そして、保護基板２４に貫通電極６３が配置されている。これにより、振動板２２の上に配置された圧電素子２３の上部電極５３と、保護基板２４の上面に配置されたドライバＩＣ６５とを貫通配線６３を介して接続することができる。

ここで、本実施形態とは逆に、上部電極５３と接続される配線５７が、搬送方向におけるヘッドユニット１１の内側に引き出され、下部電極５２が、搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に引き出される場合を考える。この場合には、搬送方向における個別流路列７Ａに対応する複数の圧電素子２３と、個別流路列７Ｂに対応する複数の圧電素子２３との間に、個別流路列７Ａに対応する貫通配線６３と、個別流路列７Ｂに対応する貫通配線６３とが近接して配置されることになり、ショートしやすい。

そこで、本実施形態では、下部電極５２を、搬送方向におけるヘッドユニット１１の内側に引き出す。すなわち、搬送方向において、個別流路列７Ａに対応する複数の圧電素子２３と、個別流路列７Ｂに対応する複数の圧電素子２３との間に貫通配線６１を配置する。また、上部電極５３に接続される配線５７を、搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に引き出す。すなわち、搬送方向において、個別流路列７Ａに対応する複数の圧電素子２３よりも個別流路列７Ｂと反対側に、個別流路列７Ａに対応する貫通配線６３を配置する。また、搬送方向において、個別流路列７Ｂに対応する複数の圧電素子２３よりも個別流路列７Ａと反対側に、個別流路列７Ｂに対応する貫通配線６３を配置する。これにより、個別流路列７Ａに対応する貫通配線６３と、個別流路列７Ｂに対応する貫通配線６３とを十分に離して、これらの貫通配線６３同士がショートしてしまうのを防止することができる。

また、本実施形態では、保護基板２４の、搬送方向において圧電素子２３と第２共通流路５０との間に位置する部分に貫通配線６１を配置することにより、第２共通流路５０を避けて貫通配線６１を配置することができる。

また、本実施形態では、搬送方向において、第２共通流路５０の両側に貫通配線６１が配置されている。これにより、下部電極５２に接続される配線を大きくして、グランド電位に保持される下部電極５２の電位を安定させることができる。

また、本実施形態では、保護基板２４の紙幅方向の右端部に排出流路４７が配置されているのに対して、保護基板２４の紙幅方向の左端部に貫通配線６１が配置されている。これにより、排出流路４７と貫通配線６１とを大きく離して、万一、排出流路４７からインクが漏れ出したときに、貫通配線６１が他の配線とショートしてしまうのを防止することができる。

また、本実施形態では、貫通配線６１を下部電極５１と接続し、貫通配線６３を配線５５７に接続するために、流路ユニット２１と保護基板２４とを接合する際に、保護基板２４の貫通配線６１、６３が配置された部分を流路ユニット２１に押し付けて圧力を加える必要がある。このとき、本実施形態では、貫通配線６１、６３と個別流路２０とが上下方向に重ならないため、流路基板２１は、保護基板２４の貫通配線６１、６３が配置された部分から圧力が加えられても破損しにくい。

また、本実施形態では、配線部材６６を、保護基板２４の上面の、排出流路４７よりも紙幅方向の左側の部分に配置している。これにより、配線部材６６を排出流路４７に干渉しないように配置することができる。

また、本実施形態では、保護基板２４の、第２共通流路５０を形成する凹部２４ｂの上下方向の長さＨ２が、圧電素子２３を覆う凹部２４ａの上下方向の長さＨ１よりも長い。これにより、第２共通流路５０の上下方向の長さを長くして、第２共通流路５０の容積を大きくすることができる。

また、本実施形態では、第２共通流路５０を、上下方向の長さＨ２が３００μｍ以上３５０μｍ以下で、搬送方向の長さが２５００μｍ以上４０００μｍ以下のものとしている。第２共通流路５０をこのようなサイズのものとすれば、例えば、ノズル１０内のインクのメニスカスの耐圧が４ｋＰａ程度で、ヘッドユニット１１の個別流路２０の数が８００個程度（各個別流路列７を構成する個別流路２０の数が４００個程度）で、ノズル１０から吐出されるインクの体積が１６ｐｌ程度で、ヘッドユニット１１の駆動周波数が２０ｋＨｚ程度である場合において、第２共通流路５０を、ノズル１０から適切にインクを吐出させるのに必要な容積を有するものとすることができる。

また、本実施形態では、第２共通流路５０の紙幅方向に投影した形状が長方形である。そして、第２共通流路５０の内壁面のうち、上記長方形の上側の２つの角部となる部分５０ａが、第２共通流路５０の外側に凸となるように湾曲している。これにより、第２共通流路５０の部分５０ａに気泡を溜まりにくくすることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の限りにおいて様々な変更が可能である。

上述の実施形態では、第２共通流路５０の紙幅方向に投影した形状が長方形であり、第２共通流路５０の上記長方形の角部となる部分５０ａが、第２共通流路５０の外側に湾曲していたが、これには限られない。第２共通流路５０の上記長方形の角部となる部分は、湾曲しておらず折れ曲がっていてもよい。また、第２共通流路５０の紙幅方向に投影した形状は、長方形以外の形状であってもよい。

また、上述の実施形態では、第２共通流路５０は、上下方向の長さＨ２が、３００μｍ以上３５０μｍ以下であり、搬送方向の長さＷが２５００μｍ以上４０００μｍ以下であったが、これには限られない。例えば、第２共通流路５０は、上下方向の長さＨ２が３５０μｍよりも長くてもよいし、搬送方向の長さＷが４０００μｍよりも長くてもよい。

また、ノズル１０から適切にインクを吐出させることができる範囲であれば、第２共通流路５０は、上下方向の長さＨ２が３００μｍ未満であってもよいし、搬送方向の長さＷが２５００μｍ未満であってもよい。

また、上述の実施形態では、保護基板２４の上面の、排出流路４７が配置されているのとは異なる部分に、配線部材６６が配置され、ドライバＩＣ６５と配線部材６６とが保護基板２４の上面に配置された接続配線５８を介して接続されていたが、これには限られない。例えば、配線部材は、振動板２２の上面の、保護基板２４及び供給流路４６が配置されていない部分に配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では、貫通配線６１、６３が、個別流路２０と上下方向に重なっていなかったが、これには限られない。貫通配線は、個別流路２０と上下方向に重なっていてもよい。

また、上述の実施形態では、排出流路４７が保護基板２４の紙幅方向の右端部に設けられているのに対して、貫通配線６１が保護基板２４の紙幅方向の左端部に設けられていたが、これには限られない。排出流路が保護基板２４の紙幅方向の左端部に設けられているのに対して、貫通配線が保護基板２４の紙幅方向の右端部に設けられていてもよい。あるいは、排出流路と貫通配線とが干渉しなければ、これらが、保護基板２４の紙幅方向における同じ側の部分に設けられていてもよい。また、排出流路と貫通配線の少なくとも片方は、保護基板２４の紙幅方向の端部以外の部分に設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、搬送方向における第２共通流路５０の両側に、貫通配線６１が配置されていたが、これには限られない。例えば、個別流路列７Ａに対応する下部電極５２と、個別流路列７Ｂに対応する下部電極５２とが、振動板２２の上面において互いに接続されており、搬送方向における第２共通流路５０の片側にのみ貫通配線６１が設けられていてもよい。

さらには、貫通配線６１は、保護基板２４のうち、搬送方向において、凹部２４ａ（圧電素子２３）と凹部２４ｂ（第２共通流路５０）との間の部分に配置されていることにも限られない。貫通配線６１は、保護基板２４の、搬送方向において、凹部２４ａと凹部２４ｂとの間の部分以外の部分に配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では、下部電極５２が搬送方向におけるヘッドユニット１１の内側に引き出され、上部電極５３が搬送方向におけるヘッドユニット１１の外側に引き出されていたが、これには限られない。

例えば、変形例１では、図６～図８に示すように、ヘッドユニット１００において、下部電極１０１が、搬送方向において、圧電体５１よりもヘッドユニット１００の外側に延びている。また、複数の上部電極５３に接続される複数の配線１０２が、搬送方向において、圧電体５１よりも、ヘッドユニット１００の内側に引き出されている。

また、個別流路列７Ａに対応する下部電極１０１は、保護基板２４の搬送方向における下流側且つ紙幅方向の左側の端部を上下方向に貫通する貫通配線１０３ａ（本発明の「共通配線」）に接続されている。保護基板２４の上面の、搬送方向における下流側の端部には、配線部材１０４が接合されており、貫通配線１０３ａの上端が配線部材１０４に接続されている。

個別流路列７Ｂに対応する下部電極１０１は、保護基板２４の搬送方向における上流側且つ紙幅方向の左側の端部を上下方向に貫通する貫通配線１０３ｂ（本発明の「共通配線」）に接続されている。また、貫通配線１０３ｂは、保護基板２４の上面において、配線１０５に接続されている。配線１０５は、保護基板２４の搬送方向の下流側の端部まで延び、配線部材１０４に接続されている。

複数の配線１０２は、それぞれ、保護基板２４を上下方向に貫通する貫通配線１０６（本発明の「個別配線」）に接続されている。保護基板２４の上面の、第２共通流路５０と上下方向に重なる部分のうち、排出流路４７よりも紙幅方向の左側の部分には、ドライバＩＣ１０７が配置され、複数の貫通配線１０６の上端がドライバＩＣ１０７に接続されている。また、ドライバＩＣ１０７は、保護基板２４の上面に配置された複数の接続配線１０８を介して配線部材１０４に接続されている。

変形例１の場合には、ドライバＩＣ１０７と第２共通流路５０とが上下方向に重なるため、ドライバＩＣ１０７において発生した熱を、第２共通流路５０を流れるインクによって冷却することができる

また、以上の例では、保護基板２４の上面にドライバＩＣが配置され、保護基板２４を上下方向に貫通する貫通配線を介して、圧電素子の電極とドライバＩＣとが接続されていたが、これには限られない。例えば、配線部材を、ドライバＩＣが実装されたＣＯＦ（Chip on Film）としてもよい。あるいは、下部電極及び上部電極を振動板２２の上面で引き回し、振動板２２の上面に配線部材を接合してもよい。

また、上述の実施形態では、接続流路４３と第２共通流路５０とが上下方向に重なっていたが、これには限られない。例えば、接続流路が、搬送方向から第２共通流路に接続されている等、接続流路と第２共通流路とが上下方向に重なっていなくてもよい。

また、上述の実施形態では、接続流路４３が、ディセンダ４１の下端部と第２共通流路５０とを接続する流路であったが、これには限られない。例えば、接続流路は、ディセンダ４１のうち下端部以外の部分と第２共通流路５０とを接続する流路であってもよい。

さらには、接続流路４３は、ディセンダ４１に接続されていることにも限られない。例えば、変形例２では、図９に示すように、ヘッドユニット１１０において、接続流路１１１が、プレート３６に形成されている。接続流路１１１は、圧力室４０の搬送方向におけるノズル１０側の端に接続され、搬送方向におけるヘッドユニット１１０の内側に延びている。さらに、接続流路１１１は、途中で上方に折れ曲がり、その上端が第２共通流路５０に接続されている。

そして、変形例２では、圧力室４０内の気泡を接続流路１１１から第２共通流路５０に効率よく排出することができる。

また、以上の例では、複数の個別流路２０と第２共通流路５０とを接続する接続流路の全ての部分が、複数の個別流路２０に個別のものであったが、これには限られない。例えば、複数の個別流路２０と第２共通流路とを接続する接続流路は、複数の個別流路２０に個別に接続された複数の流路部分と、これら複数の流路部分と第２共通流路とを接続する、複数の個別流路に共通の流路部分とを有する流路であってもよい。

また、ヘッドユニットとインクタンクとの間でインクを循環させるときのインクの流れの向きは、以上に説明したのと逆であってもよい。例えば、上述の実施形態のポンプ７１、７２によってインクを送る向きを全て逆にすれば、インクの流れの向きを逆にすることができる。

さらには、ヘッドユニットとインクタンクとの間でインクを循環させることにも限られない。例えば、ヘッドユニットとインクタンクとの間にポンプがなくてもよい。この場合には、ノズルからインクが吐出されるのに伴って、第１共通流路内のインクが絞りから個別流路に流れ込むのに加えて、第２共通流路内のインクが、接続流路を介して個別流路に流れ込む。

また、以上の例では、圧力室内のインクに圧力を付与する駆動素子が、圧電素子と電極とを有する圧電素子であったが、これには限られない。圧電素子以外の駆動素子によって圧力室内のインクに圧力を付与してもよい。

また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド（ヘッドユニット）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液体吐出ヘッドに本発明を適用することも可能である。

１０ ノズル
１１ ヘッドユニット
２１ 流路ユニット
２２ 振動板
２３ 圧電素子
２４ 保護基板
４０ 圧力室
４１ ディセンダ
４２ 絞り
４３ 接続流路
４４、４５ 第１共通流路
５０ 第２共通流路
５１ 圧電体
５２ 下部電極
５３ 上部電極
６１、６３ 貫通電極
６５ ドライバＩＣ
６６ 配線部材
１００ ヘッドユニット
１０１ 下部電極
１０３ａ、１０３ｂ 貫通配線
１０４ 配線部材
１０６ 貫通配線
１０７ ドライバＩＣ
１１０ ヘッドユニット
１１１ 接続流路

Claims (19)

1. ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路の少なくとも一部分と、を有する流路部材と、
   前記流路部材と第１方向に重なり、前記複数の個別流路を構成する複数の前記圧力室を覆う振動板と、
   前記第１方向において、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与する複数の駆動素子と、
   前記第１方向において、前記複数の駆動素子が配置された前記振動板の、前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の駆動素子を覆う保護基板と、を備え、
   前記保護基板が、前記複数の個別流路に共通の第２共通流路、を有し、
   前記流路部材が、前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する接続流路、を有し、
   前記第２共通流路の前記第１方向における前記振動板側の内壁面が、前記振動板の前記第１方向における前記保護基板側の面によって形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路の少なくとも一部分と、を有する流路部材と、
   前記流路部材と第１方向に重なり、前記複数の個別流路を構成する複数の前記圧力室を覆う振動板と、
   前記第１方向において、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与する複数の駆動素子と、
   前記第１方向において、前記複数の駆動素子が配置された前記振動板の、前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の駆動素子を覆う保護基板と、を備え、
   前記保護基板が、前記複数の個別流路に共通の第２共通流路、を有し、
   前記流路部材が、前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する接続流路、を有し、
   前記保護基板に前記第２共通流路の全体が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路の少なくとも一部分と、を有する流路部材と、
   前記流路部材と第１方向に重なり、前記複数の個別流路を構成する複数の前記圧力室を覆う振動板と、
   前記第１方向において、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与する複数の駆動素子と、
   前記第１方向において、前記複数の駆動素子が配置された前記振動板の、前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の駆動素子を覆う保護基板と、を備え、
   前記保護基板が、前記複数の個別流路に共通の第２共通流路、を有し、
   前記流路部材が、前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する接続流路、を有し、
   前記複数の個別流路が前記第１方向と直交する第２方向に配列され、
   前記第２共通流路は、
   前記第２方向に延び、
   前記第１方向の長さが３００μｍ以上であり、
   前記第１方向及び前記第２方向のいずれとも直交する第３方向の長さが２５００μｍ以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室をそれぞれ含む複数の個別流路と、前記複数の個別流路と連通する第１共通流路の少なくとも一部分と、を有する流路部材と、
   前記流路部材と第１方向に重なり、前記複数の個別流路を構成する複数の前記圧力室を覆う振動板と、
   前記第１方向において、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与する複数の駆動素子と、
   前記第１方向において、前記複数の駆動素子が配置された前記振動板の、前記圧力室と反対側の面に配置され、前記複数の駆動素子を覆う保護基板と、を備え、
   前記保護基板が、前記複数の個別流路に共通の第２共通流路、を有し、
   前記流路部材が、前記複数の個別流路と前記第２共通流路とを接続する接続流路、を有し、
   前記複数の個別流路が前記第１方向と直交する第２方向に配列され
   前記第２共通流路は、前記第２方向に延び、前記第２方向に投影した形状が長方形であり、
   前記第２共通流路の内壁面のうち、前記長方形の角部を形成する部分が、前記第２共通流路の外側に凸となるように湾曲していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 前記第１共通流路は、前記複数の個別流路に液体を流入させる流路であり、
   前記第２共通流路は、前記複数の個別流路から液体が流出される流路であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記ノズルと前記圧力室とが前記第１方向に重なり、
   前記個別流路は、前記第１方向に延びて前記ノズルと前記圧力室とを接続するディセンダ、を含み、
   前記接続流路が、前記ディセンダの前記第１方向における前記ノズル側の端部と、前記第２共通流路とを接続することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記接続流路が、前記圧力室と前記第２共通流路とを接続することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記接続流路と前記第２共通流路とが、前記第１方向に重なることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記駆動素子を駆動するドライバＩＣ、を備え
   前記ドライバＩＣが、前記保護基板の前記第１方向における前記流路部材と反対側の面の、前記第２共通流路と前記第１方向に重なる部分に配置されていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記保護基板の前記第１方向における前記流路部材と反対側の面に配置され、前記駆動素子を駆動するドライバＩＣ、を備え、
    前記駆動素子と前記ドライバＩＣとを接続する配線を含み、前記保護基板を前記第１方向に貫通して延びた貫通配線、を備えていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記複数の個別流路が前記第１方向と直交する第２方向に配列されることによって形成された第１個別流路列と、
    前記複数の個別流路が前記第２方向に配列されることによって形成され、前記第１方向及び前記第２方向のいずれとも直交する第３方向において第１個別流路列と並んだ第２個別流路列と、を備え、
    前記駆動素子は、
    所定の一定電位に保持される定電位電極と、
    前記複数の駆動素子間で個別に電位が切り換えられる駆動電極と、を有し、
    前記複数の貫通配線は、
    前記第３方向において、前記第１個別流路列に対応する複数の駆動素子と、前記第２個別流路列に対応する複数の駆動素子との間に配置され、前記定電位電極と接続された共通配線と、
    前記第３方向において、前記第１個別流路列に対応する複数の駆動素子よりも前記第２個別流路列と反対側に配置され、前記第１個別流路列に対応する複数の駆動素子の複数の前記駆動電極と前記ドライバＩＣとを接続する第１個別配線と、
    前記第３方向において、前記第２個別流路列に対応する複数の駆動素子よりも前記第１個別流路列と反対側に配置され、前記第２個別流路列に対応する複数の駆動素子の複数の前記駆動電極と前記ドライバＩＣとを接続する第２個別配線と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記共通配線は、前記保護基板のうち、前記第３方向において前記駆動素子と前記第２共通流路との間に位置する部分に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記共通配線は、前記第３方向における前記第２共通流路の両側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記保護基板の前記第２方向における一方側の端部に配置され、前記第２共通流路と接続された共通接続流路、を備え、
    前記共通配線が、前記保護基板の、前記第２方向における他方側の端部に配置されていることを特徴とする請求項１１～１３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記貫通配線と前記個別流路とが、前記第１方向に重ならないことを特徴とする請求項１０～１４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記保護基板の前記第１方向における前記流路部材と反対側の面に開口し、前記第２共通流路と接続された共通接続流路と、
    前記保護基板の前記第１方向における前記流路部材と反対側の面のうち、前記共通接続流路が開口している部分と異なる部分に接続された配線部材と、
    前記保護基板の前記第１方向における前記流路部材と反対側の面に配置され、前記ドライバＩＣと前記配線部材とを接続する接続配線と、を備えていることを特徴とする請求項９～１５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
17. 前記複数の個別流路が前記第１方向と直交する第２方向に配列されることによって形成された第１個別流路列と、
    前記複数の個別流路が前記第２方向に配列されることによって形成され、前記第１方向及び前記第２方向のいずれとも直交する第３方向において第１個別流路列と並んだ第２個別流路列と、を備え、
    前記流路部材が、
    前記第１方向および前記第２方向のいずれとも直交する第３方向において前記第１個別流路列と前記第２個別流路列との間に位置する部分であって、且つ、前記第２共通流路と前記第１方向に重なる部分に、前記第１個別流路列を構成する個別流路と前記第２個別流路列を構成する個別流路とを隔てる壁部を有することを特徴とする請求項１１～１６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
18. 前記保護基板は、
    前記第１方向における前記振動板側に開口し、前記駆動素子が収容される第１凹部と、
    前記第１方向における前記振動板側に開口し、前記第２共通流路となる第２凹部と、を有し、
    前記第２凹部の前記第１方向の長さが、前記第１凹部の前記第１方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１～１７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
19. 前記第２共通流路は、
    前記第１方向の長さが３５０μｍ以下であり、
    前記第３方向の長さが４０００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。

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