液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置
【課題】ヘッドの小型化とコストの削減が可能な液体噴射ヘッド、および、これを備えた液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ケース１５は、ノズル形成面が第１の面側となる姿勢でヘッドユニット１６が固定されると共に、当該ヘッド固定部の前記第１の面とは反対側の第２の面側に配線基板３０が配置され、ケース１５内の供給流路１４は、共通液室３３の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、フレキシブルケーブル４０は、ケース１５内において供給流路に対して第１方向の内側に配設された。
【解決手段】ケース１５は、ノズル形成面が第１の面側となる姿勢でヘッドユニット１６が固定されると共に、当該ヘッド固定部の前記第１の面とは反対側の第２の面側に配線基板３０が配置され、ケース１５内の供給流路１４は、共通液室３３の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、フレキシブルケーブル４０は、ケース１５内において供給流路に対して第１方向の内側に配設された。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関するものであり、特に、ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、圧力発生手段に電気的に接続される配線部材と、当該配線部材を通じて圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板と、を保持部材に備えた液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドには種々の形式があるが、広く普及している所謂オン・デマンド方式のものは、共通液室（リザーバーあるいはマニホールドとも言う）から圧力室を経てノズルに至る一連の液体流路をノズルに対応して複数備え、例えば、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段の駆動によって圧力室内の液体に生じた圧力変動を利用してノズルから液滴を噴射させるように構成されている。
【０００４】
上記共通液室には、インクカートリッジ等の液体供給源側からの液体が供給される供給流路が連通している。この供給流路は共通液室の長手方向中央部に位置し、当該供給流路と共通液室の連通箇所（導入口）から、当該共通液室に連通する各圧力室のうち導入口から最も遠い位置にある圧力室までの距離がなるべく短くなるように（すなわち、当該距離が共通液室の長手方向の寸法の約半分となるように）構成されていた（例えば、特許文献１参照）。これにより、同一共通液室に連通する各圧力室へのインクの供給圧力が偏ることが防止されている。
【０００５】
ところで、この種の液体噴射ヘッドでは、装置本体側からの駆動信号を受けてこれを圧力発生手段に供給するための配線基板（プリント基板）をケース部材（保持部材）に備え、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）、ＴＣＰ（テープ・キャリア・パッケージ）等の可撓性を有する配線部材（以下、フレキシブルケーブルと称する）を通じて配線基板から各圧力発生手段に駆動信号が供給されるものがある。このフレキシブルケーブルは、例えば、ポリイミド等のベースフィルムの表面に銅箔等で導体パターンを形成し、この導体パターンをレジストで被覆した構成とされる。そして、このフレキシブルケーブルの一端側の端子部は圧力発生手段の端子部に接続され、他端側の端子部は配線基板上の基板端子部に接続される。
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０２３４３７号公報（図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記フレキシブルケーブルは、記録ヘッド内（ケース部材内）において限られたスペース内で配線されている。特に、共通液室の中央部に供給流路が接続された構成では、当該供給流路を避けてフレキシブルケーブルを配線するか、若しくは、フレキシブルケーブルの供給流路を通す逃げ穴を開設する必要があった。前者の場合において、導体パターンのレイアウト等の関係でフレキシブルケーブルの長さが一定に決まっている構成では、供給流路との干渉を避けるためフレキシブルケーブルをケース部材の高さ方向に沿って配線することになり、当該フレキシブルケーブルの長さに応じてその分ケース部材の高さを要する。このため、記録ヘッドの大型化を招くという問題があった。また、後者の場合、フレキシブルケーブに上記のような逃げ穴を開設すると、このフレキシブルケーブを避けてフレキシブルケーブル上の導体パターンを形成する必要があるため、その分、フレキシブルケーブルが大型化してコストも上昇してしまうという問題があった。同様に、後者の構成では、配線基板にも供給流路を通す逃げ穴を開設する必要があり、この面でも配線基板のサイズの拡大に伴ってコストが上昇してしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヘッドの小型化とコストの削減が可能な液体噴射ヘッド、および、これを備えた液体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル（２８）が第１方向に並設されたノズル形成面（ノズルプレート２３）、前記ノズルに連通する圧力室（３２）に圧力変動を生じさせる圧力発生手段（圧電素子３６）、および、前記第１方向に沿って形成され、複数の圧力室に共通な液体が導入される共通液室（３３）、を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射するヘッドユニット（１６）と、
一端部が前記圧力発生手段に電気的に接続される配線部材（フレキシブルケーブル４０）と、
当該配線部材の他端部と電気的に接続され、当該配線部材を通じて前記圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板（３０）と、
液体供給源からの液体を前記共通液室に供給する供給流路（１４）と、
を保持部材（ケース１５）に備えた液体噴射ヘッドであって、
前記保持部材は、前記ノズル形成面が第１の面側となる姿勢でヘッドユニットが固定されると共に、当該ヘッド固定部の前記第１の面とは反対側の第２の面側に配線基板が配置され、
前記供給流路は、前記共通液室の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、
前記配線部材は、前記保持部材内において前記供給流路に対して第１方向の内側に配設されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、供給流路が共通液室の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、配線部材が保持部材内において供給流路に対して第１方向の内側に配設されるので、配線部材を、圧力発生手段と配線基板との間において供給流路に干渉することなく、或いは、配線部材に当該供給流路を通す逃げ穴等を設けることなく、必要に応じて折り曲げて配線することができる。このため、配線部材の全長が一定に決められている場合においても、配線部材を折り曲げて配線したり、或いは、ノズル形成面に対して斜めに配線したりすることで、保持部材の高さ方向の配線スペースを低く抑えることが可能となる。その結果、液体噴射ヘッドの小型化に寄与することができる。また、配線部材に当該供給流路を通す逃げ穴等を設けなくても良いので、その分、配線部材のサイズを縮小化することができ、液体噴射ヘッドの小型化に寄与することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成において、前記供給流路の入口側開口部は、前記第２の面側において前記配線基板に対し第１方向外側に形成された構成を採用することが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、配線基板に供給流路を通す逃げ穴を設けなくても良いので、その分、配線基板のサイズを縮小化することができ、液体噴射ヘッドの小型化に寄与することができる。
【００１３】
さらに、上記構成において、前記配線基板は、前記第２の面への配置状態における前記第１の面側に基板端子部を有し、当該基板端子部と前記配線部材の他端側端子部とが電気的に接続された構成を採用することが望ましい。
【００１４】
上記構成によれば、配線基板は、第２の面への配置状態における第１の面側に基板端子部を有し、当該基板端子部と配線部材の他端側端子部とが電気的に接続される構成であるため、配線基板に配線部材を挿通させるための貫通孔を設ける必要がなく、その分、配線基板のサイズを縮小化することができる。これにより、液体噴射ヘッドの一層の小型化に寄与することができる。
【００１５】
また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドのノズル列に直交する方向（第２の方向）における断面図である。
【図３】記録ヘッドのノズル列方向（第１の方向）における断面図である。
【図４】記録ヘッドの底面図である。
【図５】記録ヘッドの上面図である。
【図６】フレキシブルケーブルである。
【図７】ヘッドユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を備えたインクジェット式プリンター（本発明の液体噴射装置の一種）を例に挙げる。
【００１８】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、インクを噴射する記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送するプラテンローラー６等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジ７がプリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジ７からインク供給チューブを通じて記録ヘッド３に供給される構成を採用することもできる。
【００１９】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されつつ主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。
【００２０】
図２は、上記記録ヘッド３のノズル列に直交する方向（第２の方向）における断面図であり、図３は、記録ヘッド３のノズル列方向（第１の方向）における断面図である。また、図４は、記録ヘッド３の底面図であり、図５は、記録ヘッド３の上面図（針ホルダー１８を取り付けていない状態）である。本実施形態における記録ヘッド３は、ケース１５（本発明における保持部材に相当）と、ヘッドユニット１６と、ユニット固定板１７と、針ホルダー１８と、を備えている。
【００２１】
針ホルダー１８は、上面側にインク導入針２０が複数立設された部材であり、例えば、合成樹脂により作製されている。本実施形態においては各色のインクカートリッジ７のインクに対応させて合計４本のインク導入針２０が針ホルダー１８の上面に横並びに配設されている。このインク導入針２０は、インクカートリッジ７内に挿入される中空針状の部材であり、先端部に開設された導入孔（図示せず）からインクカートリッジ７内に貯留されたインクをケース１５内の供給流路１４を通じてヘッドユニット１６側に導入する。図３に示すように、針ホルダー１８の内部には、インク導入針２０の内部流路と連通する平面流路１３が形成されている。この平面流路１３は、インク導入針２０の下方でノズル列方向である第１の方向において左右に分岐し、同方向の両端側に向けてそれぞれ延在している。そして、平面流路１３は、ノズル列方向の両端部で、ゴムやエラストマー等の弾性体から成るパッキン２９を介して、ケース１５の供給流路１４にそれぞれ液密に連通している。また、針ホルダー１８の下面側には、ケース１５の上面である基板載置面４６（本発明における第２の面に相当）に配置された配線基板３０が収容される基板収容部２１（図２参照）が形成されている。この針ホルダー１８は、基板収容部２１に配線基板３０を収容した状態でケース１５の基板載置面４６側に固定される。
【００２２】
ケース１５は、例えば、合成樹脂から成る中空箱体状の部材である。このケース１５は、ヘッドユニット１６が固定されるヘッド固定部１５ａと、配線基板３０が保持されると共に針ホルダー１８が固定される基板保持部１５ｂと、から構成される。ヘッド固定部１５ａの内部における底面（本発明における第１の面）側には、ヘッドユニット１６が収容されるヘッドユニット収容空部１９が形成されている。本実施形態におけるヘッドユニット収容空部１９の内部には、合計２つのヘッドユニット１６が、ノズル列方向に直交する第２の方向（図２における左右方向）に横並びで収容される。ヘッドユニット収容空部１９内の各ヘッドユニット１６は、当該ヘッドユニット１６毎に対応して形成された２つの開口部１７′を有する金属製のユニット固定板１７に固定される。
【００２３】
また、ヘッド固定部１５ａの内部における基板保持部１５ｂ側（基板載置面４６側）には、下端がヘッドユニット収容空部１９に連通すると共に、上端が基板載置面４６に開口した配線空部２２が形成されている。本実施形態においては、２つのヘッドユニット１６に対応して合計２つの配線空部２２が、隔壁２２′によって隔てられてヘッド固定部１５ａ内に設けられている。この配線空部２２の内壁の一部、具体的には、第２の方向における外側の内壁面の略上半分は、基板載置面４６側に向けて上り傾斜している。この面は、後述するように、フレキシブルケーブル４０を基板載置面４６の配線領域４９側に案内するガイド面３９として機能する。
【００２４】
基板保持部１５ｂは、ヘッド固定部１５ａの上面側に一体的に形成された部材である。この基板保持部１５ｂの上面は、配線基板３０およびフレキシブルケーブル４０の他端部が配置される基板載置面４６である。平面視において、基板載置面４６の面積は、ヘッド固定部１５ａの面積よりも広くなっている。そして、基板保持部１５ｂにおいてヘッド固定部１５ａよりも側方に突出した部分がフランジ部４７となっている。基板載置面４６の中央部には、ヘッド固定部１５ａの配線空部２２がそれぞれ開口している。図５に示すように、基板載置面４６において各配線空部２２の開口よりも第２の方向の外側に、当該配線空部２２から引き出されたフレキシブルケーブル４０の他端部が配置される配線領域４９がそれぞれ区画されている。この配線領域４９における第１の方向の両端部には、位置決めピン５１がそれぞれ突設されている。本実施形態においては、配線領域４９が２つ区画されているので、基板載置面４６上には、合計４つの位置決めピン５１が設けられている。当該位置決めピン５１は、基板載置面４６上におけるフレキシブルケーブル４０と配線基板３０との相対位置を規定するためのものである。
【００２５】
基板載置面４６において、各配線空部２２の開口（又は、配線領域４９）の第１の方向の両端部には、供給流路１４の上流端がそれぞれ開口している。図３に示すように、各供給流路１４は、ケース１５の内部において基板載置面４６側からヘッドユニット１６側に向けて、ケース１５の高さ方向に沿って延設された縦長な流路である。供給流路１４の下端は、ヘッドユニット１６のインク導入路４３を介して共通液室３３と連通する。そして、この本実施形態においては、１つの共通液室３３に対して供給流路１４が２本ずつ設けられている。同一の共通液室３３に連通する一対の供給流路１４は、ケース１５の内部において配線空部２２を間に挟んで第１方向の両側に形成されている。このため、各供給流路１４は、共通液室３３の第１方向における端部で当該共通液室３３とそれぞれ連通する。
【００２６】
図４に示すように、上記基板保持部１５ｂのフランジ部４７には、細長い矩形状の開口を有する配線用開口部５０が、基板保持部１５ｂの板厚方向を貫通した状態で開設されている。この配線用開口部５０は、基板載置面４６上に位置決めされた状態で配置された配線基板３０の基板端子部５３とフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４との重畳位置である接合部６０に対応する位置に形成されている。また、配線用開口部５０の寸法は、他端側端子部５４および基板端子部５３よりも一回り大きく設定されている。これにより、フレキシブルケーブル４０の他端部と配線基板３０とが位置決めピン５１によって位置決めされた状態で基板載置面４６上に配置されると、接合部６０が配線用開口部５０内に臨む。
【００２７】
フレキシブルケーブル４０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルムの表面に圧電素子３６への駆動電圧の印加を制御する駆動ＩＣ５８が実装されると共に、この駆動ＩＣ５８に接続される導体パターンが銅箔等で形成され、この導体パターンと駆動ＩＣ５８とがレジストで被覆されて構成されている。そして、このフレキシブルケーブル４０の一端部には、圧電素子３６に導通される一端側端子部（図示せず）が形成される一方、他端部には、配線基板３０の基板端子部５３に導通される他端側端子部５４（配線端子部）が形成されている。このフレキシブルケーブル４０の他端部において、基板載置面４６の位置決めピン５１に対応する位置には、この位置決めピン５１が挿通されるケーブル貫通穴５９が２箇所開設されている（図５参照）。
【００２８】
上記フレキシブルケーブル４０は、一端部が圧電素子３６の素子端子部に接続された状態で配線空部２２内に収容される。すなわち、図２に示すように、フレキシブルケーブル４０は、ヘッドユニット１６からノズル形成面（ノズルプレート２３）に対して略垂直な姿勢で配線空部２２内に引き出される。上述したように、配線空部２２はケース１５内において第１方向の両側の供給流路１４の間に形成されているので、フレキシブルケーブル４０は、これらの供給流路１４の間に、当該各供給流路１４に干渉することなく配設される。換言すると、配線空部２２の第１方向の両側に供給流路１４が形成されていることで、配線空部２２内に供給流路１４が通らないので、配線空部２２をフレキシブルケーブル４０の配線に有効に使うことが出来る。配線空部２２内に引き出されたフレキシブルケーブル４０は、当該配線空部２２内において途中（一端部と他端部との間）で折り曲げられる。そして、この屈曲部分から先（他端部側）は、配線空部２２のガイド面３９に沿うようにノズル形成面に対して傾斜した姿勢とされる。このようにフレキシブルケーブル４０を屈曲して配線することで、ケース１５の高さを低く抑えることができる。これにより、記録ヘッド３全体の小型化に寄与することができる。そして、配線フレキシブルケーブル４０の他端部は、配線空部２２側からガイド面３９に沿って基板載置面４６側に引き出されて、各ケーブル貫通穴５９に位置決めピン５１がそれぞれ挿通されて当該基板載置面４６の配線領域４９上に配置される。
【００２９】
図６は、配線基板３０の構成を説明する平面図であり、基板載置面４６側となる面を示している。この配線基板３０は、プリンター本体側からの駆動信号を受け、この駆動信号を、フレキシブルケーブル４０を通じて圧電素子３６へ供給するための配線パターン等が形成された基板である。この配線基板３０は、フレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４と導通される基板端子部５３が形成されると共に、プリンター本体側との接続のためのコネクター５５やその他の電子部品等を実装している。本実施形態における配線基板３０には、基板載置面４６上に配置される２枚のフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４に対応して、基板端子部５３が２つ形成されている。また、コネクター５５にはＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）等の配線部材が接続され、配線基板３０は、このＦＦＣを介してプリンター本体側から駆動信号を受けるようになっている。
【００３０】
この配線基板３０において、基板載置面４６の位置決めピン５１に対応する位置には、この位置決めピン５１が挿通される基板貫通孔５６が合計４箇所開設されている。そして、この配線基板３０は、基板端子部形成面をケース１５の基板載置面４６側に向け、各基板貫通孔５６に位置決めピン５１がそれぞれ挿通され、フレキシブルケーブル４０の他端部９ｂを間に介在させた状態で、基板載置面４６上における第１方向両側に開設された供給流路１４の開口部の間に配置される。これにより、基板端子部５３とフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４との平面上の位置が合致する。これらの端子部の重畳箇所が接合部６０である。
【００３１】
図７は、ヘッドユニット１６の内部構成を示す断面図である。本実施形態におけるヘッドユニット１６は、ノズルプレート２３、流路基板２４、共通液室基板２５、及び、コンプライアンス基板２６から概略構成され、これらの部材を積層した状態でユニットケース２７に取り付けられている。ノズルプレート２３（ノズル形成部材の一種）は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２８を列状に開設した板状の部材である。本実施形態では、３６０ｄｐｉのピッチで３６０個のノズル２８を列設することでノズル列が構成されている。
【００３２】
流路基板２４は、その上面（共通液室基板２５側の面）に二酸化シリコンからなる薄手の弾性膜３１が熱酸化によって形成されている。この流路基板２４には、異方性エッチング処理によって複数の隔壁で区画された圧力室３２が各ノズル２８に対応して複数形成されている。この流路基板２４における圧力室３２の列の外側には、各圧力室３２の共通のインクが導入される室としての共通液室３３の一部を区画する連通空部３４が形成されている。この連通空部３４は、インク導入路４３を介して各圧力室３２と連通している。
【００３３】
流路基板２４の上面の弾性膜３１上には、金属製の下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３６が圧力室３２毎に形成されている。この圧電素子３６は、所謂撓みモードの圧電素子であり、圧力室３２の上部を覆うように形成されている。圧電素子３６の各素子電極からはそれぞれ電極配線部４８ａ，４８ｂが弾性膜３１上に延出されており、これらの電極配線部の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル４０の一端部に設けられた配線端子（図示せず）が電気的に接続される。そして、各圧電素子３６は、フレキシブルケーブル４０を通じて上電極膜および下電極膜間に駆動電圧が印加されることにより変形する。
【００３４】
上記圧電素子３６が形成された流路基板２４上には、厚さ方向に貫通した貫通空部３７を有する共通液室基板２５が配置される。この共通液室基板２５は、流路基板２４やノズルプレート２３と同様にシリコン単結晶基板を用いて作製されている。また、この共通液室基板２５における貫通空部３７は、流路基板２４の連通空部３４と連通して共通液室３３の一部を区画する。
【００３５】
また、共通液室基板２５の上面側には、コンプライアンス基板２６が配置される。このコンプライアンス基板２６における共通液室基板２５の貫通空部３７に対向する領域には、インク導入針２０側からのインクを共通液室３３に供給するインク導入口４１が厚さ方向に貫通して形成されている。このインク導入口４１は、１つの共通液室３３に対して２つ設けられている。同一共通液室３３に連通する一対のインク導入口４１は、当該共通液室３３の第１方向の両側に対応する位置に形成されている。また、コンプライアンス基板２６の貫通空部３７に対向する領域のインク導入口４１以外の領域は、極薄く形成された可撓部４２となっており、この可撓部４２によって貫通空部３７の上部開口が封止されることで共通液室３３が区画形成される。この可撓部４２は、共通液室３３内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。
【００３６】
本実施形態における共通液室３３は、ノズル列毎に当該ノズル列（第１方向）に沿って延在する空部であり、当該ノズル列に属する各圧力室３２に共通なインクが導入される。上述したように、この共通液室３３は、第１方向の両端部において、インク導入路４３を介してケース１５の供給流路１４とそれぞれ連通している。したがって、インク導入路４３側から共通液室３３に導入されたインクは、第１方向の両端側から中央部に向けて流入する。図３に示すように、共通液室３３の天井面は、第１方向の両端部からそれぞれ中央部に向けて次第に下方（ノズル形成面側）に傾斜するテーパー形状となっている。すなわち、供給液室３３内の流路の高さが第１方向の両端側から中央側に向けて次第に狭くなっている。これにより、共通液室３３に導入されたインクが、両端部から中央部に向けて円滑に流れるようになっている。このため、共通液室３３に連通する各圧力室３２へのインクの供給圧力を可及的に揃えることができる。
【００３７】
ユニットケース２７は、インク導入口４１に連通してインク導入針２０側から導入されたインクを共通液室３３側に導入するインク導入路４３が形成されると共に、可撓部４２に対向する領域にこの可撓部４２の膨張を許容する凹部４４が形成された部材である。インク導入路４３は、１つの共通液室３３に対して２つずつ設けられており、ユニットケース２７の高さ方向貫通した状態で形成されている。このインク導入路４３の上流端は、ケース１５の供給流路１４と連通し、同下流端は、インク導入口４１を介して共通液室３３と連通する。同一共通液室３３に連通する一対のインク導入路４３は、当該共通液室３３の第１方向の両側に対応する位置にそれぞれ形成されている。また、ユニットケース２７の中心部（第１方向両側のインク導入路４３の間の領域）には、厚さ方向に貫通した空部４４が開設されており、この空部４４内にフレキシブルケーブル４０の一端側が挿通されて、圧電素子３６の電極配線部４８と電気的に接続される。
【００３８】
そして、これらのノズルプレート２３、流路基板２４、共通液室基板２５、コンプライアンス基板２６、及び、ユニットケース２７は、接着剤や熱溶着フィルム等を間に配置して積層した状態で加熱することで相互に接合される。
【００３９】
以上のように構成されたヘッドユニット１６を備える記録ヘッド３は、各ノズルプレート２３がプラテンに対向した状態でノズル列方向（第１の方向）が副走査方向と一致するようにキャリッジ４に取り付けられる。そして、各ヘッドユニット１６は、インクカートリッジ３からのインクを、インク導入針２０、平面流路１３、供給流路１４、およびインク導入路４３を通じてインク導入口４１から共通液室３３側に取り込み、共通液室３３からノズル２８に至るインク流路をインクで満たす。そして、フレキシブルケーブル４０からの駆動電圧を圧電素子３６に印加してこの圧電素子３６を撓み変形させることによって、対応する圧力室３２内のインクに圧力変動を生じさせ、このインクの圧力変動を利用してノズル２８からインクを噴射させる。
【００４０】
次に、上記記録ヘッド３の製造工程について説明する。
一端部がヘッドユニット１６における圧電素子３６の電極配線部４８に接続されたフレキシブルケーブル４０は、ヘッドユニット１６からノズル形成面に対して略垂直な姿勢で配線空部２２内に引き出され、当該配線空部２２内において途中で折り曲げられ、当該屈曲部分より先の他端部は、配線空部２２側からガイド面３９に沿って基板載置面４６側に引き出される。そして、各ケーブル貫通穴５９に位置決めピン５１がそれぞれ挿通されることで位置決めされた状態で基板載置面４６の配線領域４９上に配置される。この際、フレキシブルケーブル４０の他端部における他端側端子部５４が形成された面は、基板載置面４６とは反対側（上方）に向いた状態となる。
【００４１】
次に、基板載置面４６におけるフレキシブルケーブル４０の他端部の上に配線基板３０が積層される。この際、配線基板３０は、基板端子部５３が形成された面を、基板載置面４６側、即ち、基板載置面４６上のフレキシブルケーブル４０の他端部に向けた状態で基板貫通孔５６に位置決めピン５１を挿通し、フレキシブルケーブル４０の他端部を間に介在させた状態で基板載置面４６に取り付けられる。これにより、他端側端子部５４の各端子と基板端子部５３の各端子の相対的な位置が合致した状態で他端側端子部５４と基板端子部５３とが重なり合う。この状態では、他端側端子部５４と基板端子部５３とが重なった接合部６０が、基板保持部１５ｂに設けられた配線用開口部５０内に臨む。なお、他端側端子部５４と基板端子部５３との少なくとも一方には、予めハンダメッキが施されている。そして、本実施形態においては、配線用開口部５０を通して、ヒートツールなどによって接合部６０を加熱することで、他端側端子部５４と基板端子部５３とが半田付けされ、電気的に接合される。
【００４２】
以上のように、本発明に係る記録ヘッド３では、供給流路１４が共通液室３３の第１方向における端部で当該共通液室３３と連通し、フレキシブルケーブル４０が、ケース１５内において供給流路１４に対して第１方向の内側に配設されるので、フレキシブルケーブル４０を、圧電素子３６と配線基板３０との間において供給流路１４に干渉することなく、或いは、フレキシブルケーブル４０に当該供給流路１４を通す逃げ穴等を設けることなく、必要に応じて折り曲げて配線することができる。このため、フレキシブルケーブル４０の全長が一定に決められている場合においても、フレキシブルケーブル４０を折り曲げて配線したり、或いは、ノズル形成面に対して斜めに配線したりすることで、ケース１５の高さ方向の配線スペースを低く抑えることが可能となる。その結果、記録ヘッド３の小型化に寄与することができる。
【００４３】
また、上記のように、フレキシブルケーブル４０に供給流路１４を通す逃げ穴等を設けなくても良いので、その分、フレキシブルケーブル４０のサイズを縮小化することができ、記録ヘッド３の小型化に寄与することが可能となる。同様に、配線基板３０にも、供給流路１４を通す逃げ穴等を設けなくても良いので、その分、配線基板３０のサイズを縮小化することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態における記録ヘッド３では、配線基板３０が基板載置面４６への配置状態におけるノズル形成面側に基板端子部５３を有し、当該基板端子部５３とフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４とが電気的に接続される構成であるため、配線基板３０にフレキシブルケーブル４０を挿通させるための貫通孔を設ける必要がなく、その分、配線基板３０のサイズを縮小化することができる。これにより、記録ヘッド３の一層の小型化に寄与することができる。
【００４５】
そして、本実施形態における記録ヘッド３では、１つの共通液室３３に対して第１方向の両端部で合計２つの供給流路１４が並列に連通するので、１つの共通液室３３に対して１つの供給流路１４が連通する構成と比較して、供給流路１４における圧力損失を低減することができる。加えて、共通液室３３における供給流路１４との連通部分（即ち、本実施形態においてはインク導入路４３の開口部）から最も遠い位置にある圧力室３２までの距離は、共通液室３３の第１方向の長さの半分となる。このため、当該圧力室３１へのインクの供給圧力の低下を抑制することができる。
【００４６】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、供給流路１４、および、これに連通するインク導入路４３等が、共通液室３３の第１方向の両側に対応する位置にそれぞれ２箇所ずつ設けられた構成を例示したが、これには限られない。１つの共通液室３３に対して供給流路１４、および、これに連通するインク導入路４３等が１つずつ設けられ、当該共通液室３３における第１方向の一端部で供給流路１４が連通する構成を採用することもできる。
【００４８】
また、上記では、本発明における圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子を例示したが、これには限られず、静電気力によって圧力室の一部を変位させる所謂静電方式のアクチュエーターや、加熱により生じる気泡により圧力室内に圧力変動を生じさせる発熱素子等の他の圧力発生手段を採用する構成においても本発明を適用することが可能である。
【００４９】
そして、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３を例に挙げて説明したが、本発明は、ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、圧力発生手段に電気的に接続される配線部材と、当該配線部材を通じて圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板と、を保持部材に備えた構成を採用する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…プリンター，３…記録ヘッド，１３…平面流路，１４…供給流路，１５…ケース，１６…ヘッドユニット，１９…ヘッドユニット収容空部，２２…配線空部，２３…ノズルプレート，２８…ノズル，３０…配線基板，３２…圧力室，３３…共通液室，３６…圧電素子，４０…フレキシブルケーブル，４３…インク導入路，４６…基板載置面，４９…配線領域，５０…配線用開口部，５３…基板端子部，５４…他端側端子部，５８…駆動ＩＣ，５９…ケーブル挿通穴，６０…接合部，６２…挿通開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関するものであり、特に、ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、圧力発生手段に電気的に接続される配線部材と、当該配線部材を通じて圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板と、を保持部材に備えた液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドには種々の形式があるが、広く普及している所謂オン・デマンド方式のものは、共通液室（リザーバーあるいはマニホールドとも言う）から圧力室を経てノズルに至る一連の液体流路をノズルに対応して複数備え、例えば、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段の駆動によって圧力室内の液体に生じた圧力変動を利用してノズルから液滴を噴射させるように構成されている。
【０００４】
上記共通液室には、インクカートリッジ等の液体供給源側からの液体が供給される供給流路が連通している。この供給流路は共通液室の長手方向中央部に位置し、当該供給流路と共通液室の連通箇所（導入口）から、当該共通液室に連通する各圧力室のうち導入口から最も遠い位置にある圧力室までの距離がなるべく短くなるように（すなわち、当該距離が共通液室の長手方向の寸法の約半分となるように）構成されていた（例えば、特許文献１参照）。これにより、同一共通液室に連通する各圧力室へのインクの供給圧力が偏ることが防止されている。
【０００５】
ところで、この種の液体噴射ヘッドでは、装置本体側からの駆動信号を受けてこれを圧力発生手段に供給するための配線基板（プリント基板）をケース部材（保持部材）に備え、ＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）、ＴＣＰ（テープ・キャリア・パッケージ）等の可撓性を有する配線部材（以下、フレキシブルケーブルと称する）を通じて配線基板から各圧力発生手段に駆動信号が供給されるものがある。このフレキシブルケーブルは、例えば、ポリイミド等のベースフィルムの表面に銅箔等で導体パターンを形成し、この導体パターンをレジストで被覆した構成とされる。そして、このフレキシブルケーブルの一端側の端子部は圧力発生手段の端子部に接続され、他端側の端子部は配線基板上の基板端子部に接続される。
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０２３４３７号公報（図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記フレキシブルケーブルは、記録ヘッド内（ケース部材内）において限られたスペース内で配線されている。特に、共通液室の中央部に供給流路が接続された構成では、当該供給流路を避けてフレキシブルケーブルを配線するか、若しくは、フレキシブルケーブルの供給流路を通す逃げ穴を開設する必要があった。前者の場合において、導体パターンのレイアウト等の関係でフレキシブルケーブルの長さが一定に決まっている構成では、供給流路との干渉を避けるためフレキシブルケーブルをケース部材の高さ方向に沿って配線することになり、当該フレキシブルケーブルの長さに応じてその分ケース部材の高さを要する。このため、記録ヘッドの大型化を招くという問題があった。また、後者の場合、フレキシブルケーブに上記のような逃げ穴を開設すると、このフレキシブルケーブを避けてフレキシブルケーブル上の導体パターンを形成する必要があるため、その分、フレキシブルケーブルが大型化してコストも上昇してしまうという問題があった。同様に、後者の構成では、配線基板にも供給流路を通す逃げ穴を開設する必要があり、この面でも配線基板のサイズの拡大に伴ってコストが上昇してしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヘッドの小型化とコストの削減が可能な液体噴射ヘッド、および、これを備えた液体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズル（２８）が第１方向に並設されたノズル形成面（ノズルプレート２３）、前記ノズルに連通する圧力室（３２）に圧力変動を生じさせる圧力発生手段（圧電素子３６）、および、前記第１方向に沿って形成され、複数の圧力室に共通な液体が導入される共通液室（３３）、を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射するヘッドユニット（１６）と、
一端部が前記圧力発生手段に電気的に接続される配線部材（フレキシブルケーブル４０）と、
当該配線部材の他端部と電気的に接続され、当該配線部材を通じて前記圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板（３０）と、
液体供給源からの液体を前記共通液室に供給する供給流路（１４）と、
を保持部材（ケース１５）に備えた液体噴射ヘッドであって、
前記保持部材は、前記ノズル形成面が第１の面側となる姿勢でヘッドユニットが固定されると共に、当該ヘッド固定部の前記第１の面とは反対側の第２の面側に配線基板が配置され、
前記供給流路は、前記共通液室の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、
前記配線部材は、前記保持部材内において前記供給流路に対して第１方向の内側に配設されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、供給流路が共通液室の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、配線部材が保持部材内において供給流路に対して第１方向の内側に配設されるので、配線部材を、圧力発生手段と配線基板との間において供給流路に干渉することなく、或いは、配線部材に当該供給流路を通す逃げ穴等を設けることなく、必要に応じて折り曲げて配線することができる。このため、配線部材の全長が一定に決められている場合においても、配線部材を折り曲げて配線したり、或いは、ノズル形成面に対して斜めに配線したりすることで、保持部材の高さ方向の配線スペースを低く抑えることが可能となる。その結果、液体噴射ヘッドの小型化に寄与することができる。また、配線部材に当該供給流路を通す逃げ穴等を設けなくても良いので、その分、配線部材のサイズを縮小化することができ、液体噴射ヘッドの小型化に寄与することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成において、前記供給流路の入口側開口部は、前記第２の面側において前記配線基板に対し第１方向外側に形成された構成を採用することが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、配線基板に供給流路を通す逃げ穴を設けなくても良いので、その分、配線基板のサイズを縮小化することができ、液体噴射ヘッドの小型化に寄与することができる。
【００１３】
さらに、上記構成において、前記配線基板は、前記第２の面への配置状態における前記第１の面側に基板端子部を有し、当該基板端子部と前記配線部材の他端側端子部とが電気的に接続された構成を採用することが望ましい。
【００１４】
上記構成によれば、配線基板は、第２の面への配置状態における第１の面側に基板端子部を有し、当該基板端子部と配線部材の他端側端子部とが電気的に接続される構成であるため、配線基板に配線部材を挿通させるための貫通孔を設ける必要がなく、その分、配線基板のサイズを縮小化することができる。これにより、液体噴射ヘッドの一層の小型化に寄与することができる。
【００１５】
また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドのノズル列に直交する方向（第２の方向）における断面図である。
【図３】記録ヘッドのノズル列方向（第１の方向）における断面図である。
【図４】記録ヘッドの底面図である。
【図５】記録ヘッドの上面図である。
【図６】フレキシブルケーブルである。
【図７】ヘッドユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を備えたインクジェット式プリンター（本発明の液体噴射装置の一種）を例に挙げる。
【００１８】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、インクを噴射する記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送するプラテンローラー６等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジ７がプリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジ７からインク供給チューブを通じて記録ヘッド３に供給される構成を採用することもできる。
【００１９】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されつつ主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。
【００２０】
図２は、上記記録ヘッド３のノズル列に直交する方向（第２の方向）における断面図であり、図３は、記録ヘッド３のノズル列方向（第１の方向）における断面図である。また、図４は、記録ヘッド３の底面図であり、図５は、記録ヘッド３の上面図（針ホルダー１８を取り付けていない状態）である。本実施形態における記録ヘッド３は、ケース１５（本発明における保持部材に相当）と、ヘッドユニット１６と、ユニット固定板１７と、針ホルダー１８と、を備えている。
【００２１】
針ホルダー１８は、上面側にインク導入針２０が複数立設された部材であり、例えば、合成樹脂により作製されている。本実施形態においては各色のインクカートリッジ７のインクに対応させて合計４本のインク導入針２０が針ホルダー１８の上面に横並びに配設されている。このインク導入針２０は、インクカートリッジ７内に挿入される中空針状の部材であり、先端部に開設された導入孔（図示せず）からインクカートリッジ７内に貯留されたインクをケース１５内の供給流路１４を通じてヘッドユニット１６側に導入する。図３に示すように、針ホルダー１８の内部には、インク導入針２０の内部流路と連通する平面流路１３が形成されている。この平面流路１３は、インク導入針２０の下方でノズル列方向である第１の方向において左右に分岐し、同方向の両端側に向けてそれぞれ延在している。そして、平面流路１３は、ノズル列方向の両端部で、ゴムやエラストマー等の弾性体から成るパッキン２９を介して、ケース１５の供給流路１４にそれぞれ液密に連通している。また、針ホルダー１８の下面側には、ケース１５の上面である基板載置面４６（本発明における第２の面に相当）に配置された配線基板３０が収容される基板収容部２１（図２参照）が形成されている。この針ホルダー１８は、基板収容部２１に配線基板３０を収容した状態でケース１５の基板載置面４６側に固定される。
【００２２】
ケース１５は、例えば、合成樹脂から成る中空箱体状の部材である。このケース１５は、ヘッドユニット１６が固定されるヘッド固定部１５ａと、配線基板３０が保持されると共に針ホルダー１８が固定される基板保持部１５ｂと、から構成される。ヘッド固定部１５ａの内部における底面（本発明における第１の面）側には、ヘッドユニット１６が収容されるヘッドユニット収容空部１９が形成されている。本実施形態におけるヘッドユニット収容空部１９の内部には、合計２つのヘッドユニット１６が、ノズル列方向に直交する第２の方向（図２における左右方向）に横並びで収容される。ヘッドユニット収容空部１９内の各ヘッドユニット１６は、当該ヘッドユニット１６毎に対応して形成された２つの開口部１７′を有する金属製のユニット固定板１７に固定される。
【００２３】
また、ヘッド固定部１５ａの内部における基板保持部１５ｂ側（基板載置面４６側）には、下端がヘッドユニット収容空部１９に連通すると共に、上端が基板載置面４６に開口した配線空部２２が形成されている。本実施形態においては、２つのヘッドユニット１６に対応して合計２つの配線空部２２が、隔壁２２′によって隔てられてヘッド固定部１５ａ内に設けられている。この配線空部２２の内壁の一部、具体的には、第２の方向における外側の内壁面の略上半分は、基板載置面４６側に向けて上り傾斜している。この面は、後述するように、フレキシブルケーブル４０を基板載置面４６の配線領域４９側に案内するガイド面３９として機能する。
【００２４】
基板保持部１５ｂは、ヘッド固定部１５ａの上面側に一体的に形成された部材である。この基板保持部１５ｂの上面は、配線基板３０およびフレキシブルケーブル４０の他端部が配置される基板載置面４６である。平面視において、基板載置面４６の面積は、ヘッド固定部１５ａの面積よりも広くなっている。そして、基板保持部１５ｂにおいてヘッド固定部１５ａよりも側方に突出した部分がフランジ部４７となっている。基板載置面４６の中央部には、ヘッド固定部１５ａの配線空部２２がそれぞれ開口している。図５に示すように、基板載置面４６において各配線空部２２の開口よりも第２の方向の外側に、当該配線空部２２から引き出されたフレキシブルケーブル４０の他端部が配置される配線領域４９がそれぞれ区画されている。この配線領域４９における第１の方向の両端部には、位置決めピン５１がそれぞれ突設されている。本実施形態においては、配線領域４９が２つ区画されているので、基板載置面４６上には、合計４つの位置決めピン５１が設けられている。当該位置決めピン５１は、基板載置面４６上におけるフレキシブルケーブル４０と配線基板３０との相対位置を規定するためのものである。
【００２５】
基板載置面４６において、各配線空部２２の開口（又は、配線領域４９）の第１の方向の両端部には、供給流路１４の上流端がそれぞれ開口している。図３に示すように、各供給流路１４は、ケース１５の内部において基板載置面４６側からヘッドユニット１６側に向けて、ケース１５の高さ方向に沿って延設された縦長な流路である。供給流路１４の下端は、ヘッドユニット１６のインク導入路４３を介して共通液室３３と連通する。そして、この本実施形態においては、１つの共通液室３３に対して供給流路１４が２本ずつ設けられている。同一の共通液室３３に連通する一対の供給流路１４は、ケース１５の内部において配線空部２２を間に挟んで第１方向の両側に形成されている。このため、各供給流路１４は、共通液室３３の第１方向における端部で当該共通液室３３とそれぞれ連通する。
【００２６】
図４に示すように、上記基板保持部１５ｂのフランジ部４７には、細長い矩形状の開口を有する配線用開口部５０が、基板保持部１５ｂの板厚方向を貫通した状態で開設されている。この配線用開口部５０は、基板載置面４６上に位置決めされた状態で配置された配線基板３０の基板端子部５３とフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４との重畳位置である接合部６０に対応する位置に形成されている。また、配線用開口部５０の寸法は、他端側端子部５４および基板端子部５３よりも一回り大きく設定されている。これにより、フレキシブルケーブル４０の他端部と配線基板３０とが位置決めピン５１によって位置決めされた状態で基板載置面４６上に配置されると、接合部６０が配線用開口部５０内に臨む。
【００２７】
フレキシブルケーブル４０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルムの表面に圧電素子３６への駆動電圧の印加を制御する駆動ＩＣ５８が実装されると共に、この駆動ＩＣ５８に接続される導体パターンが銅箔等で形成され、この導体パターンと駆動ＩＣ５８とがレジストで被覆されて構成されている。そして、このフレキシブルケーブル４０の一端部には、圧電素子３６に導通される一端側端子部（図示せず）が形成される一方、他端部には、配線基板３０の基板端子部５３に導通される他端側端子部５４（配線端子部）が形成されている。このフレキシブルケーブル４０の他端部において、基板載置面４６の位置決めピン５１に対応する位置には、この位置決めピン５１が挿通されるケーブル貫通穴５９が２箇所開設されている（図５参照）。
【００２８】
上記フレキシブルケーブル４０は、一端部が圧電素子３６の素子端子部に接続された状態で配線空部２２内に収容される。すなわち、図２に示すように、フレキシブルケーブル４０は、ヘッドユニット１６からノズル形成面（ノズルプレート２３）に対して略垂直な姿勢で配線空部２２内に引き出される。上述したように、配線空部２２はケース１５内において第１方向の両側の供給流路１４の間に形成されているので、フレキシブルケーブル４０は、これらの供給流路１４の間に、当該各供給流路１４に干渉することなく配設される。換言すると、配線空部２２の第１方向の両側に供給流路１４が形成されていることで、配線空部２２内に供給流路１４が通らないので、配線空部２２をフレキシブルケーブル４０の配線に有効に使うことが出来る。配線空部２２内に引き出されたフレキシブルケーブル４０は、当該配線空部２２内において途中（一端部と他端部との間）で折り曲げられる。そして、この屈曲部分から先（他端部側）は、配線空部２２のガイド面３９に沿うようにノズル形成面に対して傾斜した姿勢とされる。このようにフレキシブルケーブル４０を屈曲して配線することで、ケース１５の高さを低く抑えることができる。これにより、記録ヘッド３全体の小型化に寄与することができる。そして、配線フレキシブルケーブル４０の他端部は、配線空部２２側からガイド面３９に沿って基板載置面４６側に引き出されて、各ケーブル貫通穴５９に位置決めピン５１がそれぞれ挿通されて当該基板載置面４６の配線領域４９上に配置される。
【００２９】
図６は、配線基板３０の構成を説明する平面図であり、基板載置面４６側となる面を示している。この配線基板３０は、プリンター本体側からの駆動信号を受け、この駆動信号を、フレキシブルケーブル４０を通じて圧電素子３６へ供給するための配線パターン等が形成された基板である。この配線基板３０は、フレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４と導通される基板端子部５３が形成されると共に、プリンター本体側との接続のためのコネクター５５やその他の電子部品等を実装している。本実施形態における配線基板３０には、基板載置面４６上に配置される２枚のフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４に対応して、基板端子部５３が２つ形成されている。また、コネクター５５にはＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）等の配線部材が接続され、配線基板３０は、このＦＦＣを介してプリンター本体側から駆動信号を受けるようになっている。
【００３０】
この配線基板３０において、基板載置面４６の位置決めピン５１に対応する位置には、この位置決めピン５１が挿通される基板貫通孔５６が合計４箇所開設されている。そして、この配線基板３０は、基板端子部形成面をケース１５の基板載置面４６側に向け、各基板貫通孔５６に位置決めピン５１がそれぞれ挿通され、フレキシブルケーブル４０の他端部９ｂを間に介在させた状態で、基板載置面４６上における第１方向両側に開設された供給流路１４の開口部の間に配置される。これにより、基板端子部５３とフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４との平面上の位置が合致する。これらの端子部の重畳箇所が接合部６０である。
【００３１】
図７は、ヘッドユニット１６の内部構成を示す断面図である。本実施形態におけるヘッドユニット１６は、ノズルプレート２３、流路基板２４、共通液室基板２５、及び、コンプライアンス基板２６から概略構成され、これらの部材を積層した状態でユニットケース２７に取り付けられている。ノズルプレート２３（ノズル形成部材の一種）は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２８を列状に開設した板状の部材である。本実施形態では、３６０ｄｐｉのピッチで３６０個のノズル２８を列設することでノズル列が構成されている。
【００３２】
流路基板２４は、その上面（共通液室基板２５側の面）に二酸化シリコンからなる薄手の弾性膜３１が熱酸化によって形成されている。この流路基板２４には、異方性エッチング処理によって複数の隔壁で区画された圧力室３２が各ノズル２８に対応して複数形成されている。この流路基板２４における圧力室３２の列の外側には、各圧力室３２の共通のインクが導入される室としての共通液室３３の一部を区画する連通空部３４が形成されている。この連通空部３４は、インク導入路４３を介して各圧力室３２と連通している。
【００３３】
流路基板２４の上面の弾性膜３１上には、金属製の下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３６が圧力室３２毎に形成されている。この圧電素子３６は、所謂撓みモードの圧電素子であり、圧力室３２の上部を覆うように形成されている。圧電素子３６の各素子電極からはそれぞれ電極配線部４８ａ，４８ｂが弾性膜３１上に延出されており、これらの電極配線部の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル４０の一端部に設けられた配線端子（図示せず）が電気的に接続される。そして、各圧電素子３６は、フレキシブルケーブル４０を通じて上電極膜および下電極膜間に駆動電圧が印加されることにより変形する。
【００３４】
上記圧電素子３６が形成された流路基板２４上には、厚さ方向に貫通した貫通空部３７を有する共通液室基板２５が配置される。この共通液室基板２５は、流路基板２４やノズルプレート２３と同様にシリコン単結晶基板を用いて作製されている。また、この共通液室基板２５における貫通空部３７は、流路基板２４の連通空部３４と連通して共通液室３３の一部を区画する。
【００３５】
また、共通液室基板２５の上面側には、コンプライアンス基板２６が配置される。このコンプライアンス基板２６における共通液室基板２５の貫通空部３７に対向する領域には、インク導入針２０側からのインクを共通液室３３に供給するインク導入口４１が厚さ方向に貫通して形成されている。このインク導入口４１は、１つの共通液室３３に対して２つ設けられている。同一共通液室３３に連通する一対のインク導入口４１は、当該共通液室３３の第１方向の両側に対応する位置に形成されている。また、コンプライアンス基板２６の貫通空部３７に対向する領域のインク導入口４１以外の領域は、極薄く形成された可撓部４２となっており、この可撓部４２によって貫通空部３７の上部開口が封止されることで共通液室３３が区画形成される。この可撓部４２は、共通液室３３内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。
【００３６】
本実施形態における共通液室３３は、ノズル列毎に当該ノズル列（第１方向）に沿って延在する空部であり、当該ノズル列に属する各圧力室３２に共通なインクが導入される。上述したように、この共通液室３３は、第１方向の両端部において、インク導入路４３を介してケース１５の供給流路１４とそれぞれ連通している。したがって、インク導入路４３側から共通液室３３に導入されたインクは、第１方向の両端側から中央部に向けて流入する。図３に示すように、共通液室３３の天井面は、第１方向の両端部からそれぞれ中央部に向けて次第に下方（ノズル形成面側）に傾斜するテーパー形状となっている。すなわち、供給液室３３内の流路の高さが第１方向の両端側から中央側に向けて次第に狭くなっている。これにより、共通液室３３に導入されたインクが、両端部から中央部に向けて円滑に流れるようになっている。このため、共通液室３３に連通する各圧力室３２へのインクの供給圧力を可及的に揃えることができる。
【００３７】
ユニットケース２７は、インク導入口４１に連通してインク導入針２０側から導入されたインクを共通液室３３側に導入するインク導入路４３が形成されると共に、可撓部４２に対向する領域にこの可撓部４２の膨張を許容する凹部４４が形成された部材である。インク導入路４３は、１つの共通液室３３に対して２つずつ設けられており、ユニットケース２７の高さ方向貫通した状態で形成されている。このインク導入路４３の上流端は、ケース１５の供給流路１４と連通し、同下流端は、インク導入口４１を介して共通液室３３と連通する。同一共通液室３３に連通する一対のインク導入路４３は、当該共通液室３３の第１方向の両側に対応する位置にそれぞれ形成されている。また、ユニットケース２７の中心部（第１方向両側のインク導入路４３の間の領域）には、厚さ方向に貫通した空部４４が開設されており、この空部４４内にフレキシブルケーブル４０の一端側が挿通されて、圧電素子３６の電極配線部４８と電気的に接続される。
【００３８】
そして、これらのノズルプレート２３、流路基板２４、共通液室基板２５、コンプライアンス基板２６、及び、ユニットケース２７は、接着剤や熱溶着フィルム等を間に配置して積層した状態で加熱することで相互に接合される。
【００３９】
以上のように構成されたヘッドユニット１６を備える記録ヘッド３は、各ノズルプレート２３がプラテンに対向した状態でノズル列方向（第１の方向）が副走査方向と一致するようにキャリッジ４に取り付けられる。そして、各ヘッドユニット１６は、インクカートリッジ３からのインクを、インク導入針２０、平面流路１３、供給流路１４、およびインク導入路４３を通じてインク導入口４１から共通液室３３側に取り込み、共通液室３３からノズル２８に至るインク流路をインクで満たす。そして、フレキシブルケーブル４０からの駆動電圧を圧電素子３６に印加してこの圧電素子３６を撓み変形させることによって、対応する圧力室３２内のインクに圧力変動を生じさせ、このインクの圧力変動を利用してノズル２８からインクを噴射させる。
【００４０】
次に、上記記録ヘッド３の製造工程について説明する。
一端部がヘッドユニット１６における圧電素子３６の電極配線部４８に接続されたフレキシブルケーブル４０は、ヘッドユニット１６からノズル形成面に対して略垂直な姿勢で配線空部２２内に引き出され、当該配線空部２２内において途中で折り曲げられ、当該屈曲部分より先の他端部は、配線空部２２側からガイド面３９に沿って基板載置面４６側に引き出される。そして、各ケーブル貫通穴５９に位置決めピン５１がそれぞれ挿通されることで位置決めされた状態で基板載置面４６の配線領域４９上に配置される。この際、フレキシブルケーブル４０の他端部における他端側端子部５４が形成された面は、基板載置面４６とは反対側（上方）に向いた状態となる。
【００４１】
次に、基板載置面４６におけるフレキシブルケーブル４０の他端部の上に配線基板３０が積層される。この際、配線基板３０は、基板端子部５３が形成された面を、基板載置面４６側、即ち、基板載置面４６上のフレキシブルケーブル４０の他端部に向けた状態で基板貫通孔５６に位置決めピン５１を挿通し、フレキシブルケーブル４０の他端部を間に介在させた状態で基板載置面４６に取り付けられる。これにより、他端側端子部５４の各端子と基板端子部５３の各端子の相対的な位置が合致した状態で他端側端子部５４と基板端子部５３とが重なり合う。この状態では、他端側端子部５４と基板端子部５３とが重なった接合部６０が、基板保持部１５ｂに設けられた配線用開口部５０内に臨む。なお、他端側端子部５４と基板端子部５３との少なくとも一方には、予めハンダメッキが施されている。そして、本実施形態においては、配線用開口部５０を通して、ヒートツールなどによって接合部６０を加熱することで、他端側端子部５４と基板端子部５３とが半田付けされ、電気的に接合される。
【００４２】
以上のように、本発明に係る記録ヘッド３では、供給流路１４が共通液室３３の第１方向における端部で当該共通液室３３と連通し、フレキシブルケーブル４０が、ケース１５内において供給流路１４に対して第１方向の内側に配設されるので、フレキシブルケーブル４０を、圧電素子３６と配線基板３０との間において供給流路１４に干渉することなく、或いは、フレキシブルケーブル４０に当該供給流路１４を通す逃げ穴等を設けることなく、必要に応じて折り曲げて配線することができる。このため、フレキシブルケーブル４０の全長が一定に決められている場合においても、フレキシブルケーブル４０を折り曲げて配線したり、或いは、ノズル形成面に対して斜めに配線したりすることで、ケース１５の高さ方向の配線スペースを低く抑えることが可能となる。その結果、記録ヘッド３の小型化に寄与することができる。
【００４３】
また、上記のように、フレキシブルケーブル４０に供給流路１４を通す逃げ穴等を設けなくても良いので、その分、フレキシブルケーブル４０のサイズを縮小化することができ、記録ヘッド３の小型化に寄与することが可能となる。同様に、配線基板３０にも、供給流路１４を通す逃げ穴等を設けなくても良いので、その分、配線基板３０のサイズを縮小化することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態における記録ヘッド３では、配線基板３０が基板載置面４６への配置状態におけるノズル形成面側に基板端子部５３を有し、当該基板端子部５３とフレキシブルケーブル４０の他端側端子部５４とが電気的に接続される構成であるため、配線基板３０にフレキシブルケーブル４０を挿通させるための貫通孔を設ける必要がなく、その分、配線基板３０のサイズを縮小化することができる。これにより、記録ヘッド３の一層の小型化に寄与することができる。
【００４５】
そして、本実施形態における記録ヘッド３では、１つの共通液室３３に対して第１方向の両端部で合計２つの供給流路１４が並列に連通するので、１つの共通液室３３に対して１つの供給流路１４が連通する構成と比較して、供給流路１４における圧力損失を低減することができる。加えて、共通液室３３における供給流路１４との連通部分（即ち、本実施形態においてはインク導入路４３の開口部）から最も遠い位置にある圧力室３２までの距離は、共通液室３３の第１方向の長さの半分となる。このため、当該圧力室３１へのインクの供給圧力の低下を抑制することができる。
【００４６】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、供給流路１４、および、これに連通するインク導入路４３等が、共通液室３３の第１方向の両側に対応する位置にそれぞれ２箇所ずつ設けられた構成を例示したが、これには限られない。１つの共通液室３３に対して供給流路１４、および、これに連通するインク導入路４３等が１つずつ設けられ、当該共通液室３３における第１方向の一端部で供給流路１４が連通する構成を採用することもできる。
【００４８】
また、上記では、本発明における圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子を例示したが、これには限られず、静電気力によって圧力室の一部を変位させる所謂静電方式のアクチュエーターや、加熱により生じる気泡により圧力室内に圧力変動を生じさせる発熱素子等の他の圧力発生手段を採用する構成においても本発明を適用することが可能である。
【００４９】
そして、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３を例に挙げて説明したが、本発明は、ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、圧力発生手段に電気的に接続される配線部材と、当該配線部材を通じて圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板と、を保持部材に備えた構成を採用する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…プリンター，３…記録ヘッド，１３…平面流路，１４…供給流路，１５…ケース，１６…ヘッドユニット，１９…ヘッドユニット収容空部，２２…配線空部，２３…ノズルプレート，２８…ノズル，３０…配線基板，３２…圧力室，３３…共通液室，３６…圧電素子，４０…フレキシブルケーブル，４３…インク導入路，４６…基板載置面，４９…配線領域，５０…配線用開口部，５３…基板端子部，５４…他端側端子部，５８…駆動ＩＣ，５９…ケーブル挿通穴，６０…接合部，６２…挿通開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルが第１方向に並設されたノズル形成面、前記ノズルに連通する圧力室に圧力変動を生じさせる圧力発生手段、および、前記第１方向に沿って形成され、複数の圧力室に共通な液体が導入される共通液室、を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、
一端部が前記圧力発生手段に電気的に接続される配線部材と、
当該配線部材の他端部と電気的に接続され、当該配線部材を通じて前記圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板と、
液体供給源からの液体を前記共通液室に供給する供給流路と、
を保持部材に備えた液体噴射ヘッドであって、
前記保持部材は、前記ノズル形成面が第１の面側となる姿勢でヘッドユニットが固定されると共に、当該ヘッド固定部の前記第１の面とは反対側の第２の面側に配線基板が配置され、
前記供給流路は、前記共通液室の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、
前記配線部材は、前記保持部材内において前記供給流路に対して第１方向の内側に配設されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記供給流路の入口側開口部は、前記第２の面側において前記配線基板に対し第１方向外側に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記配線基板は、前記第２の面への配置状態における前記第１の面側に基板端子部を有し、当該基板端子部と前記配線部材の他端側端子部とが電気的に接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【請求項１】
ノズルが第１方向に並設されたノズル形成面、前記ノズルに連通する圧力室に圧力変動を生じさせる圧力発生手段、および、前記第１方向に沿って形成され、複数の圧力室に共通な液体が導入される共通液室、を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、
一端部が前記圧力発生手段に電気的に接続される配線部材と、
当該配線部材の他端部と電気的に接続され、当該配線部材を通じて前記圧力発生手段に駆動信号を供給する配線基板と、
液体供給源からの液体を前記共通液室に供給する供給流路と、
を保持部材に備えた液体噴射ヘッドであって、
前記保持部材は、前記ノズル形成面が第１の面側となる姿勢でヘッドユニットが固定されると共に、当該ヘッド固定部の前記第１の面とは反対側の第２の面側に配線基板が配置され、
前記供給流路は、前記共通液室の第１方向における端部で当該共通液室と連通し、
前記配線部材は、前記保持部材内において前記供給流路に対して第１方向の内側に配設されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記供給流路の入口側開口部は、前記第２の面側において前記配線基板に対し第１方向外側に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記配線基板は、前記第２の面への配置状態における前記第１の面側に基板端子部を有し、当該基板端子部と前記配線部材の他端側端子部とが電気的に接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９９９１０（Ｐ２０１３−９９９１０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６０６５（Ｐ２０１１−２４６０６５）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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