特許 6283209 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283209

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20180208BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 303

   B41J2/14 611

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-252411(P2013-252411)

(22)【出願日】2013年12月5日

(65)【公開番号】特開2015-107614(P2015-107614A)

(43)【公開日】2015年6月11日

【審査請求日】2016年10月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】501167725

【氏名又は名称】エスアイアイ・プリンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100171251

【弁理士】

【氏名又は名称】篠田 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100142837

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 則彰

(72)【発明者】

【氏名】西川 大地

(72)【発明者】

【氏名】久保田 禅

【審査官】 外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１６５９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１１７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４５８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１１７０４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準方向に配列する複数のコモン端子を備えるヘッドチップと、
前記ヘッドチップに接続される回路基板と、を備え、
前記回路基板は、前記ヘッドチップの側の下面に設置され、複数の前記コモン端子とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子と、前記ヘッドチップの側とは反対側の上面に設置され、前記基準方向に延設される上共通配線と、前記共通端子と前記上共通配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する、
液体噴射ヘッドにおいて、
前記ヘッドチップは、前記コモン端子と並列に前記基準方向に配列する複数のアクティブ端子を有し、
前記回路基板は、前記下面に設置され、複数の前記共通端子と並列に前記基準方向に配列する複数の個別端子を有し、複数の前記アクティブ端子と複数の前記個別端子とがそれぞれ電気的に接続し、
前記上共通配線は、前記アクティブ端子の上部を覆う、
液体噴射ヘッド。

【請求項2】

基準方向に配列する複数のコモン端子を備えるヘッドチップと、
前記ヘッドチップに接続される回路基板と、を備え、
前記回路基板は、前記ヘッドチップの側の下面に設置され、複数の前記コモン端子とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子と、前記ヘッドチップの側とは反対側の上面に設置され、前記基準方向に延設される上共通配線と、前記共通端子と前記上共通配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する、
液体噴射ヘッドにおいて、
前記回路基板は、前記下面の前記基準方向に延設され、複数の前記共通端子と電気的に接続する下共通配線を有する、
液体噴射ヘッド。

【請求項3】

前記上共通配線の前記基準方向に直交する方向の電極幅は、前記下共通配線の前記基準方向に直交する方向の電極幅よりも広い請求項２に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項4】

前記上共通配線の前記基準方向に直交する方向の断面積は、前記下共通配線の前記基準方向に直交する方向の断面積よりも大きい請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項5】

前記貫通電極は前記基準方向の設置密度が前記コモン端子の配列の中央付近よりも前記配列の両端付近のほうが高い請求項２〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項6】

前記貫通電極は前記基準方向の設置密度が略一定である請求項２〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項7】

前記貫通電極は、前記共通端子と前記下共通配線とが交差する交差部に設置される請求項２〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項8】

前記ヘッドチップは、前記コモン端子と並列に前記基準方向に配列する複数のアクティブ端子を有し、
前記ヘッドチップは、前記コモン端子と前記アクティブ端子の間に凹部を有し、前記下共通配線は前記凹部の上端開口に対向する請求項２〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項9】

前記回路基板の基板面の垂直方向から見る平面視において、前記共通端子は前記上共通配線から突出する請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項10】

前記ヘッドチップは吐出溝と非吐出溝が前記基準方向に交互に配列し、前記コモン端子は前記吐出溝の側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、前記アクティブ端子は前記吐出溝を挟む２つの前記非吐出溝の前記吐出溝の側の側面に設置される駆動電極に電気的に接続する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。

【請求項11】

請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介してチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液滴として吐出する。液滴の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜や３次元構造を形成する。

【0003】

特許文献１にはこの種の液体噴射ヘッドが記載される。図８は、カバープレートを除去した液体噴射ヘッド１０１の上面模式図である（特許文献１の図８）。アクチュエータ基板１０２は、その上面に交互に配列する吐出溝Ｃと非吐出溝Ｄと、吐出溝Ｃと非吐出溝Ｄの側面に設置される駆動電極１０９と、吐出溝Ｃの駆動電極１０９に電気的に接続する第一端子電極１１０ａと、吐出溝Ｃを挟む２つの非吐出溝Ｄの吐出溝Ｃ側の側面に設置される駆動電極１０９と電気的に接続される第二端子電極１１０ｂとを備える。吐出溝Ｃは前方端ＦＥから後方端ＲＥの手前まで形成され、非吐出溝Ｄは前方端ＦＥから後方端ＲＥに亘って形成される。アクチュエータ基板１０２の前方端ＦＥにはノズルプレート１０５が設置される。アクチュエータ基板１０２の後方端ＲＥ近傍の基板表面１１５にはフレキシブル基板１０３が設置される。

【0004】

フレキシブル基板１０３のアクチュエータ基板１０２側の表面には共通配線電極１１１ａと複数の個別配線電極１１１ｂが形成される。共通配線電極１１１ａは、各第一端子電極１１０ａと各第一接続点１１６ａにおいて電気的に接続される。各個別配線電極１１１ｂは各第二端子電極１１０ｂと各第二接続点１１６ｂにおいてそれぞれ電気的に接続される。なお、アクチュエータ基板１０２の基板表面１１５には図示しないカバープレートが接合される。カバープレートは各吐出溝Ｃの上部開口の一部を閉塞し液体が充填されるチャンネルを構成する。カバープレートは液室を備え、各吐出溝Ｃに液体を供給可能に構成される。ノズルプレート１０５には吐出溝Ｃに連通するノズル１１４が形成される。なお、共通配線電極１１１ａと非吐出溝Ｄとの間には絶縁層１１７が設置され、共通配線電極１１１ａと非吐出溝Ｄの側面に設置される駆動電極１０９との間の電気的な短絡を防止する。

【0005】

液体噴射ヘッド１０１は次のように駆動される。図示しないカバープレートの液室から各吐出溝Ｃに液体が充填される。共通配線電極１１１ａをＧＮＤに設置し、個別配線電極１１１ｂに駆動信号を供給する。これにより、吐出溝Ｃと吐出溝Ｃを挟む２つの非吐出溝Ｄとの間の隔壁１０７が厚みすべり変形し、吐出溝Ｃに連通するノズル１１４から液滴が吐出される。従って、任意の個別配線電極１１１ｂに駆動信号を供給することにより、対応するノズル１１４から液滴を同時に吐出することができる。

【0006】

特許文献２には、液体に圧力を印加して液滴を吐出する複数の圧力室と、この圧力室に振動プレートを介して接合される圧電体層と、圧電体層に駆動信号を印加するための共通配線と個別配線が設置される液体噴射ヘッドが記載されている。共通配線は各圧電体層に対して共通に接続され、個別配線は各圧電体層に対して個別に接続される。共通配線と個別配線との間に駆動信号が供給されると、圧電体層が変形し、この変形が振動プレートを変形させて圧力室の容積を瞬間的に変化させる。これにより、圧力室に連通するノズルから液滴が吐出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２４５８３３号公報

【特許文献2】特開２０１１−９３１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献２には、液体噴射ヘッドを駆動する圧電体層の数が増加すると共通配線に流れる電流が増大し、共通配線のパッド部とこのパッド部に接合するフィルム状配線基板の端子部との接合部分において発熱する課題のあることが記載される。

【0009】

特許文献１の液体噴射ヘッド１０１は、複数の個別配線電極１１１ｂに駆動信号を同時に供給することにより対応する複数の吐出溝Ｃに連通するノズル１１４から同時に液滴を吐出する。しかし、特許文献２と同様に、共通配線電極１１１ａはすべての第一端子電極１１０ａと電気的に接続するので同時に多数の吐出溝Ｃを駆動すると過電流が流れて共通配線電極１１１ａが発熱する場合がある。また、これを避けるために共通配線電極１１１ａの幅を広げようとすると、第一端子電極１１０ａを吐出溝Ｃの溝方向に拡張しなければならず、アクチュエータ基板１０２が大きくなってしまう。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の液体噴射ヘッドは、基準方向に配列する複数のコモン端子を備えるヘッドチップと、前記ヘッドチップに接続される回路基板と、を備え、前記回路基板は、前記ヘッドチップの側の下面に設置され、複数の前記コモン端子とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子と、前記ヘッドチップの側とは反対側の上面に設置され、前記基準方向に延設される上共通配線と、前記共通端子と前記上共通配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有することとした。

【0011】

また、前記ヘッドチップは、前記コモン端子と並列に前記基準方向に配列する複数のアクティブ端子を有し、前記回路基板は、前記下面に設置され、複数の前記共通端子と並列に前記基準方向に配列する複数の個別端子を有し、複数の前記アクティブ端子と複数の前記個別端子とがそれぞれ電気的に接続することとした。

【0012】

また、前記上共通配線は、前記アクティブ端子の上部を覆うこととした。

【0013】

また、前記回路基板は、前記下面の前記基準方向に延設され、複数の前記共通端子と電気的に接続する下共通配線を有することとした。

【0014】

また、前記上共通配線の前記基準方向に直交する方向の電極幅は、前記下共通配線の前記基準方向に直交する方向の電極幅よりも広いこととした。

【0015】

また、前記上共通配線の前記基準方向に直交する方向の断面積は、前記下共通配線の前記基準方向に直交する方向の断面積よりも大きいこととした。

【0016】

また、前記貫通電極は前記基準方向の設置密度が前記コモン端子の配列の中央付近よりも前記配列の両端付近のほうが高いこととした。

【0017】

また、前記貫通電極は前記基準方向の設置密度が略一定であることとした。

【0018】

また、前記貫通電極は、前記共通端子と前記下共通配線とが交差する交差部に設置されることとした。

【0019】

また、前記ヘッドチップは、前記コモン端子と前記アクティブ端子の間に凹部を有し、前記下共通配線は前記凹部の上端開口に対向することとした。

【0020】

また、前記回路基板の基板面の垂直方向から見る平面視において、前記共通端子は前記上共通配線から突出することとした。

【0021】

また、前記ヘッドチップは吐出溝と非吐出溝が前記基準方向に交互に配列し、前記コモン端子は前記吐出溝の側面に設置される駆動電極と電気的に接続し、前記アクティブ端子は前記吐出溝を挟む２つの前記非吐出溝の前記吐出溝の側の側面に設置される駆動電極に電気的に接続することとした。

【0022】

本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

【発明の効果】

【0023】

本発明による液体噴射ヘッドは、基準方向に配列する複数のコモン端子を備えるヘッドチップと、ヘッドチップに接続される回路基板と、を備え、回路基板は、ヘッドチップの側の下面に設置され、複数のコモン端子とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子と、ヘッドチップの側とは反対側の上面に設置され、基準方向に延設される上共通配線と、共通端子と上共通配線を電気的に接続する貫通電極と、を有する。これにより、回路基板の下面のみに共通配線を設置する場合よりも配線抵抗を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。

【図3】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。

【図4】本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。

【図5】本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。

【図6】本発明の第二〜第四実施形態に係る液体噴射ヘッドにおいて、下共通配線の基準方向の位置における下共通配線を流れる電流値を表す。

【図7】本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。

【図8】従来公知のカバープレートを除去した液体噴射ヘッドの上面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（第一実施形態）
図１及び図２は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図１（ａ）は液体噴射ヘッド１の部分断面模式図であり、図１（ｂ）は回路基板３の電極構成を示す模式図である。図２（ａ）は液体噴射ヘッド１の分解斜視図であり、図２（ｂ）はカバープレート２３とノズルプレート２２を除去した液体噴射ヘッド１の上面模式図である。

【0026】

図１に示すように、液体噴射ヘッド１は、ヘッドチップ２とヘッドチップ２に接続される回路基板３とを備える。ヘッドチップ２は、表面の基準方向Ｋ（図１（ａ）においては紙面奥方向）に配列する複数のコモン端子４を備える。回路基板３は、ヘッドチップ２の側の下面ＬＰに設置され、複数のコモン端子４とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子６と、ヘッドチップ２の側とは反対側の上面ＴＰに設置され、基準方向Ｋに延設される上共通配線９と、共通端子６と上共通配線９とを電気的に接続する貫通電極１０とを有する。このように、上共通配線９を回路基板３の上面ＴＰに設置するので、回路基板３の下面のみに共通配線を設置する場合よりも基準方向Ｋに直交する方向の配線幅を大きく形成でき、配線抵抗を低下させることができる。

【0027】

ヘッドチップ２は、更に、コモン端子４と後方端ＲＥの間の表面に、コモン端子４と電気的に分離するアクティブ端子５を備える。アクティブ端子５は、コモン端子４に対応して複数形成され、コモン端子４と並列に基準方向Ｋに配列する（図１（ｂ）、図２を参照）。回路基板３は、更に、下面ＬＰに複数の個別端子７を備える。複数の個別端子７は、複数の共通端子６と並列に基準方向Ｋに配列し、複数のアクティブ端子５とそれぞれ電気的に接続する。

【0028】

ここで、コモン端子４よりも後方端ＲＥ側にアクティブ端子５が設置される。そのため、複数の共通端子６を共通に接続する共通配線を下面ＬＰ側に設置しようとすると、その電極幅が制限される。本実施形態では回路基板３の上面ＴＰに上共通配線９を設置するので、その電極幅はアクティブ端子５や個別端子７に制約されず幅広に形成することができる。

【0029】

図２（ａ）を用いて液体噴射ヘッド１を具体的に説明する。液体噴射ヘッド１は、ヘッドチップ２と回路基板３を備える。ヘッドチップ２は、圧電体基板２１と、圧電体基板２１の表面に設置されるカバープレート２３と、圧電体基板２１の前方端ＦＥに接合されるノズルプレート２２を備える。圧電体基板２１は、表面に吐出溝Ｃと非吐出溝Ｄが基準方向Ｋに交互に配列し、後方端ＲＥの側の表面にはコモン端子４と、コモン端子４と後方端ＲＥの間にはアクティブ端子５が設置される。カバープレート２３には液室２４が形成され、液室２４と各吐出溝Ｃとはスリット２５を介して連通する。ノズルプレート２２にはノズル２６が形成され、ノズル２６は吐出溝Ｃに連通する。回路基板３は圧電体基板２１の後方端ＲＥ近傍の表面に接続される。

【0030】

図２（ｂ）に示すように、吐出溝Ｃは圧電体基板２１の前方端ＦＥから後方端ＲＥの手前まで形成され、非吐出溝Ｄは前方端ＦＥから後方端ＲＥに亘って形成される。吐出溝Ｃ及び非吐出溝Ｄの側面には駆動電極ＫＤが設置される。駆動電極ＫＤは各溝の上端から略１／２の深さまで形成される。コモン端子４は吐出溝Ｃの両側面に設置される駆動電極ＫＤに電気的に接続する。アクティブ端子５は吐出溝Ｃを挟む２つの非吐出溝Ｄの吐出溝Ｃ側の側面に設置される２つの駆動電極ＫＤと電気的に接続する。アクティブ端子５はコモン端子４と後方端ＲＥとの間に設置される。回路基板３の圧電体基板２１側の下面ＬＰには共通端子６と個別端子７が設置される。各共通端子６は各コモン端子４の対応する位置に設置され、図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。同様に、各個別端子７は、各アクティブ端子５の対応する位置に設置され、図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。各個別端子７は、更に、対応して下面ＬＰに設置される個別配線１１に電気的に接続する。回路基板３の上面ＴＰには上共通配線９が基準方向Ｋに延設される。上共通配線９は、各共通端子６と貫通電極１０を介して電気的に接続され、基準方向Ｋに並ぶ複数のコモン端子４の両端側から同じく基準方向Ｋに並ぶ個別配線１１の外側に引き回される。

【0031】

ここで、回路基板３は、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミド等のプラスチック材料を使用したフレキシブル回路基板、等を使用することができる。共通端子６、個別端子７及び上共通配線９は、例えばＣｕ膜＼Ｎｉ膜＼Ａｕ膜をメッキ法等により積層して形成することができる。貫通電極１０は、回路基板３に貫通孔を形成し、この貫通孔にＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の導電材料をメッキ法等により充填して形成することができる。ヘッドチップ２は、例えばＰＺＴセラミックス等の圧電体基板からなり、コモン端子４及びアクティブ端子５はＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料を使用することができる。コモン端子４と共通端子６との間、及び、アクティブ端子５と個別端子７との間に異方性導電材料を挟み熱圧着して電気的に接続することができる。

【0032】

なお、本発明において、液体噴射ヘッド１は本実施形態に示すエッジシュート型に限定されず、圧電体基板２１のカバープレート２３とは反対側の表面にノズルプレート２２を設置するサイドシュート型でもよい。また、共通端子６と個別端子７を圧電体基板２１のカバープレート２３側とは反対側の表面に設置してもよい。また、圧電体素子として本実施形態のせん断型の他に撓みモード型や縦モード型としてもよい。

【0033】

（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図３（ａ）は液体噴射ヘッド１の部分断面模式図であり、図３（ｂ）は回路基板３の電極構成を示す模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

【0034】

図３（ａ）に示すように、液体噴射ヘッド１は、ヘッドチップ２と回路基板３とを備える。ヘッドチップ２は、基準方向Ｋ（図３（ａ）において紙面奥方向）に配列する複数のコモン端子４と、コモン端子４よりも後方端ＲＥの側の表面に基準方向Ｋに配列する複数のアクティブ端子５とを備える。回路基板３は、ヘッドチップ２の側の下面ＬＰに設置され、複数のコモン端子４とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子６と、ヘッドチップ２の側の下面ＬＰの基準方向Ｋに延設され、複数の共通端子６と電気的に接続する下共通配線８とを有する。回路基板３は、ヘッドチップ２とは反対側の上面ＴＰに設置され、基準方向Ｋに延設される上共通配線９と、下共通配線８と上共通配線９とを電気的に接続する貫通電極１０とを有する。従って、上共通配線９は貫通電極１０と下共通配線８を介して共通端子６に電気的に接続する。なお、複数の個別端子７は、複数の個別配線１１とそれぞれ電気的に接続する。

【0035】

更に、図３（ｂ）に示すように、上共通配線９の基準方向Ｋに直交する方向の電極幅Ｗ９は、下共通配線８の基準方向Ｋに直交する方向の電極幅Ｗ８よりも大きい。また、上共通配線９の基準方向Ｋに直交する方向の断面積（電極幅Ｗ９×上共通配線９の厚さ）は、下共通配線８の基準方向Ｋに直交する方向の断面積（電極幅Ｗ８×下共通配線８の厚さ）よりも大きい。そして、下共通配線８と上共通配線９は複数の貫通電極１０により電気的に接続される。このように、上共通配線９の他に下共通配線８を設置するので共通配線の配線抵抗が一層低下し、局部的な電流集中が緩和されて発熱が抑制される。

【0036】

ここで、回路基板３は、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミド等のプラスチック材料を使用したフレキシブル回路基板、等を使用することができる。共通端子６、個別端子７及び上共通配線９は、例えばＣｕ膜＼Ｎｉ膜＼Ａｕ膜をメッキ法等により積層して形成することができる。貫通電極１０は、回路基板３に貫通孔を形成し、この貫通孔にＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の導電材料をメッキ法等により充填して形成することができる。ヘッドチップ２は、例えばＰＺＴセラミックス等の圧電体基板からなり、コモン端子４及びアクティブ端子５はＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料を使用することができる。コモン端子４と共通端子６との間、及び、アクティブ端子５と個別端子７との間に異方性導電材料を挟み熱圧着して電気的に接続することができる。

【0037】

また、貫通電極１０は、共通端子６と同数形成する必要が無く、貫通電極１０の数を共通端子６の数よりも減少させると製造コストが低下する。更に、第一実施形態と同様に、上共通配線９はアクティブ端子５や個別端子７により制約されることなく電極幅を大きく形成できるので配線抵抗を低下させることができる。

【0038】

なお、図３（ｂ）に示すように、貫通電極１０は、共通端子６と下共通配線８が交差する交差部に設置する。これにより、貫通電極１０と下共通配線８及び共通端子６との間の接合面積を拡大させ、かつ、貫通電極１０の直径を大きく形成して配線抵抗を低減させることができる。

【0039】

（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図４（ａ）は液体噴射ヘッド１の部分断面模式図であり、図４（ｂ）は、ノズルプレート２２とカバープレート２３を除去した液体噴射ヘッド１の平面模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

【0040】

図４（ａ）に示すように、液体噴射ヘッド１はヘッドチップ２と回路基板３とを備える。ヘッドチップ２は、基準方向Ｋ（図４（ａ）において紙面奥方向）に配列する複数のコモン端子４と、コモン端子４よりも後方端ＲＥの側の表面に基準方向Ｋに配列する複数のアクティブ端子５とを備える。ヘッドチップ２（具体的には圧電体基板２１）の表面であり、コモン端子４とアクティブ端子５との間には基準方向Ｋに凹部１２が形成される。回路基板３は、ヘッドチップ２の側の下面ＬＰに設置され、複数のコモン端子４とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子６と、ヘッドチップ２の側の下面ＬＰの基準方向Ｋに延設され、複数の共通端子６と電気的に接続する下共通配線８とを有する。下共通配線８は凹部１２の上端開口ＯＰに対向している。具体的には、基準方向Ｋに直交する方向について、下共通配線８の電極幅Ｗ８は凹部１２の上端開口ＯＰの幅よりも狭く、上端開口ＯＰの上部領域内に位置する。これにより、下共通配線８は圧電体基板２１から離間し、下共通配線８と非吐出溝Ｄの側面に設置される駆動電極ＫＤが電気的に短絡することが無い。回路基板３は、更に、ヘッドチップ２とは反対側の上面ＴＰに設置され、基準方向Ｋに延設される上共通配線９と、下共通配線８と上共通配線９とを電気的に接続する貫通電極１０とを有する。従って、上共通配線９は貫通電極１０と下共通配線８を介して共通端子６に電気的に接続する。

【0041】

更に、図４（ｂ）に示すように、上共通配線９の基準方向Ｋに直交する方向の電極幅Ｗ９は、下共通配線８の基準方向Ｋに直交する方向の電極幅Ｗ８よりも大きい。また、上共通配線９の基準方向Ｋに直交する方向の断面積（電極幅Ｗ９×上共通配線９の厚さ）は、下共通配線８の基準方向Ｋに直交する方向の断面積（電極幅Ｗ８×下共通配線８の厚さ）よりも大きい。そして、下共通配線８と上共通配線９は複数の貫通電極１０により電気的に接続される。その結果、第一及び第二実施形態と同様に、上共通配線９はアクティブ端子５や個別端子７により制約されることなく電極幅を大きく形成できるので配線抵抗が一層低下し、局部的な電流集中が緩和されて発熱が抑制される。

【0042】

ここで、回路基板３は、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミド等のプラスチック材料を使用したフレキシブル回路基板、等を使用することができる。共通端子６、個別端子７及び上共通配線９は、例えばＣｕ膜＼Ｎｉ膜＼Ａｕ膜をメッキ法等により積層して形成することができる。貫通電極１０は、回路基板３に貫通孔を形成し、この貫通孔にＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の導電材料をメッキ法等により充填して形成することができる。ヘッドチップ２は、例えばＰＺＴセラミックス等の圧電体基板からなり、コモン端子４及びアクティブ端子５はＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料を使用することができる。コモン端子４と共通端子６との間、及び、アクティブ端子５と個別端子７との間に異方性導電材料を挟み熱圧着して電気的に接続することができる。

【0043】

なお、貫通電極１０は、共通端子６と同数形成する必要が無く、貫通電極１０の数を共通端子６の数よりも減少させると製造コストが低下する。また、下共通配線８は凹部１２の上端開口ＯＰに上記のように対応するので、ヘッドチップ２の表面に他の電極等が露出する場合でも、下共通配線８と露出電極とは短絡することが無い。また、図４（ｂ）に示すように、貫通電極１０は、共通端子６と下共通配線８とが交差する交差部に設置する。これにより、貫通電極１０と下共通配線８の間の接合面積を拡大させ、かつ、貫通電極１０の直径を大きく形成して配線抵抗を低減させることができる。

【0044】

また、本第三実施形態においては、ヘッドチップ２に凹部１２を形成し、下共通配線８をこの凹部１２の上端開口ＯＰに対応させるが、これに代えて、回路基板３のヘッドチップ２側の表面に凹部を形成し、この凹部の底面に下共通配線８を設置してもよい。これにより、下共通配線８は圧電体基板２１から離間し、下共通配線８と非吐出溝Ｄの側面に設置される駆動電極ＫＤが電気的に短絡することが無い。

【0045】

（第四実施形態）
図５は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図５（ａ）は液体噴射ヘッド１の断面模式図であり、図５（ｂ）は、ノズルプレート２２とカバープレート２３を除去した液体噴射ヘッド１の上面模式図である。同一の部分については説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

【0046】

図５に示すように、液体噴射ヘッド１はヘッドチップ２と回路基板３とを備える。ヘッドチップ２は、基準方向Ｋ（図５（ａ）において紙面奥方向）に配列する複数のコモン端子４と、コモン端子４よりも後方端ＲＥの側の表面に基準方向Ｋに配列する複数のアクティブ端子５とを備える。ヘッドチップ２は、コモン端子４とアクティブ端子５の間に凹部１２を有する。回路基板３は、ヘッドチップ２の側の下面ＬＰに設置され、複数のコモン端子４とそれぞれ電気的に接続する複数の共通端子６と、基準方向Ｋに延設され、複数の共通端子６と電気的に接続する下共通配線８とを有する。下共通配線８は凹部１２の上端開口ＯＰに対向している。具体的には、基準方向Ｋに直交する方向について、下共通配線８の電極幅Ｗ８は凹部１２の上端開口ＯＰの幅よりも狭く、上端開口ＯＰの上部領域内に位置する。これにより、下共通配線８は圧電体基板２１から離間し、下共通配線８と非吐出溝Ｄの側面に設置される駆動電極ＫＤが電気的に短絡することが無い。回路基板３は、更に、ヘッドチップ２とは反対側の上面ＴＰに設置され、基準方向Ｋに延設される上共通配線９と、下共通配線８と上共通配線９とを電気的に接続する貫通電極１０とを有する。従って、上共通配線９は貫通電極１０と下共通配線８を介して共通端子６に電気的に接続する。なお、複数の個別端子７は、複数の個別配線１１とそれぞれ電気的に接続する。

【0047】

回路基板３の基板面の垂直方向から見る平面視において、共通端子６は上共通配線９から突出する。より詳しくは、上記平面視において共通端子６は上共通配線９から基準方向Ｋに直交する方向Ｊに突出する。従って、回路基板３が透光性材料、例えばポリイミドフィルム等の透光性プラスチック材料からなる場合には上方から共通端子６の位置が視認可能となり、回路基板３の共通端子６とヘッドチップ２のコモン端子４との間の位置合わせが容易となる。また、下共通配線８は凹部１２の上端開口ＯＰに対向している。具体的には、基準方向Ｋに直交する方向Ｊについて、下共通配線８の電極幅Ｗ８は凹部１２の上端開口ＯＰの幅よりも狭く、上端開口ＯＰの上部領域内に位置する。これにより、圧電体基板２１の表面に他の電極が露出する場合でも、その露出する電極と下共通配線８との間の電気的な短絡を防止することができる。

【0048】

回路基板３は、更に、下面ＬＰに複数の共通端子６と並列に基準方向Ｋに配列する複数の個別端子７を有し、複数のアクティブ端子５と複数の個別端子７とがそれぞれ電気的に接続する。複数の個別端子７は、複数の個別配線１１とそれぞれ電気的に接続する。そして、上共通配線９はアクティブ端子５の上部を覆う。このように、上共通配線９がアクティブ端子５の後方端ＲＥ側の端部まで又は後方端ＲＥ側の端部よりも後方側にはみ出して幅広に設置されると、回路基板３の垂直方向から見る平面視でアクティブ端子５の位置を視認することができない。この場合でも、回路基板３の共通端子６とヘッドチップ２のコモン端子４の位置が同時に視認可能なので、回路基板３とヘッドチップ２の間の位置合わせを容易に行うことができる。

【0049】

より具体的に説明する。図５（ｂ）に示すように、ヘッドチップ２に含まれる圧電体基板２１の表面には吐出溝Ｃと非吐出溝Ｄが基準方向Ｋに交互に配列する。吐出溝Ｃは圧電体基板２１の前方端ＦＥから後方端ＲＥの手前まで形成され、非吐出溝Ｄは圧電体基板２１の前方端ＦＥから後方端ＲＥに亘って形成される。コモン端子４は吐出溝Ｃの側面に設置される駆動電極ＫＤに電気的に接続し、アクティブ端子５は吐出溝Ｃを挟む２つの非吐出溝Ｄの吐出溝Ｃの側の側面に設置される駆動電極ＫＤに電気的に接続する。アクティブ端子５は圧電体基板２１の後方端ＲＥ近傍の表面に設置され、アクティブ端子５の前方端ＦＥ側に凹部１２が形成され、凹部１２の前方端ＦＥ側にコモン端子４が設置される。コモン端子４とアクティブ端子５は凹部１２を挟んで溝方向に対応し、基準方向Ｋに同じピッチで配列する。回路基板３に設置される共通端子６と個別端子７は、上記コモン端子４とアクティブ端子５に対応するように配置される。従って、回路基板３の共通端子６とヘッドチップ２のコモン端子４との間の位置合わせを行えば、個別端子７とアクティブ端子５も同時に位置合わせが行われる。

【0050】

非吐出溝Ｄの駆動電極ＫＤは非吐出溝Ｄの側面と圧電体基板２１の表面との角部まで形成されるが、下共通配線８と交差する側面は凹部１２により下方に窪むので、下共通配線８と非吐出溝Ｄの駆動電極ＫＤとは電気的に短絡しない。本実施形態においても、第二及び第三実施形態と同様に、上共通配線９はアクティブ端子５や個別端子７により制約されることなく電極幅を大きく形成できるので配線抵抗が一層低下し、局部的な電流集中が緩和されて発熱が抑制される。また、ヘッドチップ２に凹部１２を形成することに代えて、回路基板３のヘッドチップ２側の表面に凹部を形成し、この凹部の底面に下共通配線８を設置してもよい。これにより、下共通配線８は圧電体基板２１から離間し、下共通配線８と非吐出溝Ｄの側面に設置される駆動電極ＫＤが電気的に短絡することが無い。

【0051】

ここで、回路基板３は、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミド等のプラスチック材料を使用したフレキシブル回路基板、等を使用することができる。共通端子６、個別端子７及び上共通配線９は、例えばＣｕ膜＼Ｎｉ膜＼Ａｕ膜をメッキ法等により積層して形成することができる。貫通電極１０は、回路基板３に貫通孔を形成し、この貫通孔にＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の導電材料をメッキ法等により充填して形成することができる。ヘッドチップ２は、例えばＰＺＴセラミックス等の圧電体基板からなり、コモン端子４及びアクティブ端子５はＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料を使用することができる。コモン端子４と共通端子６との間、及び、アクティブ端子５と個別端子７との間に異方性導電材料を挟み熱圧着して電気的に接続することができる。

【0052】

図６は、上記第二〜第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１において、下共通配線８の基準方向Ｋの位置における下共通配線８を流れる電流値を表す。横軸が下共通配線８の基準方向Ｋの位置であり、縦軸が下共通配線８を流れる電流値を表す。この電流値が小さいほど、下共通配線８の局部的な電流集中が緩和され、下共通配線８の局部的な発熱を低減することができる。なお、貫通電極１０の数はコモン端子４の数よりも少ない。

【0053】

図６（ａ）は、上共通配線９の基準方向Ｋに対する配線抵抗が下共通配線８に対して十分低い場合である。ここで「配線抵抗が十分低い」とは、配線抵抗が１／１０以下であることをいう（以下の記載においても同じ）。実線のグラフＡは、貫通電極１０の基準方向Ｋの設置密度が略一定の場合である。破線のグラフＢは、貫通電極１０の基準方向Ｋの設置密度が、コモン端子４の基準方向Ｋの配列の中央付近から両端付近に向かって高くなる場合である。貫通電極１０の数はグラフＡとグラフＢで同一である。各グラフの頂部は貫通電極１０の位置であり、谷底部は２つの貫通電極１０の中間位置である。その結果、グラフＢに示すコモン端子４の配列の中央付近が最も高い電流値を示す。つまり、電流集中は配列の中央付近で発生し発熱温度が最も高くなる。従って、上共通配線９が下共通配線８に対して基準方向Ｋの配線抵抗が十分低い場合には、貫通電極１０の基準方向Ｋの設置密度を略一定とするのがよい。例えば、所定数のコモン端子４ごとに貫通電極１０を設置すればよい。

【0054】

図６（ｂ）は、上共通配線９の基準方向Ｋに対する配線抵抗が下共通配線８に対して十分低くはない場合である。実線のグラフＣは、貫通電極１０の基準方向Ｋの設置密度が略一定の場合である。破線のグラフＤは、貫通電極１０の基準方向Ｋの設置密度が、コモン端子４の基準方向Ｋの配列の中央付近から両端に向かって高くなる場合である。その結果、グラフＣに示すコモン端子４の配列の両端付近が最も高い電流値を示す。つまり、電流集中は配列の両端付近で発生し発熱温度が最も高くなる。従って、上共通配線９が下共通配線８に対して基準方向Ｋの配線抵抗が十分低くない場合には、貫通電極１０の基準方向Ｋの設置密度はコモン端子４の配列の中央付近よりも配列の両端付近を高くすればよい。

【0055】

（第五実施形態）
図７は本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。液体ポンプ３３、３３’として、流路部３５、３５’に液体を供給する供給ポンプとそれ以外に液体を排出する排出ポンプのいずれかもしくは両方を設置し、液体を循環させることができる。また、図示しない圧力センサーや流量センサーを設置し、液体の流量を制御することができる。液体噴射ヘッド１、１’は、第一〜第四実施形態の液体噴射ヘッド１を使用することができる。即ち、液体噴射ヘッド１は、基準方向Ｋに配列する複数のコモン端子４を備えるヘッドチップ２と、ヘッドチップ２に接続される回路基板３とを備える。

【0056】

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を噴射する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

【0057】

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９とを備えている。

【0058】

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を噴射する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を噴射する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を噴射させるタイミングや、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

【0059】

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 液体噴射ヘッド
２ ヘッドチップ
３ 回路基板
４ コモン端子
５ アクティブ端子
６ 共通端子
７ 個別端子
８ 下共通配線
９ 上共通配線
１０ 貫通電極
１１ 個別配線
１２ 凹部
ＬＰ 下面、ＴＰ 上面、Ｋ 基準方向、Ｃ 吐出溝、Ｄ 非吐出溝、ＫＤ 駆動電極、ＯＰ 上端開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】