特許 6443087 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】6443087

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26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 20060101AFI20181217BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 305

   B41J2/14 603

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-15109(P2015-15109)

(22)【出願日】2015年1月29日

(65)【公開番号】特開2016-137677(P2016-137677A)

(43)【公開日】2016年8月4日

【審査請求日】2017年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116665

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 和昭

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(72)【発明者】

【氏名】冨松 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 峻介

【審査官】 中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１０７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５９３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１８７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２６７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１２９７９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を噴射するノズルが形成されたノズル基板を含む複数の基板を積層した構成を有する液体噴射ヘッドであって、
前記複数の基板のうちの少なくとも一部に、前記液体を前記ノズルに導く流路が形成されており、
前記流路は、前記複数の基板が積層された方向である積層方向と交差する第１方向に延びる第１流路と、前記第１方向と交差し且つ前記積層方向の成分を有する第２方向に屈曲する屈曲部と、前記屈曲部から前記第２方向に延びる第２流路と、を含み、
前記流路の内側において、前記屈曲部のうち前記第１流路の内壁と前記第２流路の内壁とに挟まれた隅部に、前記第１方向及び前記第２方向の双方に交差する壁が設けられており、
複数の前記ノズルが配列したノズル列の延在方向に延び、前記第１流路、前記屈曲部、前記第２流路を含む共通液室を有し、
前記壁を前記積層方向に平面視した状態で前記第１方向と交差する方向における前記壁の奥行き寸法が、前記第１流路の前記第２方向における幅寸法と、前記第２流路の前記第１方向における幅寸法とのどちらよりも大きい、ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項2】

請求項１に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記共通液室に設けられ前記壁は、前記第１流路と前記屈曲部と前記第２流路とを前記第１方向及び前記第２方向で規程される面で切断したときの断面において、前記壁の前記第２方向における寸法が、前記共通液室に接続するインク導入路に近い位置に比較し、前記インク導入路から遠い複数の前記ノズルが配列した前記ノズル列の延在方向の両端部で大きい、ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドであって、前記第２方向が前記積層方向である
、ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、前記第１流路と前記
屈曲部と前記第２流路とを前記第１方向及び前記第２方向で規程される面で切断したとき
の断面において、前記壁の前記第２方向における寸法が、前記第１流路の前記第２方向に
おける幅寸法の１／４に等しい、又は前記第１流路の前記第２方向における幅寸法の１／
４を超える、ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、前記複数の基板は、
樹脂材料で構成された樹脂基板を含み、前記第１流路の少なくとも一部と、前記屈曲部と
、前記第２流路の少なくとも一部とが、前記樹脂基板に形成されている、ことを特徴とす
る液体噴射ヘッド。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、前記壁が曲面で構成
されている、ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドであって、前記壁が平面で構成
されている、ことを特徴とする液体噴射ヘッド。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備える、ことを特徴とする液
体噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体噴射ヘッド及び当該液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、液体噴射装置の一例として、インクジェット式のプリンターが知られている。一般的に、インクジェット式のプリンターでは、液体噴射ヘッドの一例である記録ヘッドから液体の一例であるインクを用紙や布帛などの種々の記録媒体に向けて噴射することによって、この記録媒体に印刷を行うことができる。このような記録ヘッドとしては、従来、複数の基板を積層した構成を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４２５８６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載された記録ヘッドでは、積層された複数の基板の１つである保護基板にリザーバーと、リザーバーに交差する貫通孔とが形成されている。貫通孔は、複数の基板の積層方向に沿って形成されている。このため、リザーバーと貫通孔とが屈曲した状態でつながっている。保護基板は、シリコン単結晶基板で構成されている。そして、保護基板では、シリコン単結晶基板にエッチング加工を施すことによってリザーバーと貫通孔とが形成されている。このため、リザーバーから貫通孔につながる屈曲したインクの流路は、屈曲部で内壁に挟まれた隅部が角張りやすい。このような流路では、角張った隅部でインクの流れが淀みやすい。このような流路に気泡が混入すると、気泡が隅部にとどまりやすくなる。インクジェット式のプリンターでは、流路内に気泡が混入すると、気泡によるノズル詰まりや印字のムラといった印字品位の低下が起こることがある。このため、気泡を流路内から速やかに排出することが望まれる。しかしながら、従来の記録ヘッドでは、記録ヘッド内に混入した気泡が流路の隅部にとどまりやすい。つまり、従来の液体噴射ヘッドでは気泡を排出しにくいという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

【0006】

［適用例１］本適用例に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルが形成されたノズル基板を含む複数の基板を積層した構成を有する液体噴射ヘッドであって、前記複数の基板のうちの少なくとも一部に、前記液体を前記ノズルに導く流路が形成されており、前記流路は、前記複数の基板が積層された方向である積層方向と交差する第１方向に延びる第１流路と、前記第１方向と交差し且つ前記積層方向の成分を有する第２方向に屈曲する屈曲部と、前記屈曲部から前記第２方向に延びる第２流路と、を含み、前記流路の内側において、前記屈曲部のうち前記第１流路の内壁と前記第２流路の内壁とに挟まれた隅部に、前記第１方向及び前記第２方向の双方に交差する壁が設けられていることを特徴とする。

【0007】

この適用例の液体噴射ヘッドでは、液体をノズルに導く流路に、第１方向から第２方向に屈曲する屈曲部が含まれている。屈曲部の隅部には、第１方向及び第２方向の双方に交差する壁が設けられているので、流路を流れる液体は、屈曲部で壁に沿って導かれやすい。これにより、液体の流れが第１方向から第２方向に屈曲するときに、液体が隅部で留まることを避けやすい。このため、例えば、流路に気泡が混入したときに、気泡は、液体の流れに沿って屈曲部を通過しやすい。この結果、流路に混入した気泡をノズルを介して排出しやすい。

【0008】

［適用例２］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記壁を前記積層方向に平面視した状態で、前記第１方向と交差する方向における前記壁の奥行き寸法が、前記第１流路の前記第２方向における幅寸法と、前記第２流路における前記第１方向における幅寸法とのどちらよりも大きい、ことが好ましい。

【0009】

本適用例によれば、前記壁を積層方向に平面視した状態で第１方向と交差する方向における第１流路と屈曲部と第２流路との奥行き寸法が、第１流路の第２方向における幅寸法と、第２流路における第１方向における幅寸法とのどちらよりも大きくなる。これにより、第１流路と屈曲部と第２流路とのそれぞれにおける断面積を広くすることができる。この結果、第１流路と屈曲部と第２流路とを流れる液体の量を増大させやすくすることができる。さらに、流路の断面積が広くなることは、流路の抵抗を下げることにもつながる。流路の抵抗が下がることで、液体をノズルまで供給しやすくすることができる。

【0010】

［適用例３］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記第２方向が前記積層方向であることが好ましい。

【0011】

この適用例では、積層方向に沿って延びる第２流路を構成することができる。これにより、前記第１流路と後述する貫通流路をつなぐ前記第２流路を、短い距離である積層方向でつなぐことができる。前記第２流路を短い経路で形成できるため、流路内の液体及び、流路内に混入した気泡を短い時間で流路内から排出することができる。

【0012】

［適用例４］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記第１流路と前記屈曲部と前記第２流路とを前記第１方向及び前記第２方向で規程される面で切断したときの断面において、前記壁の前記第２方向における寸法が、前記第１流路の前記第２方向における幅寸法の１／４に等しい、又は前記第１流路の前記第２方向における幅寸法の１／４を超えることが好ましい。

【0013】

この適用例では、流路を流れる液体を屈曲部で壁に沿って導きやすくすることができる。

【0014】

［適用例５］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記複数の基板は、樹脂材料で構成された樹脂基板を含み、前記第１流路の少なくとも一部と、前記屈曲部と、前記第２流路の少なくとも一部とが前記樹脂基板に形成されていることが好ましい。

【0015】

この適用例では、樹脂基板に形成された屈曲部で液体の流れを屈曲させることができる。

【0016】

［適用例６］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記壁が曲面で構成されていることが好ましい。

【0017】

この適用例では、曲面で構成された壁に沿って液体を導くことができる。漸次的に壁面の方向が変化する曲面形状が庇部３１にあることで、より液体の流れを第２方向へと導きやすくなる。

【0018】

［適用例７］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記壁が平面で構成されている、ことが好ましい。

【0019】

この適用例では、平面で構成された壁に沿って液体を導くことができる。

【0020】

［適用例８］上記適用例に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。

【0021】

この適用例の液体噴射装置では、液体噴射ヘッドの流路において液体の流れが第１方向から第２方向に屈曲するときに、液体が隅部で留まることを避けやすい。このため、例えば、流路に気泡が混入したときに、気泡は、液体の流れに沿って屈曲部を通過しやすい。この結果、流路に混入した気泡を、ノズルを介して排出しやすい。
［適用例９］
本適用例に係る液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルが形成されたノズル基板を含む複数の基板を積層した構成を有する液体噴射ヘッドであって、前記複数の基板のうちの少なくとも一部に、前記液体を前記ノズルに導く流路が形成されており、前記流路は、前記複数の基板が積層された方向である積層方向と交差する第１方向に延びる第１流路と、前記第１方向と交差し且つ前記積層方向の成分を有する第２方向に屈曲する屈曲部と、前記屈曲部から前記第２方向に延びる第２流路と、を含み、前記流路の内側において、前記屈曲部のうち前記第１流路の内壁と前記第２流路の内壁とに挟まれた隅部に、前記第１方向及び前記第２方向の双方に交差する壁が設けられている、複数の前記ノズルが配列したノズル列の延在方向に延び、前記第１流路、前記屈曲部、前記第２流路を含む共通液室を有し、前記壁を前記積層方向に平面視した状態で前記第１方向と交差する方向における前記壁の奥行き寸法が、前記第１流路の前記第２方向における幅寸法と、前記第２流路の前記第１方向における幅寸法とのどちらよりも大きい、ことを特徴とする。
［適用例１０］
上記適用例に記載の液体噴射ヘッドでは、前記共通液室に設けられ前記壁は、前記第１流路と前記屈曲部と前記第２流路とを前記第１方向及び前記第２方向で規程される面で切断したときの断面において、前記壁の前記第２方向における寸法が、前記共通液室に接続するインク導入路に近い位置に比較し、前記インク導入路から遠い複数の前記ノズルが配列した前記ノズル列の延在方向の両端部で大きい、ことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態１に係るインクジェット式記録装置概略図である。

【図2】実施形態１に係るヘッドユニットの構成を示す分解斜視図である。

【図3】実施形態１に係るヘッドユニットの構成を示す断面図である。

【図4】図３におけるＡ部の拡大図である。

【図5】図４中のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図6】従来技術に係る屈曲部の液体の流れを示す説明図である。

【図7】実施形態１に係る屈曲部の液体の流れを示す説明図である。

【図8】実施形態２に係る屈曲部の拡大断面図である。

【図9】変形例１に係る屈曲部の拡大断面図である。

【図10】変形例１に係る屈曲部を図４中のＢ−Ｂ線で切断したときの断面図である。

【図11】変形例２に係る屈曲部の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。また、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。

【0024】

（実施形態１）
液体噴射装置として、図１に示すインクジェット式記録装置１（以下、単にプリンター１という）を例示する。

【0025】

プリンター１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ユニット２（以下、単にヘッドユニット２という）を備えている。ヘッドユニット２は、液体の一例であるインクをインク滴として吐出することができる。また、プリンター１は、ヘッドユニット２とインクカートリッジ３とが搭載されるキャリッジ４と、ヘッドユニット２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（ノズル３２から噴射されたインクが着弾する着弾対象の一種）の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構７と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙６を搬送する紙送り機構８と、を備えている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向（ヘッドユニット２の往復移動方向）であり、紙送り方向とは、副走査方向（即ち、ヘッドユニット２の主走査方向に直交する方向）である。

【0026】

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、検出信号が位置情報として制御部（図示せず）に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダー１０からの位置情報に基づいてキャリッジ４（ヘッドユニット２）の走査位置を認識しながら、ヘッドユニット２からインク滴を吐出させることによって記録動作（噴射動作）等を制御することができる。

【0027】

なお、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、最近ではごく少量のインク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。

【0028】

図２は、ヘッドユニット２の構成を示す分解斜視図である。本実施形態におけるヘッドユニット２は、上流路ユニット１１、下流路ユニット１２及び圧力発生ユニット１３、を備え、これらの部材が積層された状態で構成されている。上流路ユニット１１は、ケース基板１４、上封止基板１５が積層されて構成されている。下流路ユニット１２は、連通基板１６、下封止基板１７、ノズル基板１８を有している。圧力発生ユニット１３は、圧力室１９が形成された圧力室形成基板２０、弾性膜２１、圧電素子２２、及び保護基板２３が積層されてユニット化されている。上記の構成により、ヘッドユニット２は、複数の基板を積層した構成を有している。複数の基板には、ノズル基板１８と、連通基板１６と、圧力室形成基板２０と、保護基板２３と、ケース基板１４と、上封止基板１５とが含まれる。なお、ノズル基板１８には、複数のノズル３２が形成されている。

【0029】

図３は、ヘッドユニット２の構成を示す断面図である。また、図４は図３におけるＡ部の拡大図であり、図５は図４中のＢ−Ｂ線における断面図である。

【0030】

ここで、複数のノズル３２が配列したノズル列の延在方向をＹ方向、上記複数の基板が積層される方向（以下、積層方向という）をＺ方向、Ｙ方向及びＺ方向の双方に直交する方向をＸ方向とする。Ｘ方向が第１方向に対応し、Ｚ方向が第２方向に対応し、Ｙ方向が第３方向に対応する。また、各図面において、矢印の向きを＋（正）方向とし、矢印の向きとは反対の向きを−（負）方向とする。

【0031】

図３に示すように、上流路ユニット１１の構成部材であるケース基板１４には、第１流路２４、及び第２流路２５が形成されている。第１流路２４と第２流路２５とは、屈曲部２６で交差している。第１流路２４は、Ｘ方向に延びている。また、第２流路２５は、Ｘ方向と交差し上記積層方向の成分を有する方向に延びている。つまり、第１流路２４から第２流路２５に至る流路は、Ｘ方向に延びる第１流路２４と、Ｘ方向と交差し上記積層方向の成分を有する方向に屈曲する屈曲部２６と、屈曲部２６からＸ方向と交差し上記積層方向の成分を有する方向に延びる第２流路２５とを含む。本実施形態では、Ｘ方向と交差し上記積層方向の成分を有する方向は、Ｚ方向である。つまり、本実施形態では、第２流路２５は、Ｚ方向に延びている。

【0032】

第１流路２４は、図４に示すように、Ｚ方向に幅寸法Ｈ１を有しており、第２流路２５はＸ方向に幅寸法Ｈ２を有している。第１流路２４と第２流路２５は屈曲部２６を形成するとともに、屈曲部２６を介して接続されている。また、第２流路２５は、図３に示すように、後述する貫通流路２７と接続され、これにより第１流路２４と貫通流路２７が接続される。ケース基板は成形しやすい材料、たとえば樹脂から作製されている。本実施形態では、ケース基板１４は、樹脂の射出成形によって形成されている。

【0033】

第２流路２５は、図３に示すように、上封止基板１５側から下封止基板１７側に向かって延びている。第１流路２４と貫通流路２７を、最短距離である積層方向（Ｚ方向）につないでいるため、短い経路で流路を構成することができる。これによりインクの流れを最短経路とできるため、流路内の気泡を短い時間で排出することが可能となる。

【0034】

ケース基板１４の第１流路２４が開口する面側には、上封止基板１５が接合され、上封止基板１５によって開口が封止されている。また、上封止基板１５には、基板厚さ方向（Ｚ方向）に貫通されたインク導入路２８が設けられている。インクカートリッジ３（図１）からのインクは、インク導入路２８からヘッドユニット２内に導入される。インク導入路２８から導入されたインクは、第１流路２４、屈曲部２６、第２流路２５、後述する貫通流路２７及び共通連通路２９からなる共通液室３０に供給される。そして、共通液室３０に供給されたインクが、ノズル３２からインク滴として記録紙６に吐出される。

【0035】

また、図４に示すように、上流路ユニット１１の第１流路２４と第２流路２５により形成された屈曲部２６には、第１流路２４の内壁５１と第２流路２５の内壁５２とに挟まれた隅部５３にＸ方向とＺ方向の双方に交差する壁５４が形成されている。なお、内壁５１及び内壁５２に挟まれた隅部５３とは、図４に示すように、本実施形態では屈曲部２６における上封止基板１５とケース基板１４とで形成される隅部５３を指す。つまり、流路内壁に挟まれた隅部５３とは、流路の内側において内壁５１と内壁５２とに挟まれた隅部５３を指す。

【0036】

ここで、ケース基板１４には、図２に示すように、屈曲部２６に庇部３１が形成されている。庇部３１は、図４に示す第２流路２５の内壁５２から第１流路２４側に向かって突出している。上述した壁５４は、庇部３１の内壁を構成している。庇部３１は、図４中のＢ−Ｂ線における断面図である図５に示すように、Ｙ方向に奥行き寸法Ｗ１を有している。庇部３１の奥行き寸法Ｗ１は、第１流路２４の幅寸法Ｈ１（図４）と第２流路２５の幅寸法Ｈ２のどちらよりも大きいことが好ましい。これにより、第１流路２４と屈曲部２６と第２流路２５とのそれぞれにおける流路の断面積を広くすることができる。この結果、第１流路２４と屈曲部２６と第２流路２５に流れるインクの量を増大させやすくすることができる。さらに、流路の断面積が広くなることは、流路の抵抗を下げることにもつながる。流路の抵抗が下がることで、流路内の圧力損失を抑えることができ、インクをノズル３２まで供給しやすくできる。

【0037】

図２に示す圧力発生ユニット１３の構成部材である圧力室形成基板２０は、結晶性基板の一種であるシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも言う。）から作製されている。この圧力室形成基板２０には、シリコン基板に対して異方性エッチング処理によって複数の圧力室１９が、ノズル基板１８の後述する各ノズル３２に対応して複数形成されている。このように、シリコン基板に対して異方性エッチングによって圧力室１９を形成することで、より高い寸法・形状精度を確保することができる。本実施形態におけるノズル基板１８（図３）にはノズル３２の列が２条形成されているので、圧力室形成基板２０には、圧力室１９の列が各ノズル列に対応して２条形成されている。圧力室１９は、ノズル３２のＸ方向に長尺な空部である。

【0038】

図３に示すように、圧力室形成基板２０（圧力発生ユニット１３）が連通基板１６に対して位置決めされた状態で接合されると、圧力室１９のＸ方向の一端部は、後述する連通基板１６のノズル連通路３３を介してノズル３２と連通する。また、圧力室１９のＸ方向の他端部は、連通基板１６の供給側個別連通路３４を介して共通液室３０（共通連通路２９）と連通する。上記の構成により、第１流路２４及び第２流路２５を含む共通液室３０と、供給側個別連通路３４と、圧力室１９と、ノズル連通路３３とが、インク導入路２８からノズル３２に至るインクの流路を構成している。

【0039】

下流路ユニット１２の構成部材である連通基板１６は、シリコン基板から作製されている。この連通基板１６には、共通液室３０の一部となる貫通流路２７が、異方性エッチングにより板厚方向を貫通する状態で形成されている。また、貫通流路２７に対して基板中央側の位置には、供給側個別連通路３４及びノズル連通路３３が、圧力室１９に対応する位置に設けられている。いずれも異方性エッチングにより板厚方向に貫通している。さらに、供給側個別連通路３４と貫通流路２７をまたいで、ハーフエッチングにより供給側連通路２９が形成されており、これにより貫通流路２７と供給側個別連通路３４が連通する。供給側連通路２９と貫通流路２７の開口部は下封止基板１７によって封止される。なお、連通基板１６と、後述するノズル基板１８の接合部分は、供給側連通路２９と貫通流路２７の開口部より基板中央側にあるため、この開口部がノズル基板１８で覆われることはない。

【0040】

図２に示す下流路ユニット１２の構成部材であるノズル基板１８は、印刷時のドット形成密度に対応したピッチで、複数のノズル３２が列状に開設された部材である。本実施形態では前記ノズル基板１８には２条のノズル列が形成されている（図３）。また、ノズル基板１８はシリコン基板により構成されており、ドライエッチングにより円筒形状のノズル３２が形成されている。ノズル基板１８が位置決めされた状態で、連通基板１６の開口部のある面側と接合されることにより、ノズル連通路３３を介してノズル３２と圧力室１９が連通する。

【0041】

図３に示すように、圧力室形成基板２０の上面（連通基板１６との接合面とは反対側の面）には、圧力室１９の上部開口を封止する状態で弾性膜２１が形成されている。この弾性膜２１は、例えば厚さが約１μｍの二酸化シリコンから構成される。また、この弾性膜２１上には、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、酸化ジルコニウムから成る。そして、この弾性膜２１および絶縁膜上における各圧力室１９に対応する位置に、圧電素子２２がそれぞれ形成される。圧電素子２２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子２２は、弾性膜２１および絶縁膜上に、金属製の下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層、および、金属製の上電極膜（何れも図示せず）が順次積層された後に、圧力室１９毎にパターニングされて構成される。そして、上電極膜または下電極膜の一方が共通電極とされ、他方が個別電極とされる。また、弾性膜２１、絶縁膜、および下電極膜が、圧電素子２２の駆動時に振動板として機能する。

【0042】

各圧電素子２２の個別電極（上電極膜）からは、図示しない電極配線部が絶縁膜上にそれぞれ延出されており、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３５の一端側の端子が接続される。このフレキシブルケーブル３５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。フレキシブルケーブル３５の表面には、圧電素子２２を駆動する駆動ＩＣ３６が実装されている。各圧電素子２２は、駆動ＩＣ３６を通じて上電極膜および下電極膜間に駆動信号（駆動電圧）が印加されることにより、撓み変形する。

【0043】

図３に示すように、上記圧電素子２２及び弾性膜２１が形成された圧力室形成基板２０の上面には保護基板２３が配置される。この保護基板２３は下面側が開口した中空箱体状の部材であり、例えば、ガラス、セラミックス材料、シリコン単結晶基板、金属、合成樹脂等から作製される。この保護基板２３の内部には、圧電素子２２に対向する領域に当該圧電素子２２の駆動を阻害しない程度の大きさの逃げ凹部３７が形成されている。さらに、保護基板２３において、隣り合う圧電素子列の間には、基板厚さ方向を貫通した配線空部３８が形成されている。この配線空部３８内には、圧電素子２２の電極端子とフレキシブルケーブル３５の一端部とが配置される。

【0044】

上流路ユニット１１の平面視における中心部分には、ノズル３２の並設方向であるＹ方向（図２）に沿って長尺な開口を有する貫通空部３９（図３）がケース基板１４及び上封止基板１５の厚み方向をそれぞれ貫通する状態で形成されている。この貫通空部３９は、図３に示すように、圧力発生ユニット１３の配線空部３８と連通して、フレキシブルケーブル３５の一端部および駆動ＩＣ３６が収容される空部を形成する。また、上流路ユニット１１の下面側には、当該下面からケース基板１４の高さ方向の途中まで後退した収容空部４０が形成されている。この収容空部４０の深さは、圧力発生ユニット１３の厚さ（高さ）よりも少し大きく設定されている。また、収容空部４０の寸法は、圧力発生ユニット１３の外形の寸法よりも少し大きく設定されている。そして、下流路ユニット１２が上流路ユニット１１の下面に位置決めされた状態で接合されると、連通基板１６上に積層された圧力発生ユニット１３が収容空部４０に収容される。また、上記の貫通空部３９の下端は、収容空部４０の天井面に開口している。

【0045】

上記の構成のヘッドユニット２を製造する際には、まず、圧力室形成基板２０（圧力室１９が形成されていない状態のシリコン基板）の上面に弾性膜２１、絶縁膜が順次形成された後、圧電素子２２が焼成により形成される。この上に、逃げ凹部３７に圧電素子２２が収容される状態で保護基板２３が接合される。そしてこの状態で、圧力室形成基板２０の下面側から異方性エッチングによって圧力室１９が形成される。このように、圧力室形成基板２０に圧力室１９が形成される前の段階で、当該圧力室形成基板２０の上面側に圧電素子２２および保護基板２３を積層してユニット化しておくことで、圧力発生ユニット１３の組み立て工程中に圧力室形成基板２０が破損することが抑制される。

【0046】

次に、ノズル連通路３３とノズル３２とが連通する状態で、連通基板１６の下面にノズル基板１８が接着により接合される。さらに、連通基板１６の下面に、貫通流路２７および供給側連通路２９の開口を塞ぐ状態で、下封止基板１７が接合される。このようにして下流路ユニット１２がユニット化される。続いて、ケース基板１４が上封止基板１５と接着剤によって接合される。これにより、第１流路２４が封止されるとともに、上封止基板１５に形成されたインク導入路２８が第１流路２４と連通する。

【0047】

各ユニットが組みあがったのち、下流路ユニット１２における連通基板１６の上面に、上記の圧力発生ユニット１３が接合される。具体的には、圧力室１９のＸ方向の一端部がノズル連通路３３と連通すると共に、圧力室１９のＸ方向の他端部が供給側個別連通路３４と連通する状態で、連通基板１６の上面に、圧力発生ユニット１３の圧力室形成基板２０が接着剤によって接合される。

【0048】

下流路ユニット１２と圧力発生ユニット１３が組み付けられたならば、保護基板２３の配線空部３８を通じて各圧電素子２２の電極端子に対してフレキシブルケーブル３５の配線が行われる。即ち、各圧電素子２２の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル３５の一端部の端子がそれぞれ電気的に接続される。

【0049】

続いて、下流路ユニット１２の連通基板１６と上流路ユニット１１のケース基板１４とが接着剤により接合される。下流路ユニット１２と上流路ユニット１１とが接合されると、収容空部４０内に圧力発生ユニット１３が収容されると共に、第２流路２５と貫通流路２７とが連通する。これにより、第１流路２４、屈曲部２６、第２流路２５、貫通流路２７及び共通連通路２９からなる共通液室３０が形成される。また、フレキシブルケーブル３５の一端部および駆動ＩＣ３６は、上流路ユニット１１の貫通空部３９内に収容される。これにより、ヘッドユニット２が組み上がる。

【0050】

そして、ヘッドユニット２の内部には、インク導入路２８及び、第１流路２４から共通側連通路２９までの共通液室３０を含む一連の共通流路と、供給側個別連通路３４から圧力室１９およびノズル連通路３３を通ってノズル３２に至るまでの個別流路と、が形成される。

【0051】

以上述べたように、本実施形態に係るヘッドユニット２によれば、以下の効果を得ることができる。図４、図６、及び図７を用いて、屈曲部２６のインクの流れと、庇部３１の効果を説明する。図６に、庇部３１がない従来構成でのインクの流れを示す。図６に示すように、第１流路２４をＸ方向に流れるインクは、第２流路２５の内壁５２にあたり、Ｘ方向から流れの方向を変える。この時、第２流路２５の内壁５２はＺ方向に沿っているため、第２流路２５の内壁５２にあたったインクは、上封止基板１５側に向かう方向にも変化する。すなわち、内壁５２では連通基板１６（図３）側に向かってインクの流れが導かれにくく、インクが屈曲部２６の隅部５３で留まりやすくなる。

【0052】

このようなことに対して、図７に示すように、本実施形態では、庇部３１が設けられているので、第１流路２４をＸ方向に流れるインクは、まず庇部３１の壁５４にあたることで流れの方向を変える。庇部３１の壁５４はＸ方向とＺ方向の双方に交差しているため、インクの流れは屈曲部２６で庇部３１の壁５４に沿ってＺ方向へと導かれやすい。これにより、インクの流れがＸ方向からＺ方向に屈曲するときに、インクが隅部５３で留まることを避けやすい。このため、例えば、流路に気泡が混入したときに、気泡はインクの流れに沿って屈曲部２６を通過しやすい。この結果、流路に混入した気泡を、ノズル３２を介して排出しやすい。

【0053】

また、本実施形態では、図４に示すように、庇部３１の壁５４が曲面で構成されている。漸次的に壁面の方向が変化する曲面形状が庇部３１にあることで、よりインクの流れをＺ方向へと導きやすくなる。これにより、インクを隅部５３で留めにくいという作用に対して、高い効果を得ることができる。なお、壁５４を構成する曲面は、Ｘ方向及び−Ｚ方向に凹となる向きに形成されていることが好ましい。これにより、曲面で構成された壁５４に沿ってインクの流れをＺ方向に導きやすい。

【0054】

また、本実施形態では、庇部３１の壁５４のＺ方向における寸法Ｈ３は、第１流路２４のＺ方向における幅寸法Ｈ１の１／４に等しい、又は第１流路２４のＺ方向における幅寸法Ｈ１の１／４を超えることが好ましい。これにより、屈曲部２６で庇部３１の壁５４に沿ってインクの流れをＺ方向に導きやすくなる。より好ましくは寸法Ｈ３が幅寸法Ｈ１の１／２を超えることであり、これにより、より多くのインクをＺ方向に導きやすくすることができる。なお、本実施形態では、寸法Ｈ３が幅寸法Ｈ１の１/２を超えている。

【0055】

上述の如き本実施形態によれば、屈曲部２６においてインクの流れがＸ方向からＺ方向に屈曲するときに、インクが隅部５３で留まることを避けやすい。このため、例えば、流路に気泡が混入したときに、気泡はインクの流れに沿って屈曲部２６を通過しやすい。この結果、流路に混入した気泡を、ノズル３２を介して排出しやすい。これにより、ノズル３２に至るまでの流路に混入した気泡を排出しやすいヘッドユニット２が可能となる。

【0056】

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る屈曲部２６の拡大断面図である。実施形態２に係るヘッドユニット２について、これらの図を参照して説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。

【0057】

図８に示すように、本実施形態では、庇部３１の壁５４が平面で構成されている。

【0058】

本実施形態に係るヘッドユニット２によれば、実施形態１での効果に加えて、庇部３１の形状の管理が行いやすくなる。実施形態１では、庇部３１の壁５４が曲面で構成されている場合を示したが、曲面形状は漸次的に変化する形状であり、寸法の測定や保証が困難な場合がある。これに対し、庇部３１の壁５４が平面で構成されている場合、製造工程および検査工程で寸法を精度よく決定することができ、庇部３１の形状による効果を寸法測定により保証しやすくすることができる。

【0059】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

【0060】

（変形例１）
図９は、変形例１に係る屈曲部２６の拡大断面図である。上記実施形態１〜２では、図４のように、庇部３１の壁５４は１つの面から構成されているとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例１に係るヘッドユニット２について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。

【0061】

図９に示すように、変形例１では、庇部３１の壁５４が複数の面で構成されている。この際、庇部３１の壁５４を形成しているそれぞれの面は、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれに交差している。これらの面の組み合わせは、曲面と曲面、平面と平面、曲面と平面のいずれの組み合わせでもよい。また庇部３１の壁５４は３つ以上の面により構成されていても構わない。

【0062】

以上述べたように、変形例１に係るヘッドユニット２によれば、実施形態１〜２での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。変形例１では、庇部３１の壁５４が２つの平面から構成されている。これにより、第１流路２４をＸ方向に流れるインクは、庇部３１の壁５４を構成する２つの平面で流れの方向を変えるため、１つの面のみで構成される壁５４に比較して、屈曲部２６で庇部３１の壁面に沿ってＺ方向へインクの流れを導きやすくなる。このため、例えば、流路に気泡が混入したときに、気泡はインクの流れに沿って屈曲部２６を通過しやすい。この結果、流路に混入した気泡を、ノズル３２を介して排出しやすい。これにより、ノズル３２に至るまでの流路に混入した気泡を排出しやすいヘッドが可能となる。

【0063】

（変形例２）
図１０は、変形例２に係る屈曲部２６を図４中のＢ−Ｂ線で切断したときの断面図である。上記実施形態１〜２および変形例１では、図５のように、庇部３１の壁５４の断面形状とＨ３寸法は、Ｙ方向に沿って変化しないものとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例２に係るヘッドユニット２について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。

【0064】

図１０に示すように、変形例２では、庇部３１の壁５４の断面形状、および庇部３１の断面形状におけるＨ３寸法が、Ｙ方向に沿って変化している。

【0065】

以上述べたように、変形例２に係るヘッドユニット２によれば、実施形態１〜２および変形例１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。変形例２では、庇部３１の壁５４の断面形状が、Ｙ方向に沿って変化している。また、庇部３１の断面形状におけるＨ３寸法が、インク導入路２８から遠い位置では大きくなっている。図５に示すように、第１流路２４は屈曲部２６において奥行き寸法Ｗ１を有しているため、インク導入路２８から屈曲部２６までの間で、流路がＹ方向に広がっている。このため、図５に示すように、庇部３１の断面形状におけるＨ３寸法が一定の場合、Ｙ方向においてインク導入路２８から遠くに位置する屈曲部２６では、インクの流速が低下する。流速が遅い領域とはインクの流れが淀んでいる領域であり、庇部３１の断面形状におけるＨ３寸法が一定の場合、Ｙ方向に流速の分布、つまり淀みの分布を持つこととなる。変形例２では、この淀みの分布に沿って庇部３１の断面形状におけるＨ３寸法を変化させ、すなわち淀みの大きくなる位置にある屈曲部２６でＨ３寸法を大きくすることで、淀みの大きくなる位置にある屈曲部２６においても、インクの流れをＺ方向に導きやすくしている。このため、例えば、流路に気泡が混入したときに、気泡はインクの流れに沿って屈曲部２６を通過しやすい。この結果、流路に混入した気泡を、ノズル３２を介して排出しやすい。これにより、ノズル３２に至るまでの流路に混入した気泡を排出しやすいヘッドが可能となる。

【0066】

（変形例３）
図１１は、変形例３に係る屈曲部２６の拡大断面図である。上記実施形態１〜２および変形例１〜２では、図４のように、庇部３１の壁５４はＸ方向とＺ方向の双方に交差するとして説明したが、この構成に限定するものではない。以下、変形例３に係るヘッドユニット２について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。

【0067】

変形例３では、図１１に示すように、庇部３１の第１流路２４側の端部に、段差５５が設けられている。すなわち、庇部３１の壁５４はＸ方向とＺ方向の双方に交差しており、段差５５はＸ方向にのみ交差している。

【0068】

以上述べたように、変形例３に係るヘッドユニット２によれば、実施形態１〜２および変形例１〜２での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。庇部３１の第１流路２４側の先端部分に段差５５を設けることで、庇部３１の剛性を大きくすることができる。すなわち、応力によって発生する、庇部３１の変形や欠けを防止しやすくすることができる。つまり、変形によって庇部３１の効果が低下することや、庇部３１の欠けから発生した流路内の異物の混入と前記異物によって流路が閉塞すること、を防ぎやすい。これにより、より印字時の信頼性が高いヘッドユニット２を提供することができる。

【符号の説明】

【0069】

１…プリンター、２…インクジェット式記録ヘッドユニット、３…インクカートリッジ、４…キャリッジ、５…プラテン、６…記録紙、７…キャリッジ移動機構、８…紙送り機構、９…ガイドロッド、１０…リニアエンコーダー、１１…上流路ユニット、１２…下流路ユニット、１３…圧力発生ユニット、１４…ケース基板、１５…上封止基板、１６…連通基板，１７…下封止基板、１８…ノズル基板、１９…圧力発生室、２０…圧力室形成基板、２１…弾性膜、２２…圧電素子、２３…保護基板、２４…第１流路、２５…第２流路、２６…屈曲部、２７…貫通流路、２８…インク導入路、２９…共通連通路、３０…共通液室、３１…庇部、３２…ノズル、３３…ノズル連通路、３４…供給側個別連通路、３５…フレキシブルケーブル、３６…駆動ＩＣ、３７…逃げ凹部、３８…配線空部、３９…貫通空部、４０…収容空部、５１…内壁、５２…内壁、５３…隅部、５４…壁、５５…段差。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】