(57)【要約】【課題】  リフィル性能が良好で、高密度配線の実装を可能とする。【解決手段】  液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体と、を備え、前記積層体には、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成された前記圧電素子に駆動信号を供給する電気配線とが形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供するすることにより、前記課題を解決する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体と、を備え、
前記積層体には、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成された前記圧電素子に駆動信号を供給する電気配線とが形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記積層体は、第１の方向に複数形成された第１の梁部の間に細長く帯状に複数形成された第１のキャビティを有する第１のセラミックス薄板と、第２の方向に複数形成された第２の梁部の間に細長く帯状に複数形成された第２のキャビティを有する第２のセラミックス薄板を交互に積層して構成され、
前記共通液室は、前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティによって形成される空間として構成され、
前記電気配線は、前記第１のセラミックス薄板に形成される前記第１の梁部と、前記第２のセラミックス薄板に形成される前記第２の梁部とが重なる部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記積層体は、所定の方向に複数形成された梁部の間に細長く帯状に複数形成されたキャビティを有する複数のセラミックス薄板を前記キャビティが重なるように積層して構成され、
前記共通液室は、前記キャビティが重なって形成される空間として構成され、
前記電気配線は、前記セラミックス薄板に形成される前記梁部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記積層体の共通液室を構成する空間の中に、側面がセラミックスで覆われた電気配線が柱状に立設していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記電気配線は、前記圧電素子又は前記圧電素子の近傍から立ち上がるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記複数の吐出口は、２次元的に配列され、
複数の前記電気配線は、前記圧電素子が配置される面に対して２次元的に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体と、を備え、
前記積層体には、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成された前記圧電素子に駆動信号を供給する電気配線とが形成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記複数のセラミックス薄板の焼成前のグリーンシートにキャビティを形成するキャビティ形成工程と、
前記グリーンシートに前記電気配線のための孔部を形成する孔部形成工程と、
前記孔部に電極材料を充填する電極材料充填工程と、
前記電極材料が充填された孔部を有するグリーンシートを積層する積層工程と、
積層された前記グリーンシートを焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、さらに、
前記焼成工程の前に、前記グリーンシートに形成された前記キャビティにバインダー樹脂を充填するバインダー樹脂充填工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、画像形成装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に係り、特に、複数のプレート部材を積層した構造を有する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として、多数のノズル（吐出口）を配列させた印字ヘッド（液体吐出ヘッド）を有し、この印字ヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら、ノズルから被記録媒体に向けてインク滴を吐出することにより、被記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置の印字ヘッドは、例えば、インクタンクから供給されるインクを貯留する共通液室と、共通液室からインク供給口を介してインクが供給される圧力室と、圧力室の一壁面を構成する振動板と、振動板上の圧力室に対応する位置に設けられた圧電素子と、圧力室に連通するノズルとを有している。そして、圧力室にインクが充填された状態で、画像データに応じた電気信号を圧電素子に付与して圧電素子を駆動すると、振動板の変形によって圧力室の容積が減少し、圧力室内のインクはノズルからインク滴として吐出され、被記録媒体上にドットが形成される。このようなドットを組み合わせることによって被記録媒体上に１つの画像が形成される。
【０００４】
近年、このようなインクジェット記録装置において、写真プリント並みの高画質な画像を形成することが望まれている。そのためには、ノズル径を小さくしてノズルから吐出されるインク滴を小さくするとともに、ノズルを高密度に配列して単位面積あたりの画素数を多くすることが必要である。また、画像の高画質化に伴って印刷速度を向上させることも必要となり、ノズルの高周波駆動や高粘度インクの吐出を実現できるように共通液室から圧力室に対するインクの供給性能（リフィル性能）を向上させることが重要である。
【０００５】
ところで、従来より、印字ヘッドの生産性や信頼性を向上させるため、セラミックスを用いて印字ヘッドを製造する様々な提案がなされている（特許文献１乃至特許文献３等参照）。
【０００６】
特許文献１では、インク滴を飛翔させるための圧力を発生する圧力発生ユニットをセラミックスの一体焼結により構成し、液密性を確実に保持できるようにしている。
【０００７】
また、特許文献２では、ガラス又はセラミックスに対してサンドブラスト加工やドライエッチングを行うことにより共通液室や圧力室（加圧液室）等の流路を作製して、印字ヘッドを安価な材料で比較的簡単なプロセスで効率良く作製することができるようにしている。
【０００８】
また、特許文献３では、シリコンからなる圧力発生室ユニットとセラミックスからなる流路ユニットを接着剤を用いないで接合した構成とし、印字ヘッドの製作工程の簡略化、信頼性の向上を図るようにしている。
【特許文献１】特開平６−２３４２１８号公報
【特許文献２】特開２００１−３５３８６６号公報
【特許文献３】特開２０００−１０８３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、圧電素子の個別電極（駆動信号印加電極）を、セラミックスで構成された振動板の表面を沿うようにして振動板端部の外部配線まで引き出す構成となっており、高密度配線の実装には限界があり、ノズルの高密度化には適さない。
【００１０】
また、特許文献２では、振動板と一定間隙をおいて対向して設けた個別電極と同一平面上に引き出し電極が設けられており、特許文献１と同様に、高密度配線の実装には限界がある。さらに、製造プロセスが複雑であり、高コストであるという問題もある。
【００１１】
また、特許文献３では、振動板上の圧力室に対応する位置に設けられる圧電素子の個別電極及び共通電極と駆動回路を接続するための配線の構成について一切記載されていない。例えば、特許文献１のように振動板の表面に沿うように配線を設けると配線スペースが不足してしまい、高密度配線の実装には限界がある。また、共通液室を大型化すると精度悪化が懸念される。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、リフィル性能が良好で、高密度配線の実装を可能とする液体吐出ヘッド、画像形成装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体と、を備え、前記積層体には、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成された前記圧電素子に駆動信号を供給する電気配線とが形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１４】
本発明によれば、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体に形成される共通液室は、剛性が向上し、耐液性が良好でリフィル性能も向上する。また、積層体に形成される電気配線によって高密度配線の実装が可能となり、吐出口の高密度化を達成することできる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に液体吐出ヘッドであって、前記積層体は、第１の方向に複数形成された第１の梁部の間に細長く帯状に複数形成された第１のキャビティを有する第１のセラミックス薄板と、第２の方向に複数形成された第２の梁部の間に細長く帯状に複数形成された第２のキャビティを有する第２のセラミックス薄板を交互に積層して構成され、前記共通液室は、前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティによって形成される空間として構成され、前記電気配線は、前記第１のセラミックス薄板に形成される前記第１の梁部と、前記第２のセラミックス薄板に形成される前記第２の梁部とが重なる部分に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の態様によれば、液体吐出ヘッド全体に渡って共通液室を形成することができる。また、セラミックス薄板の積層枚数を増加させることによって共通液室の高さを高くすることができ、大容積の共通液室を容易に構成することができ、リフィル性能がさらに向上する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、前記積層体は、所定の方向に複数形成された梁部の間に細長く帯状に複数形成されたキャビティを有する複数のセラミックス薄板を前記キャビティが重なるように積層して構成され、前記共通液室は、前記キャビティが重なって形成される空間として構成され、前記電気配線は、前記セラミックス薄板に形成される前記梁部に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の態様によれば、共通液室内の液体に対する流路抵抗が小さくなるので、気泡が残留しにくくなり、リフィル性能がさらに向上する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、前記積層体の共通液室を構成する空間の中に、側面がセラミックスで覆われた電気配線が柱状に立設していることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の態様によれば、共通液室の容積が大きくなるとともに、共通液室内の液体に対する流路抵抗が小さくなるので、リフィル性能がさらに向上する。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記電気配線は、前記圧電素子又は前記圧電素子の近傍から立ち上がるように形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の態様によれば、吐出口の高密度化が可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出口は、２次元的に配列され、複数の前記電気配線は、前記圧電素子が配置される面に対して２次元的に配列されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６の態様によれば、さらなる吐出口の高密度化が可能となると共に、電気配線の配置確保と共通液室内の液体に対する流路抵抗が低減する。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２６】
請求項７の態様によれば、高密度化された液体吐出ヘッドにより、より高画質な画像形成が可能となる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体と、を備え、前記積層体には、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に立ち上がるように形成された前記圧電素子に駆動信号を供給する電気配線とが形成されている液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記複数のセラミックス薄板の焼成前のグリーンシートにキャビティを形成するキャビティ形成工程と、前記グリーンシートに前記電気配線のための孔部を形成する孔部形成工程と、前記孔部に電極材料を充填する電極材料充填工程と、前記電極材料が充填された孔部を有するグリーンシートを積層する積層工程と、積層された前記グリーンシートを焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２８】
本発明によれば、焼成工程をバッチ処理で行うことができ、液体吐出ヘッドの量産に適している。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、さらに、前記焼成工程の前に、前記グリーンシートに形成された前記キャビティにバインダー樹脂を充填するバインダー樹脂充填工程を含むことを特徴とする。
【００３０】
請求項９の態様によれば、グリーンシートの形状安定性が向上する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、複数のセラミックス薄板を積層して構成される積層体に形成される共通液室は、剛性が向上し、耐液性が良好でリフィル性能も向上する。また、積層体に形成される電気配線によって高密度配線の実装が可能となり、吐出口の高密度化を達成することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３３】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の第１実施形態の概略を示す全体概略図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。
【００３５】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３６】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３７】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３８】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３９】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００４０】
ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００４１】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００４２】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４３】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４４】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４５】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。
【００４６】
図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００４７】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４８】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４９】
また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００５０】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００５１】
印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５２】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５３】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５４】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００５５】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００５６】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとする。
【００５７】
図３は、印字ヘッド５０の平面透視図である。図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インク吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、共通液室（図３中不図示、図６中符号７０として記載）から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥でマトリクス状（２次元的）に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００５８】
図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。
【００５９】
また、図４は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図４に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。
【００６０】
図５は、本実施形態の印字ヘッド５０の一部を拡大して示す平面透視図である。本実施形態の印字ヘッド５０は、各種プレート部材を多数積層することによって形成されている。略正方形状の各圧力室５２にはそれぞれノズル５１及びインク供給口５３が設けられ、前述したように、これらは千鳥でマトリクス状（２次元的）に並んでいる。
【００６１】
印字ヘッド５０の断面構成については図６を用いて後で詳説するが、マトリクス状に配置された各圧力室５２の全体を覆うようにして共通電極を兼ねる振動板５６が設けられている。また、振動板５６上の圧力室５２に対応する位置には、圧力室５２の形状に合わせて個別電極５７を備えた圧電素子５８が形成されている。
【００６２】
また、個別電極５７のノズル５１側端部から圧力室５２（個別電極５７）外側に配線が引き出され、電極接続部としての電極パッド５９が形成されている。この電極パッド５９から、圧電素子５８が配置される振動板５６に対して略垂直に立ち上がるように柱状の電気配線（エレキ柱）６２が形成される。
【００６３】
本実施形態の印字ヘッド５０では、振動板５６上に、横方向（第１の方向）に細長いキャビティ７２（第１のキャビティ）が帯状に複数形成された第１のキャビティプレート７０（第１のセラミックス薄板）と、同様に、縦方向（第２の方向）に細長いキャビティ８２（第２のキャビティ）が帯状に複数形成された第２のキャビティプレート８０（第２のセラミックス薄板）とが交互に積層されている。各キャビティプレート７０、８０は、後述するように、セラミックスのグリーンシートの焼結体であるセラミックス薄板（セラミックスシート）である。
【００６４】
第１のキャビティプレート７０のキャビティ７２間に形成される梁部７４（第１の梁部）と、第２のキャビティプレート８０のキャビティ８２間に形成される梁部８４（第２の梁部）はそれぞれ圧力室５２の間に対応する位置に配置されている。そして、梁部７４、８４は、交互に直交して格子状となっており、これらが重なって交差する梁交差部１１０に柱状の電気配線６２が形成されている。
【００６５】
また、キャビティ７２、８２によって形成される空間は、印字ヘッド５０全体に渡って形成されており、各圧力室５２に供給するインクを貯留する共通液室５５となっている。キャビティ７２、８２が重なって交差する各キャビティ交差部１１２はそれぞれ各圧力室５２の形成位置に対応しており、格子状に構成された梁部７４、８４の間に形成される空間によって、それぞれ隣接するキャビティ交差部１１２とつながり、印字ヘッド５０全体に渡って共通液室５５に相当する１つの空間が形成されている。
【００６６】
以上を詳しく説明するために、図５中の６−６線に沿った断面図を図６に示す。
【００６７】
図６に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、圧力発生ユニット１００と、流路ユニット１０２（積層体）と、多層フレキシブルケーブル６８とから主に構成される。
【００６８】
圧力発生ユニット１００は、ノズル５１が形成されるノズルプレート６５、スペーサプレート６６、圧力室５２が形成される圧力室プレート６７、共通電極を兼ねる振動板５６が積層された構成となっている。圧力室５２の上面を構成する振動板５６は、共通液室５５から各圧力室５２にインクを供給するためのインク供給口５３が形成されている。また、振動板５６上（圧力室５２と反対側の表面）には、圧力室５２に対応する位置に個別電極５７を備えた圧電素子５８が形成されている。個別電極５７は、その端部を圧力室５２の外側（圧力室隔壁５２ａ）に対応する位置へ配線を引き出して電極パッド５９が形成されている。なお、図示は省略したが、振動板５６と電極パッド５９との間には絶縁層が形成されている。
【００６９】
圧力発生ユニット１００の振動板５６上には、流路ユニット１０２が設けられている。流路ユニット１０２は、第１のキャビティプレート７０と第２のキャビティプレート８０を交互に積層して構成されている。第１のキャビティプレート７０の梁部７４（図５参照）と第２のキャビティプレート８０の梁部８４（図５参照）が重なって交差する梁交差部１１０には、圧力室隔壁５２ａに対応する位置に配置される電極パッド５９から圧電素子５８が配置される振動板５６に対して略垂直に立ち上がるようにして柱状の電気配線（エレキ柱）６２が設けられている。電気配線６２の他端は、流路ユニット１０２上に配置される電装基板としての多層フレキシブルケーブル６８内の配線（不図示）と接続している。
【００７０】
また、キャビティプレート７０、８０のキャビティ７２、８２によって形成される空間は、各圧力室５２に供給するインクを貯留する共通液室５５となっている。共通液室５５にはインクが貯留される。インクに接する部分にはすべて絶縁・保護膜（不図示）が形成されているとさらによい。
【００７１】
図７（ａ）は、第１のキャビティプレート７０の平面図であり、図７（ｂ）は、第２のキャビティプレート８０の平面図である。
【００７２】
図７（ａ）に示すように、第１のキャビティプレート７０は、横方向に細長いキャビティ７２が帯状に複数形成されている。キャビティ７２、７２間には横方向に細長い梁部７４が形成されており、各梁部７４は両端で連結されている。前述したように、第１のキャビティプレート７０が積層されたときに、キャビティ７２は共通液室５５の一部を構成する。梁部７４には、電気配線６２を形成するための孔部（ビア）７６が等間隔に並んで形成されている。梁部７４のうち電気配線用の孔部７６が形成される部分は、孔部７６の形状に合わせて、その外形寸法が膨らんだ形状となっている。
【００７３】
また、図７（ｂ）に示すように、第２のキャビティプレート８０は、縦方向に細長いキャビティ８２が帯状に複数形成されている。キャビティ８２、８２間には縦方向に細長い梁部８４が形成されており、各梁部８４は両端で連結されている。前述したように、第２のキャビティプレート８０が積層されたときに、キャビティ８２は共通液室５５の一部を構成する。梁部８４には、電気配線６２を形成するための孔部（ビア）８６が等間隔に並んで形成されている。梁部８４のうち電気配線用の孔部８６が形成される部分は、孔部８６の形状に合わせて、その外形寸法が膨らんだ形状となっている。
【００７４】
図８は、本実施形態の印字ヘッド５０の一部断面を含む斜視図である。図８に示すように、印字ヘッド５０は、ノズル５１が形成されるノズルプレート６５、スペーサプレート６６、圧力室５２が形成される圧力室プレート６２、圧力室５２に対応する位置に個別電極５７を備えた圧電素子５８が設けられた振動板５６を積層して構成される圧力発生ユニット１００と、キャビティプレート７０、８０を交互に積層して構成される流路ユニット１０２と、多層フレキシブルケーブル６８とから構成されている。
【００７５】
圧力発生ユニット１００の振動板５６上に設けられる流路ユニット１０２の内部には、キャビティプレート７０、８０の梁部７４、８４が交互に直交して格子状となっており、、印字ヘッド５０全体に渡って１つの空間が形成され、この空間が共通液室５５となっている。共通液室５５と各圧力室５２は、振動板５６に形成されたインク供給口５３を介して連通している。また、梁部７４、８４が重なって交差する梁交差部１１０には、電極パッド５９から圧電素子５８が配置される振動板５６に対して略垂直に立ち上がるようにして柱状の電気配線（エレキ柱）６２が設けられている。
【００７６】
流路ユニット１０２上には、多層フレキシブルケーブル６８が配置され、各電気配線６２が多層フレキシブルケーブル６８内の各配線（不図示）と接続している。
【００７７】
次に、本実施形態の印字ヘッド５０の製造方法について説明する。
【００７８】
まず、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のセラミックスのグリーンシートを用意し、各グリーンシートに対して、横方向に細長い複数のキャビティ７２、又は、縦方向にを細長い複数のキャビティ８２を帯状に加工して、第１のキャビティ付グリーンシート７１、第２のキャビティ付グリーンシート８１を作製する。キャビティ７２（又は８２）の加工によって、各キャビティ７２、７２（又は８２、８２）間に梁部７４（又は８４）が形成される。なお、セラミックスの材料として、例えば、ジルコニア、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素等が用いられる。
【００７９】
次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、キャビティ付グリーンシート７１、８１の各梁部７４、８４に対して、電気配線用の孔部７６、８６を等間隔で穿設する。そして、その孔部７６、８６に電極材料６３を充填する。電極材料６３としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、プラチナ、タングステン等が用いられる。また、後述する第３の実施形態のように、キャビティ付グリーンシート７１、８１の各キャビティ７２、８２にバインダ樹脂を充填しておくことがより好ましく、キャビティ付グリーンシート７１、８１の形状が安定する。
【００８０】
次に、第１のキャビティ付グリーンシート７１と第２のキャビティ付グリーンシート８１を交互に積層する。図９は、キャビティ付グリーンシート７１、８１を交互に積層したときの平面図である。同図に示すように、キャビティ付グリーンシート７１、８１の梁部７４、８４が交互に重なって交差する梁交差部１１０に電極材料６３が充填された孔部７６、８６が配置されるように、キャビティ付グリーンシート７１、８１を積層する。
【００８１】
次に、積層したキャビティ付グリーンシート７１、８１を積層方向に加圧しながら一括焼成する。図１０は、キャビティ付グリーンシート７１、８１の加圧方法の一例を示した説明図である。この加圧方法を用いる場合、同図に示すように、各キャビティ付グリーンシート７１、８１の長手方向両端部に位置決め孔７１ａ、８１ａをあらかじめ形成しておく。そして、積層したキャビティ付グリーンシート７１、８１の位置決め孔７１ａ、８１ａに下型１２０の位置決めピン１２４を通して位置決めを行い、上型１２２を図中矢印方向に移動させて、キャビティ付グリーンシート７１、８１に対してこれらの積層方向（図中矢印方向）に加圧する。そして、積層したキャビティ付グリーンシート７１、８１を一括焼成する。これにより、電気配線用の孔部７６、８６に充填された電極材料６３によって柱状の電気配線６２が形成される。このような焼成工程はバッチ処理で行うことができ、印字ヘッド５０の量産に適している。また、キャビティ付グリーンシート７１、８１は長手方向両端部で位置決め固定された状態で積層方向に加圧されながら焼成されるので、焼成時におけるキャビティ付グリーンシート７１、８１の長手方向の熱収縮が防止される。このようにして、キャビティ付グリーンシート７１、８１の焼結体である第１のキャビティプレート７０（第１のセラミックス薄板）、第２のキャビティプレート８０（第２のセラミックス薄板）を交互に積層して構成され、共通液室５５及び電気配線６２が内部に形成された流路ユニット１０２（積層体）が作製される。
【００８２】
そして、図６に示すように、公知の方法で形成された圧力発生ユニット１００上に流路ユニット１０２を接合し、さらに、流路ユニット１０２上に多層フレキシブルケーブル６８を接合することによって、本実施形態の印字ヘッド５０を製造することができる。
【００８３】
本実施形態では、圧力発生ユニット１００の振動板５６上に設けられる流路ユニット１０２は、横方向（第１の方向）に細長い複数のキャビティ７２（第１のキャビティ）を有する第１のキャビティプレート７０（第１のセラミックス薄板）と縦方向（第２の方向）に細長い複数のキャビティ８２（第２のキャビティ）を有するキャビティプレート８０（第２のセラミックス薄板）を交互に積層して構成され、各圧力室５２にインクを供給する共通液室５５、及び、圧電素子５８が配置される振動板５６に対して略垂直方向に立ち上がる柱状の電気配線（エレキ柱）６２が形成されている。このようにセラミックス薄板を積層して構成される流路ユニットに形成される共通液室５５は、剛性が向上し、耐液性が良好でリフィル性能も向上する。また、寸法精度が良く、放熱効果もある。さらに、流路ユニット１０２に形成される柱状の電気配線６２は、流路ユニット１０２上の多層フレキシブルケーブル６８内に高密度配線を実装することができ、ノズル５１の高密度化を達成することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、共通液室５５を印字ヘッド５０全体に渡って形成することができる。さらに、キャビティプレート７０、８０の積層枚数を増加させることによって共通液室５５の高さを容易に高くすることでき、大容積の共通液室５５を容易に構成することができ、リフィル性能をさらに向上させることができる。
【００８５】
なお、キャビティプレートのキャビティが形成される方向は、本例のように縦方向や横方向に限定されるものでない。
【００８６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００８７】
図１１は、第２実施形態の印字ヘッド５０の平面透視図である。本実施形態では、図１１に示すように、横方向に細長い複数のキャビティ７２を有する第１のキャビティプレート７０のみを複数積層した構成となっている。このとき、各第１のキャビティプレート７０の梁部７４が重なるように積層されており、横方向に長い支流状の共通液室５５が形成されている。なお、第１のキャビティプレート７０の代わりに、第２のキャビティプレート８０のみを複数積層してもよい。
【００８８】
本実施形態では、第１実施形態に比べて、共通液室５５内のインクに対する流路抵抗が小さくなるので、気泡が残留しにくくなり、リフィル性能がさらに向上する。
【００８９】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００９０】
図１２は、第３実施形態の印字ヘッド５０の平面透視図である。本実施形態では、図１２に示すように、第１、第２実施形態のような横方向又は縦方向の梁部７４、８４（図５、図１１参照）は存在せずに、第３のキャビティプレート９０が複数積層されることによって、柱状の電気配線６２が形成されている。
【００９１】
図１３は、第３のキャビティ付グリーンシート９１の平面図である。第３のキャビティ付グリーンシート９１の焼結体（セラミックス薄板）が第３のキャビティプレート９０に相当する。本実施形態の印字ヘッド５０を製造するためには、まず、セラミックスのグリーンシートを用意し、各グリーンシートに対して電気配線用の孔部９２を加工するとともに、グリーンシート端部と孔部９２周辺を残すようにしてグリーンシート全体にキャビティ９４を加工して、第３のキャビティ付グリーンシート９１を作製する。そして、キャビティ９４に対してバインダー樹脂９６を充填する。バインダー樹脂９６は、グリーンシート、印刷ペーストに用いられるバインダ材料と同様であり、アクリル系、ポリウレタン系、ナイロン系、テフロン系、シリコン系等が用いられる。バインダー樹脂９６の充填によって、第３のキャビティ付グリーンシート９１の形状安定性が向上する。また、電気配線用の孔部９２に電極材料６３を充填しておく。そして、電極材料６３が充填された孔部９２が重なるように第３のキャビティ付グリーンシート９１を複数積層し、第１実施形態と同様の方法で積層方向に加圧しながら一括焼成する。このときキャビティ９４に充填されていたバインダー樹脂９６は蒸発するので、キャビティ９２に相当する部分に共通液室５５が形成される。また、電気配線用の孔部９２に充填された電極材料６３によって柱状の電気配線６２が形成される。このようにして、第３のキャビティ付グリーンシート９１の焼結体（セラミックス薄板）である第３のキャビティプレート９０が複数積層された流路ユニット１０２（積層体）を作製することができる。そして、第１の実施形態と同様に、圧力発生ユニット１００と多層フレキシブルケーブル６８を接合することによって、本実施形態の印字ヘッド５０を製造することができる。
【００９２】
本実施形態では、流路ユニット１０２の共通液室５５を構成する空間の中には、側面がセラミックスで覆われた電気配線６２のみが柱状に立設するようになっており、第１、第２実施形態のような梁部７４、８４（図５、図１１参照）が共通液室５５内に存在せず、共通液室５５内のインクに対する流路抵抗がさらに小さくなるので、気泡がさらに残留しにくくなり、リフィル性能がさらに向上する。また、共通液室５５内の容積が大きくなり、ダンパー付与が容易となる。
【００９３】
また、本実施形態では、第３のキャビティ付グリーンシート９１を焼成する前に、キャビティ９４に対してバインダー樹脂９６を充填することによって、第３のキャビティ付グリーンシート９１の形状安定性が向上する。
【００９４】
以上、本発明の液体吐出ヘッド、画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】インクジェット記録装置の全体構成図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】印字ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図５】第１実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す平面透視図である。
【図６】図５中６−６線に沿った断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、第１、第２のキャビティプレート（キャビティ付グリーンシート）を示す平面図である。
【図８】第１実施形態の印字ヘッドの一部断面を含む斜視図である。
【図９】第１、第２のキャビティ付グリーンシートを交互に積層したときの平面図である。
【図１０】キャビティ付グリーンシートの加圧方法の一例を示した説明図である。
【図１１】第２実施形態の印字ヘッドの平面透視図である。
【図１２】第３実施形態の印字ヘッドの平面透視図である。
【図１３】第３のキャビティ付グリーンシートの平面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０…インクジェット記録装置、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５５…共通液室、５６…振動板、５７…個別電極、５８…圧電素子、５９…電極パッド、６２…電気配線、６８…多層フレキシブルケーブル、７０…第１のキャビティプレート、７１…第１のキャビティ付グリーンシート、７２…キャビティ、７４…梁部、７６…孔部、８０…第２のキャビティプレート、８１…第２のキャビティ付グリーンシート、８２…キャビティ、８４…梁部、８６…孔部、９０…第３のキャビティプレート、９１…第３のキャビティ付グリーンシート、９２…孔部、９４…キャビティ、９６…バインダー樹脂、１００…圧力発生ユニット、１０２…流路ユニット、１１０…梁交差部、１１２…キャビティ交差部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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