(57)【要約】【課題】  液体吐出ヘッドの組立時における圧電素子や圧電素子を配置する面の変形を防止すると共に、圧電素子の駆動用配線と圧電素子の確実な電気的な接続を可能とする。【解決手段】  第１の基板上に配線部材となる柱状導電部材を形成する工程と、第２の基板上に圧電素子を形成する工程と、第２の基板の圧電素子が形成される側に圧電素子の電極の少なくとも一部が第１の基板側に開口する第１の凹部が形成された保護層を設ける工程と、第１の凹部に導電性を有する接合材を充填する工程と、導電部材と第１の凹部が対向するように第１の基板と第２の基板の間に共通液室を形成する隔壁を挟んで導電部材の先端部を前記第１の凹部に挿入して電気的接続する工程と、共通液室に絶縁コーティング材を充填して絶縁処理する工程とを含む液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにより、前記課題を解決する。【選択図】  図６
2006240093.tif 000002
【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、前記複数の圧力室に供給口を介して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、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための配線部材と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記共通液室の前記圧電素子が形成される面とは反対側の面を有する第１の基板上に、前記配線部材となる柱状の導電部材を形成する工程と、
前記圧電素子が形成される面を有する第２の基板上に、前記圧電素子を形成する工程と、
前記第２の基板の前記圧電素子が形成される側に、前記圧電素子の電極の少なくとも一部が前記第１の基板側に開口する第１の凹部が形成された保護層を設ける工程と、
前記第１の凹部に導電性を有する接合材を充填する工程と、
前記導電部材と前記第１の凹部が対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板の間に前記共通液室を形成する隔壁を挟んで、前記導電部材の先端部を前記第１の凹部に挿入して電気的接続する工程と、
前記共通液室に絶縁コーティング材を充填して絶縁処理する工程と、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２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、さらに、
前記共通液室に絶縁コーティング材を充填するための注入口を封止する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。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、さらに、
前記第１の凹部と前記導電部材の相対的な位置決めを行うための前記柱状の導電部材より長い嵌合部を前記第１の基板に形成し、前記嵌合部と嵌合する被嵌合部を前記保護層に形成する工程と、
前記嵌合部と前記被嵌合部を嵌合して、前記第１の凹部と前記導電部材の相対的な位置決めを行う工程と、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４】
前記嵌合部は、前記導電部材と略同じ形状を有し、
前記被嵌合部は、前記嵌合部が嵌合する大きさの第２の凹部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の製造方法。
【請求項５】
前記第１の凹部の大きさは、前記第２の凹部からの距離に応じて大きくなることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
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、前記複数の圧力室に供給口を介して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上に設けられ、前記圧電素子の電極の少なくとも一部を開口する第１の凹部が形成された保護層と、
前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記第１の凹部から前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための配線部材と、を備え、
前記共通液室の外周隔壁は、一層の液室基板から成り、
前記液室基板は、封止された穴を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記保護層には、前記第１の凹部と前記導電部材の相対的な位置決めを行うための第２の凹部が形成され、
前記第１の凹部の大きさは、前記第２の凹部からの距離に応じて大きくなることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項６又は請求項７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は  液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特に、ノズルから液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置には、ノズル（吐出口）をマトリクス状に配列した印字ヘッドを備えたものがある。このような印字ヘッドは、インクタンクから共通液室にインクを供給し、共通液室から複数の圧力室にインクを分配する。そして各圧力室に対応して設けられる圧電素子を選択的に駆動し、圧力室内のインクに圧力を付与し、各圧力室に連通するノズルから記録媒体に対してインク滴を吐出する。
【０００３】
ところで近年、画像形成装置の高画質化及び高速化が望まれており、これらを実現するためには、ノズルの高密度化と共に、ノズルの高周波駆動や高粘度インクの吐出ができるようにリフィル性能を向上させることが要求される。
【０００４】
従来の印字ヘッドでは、図１２に示すように、圧力室３５２のノズル３５１が形成される側と同一側に共通液室３５５が配置され、圧力室３５２のノズル３５１が形成される側の反対側に圧電素子３５８が配置されている。また図示は省略するが、圧電素子３５８を駆動するための駆動用配線は、振動板３５６に沿って印字ヘッド端部等に設けられる駆動回路まで配設される。このような共通液室の配置構成は、共通液室のサイズに制約が伴ったり、共通液室と圧力室の間の流路が複雑になりやすく、リフィル性能の向上には適さない構成となっている。
【０００５】
このような従来の印字ヘッドと異なる構成として、特許文献１乃至特許文献４には、圧力室のノズルが形成される側とは反対側に共通液室及び圧電素子が配置された構成を有する印字ヘッドが開示されている。
【０００６】
また特許文献５には、圧力室のノズルが形成される側と同一側に、共通液室及び圧電素子が配置された構成を有する印字ヘッドが開示されている。
【特許文献１】特開平９−２２６１１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９９７３号公報
【特許文献３】特開２０００−１２７３７９号公報
【特許文献４】特表２００３−５１２２１１号公報
【特許文献５】特開２０００−２８９２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献５に開示された印字ヘッドには、次のような問題がある。
【０００８】
すなわち、特許文献１に開示された印字ヘッドは、圧電素子の駆動用配線の配設方法については考慮されておらず、ノズルの高密度化に伴って、駆動用配線スペースが不足する恐れがある。
【０００９】
また特許文献２に開示された印字ヘッドは、図１２に示した従来の印字ヘッドと同様に、圧電素子の駆動用配線は振動板上に配設されるため、ノズル数の増加により振動板上の圧電素子の数が増加すると、駆動用配線の配線スペースが不足する恐れがあり、ノズルの高密度化が困難な構成となっている。
【００１０】
また、特許文献３に開示された印字ヘッドは、ノズル配置がマトリクス構造でなく、１つのノズル列の構成であるため、ノズルの高密度化に適さない。
【００１１】
また、特許文献４に開示された印字ヘッドでは、圧電素子の駆動用配線が振動板に対して略垂直方向に立ち上がるように配線層まで形成されており、この配線層の上方に共通液室が設けられている。このため共通液室から圧力室に対してインクを供給する流路が長くなり、しかも流路が多孔質部材により構成されているため流路抵抗が大きく、リフィル性能が良くないという問題がある。そのため高粘度インクの吐出やノズルの高周波駆動を行うことは困難である。
【００１２】
さらに、特許文献５に開示された印字ヘッドでは、圧力室のノズルが形成される側と同一側に共通液室が配置されるため、図１２に示した従来の印字ヘッドと同様に共通液室のサイズに制約が伴い、リフィル性能を向上させることが困難な構成となっている。また圧力室のノズルが形成される側と同一側に配置される圧電素子の駆動回路は、圧力室のノズルが形成される側と反対側に設けられているため、圧力室を構成する積層板を貫通するようにして、圧電素子の駆動用配線を配設しなければならず、ノズルの高密度化に伴って圧力室の数が増加すると、このような駆動用配線のための配線スペースが不足する恐れがある。
【００１３】
このように特許文献１乃至特許文献５に開示された印字ヘッドは、ノズルの高密度化やリフィル性能を向上させることが困難な構造となっている。
【００１４】
また特許文献４に開示された印字ヘッドでは、振動板に対して略垂直方向に立ち上がるように構成される圧電素子の駆動用配線を弾性部材により形成して、圧電素子の変形を防止しようとしているが、ノズルの高密度化に伴って圧電素子の数が増加した場合には、圧電素子や圧電素子を配置する振動板は印字ヘッド組立時に駆動用配線からの荷重に耐えられずに変形し、所望の吐出性能が得られなくなる恐れがある。また駆動用配線の数が増加した場合にばらつきやすい駆動用配線の長さに対するギャップ調整は考慮されておらず、駆動用配線と圧電素子の電気的な接続が確実に行われない恐れもある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体吐出ヘッドの組立時における圧電素子や圧電素子を配置する面の変形を防止すると共に、圧電素子の駆動用配線と圧電素子の確実な電気的な接続を可能とした液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置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】
【００１６】
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、前記複数の圧力室に供給口を介して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、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための配線部材と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記共通液室の前記圧電素子が形成される面とは反対側の面を有する第１の基板上に、前記配線部材となる柱状の導電部材を形成する工程と、前記圧電素子が形成される面を有する第２の基板上に、前記圧電素子を形成する工程と、前記第２の基板の前記圧電素子が形成される側に、前記圧電素子の電極の少なくとも一部が前記第１の基板側に開口する第１の凹部が形成された保護層を設ける工程と、前記第１の凹部に導電性を有する接合材を充填する工程と、前記導電部材と前記第１の凹部が対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板の間に前記共通液室を形成する隔壁を挟んで、前記導電部材の先端部を前記第１の凹部に挿入して電気的接続する工程と、前記共通液室に絶縁コーティング材を充填して絶縁処理する工程と、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。
【００１７】
本発明によれば、第１の基板と第２の基板の間にスペーサとして機能する共通液室の隔壁を挟むことにより、液体吐出ヘッドの組立時には圧電素子又は圧電素子が形成される面に荷重がかからないので、これらの圧電素子又は圧電素子が形成される面の変形を防止することができる。また第１の基板に形成された導電部材の長さのばらつきに対するギャップ調整が可能となり、第１の基板に形成された導電部材と圧電素子の電極との電気的な接続を確実に行うことができる。さらに、共通液室の内壁面や導電部材の表面は絶縁コーティング処理されるので、接液性に優れる。
【００１８】
また共通液室上方に圧電素子の駆動用配線のスペースを十分に確保することができるため、吐出口（ノズル）の高密度化を実現することが可能となる。また、圧力室のノズルが形成される側と反対側に共通液室が配置され、各圧力室へ直接液体を供給できるため、インクのリフィル性能が良くなり、高粘度インクの吐出や吐出口の高周波駆動が可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、さらに、前記共通液室に絶縁コーティング材を充填するための注入口を封止する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項２の態様によれば、絶縁コーティングの充填専用に注入口を液室層を設けた場合、共通液室に対する絶縁コーティング終了後に注入口を封止することによって、絶縁コーティングが確実に完了し、共通液室にインクを貯留することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、さらに、前記第１の凹部と前記導電部材の相対的な位置決めを行うための前記柱状の導電部材より長い嵌合部を前記第１の基板に形成し、前記嵌合部と嵌合する被嵌合部を前記保護層に形成する工程と、前記嵌合部と前記被嵌合部を嵌合して、前記第１の凹部と前記導電部材の相対的な位置決めを行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の態様によれば、第１の凹部と導電部材との位置決めが容易化し、導電部材と圧電素子の電極との接続を確実に行うことが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記嵌合部は、前記導電部材と略同じ形状を有し、前記被嵌合部は、前記嵌合部が嵌合する大きさの第２の凹部であることを特徴とする。
【００２４】
請求項４の態様によれば、請求項３と同様の効果を奏すると共に、第１の基板に形成される嵌合部が導電部材と略同じ形状であるので、液体吐出ヘッドの製造工程が簡略化される。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記第１の凹部の大きさは、前記第２の凹部からの距離に応じて大きくなることを特徴とする。
【００２６】
請求項５の態様によれば、熱処理時の線膨張率差を吸収したり、累積ピッチ誤差を吸収したりして、導電部材と第１の凹部との位置決めがさらに容易化し、導電部材と圧電素子の電極との電気的な接続を確実に行うことが可能になる。
【００２７】
第２の凹部からの距離には、保護層の長手方向の距離又は直線距離の態様があり、保護層の形状等に応じて選択することが好ましい。
【００２８】
前記目的を達成するために、請求項６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、前記複数の圧力室に供給口を介して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上に設けられ、前記圧電素子の電極の少なくとも一部を開口する第１の凹部が形成された保護層と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記第１の凹部から前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための配線部材と、を備え、前記共通液室の外周隔壁は、一層の液室基板から成り、前記液室基板は、封止された穴を有することを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２９】
請求項６の態様によれば、液室基板は一層から構成されるので、二層以上の場合に比べて剛性が確保され、導電部材と第１の凹部との位置決めの精度が向上する。これにより、導電部材と圧電素子の電極の電気的な接続を確実に行うことが可能となる。また封止される前の穴を利用して、共通液室内部に対する絶縁コーティング処理を効率良く行うことができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体吐出ヘッドであって、前記保護層には、前記第１の凹部と前記導電部材の相対的な位置決めを行うための第２の凹部が形成され、前記第１の凹部の大きさは、前記第２の凹部からの距離に応じて大きくなることを特徴とする。
【００３１】
請求項７の態様によれば、熱処理時の導電部材と第１の凹部との位置決めが容易化し、導電部材と圧電素子の電極との電気的な接続を確実に行うことが可能になる。
【００３２】
また前記目的を達成するために、請求項６又は請求項７に記載の液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、第１の基板と第２の基板の間にスペーサとして機能する共通液室の隔壁を挟むことにより、液体吐出ヘッドの組立時には圧電素子又は圧電素子が形成される面に荷重がかからないので、これらの圧電素子又は圧電素子が形成される面の変形を防止することができる。また第１の基板に形成された導電部材の長さのばらつきに対するギャップ調整が可能となり、第１の基板に形成された導電部材と圧電素子の電極との電気的な接続を確実に行うことができる。さらに、共通液室の内壁面や導電部材の表面は絶縁コーティング処理されるので、接液性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。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、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００４１】
ベルト３３は、記録紙１６の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（不図示）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のノズル面及び印字検出部２４のセンサ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。
【００４２】
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（不図示）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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。従って、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
図２に示すように、印字部１２を構成する各印字ヘッド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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いる。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【００５１】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００５２】
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。また、１つの印字ヘッドで複数色のインクを吐出するようにしてもよい。
【００５３】
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。
【００５４】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００５５】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００５６】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００５７】
印字検出部２４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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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（不図示）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。
【００６１】
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。
【００６２】
なお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。
【００６３】
〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッド５０の構造について説明する。図３は、印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図である。同図では、印字ヘッド５０の全体概略構成に対する理解のために簡略表示し、その詳細は後で説明する図４に示すことにする。
【００６４】
本実施形態における印字ヘッド５０は、図３に示すように、インク滴を吐出するノズル５１と、ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）５４を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、印字ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００６５】
圧力室５２は、その平面形状は概略正方形となっており、その対角線上の一方の隅部にはノズル５１が設けられ、他方の隅部にはインク供給口５３が設けられている。
【００６６】
図４は、図３に示した印字ヘッド５０の一部を拡大した詳細図である。同図に示すように、圧電素子５８は、圧力室５２と略同様の概略正方形の平面形状を有し、圧力室５２の形成位置に対応するようにしてマトリクス状に配置される。圧電素子５８の略中央には、圧電素子５８を駆動するための配線部材１００が設けられている。図４に示した配線部材１００の平面形状は略円状であるが、本発明の実施に際しては本例に限定されるものでなく、例えば楕円状や矩形状であってもよい。
【００６７】
図５は、図４中５−５線に沿う断面図である。同図に示すように、ノズル５１に相当する貫通孔が形成されるノズルプレート９４、圧力室５２に相当する溝部等が形成される流路プレート９６、及び圧力室５２の天面を構成する振動板５６が積層状に接合されている。
【００６８】
振動板５６の圧力室５２が形成される側と反対側の面には、個別電極５７を備えた圧電素子５８が設けられている。なお本実施形態では、振動板５６をＳＵＳ材等の導電性部材により構成し、圧電素子５８に対する共通電極としている。
【００６９】
振動板５６上には、本発明の保護層に相当し、圧電素子５８を保護するための保護カバー９８が設けられている。保護カバー９８は、圧電素子５８の個別電極５７の略中央部上方が開口するように形成された凹部１３０を備える。従って、凹部１３０の底面は個別電極５７により構成されている。また保護カバー９８の表面には、絶縁膜１０６が形成される。
【００７０】
保護カバー９８の上方には、圧力室５２に供給するインクを貯留する共通液室５５が配置される。共通液室５５の上面は、配線基板９２より構成されている。保護カバー９８及び振動板５６にはインク供給口５３に相当する貫通孔が形成されており、共通液室５５は圧力室５２とインク供給口５３を介して連通している。
【００７１】
このように本実施形態における印字ヘッド５０は、圧力室５２のノズル５１が形成される側とは反対側に共通液室５５及び圧電素子５８が設けられる。
【００７２】
圧電素子５８の個別電極５７の略中央部上方には、圧電素子５８を駆動するための配線部材１００が設けられている。配線部材１００は、保護カバー９８の凹部１３０から、圧電素子５８が配置される面、すなわち振動板５６に対して略垂直方向に立ち上がるように、共通液室５５を上下に貫通するように柱状に形成されている。
【００７３】
配線部材１００は、導電性部材から成る電極１０２の表面を絶縁膜１０４に覆われた構成となっている。電極１０２は、保護カバー９８の凹部１３０の底面を構成する圧電素子５８の個別電極５７と、半田１４０を介して、電気的に接続される。
【００７４】
配線部材１００の上部は、共通液室５５の上面を構成する配線基板９２に接続されている。配線基板９２には所定の形状の電極パターンが形成されており、配線基板９２の電極（不図示）の一端は配線部材１００の電極１０２と電気的に接続され、他端は圧電素子５８を駆動するための駆動回路（不図示）と電気的に接続されている。
【００７５】
なお配線基板９２の共通液室５５側の表面は、保護カバー９８と同様に、絶縁膜１０６が形成される。本実施形態では、絶縁膜１０６は、配線部材１００の表面を構成する絶縁膜１０４と同じ材質である。
【００７６】
また図６に示した印字ヘッド５０の他の構成例のように、圧電素子５８の個別電極５７を外方に引き出した電極パッド部５７ａから、配線部材１００を振動板５６に対して略垂直方向に形成するようにしてもよい。この場合、電極パッド部５７ａと振動板５６との間には、絶縁層５９が形成される。他の構成については、図５に示した印字ヘッド５０と同様である。
【００７７】
このように本実施形態では、配線部材１００を振動板５６に対して略垂直方向に設けたことにより、圧電素子５８を駆動するための駆動用配線のスペースを配線基板９２に十分確保することができ、ノズル５１の高密度化が可能となる。
【００７８】
また圧力室５２のノズル５１が形成される側とは反対側に共通液室５５を配置したことにより、共通液室５５のサイズを大きくすることが可能となり、また圧力室５２とノズル５１間の流路の長さが短くなり、さらに、共通液室５５と各圧力室５２の間の流路を真っ直ぐに構成することが可能になるので、インクのリフィル性能が向上する。従って、高粘度インク（例えば、２０ｃｐ〜５０ｃｐ程度）の吐出が可能となると共に、高密度化された各ノズル５１の高周波駆動が可能になる。
【００７９】
次に、印字ヘッド５０の作用について図５を用いて説明する。共通液室５５に貯留されたインクは、インク供給口５３を通って、圧力室５２に供給される。不図示の駆動回路が、圧電素子５８に対する駆動信号を送ると、その駆動信号は配線部材１００の電極１０２を通って、個別電極５７に供給される。これにより圧電素子５８は変形し、圧力室５２の天面を構成する振動板５６が変形する。そして圧力室５２の体積は減少し、圧力室５２内に充填されているインクが、ノズル５１からインク滴として吐出される。ノズル５１からインク滴が吐出されると、共通液室５５からインク供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給され、次のインク吐出が行われる。
【００８０】
〔印字ヘッドの製造方法〕
次に、印字ヘッド５０の製造方法について説明する。図７（ａ）〜（ｆ）は、印字ヘッド５０の製造工程を示した説明図である。
【００８１】
まず図７（ａ）に示すように、所定の形状の電極パターンが形成された配線基板（第１の基板）９２に、公知のＰＧＡ（Ｐｉｎ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）製造技術等を用いて、図５に示した配線部材１００の電極１０２に相当する柱状の電極用ピン１１０を複数形成する。また配線基板９２の両端部に、電極用ピン（導電部材）１１０と同様の形状の位置決め用ピン１２０を形成する。
【００８２】
なお配線基板９２の平面形状は特に図示しないが、図４に示した圧電素子５８の平面配置と対応するように、電極用ピン１１０は配線基板９２上にマトリクス状に配列される。
【００８３】
次に、電極用ピン１１０及び位置決め用ピン１２０の先端を研磨して、図７（ｂ）に示すように各電極用ピン１１０及び位置決め用ピン１２０を所定の長さの範囲に揃える。本実施形態では、後述するように各ピンの長さのばらつきに対するギャップ調整が可能であるので、高い寸法精度は要求されず、図７（ｂ）に示すように、各ピンの長さの多少のばらつきは許容される。
【００８４】
次に、図７（ｃ）に示すように、振動板５６（第２の基板）上に、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）あるいはスパッタ法等によって薄膜状の圧電体５８ａを形成し、さらに、その圧電体５８ａ上に個別電極５７を形成する。なお薄膜状の圧電体５８ａをバルクの圧電体を研磨して形成してもよい。各圧電素子５８は、図４に示したように、各圧力室５２に対応するようにマトリクス状の平面配置とする。
【００８５】
次に、図７（ｄ）に示すように、圧電素子５８を保護するための保護カバー９８を振動板５６に積層する。このとき保護カバー９８には、圧電素子５８の個別電極５７の略中央部が図７（ｄ）中上方に開口するように凹部（第１の凹部）１３０を形成しておく。すなわち、振動板５６に保護カバー９８を積層した場合に、凹部１３０の底面は個別電極５７表面によって構成されている。
【００８６】
また保護カバー９８の長手方向の一端に、位置決め用ピン１２０の先端が嵌合する程度の大きさの決め穴（第２の凹部）１３２を形成し、他端に、決め穴１３２の保護カバー９８より大きな長穴１３４を形成する。なお決め穴１３２及び長穴１３４の形成位置は本例に限定されるものでない。また保護カバー９８の平面形状については、後で図９を用いて説明する。
【００８７】
保護カバー９８は、圧電素子５８を拘束しない程度の柔軟な材料（例えば柔らかい樹脂やゴム等）で、かつ耐熱性を有するもので形成することが好ましい。また、圧電素子５８の外周に空隙を形成し、かつ耐熱性を有する構造体で圧電素子５８を密閉するような構成にしてもよい。
【００８８】
このような保護カバー９８は本発明の特徴である保護層に相当するが、本発明の実施に際しては、保護層の形態は保護カバー９８に限定されない。例えば、圧電素子５８の表面を覆う薄膜状の保護膜であってもよく、この場合は保護膜を形成した後に保護カバー９８の凹部１３０と同様の凹部を形成する。
【００８９】
次に、図７（ｅ）に示すように、保護カバー９８の凹部１３０に対して、半田１４０を充填する。なお半田１４０の代わりに、導電ペーストを使用してもよい。半田１４０の充填後、振動板５６等を加熱して、半田１４０を溶融する。
【００９０】
本実施形態では、配線基板９２と振動板５６の熱膨張率は同等であることが好ましく、配線基板９２と振動板５６は同一素材であることがさらに好ましい。半田１４０を溶融させるために行われる加熱時に、配線基板９２と振動板５６の熱膨張差によって生じる位置ずれを要因とする電極用ピン１１０の破損を防止することができる。
【００９１】
ここで、本発明の特徴である共通液室５５を形成する隔壁に相当するスペーサ１５５の構造について、図８（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図８（ａ）は、スペーサ１５５の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）中Ａ−Ａ線に沿う断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図であり、図８（ｄ）は、スペーサ１５５の左側面図である。
【００９２】
図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、スペーサ１５５は、図５に示した共通液室５５の外周隔壁に相当し、内部を上下にくり抜いた環状に形成されている。スペーサ１５５の長手方向両端部に位置する外周隔壁１５５ａ、１５５ａには、それぞれ水平方向に外周隔壁１５５ａを貫通する注入口１５８、１５８が形成されている。注入口１５８は、後述する絶縁コーティング材を共通液室５５内に注入するために設けられている。なお注入口１５８の数は２つに限定されるものでない。
【００９３】
スペーサ１５５の長手方向の一端の外周隔壁１５５ａには、垂直方向に貫通し、位置決め用ピン１２０に相当する孔径を有する決め穴１３３が形成され、他端の外周隔壁１５５ａには、垂直方向に貫通し、決め穴１３３より長手方向長さが大きい変形楕円状の長穴１３５が形成される。なお長穴１３５の短手方向長さは、決め穴１３３と略同じである。
【００９４】
このようなスペーサ１５５は、１枚の基板から構成されることが好ましい。スペーサ１５５の剛性が向上するので、スペーサ１５５の変形を要因とする位置ずれを防止することができる。
【００９５】
かかる構造を有するスペーサ１５５を用いて、図７（ｆ）に示すように、スペーサ１５５を挟むようにして、配線基板９２と、保護カバー９８が接合された振動板５６とを積層して接合し、電極用ピン１１０の先端と圧電素子５８の個別電極５７との電気的な接続を行う。これらの接合により、配線基板９２と保護カバー９８に挟まれた空間は共通液室５５となる。
【００９６】
本実施形態では、配線基板９２、スペーサ１５５及び保護カバー９８を積層して接合する際に、配線基板９２の位置決め用ピン１２０、１２０を、スペーサ１５５の決め穴１３３と長穴１３５にそれぞれ挿入し、さらに保護カバー９８の決め穴１３２と長穴１３４に挿入する。位置決め用ピン１２０と決め穴１３２、１３３との嵌合により、配線基板９２、スペーサ１５５及び絶縁カバー９８の接合された振動板５６との長手方向の位置決めが行われ、電極用ピン１１０の先端部が絶縁カバー９８の凹部１３０に挿入される。そして凹部１３０に充填された半田１４０を介して、電極用ピン１１０と個別電極５７の電気的な接続が行われる。
【００９７】
電極用ピン１１０の数が増加して電極用ピン１１０の長さにばらつきが存在する場合であっても、スペーサ１５５を挟むようにして、配線基板９２と保護カバー９８が接合された振動板５６との接合を行うと、電極用ピン１１０の長さのばらつきに対するギャップ調整ができるので、凹部１３０に充填された半田１４０を介して、長さのばらいた電極用ピン１１０の先端と圧電素子５８の個別電極５７との電気的な接続を確実にすることが可能となる。
【００９８】
また印字ヘッド５０の組立時には、スペーサ１５５によって圧電素子５８や圧電素子５８の配置される振動板５６に対して荷重がかからないので、圧電素子５８や振動板５６の変形を防止し、これらの変形を要因とする吐出不良を防止することができる。さらに破損等による歩留まりの低下も防止することができる。
【００９９】
このため本実施形態では、電極用ピン１１０の長さＬは、配線基板９２の下面から保護カバー９８の上面までの距離、すなわちスペーサ１５５の高さ（Ｈ）より長く、配線基板９２の下面から個別電極５７までの距離、すなわちスペーサ１５５の高さ（Ｈ）に凹部１３０の深さ（Ｄ）を加えた距離（Ｈ＋Ｄ）より短いことが好ましい。
【０１００】
電極用ピン１１０と圧電素子５８の個別電極５７との電気的な接続を行った後、スペーサ１５５の注入口１５８から絶縁コーティング剤を注入して、共通液室５５を構成する配線基板９２及び保護カバー９８の共通液室側の面や、電極ピン１１０の表面や、スペーサ１５５の内壁面を絶縁コーティングする。
【０１０１】
なおスペーサ１５５に形成された注入口１５５からでなく、図１に示したインク貯蔵／装填部１４に配置されたタンクから共通液室５５にインクを供給するための供給口（不図示）を利用して、絶縁コーティング材を注入してもよい。
【０１０２】
絶縁コートは、電着コートやディップコートで行い、材料はポリイミド、フェノール系等の樹脂材料やシリコーン等のゴム系材料を使用する。
【０１０３】
注入された絶縁コーティング材の排出は、図７（ｆ）では図示を省略した振動板５６及び保護カバー９８を貫通するインク供給口（図５中符号５３として記載）から吸引を行うことが好ましく、共通液室５５内をより確実にコーティングすることができる。共通液室５５内の絶縁コーティングが終了した後は、絶縁物で充填口１５８を封止する。このようにして、接液性に優れた共通液室５５を有する印字ヘッド５０の上層部２００を形成することができる。
【０１０４】
そして最後に、印字ヘッド５０の上層部２００の下側に、図５に示したように、圧力室５２が形成される流路プレート９６と、ノズル５１が形成されるノズルプレート９４を積層して接合することにより、印字ヘッド５０が製造される。
【０１０５】
図９は、図７（ｄ）に示した保護カバー９８の平面図である。同図に示すように、保護カバー９８には、同じ径を有する円状の凹部１３０がマトリクス状に形成され、保護カバー９８の長手方向の一端に円状の決め穴１３２と、他端に変形楕円状の長穴１３４が形成される。各凹部１３０の大きさは、電極用ピン１１０の先端が凹部１３０に入る程度の大きさであり、さらに、熱膨張による位置ずれ量や各部材の公差等を考慮した大きさとすることがより好ましい。
【０１０６】
図１０及び図１１は、保護カバー９８の他の構成例を示した説明図である。
【０１０７】
図１０に示した保護カバー９８は、決め穴１３２、長穴１３４は図９と同様である一方、決め穴１３２から長手方向距離が大きくなるに従って、各凹部１３０の孔径が大きくなるように構成されている。決め穴１３２の位置から離れると、電極用ピン１１０と凹部１３０との位置ずれが大きくなる傾向にあるが、このように決め穴１３２の位置を基準として長手方向距離に応じて凹部１３０の大きさを変化させることにより、電極用ピン１１０と凹部１３０の位置決めが容易となる。
【０１０８】
また図１１に示すように、図９及び図１０と比べて幅広の保護カバー９８の場合には、決め穴１３２からの直線距離が大きくなるほど各凹部１３０の孔径が大きくなるように構成することが好ましい。本構成例では、決め穴１３２を中心に放射状に凹部１３０の孔径が大きくなっている。保護カバー９８の短手方向の位置ずれが小さく無視できる場合は図１０に示したような長手方向距離を基準とすればよいが、図１１に示した幅広の保護カバー９８のような短手方向の位置ずれが無視できない場合には、決め穴１３２からの直線距離を基準とすることにより、電極用ピン１１０と凹部１３０の位置決めを確実に行うことができる。
【０１０９】
以上、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置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】
【０１１０】
【図１】本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【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】図３に示した印字ヘッドの一部を拡大した詳細図である。
【図５】図７中５−５線に沿う断面図である。
【図６】印字ヘッドの他の構成例である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、印字ヘッドの製造工程を示す説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、スペーサの構成図である。
【図９】保護カバーの平面図である。
【図１０】保護カバーの他の構成例を示した平面図である。
【図１１】保護カバーの他の構成例を示した平面図である。
【図１２】従来の印字ヘッドの構成例である。
【符号の説明】
【０１１１】
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、９２…配線基板、９８…保護カバー、１００…配線部材、１０２…電極、１０４…絶縁膜、１１０…電極用ピン、１２０…位置決め用ピン、１３０…凹部、１３２…決め穴、１３４…長穴、１４０…半田、１５８…注入口
【図１】
2006240093.tif 000003
【図２】
2006240093.tif 000004
【図３】
2006240093.tif 000005
【図４】
2006240093.tif 000006
【図５】
2006240093.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006240093.tif 000009
【図８】
2006240093.tif 000010
【図９】
2006240093.tif 000011
【図１０】
2006240093.tif 000012
【図１１】
2006240093.tif 000013
【図１２】
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