(57)【要約】【課題】ノズルの高密度化を図るとともに、圧電体等の破損等による歩留まり及び量産性の向上を達成する。【解決手段】圧電素子が形成された振動板上にレジスト層を形成する工程と、前記圧電素子上の所定の位置の上にある前記レジスト層を除去して、前記圧電素子に略垂直に前記圧電素子まで達する穴を開口し、前記穴内部に前記圧電素子に駆動信号を供給するための電気配線を形成する電気配線形成工程と、前記電気配線を配線基板に接合した後に、前記レジスト層を除去することで、前記振動板と前記配線基板との間に前記電気配線が前記圧電素子に略垂直に立ち上がって形成される空間として、前記圧力室に液体を供給する共通液室を形成する共通液室形成工程とを有して液体吐出ヘッドを製造する。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと連通する圧力室の一部を形成する振動板を該振動板上に形成された圧電素子により変形させて前記ノズルから液体を吐出する吐出ヘッドの製造方法であって、
前記圧電素子が形成された前記振動板上にレジスト層を形成する工程と、
前記圧電素子上の所定の位置の上にある前記レジスト層を除去して、前記圧電素子に略垂直に前記圧電素子まで達する穴を開口し、前記穴内部に前記圧電素子に駆動信号を供給するための電気配線を形成する電気配線形成工程と、
前記電気配線を配線部材に接合した後に、前記レジスト層を除去することで、前記振動板と前記配線基板との間に前記電気配線が前記圧電素子に略垂直に立ち上がって形成される空間として、前記圧力室に液体を供給する共通液室を形成する共通液室形成工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記電気配線形成工程は、前記穴に感光性樹脂を充填する工程と、該充填された感光性樹脂の中心部をくり抜いてその中に導電材を充填する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記感光性樹脂及び導電材の充填は、スクリーン印刷によることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記感光性樹脂は、ポリイミド系の樹脂であることを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
液体を吐出する吐出口を有する圧力室と、
前記吐出口が形成される面と対向する圧力室の面を形成する振動板を変形する圧電素子と、
前記圧電素子に関して前記圧力室とは反対側に形成され、前記圧力室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室内において前記圧電素子に対して略垂直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、
前記共通液室の側壁に形成された通常は封止されている孔であって、前記電気配線を形成する際に用いられるレジスト層を除去するための液を注入し、または排出するための孔と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記共通液室の側壁を樹脂で構成したことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項５または６に記載の液体吐出ヘッドを有する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、液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにこれを備えた画像形成装置に係り、特に、ノズル高密度化のために、液体を吐出するためのアクチュエータを駆動する信号を供給する電気配線を工夫した液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置として、多数のノズル（吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を有し  、このインクジェット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を吐出することにより、被記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタ（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プリンタは、インクタンクからインク供給路を介して圧力室にインクを供給し、画像データに応じた電気信号を電気配線を通じて圧電素子（アクチュエータ）に付与して、圧電素子を駆動することにより、圧力室の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を減少させ、圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出するようになっている。
【０００４】
このようにインクジェットプリンタにおいては、ノズルから吐出されたインクによって形成される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。近年、インクジェットプリンタにおいても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。これに対して、ノズル径を小さくしてノズルから吐出されるインク液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によって高画質を実現することが考えられている。
【０００５】
従来、ノズル配列を高密度化するとともに、インク供給能率を向上させ、プリント速度を高速化させる様々な提案がなされている。
【０００６】
例えば、圧力室の１面を形成する振動板に、インクを圧力室へ供給するインク供給路を設けるとともに、振動板の裏面にリザーバ（共通液室）を形成し、圧力室にリザーバよりインク供給路を介してインクを供給するようにして、ノズルの高密度化を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００７】
また例えば、圧力室のノズルが設けられた面とは反対側の面に圧電素子を設け、さらに圧電素子側にインク供給用のリザーバを配置し、またリザーバ形成基板に貫通溝を設け、この貫通溝を介して圧電素子と外部配線とを接続する配線を延設し、構造の簡素化を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【０００８】
また例えば、基板上に圧力室を形成し、圧力室に対して圧電アクチュエータをノズル面側に配置し、さらにアルミプラグが積層を貫通する構成を採用し、Ｓｉのフォトエッチングでインクジェットヘッドを形成することで、高密度化、低コスト化を実現するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。
【０００９】
また例えば、振動板に供給絞りを設け、圧電素子の圧力室とは反対側にインク供給部としてのインク供給タンクを設け、インク供給タンクから振動板を貫いて圧力室に連通するインク供給口を形成するとともに、インク供給部は、圧電素子に対し絶縁性の密閉カバーとして作用し、圧電素子の覆いやダンパ機能も備え、多ノズル化、低コスト化を図り、高精度化を実現しようとしたものが知られている（例えば、特許文献４等参照）。
【００１０】
また例えば、インク供給層として、焼結ステンレス鋼などの多数の小さな内部接続された孔を有する多孔質材を用い、この部分をインクの通過が可能とし、リフィル性を向上させ、高プリント速度、高信頼性を可能とし、多数の種類のインク調合性及び濾過性に優れたインクジェットヘッドを実現しようとしたものが知られている（例えば、特許文献５等参照）。
【特許文献１】特開平９−２２６１１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１２７３７９号公報
【特許文献３】特開２０００−２８９２０１号公報
【特許文献４】特開２００１−１７９９７３号公報
【特許文献５】特表２００３−５１２２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、例えば上記特許文献１、２あるいは４に記載されたもののように、圧電体を挟んで振動板及び圧力室とは反対側に、共通流路（共通液室）あるいはその一部を形成した場合には、さらなる高密度化、吐出駆動の高速化（高周波数化）を図るためには、圧力室側のスペースの観点から、圧力室側には、圧力室とノズルのみで、振動板に供給路（供給口）を形成し、共通流路を、振動板を挟んで完全に対向面側（圧力室とは反対側）に持って来ることが必要となるとともに、圧電体に駆動信号を供給するための電気配線等を高密度に配線することが必須となる。しかし、その場合に、配線を圧電体と同一面上で取り出そうとすると、多層フレキシブルケーブルが必要となるなど、実装技術において大きな問題がある。
【００１２】
また、上記特許文献１に記載のものは、圧電素子の配線は振動板上にあり、高密度化はできないという問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献２に記載されたものは、配線はワイヤーボンディングもしくは成膜により形成するようにしているが、マトリクス構造等は想定されておらず、また配線構造の工夫についても特に記載はなく、高密度化は困難であるという問題がある。
【００１４】
また、上記特許文献３に記載のものは、ノズル側に圧電アクチュエータがあり、ＩＣを一体形成するようにし、また共通液室を圧電アクチュエータ側（結局ノズル側）に設けるとともに、駆動回路から垂直に電気配線（アルミプラグ）を形成しているが、共通液室は圧電アクチュエータの外側に形成され、またアルミプラグも圧電アクチュエータや共通液室以外の場所において積層中を貫通するように形成されているためその分スペースが必要となり、高密度化は難しいという問題がある。
【００１５】
また、上記特許文献４に記載のものは、ジルコニアからなる振動板の圧電素子が存在しない領域にインク供給用の孔を設けるようにしているが、圧電素子の配線は振動板上にあるため、このような形状のものでは、特にマトリクス構造への適用が難しく、高密度化は困難であるという問題がある。
【００１６】
さらに、上記特許文献５に記載のものでは、絶縁板の両面にバンプを形成し、弾性パッドで圧電素子を加圧して電極を取り出すようにしているが、配線は弾性体であり、配線自身の変形で接続するようになっており、高密度化が難しく、接続も不安定になりやすいという問題がある。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノズルの高密度化を図るとともに、圧電素子等の破損等による歩留まり低下を防止し、量産性に優れた液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにこれを備えた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】
【００１８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ノズルと連通する圧力室の一部を形成する振動板を該振動板上に形成された圧電素子により変形させて前記ノズルから液体を吐出する吐出ヘッドの製造方法であって、前記圧電素子が形成された前記振動板上にレジスト層を形成する工程と、前記圧電素子上の所定の位置の上にある前記レジスト層を除去して、前記圧電素子に略垂直に前記圧電素子まで達する穴を開口し、前記穴内部に前記圧電素子に駆動信号を供給するための電気配線を形成する電気配線形成工程と、前記電気配線を配線部材に接合した後に、前記レジスト層を除去することで、前記振動板と前記配線部材との間に前記電気配線が前記圧電素子に略垂直に立ち上がって形成される空間として、前記圧力室に液体を供給する共通液室を形成する共通液室形成工程と、を有する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。
【００１９】
これによれば、圧電素子等の上をレジスト層（犠牲層）でカバーしているため、配線部材を接合する際、圧電素子等に集中荷重が掛かることがなく、確実な接続を行うことができるとともに、圧電素子の破損等による歩留まり低下を防止し生産性を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項２に示すように、前記電気配線形成工程は、前記穴に感光性樹脂を充填する工程と、該充填された感光性樹脂の中心部をくり抜いてその中に導電材を充填する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
これによれば、柱状の絶縁された電気配線を簡単に形成することができる。
【００２２】
また、請求項３に示すように、前記感光性樹脂及び導電材の充填は、スクリーン印刷によることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、一括処理が可能となり量産性に優れ、コストダウンを図ることができる。
【００２４】
また、請求項４によれば、前記感光性樹脂は、ポリイミド系の樹脂であることを特徴とする。
【００２５】
これによれば、耐インク性が向上する。
【００２６】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、液体を吐出する吐出口を有する圧力室と、前記吐出口が形成される面と対向する圧力室の面を形成する振動板を変形する圧電素子と、前記圧電素子に関して前記圧力室とは反対側に形成され、前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記共通液室内において前記圧電素子に対して略垂直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、前記共通液室の側壁に形成された通常は封止されている孔であって、前記電気配線を形成する際に用いられるレジスト層を除去するための液を注入し、または排出するための孔と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２７】
これによれば、液体吐出ヘッドの製造適正の向上を図ることができる。
【００２８】
また、請求項６に示すように、前記共通液室の側壁を樹脂で構成したことを特徴とする。これによれば、ダンパ効果によりクロストークを防止することが可能となる。
【００２９】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００３０】
これによれば、製造適正に優れた高密度ヘッドにより高画質な画像記録が可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにこれを備えた画像形成装置によれば、圧電素子等の上をレジスト層でカバーしているため、配線基板を接合する際、圧電素子等に集中荷重が掛かることがなく、確実な接続を行うことができるとともに、圧電素子の破損等による歩留まり低下を防止し生産性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにこれを備えた画像形成装置について詳細に説明する。
【００３３】
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一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【００３４】
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。
【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のノズル面及び印字検出部２４のセンサ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。
【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】
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ている。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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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ぎ、画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）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し、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。
【００６２】
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、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室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が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００６３】
このような印字ヘッド５０上のノズル配置のサイズは特に限定されるものではないが、一例として、ノズル５１を横４８行（２１ｍｍ）、縦６００列（３０５ｍｍ）に配列することにより２４００ｎｐｉを達成する。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
本実施形態では、このような印字ヘッドの高密度化を実現するために、まず、例えば図３に示したように、圧力室５２（ノズル５１）を２次元マトリクス状に配置してノズル５１の高密度化（例えば２４００ｎｐｉ）を図っている。次に、詳しくは以下説明するが、本実施形態では圧力室５２にインクを供給する共通液室を振動板の上側に配置し、インクのリフィル性を重視するためこの共通液室から直接圧力室５２へインクを供給するようにして流路抵抗となるような配管をなくしてインク供給系を高集積化するようにした。
【００６７】
さらに、本実施形態では、圧力室５２を変形する圧力発生手段の電極（個別電極）に駆動信号を供給する電気配線を各個別電極から垂直に立ち上げて共通液室中を貫通するようにして上部のフレキシブルケーブル等の配線へと接続するようにしている。
【００６８】
図５に、このような高密度化された印字ヘッド５０の一部を、簡単化して斜視透視図で示す。
【００６９】
図５に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０においては、ノズル５１とインク供給口５３を有する圧力室５２の上側に、圧力室５２の上面を形成する振動板５６が配置され、振動板５６上の各圧力室５２に対応する部分に上下を電極で挟んだピエゾ等で構成される圧力発生手段としての圧電素子５８（圧電アクチュエータ）が配置され、圧電素子５８はその上面に個別電極５７を有している。
【００７０】
そして、この個別電極５７の端面から外側へ電極接続部としての電極パッド５９が引き出されて形成され、電極パッド５９上に電気配線６０が略垂直に立ち上がって形成されている。この垂直に立ち上がった電気配線６０の上には多層のフレキシブルケーブル６２（配線基板）が配置され、図示を省略したヘッドドライバからこれらの配線を介して駆動信号が圧電素子５８の個別電極５７に供給されるようになっている。あるいは、共通液室５５の上蓋としてフレキシブルケーブル６２の下層に上壁部材（図５では図示省略）を設けても良い。この場合、電気配線６０は上壁部材を貫通させた構造となる。
【００７１】
また、振動板５６と多層フレキシブルケーブル６２との間の柱状の電気配線６０が立ち並んだ空間は、ここから各インク供給口５３を介して各圧力室５２にインクを供給するための共通液室５５となっている。
【００７２】
なお、ここに示した共通液室５５は、図３に示した全ての圧力室５２にインクを供給するように、圧力室５２が形成された全領域に渡って形成される１つの大きな空間となっているが、共通液室５５は、このように一つの空間として形成されるものには限定されず、いくつかの領域に分かれて複数に形成されていてもよい。
【００７３】
各圧力室５２毎に個別電極５７から引き出されて設けられた電極パッド５９上に略垂直に柱のように立ち上がった電気配線６０は、多層フレキシブルケーブル６２を下から支え、共通液室５５となる空間を形成している。この柱のように立ち上がった電気配線６０は、その形状からエレキ柱とも呼ぶこととする。逆に言うと、電気配線６０（エレキ柱）は、共通液室５５を貫通するように形成されている。
【００７４】
なお、ここに示した電気配線６０は、各圧電素子５８（の個別電極５７）に対して１つずつ形成され、一対一に対応しているが、配線数（エレキ柱の数）を削減するために、いくつかの圧電素子５８に対する配線をまとめて１つの電気配線６０とするように複数の圧電素子５８に対して１つの電気配線６０が対応するようにしてもよい。さらに、個別電極５７ばかりでなく、共通電極（振動板５６）に対する配線もこの電気配線６０として形成するようにしてもよい。
【００７５】
図５に示すようにノズル５１が底面に形成され、ノズル５１と対角をなす角部の上面側にインク供給口５３が設けられている。インク供給口５３は振動板５６を貫いており、その上の共通液室５５と圧力室５２はインク供給口５３を介して真っ直ぐに連通している。これにより、共通液室５５と圧力室５２を直接繋ぐことが出来る。
【００７６】
振動板５６は、各圧力室５２に共通のものとし１枚のプレートで形成されている。そして、振動板５６の各圧力室５２に対応する部分に、圧力室５２を変形させるための圧電素子５８が配置されている。圧電素子５８に電圧を印加して駆動するための電極（共通電極と個別電極）が圧電素子５８を挟むようにその上下面に形成されている。
【００７７】
振動板５６を例えばＳＵＳ等の導電性の薄板で形成して、振動板５６が共通電極を兼ねるようにしてもよい。このとき、圧電素子５８の上面には個々の圧電素子５８を個別に駆動するための個別電極５７が形成される。
【００７８】
上述したように、この個別電極５７から電極パッド５９を引き出して形成し、電極パッド５９の上に垂直に立ち上がり共通液室５５を貫通する電気配線６０（エレキ柱）が形成される。電気配線６０（エレキ柱）の製造方法は後述する。
【００７９】
柱状の電気配線６０の上には多層フレキシブルケーブル６２が形成されており、電気配線６０が柱となって多層フレキシブルケーブル６２を支え、振動板５６を床とし、多層フレキシブルケーブル６２を天井として、共通液室５５としての空間が確保されるようになっている。また、図示は省略したが、各電気配線６０からそれぞれ個別の配線に接続されて個々の個別電極５７に駆動信号が供給され、各圧電素子５８が駆動されるようになっている。
【００８０】
また、図５では図示を省略したが、共通液室５５はインクで満たされるため、共通電極としての振動板５６、個別電極５７、電気配線６０及び多層フレキシブルケーブル６２のインクと接触する面はそれぞれ絶縁性の保護膜で覆われている。
【００８１】
また図６に、本実施形態の印字ヘッド５０を拡大した図６に対応する断面図を示す。
【００８２】
図６に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、複数の薄板等が積層されて形成されている。まず、ノズル５１が形成されたノズルプレート６４の上に、圧力室５２、インク供給口５３及び圧力室５２とノズル５１を結ぶノズル流路５１ａ等が形成された流路プレート６６が積層される。図では流路プレート６６は、１枚のプレートのように表されているが、実際は、流路プレート６６はさらに複数のプレートが積層されて形成されるようにしてもよい。
【００８３】
流路プレート６６の上には、圧力室５２の天面を形成する振動板５６が積層される。振動板５６は個別電極５７とともに後述する圧電素子５８を駆動するための共通電極をも兼ねていることが好ましい。また、振動板５６には圧力室５２のインク供給口５３に対応する開口部が設けられ、これにより圧力室５２と振動板５６の上側に形成される共通液室５５とが直接連通する。
【００８４】
振動板５６（共通電極）上の圧力室５２上面の略全面に対応する部分に圧電素子５８が形成され、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成される。このようにその上下を共通電極（振動板５６）と個別電極５７で挟まれた圧電素子５８は、共通電極５６と個別電極５７によって電圧が印加されると変形して圧力室５２の体積を減少させ、ノズル５１からインクを吐出させるようになっている。
【００８５】
個別電極５７の圧力室上から、外側へ引き出され電極接続部としての電極パッド５９が形成される。そして、この電極パッド５９の上に垂直に柱状の電気配線６０（エレキ柱）が共通液室５５を貫通するように形成される。
【００８６】
電気配線６０の上部には、多層フレキシブルケーブル６２が形成され、多層フレキシブルケーブル６２に形成される図示を省略した各配線が各電気配線６０に電極パッド６０ａで接続し、各圧電素子５８を駆動するための駆動信号がそれぞれの電気配線６０を通じて供給されるようになっている。
【００８７】
また、振動板５６と多層フレキシブルケーブル６２との間の柱状の電気配線６０（エレキ柱）が林立する空間は圧力室５２に供給するためのインクを貯留する共通液室５５となっており、ここにはインクが充満するため、振動板５６、個別電極５７、圧電素子５８及び電気配線６０、さらに多層フレキシブルケーブル６２のインクに接する表面部分には絶縁・保護膜６８が形成される。
【００８８】
このように、本実施形態においては、従来、振動板に関して圧力室と同じ側にあった共通液室を、振動板の上側に持って行き、圧電素子に対して圧力室とは反対側に配置するようにしたため、従来必要であった共通液室から圧力室にインクを導くための流路等が不要となり、また共通液室のサイズを大きくすることができるためインクを確実に供給することができ、ノズルの高密度化を達成することができるとともに、高密度化した場合においても高周波での駆動が可能となる。
【００８９】
また、各圧電素子の個別電極への配線を個別電極の電極パッドから垂直に立ち上げ共通液室を貫通するようにしたため、駆動信号を各圧電素子に供給するための配線を高密度化することが可能となった。
【００９０】
また、共通液室を振動板の上側に配置して、共通液室と圧力室とを真っ直ぐなインク供給口で繋ぐようにしたため、共通液室と圧力室とを流体的に直接繋ぐことができ、さらに共通液室を振動板の上側に配置したため、圧力室５２からノズル５１までのノズル流路５１ａの長さを従来よりも短くすることができ、高密度化した場合であっても、高粘度インク（例えば、２０ｃｐ〜５０ｃｐ程度）の吐出が可能であり、また吐出後の迅速なリフィルが可能な流路構造とすることができる。
【００９１】
次に、このような印字ヘッド５０の製造方法について説明する。
【００９２】
図７（ａ）〜（ｉ）に、上述したような印字ヘッド５０の製造工程を示す。
【００９３】
まず、図７（ａ）に示すように、振動板５６上に圧電素子（ピエゾ）５８を形成し、その上に例えばドライフィルム等のレジスト７０を貼り付ける。レジスト７０は、電気配線（エレキ柱）６０の高さ分の厚みを有するように形成される。なお、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。
【００９４】
このとき、図７（ｉ）に示すように、レジスト７０の圧電素子５８に対応する部分が凸形状７０ａに盛り上がり段差が形成されるような場合には、この凸形状７０ａの部分を研磨等で段差をなくして平らにするようにする。
【００９５】
次に図７（ｂ）に示すように、レジスト７０に対して例えばマスク露光等により電気配線６０を形成するためのパターンを形成する。この電気配線６０形成用のパターンは、各圧電素子５８の端部に対応するレジスト７０の部分に圧電素子５８まで達する穴７０ａが形成され、レジスト７０を上から見た場合に、穴がマトリクス状に並んだパターンとなっている。
【００９６】
次に、図７（ｃ）に示すように、電気配線６０形成用のパターンの穴７０ａに対して、例えばスクリーン印刷等により感光性樹脂７２を充填する。ここで感光性樹脂７２としては、耐熱性、耐液性及び絶縁性に優れる材料であればよく、例えばポリイミド系の材料が好適に例示される。また、感光性樹脂７２を電気配線形成用パターンの穴７０ａに充填する方法はスクリーン印刷の場合は特に量産に優れているが、例えばディスペンサー充填等でも充填は可能である。
【００９７】
なお、このとき同時にレジスト７０の最外周を囲むように樹脂の枠を作り、これを後の工程でレジスト７０を除去した後に形成される共通液室５５（図５あるいは６参照）を囲む側壁とするようにしてもよい。なお、このようにレジスト７０を除去する前に側壁を形成した場合のレジスト除去方法については後述する。
【００９８】
次に図７（ｄ）に示すように、電気配線形成用パターンの穴７０ａに充填された感光性樹脂７２の中心部を露光、現像して、感光性樹脂７２を圧電素子５８に達するまでパイプ状（中空円筒状）にくり抜き、電気配線（エレキ柱）６０を形成するための穴７２ａを形成する。
【００９９】
次に図７（ｅ）に示すように、上でくり抜いた感光性樹脂７２の穴７２ａに、例えばスクリーン印刷等によって導電材７４を充填する。この電気配線（エレキ柱）６０形成用の穴７２ａに充填される導電材７４と周囲の感光性樹脂７２から成る絶縁部材とが円柱状の電気配線６０すなわちエレキ柱となる。
【０１００】
次に図７（ｆ）に示すように、感光性樹脂７２の内部に充填された導電材７４の上部をさらに盛り上げてバンプ７４ａを形成する。
【０１０１】
次に図７（ｇ）に示すように、このバンプ７４ａを多層フレキシブルケーブル６２（配線基板）に接続し、基板に実装する。なお、このとき、電気配線６０と多層フレキシブルケーブル６２との接続は、導電材７４のバンプ７４ａの代わりに、ハンダボールやＡＣＦ（異方性導電膜）あるいは導電接着剤等を用いるようにしてもよい。
【０１０２】
最後に図７（ｈ）に示すように、レジスト７０を除去して、圧電素子５８（個別電極５７）に対して略垂直に立ち上がるように、導電材７４の周囲を感光性樹脂７２によって保護された電気配線（エレキ柱）６０が形成される。従って、ここでは感光性樹脂７２が前述した絶縁・保護膜６８に相当する。
【０１０３】
またこのとき、前述したように（図５参照）、電気配線（エレキ柱）６０によって形成される、振動板５６と多層フレキシブルケーブル６２の間の空間が共通液室５５となる。      
【０１０４】
なお、この例では、レジスト７０除去の際、圧電素子５８上に垂直に立設される電気配線（エレキ柱）６０によって形成される共通液室５５の側壁はまだなく、共通液室５５の側面は開放されており、レジスト７０を除去するための除去液（エッチング液）を共通液室５５の側面（の開口部）から噴射することによりレジスト７０を除去する。あるいは、上で形成した配線基板に実装した部品全体を除去液に漬けて（どぶ漬け）レジスト７０を除去するようにしてもよい。
【０１０５】
また、レジスト７０除去時の薬液から配線等を守るため、圧電素子５８の電気配線６０との接続部を除く表面全体を保護膜で覆うようにしてもよい。保護膜としては絶縁膜、例えばパリレンやポリイミド等が好適に例示される。また、配線基板側も同様に接続部を除いた全面を保護膜で覆うようにする。
【０１０６】
また、レジスト７０の除去方法として、上記部品全体を除去液に入れた後、超音波振動させるようにしてレジスト７０を取り除くようにしてもよい。
【０１０７】
図８に、振動板５６と多層フレキシブルケーブル６２との間に電気配線６０を立設して共通液室５５を形成した様子を拡大斜視図で示す。
【０１０８】
図８に示すように、レジスト７０を除去した後、共通液室５５を囲む側壁７６を形成する。この側壁７６には、図示しないインク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７８と、インクを排出するための排出口７９が設けられ、封止されている。これを別途形成したノズル５１を有する圧力室５２と接合することでインク吐出ヘッド（印字ヘッド５０）が形成される。
【０１０９】
また、上で説明した例では、導電材７４の周囲を感光性樹脂７２で保護した電気配線（エレキ柱）６０は、例えば図６に示すように圧力室５２の部分を避けて、圧電素子５８上の個別電極５７から引き出された電極パッド５９上に立設されていたが、電気配線６０を立設する位置はこれに限定されるものではない。
【０１１０】
例えば、図９（ａ）に示すように、振動板５６上の圧電素子５８の圧力室５２の上に相当する位置に電気配線６０を立設するようにしてもよい。
【０１１１】
しかし、このときは、図９（ｂ）に示すように、振動板５６及び圧電素子５８は撓み、変形するため、電気配線６０を構成する導電材７４及び感光性樹脂７２はある程度伸び縮みする柔軟な部材であることが望ましい。
【０１１２】
また、電気配線６０を形成するために導電材７４をスクリーン印刷によって充填する代わりに、図１０に示すように、感光性樹脂７２の穴７２ａの内壁面に無電界メッキ（一例として無電界銅メッキ）８０を施して電気配線６０を形成するようにしてもよい。このとき多層フレキシブルケーブル６２と接合する際、配線の電気接続を確実に行うために多層フレキシブルケーブル６２側の電気配線パターンに対応する位置にバンプ６２ａが形成される。
【０１１３】
この場合、このままでは電気配線（エレキ柱）６０が中空円筒であるため、その内部に導電材等の材料を充填して強度を補強するようにしてもよい。
【０１１４】
また、上で説明した例では、レジスト７０を除去する際には、共通液室５５の側壁はなかったが、レジスト７０を除去する前に共通液室５５の側壁を設けるようにしてもよい。この側壁は、共通液室５５にインクを供給するための供給口と、共通液室５５からインクを排出するための排出口を設けた板材をレジスト７０の外側に貼り付けてもよいし、前述したようにレジスト７０の最外周を囲むように樹脂の枠を作り、これを側壁とするようにしてもよい。
【０１１５】
図１１に、振動板５６上のレジスト７０（後に共通液室５５となる部分）の最外周に側壁を形成した様子を示す。図１１（ａ）は、平面図であり、図１１（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０１１６】
図１１（ａ）に示すように、レジスト７０の最外周に側壁８２（樹脂）が形成され、側壁８２は、インクの供給口８４と排出口８６を備えている。また、図１１（ｂ）に示すように、共通液室５５となる部分にはレジスト７０が存在しており、側壁８２にはこのレジスト７０を除去するための除去液（エッチング液）を流入させるとともにエッチング後の液を排出する流入／排出口８８が形成されている。流入／排出口８８は、レジスト除去時以外、通常は栓８９によって封止されている。
【０１１７】
また、ここに示した例では、１つの孔（流入／排出口８８）でエッチング液の流入と排出の両方を行っているが、流入口と排出口を別々に設けてもよい。あるいは、このようにインク用の供給口８４と排出口８６とは別にエッチング液専用の流入／排出口８８を設けることなく、インク用の供給口８４等でエッチング液用の供給口等を兼用するようにしてもよい。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧電素子及び電極の上をレジストでカバーしているため配線基板の実装時において、圧電素子（ピエゾ）への応力集中を防止することができ、圧電素子の破損等による歩留まり低下を避けることができ、確実な接続を行うことが可能となる。
【０１１９】
また、印字ヘッドの高密度化のために電気配線を振動板（圧電素子）に対して垂直に立てて柱状（エレキ柱）とする場合に、柱状の電気配線（エレキ柱）と圧電素子側電極や駆動回路側電極との接合部が重要となり、接合部においては確実な配線間の導通及び液との絶縁が必要となるが、本実施形態はこれらの点において大きな効果を有する。
【０１２０】
また、スクリーン印刷によって導電材の充填等を行うようにしているため、一括処理が可能であり、量産性に優れて、コストダウンを図ることができる。
【０１２１】
なお、上に述べた例では、レジストを全て除去していたが、レジストを選択的に残すことによりフィルタ効果やダンパ効果を持たせるようにしてもよい。
【０１２２】
さらに、シリコンと酸化膜等を使用した同様のプロセスによっても上のような柱状の電気配線（エレキ柱）を製作することが可能である。
【０１２３】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及びその製造方法並びにこれを備えた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】
【０１２４】
【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】印字ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図５】本実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す斜視透視図である。
【図６】本実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る印字ヘッドの製造工程を示す説明図である。
【図８】レジスト除去後に共通液室に側壁を設けた様子を示す斜視図である。
【図９】圧電素子及び振動板が変形する様子を示す説明図であり（ａ）は変形前、（ｂ）は変形後を示す。
【図１０】電気配線の他の形成方法を示す説明図である。
【図１１】共通液室の側壁を形成した後でレジストを除去する様子を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５１ａ…ノズル流路、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、５９…電極パッド、６０…電気配線（エレキ柱）、６２…多層フレキシブルケーブル（配線基板）、７０…レジスト、７２…感光性樹脂、７４…導電材、７６…側壁、７８…インク供給口、７９…インク排出口、８０…無電界メッキ、８２…側壁、８４…インク供給口、８６…インク排出口、８８…（エッチング液の）流入／排出口
【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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