(57)【要約】【課題】高密度に配置された吐出孔及び圧力室に応じて駆動素子及び該駆動素子への配線の高密度化を実現すると共に、安定した吐出を実現する液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】２次元状に配置されたノズル１２及び圧力室１４に対応して２次元状に配置される圧電素子２６は、パッド２２から垂直方向へ形成される垂直導電部材３８及び水平導電部材４６を介して圧電素子配設面２４Ａの圧力室１４と反対側に接合される電気配線構造体４５に実装されるＳＷＩＣ２３と接合されるので、駆動信号を伝送する電気配線を高密度に形成することが可能になる。また、電気配線構造体４５は圧電素子配設面２４Ａに接合される絶縁性構造部材４０、断熱部材４２、放熱部材４４を下から圧電素子配設面２４Ａから順に積層させた構造を有し、放熱部材４４にＳＷＩＣ２３が実装されるので、ＳＷＩＣ２３の発熱によるヘッド１００内のインクの温度変動を抑制できる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被吐出媒体上に液体を吐出させる２次元状に並べられた複数の吐出孔と、
前記複数の吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔から吐出させる液体が収容される複数の圧力室と、
前記複数の圧力室へ液体を供給する共通液室と、
前記圧力室を構成する壁のうち前記吐出孔が形成される壁と対向する壁に設けられ、駆動信号が入力される個別電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子が有する前記個別電極から取り出され、該個別電極と電気的に接合される取出電極と、
前記圧力室を構成する壁の前記液体の吐出方向と反対側の面に接合される構造部材と、
前記構造部材の大気に接する面に実装され、前記圧電素子へ与える駆動信号が生成される駆動回路と、
を備え、
前記構造部材は、２以上の部材を積層させた積層構造を有し、少なくとも大気に接する最外層は放熱部材で構成されると共に、少なくとも１層以上の断熱部材を有し、
前記構造部材を形成する部材は、前記圧電素子が取り付けられる面に対して略垂直方向に形成される垂直導電部材及び該垂直導電部材と略直交方向に形成される水平導電部材のうち少なくとも前記垂直導電部材を含み、一方の端が前記取出電極に接合され他方の端が前記駆動回路に接合される導電部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記構造部材は、前記圧力室を構成する壁の前記液体の吐出方向と反対側の面に接合される絶縁性構造部材を有することを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記駆動回路は、１以上のＩＣに集積化された構造を有し、
前記ＩＣは、前記放熱部材の該駆動回路が実装される面にフリップチップ実装されることを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記放熱部材の熱伝導率α1 と、前記断熱部材の熱伝導率βと、の関係は、次式
α1 ＞β
を満たすことを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記断熱部材は、熱硬化型エポキシ樹脂或いは熱硬化型エポキシ樹脂に無機微粒子を含有させた部材を含むことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記駆動回路は、駆動回路用放熱部材を具備することを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記駆動回路用放熱部材の熱伝導率α2 と前記断熱部材の熱伝導率βとの関係は、次式
α2 ＞β
を満たすことを特徴とする請求項６記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記共通液室及び前記圧電素子は、前記圧力室の液体吐出方向と反対側に設けられ、
前記導電部材は前記圧電素子が配設される面から立ち上がり前記共通液室を貫通するように設けられ、一方の端が前記取出電極と接合され、他方の端が前記駆動回路に接合されることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記駆動回路は、前記放熱部材上に接する領域のうち、前記圧力室又は前記共通液室の非配設領域に対応する領域に配設されることを特徴とする請求項１乃至８のうち何れか１
項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記被吐出媒体の液体吐出可能幅の全幅に対応する長さにわたって前記吐出孔が並べられる構造を有することを特徴とする請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記被吐出媒体の液体吐出可能幅の全幅に満たない長さにわたって前記吐出孔が並べられる吐出孔列を有する液体吐出ヘッドモジュールを、前記被吐出媒体の幅方向に複数並べた構造を有することを特徴とする請求項１０記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドに係り、特に、吐出孔から吐出させる液体に吐出力を与える駆動素子の配線及び駆動回路等の高密度化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像やドキュメント等のデータ出力装置としてインクジェット記録装置が普及している。インクジェット記録装置は印字ヘッドに備えられたノズルに対応したアクチュエータをデータに応じて駆動し、ノズルからインクを吐出させてメディア上にデータに応じた画像やドキュメントなどを形成する。
【０００３】
インクジェット記録装置では結果画像の高品質化への要求が高くなっている。高密度に配置された微小サイズのドットによって画像を構成することで、結果画像の高品質化が達成されている。ドットサイズを微小化させるにはノズル径を微小化してノズルから１回に吐出されるインク滴の量を微少量化すればよく、また、ドット配置を高密度化するにはノズル密度を上げるとともにドット配置の高密度化に応じた打滴制御を行えばよい。
【０００４】
また、圧電素子などのアクチュエータによってインクの吐出力を得る構成では、ノズル配置が高密化されるとノズル配置に応じてアクチュエータも高密度に配置される。アクチュエータが高密度に配置されると、アクチュエータへの駆動信号を伝送する配線をアクチュエータ配設面に配置することが困難になり、該配線は多層化されたフレキシブル基板などの配線部材を用いてアクチュエータ配設面から一旦垂直方向に引き出された後に水平方向に配置され、アクチュエータ及びアクチュエータへの配線の高密度配置が実現されている。
【０００５】
特許文献１に記載されたアクチュエータ装置及びインクジェット式記録ヘッド並びにインクジェット式記録装置では、外部配線が接続される実装部が圧電素子とは反対側の領域に設けられ、その一端が実装部に接続されるとともに他端が圧電素子に接続される駆動用配線が設けられる接合部材を有し、この接続部材をノズル及び圧力室などが形成される流路形成基板の圧電素子側に接合することで、インクジェット式記録ヘッドの構造簡略化及び小型化が実現されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載されたインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及び積層型圧電素子では、Ｌ字状断面の圧電素子の段部上に引き出された外部電極が積層セラミック基板のスルーホールにワイヤボンディングで配線され、積層セラミック基板の反対面側に外部電極と電気的に接続されるドライバＩＣが実装される構造を有し、圧電素子の配線の作業性、信頼性が高く構造がシンプル、コンパクトなインクジェットヘッドが実現されている。
【０００７】
また、特許文献３に記載された記録ヘッドでは、ノズル、加圧室、振動板、共通インク室等が形成される１枚の接合部のないシリコン単結晶基板と、ヘッド筐体部と、からインクジェット記録ヘッドが構成されるので、構成部品が少なく簡易な構造が実現されている。
【特許文献１】特開２００３−１３６７２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１８１３号公報
【特許文献３】特開平９−３２７９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、アクチュエータから配線を水平方向に引き出す際に用いられるフレキシブル基板等の配線部材の電流容量、サイズによって配線の高密度化には限界がある。例えば、配線部材にフレキシブル基板を用いる場合、このフレキシブル基板を多層化することで配線密度を上げることが可能であるが、製造難易性や強度などの面からフレキシブル基板の多層化にも限界がある。
【０００９】
また、ヘッドを小型化するために、上述したフレキシブル基板やヘッドの構造部材にアクチュエータを駆動する駆動回路が実装されることがあり、この駆動回路から発生する熱によってインクの温度変動が大きくなることがある。インクの温度変動が大きくなると、吐出が不安定になり、吐出性能を大きく落とすことになる。
【００１０】
特許文献１に記載されたアクチュエータ装置及びインクジェット式記録ヘッド並びにインクジェット式記録装置では、接合部材と流路形成基板とを接合する際に高精度の位置決めが必要であり、製造難易度が高くなってしまう。また、接合部材に設けられる実装部の放熱設計によっては実装部に搭載される駆動回路（ドライバＩＣ）から発生する熱が流路形成基板に伝導されてしまい、圧力発生室内のインクの温度を変化させてしまう恐れがある。
【００１１】
また、特許文献２に記載されたインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及び積層型圧電素子では、Ｌ字状断面の圧電素子を形成するので、該圧電素子の製造工程が複雑になり圧電素子の製造難易度が高くなってしまう。また、圧電素子の外部電極が引き出される段部が存在するので、圧電素子の高密度配置の妨げになる。
【００１２】
また、特許文献３に記載された記録ヘッドでは、構成部品が少なく簡易な構造が実現される技術についてのみ開示されており、記録ヘッド内の高密度配置化については開示されていない。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高密度に配置された吐出孔及び圧力室に応じて駆動素子及び該駆動素子への配線の高密度化を実現すると共に、安定した吐出を実現する液体吐出ヘッド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】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッドは、被吐出媒体上に液体を吐出させる２次元状に並べられた複数の吐出孔と、前記複数の吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔から吐出させる液体が収容される複数の圧力室と、前記複数の圧力室へ液体を供給する共通液室と、前記圧力室を構成する壁のうち前記吐出孔が形成される壁と対向する壁に設けられ、駆動信号が入力される個別電極を有する圧電素子と、前記圧電素子が有する前記個別電極から取り出され、該個別電極と電気的に接合される取出電極と、前記圧力室を構成する壁の前記液体の吐出方向と反対側の面に接合される構造部材と、前記構造部材の大気に接する面に実装され、前記圧電素子へ与える駆動信号が生成される駆動回路と、を備え、前記構造部材は、２以上の部材を積層させた積層構造を有し、少なくとも大気に接する最外層は放熱部材で構成されると共に、少なくとも１層以上の断熱部材を有し、前記構造部材を形成する部材は、前記圧電素子が取り付けられる面に対して略垂直方向に形成される垂直導電部材及び該垂直導電部材と略直交方向に形成される水平導電部材のうち少なくとも前記垂直導電部材を含み、一方の端が前記取出電極に接合され他方の端が前記駆動回路に接合される導電部材を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、２次元状に配置された吐出孔及び圧力室を有する液体吐出ヘッドにおいて、各圧力室に対応して設けられる圧電素子に駆動信号を伝送する配線部材を、断熱部
材及び放熱部材を含む構造部材（上部構造体）を貫通するように形成される垂直導電部材及び該垂直導電部材と略直交方向に形成される水平導電部材のうち少なくとも垂直導電部材を含むように構成される。したがって、圧電素子駆動回路と該圧電素子との電気配線の高密度化を容易に実現することができる。
【００１６】
また、構造部材は、最外層に設けられる放熱部材と１層以上の断熱部材とから構成され、該放熱部材に圧電素子を駆動する駆動回路を実装するように構成されるので、駆動回路から発生する熱を外部に効率よく放出させると共に、駆動回路から発生する熱が液体吐出ヘッド内（液体吐出ヘッドから吐出する液体）へ与える影響を低減させることができる。
【００１７】
導電部材は、１つの垂直導電部材によって構成されてもよいし（１つの垂直導電部材を介して圧電素子と駆動回路とを接合してもよいし）、垂直導電部材及び水平導電部材から構成されてもよい。また、導電部材には、複数の垂直導電部材及び複数の水平導電部材が含まれていてもよい。
【００１８】
垂直導電部材は、構造部材全体を貫通するように形成されてもよいし、断熱部材及び放熱部材のうち少なくとも何れか１つの部材を貫通するように形成され、水平導電部材を介して他の垂直導電部材や駆動回路に接合されてもよい。なお、導電部材を絶縁被覆（絶縁処理）すれば、放熱部材として金属を用いることも可能である。
【００１９】
吐出孔から吐出される液体に吐出力を与える圧電素子は、複数の圧力室に共通の圧電体（圧電部材）を備え、該圧電体に各圧力室に対応して個別電極を備えてもよいし（電極分割）、圧力室ごとに圧電体及び個別電極を備えてもよい（メカ分割）。また、圧電素子は複数の圧電体および電極が交互に積層される積層構造を有していてもよい。
【００２０】
液体吐出ヘッドには、吐出孔から吐出された液体を受容する被吐出媒体の吐出可能幅に対応する長さの吐出孔列を有するライン型ヘッドや、該吐出可能幅に満たない長さの吐出孔列を有し、被吐出媒体の幅方向に被吐出媒体と液体吐出ヘッドとを相対的に移動させながら被吐出媒体の幅方向の全幅に液体を吐出させるシャトル型ヘッドがある。
【００２１】
なお、被吐出媒体には、液体吐出ヘッドによって吐出された液体を受ける媒体（メディア）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、その他材料や形状を問わず、様々な媒体を含む。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記構造部材は、前記圧力室を構成する壁の前記液体の吐出方向と反対側の面に接合される絶縁性構造部材を有することを特徴とする。
【００２３】
構造部材の圧力室と接合される面に断熱部材や放熱部材を支持する絶縁性構造部材を設けることで、断熱部材や放熱部材、放熱部材に実装される駆動回路を確実に支持することができ、所定のヘッドの剛性を確保することができる。また、断熱部材や放熱部材に施す絶縁処理が不要になる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動回路は、１以上のＩＣに集積化された構造を有し、前記ＩＣは、前記放熱部材の該駆動回路が実装される面にフリップチップ実装されることを特徴とする。
【００２５】
圧電素子の駆動信号を発生させる駆動回路は、１又は２以上のＩＣに集積化し、このＩＣを放熱部材の駆動回路実装面にフリップチップ実装するので、駆動回路を高密度に実装することができ、駆動回路が実装される面のうち駆動回路が占める領域 (面積）を小さく
することができる。また、駆動回路を分散配置することができるので、それぞれの駆動回路近傍における垂直導電部材及び水平導電部材の配置密度を低くすることが可能になる。
【００２６】
駆動回路実装面は放熱部材の断熱部材と反対側（放熱部材の上面側）でもよいし、断熱部材側（放熱部材の下面側）でもよい。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記放熱部材の熱伝導率α1 と、前記断熱部材の熱伝導率βと、の関係は、次式α1 ＞βを満たすことを特徴とする。
【００２８】
駆動回路の放熱の点で放熱部材はその熱伝導率α1 が１５（Ｗ／ｍ・Ｋ）を超える部材が好ましく、この条件を満たす部材にはアルミナなどのセラミックや金属部材などがある。また、共通液室内の温度コントロールの点で断熱部材はその熱伝導率βが１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満の部材が好ましく、この条件を満たす部材にはエポキシ樹脂やガラスなどがある。
【００２９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記絶縁性構造部材は、熱硬化型エポキシ樹脂に無機微粒子を含有させた部材を含むことを特徴とする。
【００３０】
熱硬化型エポキシ樹脂や熱硬化型エポキシ樹脂に無機微粒子を含有させた材料は耐熱性が高く、駆動回路をフリップチップ接合させるのに好適である。また、電気絶縁性が高く吸水性が低いので、液体吐出ヘッドを構成する構造体に用いるのに好適である。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動回路は、駆動回路用放熱部材を具備することを特徴とする。
【００３２】
駆動回路に駆動回路用放熱部材を具備することで、該駆動回路から発生する熱を効果的に外部に放出させることができる。
【００３３】
駆動回路用放熱部材には、銅、アルミなど熱伝導率が高い金属部材を用いるとよい。
【００３４】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動回路用放熱部材の熱伝導率α2 と前記断熱部材の熱伝導率βとの関係は、次式α2 ＞βを満たすことを特徴とする。
【００３５】
駆動回路用放熱部材の熱伝導率α2 は駆動回路が実装される放熱部材の熱伝導率α1 と同程度でもよい。また、駆動回路用放熱部材の熱伝導率α2 が放熱部材の熱伝導率α1 よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
【００３６】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記共通液室及び前記圧電素子は、前記圧力室の液体吐出方向と反対側に設けられ、前記導電部材は前記圧電素子が配設される面から立ち上がり前記共通液室を貫通するように設けられ、一方の端が前記取出電極と接合され、他方の端が前記駆動回路に接合されることを特徴とする。
【００３７】
共通液室を圧力室の液体吐出方向側に備えると、吐出孔や圧力室が高密度化された場合に共通液室のサイズが小さくなり、高い吐出周波数で液体を吐出させる際に圧力室への液体供給が間に合わない恐れがある。また、共通液室を大きくすると圧力室から吐出孔までの吐出側流路の長さが長くなってしまい、高い吐出周波数を維持することができない恐れ
がある。したがって、圧力室の液体吐出方向と反対側に所定の面積を持った面状の共通液室を備え、この共通液室から複数の圧力室へ垂直方向に液体を供給することで、高い吐出周波数を維持しながら遅滞なく液体の供給を行うことができる。
【００３８】
また、圧電素子の配設面から立ち上がり共通液室を貫通するように圧電素子への駆動信号を伝送する導電部材が配設される構造を有するので、圧電素子（個別電極）、圧力室、吐出孔を高密度に配置することが可能になる。
【００３９】
この導電部材は、共通液室に収容される液体と接触しないように（所定の絶縁性能を確保するように）、絶縁性構造部材によって覆われる。
【００４０】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動回路は、前記放熱部材上に接する領域のうち、前記圧力室又は前記共通液室の非配設領域に対応する領域に配設されることを特徴とする。
【００４１】
駆動回路は共通液室（液体流路）が配設される領域（液体流路範囲）を避けて配置されるので、駆動回路から発生する熱による該液体流路内の液体の温度変動を低減させることができる。該液体流路内の温度変動を低減させることで、液体の濃度上昇や粘度上昇を抑制することができる。
【００４２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記被吐出媒体の液体吐出可能幅の全幅に対応する長さにわたって前記吐出孔が並べられる構造を有することを特徴とする。
【００４３】
被吐出媒体の全幅に対応するラインヘッドでは、被吐出媒体とヘッドとを被吐出媒体の幅方向と略直交する方向に沿って、液体吐出ヘッド及び被吐出媒体のうち少なくとも何れか一方を１度だけ移動させることで、被吐出媒体の液体吐出可能領域の全域に液体を吐出させることができる。被吐出媒体の幅よりも短い幅のヘッドを被吐出媒体の幅方向に走査させる方式に比べて短い時間で被吐出媒体の液体吐出可能領域の全域に液体を吐出させることができる。
【００４４】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記被吐出媒体の液体吐出可能幅の全幅に満たない長さにわたって前記吐出孔が並べられる吐出孔列を有する液体吐出ヘッドモジュールを、前記被吐出媒体の幅方向に複数並べた構造を有することを特徴とする。
【００４５】
大きなサイズ（例えば、ポスターサイズなど）を有する被吐出媒体に対応する長尺ヘッドは、製造時 (組み立て時）のばらつきによって吐出性能が変わってしまい、製造時の難易度が高くなるが、長尺ヘッドに比べて製造容易な短尺ヘッドを複数組み合わせることで、大サイズの被吐出媒体に対応した長尺ヘッドを容易に製造可能である。
【００４６】
ヘッドモジュールを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、被吐出媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、２次元状に配置された圧電素子へ駆動信号を伝送する導電部材を、最外層に放熱部材が設けられるとともに１層以上の断熱部材が設けられた構造部材を圧電素子の取出電極から垂直方向に貫通するように配設し、該構造部材の垂直配線部材と略直交する面に実装される駆動回路と電気的に接合されるので、高密度化された電気配線を容易に実現することができる。
【００４８】
また、該放熱部材に圧電素子を駆動する駆動回路を実装するように構成されるので、駆動回路から発生する熱を外部に効率よく放出させるとともに、該断熱部材を設けることで、駆動回路から発生する熱の液体吐出ヘッド内への影響を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
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。
【００５０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッド（吐出デバイス、以下、単にヘッドと記載することがある）１０の構造を示す平面透視図であり、図２は、ヘッド１０の立体構造を示す断面図 (図１中、２−２線に沿う断面図）である。
【００５１】
図１に示すヘッド１０は、例えば、吐出孔から吐出させるインクによってメディア（被吐出媒体）上に所望の画像を形成するインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドである。なお、ヘッド１０には印字ヘッドや記録ヘッドなどと呼ばれるものを含んでいてもよい。
【００５２】
図１に示すように、ヘッド１０は、インク（液体）を吐出させるノズル１２ (吐出孔）と、ノズル１２から吐出させるインクが収容され、その平面形状が略正方形の圧力室１４と、インク供給系 (不図示）から共通液室（共通流路）１６を介して圧力室１４へインクを供給する供給絞り１８と、前記インク供給系から共通液室１６へインクが補給される補給口２０と、圧力室１４に収容されているインクに吐出力を与える圧電素子（図１中不図示、図２に符号２６で図示）に備えられる個別電極（図１中不図示、図２に符号２８で図示）から該圧電素子の外部に取り出されたパッド２２ (取出電極）と、を有している。
【００５３】
図１では圧電素子２６の外部にパッド２２を設ける態様を示したが、パッド２２は圧電素子２６の個別電極２８が形成される面に形成されてもよい。また、共通電極と兼用される加圧板（図１中不図示、図２に符号２４で図示）にパッド２２を設ける場合には、加圧板２４とパッドとの間には不図示の絶縁層が形成される。
【００５４】
なお、図１中、符号２３（破線で図示）に示した略正方形は、各圧電素子を駆動する駆動信号が生成されるスイッチングＩＣ（駆動回路、ＳＷＩＣ）である。
【００５５】
図１に示すヘッド１０は、２個のノズル１２が行方向に並べられたノズル群を、列方向に６列有している。なお、図１に示すノズル配列はあくまでも一例であり、１つのノズル群が２以上（又は１つ）のノズル１２を有してもよい。また、列方向のノズル群は６列未満でもよいし、６列以上でもよい。
【００５６】
また、図２によれば、ヘッド１０は、圧力室１４の天面を形成する加圧板２４の圧力室１４と反対側の面には圧力室１４に収容されるインクに吐出力を与える圧電素子（圧電アクチュエータ）２６が設けられている。圧電素子２６はその上部（加圧板２４と反対側の面）に駆動信号が印加される個別電極２８を有し、該個別電極２８と反対側の面に設けられる共通電極はＳＵＳなどの金属材料 (導電性を備えた材料）によって構成される加圧板２４と兼用される。
【００５７】
なお、加圧板２４が樹脂やセラミックなどの絶縁性を有する材料（絶縁材料、非導電性材料）によって構成される場合には、個別電極２８と反対側の面には金属などの導電性部材によって形成される共通電極が設けられる。
【００５８】
図２には、圧電素子２６を加圧板２４の圧力室１４の反対側(即ち、圧力室１４の外部
）に備える態様を示したが、圧電素子２６に所定の絶縁処理及び耐インク処理を施して圧電素子２６を加圧板２４の圧力室１４側（即ち、圧力室１４の内部）に備えてもよい。
【００５９】
圧電素子２６を圧力室１４の内部に備える態様では、圧力室１４の外部に設けられるパッド２２と個別電極２８とを電気的に接合させるように、加圧板２４を貫通する配線が設けられる。
【００６０】
また、図２に示すように、ヘッド１０は複数のキャビティプレートを積層させた積層構造を有している。即ち、ヘッド１０は、ノズル１２が形成されるノズルプレート３０に、圧力室１４や共通液室１６などの流路、液室が形成される流路プレート３２が積層され、流路プレート３２には加圧板２４が積層される。
【００６１】
更に、加圧板２４の圧電素子配設面２４Ａには、個別電極２８から圧電素子２６の外部へ引き出されたパッド２２が設けられ、このパッド２２には、パッド２２と略直交する垂直方向に形成される垂直導電部材３８が電気的に接合されている。
【００６２】
垂直導電性部材３８は、加圧板２４の圧力室１４と反対側の面（圧電素子配設面２４Ａ）に形成される絶縁性構造部材４０及び絶縁性構造部材４０の加圧板２４と反対側に積層される断熱部材４２、断熱部材４２の絶縁性構造部材４０と反対側に積層される放熱部材４４を含む電気配線構造体４５を貫通するように形成される。
【００６３】
放熱部材４４には、その一方の端部が垂直導電部材３８と電気的に接合される水平導電部材４６が形成され、水平導電部材４６の他方の端部は放熱部材の断熱部材と反対側の面（駆動回路実装面）４４Ａに実装されるスイッチングＩＣ２３と接合される。
【００６４】
即ち、上述したように、水平導電部材４６、垂直導電部材３８、パッド２２を含む駆動信号伝送路を介してスイッチングＩＣ２３と圧電素子２６が有する個別電極２８とは電気的に接合され、スイッチングＩＣ２３で生成される駆動信号は該駆動信号伝送路を通って個別電極２８へ伝送される。
【００６５】
本例に示すスイッチングＩＣ２３を構成する電子部品（電子デバイス）及びそれらを電気的に接合する電気配線部材（電気配線パターン）は、半導体製造工程や印刷工程などの工程を経てベアチップ (チップコア）５０内に形成され、このベアチップ５０の入出力端子には水平導電部材４６に形成された突起電極（バンプ）５２に直接接合される。即ち、スイッチングＩＣ２３は放熱部材４４にフリップチップ実装される。なお、図２に示す方式では、ベアチップ５０の表面が放熱部材４４側を向くフェイスダウン実装となる。
【００６６】
上述した突起電極５２とベアチップ５０との接合には導電性接着剤が用いられる。また、前記駆動信号伝送路を構成する各部材の接合にも導電性接着剤が用いられる。もちろん、これらの部材をはんだによって電気的に接合してもよい。
【００６７】
本例に示したフリップチップ実装を用いると、リードフレームを持ったＩＣに比べてスイッチングＩＣ２３の実装面積を小さくすることができ、駆動回路の高密度配置や分散配置を容易にする。また、フリップチップ実装ではワイヤボンディングに比べて配線長が短くなり、ボンディングワイヤによるインダクタ成分を除去することができる。したがって、電気的特性が向上し（駆動信号の伝送における遅延時間が短くなり）高速動作が可能になる。
【００６８】
なお、ベアチップ５０と突起電極５２との接合部を保護するために、ベアチップ５０及びその実装領域はエポキシ樹脂やシリコンなどの絶縁部材によって封止（モールド）され
る。
【００６９】
図２には、放熱部材４４の断熱部材反対側面４４Ａに水平導電部材４６を形成する態様を示したが、図３に示すように、水平導電部材４６は放熱部材４４の断熱部材側面４４Ｂや、断熱部材４２の放熱部材側面４２Ａ或いは絶縁性構造部材側面４２Ｂ、絶縁性構造部材４０の断熱部材側面４０Ａ或いは圧電素子側面４０Ｂに形成されてもよい。
【００７０】
即ち、水平導電部材４６は、絶縁性構造部材４０、断熱部材４２、放熱部材４４の垂直導電部材３８と交差する面の何れの面に形成してもよい。また、水平導電部材４６はこれらの面のうち少なくとも何れか１つの面に形成される。
【００７１】
図３に示す符号４６Ａは、断熱部材４２の放熱部材側面４２Ａに形成された水平導電部材４６を示し、符号４６Ｂは、放熱部材４４の断熱部材側面４４Ｂに形成された水平導電部材４６を示す。また、符号４６Ｃ及び４６Ｄはそれぞれ絶縁性構造部材４０の断熱部材側面４０Ａ及び断熱部材４２の絶縁性構造部材側面４２Ｂに形成された水平導電部材４６である。
【００７２】
言い換えると、絶縁性構造部材４０、断熱部材４２、放熱部材４４を圧電素子配設面２４Ａ側から順に積層させた構造を有する電気配線構造体４５が圧電素子配設面２４Ａに接合され、この電気配線構造体４５を貫通するように圧電素子２６へ与える駆動信号が伝送される導電部材が形成される。該導電部材は垂直導電部材３８と水平導電部材４６とから構成されている。
【００７３】
このように、電気配線構造体４５を多層構造とし、各層の水平面に水平導電部材４６を分散させることで、１つの水平面に形成される水平導電部材４６の配置密度を低くすることができると共に１つの層に形成される垂直導電部材３８を分散させることができ、垂直導電部材３８及び水平導電部材４６のパターンニングが容易になる。更に、ベアチップ５０の入出力端子の位置に合わせて各層の水平面に形成される水平導電部材４６をパターンニングするとより好ましい。
【００７４】
なお、放熱部材４４の断熱部材反対側面４４Ａには垂直導電部材３８と電気的に直接接合される突起電極５４が形成され、この突起電極５４はベアチップ５０の入出力端子と電気的に接合される。
【００７５】
ここで、絶縁性構造部材４０には、所定の絶縁性能及び所定の強度を持ったエポキシ樹脂などの絶縁材料を用いるとよい。また、絶縁性構造部材４０には加圧板２４や圧電素子２６の変形を阻止しないように、圧電素子２６が配設される領域には凹部４０Ｃが形成される。
【００７６】
断熱部材４２には、エポキシ樹脂やガラスなどの材料が用いられ、スイッチングＩＣ２３から発生した熱をヘッド１０の内部 (特に、圧力室１４や共通液室１６などのインク流路）に伝えないように設けられている。この断熱部材４２の厚みは、単位時間あたりのインクの置換量と、常温からのインク温度上昇が所定の範囲内になるように、スイッチングＩＣ２３の発熱量等より決定される。なお、インクの温度上昇範囲は常温から５℃以内が好ましい。
【００７７】
一方、スイッチングＩＣ２３が実装される放熱部材４４は、アルミナなどのセラミックや金属材料などの熱伝導率が高い材料を用いることで所定の放熱性能が確保され、スイッチングＩＣ２３から発生した熱をヘッド１０の外部へ効率よく逃がすことができる。放熱部材４４に金属材料を用いる場合、垂直導電部材３８及び水平導電部材４６との絶縁を確保するために、垂直導電部材３８及び水平導電部材４６が形成される領域には所定の絶縁処理が施される。
【００７８】
このように、垂直導電部材３８及び水平導電部材４６が形成される電気配線構造体４５を多層化し、この多層構造に放熱層 (放熱部材４４）及び断熱層（断熱部材４２）を含むことで、ノズル配置領域（ノズルプレート３０上のノズルが配置される領域を放熱部材４４の断熱部材反対側面４４Ａに投影させた領域）にスイッチングＩＣ２３を実装することが可能になり、ヘッド１０の小型化を実現することができる。
【００７９】
また、スイッチングＩＣ２３を熱伝導率が高い放熱部材４４に実装することで、スイッチングＩＣ２３の放熱効果を得ることができ、一方、インク流路に近い少なくとも１層を熱伝導率の低い断熱部材４２で構成することで、スイッチングＩＣ２３の発熱に伴うインク流路内のインクの温度変動を低減し、吐出デバイスの吐出特性を安定に保つことができる。
【００８０】
ここで、放熱部材４４の熱伝導率α1 と断熱部材４２の熱伝導率βとの関係は、次式〔数１〕を満たし、放熱部材４４の熱伝導率α1 と絶縁性構造部材４０の熱伝導率γとの関係は、次式〔数２〕を満たしている。
【００８１】
〔数１〕
α1 ＞β
〔数２〕
α1 ＞γ
なお、断熱部材４２の熱伝導率βと絶縁性構造部材４０の熱伝導率γとの関係は、次式〔数３〕を満たす。
【００８２】
〔数３〕
β≦γ
放熱部材４４にセラミックを用いる場合の熱伝導率α1 は、次式〔数４〕に示すとおりである。
【００８３】
〔数４〕
１５（Ｗ／ｍ・Ｋ）≦α1 ≦３０（Ｗ／ｍ・Ｋ）
また、放熱部材４４にアルミナを用いる場合の熱伝導率α1 は、次式〔数５〕に示すとおりである。
【００８４】
〔数５〕
α1 ＝１７（Ｗ／ｍ・Ｋ）
したがって、放熱部材４４には１５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材料が好適に用いられる。
【００８５】
一方、断熱部材４２にエポキシ樹脂を用いる場合の熱伝導率βは、次式〔数６〕に示すとおりである。
【００８６】
〔数６〕
β＝０．１９（Ｗ／ｍ・Ｋ）
また、断熱部材４２にガラスを用いる場合の熱伝導率βは、次式〔数７〕に示すとおりである。
【００８７】
〔数７〕
０．５５≦β≦０．７５（Ｗ／ｍ・Ｋ）
したがって、断熱部材４２には１（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有する材料が好適な材料に用いられる。
【００８８】
上記の如く構成された液体吐出ヘッド１０は、圧力室１４や共通液室１６などの流路を構成する流路構造体内に配置される圧電素子２６の個別電極２８から圧電素子配設面２４Ａに引き出されたパッド２２上には、鉛直方向（インクの吐出方向と反対方向）に垂直導電部材３８が形成され、この垂直導電部材３８は前記流路構造体のインク吐出方向と反対側に接合される絶縁性構造部材４０を貫通し、更に、絶縁性構造部材４０に積層される断熱部材４２及び放熱部材４４を貫通し、放熱部材４４の断熱部材反対側面４４Ａに実装される水平導電部材４６を介してスイッチングＩＣ２３と接合されるように構成される。したがって、高密度に配置された圧力室１４に対応して設けられる圧電素子２６（個別電極２８）からスイッチングＩＣ２３への電気的接続を容易にすることが可能になる。
【００８９】
また、スイッチングＩＣ２３から発生する熱をヘッド１０の外部に放出させる放熱部材４４にスイッチングＩＣ２３を実装し、スイッチングＩＣ２３と前記流路構造部材との間に断熱部材４２を備え、スイッチングＩＣ２３から発生する熱をヘッド１０内に伝えることなく外部に放熱するので、ヘッド１０内のインクの温度変動を低減させ、好ましいインク吐出を実現することができる。
【００９０】
なお、断熱部材４２（断熱層）として複数の層（部材）を積層させた積層構造を有していてもよいし、垂直配線部材３８及び水平配線部材４６に絶縁被覆（絶縁処理）を施すことで、断熱部材４２と絶縁性構造部材４０とを兼用する態様も可能である。
【００９１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。なお、第２実施形態中第１実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００９２】
図４は、マトリクス配置されたノズル１２を有するヘッド１００の構造例を示す平面透視図であり、図５はヘッド１００の立体構造を示す断面図（図４中５−５線に沿う断面図）である。
【００９３】
ヘッド１００から吐出されたインクによってメディア上に形成されるドットの密度を高くする（ドットピッチを高密度化する）ためには、ヘッド１００におけるノズル１２のピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド１００は、図４及び図５に示すように、各ノズル１２及び各ノズル１２に対応する圧力室１４を千鳥でマトリクス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上ノズルピッチの高密度化を達成している。
【００９４】
各ノズル１２に対応して設けられる圧力室１４は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル１２と供給絞り１８が設けられている。各圧力室１４は供給絞り１８を介して共通液室１６と連通されている。
【００９５】
かかる構造を有する多数のノズル１２及び圧力室１４などを主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってノズル１２及び圧力室１４など一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に投影されたノズルピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなる。
【００９６】
図４には、４行６列のマトリクス配置されたノズル１２を有するヘッド１００を示したが、ヘッド１００には更に多くのノズル１２を有していてもよい。
【００９７】
即ち、主走査方向については、各ノズル１２が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に投影されるノズル列が１インチあたり２４００個（２４００ノズル／インチ）に及ぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００９８】
このようなマトリクス状に配列されたノズル１２を有するヘッド１００では、図１に示すように、放熱部材４４の断熱部材反対側面４４Ａに投影させた各ノズル及び圧力室が配置されるノズル・圧力室領域１１０（２点破線で図示）内にスイッチングＩＣ２３を配置すると、該断熱部材反対側面４４Ａの電気接続パターン（水平導電部材４６）が高密度になり、このような高密度の電気接続パターンを形成することは困難である。
【００９９】
上記の問題点を解決するために、スイッチングＩＣ２３が実装される領域の直下（即ち、ノズル・圧力室領域１１０）にはノズル１２を配置しないようなノズル配置が考えられるが、このようなノズル配置ではノズル１２のピッチ誤差を拡大させてしまう恐れがある。
【０１００】
したがって、図６に示すように、ヘッド１００の構造体１２０の周囲領域（即ち、ノズル・圧力室領域１１０を除いた領域）にスイッチングＩＣ２３を配置することで、電気配線パターンを容易に形成することができる。
【０１０１】
更に、図７(a) に示すように、ヘッド１００内のインク流路が形成される領域を断熱部材反対側面４４Ａに投影したインク流路範囲１３０にスイッチングＩＣ２３を実装しないように構成すると、スイッチングＩＣ２３から発生する熱によってインク流路内の温度上昇を抑制することができ、より好ましい。一般に、図７(a) に示すインク流路範囲１３０を駆動回路実装面に投影した面積は、図４、図６に示すノズル・圧力室領域１１０を駆動回路実装面に投影した面積に比べて大きくなっている。
【０１０２】
なお、図７(b) に示すように、スイッチングＩＣ２３が実装される駆動回路実装面を放熱部材４４の断熱部材側面４４Ｂとしてもよい。
【０１０３】
更にまた、図８及び図９に示すように、スイッチングＩＣ２３に放熱板１４０（駆動回路用放熱部材）を備えることで、スイッチングＩＣ２３から発生する熱をヘッド１００の外部に効率よく逃がすことができ、この熱によるインク流路内のインクの温度上昇を抑制する効果を向上させることが可能になる。図９に示す放熱板１４０の断面形状が凹字形状を有する態様を示したが、放熱板１４０の放熱効果を高くするために、凹字形状の窪み部分等に突起や凹部などを設け、放熱板１４０の表面積を大きくする、更に放熱効果の向上が見込まれる。
【０１０４】
ここで、放熱板１４０には、熱伝導率が高いセラミックや金属材料が用いられる。放熱板１４０の熱伝導率α2 と絶縁性構造部材４０の熱伝導率γとの関係は、次式〔数８〕を満たす。
【０１０５】
〔数８〕
α2 ＞γ
なお、放熱板１４０の熱伝導率α2 と放熱部材４４の熱伝導率α1 との関係は、α2 ＝α1 でもよいし、α2 ＞α1 、α2 ＜α1 の何れでもよい。
【０１０６】
上記の如く構成されたヘッド１００は、２次元状に配置されたノズル１２を断熱部材反対側面４４Ａに投影したノズル・圧力室領域１１０の周囲（即ち、ヘッド構造体１２０の周囲領域）にスイッチングＩＣ２３を実装するので、電気配線パターンの配置密度を高密度にすることなく容易に配置することができる。好ましくは、スイッチングＩＣ２３はイ
ンク流路が配置される領域に対応するインク流路範囲１３０を避けて配置する態様であり、更に好ましくは、スイッチングＩＣ２３に放熱板１４０を備える態様である。
【０１０７】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。第３実施形態中、上述した第１及び第２の実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付しその説明は省略する。
【０１０８】
図１０は、第３実施形態に係るヘッド２００の立体構造を示す断面図である。図１０に示すヘッド２００は、第１及び第２実施形態に示すヘッド１０、１００と同様に、複数のキャビティプレートを積層させた積層構造を有し、加圧板２４の圧力室１４と反対側には共通液室１６や不図示のインク供給系から共通液室１６へインクを補給する補給口２０４などが形成される共通液室プレート２０２が積層され、更に、共通液室プレート２０２には、断熱部材４２及び放熱部材４４が積層される構造を有している。
【０１０９】
言い換えると、この共通液室プレート２０２は第１及び第２実施形態に示した絶縁性構造部材４０として機能している。
【０１１０】
即ち、ヘッド２００には、ノズル１２と供給絞り１８を有する圧力室１４の天面を構成する加圧板２４の圧力室１４と反対側の面（圧電素子配設面２４Ａ）には圧電素子２６が設けられ、圧電素子２６の個別電極２８から圧電素子配設面２４Ａに引き出されたパッド２２の上には、パッド２２と電気的に接合される垂直導電部材３８を内部に有する絶縁性構造部材４０が共通液室１６を貫通するように配設されている。
【０１１１】
この垂直導電部材３８のパッド２２に接合される端の反対側の端部は、断熱部材４２或いは放熱部材４４に形成される水平導電部材４６や、断熱部材反対側面４４Ａに実装されるスイッチングＩＣ２３に接合される。
【０１１２】
図１０に示すヘッド２００において、共通液室１６内を貫通するように形成されている垂直導電部材３８は、絶縁性構造部材４０によって覆われる構造を有し、共通液室１６に収容されているインクとの電気的絶縁性が確保されると共にインクから保護される。
【０１１３】
言い換えると、圧力室１４ごとに個別電極２８から引き出されて設けられたパッド２２上に、垂直に柱のように立ち上がった垂直導電部材３８及び絶縁性構造部材４０は、断熱部材４２、放熱部材４４を有し、圧電素子２６へ与える駆動信号を伝送する垂直導電部材３８及び水平導電部材４６が形成される電気配線構造体４５を下から支え、共通液室１６となる空間が形成されている。このように立ち上がった垂直導電部材３８及び絶縁性構造部材４０はその形状から、以降エレキ柱と呼ばれることがある。
【０１１４】
図１０には、エレキ柱の一方の端部（上端部）の幅が、他方の端部（下端部）の幅よりも大きくなる略テーパ形状を有する態様を示したが、エレキ柱の形状はこれに限定されず、両端部間の全域にわたって略同一幅を持った形状でもよいし、略中央部の幅が両端部の幅より大きい（小さい）形状でもよい。
【０１１５】
この共通液室１６は、各圧力室１４が配設される全領域にわたって形成される１つの大きな空間となっており、圧力室配設面に対応する面形状を有している。この面状の共通液室１６から各圧力室１４に対応して加圧板２４に設けられる供給絞り１８を介して各圧力室１４へインクが供給される。
【０１１６】
本例では、全圧力室１４へインクを供給する１つの共通液室１６を備える態様を示した
が、共通液室１６は２以上の領域に分割されていてもよい。
【０１１７】
図１０に示すようにヘッド２００を構成すると、垂直導電部材３８の配置を分散させることができると共に、水平導電部材４６を複数の層に分散させることができるので、ノズル１２及び圧力室１４の配置に関わらずスイッチングＩＣ２３の実装位置やスイッチングＩＣ２３への電気配線パターンの配置上の制約が少なくなる。
【０１１８】
また、圧力室１４の上側に短いインク流路（本例では、加圧板２４の厚さ分の流路長を有する供給絞り１８）を介して共通液室１６と垂直方向に直結するように構成すると、圧力室１４へインクを供給する供給側流路の流路抵抗小さくすることができ、高い吐出周波数のインク吐出に対応した高速リフィルが可能になる。したがって、一般的なインクの粘度よりも高い粘度を持ったインクでも、所定の吐出周波数を確保して安定した吐出を行うことができる。
【０１１９】
図１１(a) 〜(f) には、樹脂の一体成形によって共通液室プレート２０２ (絶縁性構造部材４０）を形成し、ヘッド２００を製造する製造工程を示す。
【０１２０】
先ず、図１１(a) に示すように、樹脂成形によって共通液室１６を支持する絶縁性構造部材４０を一体成形する。このときに、垂直導電部材３８が形成される部分には貫通穴２２０が形成される。樹脂成形時にこの貫通穴２２０となる部分にピンを挿入し、成形後ピンを除去して貫通穴２２０を形成してもよいし、成形後にレーザ加工等によって貫通穴２２０を形成してもよい。
【０１２１】
次に、図１１(b) に示すように、メッキ、導電性ペーストによって垂直導電部材３８が貫通穴２２０内に形成され、絶縁性構造部材４０の共通液室１６と反対側の上面側には、パターンニングされた水平導電部材４６が形成される。
【０１２２】
このようにして、絶縁性構造部材４０に垂直導電部材３８及び水平導電部材４６が形成されると、図１１(c) に示すように、絶縁性構造部材４０の上面側には、予め垂直導電部材３８及び水平導電部材４６が形成された断熱部材４２及び放熱部材４４が積層される。
【０１２３】
これと同時に、電気的に接合される垂直導電部材３８及び水平導電部材４６は導電性接着剤やはんだによって接合される。
【０１２４】
その後、図１１(d) に示すように、ベアチップ５０（スイッチングＩＣ２３、図１１(e)参照）の実装パターン及びバンプ５２が形成され、図１１(e) に示すように、ベアチップ５０が所定の実装位置に実装される。
【０１２５】
このようにして構成された構造体には、図１１(ｆ) に示すように、ノズル１２、圧力室１４、加圧板２４、圧電素子２６が形成された流路構造体２３０の圧電素子配設面２４Ａに形成されたパッド２２と、各パッド２２に対応する垂直導電部材３８と、を接合し、所定の絶縁処理が施され、ヘッド２００が完成する。
【０１２６】
なお、本例では、圧電素子２６ごとに垂直導電部材３８を設ける態様を示したが、複数の圧電素子２６に共通の垂直導電部材３８を設けてもよい。また、垂直導電部材３８は圧電素子２６の駆動信号だけでなく、圧力室１４に設けられているセンサ類から得られる信号を伝送してもよい。
【０１２７】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。
【０１２８】
図１２は、第４実施形態に係るヘッド３００である。ヘッド３００は、上述した第１〜第３実施形態で示したヘッド１０、１００、２００と同一構成のヘッドモジュールを千鳥に複数個並べ、メディアの印字可能幅（吐出可能幅）の全幅に対応する長さを持ったフルライン型ヘッドとなるように構成されている。
【０１２９】
図１２に示すヘッド３００は、同一構成から成り、メディアの吐出可能幅よりも短い長さを持った５つのヘッドモジュール３０２（３０２-1〜３０２-5）を千鳥配列させた構造を有している。
【０１３０】
各ヘッドモジュール３０２には、それぞれが有する圧電素子２６（ノズル１２）の数に対応したスイッチングＩＣ２３が搭載される。本例では、５１２個（或いは２５６個）の圧電素子２６を駆動可能なスイッチングＩＣ２３を複数備えて、各ヘッドモジュール３０２が有する圧電素子２６に対応している。
【０１３１】
言い換えると、１つのヘッドモジュール３０２に搭載することができるスイッチングＩＣ２３が対応可能な数のノズル１２を備えるように、ヘッドモジュール３０２のサイズ（ノズル数）が決められている。
【０１３２】
図１２に示すように、フルライン型ヘッド３００を複数のヘッドモジュール３０２から構成することで、スイッチングＩＣ２３を実装することができる領域を拡大することができ、更に、パージや吸引などのメンテナンス動作をヘッドモジュールごとに実行することができる。また、故障の際にもヘッドモジュール単位で交換することができるので、メンテナンス性の向上が見込まれる。
【０１３３】
なお、スイッチングＩＣ２３は、放熱部材４４の断熱部材反対側面４４Ａ（ヘッドモジュール３０２の上面側）に実装されてもよいし、断熱部材側面４４Ｂ（裏面側）に実装されてもよい。
【０１３４】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
次に、上述した第１〜第４実施形態に係る液体吐出ヘッド１０（１００、２００、３００）を適用したインクジェット記録装置について説明する。
【０１３５】
図１３は本発明に係る液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を搭載したインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置４００は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙを有する印字部４０２と、各印字ヘッド（記録ヘッド）４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部４０４と、被記録媒体たる記録紙４１６を供給する給紙部４１８と、記録紙４１６のカールを除去するデカール処理部４２０と、前記印字部４１２のインク吐出面に対向して配置され、記録紙４１６の平面性を保持しながら記録紙４１６を搬送する吸着ベルト搬送部４２２と、印字部４１２による印字結果を読み取る印字検出部４２４と、印画済みの記録紙４１６（プリント物）を外部に排紙する排紙部４２６と、を備えている。
【０１３６】
インク貯蔵／装填部４１４は、各ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部４１４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）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。
【０１３７】
図１３では、給紙部４１８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。
【０１３８】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１３のように、裁断用のカッター４２８が設けられており、該カッター４２８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４２８は、記録紙４１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃４２８Ａと、該固定刃４２８Ａに沿って移動する丸刃４２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃４２８Ａが設けられ、搬送路をはさんで印字面側に丸刃４２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター４２８は不要である。
【０１３９】
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或いは無線タグなどの情報記録体をカセットに取り付け、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、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種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。
【０１４０】
給紙部４１８から送り出される記録紙４１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、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４２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム４３０で記録紙４１６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。
【０１４１】
デカール処理された記録紙４１６は、吸着ベルト搬送部４２２へと送られる。吸着ベルト搬送部４２２は、ローラ４３１、４３２間に無端状のベルト４３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部４１２のノズル面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【０１４２】
ベルト４３３は、記録紙４１６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穴（不図示）が形成されている。図１３に示したとおり、ローラ４３１、４３２間に掛け渡されたベルト４３３の内側において印字部４１２のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ４３４が設けられており、この吸着チャンバ４３４をファン４３５で吸引して負圧にすることによって記録紙４１６がベルト４３３上に吸着保持される。
【０１４３】
ベルト４３３が巻かれているローラ４３１、４３２の少なくとも一方にモータ（図１３中不図示、図１５に符号４８８として図示）の動力が伝達されることにより、ベルト４３３は図１３上の時計回り方向に駆動され、ベルト４３３上に保持された記録紙４１６は図１３の左から右へと搬送される。
【０１４４】
縁無しプリント等を印字するとベルト４３３上にもインクが付着するので、ベルト４３３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４３６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、或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線速度を変えると清掃効果が大きい。
【０１４５】
なお、吸着ベルト搬送部４２２に代えて、ローラ・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・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラ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を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【０１４６】
吸着ベルト搬送部４２２により形成される用紙搬送路上において印字部４１２の上流側には、加熱ファン４４０が設けられている。加熱ファン４４０は、印字前の記録紙４１６に加熱空気を吹き付け、記録紙４１６を加熱する。印字直前に記録紙４１６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。
【０１４７】
印字部４１２の各印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙは、当該インクジェット記録装置４００が対象とする記録紙４１６の最大紙幅（必要印字幅）に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの被記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型の印字ヘッドとなっている（図１４参照）。
【０１４８】
印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙは、記録紙４１６の送り方向（副走査方向）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙが記録紙４１６の送り方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【０１４９】
吸着ベルト搬送部４２２により記録紙４１６を搬送しつつ各ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙４１６上にカラー画像を形成し得る。
【０１５０】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙを色別に設ける構成によれば、記録紙送り方向について記録紙４１６と印字部４１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、記録紙４１６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。
【０１５１】
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、ライトマゼンタなど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、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【０１５２】
印字部４１２の後段には後乾燥部４４２が設けられている。後乾燥部４４２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、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【０１５３】
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパー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。
【０１５４】
後乾燥部４４２の後段には、加熱・加圧部４４４が設けられている。加熱・加圧部４４４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の凹凸形状を有する加圧ローラ４４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１５５】
こうして生成されたプリント物は排紙部４２６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４００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紙部４２６Ａ、４２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、ロール紙を用いる構成では、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、不図示のカッター（第２のカッター）によってテスト印字の部分を切り離す。該第２のカッターは、排紙部４２６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。第２のカッターの構造は前述した第１のカッターと同様であり、固定刃と丸刃とから構成される。
【０１５６】
また、図１３には示さないが、本画像の排紙部４２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【０１５７】
〔制御系の説明〕
図１５はインクジェット記録装置４００のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置４００は、通信インターフェイス４７０、システムコントローラ４７２、画像メモリ４７４、モータドライバ４７６、ヒータドライバ４７８、プリント制御部４８０、画像バッファメモリ４８２、ヘッドドライバ４８４等を備えている。
【０１５８】
通信インターフェイス４７０は、ホストコンピュータ４８６から送られてくる画像データを受信するインターフェイス部である。通信インターフェイス４７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェイスやセントロニクスなどのパラレルインターフェイスを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ４８６から送出された画像データは通信インターフェイス４７０を介してインクジェット記録装置４００に取り込まれ、一旦画像メモリ４７４に記憶される。
【０１５９】
画像メモリ４７４は、通信インターフェイス４７０を介して入力された画像を一旦記憶する記憶手段であり、システムコントローラ４７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ４７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【０１６０】
システムコントローラ４７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置４００の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ４７２は、通信インターフェイス４７０、画像メモリ４７４、モータドライバ４７６、ヒータドライバ４７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ４８６との間の通信制御、画像メモリ４７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ４８８やヒータ４８９を制御する制御信号を生成する。
【０１６１】
モータドライバ４７６は、システムコントローラ４７２からの指示にしたがってモータ４８８を駆動するドライバである。ヒータドライバ４７８は、システムコントローラ４７２からの指示にしたがって後乾燥部４４２等のヒータ４８９を駆動するドライバである。
【０１６２】
プリント制御部４８０は、システムコントローラ４７２の制御に従い、画像メモリ４７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データをヘッドドライバ４８４に供給する制御部である。プリント制御部４８０において所要の信号処理が施され、ヘッドドライバ４８４を介して印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。
【０１６３】
プリント制御部４８０には画像バッファメモリ４８２が備えられており、プリント制御部４８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ４８２に一時的に格納される。なお、図１５において画像バッファメモリ４８２はプリント制御部４８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ４７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部４８０とシステムコントローラ４７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１６４】
ヘッドドライバ４８４はプリント制御部４８０から与えられる印字データに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号によって各色のヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙの圧電素子を駆動する。ヘッドドライバ４８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１６５】
印刷すべき画像のデータ（記録紙４１６のサイズに応じて該画像のサイズ、解像度が変換された画像のデータ）は、通信インターフェイス４７０を介して外部から入力され、画像メモリ４７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ４７４に記憶される。
【０１６６】
画像メモリ４７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ４７２を介してプリント制御部４８０に送られ、該プリント制御部４８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部４８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部４８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ４８２に蓄えられる。
【０１６７】
プログラム格納部４９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ４７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部４９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェイスを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。
【０１６８】
なお、プログラム格納部４９０は動作パラメータ（システムパラメータ）等の不図示の記録手段（メモリ）と兼用してもよい。
【０１６９】
印字検出部４２４は、図１３で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙４１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部４８０に提供する。
【０１７０】
プリント制御部４８０は、必要に応じて印字検出部４２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙに対する各種補正を行う。
【０１７１】
なお、図１３に示した例では、印字検出部４２４が印字面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの光源（不図示）によって印字面を照明し、その反射光をラインセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。
【０１７２】
本例では、印字ヘッドに備えられるノズルからインクを吐出させて、記録紙４１６上に画像を形成するインクジェット記録装置４００を示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、処理液、薬液、水などの液体を被吐出媒体上に吐出させるディスペンサ等の液体吐出装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図２】図１中、２−２線に沿う断面図
【図３】図２に示す液体吐出ヘッドの詳細構造を説明する図
【図４】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図５】図４中、５−５線に沿う断面図
【図６】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの構造例を示す斜視図
【図７】図６に示すインク流路範囲を説明する図
【図８】図６に示す液体吐出ヘッドの一態様を示す斜視図
【図９】図８中、５（９）−５（９）線に沿う断面図
【図１０】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの構造例を示す断面図
【図１１】図１０に示す液体吐出ヘッドの製造工程を説明する図
【図１２】本発明の第４実施形態に係るヘッドの構造を示す平面図
【図１３】本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の全体構成図
【図１４】図１３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
【図１５】図１３に示したインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図
【符号の説明】
【０１７４】
１０，１００，２００，３００，４１２Ｋ，４１２Ｃ，４１２Ｍ，４１２Ｙ…液体吐出ヘッド、１２…ノズル、１４…圧力室、１６…共通液室、１８…供給絞り、２３…スイッチングＩＣ、２６…圧電素子、２８…個別電極、３６…パッド、３８…垂直導電部材、４０…絶縁性構造部材、４２…断熱部材、４４…放熱部材、４６…水平導電部材、５０…ベアチップ、５２…突起電極、１４０…放熱板、３０２…ヘッドモジュール
【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】
2006289963.tif 000013
【図１２】
2006289963.tif 000014
【図１３】
2006289963.tif 000015
【図１４】
2006289963.tif 000016
【図１５】
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