(57)【要約】【課題】多数の電気配線の接続構造を効率的に形成し、生産性、精度を向上させるとともに接続の安定化を図る。【解決手段】液体を吐出する複数の吐出口のそれぞれと連通する各圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側の面に設けられ、前記圧力室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、前記複数の圧力室にそれぞれ液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が取り付けられる面に略垂直に立ち上がり、前記共通液室の隔壁を貫通して前記圧電素子と電気的に接続する電気配線とを有し、前記電気配線は該電気配線を形成するための配線素材を前記共通液室の隔壁に設けられた孔に挿入して形成される。【選択図】      図１０
2006123520.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、
前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側の面に設けられ、前記複数の圧力室をそれぞれ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、前記複数の圧力室にそれぞれ液体を供給する共通液室と、  
前記圧電素子が取り付けられる面に略垂直に立ち上がり、前記共通液室の隔壁を貫通して前記圧電素子と電気的に接続する電気配線とを有し、
前記電気配線は、該電気配線を形成するための配線素材を前記共通液室の隔壁に設けられた孔に挿入して形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記電気配線は、前記共通液室の隔壁を形成する部材に重ねられた前記配線素材を加圧して、前記孔に前記配線素材を挿入することによって形成された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】
前記電気配線と電気的に接続する前記圧電素子の接続部が、凹形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記接続部の前記電気配線に対する反対側に空間が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
液体を吐出する複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側の面に設けられ前記圧力室を変形する圧電素子に関して前記圧力室とは反対側に形成され、前記複数の圧力室にそれぞれ液体を供給する共通液室の隔壁を形成する部材に、前記圧電素子が取り付けられる面に略垂直に前記共通液室の隔壁を貫通する孔を形成する工程と、  
前記共通液室の隔壁を形成する部材の上に、前記圧電素子と電気的に接続する電気配線を形成するための配線素材を重ね、重ねられた前記配線素材を加圧して、前記共通液室の隔壁に形成された孔に前記配線素材を挿入することによって前記電気配線を形成する工程と、
前記配線素材が挿入された前記共通液室の隔壁を形成する部材に対して、別途形成された圧電素子及び吐出口を有する圧力室を含む液体吐出ヘッドの下層部分を接合する工程と、
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６】
前記配線素材が挿入された前記共通液室の隔壁を形成する部材に対して、前記下層部分を接合する工程において、前記挿入された配線素材を、さらに加圧制御して、前記圧電素子と電気的に接続させるように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の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか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、液体吐出ヘッド及びその製造方法並びに画像形成装置に係り、特に、高密度化された液体吐出ヘッドにおける電気配線の接続技術に関する。
【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圧電素子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】
また、ノズルを高密度配列するためには、ノズルを駆動するための電気配線の構造や電極との接続方法を工夫する必要がある。従来、これに関して様々な提案がなされている。
【０００６】
例えば、圧電素子側にノズルを配置し、さらにアルミプラグが積層を貫通する構成を採用し、シリコンのフォトエッチングでヘッドを形成することにより高密度化、低コスト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１等参照）。
【０００７】
また、例えば、インク供給板に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ることでこの部分のインクの通過を可能とし、リフィル性、インク調合性、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２等参照）。
【０００８】
また、例えば、圧電素子とは反対側の領域に設けた実装部に駆動用配線を接続することで構造の簡略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３等参照）。
【特許文献１】特開２０００−２８９２０１号公報
【特許文献２】特表２００３−５１２２１１号公報
【特許文献３】特開２００３−１３６７２１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、例えば上記特許文献１に記載のものでは、アルミプラグが積層を貫通する構成を採用しているが、シリコンのフォトエッチングなので、深い電極の形成やヘッドの大型化が難しいという問題がある。
【００１０】
また、上記特許文献２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構造を採用しているが、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。
【００１１】
さらに、上記特許文献３に記載のものでは、開示された配線パターンやワイヤボンディングによる接続、薄膜での電極取り出しなので、細く深い配線を形成するのは難しいという問題がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、多数の電気配線の接続構造を効率的に形成し、生産性、精度を向上させるとともに接続の安定化を図った液体吐出ヘッド及びその製造方法並びに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】
【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、前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側の面に設けられ、前記複数の圧力室をそれぞれ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、前記複数の圧力室にそれぞれ液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が取り付けられる面に略垂直に立ち上がり、前記共通液室の隔壁を貫通して前記圧電素子と電気的に接続する電気配線とを有し、前記電気配線は、該電気配線を形成するための配線素材を前記共通液室の隔壁に設けられた孔に挿入して形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１４】
これにより、一度に多数の柱状の電気配線を一括して形成することができ、多数の電気配線の接続構造を効率的に形成することができ、生産性の向上を図ることができるとともに、精度向上及び接続の安定化を達成することができる。
【００１５】
また、請求項２に示すように、前記電気配線は、前記共通液室の隔壁を形成する部材に重ねられた前記配線素材を加圧して、前記孔に前記配線素材を挿入することによって形成されたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、配線素材を挿入して電気配線を形成する孔径の誤差による嵌合ばらつきが軽減され、生産性も向上する。
【００１７】
また、請求項３に示すように、前記電気配線と電気的に接続する前記圧電素子の接続部が、凹形状を有することを特徴とする。
【００１８】
これにより、配線素材の誘い込みが容易化し、電極接続部のアライメント精度が向上する。
【００１９】
また、請求項４に示すように、前記接続部の前記電気配線に対する反対側に空間が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、加圧接続時のプレス圧力を緩和し、予圧効果により弾性を保持し、接続安定化を図ることができる。
【００２１】
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、液体を吐出する複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側の面に設けられ前記圧力室を変形する圧電素子に関して前記圧力室とは反対側に形成され、前記複数の圧力室にそれぞれ液体を供給する共通液室の隔壁を形成する部材に、前記圧電素子が取り付けられる面に略垂直に前記共通液室の隔壁を貫通する孔を形成する工程と、
前記共通液室の隔壁を形成する部材の上に、前記圧電素子と電気的に接続する電気配線を形成するための配線素材を重ね、重ねられた前記配線素材を加圧して、前記共通液室の隔壁に形成された孔に前記配線素材を挿入することによって前記電気配線を形成する工程と、前記配線素材が挿入された前記共通液室の隔壁を形成する部材に対して、別途形成された圧電素子及び吐出口を有する圧力室を含む液体吐出ヘッドの下層部分を接合する工程と、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。
【００２２】
これにより、一度に多数の柱状の電気配線を一括して形成することができ、多数の電気配線の接続構造を効率的に形成することができ、生産性の向上を図ることができるとともに、精度向上及び接続の安定化を達成することができる。
【００２３】
また、請求項６に示すように、前記配線素材が挿入された前記共通液室の隔壁を形成する部材に対して、前記下層部分を接合する工程において、前記挿入された配線素材を、さらに加圧制御して、前記圧電素子と電気的に接続させるようにしたことを特徴とする。
【００２４】
これにより、配線素材を孔に押し込む際、最適な深さに押し込めるため、接触不良や部材破損を防止することができる。
【００２５】
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１〜４のいずれか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】
これにより、画像形成装置の生産性が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
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によれば、一度に多数の柱状の電気配線を一括して形成することができ、多数の電気配線の接続構造を効率的に形成することができ、生産性の向上を図ることができるとともに、精度向上及び接続の安定化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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画像形成装置について詳細に説明する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、その平面形状は概略平行四辺形の形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような平行四辺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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
本実施形態の印字ヘッド５０は、詳しくは後で説明するように、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。
【００５７】
前述したように、印字ヘッド５０には、ノズル５１と供給口５３を有する平行四辺形状の圧力室５２が千鳥状の２次元マトリクス状に並んでいる。圧力室５２のノズル５１が形成される面（底面）に対向する面（天面）は共通電極を兼ねる振動板５６で構成され、振動板５６の上には圧力室５２の形状に合わせて圧電体（ピエゾ）５８が形成され、その上に個別電極５７が形成されている。
【００５８】
個別電極５７から配線がノズル５１側端部から圧力室５２の外側に引き出され、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、圧電体５８（を取り付ける面）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）６０が形成される。
【００５９】
また、この柱状の電気配線６０を形成するために、波状に図の上下方向に延びた複数の細い帯状の梁部６２ａを、（図示は省略するが）その両端で連結した流路プレート６２が積層されている。この流路プレート６２を積層して形成される各梁部６２ａの間の空間が、各圧力室５２にインクを供給するための共通のインク供給流路である共通液室としての支流６２ｂを形成する。そして、梁部６２ａが積層されて共通液室としての支流６２ｂの隔壁が形成され、この隔壁を貫通して柱状の電気配線（エレキ柱）６０が形成される。
【００６０】
また、圧力室５２の一方の隅に形成されたインク供給口５３からインク流路５３ａが延び、その先端に支流６２ｂからインクの供給を受ける供給絞り５３ｂが形成されている。なお、図には破線で下側にのみ表示したが、支流６２ｂの（図の上下）両端は、図の左右方向に延びて配置されたインク供給流路の本流６３と接続している。インク供給流路の本
流６３には、図示しないインクタンクからインクが供給され、本流６３から各支流６２ｂにインクが供給される。また、支流６２ｂから各圧力室５２毎に設けられた供給絞り５３ｂを介してインク供給口５３から圧力室５２にインクが供給されるようになっている。
【００６１】
また、圧力室５２の下側には圧力室５２内の圧力を検出してインクの吐出状態を検知するためのセンサプレート６４が配置され、その圧力室５２の外側の部分に電極パッド６４ａが形成され、ここから検出信号を取り出すための電気配線（センサ柱）６６が、前述したエレキ柱６０と同様にセンサプレート６４に略垂直に立設されている。
【００６２】
また、印字ヘッド５０を形成するこれらの積層構造については、以下詳細に説明するが、圧電体（ピエゾ）５８の上には、圧電体（ピエゾ）５８を覆ってインクから保護し、インクから分離して圧電体５８の駆動を安定にし、ダンピング特性を持たせてクロストークを軽減するためのピエゾカバー６８が配置されている。
【００６３】
次に、図６及び図７を用いて印字ヘッド５０の積層構造について説明する。
【００６４】
図６は、図５を図５中の矢印Ａ１方向から見た透視側面図であり、図７は、図５を図５中の矢印Ａ２方向から見た分解透視側面図である。
【００６５】
図６及び図７を参照して、まず印字ヘッド５０の最下層には、ノズル５１が形成されたノズルプレート１５１が配置されている。ノズルプレート１５１は、例えば、ステンレスの薄板を半抜きでプレス後に研磨したものや、ニッケル電鋳したもの、ポリイミドにエキシマレーザでアブレーション加工したものなどに撥液処理を組み合わせたものである。また、ノズル５１はインク吐出側（外側）に行く程径が小さくなるように逆テーパ状に形成されている。
【００６６】
次に、ノズルプレート１５１の上には、圧力室５２内の圧力を検出するためのセンサプレート６４が積層される。センサプレート６４には、圧力室５２とノズル５１を連通するノズル流路５１ａが形成されている。センサプレート６４としては、たとえばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）をステンレスに積層したものなどが好適に用いられる。また、センサプレート６４には、検出信号を取り出すための電気配線としてのセンサ柱６６との接続部である電極パッド６４ａ（図５参照）がＰＶＤＦの表裏それぞれに対応して形成されている。
【００６７】
センサプレート６４の上には、圧力室５２を形成する圧力室プレート１５２が積層される。圧力室プレート１５２としては、例えば、ステンレスを多段エッチングしたり、ステンレスを両面エッチングしたものを積層したりして形成したものが用いられる。圧力室プレート１５２には、圧力室５２及び供給絞り５３ｂとなる開口、センサ柱６６のための孔（スルーホール）１５２ａ及び接着する際の余剰な接着剤がはみ出して圧力室５２や供給絞り５３ｂ等を塞いだりしないように接着剤を逃がすための接着剤逃がし溝等（図示省略）などが必要に応じて形成される。
【００６８】
次に、圧力室プレート１５２の上には、振動板５６がエポキシ接着等で積層される。また、振動板５６の上には圧力室５２に対応する位置に圧電体（ピエゾ）５８が形成される。圧電体５８は、焼成研磨したものにスパッタで共通電極を付けてから機械分離して使用する。また、図示は省略するが、振動板５６には、供給絞り５３ｂ用の孔、センサ柱６６用の孔が形成される。また、圧電体５８の上には個別電極５７が形成され、これから電極パッド５９（図５参照）が絶縁層の上に引き出されて形成される。
【００６９】
次に、圧電体５８が形成された振動板５６の上には、ピエゾカバー６８が積層される。
ピエゾカバー６８は、例えば、ステンレスの薄板をウエットエッチングで、特に圧電体５８の位置に対応する部分６８ａはハーフエッチングして半抜き構造とし、積層したときに圧電体５８を逃げるようにする。またピエゾカバー６８には、供給口５３用の孔や、エレキ柱６０及びセンサ柱６６用の孔が形成される（図示省略）。
【００７０】
なお、ピエゾカバー６８の圧電体５８の位置に対応する部分６８ａをハーフエッチングするのは、前にも述べたが、圧電体５８を覆ってインクから保護するためと、インクから分離して圧電体５８の駆動を安定にし、さらにダンピング特性を持たせてクロストークを軽減するためである。
【００７１】
ピエゾカバー６８の上には、柱状の電気配線であるエレキ柱６０及びセンサ柱６６用の空洞部が形成されるとともに、インク供給流路の支流６２ｂ用の空間を形成する流路プレート６２が積層される。流路プレート６２は、例えば、ステンレスの薄板をウエットエッチングして形成される。流路プレート６２は、図５に示すように、細長い波形の梁部６２ａを多数並べてその両端を連結して（図示省略）１枚のプレートとしたものであり、梁部６２ａの間の空間が支流６２ｂ（共通液室）となるように積層される。従って、共通液室は圧力室５２のノズル５１側とは反対側に形成されることになる。
【００７２】
流路プレート６２には、各梁部６２ａ中にエレキ柱６０用の孔６０ａ及びセンサ柱６６用の孔６６ａが形成されている。特に図７に示すように、詳しくは後述するが、孔６０ａにはエレキ柱６０となるプレート材７０ａが挿入され、孔６６ａにはセンサ柱６６となるプレート材７０ｂが挿入される。
【００７３】
流路プレート６２の上には、本流６３及び支流６２ｂを密閉するためのプレート１６２が積層され、さらにその上には本流６３を密閉するためのプレート１６３が積層される。この本流６３を密閉するためのプレート１６３は、積層プレート全体を温調制御するためのヒータをも兼用するようにしてもよい。また、これらのプレート１６２及び１６３には、図７に示すように、それぞれエレキ柱６０用の孔１６２ａ及び１６３ａ、センサ柱６６用の孔１６２ｂ及び１６３ｂが形成される。
【００７４】
印字ヘッド５０は、以上のような積層構造を有している。なお、後述するが、この上には、ドライバＩＣなどが実装されたバンプ付き多層フレキシブルケーブルで構成される電装基板が接合される。
【００７５】
以下、このような印字ヘッド５０の製造方法を、図８のフローチャートに沿い、さらに図９及び図１０をも参照しながら説明する。
【００７６】
図８は、本実施形態における印字ヘッド５０の製造方法を順を追って示したフローチャートである。
【００７７】
まず、図８のステップＳ１００において、流路プレート６２及び支流、本流の密閉用のプレート１６２、１６３にそれぞれエレキ柱６０用の孔（スルーホール）１６０（６０ａ、１６２ａ、１６３ａ）及びセンサ柱６６用の孔（スルーホール）１６６（６６ａ、１６２ｂ、１６３ｂ）を開ける（図７をも参照）。この開け方は特に限定はされず、例えば、ＳＵＳの厚板をプレスによって抜いてもよいし、あるいは薄板をエッチングしてから積層してもよい。
【００７８】
次に、ステップＳ１１０において、これらの積層されたプレート６２、１６２、１６３の全体に対して絶縁処理を行った後、スルーホール１６０、１６６内に対して無電界メッキを施す。
【００７９】
次に、ステップＳ１２０において、図９に示すように、これらの積層されたプレート６２、１６２、１６３の上に電極となるプレート材７０を重ねて、積層されたプレート６２、１６２、１６３をダイにしてプレスを行う。このプレート材７０としては、例えば銅やアルミの薄板が例示される。
【００８０】
銅の薄板を積層されたプレート６２、１６２、１６３の上において、パンチ７２で上から押してプレート材７０を打ち抜いて、打ち抜いたプレート材７０ａ、７０ｂを取り出し電極として、それぞれ積層されたプレート６２、１６２、１６３のスルーホール１６０、１６６の内部に嵌め込む。
【００８１】
このとき、図９に破線で示すように、打ち抜いたプレート材７０ａ、７０ｂが、積層されたプレート６２、１６２、１６３の下側に取り出し電極となる突起部７１ａ、７１ｂとして突き出るように押し込むものとする。
【００８２】
このプレスの様子を図１１に拡大して示す。図１１に示すように、流路プレート６２、１６２、１６３の表面に対して絶縁層７４ａを形成し、さらにスルーホール１６０の部分にはメッキ７４ｂが施されている。この上にプレート材７０を載せてパンチ７２で打ち抜くことにより、スルーホール１６０に対応する部分のプレート材７０ａがスルーホール１６０内に押し込まれ、下側から棒状の取り出し電極としての突起部７１ａが押し出されてくる。
【００８３】
次に、ステップＳ１３０において、必要に応じて、積層されたプレート６２、１６２、１６３の上部に絶縁剤を塗布する。これは、上で行ったプレスによるダメージで、上側の絶縁膜が破壊されている可能性があるので、それを補修するためである。
【００８４】
このとき、プレスによるダメージが少なくなるように、スルーホール１６０、１６６の径はストレートではなく、下が広くなるような逆テーパ状に形成しておいてもよい。
【００８５】
次に、ステップＳ１４０において、別途形成しておいた圧力室５２等からなる印字ヘッド５０の下部構造の、上で形成した取り出し電極の突起部７１ａ、７１ｂが接続される電極部に対して導電性接着剤を塗布する。この導電性接着剤の塗布は、ディスペンサあるいはインクジェットヘッドを用いて行われる。特に、いま製造している印字ヘッド５０と同じインクジェットヘッドを用いると電気配線形成位置等のピッチがあっているため好ましい。
【００８６】
次に、ステップＳ１５０において、積層されたプレート６２、１６２、１６３と、圧力室５２等からなる印字ヘッド５０の下部構造とを接合する。
【００８７】
図１０に示すように、エレキ柱６０となるべき打ち抜かれたプレート材７０ａは、圧電体５８上の個別電極５７から引き出された電極パッド５９に接着され、センサ柱６６となるべき打ち抜かれたプレート材７０ｂは、センサプレート６４上に形成された電極パッド６４ａに接着される。
【００８８】
次にステップＳ１６０において、この電極接続を確実にするために、各プレート材７０ａ、７０ｂをさらに上からプレスして押し込み、取り出し電極の突起部７１ａ、７１ｂをそれぞれ電極パッド５９、６４ａに接続する。このとき、プレート材７０ａが接着される電極パッド５９の部分及び、プレート材７０ｂが接着される電極パッド６４ａの部分は、それぞれ図１０に示すように中央が凹むように丸みをもった形状（すり鉢状）となっているため、セルフアライメントが可能であり、容易に位置決め、誘い込みができ、位置精度
良く確実に接着が行われる。
【００８９】
さらにこのとき、エレキ柱６０となるプレート材７０ａが接着される電極パッド５９の下側の圧力室プレート１５２は開口１５２ａ（逃げ部）が形成されている。また同様に、センサ柱６６となるプレート材７０ｂが接着される電極パッド６４ａの下側のセンサプレート６４には、ハーフエッチングによる逃げ部６４ｂが形成されている。
【００９０】
このように柱状の電気配線となる取り出し電極（エレキ柱６０及びセンサ柱６６）の対向面には、逃げ構造が形成されているため、打ち抜かれたプレス材７０ａ、７０ｂをさらにプレスで押し込む際、上述した電極パッド５９、６４ａの中央凹部の丸み形状によりプレス材７０ａ、７０ｂを誘い込みながら、そのプレス圧力を緩和し、取り出し電極に予圧をかけて弾性を保持することができる。
【００９１】
また、この押し込みの際、図１０にΔで示したように、上面よりも凹んだ状態にすることで、プレート材７０の板厚を薄くすることが可能なため、打ち抜きや打ち込み時の力が軽減され、後の多層フレキシブルケーブルとの接続性も良好となるため、押し気味にする方が好ましい。
【００９２】
次に、ステップＳ１７０において、必要に応じて取り出し電極（いま押し込まれたプレート材７０ａ、７０ｂ）の上部に導電性接着剤などを塗布して、押し込んだプレート材７０ａ、７０ｂの緩み防止、接続安定化を図るようにする。
【００９３】
最後にステップＳ１８０において、バンプ８０が形成された多層フレキシブルケーブル７８を取り付ける。図１２に、エレキ柱６０に対応するスルーホール１６０に多層フレキシブルケーブル７８のバンプ８０を接続する様子を拡大して示す。このとき、バンプ８０を、ヒートプレスによりスルーホール１６０のメッキ７４ｂの部分に接続して導通をとると同時に、再度上からプレスすることにより取り出し電極としての突起部７１ａと電極パッド５９との接続を確実なものとするようにする。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、流路プレートをダイにして取り出し電極となるプレート材をプレスするようにしているため、穴径誤差による嵌合ばらつきが軽減され、一括で多数の柱状の電気配線を形成することができ、生産性を向上させることが可能となる。
【００９５】
また、接続部を凹状（すり鉢状）に形成するとともに、その対面には開口あるいはハーフエッチングによる逃げを設けることにより、取り出し電極接続部のアライメント精度を向上させることができ、さらに予圧効果により接続を安定化させることができる。
【００９６】
また、取り出し電極となるプレート材の押し込みは、圧電体（ピエゾ）やＰＶＤＦの静電容量をモニタしながら行うことで、最適な深さに押し込むことができるため、接触不良や部材の破損を防止することができる。
【００９７】
さらに、取り出し電極接続部の凹部を例えばＳＵＳのウエットエッチングで加工するようにした場合には、このすり鉢状の形状による取り出し電極となるプレート材の誘い込みが容易に形成でき、電極部材を安定に保持することができる。
【００９８】
なお、上で説明した製造工程では、プレスを打ち抜きと押し込みの２工程に分けて説明したが、プレスをブロック毎の時分割で行うようにすることにより、印字ヘッドに加わる力を軽減し、打ち抜きと押し込みを同一工程とすることも可能となる。また、本実施形態では流路プレート６２をステンレスの薄板を積層して形成しているが、その一部に樹脂プレートを用いることも可能であり、この場合は絶縁処理が不要となり、ナノインプリントなどの技術を利用した導電性パターンを形成することで、プレート材７０ａ、７０ｂとの電気接続が可能で、多層フレキシブルケーブル７８が簡素化できる。
【００９９】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及びその製造方法並びに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】
【０１００】
【図１】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】本発明の一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の印字ヘッドを矢印Ａ１の方向から見た透視側面図である。
【図７】図５の印字ヘッドを矢印Ａ２の方向から見た分解透視側面図である。
【図８】本実施形態の印字ヘッド製造工程を示すフローチャートである。
【図９】取り出し電極となるプレート材のプレスの様子を示す説明図である。
【図１０】取り出し電極の接続の様子を示す断面図である。
【図１１】プレート材のプレスの様子を拡大して示す説明図である。
【図１２】取り出し電極の接続の様子を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０１】
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、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…圧電体（ピエゾ）、５９…電極パッド、６０…電気配線（エレキ柱）、６２…流路プレート、６４…センサプレート、６６…電気配線（センサ柱）、６８…ピエゾカバー、７０…プレート材、７２…パンチ、７８…多層フレキシブルケーブル、８０…バンプ
【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】
2006123520.tif 000010
【図９】
2006123520.tif 000011
【図１０】
2006123520.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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