(57)【要約】【課題】  複数列のチャネルを有して小型で効率良く印刷可能であるとともに、配線基板を容易かつ確実に接続することが可能なヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法、並びに、インクジェットプリンタを提供する。【解決手段】  ヘッドチップユニット２０は、一縁端２１ａ側に設けられて配線基板１３が接続される基板接続面２８と、インクが供給されるインク室３２と、インク室３２から他縁端側２１ｂに向かって形成されて開口するチャネル２９と、チャネル２９の壁面２９ｂから基板接続面２８まで延設された電極３１とを有するヘッドチップ２１を複数備え、複数のヘッドチップ２１は、隣り合う他のヘッドチップ２１の基板接続面２８を一縁端２１ａ側に張り出させて段状になるようにして積層されている。【選択図】  図５
2008207350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略板状で、一縁端側に設けられて配線基板が接続される基板接続面と、該基板接続面よりも前記一縁端と反対側の他縁端側に設けられてインクが供給されるインク室と、該インク室から前記他縁端側に向かって形成されて該他縁端に開口するチャネルと、該チャネルの壁面から前記基板接続面まで延設された電極とを有するヘッドチップを複数備え、
複数の該ヘッドチップは、隣り合う他の前記ヘッドチップの前記基板接続面を前記一縁端側に張り出させて段状になるようにして積層されていることを特徴とするヘッドチップユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッドチップユニットにおいて、
各前記ヘッドチップの前記チャネルの断面形状及び長さは、略等しく設定されていることを特徴とするヘッドチップユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヘッドチップユニットにおいて、
各前記ヘッドチップは、略板状で、一面に開口して前記他縁端まで溝状に形成された前記チャネル、及び、前記一面の前記一縁端側に設けられた前記基板接続面を有するアクチュエータ基板と、前記基板接続面を張り出させて前記アクチュエータ基板の前記一面上に積層され、前記インク室を有するカバープレート基板とを備え、
各前記ヘッドチップは、前記アクチュエータ基板の一縁端に対して、隣り合う他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板の一縁端が張り出すか、若しくは、略等しい位置となるようにして、他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板上に積層されていることを特徴とするヘッドチップユニット。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のヘッドチップユニットにおいて、
各前記ヘッドチップの前記チャネルは、一面に開口して前記他縁端まで溝状に形成され、
各前記ヘッドチップの前記インク室は、前記一面側に積層される他の前記ヘッドチップの前記一面と反対側の他面に溝状に形成されていることを特徴とするヘッドチップユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のヘッドチップユニットにおいて、
複数の前記ヘッドチップは、一の該ヘッドチップから一方側に向かって、それぞれ前記基板接続面を前記一方側に向けて前記一縁端側に張り出させて、段状になるように積層されるとともに、一の前記ヘッドチップから前記一方側と反対側の他方側に向かって、それぞれ前記基板接続面を前記他方側に向けて前記一縁端側に張り出させて、段状になるように積層されていることを特徴とするヘッドチップユニット。
【請求項６】
略板状のヘッドチップ本体の一縁端側に配線基板を接続する基板接続面を、該基板接続面よりも前記一縁端側と反対側の他縁端側にインクが供給されるインク室を、また、該インク室から前記他縁端側に向かって延びて該他縁端に開口するチャネルを、それぞれ前記ヘッドチップ本体に形成するとともに、該チャネルの壁面から前記基板接続面まで電極を延設してヘッドチップを複数作製するヘッドチップ形成工程と、
該ヘッドチップ形成工程で作製された複数の前記ヘッドチップを、他の該ヘッドチップの前記基板接続面を前記一縁端側に張り出して段状になるようにして積層する積層工程とを備えることを特徴とするヘッドチップユニットの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のヘッドチップユニットの製造方法において、
前記ヘッドチップ形成工程は、各前記ヘッドチップの前記チャネルの断面形状及び長さが略等しくなるように、前記ヘッドチップ本体に前記チャネルを形成することを特徴とするヘッドチップユニット。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のヘッドチップユニットの製造方法において、
前記ヘッドチップ本体は、略板状のアクチュエータ基板と、該アクチュエータ基板の一面に積層される略板状のカバープレート基板とを備え、
前記ヘッドチップ形成工程は、前記アクチュエータ基板の前記一面に、該一面に開口して前記他縁端側に向かって延びる溝状に前記チャネルを形成するとともに、該チャネルの壁面から前記一面の前記一縁端側に設けられる前記基板接続面まで電極を延設するアクチュエータ基板形成工程と、前記カバープレート基板に前記インク室を形成するカバープレート基板形成工程とを有し、
前記積層工程は、各前記ヘッドチップについて前記アクチュエータ基板の前記一面に、前記基板接続面を張り出させて前記カバープレート基板を積層するとともに、前記ヘッドチップの前記アクチュエータ基板を、該アクチュエータ基板の一縁端に対して、隣り合う他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板の一縁端が張り出すか、若しくは、略等しい位置となるように、他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板上に積層することを特徴とするヘッドチップユニットの製造方法。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載のヘッドチップユニットの製造方法において、
前記ヘッドチップ形成工程は、前記ヘッドチップ本体の一面に、該一面に開口して前記他縁端側に向かって延びる溝状に前記チャネルを形成するとともに、前記一面と反対側の他面に溝状に前記インク室を形成することを特徴とするヘッドチップユニットの製造方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載のヘッドチップユニットの製造方法において、
前記積層工程は、複数の前記ヘッドチップを、一の該ヘッドチップから一方側に向かって、前記基板接続面を前記一方側に向けて前記一縁端側に張り出させて段状になるようにして順次積層し、さらに、一の前記ヘッドチップから前記一方側と反対側の他方側に向かって、前記基板接続面を前記他方側に向けて前記一縁端側に張り出させて段状になるようにして順次積層することを特徴とするヘッドチップユニットの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のヘッドチップユニットと、
該ヘッドチップユニットの各前記ヘッドチップの前記基板接続面にそれぞれに接続された複数の前記配線基板とを備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項６から請求項１０のいずれかに記載のヘッドチップユニットの製造方法で製造された前記ヘッドチップユニットの各前記ヘッドチップの前記基板接続面に、該基板接続面を最も前記一縁端側に張り出した前記ヘッドチップから順に前記配線基板を接続する配線基板接続工程を備えることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出させて印刷を行うためのヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法、該ヘッドチップユニットを備えたインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法、並びに、該インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紙などの媒体に文字や画像などを記録する手段として、インクを吐出させて印刷を行うインクジェットプリンタが用いられている。このようなインクジェットプリンタは、インクを吐出させるインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを媒体の搬送方向と略直交する方向に走査させるキャリッジとを備えている。インクジェットヘッドは、壁面に電極が設けられた複数のチャネルを有するヘッドチップを備えていて、このヘッドチップに接続されている配線基板から電極に電圧を印加してインクが供給されるチャネルを体積変化させることで、チャネルからノズルを経由してインクを吐出させ、これにより印刷を可能としている。
【０００３】
近年、上記のようなインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドにおいて、小型化を図るとともに、印刷の効率化を図る提案がなされてきている。より具体的には、チャネルが形成されたベースプレート、ベースプレートからはみ出すはみ出し部を有してベースプレート上に配設されたカバープレートで構成されるヘッドチップを複数積層したヘッドチップユニットと、各ヘッドチップのカバープレートのはみ出し部に接続される配線基板とを備えたインクジェットヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、一つのヘッドチップにおいて、両面にチャネルを形成することで、チャネルを 二列有するヘッドチップユニットと、両面に接続された配線基板とを備えたインクジェットヘッドが提案されている（例えば、特許文献２参照）。これらのインクジェットヘッドのヘッドチップユニットでは、チャネルを複数列に配列して多ノズル化を図り、これにより印刷の効率化を図ることができるとともに、小型化を図ることができるとされている。
【特許文献１】特開平１０−１４６９７４号公報
【特許文献２】特開２００１−３１５３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１によるインクジェットヘッドに搭載されるヘッドチップユニットでは、各ヘッドチップのはみ出し部に配線基板を接続する際に、隣り合うヘッドチップのはみ出し部が支障となってしまう問題があった。すなわち、ヘッドチップのカバープレートのはみ出し部に配線基板を接続する方法としては、異方性導電膜による接着や、ワイヤボンディングによる接続などがある。しかし、いずれ方法においても、配線基板を接続するはみ出し部の上方から、加熱や加圧するための部材、あるいは、ワイヤボンディング用キャピラリーなどを接触させる必要があり、この際に上方に積層されている他のヘッドチップのはみ出し部が支障となってしまう。また、各ヘッドチップについて、はみ出し部に配線基板を接続した後に、ヘッドチップ同士を積層する方法も考えられるが、配線基板を接続した後の工程で、接続された状態の配線基板が支障となってしまう。特に、インクを吐出させる面にノズルプレートを貼り付けるためには、この面を精度良く加工する必要があり、それ故にヘッドチップ積層後に面だし加工をする必要があるが、配線基板が接続された状態ではこの面出し加工を行うことができない。
【０００５】
一方、特許文献２のインクジェットヘッドに搭載されるヘッドチップユニットは、一つのヘッドチップのみで構成され、二列のチャネルと対応する配線基板も、それぞれ表裏から接続することで互いに支障となることなく接続可能であるが、この構成ではチャネルは二列までしか形成することができない。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数列のチャネルを有して小型で効率良く印刷可能であるとともに、配線基板を容易かつ確実に接続することが可能なヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法、並びに、インクジェットプリンタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のヘッドチップユニットは、略板状で、一縁端側に設けられて配線基板が接続される基板接続面と、該基板接続面よりも前記一縁端と反対側の他縁端側に設けられてインクが供給されるインク室と、該インク室から前記他縁端側に向かって形成されて該他縁端に開口するチャネルと、該チャネルの壁面から前記基板接続面まで延設された電極とを有するヘッドチップを複数備え、複数の該ヘッドチップは、隣り合う他の前記ヘッドチップの前記基板接続面を前記一縁端側に張り出させて段状になるようにして積層されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のヘッドチップユニットの製造方法は、略板状のヘッドチップ本体の一縁端側に配線基板を接続する基板接続面を、該基板接続面よりも前記一縁端側と反対側の他縁端側にインクが供給されるインク室を、また、該インク室から前記他縁端側に向かって延びて該他縁端に開口するチャネルを、それぞれ前記ヘッドチップ本体に形成するとともに、該チャネルの壁面から前記基板接続面まで電極を延設してヘッドチップを複数作製するヘッドチップ形成工程と、該ヘッドチップ形成工程で作製された複数の前記ヘッドチップを、他の該ヘッドチップの前記基板接続面を前記一縁端側に張り出して段状になるようにして積層する積層工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
この発明に係るヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法によれば、複数のヘッドチップは、ヘッドチップ形成工程においてチャネル、インク室、基板接続面及び電極が形成された後に、積層工程においてそれぞれ一縁端側に基板接続面を張り出させて段状に積層されている。このため、最も一縁端側に基板接続面を張り出しているヘッドチップから順に、基板接続面に配線基板を接続すれば、他のヘッドチップや先に接続した他の配線基板が支障となってしまうことなく、基板接続面に配線基板を接触させた状態で加圧や加熱し接続することができる。そして、接続した配線基板から各ヘッドチップの電極に電圧を印加すれば、各インク室から供給されるインクを、複数のヘッドチップによって構成される複数列のチャネルの他縁端側の開口から吐出させることができる。
【００１０】
また、上記のヘッドチップユニットにおいて、各前記ヘッドチップの前記チャネルの断面形状及び長さは、略等しく設定されていることがより好ましいとされている。
また、上記のヘッドチップユニットの製造方法において、前記ヘッドチップ形成工程は、各前記ヘッドチップの前記チャネルの断面形状及び長さが略等しくなるように、前記ヘッドチップ本体に前記チャネルを形成することがより好ましいとされている。
【００１１】
この発明に係るヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法によれば、各ヘッドチップにおいて、チャネルの断面形状及び長さが略等しいことで、一縁端側を段状とし各ヘッドチップの形状を異なるものとしても、複数列のチャネルから同じ吐出性能でインクを吐出させることができる。
【００１２】
また、上記のヘッドチップユニットにおいて、各前記ヘッドチップは、略板状で、一面に開口して前記他縁端まで溝状に形成された前記チャネル、及び、前記一面の前記一縁端側に設けられた前記基板接続面を有するアクチュエータ基板と、前記基板接続面を張り出させて前記アクチュエータ基板の前記一面上に積層され、前記インク室を有するカバープレート基板とを備え、各前記ヘッドチップは、前記アクチュエータ基板の一縁端に対して、隣り合う他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板の一縁端が張り出すか、若しくは、略等しい位置となるようにして、他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板上に積層されていることがより好ましいとされている。
【００１３】
また、上記のヘッドチップユニットの製造方法において、前記ヘッドチップ本体は、略板状のアクチュエータ基板と、該アクチュエータ基板の一面に積層される略板状のカバープレート基板とを備え、前記ヘッドチップ形成工程は、前記アクチュエータ基板の前記一面に、該一面に開口して前記他縁端側に向かって延びる溝状に前記チャネルを形成するとともに、該チャネルの壁面から前記一面の前記一縁端側に設けられる前記基板接続面まで電極を延設するアクチュエータ基板形成工程と、前記カバープレート基板に前記インク室を形成するカバープレート基板形成工程とを有し、前記積層工程は、各前記ヘッドチップについて前記アクチュエータ基板の前記一面に、前記基板接続面を張り出させて前記カバープレート基板を積層するとともに、前記ヘッドチップの前記アクチュエータ基板を、該アクチュエータ基板の一縁端に対して、隣り合う他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板の一縁端が張り出すか、若しくは、略等しい位置となるように、他の前記ヘッドチップの前記カバープレート基板上に積層することがより好ましいとされている。
【００１４】
この発明に係るヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法によれば、各ヘッドチップは、アクチュエータ基板とカバープレート基板とで構成され、積層工程においてアクチュエータ基板の一面上にカバープレート基板を積層することで一体となり、また、インク室とチャネルとが連通した状態となる。さらに、カバープレート基板上に他のヘッドチップのアクチュエータ基板を積層し、これらを繰り返すことで複数のヘッドチップが積層されていくこととなる。この際、アクチュエータ基板の一縁端に対してアクチュエータ基板が積層される他のヘッドチップのカバープレート基板の一縁端が張り出すか、若しくは、略等しい位置であることで、アクチュエータ基板の基板接続面に配線基板を接触させて加圧したとしても、積層されている複数のヘッドチップで確実に支持した状態で基板接続面に配線基板を接続することができる。
【００１５】
また、上記のヘッドチップユニットにおいて、各前記ヘッドチップの前記チャネルは、一面に開口して前記他縁端まで溝状に形成され、各前記ヘッドチップの前記インク室は、前記一面側に積層される他の前記ヘッドチップの前記一面と反対側の他面に溝状に形成されていることがより好ましいとされている。
【００１６】
また、上記のヘッドチップユニットの製造方法において、前記ヘッドチップ形成工程は、前記ヘッドチップ本体の一面に、該一面に開口して前記他縁端側に向かって延びる溝状に前記チャネルを形成するとともに、前記一面と反対側の他面に溝状に前記インク室を形成することがより好ましいとされている。
【００１７】
この発明に係るヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法によれば、ヘッドチップ形成工程で、ヘッドチップ本体の一面にチャネルを、他面にインク室をそれぞれ形成し、積層工程で、ヘッドチップを積層すれば、各ヘッドチップのチャネルは、一面側に積層される他のヘッドチップに形成されたインク室と連通することとなる。このため、インク室を形成するために、チャネルが形成された基板と異なる基板を積層する必要が無く、積層方向に小型化をさらに図ることができる。
【００１８】
また、上記のヘッドチップユニットにおいて、複数の前記ヘッドチップは、一の該ヘッドチップから一方側に向かって、それぞれ前記基板接続面を前記一方側に向けて前記一縁端側に張り出させて、段状になるように積層されるとともに、一の前記ヘッドチップから前記一方側と反対側の他方側に向かって、それぞれ前記基板接続面を前記他方側に向けて前記一縁端側に張り出させて、段状になるように積層されていることがより好ましいとされている。
【００１９】
また、上記のヘッドチップユニットの製造方法において、前記積層工程は、複数の前記ヘッドチップを、一の該ヘッドチップから一方側に向かって、前記基板接続面を前記一方側に向けて前記一縁端側に張り出させて段状になるようにして順次積層し、さらに、一の前記ヘッドチップから前記一方側と反対側の他方側に向かって、前記基板接続面を前記他方側に向けて前記一縁端側に張り出させて段状になるようにして順次積層することがより好ましいとされている。
【００２０】
この発明に係るヘッドチップユニット及びヘッドチップユニットの製造方法によれば、積層工程において、一のヘッドチップから積層方向両側のそれぞれに向かって基板接続面を一縁端側に張り出させて段状に積層することで、一方だけに向かって段状に積層するのに比べてヘッドチップの一縁端から他縁端までの供給方向に小型化を図ることができる。この際、一方側に積層されるヘッドチップは、基板接続面を一方側に向けて積層し、他方側に積層されるヘッドチップは、基板接続面を他方側に向けて積層している。このため、一のヘッドチップから順に、一方側へ、また、他方側へ、それぞれ順に配線基板を接続することで、他のヘッドチップや先に接続した他の配線基板が支障となってしまうことなく、基板接続面に配線基板を接触させた状態で加圧や加熱し接続することができる。
【００２１】
また、本発明のインクジェットヘッドは、上記のヘッドチップユニットと、該ヘッドチップユニットの各前記ヘッドチップの前記基板接続面にそれぞれに接続された複数の前記配線基板とを備えることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、上記のヘッドチップユニットの製造方法で製造された前記ヘッドチップユニットの各前記ヘッドチップの前記基板接続面に、該基板接続面を最も前記一縁端側に張り出した前記ヘッドチップから順に前記配線基板を接続する配線基板接続工程を備えることを特徴としている。
【００２３】
この発明に係るインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法によれば、配線基板接続工程として、上記のインクジェットヘッドの各ヘッドチップの基板接続面に配線基板を接続することで、容易かつ確実に配線基板を接続することができる。また、上記のヘッドチップユニットを備えることで、小型化を図るとともに、複数列のチャネルからインクを吐出させて効率良く印刷することができる。
【００２４】
また、本発明のインクジェットプリンタは、上記のインクジェットヘッドを備えることを特徴としている。
この発明に係るインクジェットプリンタによれば、上記のインクジェットヘッドを備えることで、小型化を図るとともに、媒体を効率良く印刷することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のヘッドチップユニットによれば、複数のヘッドチップが基板接続面を張り出して段状に積層されていることで、複数列のチャネルを有して小型で効率良く印刷可能であるとともに、配線基板を容易かつ確実に接続することが可能である。
また、本発明のヘッドチップユニットの製造方法によれば、積層工程を備えることで、複数列のチャネルを有して小型で効率良く印刷可能なヘッドチップユニットを製造可能であるとともに、配線基板を容易かつ確実に接続することが可能である。
また、本発明のインクジェットヘッドによれば、上記のヘッドチップユニットを備えることで、配線基板を確実に接続された状態とするとともに、小型で効率良く印刷可能である。
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記の方法によって製造されたヘッドチップに配線基板を接続することで、容易かつ確実に配線基板を接続可能であるとともに、小型で効率よく印刷可能なインクジェットヘッドを製造可能である。
また、本発明のインクジェットプリンタによれば、上記のインクジェットヘッドを備えることで、小型で効率良く印刷することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
図１から図１０は、この発明に係る実施形態を示している。図１に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ１は、紙などの媒体Ｍを搬送方向Ｘに搬送する一対の搬送手段２、３と、インクを媒体Ｍに吐出するインクジェットヘッド１０と、インクジェットヘッド１０にインクを供給するインクタンク４と、インクジェットヘッド１０を搬送方向Ｘと略直交する幅方向Ｙに走査する走査手段５とを備える。一対の搬送手段２、３のそれぞれは、グリッドローラ２ａ、３ａと、ピンチローラ２ｂ、３ｂとで構成されていて、図示しない駆動モータでグリッドローラ２ａ、３ａを回転させることで、ピンチローラ２ｂ、３ｂとで挟み込んだ媒体Ｍを搬送方向Ｘに搬送することができる。また、走査手段５は、幅方向Ｙに配設された一対のガイドレール５ａ、５ｂと、ガイドレール５ａ、５ｂ上で幅方向Ｙに摺動可能で、インクジェットヘッド１０が搭載されたキャリッジ６とを備える。また、一対のガイドレール５ａ、５ｂの間には、キャリッジ６が固定されたタイミングベルト７が幅方向Ｙに配設されていて、両端部において一対のプーリ８ａ、８ｂに巻回されている。プーリ８ａには、キャリッジ駆動モータ９が連結されていて、キャリッジ駆動モータ９を駆動してプーリ８ａを回転させることで、タイミングベルト７を幅方向Ｙに走行させ、これによりキャリッジ６を幅方向Ｙに進退させることができる。
【００２７】
本実施形態では、キャリッジ６には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類のインクを吐出可能に、四基のインクジェットヘッド１０が搭載されている。また、インクタンク４も同様に四種類搭載されていて、キャリッジ６の移動に応じて追従可能に可撓性を有する配管４ａよってそれぞれ対応するインクジェットヘッド１０と接続されている。なお、本実施形態において、各インクタンク４に充填されているインクは、水性であるものとして説明している。
【００２８】
図２に示すように、各インクジェットヘッド１０は、周囲を覆う外筐１１と、外筐１１に収容されたヘッドチップユニット２０、ＩＣ基板１２、及び、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと称す）１３とを備える。ヘッドチップユニット２０は、インクタンク４と配管４ａで接続されているとともに、吐出面２０ａを外筐１１から露出させている。また、ＩＣ基板１２は、外部と電気的に接続可能に、その一部を外筐１１から露出させていて、キャリッジ６に搭載された状態で図示しない制御部と接続されている。また、ＦＰＣ１３は、配線基板として、ヘッドチップユニット２０と、ＩＣ基板１２とを電気的に接続している。本実施形態では、後述するヘッドチップ２１の層数と対応させて四枚のＦＰＣ１３が接続されている。そして、ＩＣ基板１２からＦＰＣ１３を経由して入力される電気信号に基づいて、ヘッドチップユニット２０は、インクタンク４から供給されるインクを吐出面２０ａから吐出させることが可能である。以下に、ヘッドチップユニット２０の詳細について説明する。
【００２９】
図２に示すように、ヘッドチップユニット２０は、複数積層されたヘッドチップ２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）と、ヘッドチップ２１と配管４ａとを接続するヘッドカバー２２と、吐出面２０ａを形成しノズル孔２３ａを有するノズルプレート２３とを備える。図３から図５に示すように、ヘッドチップ２１は、一縁端２１ａ側が段状となるとともに、他縁端２１ｂ側がノズルプレート２３を接合可能に一致させるようにして四層積層されている。各ヘッドチップ２１は、アクチュエータ基板２５の一面２５ａ上にカバープレート基板２６が積層された略板状のヘッドチップ本体２７によって構成されている。アクチュエータ基板２５は、圧電セラミックスなどで形成された略板状の部材で、一縁端２１ａ側において一面２５ａにＦＰＣ１３が接続される基板接続面２８が設けられている。また、アクチュエータ基板２５において、基板接続面２８よりも他縁端２１ｂ側には、一面２５ａに開口する溝状に形成された複数のチャネル２９が設けられている。チャネル２９は、一縁端２１ａから他縁端２１ｂに向かう供給方向Ｐに延びるように形成されていて、他縁端２１ｂで開口部２９ａを有して開口しているとともに、供給方向Ｐと略直交する配列方向Ｑに側壁３０を間に有して複数配列している。また、各チャネル２９の壁面２９ｂには、基板接続面２８まで延びる電極３１が設けられている。電極３１は、コモン電極３１ａと駆動電極３１ｂとで構成されている。コモン電極３１ａは、後述するようにチャンネル２９の内、一つおきに設定されるコモン溝２９ｃと対応してそれぞれ形成されている。すなわち、各コモン溝２９ｃの基端側で基板接続面２８上に略Ｉ形に形成されているとともに、分岐して対応する各コモン溝２９ｃの両壁面２９ｂに形成されている。また、駆動電極３１ｂは、コモン溝２９ｃの間に形成されるアクティブ溝２９ｄと対応してそれぞれ形成されている。すなわち、基板接続面２８において、各コモン電極３１ａを跨いで両側に隣接するアクティブ溝２９ｄへ延びるように、略コの字形に形成されている。そして、アクティブ溝２９ｄへ延びる駆動電極３１ｂは、対応するコモン溝２９ｃと隣接する側の壁面２９ｂまで連続して形成されている。
【００３０】
また、カバープレート基板２６は、略板状の部材で、セラミックや金属で形成されているが、アクチュエータ基板２５と接合した後の変形を考慮すれば熱膨張率が略等しくなるセラミックスで形成されていることがより好ましい。カバープレート基板２６は、他縁端２１ｂ側をアクチュエータ基板２５と略等しい位置となるように、また、一縁端２１ａ側に、アクチュエータ基板２５に設けられた基板接続面２８を張り出させるようにして、アクチュエータ基板２５の一面２５ａに積層されている。また、カバープレート基板２６には、アクチュエータ基板２５のチャネル２９の一縁端２１ａ側と対応する位置で配列方向Ｑに形成され、一面２６ａに開口するインク室３２が設けられている。インク室３２には、対応するチャネル２９と一つおきに連通する複数の貫通孔３２ａが形成されている。このため、アクチュエータ基板２５のチャネル２９は、一つおきに、インク室３２からインクを供給可能なコモン溝２９ｃとなるとともに、コモン溝２９ｃのそれぞれの間はインクが供給されず体積変化のみを起こすアクティブ溝２９ｄとなっている。なお、複数のヘッドチップ２１において、チャネル２９の断面形状及び長さは略等しく設定されていて、また、対応するインク室３２はヘッドチップ２１が積層される積層方向Ｒに略等しい位置で形成されている。
【００３１】
そして、複数のヘッドチップ２１の内、隣り合って積層されるもの同士において、一方側Ｒ１のヘッドチップ２１のアクチュエータ基板２５の一縁端の位置に対して、他方側Ｒ２のヘッドチップ２１のカバープレート基板２６の一縁端の位置が略等しくなるようにして、互いに接合されている。このため、複数のヘッドチップ２１は、それぞれアクチュエータ基板２５に設けられた基板接続面２８を、積層方向Ｒの一方側Ｒ１に向けて一縁端２１ａ側に張り出させて段状になるようにして積層されている。また、これにより他縁端２１ｂ側では、複数のチャネル２９が積層方向Ｒに四列に配列することとなる。なお、ノズルプレート２３のノズル孔２３ａは、チャネル２９の内、コモン溝２９ｃと対応して積層方向Ｒに四列に形成されている。また、積層された各ヘッドチップ２１には、インク室３２のチャネル２９と積層方向Ｒに干渉しない両端部３２ｂ、３２ｃにおいて、互いを連通させるインク供給孔３４が積層方向Ｒに貫通して形成されている。このため、最も一方側Ｒ１のヘッドチップ２１Ａに接続されたヘッドカバー２２から供給されるインクは、ヘッドチップ２１Ａのインク室３２に供給され、さらに、インク供給孔３４を通って、他のヘッドチップ２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの各インク室３２に供給される。そして、各インク室３２に供給されたインクは、チャネル２９の内、インク室３２と連通するコモン溝２９ｃに供給されることとなる。このため、基板接続面２８に接続されたＦＰＣ１３によって、図６に示すような配線で、コモン電極３１ａを接地させるとともに、各駆動電極３１ｂに独立して所定パターンで電圧を印加させることでチャネル２９の内部を連続して体積変化させることができ、これによりコモン溝２９ｃの内部のインクを、開口部２９ａからノズルプレート２３のノズル孔２３ａを介して外方に吐出させることができる。この際、各ヘッドチップ２１のチャネル２９の断面形状及び長さを略等しいものとしていることで、四列のチャンネル２９から同じ吐出性能でインクを吐出させることができる。
【００３２】
次に、ヘッドチップユニット２０及びヘッドチップユニット２０を備えたインクジェットヘッド１０の製造方法について、図７から図１０に基づいて説明する。まず、ヘッドチップ形成工程として、各ヘッドチップ２１を構成するヘッドチップ本体２７に加工を行い、基板接続面２８、チャネル２９、電極３１、及び、インク室３２を形成する。すなわち、アクチュエータ基板形成工程として、ヘッドチップ本体２７の内、アクチュエータ基板２５に、ダイシング加工などによってチャネル２９を形成する。そして、アクチュエータ基板２５の一面２５ａにおいて基板接続面２８となる範囲からチャネル２９の壁面２９ｂまで、蒸着などの方法により所定のパターンで電極３１となる金属膜を形成する。また、カバープレート基板形成工程として、カバープレート基板２６にも同様に、ダイシング加工などによってインク室３２を形成する。なお、上記のように、各層のヘッドチップ２１のチャネル２９の断面形状及び長さ、並びに、他縁端を基準とするインク室３２の位置を、略等しくなるようにして形成するものとする。
【００３３】
次に、積層工程として、図７に示すように、各ヘッドチップ２１となるアクチュエータ基板２５と、カバープレート基板２６とを積層していく。まず、最も一縁端２１ａ側に張り出すヘッドチップ２１Ｄを構成するアクチュエータ基板２５とカバープレート基板２６とを接合させる。この際、互いの他縁端２１ｂ側を略等しい位置に合わせて接合させ、これにより一縁端２１ａ側には基板接続面２８が張り出した状態となる。次に、隣り合うヘッドチップ２１Ｃのアクチュエータ基板２５を、ヘッドチップ２１Ｄのカバープレート基板２６の一面２６ａに接合させる。この際、互いの他縁端２１ｂ側を略等しい位置に合わせて接合させることで、一縁端２１ａ側も互いに略等しい位置となって接合される。そして、次にヘッドチップ２１Ｃのカバープレート基板２６を、アクチュエータ基板２５の一面２５ａ上に接合させる。そして、これを繰り返すことによって、四つのヘッドチップ２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが、一縁端２１ａ側に各基板接続面２８を張り出させて段状に、また、他縁端２１ｂの位置を略等しいものとして、積層されることとなる。この際、ヘッドチップ形成工程で、各ヘッドチップ２１においてインク室３２の位置を略等しくしているので、各インク室３２は積層方向Ｒに配列した状態となる。
【００３４】
次に、図８に示すように、ノズルプレート貼付面処理工程として、ノズルプレート２３が貼り付けられるヘッドチップ２１の他縁端２１ｂ側を切断し、平面を形成する。さらに、インク供給孔形成工程として、インク供給孔３４を形成する。すなわち、一方側Ｒ１のヘッドチップ２１Ａのインク室３２の所定の位置から最も他方側Ｒ２に位置するヘッドチップ２１Ｄのインク室３２に到達するまで貫通孔を穿孔していく。これにより各ヘッドチップ２１のインク室３２が連通した状態となる。次に、図９に示すように、ノズルプレート貼付工程として、ノズルプレート２３をインクヘッド２１の他縁端２１ｂ側に貼り付ける。なお、ヘッドカバー２２については省略しているが、同様に取り付けるものとし、これによりヘッドチップユニット２０が作製される。
【００３５】
次に、作製されたヘッドチップユニット２０を用いてインクジェットヘッド１０を作製する。まず、配線基板接続工程として、ヘッドチップユニット２０にＦＰＣ１３を接続する。より詳しくは、ヘッドチップユニット２０を構成するヘッドチップ２１の内、最も一縁端２１ａ側に張り出したヘッドチップ２１Ｄから一方側Ｒ１に向かって順に、基板接続面２８にＦＰＣ１３を接続していく。すなわち、基板接続面２８に、異方性導電膜３５を貼り付けし、その上からＦＰＣ１３の接続部を接触させる。この状態で、一方側Ｒ１からヒートチップ４０を当接させて、約２８０℃で加熱しながら、加圧していく。これにより、ＦＰＣ１３は、基板接続面２８で電極３１と電気的に接続された状態となる。ここで、上記のようにヘッドチップ２１は、一縁端２１ａ側に基板接続面２８を張り出させて段状に積層されている。このため、最も一縁端２１ａ側に基板接続面２８を張り出しているヘッドチップ２１Ｄから順に基板接続面２８にＦＰＣ１３を接続することで、他のヘッドチップ２１や先に接続した他のＦＰＣ１３が支障となってしまうことなく、ヒートチップ４０による加圧、加熱を行うことができ、容易かつ確実にＦＰＣ１３を接続することができる。また、各ヘッドチップ２１のアクチュエータ基板２５の一縁端に対して隣り合うヘッドチップ２１のカバープレート基板２６の一縁端を略等しい位置として積層されていることで、加圧の際にヒートチップ４０によって作用する力を積層されているヘッドチップ２１で確実に支持した状態とすることができ、より確実にＦＰＣ１３を接続することができる。最後に、ヘッドチップユニット２０及びＩＣ基板１２を外筐１１の内部に収容し、ヘッドチップユニット２０に接続されている各ＦＰＣ１３とＩＣ基板１２とを接続することで、インクジェットヘッド１０が完成する。
【００３６】
以上のように、本実施形態のヘッドチップユニット２０では、複数のヘッドチップ２１が基板接続面２８を張り出して段状に積層されていることで、複数列のチャネル２９を有して小型で効率良く印刷可能であるとともに、ＦＰＣ１３を容易かつ確実に接続することが可能である。また、インクジェットヘッド１０、及び、インクジェットヘッド１０を搭載したインクジェットプリンタ１では、このようなヘッドチップユニット２０を備えることで、ＦＰＣ１３が確実に接続された状態にするとともに、小型で効率良く印刷することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、積層工程において、各ヘッドチップ２１を構成するアクチュエータ基板２５とカバープレート基板２６とを交互に積層するようにしたが、これに限るものでは無い。ヘッドチップ２１毎に、アクチュエータ基板２５とカバープレート基板２６とを接合させた後に、ヘッドチップ２１単位で積層するものとしても良い。また、インク供給孔形成工程は、積層工程後に行うものとしたが、ヘッドチップ形成工程において、各ヘッドチップ２１のそれぞれにインク供給孔となる貫通孔を形成した後に、これらが連通するようにヘッドチップ２１を積層するものとしても良い。また、インク供給孔３４は、インク室３２の両端部３２ｂ、３２ｃに形成されるものとしたが、これに限るものでは無く一箇所のみとしても各インク室３２にインクを供給可能である。また、ヘッドチップ本体２７をアクチュエータ基板２５とカバープレート基板２６とで構成し、一方のヘッドチップ２１のアクチュエータ基板２５と他方のヘッドチップ２１のカバープレート基板２６とが、一縁端の位置を略等しくして接合されるものとしたが、これに限るものでは無い。他方のヘッドチップ２１のカバープレート基板２６を一縁端側に張り出すものとしても、ＦＰＣ１３を基板接続面２８に接続する際に作用する力を確実に支持した状態にできる。
【００３８】
また、配線基板接続工程において、ＦＰＣ１３は、各ヘッドチップ２１の基板接続面２８に異方性導電膜３５によって接続されるものとしたが、これに限るものでは無く、例えばワイヤボンディングによるものとしても良い。この場合でも、他のヘッドチップ２１やＦＰＣ１３が支障となってしまうことなく、ボンディング用キャピラリーを使用して基板接続面２８上に、容易かつ確実にワイヤボンディングすることができる。また、本実施形態では、水性のインクを使用するものとしているが、これに限るもので無く、油性インク、ソルベルト系インク、あるいは、ＵＶ系インクなどを使用するものとしても良い。
【００３９】
また、本実施形態では、チャネル２９について、一つおきにインクを吐出可能なコモン溝２９ｃとし、その間を、インクを吐出しないアクティブ溝２９ｄとしたが、これに限るものでは無い。すなわち、図１１及び図１２に示すように、各ヘッドチップ２１のカバープレート基板２６において、貫通孔３２ａを設けず、インク室３２全体を貫通させて、全てのチャネル２９と連通させるものとしても良い。なお、この場合、全てのチャネル２９からインクを吐出可能となるので、全てのチャネル２９と対応させてノズルプレート２３にノズル孔２３ａを形成することとなる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図１３は、この発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】
図１３に示すように、この実施形態のヘッドチップユニット５０は、複数積層されたヘッドチップ５１（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）を備える。ここで、最も一方側Ｒ１に位置するヘッドチップ５１Ａを構成するヘッドチップ本体５２は、アクチュエータ基板５６と、カバープレート基板２６とを備えている。一方、中間に積層されているヘッドチップ５１Ｂ、５１Ｃは、ヘッドチップ本体５３として、アクチュエータ基板５６のみを備えている。また、最も他方側Ｒ２に位置するヘッドチップ５１Ｄは、ヘッドチップ本体５４として、アクチュエータ基板５７のみを備えている。ヘッドチップ５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄの各アクチュエータ基板５６、５７には、一面５６ａ、５７ａに基板接続面２８及びチャネル２９が形成されていて、基板接続面２８を一縁端５１ａ側に張り出して段状となるようにして積層されている。さらに、ヘッドチップ５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃのアクチュエータ基板５６には、一面５６ａと反対側の他面５６ｂにおいてインク室５８が形成されている。インク室５８は、他面５６ｂ側に接合される他のヘッドチップ５１のチャネル２９と連通する位置で形成されている。すなわち、ヘッドチップ形成工程で、アクチュエータ基板５６の一面５６ａにチャネル２９を、他面５６ｂにインク室５８を形成した後に、積層工程でヘッドチップ５１を積層することで、チャネル２９は、最も一方側Ｒ１に位置するヘッドチップ５１Ａを除いて、一方側Ｒ１に隣り合う他のヘッドチップ５１のインク室５８と連通することとなり、インクを供給することが可能となる。このようなヘッドチップユニット５０では、一つのヘッドチップ５１Ａを除いてカバープレート基板２６を省略することができるので、複数列のチャネルからインクを吐出可能としつつ、積層方向Ｒに小型化をさらに図ることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図１４は、この発明に係る第３の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４３】
図１４に示すように、この実施形態のヘッドチップユニット６０は、複数積層されたヘッドチップ６１（６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ、６１Ｅ、６１Ｆ、６１Ｇ、６１Ｈ）を備える。各ヘッドチップ６１は、基板接続面２８及びチャネル２９を有するアクチュエータ基板２５にインク室３２を有するカバープレート基板２６が積層されたヘッドチップ本体２７によって構成されている。そして、これらのヘッドチップ６１は、中央に位置するヘッドチップ６１Ｄから一方側Ｒ１に向かって順にヘッドチップ６１Ａまで、それぞれ基板接続面２８を一方側Ｒ１に向けて一縁端側６１ａに張り出させて段状になるように積層されている。さらに、ヘッドチップ６１Ｄと隣り合うヘッドチップ６１Ｅから他方側Ｒ２に向かって順にヘッドチップ６１Ｈまで、それぞれ基板接続面２８を他方側Ｒ２に向けて一縁端側６１ａに張り出させて段状になるように積層されている。このようなヘッドチップユニット６０でも、配線基板接続工程における基板接続面２８へのＦＰＣ１３の接続を、ヘッドチップ６１Ｄから一方側Ｒ１に向かって順に行うことで、ヘッドチップ６１Ａまで他のヘッドチップ６１や先に接続した他のＦＰＣ１３が支障となってしまうことなく接続することができる。さらに、反転させてヘッドチップ６１Ｅから他方側Ｒ２に向かって順に行うことで、ヘッドチップ６１Ｈまで同様にＦＰＣ１３を接続することができる。また、このようなヘッドチップユニット６０では、両側Ｒ１、Ｒ２に向かって基板接続面２８を一縁端６１ａ側に張り出させて段状に積層することで、偏って段状に積層するのに比べて一縁端６１ａから他縁端６１ｂまでの供給方向Ｐの長さについて小型化を図ることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の第１の実施形態のインクジェットプリンタの概要を示す斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施形態のインクジェットヘッドの概要を示す側面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットを示す分解斜視図である。
【図４】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットを示す上面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットを示す断面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットにおいて、電極配線についての概略図である。
【図７】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットの製造工程において、積層工程の説明図である。
【図８】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットの製造工程において、ノズルプレート貼付面処理工程の説明図である。
【図９】この発明の第１の実施形態のヘッドチップユニットの製造工程において、ノズルプレート貼付工程の説明図である。
【図１０】この発明の第１の実施形態のインクジェットヘッドの製造工程において、配線基板接続工程の説明図である。
【図１１】この発明の第１の実施形態の変形例のヘッドチップユニットを示す上面図である。
【図１２】この発明の第１の実施形態の変形例のヘッドチップユニットの一部を拡大した断面図である。
【図１３】この発明の第２の実施形態のヘッドチップユニットを示す断面図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態のヘッドチップユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  インクジェットプリンタ
１０  インクジェットヘッド
１３  ＦＰＣ（配線基板）
２０、５０、６０  ヘッドチップユニット
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、５１、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、６１、６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ、６１Ｅ、６１Ｆ、６１Ｇ、６１Ｈ  ヘッドチップ
２１ａ、５１ａ、６１ａ  一縁端
２１ｂ、６１ｂ  他縁端
２５、５６、６７  アクチュエータ基板
２５ａ  一面
２６  カバープレート基板
２６ａ  一面
２７、５２、５３、５４  ヘッドチップ本体
２８  基板接続面
２９  チャネル
２９ｂ  壁面
３２、５８  インク室
Ｒ  積層方向
Ｒ１  一方側
Ｒ２  他方側
【図１】
2008207350.tif 000003
【図２】
2008207350.tif 000004
【図３】
2008207350.tif 000005
【図４】
2008207350.tif 000006
【図５】
2008207350.tif 000007
【図６】
2008207350.tif 000008
【図７】
2008207350.tif 000009
【図８】
2008207350.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2008207350.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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