(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液の液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルのそれぞれに連通した複数の加圧液室と、前記加圧液室内の記録液を加圧するための圧力発生手段と、前記複数の加圧液室に記録液を供給する共通液室とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生手段を設けた基板を挟んで前記加圧液室と反対側に前記共通液室が配置され、
この共通液室から前記加圧液室へ前記基板を貫通して各加圧液室に対応して形成された個別供給路を通して前記記録液を供給するとともに、隣接する前記個別供給路の間に、外部への電気的接続部と前記圧力発生手段とを導通させる配線が設けられ、
前記外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、前記外部への電気的接続部と前記圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して前記外部への電気的接続部まで引き出されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生手段は、前記加圧液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対してギャップを介して対向する対向電極とを備え、前記振動板と対向電極との間で発生される静電力で前記振動板を変位させることで、前記加圧液室の記録液に圧力を与える静電型アクチュエータであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
記録液の液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルのそれぞれに連通した複数の加圧液室と、前記加圧液室内の記録液を加圧するための圧力発生手段と、前記複数の加圧液室に記録液を供給する共通液室とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生手段は振動板が形成された第１の基板と前記振動板に対してギャップを介して対向する対向電極が形成された第２の基板とを貼り合わせて構成された静電型アクチュエータであり、
前記第２の基板には前記第１の基板との接合面とは反対側に前記共通液室が配置され、  前記第共通液室から前記加圧液室へ前記第２の基板を貫通し各加圧液室に対応して形成された個別供給路を通して前記記録液を供給するとともに、隣接する前記個別供給路の間に、外部への電気的接続部と前記圧力発生手段とを導通させる配線が設けられ、
前記外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、前記外部への電気的接続部と前記圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して前記外部への電気的接続部まで引き出されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を構成する電極がすべてのチャンネル共通の共通電極であり、この共通電極の電位は基準電位に固定されるとともに、前記対向電極がチャネル毎に個別的に電気的に分離された個別電極であり、この個別電極と前記外部への電気的接続部とを接続する配線が、前記振動板を構成する電極よりも上層に設けられているとともに、前記配線が前記加圧液室を含む流路を形成する隔壁の下にのみ配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、前記外部への電気的接続部と前記圧力発生手段の個別電極を結ぶ配線を略直線的に最も近い前記外部への電気的接続部まで引き出したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の記録液の液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに対して前記記録液を供給する記録液収容部とが一体に形成されていることを特徴とする記録液カートリッジ。
【請求項７】
記録液の記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置において、請求項１ないし５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド又は請求項６に記載の記録液カートリッジを備えてい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】
本発明は液滴吐出ヘッド、記録液カートリッジ及び画像形成装置に関に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液滴吐出ヘッドを記録ヘッドに用いて、記録紙等の被記録媒体（以下「用紙」と称するが、材質を紙に限定するものではなく、記録媒体、転写紙、転写材、被記録材などとも称される。）に記録液としてのインク滴を吐出して記録（画像形成、印写、印字、印刷なども同義語で使用する。）を行なうものである。
【０００３】
従来の液滴吐出ヘッドとしては、例えば記録液を吐出するノズルが連通する加圧液室の壁面を形成する振動板と、この振動板にギャップをおいて対向する対向電極とを備え、振動板と対向電極間で発生させる静電力で振動板を変位させて加圧液室の記録液を加圧することで液滴を吐出させる静電型ヘッド、圧電素子を用いて加圧液室の記録液を加圧するピエゾ型ヘッド、電気熱変換体を用いて膜沸騰で加圧液室の記録液を加圧するサーマル型ヘッドなどが知られている。
【０００４】
例えば、静電型ヘッドに関して、特許文献１ないし３には、加圧液室（吐出室）・流体抵抗部（オリフィス部）・共通液室（インクキャビティー・リザーバ）が同一基板内に平面的に配置された流路構成とし、共通液室へはアクチュエータ基板（個別電極形成基板）のところどころに形成した貫通孔を通して、ノズル面とは反対側の面からインク供給を行う構成、また、個別電極から外部との電気的接続部（端子部）までの配線（リード部）は、インク供給用貫通孔を回避するように配置され、平面的に見て、ノズルから遠い側に電気的接続部（端子部）が形成されている構成が記載されている
【特許文献１】特開平１０−１９３６１１号公報
【特許文献２】特開２００１−０１８３８３号公報
【特許文献３】第３５００６３６号公報
【０００６】
さらに、特許文献５には、加圧液室の底部にインク供給路を設け、液室、振動板及びインク供給路を有する第１基板と、振動板に対向する電極を有する第２基板とを接合し、第２基板に共通インク室を設けることでチップ面積を縮小した構成が記載されている。
【特許文献５】特開２００１−０１００４７号公報
【０００７】
特許文献６には、特許文献１ないし３と類似の構成で、外部との電気的接続部と個別電極を接続する引き出し部の材料は個別電極を形成する材料（例えばポリシリコン）よりも抵抗値が低い金属材料で形成することによって、配線幅が狭く、配線長が長くなった場合でも、配線抵抗を十分小さくすることができ、駆動波形のなまりなども発生しなくなり、高周波数駆動が可能になること、配線層を流路基板の凹部（例えば共通液室となっている凹部）に対応して配置すること、流路基板との接着部では、メタルを配置せずポリシリコン層（下部電極層）を介して導通させることで接合面の高さを一定にすること、また、アクチュエータ基板の配線（引き出し部）の部分に凹部を形成すること、出っ張りによる接着不良を無くしたり、接着面の高さをそろえるために、配線層を配線として使用されない部分であってもスペーサとして流路基板との接合面に残す構成などが記載されている。
【特許文献６】特開２００４−３５８８６６号公報
【０００９】
特許文献８には、特許文献７と同様に、共通液室を加圧液室のノズル板側に重ねて配置する構成、共通液室（インク供給路）、流体抵抗、加圧液室、加圧液室からノズルまでの連通管を一体のシリコンで形成することが記載されている。
【特許文献８】特開２００４−２９９３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１ないし３、６に記載のヘッドにあっては、加圧液室（吐出室）、流体抵抗部（オリフィス部）及び共通液室（インクキャビティー・リザーバ）が同一基板内に平面的に配置されているため、チップ面積が大きく、例えば、半導体プロセス（ＭＥＭＳプロセス）を利用して、ウェハ単位での製造工程を有する場合、１ウェハから取れるチップ取れ数が少ないためにコストが高くなるという課題がある。
【００１１】
特に、流体抵抗部は加工精度が高ければ短くすることも可能であるが、共通液室については、特性面からの要求上小さくすることが困難である。すなわち、液滴吐出ヘッドにおける課題として、吐出特性が他ノズルの駆動状態の影響を受ける相互干渉があり、相互干渉にはいくつかの原因（モード）があるが、その一つに共通液室（共通流路）の圧力変動による相互干渉がある。この相互干渉を小さくするためには、共通液室（共通流路）の流体抵抗値を十分小さく、コンプライアンスを大きくすることが必要であり、そのためには、共通液室を大きくしなければならない。この結果、これらの文献記載の構成では、チップ面積が大きくなることが避けられないのである。
【００１３】
特許文献５に記載のヘッドにあっては、電力はチップ端側から供給し、インクはチップ中央側から供給することで、電極配線とインク流路の干渉を避けているが、チップ中央側からインク供給がされているので、流体の流れを考慮し、ノズルはチップ端側に配置されることになり、特許文献４と同様に、キャップやノズルカバーのためのスペースが別途必要になり、チップ面積が大きくなってしまうという課題がある。また、ノズル列を３列以上にする場合の電力及びインク供給（配線およびインク流路の配置）には対応することができない。
【００１５】
特許文献８に記載のヘッドにあっては、特許文献７と同様に、ノズル数が多く駆動周波数の高いヘッドへの適用が困難であるという課題がある。
【００１６】
本発明は上記の課題と知見に基づいてなされたものであり、小型で低コスト化を図れ、３列以上のノズル列配置も容易な液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを備える記録液カートリッジ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】
【００１７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、
記録液の液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルのそれぞれに連通した複数の加圧液室と、前記加圧液室内の記録液を加圧するための圧力発生手段と、前記複数の加圧液室に記録液を供給する共通液室とを備える液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生手段を設けた基板を挟んで前記加圧液室と反対側に前記共通液室が配置され、
この共通液室から前記加圧液室へ前記基板を貫通して各加圧液室に対応して形成された個別供給路を通して前記記録液を供給するとともに、隣接する前記個別供給路の間に、外部への電気的接続部と前記圧力発生手段とを導通させる配線が設けられ、
前記外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、前記外部への電気的接続部と前記圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して前記外部への電気的接続部まで引き出されている
構成とした。
【００１８】
ここで、圧力発生手段は、加圧液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対してギャップを介して対向する対向電極とを備え、振動板と対向電極との間で発生される静電力で振動板を変位させることで、加圧液室の記録液に圧力を与える静電型アクチュエータである構成とできる。
【００１９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、
記録液の液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルのそれぞれに連通した複数の加圧液室と、前記加圧液室内の記録液を加圧するための圧力発生手段と、前記複数の加圧液室に記録液を供給する共通液室とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生手段は振動板が形成された第１の基板と前記振動板に対してギャップを介して対向する対向電極が形成された第２の基板とを貼り合わせて構成された静電型アクチュエータであり、
前記第２の基板には前記第１の基板との接合面とは反対側に前記共通液室が配置され、  前記第共通液室から前記加圧液室へ前記第２の基板を貫通し各加圧液室に対応して形成された個別供給路を通して前記記録液を供給するとともに、隣接する前記個別供給路の間に、外部への電気的接続部と前記圧力発生手段とを導通させる配線が設けられ、
前記外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、前記外部への電気的接続部と前記圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して前記外部への電気的接続部まで引き出されている
構成とした。
【００２０】
これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、振動板を構成する電極がすべてのチャンネル共通の共通電極であり、この共通電極の電位は基準電位に固定されるとともに、対向電極がチャネル毎に個別的に電気的に分離された個別電極であり、この個別電極と外部への電気的接続部とを接続する配線が、振動板を構成する電極よりも上層に設けられているとともに、配線が加圧液室を含む流路を形成する隔壁の下にのみ配置されていることが好ましい。
【００２２】
さらに、外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、外部への電気的接続部と圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して外部への電気的接続部まで引き出したことが好ましい。
【００２３】
本発明に係る記録液カートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに対して記録液を供給する記録液収容部とが一体に形成されている構成とした。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は記録液カートリッジを備えている構成とした。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、圧力発生手段を設けた基板を挟んで加圧液室と反対側に共通液室が配置され、この共通液室から加圧液室へ基板を貫通して各加圧液室に対応して形成された個別供給路を通して記録液を供給するとともに、隣接する個別供給路の間に、外部への電気的接続部と圧力発生手段とを導通させる配線が設けられ、外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、外部への電気的接続部と圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して外部への電気的接続部まで引き出されている構成としたので、共通液室を基板裏面側に形成することでヘッドチップが小型化でき、また、ノズルを中央寄りの形成することも容易で、ノズルのキャッピングやノズルカバー設置のための領域を別途設ける必要が無くなる点、チップを小型化することができ、１枚のウェハからのチップ取れ数が増加して低コスト化を図れる。
【００２６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、圧力発生手段は振動板が形成された第１の基板と振動板に対してギャップを介して対向する対向電極が形成された第２の基板とを貼り合わせて構成された静電型アクチュエータであり、第２の基板には第１の基板との接合面とは反対側に共通液室が配置され、第共通液室から加圧液室へ第２の基板を貫通し各加圧液室に対応して形成された個別供給路を通して記録液を供給するとともに、隣接する個別供給路の間に、外部への電気的接続部と圧力発生手段とを導通させる配線が設けられ、外部への電気的接続部はノズル並び方向と同じ方向のヘッドチップ端に設け、外部への電気的接続部と圧力発生手段の共通電極を結ぶ配線をヘッドチップの中央部を経由して外部への電気的接続部まで引き出されている構成としたので、共通液室を第２の基板と第１の基板との接合面とは反対側に形成することでヘッドチップが小型化でき、また、ノズルを中央寄りの形成することも容易で、ノズルのキャッピングやノズルカバー設置のための領域を別途設ける必要が無くなる点、チップを小型化することができ、１枚のウェハからのチップ取れ数が増加して低コスト化を図れる。
【００２７】
本発明に係る記録液カートリッジ、本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド、記録液カートリッジを備えているので、低コスト化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの平面説明図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿う断面説明図、図３は図１のＹ−Ｙ線に沿う断面説明図、図４は図１の部分拡大説明図である。
【００２９】
この液滴吐出ヘッドは、それぞれ記録液の液滴を吐出する複数のノズル１を並べて配置したノズル列１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを形成したノズル板２と、ノズル１が連通管３、連通管３を介してノズル１が連通する加圧液室４、加圧液室４へ記録液（インク）を供給する流体抵抗部５を形成した加圧液室基板６と、加圧液室４の記録液を加圧する圧力発生手段７を設けた圧力発生手段形成基板８と、圧力発生手段基板８を含めてヘッドを保持するフレーム部材９と、ＦＰＣ１０及び図示されていないドライバＩＣとから構成されている。
【００３０】
なお、例えば、ノズル列１Ａからはイエローの液滴を、ノズル列１Ｂからはマゼンタの液滴を、ノズル列１Ｃからはシアンの液滴を、ノズル列１Ｄからはブラックの液滴を吐出するようにしている。
【００３１】
ノズル板２は、紙面側（図２の上面側）に撥水膜をコーティングしたポリイミドフィルムであり、ノズル１を形成するノズル孔はノズル板２を加圧液室基板６に接合した後レーザー加工にて開口したものである。
【００３２】
加圧液室基板６には、結晶面方位が（１１０）のシリコン基板を用い、ノズル１と反対側の面に加圧液室４、流体抵抗部５、個別インク供給路との接続部２１が形成されている。また、ノズル１と加圧液室４を連通させるための連通管３が基板６を貫通させて形成されている。このような構成とすることにより、基板６の厚みよりも加圧液室４の高さを低くすることができ、ハンドリングの容易な厚みの基板６を用いたまま、加圧液室４の高さを吐出特性面から最適化することができる。また、面方位（１１０）のシリコン基板を用いているので、公知のごとく、加圧液室等を異方性エッチングにて高精度に加工することができる。
【００３３】
なお、加圧液室４その他の流路を形成後、熱酸化により表面に酸化膜を形成し、濡れ性の向上とインクによる基材であるシリコンの腐食防止を図っている。このとき、図示は省略したが、加圧液室基板６のノズル接着面側には、ダミーパターンを設けておくことで、熱酸化後に酸化膜の内部応力により基板６が反ることを防止している。
【００３４】
圧力発生手段形成基板８には、結晶面方位が（１００）のシリコン基板を用い、圧力発生手段７は低消費電力でＭＥＭＳ加工技術を用いて高集積加工が可能な静電型アクチュエータとしている。静電型アクチュエータの構成は、例えば図５及び図９に示すように、加圧液室４の少なくとも１つの壁面を形成する積層膜からなる振動板２１と、振動板２１にギャップ（空隙）２２を介して対向する対向電極２３とからなる。
【００３５】
ここで、振動板２１は、空隙２２側から積層した次の５層で構成している。すなわち、振動板２１が対向電極２３と接触したときの短絡防止用の絶縁膜（ここでは、酸化シリコン膜）３１と、対向電極２３との間に電圧を印加して静電力を発生させるための振動板電極（ここでは、ヒ素ドープポリシリコン膜）３２と、振動板２１の圧縮応力膜による撓み防止と駆動時の反発力確保のための引っ張り応力膜（ここでは、窒化シリコン膜）３３と、引っ張り応力膜（窒化シリコン膜）３３の割れ防止用の割れ防止膜（ここでは、酸化シリコン膜）３４と、インクによる振動板２１の腐食を防止するため接液膜（ここでは、ＰＢＯ；ポリベンゾオキサゾール膜）３５とを積層して構成している。
【００３６】
また、対向電極２３は、例えばリンドープのポリシリコンを用い、その空隙２２側には絶縁膜３６として酸化シリコン膜を形成している。また、対向電極２３と圧力発生手段形成基板８との間にも絶縁膜３７として酸化シリコン膜を形成し、対向電極２３と圧力発生手段形成基板８間の絶縁を確保している。
【００３７】
空隙２２は、ポリシリコンを犠牲層２４に用いた犠牲層エッチングプロセスにて形成し、このとき、空隙２２となる部分以外のポリシリコンも平坦化のためにスペーサとして振動板２１領域周辺と加圧液室４との接着部分に残している。これにより、ＰＢＯ膜３５をスプレーコートしたときの膜厚均一性向上や加圧液室基板６との接着性確保している。
【００３８】
なお、振動板電極３２も対向電極２３も犠牲層と同じくポリシリコンにて形成されているが、先に述べたように、空隙（となる部分）に面している部分は絶縁膜３１、３６として設けたシリコン酸化膜（酸化シリコン膜）で覆われているので、犠牲層除去時にエッチングされることは無い。また、犠牲層除去はドライプロセスでもウェットプロセスでも可能であるが、シリコン酸化膜に対して選択的にポリシリコンのみエッチングできるエッチャントを用いることはもちろんである。
【００３９】
また、振動板電極３２と対向電極２３のいずれか一方をノズル（チャンネル）毎に分離した個別電極、他方を全ノズル（チャンネル）で共通の共通電極とすることで、吐出させるノズル（チャンネル）の選択が可能であるが、ここでは、振動板電極３２を共通電極、対向電極２３を個別電極としている。
【００４０】
さらに、共通電極である振動板電極３２の電位は基準電位に固定することで、振動板電極３２とインクの間には電圧印加されないので、電圧印加に対して問題のあるインクも使用することができる。もちろん、振動板電極３２とインクの間は絶縁膜で絶縁されていて電圧が印加されても電流は流れないので、電圧印加されても問題無く使用可能な場合も多く、その場合は振動板電極３２にも電圧を印加することができる。
【００４１】
この振動板２１上に接着剤３８で加圧液室基板６を接合している。加圧液室基板６の表面にもシリコン酸化膜３９を形成している。
【００４２】
そして、図３にも示すように、圧力発生手段形成基板８の加圧液室側とは反対の面（以下「裏面」とする）側から圧力発生手段形成基板８を掘って凹部８ａを形成し、この凹部８ａは同一列の全ノズルにわたって形成し、フレーム部材９に形成された凹部９ａとともに共通液室１１を形成している。なお、便宜的に、圧力発生手段形成基板８の凹部８ａで形成される部分を第１共通液室１１Ａ、フレーム部材９の凹部９ａで形成される部分を第２共通液室１１Ｂとして、全体を共通液室１１とする。そして、圧力発生手段形成基板８には加圧液室基板６の加圧液室４に通じる記録液供給路１３を形成し、また、フレーム部材９には共通液室１０に記録液を外部から供給するための記録液供給路１４を設けている。
【００４３】
このとき、共通液室１０を圧力発生手段形成部材８の裏面（側）に設けることで、共通液室１０を加圧液室４と同一面に設けた場合と比べ、小さなチップ面積で、流体抵抗値が低く、コンプライアンスの大きな共通液室を設けることができる。
【００４４】
また、ここでは、前述したように、ノズル１の列（ノズル列）を４列設け、列ごとに別の色の記録液を吐出させるようにしており、１ヘッドで４色、ここではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、の各インクを吐出させ、１ヘッドでフルカラー印刷が可能な構成とした。
【００４５】
各インクの流れについては、それぞれ、ヘッドチップ端側からインクを供給しチップ中央側に配置したノズル１から吐出するようにした。このような配置とすることにより、逆の場合よりもヘッドチップ内側にノズル１を配置することができ、ノズル面に保湿等のキャップを密着させるようにしたり、ノズル端カバーを設けたりすることも可能となる。
【００４６】
また、上述したように、記録液供給孔路１３少なくとも圧力発生手段形成部材８の表面部分で各ノズル（チャンネル）１毎に個別的な個別記録液供給路１３としている。そして、図１及び図４に示すように、それぞれの個別記録液供給路１３の開口間に配線を配置可能な領域１５を設け、この領域１５を通して個別電極（対向電極）２３からヘッドチップ端に設けた外部への電気的接続部１６まで、複雑に引き回すことなく、略直線的に最も近い外部への電気的接続部１６まで個別電極配線１７を引き出している。なお、図４では左側部分の２列のノズル列に対応して、一方のノズル列に対応するものを個別電極配線１７Ａ、他方のノズル列に対応するものを個別電極１７Ｂと表記している。
【００４７】
したがって、ヘッドチップ面積を増加させることなく、スムーズに配線することが可能となっている。ここで、配線材料には、シリコンを１％添加したアルミニウムを用いている。低抵抗のアルミニウムを配線材料にもちいることで、細い配線幅で、厚みも厚くなく、十分な長さの配線をしても、その抵抗値を十分低く抑えることができる。本実施形態では、配線幅は３μｍとし、厚みは０．６μｍとしたので、４ｍｍ程度の長さを配線した場合でも、その抵抗は５０Ω程度とまったく問題無いレベルに抑えることができた。
【００４８】
また、振動板２１を構成する静電アクチュエータの共通電極となる振動板電極３２から外部への電気的接続部１８への共通電極配線１９については、図１及び図４に示すように、各振動板電極３２から一旦ヘッドチップ中央側を経由して（中央側を配線部分１９ａとしている。）、ヘッドチップ端の外部への電気的接続部１８に引き出している。このような配置とすることで、個別電極配線１７と干渉することなく、１層の配線で引き出すことができる。なお、共通電極配線１９についても、アルミニウムの配線を設けることで、抵抗値を下げ、電位変動を抑えている。また、アルミニウムでは抵抗率が小さいため、上述したような配置としても十分低い抵抗値とすることができる。
【００４９】
また、図１ないし図１２に示すように、個別電極配線１７及び共通電極配線１９は、加圧液室基板６の隔壁部分６ａに対応して配置している。このように配置することで、インクに対し電気的な影響を与えないようにしている。もちろん、前述したように、配線上を絶縁膜で被覆しておけば電圧が印加されても電流が流れることはないので、隔壁に対応する部分以外のインクに接する部分に（絶縁膜を介して）配置しても問題無い場合も多いが、このような配置とすることにより、影響をより小さくすることができる。
【００５０】
次に、この液滴吐出ヘッドの製造工程について図１３ないし図１６を参照して説明する。なお、図１３は全体の流れを示す断面説明図、図１４は図１３（ｂ）の要部拡大図、図１５は図１３（ｃ）の工程毎の要部拡大図、図１６は図１３（ｄ）の要部拡大図である。
図１３（ａ）に示すように、圧力発生手段を形成する圧力発生手段形成基板となるシリコン基板５１の裏面に異方性エッチングにて共通液室となる凹部８ａを形成し、図１３（ｂ）及び図１４に示すように、公知の方法で、シリコン基板５１の表面側に静電アクチュエータ部７Ａを形成する。
【００５１】
その後、図１３（ｃ）に示すように、シリコン基板５１を貫通させて個別記録液供給路１３を形成する。ここでは、図１４（ａ）に示すように、レジスト５３をマスクに用い、ドライエッチングにより個別記録液供給路１３を開口した。表面の酸化膜は通常の半導体プロセスでも用いられている、ＣＦ系ガスによる酸化膜ドライエッチングで、シリコン基板部分はＩＣＰによるディープシリコンドライエッチング装置でのドライエッチングにて行なった。その後、図１４（ｂ）に示すように、静電アクチュエータ部５２及び個別記録液供給路１３の表面に接液膜３５を成膜した。
【００５２】
そして、図１３（ｄ）に示すように、ノズル板２を接合した加圧液室基板６と圧力発生手段形成基板となるシリコン基板５１とを接着剤３６にて接着する。
【００５３】
その後、上記工程で形成したチップ及びドライバＩＣが実装されたＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１０をフレーム部材９に接着し、ヘッドチップの外部への電気的接続部１６、１８とＦＰＣ１０の所定の端子をワイヤボンディングにて接続する。そして、樹脂４１にてボンディングワイヤ４０を被覆する。その後、画像形成装置本体へ設置しインク充填を行う。
【００５４】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態について図１７を参照して説明する。
この液滴吐出ヘッドでは、１色でノズル列を２列を用い、１ヘッド２色構成とした。すなわち、隣接するノズル列に対応する加圧液室４、４に記録液を供給する２つの共通液室１１に共通の記録液供給口１４から同じ記録液を供給する。また、各色の２列のノズル列は互いに半ピッチずらした千鳥配置とし、第１実施形態の２倍のノズルピッチ（１色当たりのノズルピッチ）としている。
【００５５】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３実施形態について図１８を参照して説明する。
この液滴吐出ヘッドでは、独立して異なる色の液滴を吐出可能なノズル列を２列としている。この場合もノズル１がヘッドチップ中央寄りに配置されているため、ノズル１のキャッピング及びノズル端カバーの設置をし易い。
【００５６】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第４実施形態について図１９ないし図２１を参照して説明する。なお、図１９及び図２０は異なる位置での断面図であり、図２１は共通液室と記録液供給路の大きさの関係を示す模式的平面説明図である。
【００５７】
この液滴吐出ヘッドは、上記第１実施形態とフレーム部材の構成が異なるだけである。つまり、フレーム部材９には記録液供給路１４のみを設け、共通液室を設けていない。この場合、共通液室１１の体積は小さくなりコンプライアンスが小さくなるとともに、流体抵抗値も若干大きくなるが、その配置等を工夫することにより、影響は小さく抑えることも可能である。一方、最小加工寸法が大きくてすむので、フレーム部材９の加工精度を緩くすることができる。
【００５８】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第５実施形態について図２２及び図２３を参照して説明する。なお、図２２及び図２３は異なる位置での断面図であり、図２３では共通液室と記録液供給路の位置関係のみを模式的に示している。
この液滴吐出ヘッドでは、上記第１ないし第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドで液を加圧したときに効率よくノズルから液吐出させるために設ける流体抵抗部５を加圧液室基板６に設けたのに対し、圧力発生手段形成基板８に設けた個別記録液供給路１３を流体抵抗部としている。また、共通液室１１は別の共通液室基板２０に形成し、圧力発生手段形成基板８と貼り合わせている。このような構成とすることにより、さらに小型化することができる。
【００５９】
なお、上記各実施形態では犠牲層プロセスにて形成した静電型アクチュエータ部（圧力発生手段）を基板平坦部に形成した構成で説明しているが、基板に凹部を形成して、振動板を立体配置したような構成とすることもできる。また、特開平１０−１９３６１１号公報、特開２００１−０１００４７号公報に記載されているような２枚の基板を貼り合わせてギャップ形成を行なう静電型アクチュエータの構成を適用することもできる。
【００６０】
次に、本発明に係る記録液カートリッジについて図２４を参照して説明する。
この記録液カートリッジ８０は、ノズル８１等を有する本発明に係る液滴吐出ヘッド８２と、この液滴吐出ヘッド８２に対して液体（記録液）を供給する液体（記録液）タンク８３とを一体化したものである。
【００６１】
このように液体タンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの性能はただちに記録液カートリッジ全体の性能につながるので、前記液滴吐出ヘッドを使用することにより、低コストで高画質、高速記録に対応できる記録液カートリッジを得ることができる。
【００６２】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えた本発明に係る画像形成装置の一例について２５及び図２６を参照して説明する。なお、図２５は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２６は同装置の要部平面説明図である。
【００６３】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して図２６で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００６４】
このキャリッジ１０３には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する独立した２個の本発明に係る液滴吐出ヘッド１０７ａ、１０７ｂで構成した記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
【００６５】
記録ヘッド１０７を構成する本発明に係る液滴吐出ヘッドとしては、加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて記録液の膜沸騰を利用するいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータなどを使用できる。
【００６６】
キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００６７】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体（用紙）１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００６８】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００６９】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図２６のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置されている。
【００７０】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【００７１】
また、背部には両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００７２】
さらに、図２６に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６を配置している。
【００７３】
この維持回復機１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１５８と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。
【００７４】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００７５】
このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００７６】
そこで、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行なう。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【００７７】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１５５内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行なった後、排紙トレイ１５４に排紙する
【００７８】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動されて、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行なう。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。
【００７９】
このように、この画像形成装置は本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、低コスト化を図ることができる。
【００８０】
なお、上記各実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態について説明するヘッドの平面説明図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面説明図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿う断面説明図である。
【図４】図１の部分拡大説明図である。
【図５】図４のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である
【図６】図４のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である
【図７】図４のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図である
【図８】図４のＸ４−Ｘ４線に沿う断面説明図である
【図９】図４のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である
【図１０】図４のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である
【図１１】図４のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図である
【図１２】図４のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図である
【図１３】同ヘッドの製造工程の説明に供する断面説明図である
【図１４】図１３（ｂ）の要部拡大図である。
【図１５】図１３（ｃ）の異なる工程の要部拡大図である。
【図１６】図１３（ｄ）の要部拡大図である。
【図１７】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態について説明するヘッドの断面説明図である。
【図１８】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第３実施形態について説明するヘッドの断面説明図である。
【図１９】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第４実施形態について説明するヘッドの断面説明図である。
【図２０】同じく他の位置での断面説明図である。
【図２１】同じく模式的平面説明図である。
【図２２】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第５実施形態について説明するヘッドの断面説明図である。
【図２３】同じく他の位置での断面説明図である。
【図２４】本発明に係る記録液カートリッジの一例を示す斜視説明図である。
【図２５】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図２６】同じく要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…ノズル
２…ノズル板
４…加圧液室
５…流体抵抗部
６…加圧液室基板
７…圧力発生手段（静電型アクチュエータ部）
８…圧力発生手段形成基板
９…フレーム部材
１１…共通液室
１６…外部への電気的接続部
１７…個別電極配線
１８…外部への電気的接続部
１９…共通電極配線
８０…記録液カートリッジ
１０３…キャリッジ
１０７…記録ヘッド
【図１】
0004707510.tif 000002
【図２】
0004707510.tif 000003
【図３】
0004707510.tif 000004
【図４】
0004707510.tif 000005
【図５】
0004707510.tif 000006
【図６】
0004707510.tif 000007
【図７】
0004707510.tif 000008
【図８】
0004707510.tif 000009
【図９】
0004707510.tif 000010
【図１０】
0004707510.tif 000011
【図１１】
0004707510.tif 000012
【図１２】
0004707510.tif 000013
【図１３】
0004707510.tif 000014
【図１４】
0004707510.tif 000015
【図１５】
0004707510.tif 000016
【図１６】
0004707510.tif 000017
【図１７】
0004707510.tif 000018
【図１８】
0004707510.tif 000019
【図１９】
0004707510.tif 000020
【図２０】
0004707510.tif 000021
【図２１】
0004707510.tif 000022
【図２２】
0004707510.tif 000023
【図２３】
0004707510.tif 000024
【図２４】
0004707510.tif 000025
【図２５】
0004707510.tif 000026
【図２６】
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