(57)【要約】【課題】配線長を短くし、高密度配線を可能としてヘッドを小型化するとともに、放熱性を向上させる。【解決手段】複数の圧力室が１列に配置されるとともに、前記各圧力室に液体を供給する供給路が形成された流路基板と、前記圧力室の隔壁を構成する振動板と、前記振動板上に各圧力室に対応して配置された圧電素子と、前記振動板上に形成され、前記圧電素子の変位を確保する空間、及び電極接続部を形成するための空間を形成する保護膜を積層した吐出ユニットを積層して形成された積層体と、前記積層体の積層方向と垂直の方向に引き出され、かつその一方の端部が同一平面に配置された前記電極接続部に配線された、前記圧電素子を駆動する駆動配線と、前記電極接続部と電気的に接続される配線及び少なくともＩＣが配設されたビルドアップ配線基板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。【選択図】図６
2007175869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室が１列に配置されるとともに、前記各圧力室に液体を供給する供給路が形成された流路基板と、前記流路基板に積層され、前記圧力室の隔壁を構成する振動板と、前記振動板上に各圧力室に対応して配置された圧電素子と、前記振動板上に形成され、前記圧電素子の変位を確保する空間、及び電極接続部を形成するための空間を形成する保護膜を積層した吐出ユニットを積層して形成された積層体と、
前記積層体の積層方向と垂直の方向に引き出され、前記積層体を構成する各吐出ユニットの振動板とその上層の吐出ユニットの底面を形成するベース基板に挟まれ、かつその一方の端部が同一平面に配置された前記電極接続部に配線された、前記圧電素子を駆動する駆動配線と、
前記電極接続部と電気的に接続される配線及び少なくともＩＣが配設されたビルドアップ配線基板と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記電極接続部は、該電極接続部を形成するための空間内に充填された導電性ペーストから成る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】
前記電極接続部と電気的に接続する前記ビルドアップ配線基板の配線部はピン構造であ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】
前記電極接続部の一方の端部が配置される前記同一平面は、前記ノズルが配列されるノズル面に平行であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記積層体の積層方向両側に、前記供給路に液体を供給する共通液室を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５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これを備えた画像形成装置に係り、特に、１列か２列のノズル列で構成された吐出ユニットを少しずつずらして積層することでノズルを高密度化した液体吐出ヘッド及び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（液体吐出口）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（液体）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のインクジェットヘッドは、例えばインクタンクからインク供給路を介してインクが供給される圧力室と、画像データに応じた電気信号によって駆動される圧電素子と、圧電素子の駆動によって変形する圧力室の一部を構成する振動板と、振動板の変形によって圧力室の容積が減少することにより圧力室内のインクが液滴として吐出される圧力室に連通するノズルを含む圧力発生ユニットを有している。そして、インクジェットプリンタにおいては、圧力発生ユニットの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。
【０００４】
従って、高画質の画像を安定して形成するためには、圧力発生ユニットを高密度に配置するとともに、圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線の電気接続の信頼性が保たれ、圧電素子が安定して駆動される必要がある。
【０００５】
そこで従来、例えば、所定の方向に間隔をあけて複数の平行な溝が形成されている一平面と、溝の一端が開口している一端面と溝の内表面に設けられた電極とを夫々が有している４枚の平板状圧電体を含むインクジェットヘッドにおいて、圧電体が夫々の開口を同じ方向に向けるとともに、夫々の一平面を同方向に向けた状態で夫々の一平面上に積層されており、また前記圧電体の夫々の複数の溝をインク流路として連通させるための共通の液体供給路を形成するようにして、ノズルを容易に高密度化するとともに、製造コストを安価に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）。
【０００６】
また、例えば、前端部と後端部とを有し、圧電材料を含むチャンネル壁に隔てられるようにして複数のチャンネル溝を後端部に至るように形成されたベース部材と、このベース部材のチャンネル溝を有する側の面に対向するように、ベース部材と接して配置されたカバー部材と、チャンネル溝の内面の少なくとも一部に配置された電極と、この電極と電気的に接続されるように、後端部においてチャンネル溝内部を満たすように配置された導電性樹脂と、後端部において導電性樹脂の上側を抑える手段としての凸部とを備え、電気的接続が確実にできるとともに、導電性樹脂とチャンネル壁との間のクラックを防止するようにしたインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７８５０９号公報
【特許文献２】特開２００３−２２０７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、配線の形成方法が基板接続用の端面の電極も含めて３次元的形成をしなければならず、複雑な工程となり、エッジ部の断線など信頼性が懸念される。また、ＩＣの設置位置が高密度配線のフレキシブル基板上、あるいはヘッド内部と放熱性の悪い部分が多く、ヒートシンクなど対応策が挙げられているが充分ではない。さらに、インクを循環供給するという概念がなく、インクを蓄える共通液室は一方通行で温調などは難しいという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載のものでは、導電材を溝の一部に流し込むため、各溝で導電材の量や形状がばらつき、吐出性能のばらつきに繋がるという問題がある。さらに、共通液室内に電気接続部及び配線基板の一部が存在するため、インクの浸入によりショートなどの危険性が懸念されるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各アクチュエータ（圧電素子）から配線基板（ドライブ基板）までの配線長を短くし、高密度配線を可能としてヘッドを小型化するとともに、放熱性を向上させた液体吐出ヘッド及び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】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室が１列に配置されるとともに、前記各圧力室に液体を供給する供給路が形成された流路基板と、前記流路基板に積層され、前記圧力室の隔壁を構成する振動板と、前記振動板上に各圧力室に対応して配置された圧電素子と、前記振動板上に形成され、前記圧電素子の変位を確保する空間、及び電極接続部を形成するための空間を形成する保護膜を積層した吐出ユニットを積層して形成された積層体と、前記積層体の積層方向と垂直の方向に引き出され、前記積層体を構成する各吐出ユニットの振動板とその上層の吐出ユニットの底面を形成するベース基板に挟まれ、かつその一方の端部が同一平面に配置された前記電極接続部に配線された、前記圧電素子を駆動する駆動配線と、前記電極接続部と電気的に接続される配線及び少なくともＩＣが配設されたビルドアップ配線基板と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１１】
これにより、液体吐出ヘッドの駆動配線を非常に短くすることができ、液体吐出ヘッドを小型化することができ、また、高密度配線が可能であり、さらにＩＣをむき出しにできるため放熱性が向上する。
【００１２】
また、請求項２に示すように、前記電極接続部は、該電極接続部を形成するための空間内に充填された導電性ペーストから成ることを特徴とする。
【００１３】
これにより、導電部の断面積を広げられ、抵抗を抑制できる。
【００１４】
また、請求項３に示すように、前記電極接続部と電気的に接続する前記ビルドアップ配線基板の配線部はピン構造であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、電気的接続を強固にでき、接続の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項４に示すように、前記電極接続部の一方の端部が配置される前記同一平面は、前記ノズルが配列されるノズル面に平行であることを特徴とする。
【００１７】
これにより、配線が短くなり、配線ノイズを低減するとともに電気抵抗を削減することができる。また、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
【００１８】
また、請求項５に示すように、前記積層体の積層方向両側に、前記供給路に液体を供給する共通液室を備えたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、インクの循環が可能となり、またインクの充填効率を向上させるとともに、気泡排除性を向上させ、インクの温度分布を減少させることができる。
【００２０】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５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。
【００２１】
これにより、配線を高密度に配置し、ヘッドを小型化した画像形成装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、液体吐出ヘッドの駆動配線を非常に短くすることができ、液体吐出ヘッドを小型化することができ、また、高密度配線が可能であり、さらにＩＣをむき出しにできるため放熱性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る液体吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）について説明する。本実施形態の印字ヘッド（１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ）は、１列か２列のノズル列で構成された吐出ユニットを少しずつずらして積層することでノズルを高密度化した、いわゆるユニット積層型マルチノズルヘッドである。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する。
【００５３】
図３に、本実施形態に係る印字ヘッド５０の一部を分解した斜視図で示す。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、薄板状の複数（本例では４つ）の吐出ユニット６０と、２枚の隔壁プレート６２、６４と、多数のノズル５１が穿孔されたノズルプレート６６とから主に構成される。
【００５５】
複数の吐出ユニット６０は、その厚み方向に積層され、本実施形態では記録紙１６の搬送方向である副走査方向に積層され、その両側を挟むようにして２枚の隔壁プレート６２、６４が配置されている。また、ここでは図示を省略しているが後述するように、各隔壁プレート６２、６４の外側にそれぞれ印字ヘッド５０にインクを供給する共通液室が設けられ、２つの共通液室が印字ヘッド５０を両側から挟むように配置される。
【００５６】
ノズルプレート６６は、吐出ユニット６０及び２枚の隔壁プレート６２、６４に対して略垂直に配置され、印字ヘッド５０の記録紙１６と対向する面（インク吐出面）を構成する。
【００５７】
図４に、印字ヘッド５０をインク吐出面側から見た平面透視図を示す。図４は、ノズル５１等の配置関係の理解を容易にするために簡略的に表示したものである。
【００５８】
図４に示すように、ノズル５１、圧力室５２及び圧電素子５８を含んで構成される液滴吐出素子５３が記録紙１６の搬送方向と直交する主走査方向及び主走査方向に対して直交しない斜めの方向に沿って２次元状（マトリクス状）に配置されている。これにより、各ノズル５１を主走査方向に投影（正射影）した投影ノズル列が主走査方向に所定のノズルピッチで等間隔に配列され、実質的な高密度化が達成される。
【００５９】
図４に示すように、インク吐出面側から印字ヘッド５０を見たときの圧力室５２の形状は、主走査方向に比べて副走査方向の長さが短く構成された（主走査方向に細長い）略矩形状である。
【００６０】
図５に、積層の一単位である吐出ユニット６０の一部を拡大した斜視図で示す。
【００６１】
図５に示すように、ユニット積層型マルチノズルヘッドである本実施形態の印字ヘッド５０を構成する吐出ユニット６０は、圧力室５２の底面となるベース基板７２、圧力室５２の側壁を形成する流路基板７４、振動板５６及び保護膜７８が積層されて形成されている。流路基板７８には、圧力室５２が一列に配列されるように形成されている（図５では、２つの圧力室５２が並んだ様子が示されている）。圧力室５２は、底面をベース基板７２、側壁を流路基板７４、上面を振動板５６として囲まれ、図の前面側がノズル５１（図５では図示省略）に連通するように開口部となっている。
【００６２】
圧力室５２の上面を形成する振動板５６の上には圧力室５２の位置に対応して圧電素子５８が配置されている。圧電素子５８の振動板５６側を共通電極とし、反対側を個別電極とする。圧電素子５８の上面に個別電極５７が設けられている。なお、本実施形態では振動板５６で共通電極を兼用する。個別電極５７から振動板５６上に絶縁性を確保して配線７６が形成されている。
【００６３】
また、振動板５６上に保護膜７８が設けられ、保護膜７８によって、圧電素子５８の周囲に、圧電素子５８の自由な駆動を確保するための空間８０が形成されるとともに、個別電極５７に繋がる配線７６上に、吐出ユニット６０の背面側に接合される配線基板（図示省略、後述）との電気的接続のための空間８２が形成される。この空間８２における配線の接続について、詳しくは後述するが、この空間８２内には、吐出ユニット６０を積層後に、導電性ペーストが充填され、電極接続部８４が形成される。
【００６４】
なお、このような吐出ユニット６０を積層して印字ヘッド５０が形成されるため、保護膜７８のすぐ上には、上層の圧力室５２の底面（ベース基板）７２が積層される。従って、配線基板との電気的接続のための空間８２は、底面を振動板５６、側面を保護膜７８、上面を上層の圧力室５２の底面であるベース基板７２によって囲まれて形成されている。これにより個別電極５７への配線７６は、振動板５６と上層の圧力室５２の底面であるベース基板７２に挟まれて形成されている。
【００６５】
また、流路基板７４の圧力室５２の後側には、圧力室５２にインクを供給するための供給路８６が形成される。供給路８６は、圧力室５２の底面となるベース基板７２、側壁となる流路基板７４、振動板５６及び保護膜７８を積層する方向に吐出ユニット６０を貫通して形成されている。詳しくは後述するが、複数の吐出ユニット６０を積層して印字ヘッド５０が形成されるが、そのとき圧力室５２が少しずつ斜めにずれるようにして積層される。このとき各吐出ユニット６０に形成された各供給路８６は、１つに繋がって印字ヘッド５０を吐出ユニット６０の積層方向に一方の端から他方の端まで貫通する一つのインク流路を形成するようになっている。
【００６６】
例えば、図に示すように、積層したときの圧力室５２のずれに対応するように供給路８６を斜めに形成して、圧力室５２をずらして吐出ユニット６０を積層したときに各供給路８６が一つに繋がるようにしてもよい。なお、図では供給路８６は円筒状に表示されているが、供給路８６の形状は円筒状に限定されるものではない。
【００６７】
図６に、複数の吐出ユニット６０を積層して構成された印字ヘッド５０の分解斜視図を示す。なお、図６では、吐出ユニット６０を４層に積層した様子を示している。
【００６８】
図６に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、横１列に圧力室５２が配列された吐出ユニット６０を複数（図では４層）各層の圧力室５２を横に少しずつずらしながら積層して構成されている。そして、圧力室５２が開口している前面側に各圧力室５２の開口の位置に合わせて複数のノズルが形成されたノズルプレート６６が接合される。
【００６９】
このとき、各ノズル５１及び圧力室５２の配列は、図４に示すように、ノズルプレート６６側から見ると、千鳥状の２次元マトリクス配列となっている。
【００７０】
また、積層された吐出ユニット６０のノズルプレート６６とは反対側（後ろ側）には、圧電素子５８の個別電極５７から引き出された配線７６と電極接続部８４において接続する配線基板８８が接合される。
【００７１】
また、図６に示すように、各層の吐出ユニット６０に形成された各供給路８６は、積層された吐出ユニット６０の上から下まで連通して、斜め方向に並んだ１列の圧力室５２に対する共通インク供給流路９０を形成するようになっている。積層された複数の吐出ユニット６０を上下に貫通する共通インク供給流路９０に、上及び下からインクを供給するように、印字ヘッド５０の上と下にそれぞれインクを貯留する共通液室９２、９４が配置されている。
【００７２】
なお、図６においては、図３に表示された隔壁プレート６２、６４は省略されているが、積層された吐出ユニット６０と各共通液室９２、９４との間に各隔壁プレート６２、６４をそれぞれ配置するようにしてもよい。
【００７３】
図７に、複数の吐出ユニット６０を積層して形成された印字ヘッド５０の一部を平面図で示す。なお、図７では、印字ヘッド５０の上側に配置される共通液室９２は図示を省略している。
【００７４】
図７に示すように、印字ヘッド５０の各層の吐出ユニット６０は、振動板５６（図７では図示省略）上に形成される保護膜７８によって、圧電素子５８の周囲に空間８０が形成されるとともに、圧電素子５８上の個別電極５７への配線７６上に電極接続部８４（図５参照）となる空間８２が形成されている。
【００７５】
また、各吐出ユニット６０の供給路８６が連通して印字ヘッド５０を上下に貫通する共通インク供給流路９０が形成されている。さらに、印字ヘッド５０の前面側にはノズル５１を有するノズルプレート６６が接合され、印字ヘッド５０背面側には、電極接続部８４と電気的に接続される配線とＳＷＩＣ８９が配設された（ビルドアップ）配線基板８８が接合されている。このビルドアップ配線基板８８は、ガラエポ等の樹脂基板あるいはセラミックを使用したセラミック多層基板等が好ましい。
【００７６】
また、図７中の８Ａ−８Ｂ線に沿った断面図を図８に、図７中の９Ａ−９Ｂ線に沿った断面図を図９に示す。
【００７７】
図８は、図７において圧電素子５８が存在しない部分で配線７６が存在する部分を切断した断面図である。図８に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、複数の（本例では４層）の吐出ユニット６０を積層して形成されている。
【００７８】
各層を構成する吐出ユニット６０においては、振動板５６上に形成された保護膜７８によって、圧電素子駆動用の空間８０及び配線７６上の空間８２が形成されている。吐出ユニット６０を積層したときにこの空間８２は、図３に示したような圧力室５２の配置に対応してマトリクス状に配置された有底のビア（ＶＩＡ）となる。
【００７９】
この有底ビア（空間８２）の壁の一面に個別電極５７からの配線７６が形成されており、この有底ビア（空間８２）内に、配線７６の周囲を覆うように導電性ペーストを充填することでビアを導電化し、電極接続部８４を形成することにより、印字ヘッド５０の裏面側に接続用の電極を集めて露出させ、配線基板８８との接続部となる電極接続部８４の一方の端部を同一平面に配置することができる。この電極が集中された印字ヘッド５０裏面側に接合される（ビルドアップ）配線基板８８に対して、それぞれの有底ビア（空間８２）に対応する接続用電極をピンアレイで形成し、それぞれの有底ビア（空間８２）へピンを挿入して、空間８２内の導電性ペーストを硬化するようにした場合には、より信頼性の高い電気接続が可能となる。
【００８０】
なお、図８（及び次の図９）においては、本来ノズルプレート６６に形成されるノズル５１は表れないが、分かりやすくするために表示している。
【００８１】
また、図９は、図７において圧電素子５８が存在する部分で切断した断面図である。図９に示すように、振動板５６上に圧電素子５８が形成されその上に個別電極５７が形成されている。また、振動板５６上に形成される保護膜７８によって、圧電素子５８の周囲に空間８０が形成されている。この空間８０により、圧電素子５８がその変形を阻害されることなく自由に駆動することができる。
【００８２】
また、印字ヘッド５０を上下に貫いて共通インク供給流路９０が形成されている。共通インク供給流路９０は各層の圧力室５２と連通しており、各圧力室５２に対してインクが供給されるようになっている。
【００８３】
また、図９では図示を省略したが、印字ヘッド５０の上下にはそれぞれ共通液室９２、９４が設けられており、両側から共通インク供給流路９０にインクが供給されるようになっている。また、さらに両側の共通液室９２、９４には圧力差を設けてインクが循環可能となるようにしてもよい。
【００８４】
図１０に配線基板８８の側面図を示す。図１０に示すように、配線基板８８には、前述したように、印字ヘッド５０の背面側に形成される有底ビア（空間８２）の電極に対応するピン９６を形成するようにしてもよい。配線基板８８を印字ヘッド５０の背面に接合する際に、導電性ペーストが充填された各有底ビア（空間８２）にこのピン９６を挿入し、導電性ペーストを硬化させて電極接続部８４を形成することにより、より確実な接続が可能となる。
【００８５】
また図１０に示すように、各ピン９６から配線基板８８内に配線が形成され、それぞれＳＷＩＣ８９に接続されている。配線基板８８にピン９６を形成しない場合には、ピン９６の根元の位置に、有底ビアに形成される電極接続部８４と接続するための接点が設けられる。
【００８６】
次に、本実施形態の印字ヘッド５０に対するインク供給系について説明する。
【００８７】
図１１に、本実施形態のインク供給系の概略構成を示す。
【００８８】
図１１に示すように、印字ヘッド５０の上側に設置された共通液室９２はインク供給管９６によって、また印字ヘッド５０の下側に設置された共通液室９４はインク供給管９８によって、それぞれサブタンク１００と連通している。なお、サブタンク１００には、図示を省略したメインのインクタンクからインクが供給される。
【００８９】
また、インク供給管９６にはポンプ１０２が設置され、さらにインク供給管９６には、このポンプ１０２を迂回するように、弁１０６を有するインク供給管１０４が設けられている。
【００９０】
印字ヘッド５０に対してインクを初期充填する時、あるいはインクを強制循環させる時には、弁１０６を閉じて、ポンプ１０２を駆動する。これにより、サブタンク１００からポンプ１０２によって汲み上げられたインクがインク供給管９６を介して共通液室９２へ送られる。共通液室９２のインクは共通インク供給流路９０を介して各圧力室５２へ供給される。
【００９１】
また、インク吐出時においては、弁１０６を開き、ポンプ１０２を停止する。このとき、サブタンク１００からインクは印字ヘッド（共通液室９２、９４）へ、印字ヘッドの吐出によるポンプ効果にて充填される。
【００９２】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）５０の製造方法について説明する。
【００９３】
図１２（ａ）〜（ｇ）に、印字ヘッド５０の製造工程を順を追って示す。
【００９４】
まず図１２（ａ）に示すように、圧力室５２の底面となるベース基板７２と圧力室５２の側壁を形成する流路基板７４を接合する。
【００９５】
次に、図１２（ｂ）に示すように、別途振動板５６を用意し、その上に圧電素子５８を製膜し、圧電素子５８上に個別電極５７を形成するとともに、個別電極５７への配線７６を振動板５６上に形成する。さらに、図示を省略した供給路８６となる孔を振動板５６に加工する。そして、その上に液状レジストを塗布した後、パターニングして圧電素子５８及び配線７６上にそれぞれ空間８０及び８２が形成された保護膜７８を形成する。
【００９６】
次に、図１２（ｃ）に示すように、上で形成したベース基板７２と流路基板７４を接合した圧力室５２部分に対して、別途形成した振動板５６より上の部分を接合する。これにより、図５にその斜視図を示したような、積層の単位となる吐出ユニット６０が形成される。
【００９７】
なお、以上の吐出ユニット６０を形成する工程において、振動板５６より上の部分を別途形成してからこれを圧力室５２の部分に接合するのではなく、先に振動板５６を圧力室５２の部分（流路基板７４）に接合して、その上に圧電素子５８等を形成し、液状レジストを塗布して保護膜７８を形成するようにしてもよい。ただし、この場合には、液状レジストが圧力室５２内部等に入り込まないようにして、塗布する必要がある。
【００９８】
次に、図１２（ｄ）に示すように、上で形成した積層の単位である各吐出ユニット６０を位置決めして積層し接合する。ここでは、吐出ユニット６０を単に２層のみ積層した様子を示す。このとき、図示は省略するが、各吐出ユニット６０に形成されている供給路８６は、連通して一つの共通インク供給流路９０を形成する。また、最上層の吐出ユニット６０に対しては、その上にもう一枚ベース基板７２を積層するようにする。
【００９９】
次に、図１２（ｅ）に示すように、積層された吐出ユニット６０に対して、別途製作したノズルプレート６６を、圧力室５２の端面側に接合する。このとき、ノズルプレート６６に形成された各ノズル５１はそれぞれ圧力室５２と連通するようになっている。
【０１００】
次に、図１２（ｆ）に示すように、積層された吐出ユニット６０のノズルプレート６６が接合された側とは反対側に保護膜７８で形成された空間８２に、真空印刷で導電性ペーストを充填し、電極接続部８４とする。これにより、ノズルプレート６６とは反対側の面に、接続用電極が集められる。
【０１０１】
次に、図１２（ｇ）に示すように、別途製作された、ＳＷＩＣを有する配線基板８８を電極接続部８４を形成する導電性ペーストに接触させて、導電性ペーストを硬化し、同時に配線基板８８を積層された吐出ユニット６０に接合させる。
【０１０２】
なお、このとき、図１０に示すように配線基板８８に電極接続部８４を形成する各導電性ペーストの位置に合わせてピンを設けておき、各ピンを空間８２に挿入するようにしてもよい。このようにするとより強固な接続を行うことができる。
【０１０３】
以上の工程により、印字ヘッド５０が形成される。これに対して、その上下に共通液室９２、９４を設置して、図１１に示すようなインク供給系が形成される。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態によれば、吐出ユニットを積層して形成される印字ヘッド（液体吐出ヘッド）において、個別電極からの配線をノズルとは反対側の面に集めて一括して配線基板と接続するようにしたため、部品点数を削減するとともに製造工程を簡略化してコストダウンを図ることが可能となる。
【０１０５】
また、このような印字ヘッドにおいて、各圧電素子から配線基板までの配線長を非常に短くできるため、抵抗値を低減させ、エネルギー効率を向上させることができるとともに、配線ノイズを抑制することができる。
【０１０６】
また、このような印字ヘッドに対してＳＷＩＣを実装したビルドアップ基板による配線の高密度化を図るようにしたため、印字ヘッドを小型化することができ、またＩＣが印字ヘッドに密着し、かつむき出しになっているため放熱性が良い。
【０１０７】
また、このような印字ヘッドにおいて、その上下両側に共通液室を配置するようにしたため、インクの循環が可能となり、インク温度を均一化して吐出を安定化することが可能となる。さらに、強制循環機能を持ったことで、インク充填効率が向上するとともに、気泡の排除性を向上させることが可能となる。
【０１０８】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及び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】
【０１０９】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた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】インクジェット記録装置の印字部周辺を示す要部平面図である。
【図３】本実施形態に係る印字ヘッドの一部を分解して示す斜視図である。
【図４】本実施形態の印字ヘッドをインク吐出面側から見た平面透視図である。
【図５】積層の一単位である吐出ユニットの一部を拡大した斜視図である。
【図６】複数の吐出ユニットを積層して構成された印字ヘッドの分解斜視図である。
【図７】複数の吐出ユニットを積層して形成された印字ヘッドの一部を表す平面図である。
【図８】図７中の８Ａ−８Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】図７中の９Ａ−９Ｂ線に沿った断面図である。
【図１０】配線基板の側面図である。
【図１１】本実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給系を示す概略構成図である。
【図１２】（ａ）〜（ｇ）は、本実施形態に係る印字ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１１０】
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、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…液滴吐出素子、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…吐出ユニット、６２、６４…隔壁プレート、６６…ノズルプレート、７２…ベース基板（圧力室の底面）、７４…流路基板（圧力室の側壁）、７６…配線、７８…保護膜、８０、８２…空間、８４…電極接続部、８６…供給路、８８…配線基板、８９…ＳＷＩＣ、９０…共通インク供給流路、９２、９４…共通液室９６…ピン
【図１】
2007175869.tif 000003
【図２】
2007175869.tif 000004
【図３】
2007175869.tif 000005
【図４】
2007175869.tif 000006
【図５】
2007175869.tif 000007
【図６】
2007175869.tif 000008
【図７】
2007175869.tif 000009
【図８】
2007175869.tif 000010
【図９】
2007175869.tif 000011
【図１０】
2007175869.tif 000012
【図１１】
2007175869.tif 000013
【図１２】
2007175869.tif 000014