(57)【要約】【課題】高速印字で高画質出力が可能なインクジェット記録装置のノズル数の多い印字ヘッドを支持することができ、多チャンネル駆動時の振動板の振動や液室の圧力変動がインクジェットヘッドを支持しているベース部材に伝播してベース部材が共振することがない、制振性、量産性に優れた実装構造を実現する。【解決手段】ベース部材１Ａとフレーム部材７との間に、制振用部材としてのエラストマー（制振用高分子）１３が充填されているとともに、ベース部材１Ａが回路基板の機能を有し、該回路基板には、圧力発生部材としての圧電素子２を駆動する圧力発生部材駆動用半導体１２が実装されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、該ベース部材により支持され、インク室内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧力発生部材と、前記インク室にインクを供給するインク流路を備えたフレーム部材とを具備するインクジェットヘッドにおいて、
前記ベース部材と前記フレーム部材との間に、制振用部材を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記制振用部材が、エラストマーであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記エラストマーが、シリコーンゲルであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項２または３記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記エラストマーが、前記圧力発生部材まで充填されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記制振用部材が、発泡性樹脂であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記制振用部材が、中空フィラーを含有した樹脂であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ベース部材が、回路基板の機能を有し、該回路基板には、前記圧力発生部材を駆動する圧力発生部材駆動用半導体が実装されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項７記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記圧力発生部材駆動用半導体が、前記ベース部材上にフリップチップ実装されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項７または８記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記回路基板の機能を有する前記ベース部材が、樹脂成形体上に導体配線をもって形成された構成であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記樹脂成形体が、無機フィラーを含有した熱硬化性樹脂で構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項９または１０記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記樹脂成形体には、金属プレートがインサート成形されており、
前記圧力発生部材は、共通電極を有し、
前記金属プレートと前記共通電極とが、電気的に接続されてい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９、１０または１１記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記圧力発生部材駆動用半導体が実装されている電極および前記導体配線の厚み方向に、少なくとも前記導体配線の一部が前記樹脂成形体に埋め込まれていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１３】
請求項７ないし１２の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記圧力発生部材と前記回路基板の電極とが、ワイヤボンディング法により結線され、かつ、樹脂で封止されており、
前記ワイヤボンディング部の前記封止樹脂が、前記エラストマーよりも高弾性率であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１４】
請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッド、請求項１４記載のインクジェット記録装置または請求項１５記載の液滴吐出装置を搭載し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、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、液滴吐出装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、孔版印刷機を含む印刷機等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられるインクジェットヘッド、ラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置、液滴吐出装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オンデマンド型のインクジェット（ＩＪ）ヘッドには、インクを充填した液室の壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室の体積を変化させて圧力を高めインクを吐出する方式や、通電によって発熱する発熱体を液室内に設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、インクを吐出する方式が広く知られている。
近年では、インクジェットプリンタの低価格化、高画質化、一般家庭へのパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」ともいう）の普及等によりインクジェット記録装置が様々な用途で数多く使用されている。
【０００３】
インクジェット記録装置における大きな技術課題の１つとして高速化があり、この課題を解決する方法の１つとして、１ヘッド当たりのノズル数を増やす方法がある。これはシリアルプリンタにおけるヘッドの長尺化に加え、超高速印刷を目指したラインプリンタに適用可能なラインヘッド開発が求められている。
ここで、ノズル数の多いインクジェットヘッドでは、特に多チャンネル駆動すると振動板の振動や液室の圧力変動がインクジェットヘッドを支持しているベース部材に伝播してベース部材が共振し、インク吐出に影響して画質が低下する不具合が発生する。高速かつ高画質を両立するインクジェットヘッドを実現する上では、このベース部材の共振の問題を解決する必要がある。
【０００４】
このような振動の問題を解決する手段としては、積層したベース部材を用いることで共振を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、インクジェットヘッドを多チャンネル駆動する時、振動板の振動や液室の圧力変動がインクジェットヘッドを支持しているベース部材に伝播してベース部材が共振することがない、制振性、量産性に優れたベース部材を実現する目的の下に、次の構成を採っている。
すなわち、制振性と量産性を両立するベース部材（１）は、特許文献１の図７（Ｂ）に示す形状の板片（１ａ）をプレスで打ち抜いた後、積層し、側面の適所を溶接部（１３）として接合することにより、ヘッドとの接合面が分割されたベース部材（１）が低コストで形成されるというものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０６４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、ベース部材を構成すべく積層化する板片の板厚のばらつきおよび接合状態のばらつきにより、振動特性が変化してしまうため、量産時の特性安定化が困難であるという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点・事情に鑑みてなされたものであり、高速印字で高画質出力が可能なインクジェット記録装置のノズル数の多い印字ヘッドを支持することができ、多チャンネル駆動時の振動板の振動や液室の圧力変動がインクジェットヘッドを支持しているベース部材に伝播してベース部材が共振することがない、制振性、量産性に優れた実装構造を実現し提供することを第１の目的とする。
【０００８】
また、インクジェットヘッドの小型軽量化を可能としてシリアルプリンタにおける高速高画質印刷を可能とすることを第２の目的とする。
また、制振性、量産性に優れたインクジェットヘッドを用いたラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置、液滴吐出装置および画像形成装置を実現し提供することを第３の目的とする。
その他、後述する発明の効果の欄等に請求項ごとに記載の効果を奏するインクジェットヘッド、ラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置、液滴吐出装置および画像形成装置を実現し提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上述の課題を解決するとともに上述の目的を達成するために、インクジェットヘッド組立時および振動の基準ともなるベース部材の機能に着目し、後述の実施例等に記載の実験を行い鋭意研究を重ねる中で、導体配線や電極とともに圧力発生部材駆動用半導体を実装できる構成を創作し、制振性、量産性に優れる実装構造を備えたインクジェットヘッド等に係る発明を完成した。
【００１０】
上記課題を解決するとともに上記目的を達成するために、請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・構成を採っている。
請求項１記載の発明は、ベース部材と、該ベース部材により支持され、インク室内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧力発生部材と、前記インク室にインクを供給するインク流路を備えたフレーム部材とを具備するインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材と前記フレーム部材との間に、制振用部材を有することを特徴とし、これにより、ベース部材の制振を可能とし、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記制振用部材が、エラストマーであることを特徴とし、これにより、ベース部材の共振を抑制するとともにインクジェットヘッドを構成する例えば振動板等に加わる残留応力を大幅に低減している。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記エラストマーが、シリコーンゲルであることを特徴とし、これにより、耐熱性、耐湿性等の信頼性が向上する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のインクジェットヘッドにおいて、前記エラストマーが、前記圧力発生部材まで充填されていることを特徴とし、これにより、圧力発生部材の残留振動を抑制し、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現する。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記制振用部材が、発泡性樹脂であることを特徴とし、これにより、エラストマー（制振用高分子）の変形能力を高めることで、ベース部材の共振を抑制するとともにインクジェットヘッドを構成する例えば振動板等に加わる残留応力を低減し、振動特性を安定化させ高速高画質印刷を可能とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記制振用部材が、中空フィラーを含有した樹脂であることを特徴とし、これにより、エラストマー（制振用高分子）の変形能力を高めることで、ベース部材の共振を抑制するとともにインクジェットヘッドを構成する例えば振動板等に加わる残留応力を低減し、振動特性を安定化させ高速高画質印刷を可能とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材が、回路基板の機能を有し、該回路基板には、前記圧力発生部材を駆動する圧力発生部材駆動用半導体が実装されていることを特徴とし、これにより、実装構成部材を削減し、小型、低コスト化を実現する。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項７記載のインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生部材駆動用半導体が、前記ベース部材上にフリップチップ実装されていることを特徴とし、これにより、インクジェットヘッドの小型化、低コスト化が図れるとともに制振用部材であるエラストマーにより、配線部のオーバーコートも可能となり信頼性が向上する。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載のインクジェットヘッドにおいて、前記回路基板の機能を有する前記ベース部材が、樹脂成形体上に導体配線をもって形成された構成であることを特徴とし、インクジェットヘッドの小型、軽量化に寄与する。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載のインクジェットヘッドにおいて、前記樹脂成形体が、無機フィラーを含有した熱硬化性樹脂で構成されていることを特徴とし、これにより、ベース部材を高弾性率にすることで、圧力発生部材の振動特性が向上する。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載のインクジェットヘッドにおいて、前記樹脂成形体には、金属プレートがインサート成形されており、前記圧力発生部材は、共通電極を有し、前記金属プレートと前記共通電極とが、電気的に接続されていることを特徴とし、これにより、圧力発生部材を連続配置することができ、ラインインクジェットヘッドを低コストで実現する。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項９、１０または１１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生部材駆動用半導体が実装されている電極および前記導体配線の厚み方向に、少なくとも前記導体配線の一部が前記樹脂成形体に埋め込まれていることを特徴とし、これにより、電極トップ部の高さばらつき低減と密着力向上が図れ、電子部品実装部の信頼性が向上する。
【００２２】
請求項１３記載の発明は、請求項７ないし１２の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生部材と前記回路基板の電極とが、ワイヤボンディング法により結線され、かつ、樹脂で封止されており、前記ワイヤボンディング部の前記封止樹脂が、前記エラストマーよりも高弾性率であることを特徴とし、これにより、ワイヤボンディング部へ加わる応力を低減でき接続信頼性が向上するとともに、制振特性を確保する。
【００２３】
請求項１４記載の発明は、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット記録装置であることにより、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを長尺化することで、低コスト、高信頼性、高速高画質のラインインクジェット記録装置を実現する。
【００２４】
請求項１５記載の発明は、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置であることにより、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを長尺化することで、低コスト、高信頼性、高速高画質の液滴吐出装置を実現する。
【００２５】
請求項１６記載の発明は、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッド、請求項１４記載のインクジェット記録装置または請求項１５記載の液滴吐出装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置であることにより、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを長尺化することで、低コスト、高信頼性、高速高画質の画像形成装置、液滴吐出装置またはラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置を搭載した画像形成装置を実現する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上記課題を解決して上記目的を達成できる新規なインクジェットヘッド、ラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置、液滴吐出装置および画像形成装置を実現し提供することができる。請求項ごとの効果を挙げれば、以下のとおりである。
請求項１記載の発明によれば、上記構成により、ベース部材の制振を可能とし、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現できる。
【００２７】
請求項２記載の発明によれば、上記構成により、ベース部材の共振を抑制できるとともにインクジェットヘッドを構成する例えば振動板等に加わる残留応力を大幅に低減でき、安定した振動特性を確保することができる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、上記構成により、耐熱性、耐湿性等の信頼性が向上する。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、上記構成により、圧力発生部材の残留振動を抑制でき、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現できる。
【００３０】
請求項５、６記載の発明によれば、上記構成により、エラストマー（制振用高分子）の変形能力が高まることで、ベース部材の共振を抑制できるとともにインクジェットヘッドを構成する例えば振動板等に加わる残留応力を低減でき、振動特性を安定化することで高速高画質印刷を可能とするベース部材の制振効果の向上を実現できる。
【００３１】
請求項７記載の発明によれば、上記構成により、実装構成部材を削減し、小型、低コスト化を実現できる。
【００３２】
請求項８記載の発明によれば、上記構成により、インクジェットヘッドの小型化、低コスト化が図れるとともに制振用部材であるエラストマーにより、配線部のオーバーコートも可能となり信頼性が向上する。
【００３３】
請求項９記載の発明によれば、上記構成により、インクジェットヘッドの小型、軽量化が可能となる。
【００３４】
請求項１０記載の発明によれば、上記構成により、ベース部材を高弾性率にすることで、圧力発生部材の振動特性が向上する。
【００３５】
請求項１１記載の発明によれば、上記構成により、圧力発生部材を連続配置することができ、ラインインクジェットヘッドを低コストで実現できる。
【００３６】
請求項１２記載の発明によれば、上記構成により、電極トップ部の高さばらつき低減と密着力向上が図れ、電子部品実装部の信頼性が向上する。
【００３７】
請求項１３記載の発明によれば、上記構成により、ワイヤボンディング部へ加わる応力を低減できることで接続信頼性が向上するとともに、制振特性を確保することができる。
【００３８】
請求項１４記載の発明によれば、上記構成により、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを長尺化することで、低コスト、高信頼性、高速高画質のラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置を実現できる。
【００３９】
請求項１５記載の発明によれば、上記構成により、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを長尺化することで、低コスト、高信頼性、高速高画質の液滴吐出装置を実現できる。
【００４０】
請求項１６記載の発明によれば、上記構成により、請求項１ないし１３の何れか一つに記載のインクジェットヘッドを長尺化することで、低コスト、高信頼性、高速高画質の画像形成装置、液滴吐出装置またはラインインクジェット記録装置を含むインクジェット記録装置を搭載した画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１に示す比較例、実施例に基づいて説明する。比較例、各実施例等に亘り、同一の機能および形状等を有する構成要素（部材や構成部品）等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００４２】
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係るインクジェットヘッドの基本構成および比較例１について説明する。図１は、本発明および従来の比較例１に係るインクジェットヘッドを示す全体斜視図であり、圧力発生部材として圧電素子を用いた圧電型インクジェットヘッドの基本構成図である。図２および図３は、従来の比較例１として図１のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図を示す。
圧電型インクジェットヘッド（以下、単に「インクジェットヘッド」ともいう）の基本構成は、図１〜図３に示すように、ベース部材１と、該ベース部材１により支持され、インク室８内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧力発生部材としての圧電素子２と、圧電素子２によって駆動される振動板３と、インクを吐出する複数のノズル６が形成されたノズル板５と、インク室８が形成された流路板４と、インク室８にインクを供給するインク流路としてのインク供給路９を備えたフレーム部材７から主に構成されている。そして、図１に示すインクジェットヘッドは、上記したノズル板５、流路板４、振動板３が順に積層され、各々隔壁によって分離されたインク室８を形成している。
【００４３】
図３に示すように、振動板３の裏面には、溝加工により櫛形に形成された圧電素子２（交差したハッチングで示す）が接着されており、図２に示す圧力発生部材駆動用半導体１２を駆動させて、フレキシブル回路基板（以下、「ＦＰＣ」ともいう）等の通電部材１０を通じて通電することにより圧電素子２が変位し、この変位に応じて生じるインク室８の内圧変化によってノズル６からインク滴が吐出する。インクは、図示しないインクカートリッジから、フレーム部材７に形成されたインク供給路９を通じて供給される。図２に示すように、通電部材１０は、ベース部材１の外壁面とフレーム部材７の内壁面との間から引出されるように配置される。図３において、１１はベース部材１とフレーム部材７とを接着している接着剤を示す。
【００４４】
圧電素子２の裏面に配置されているベース部材１（格子状模様で示す）は、圧電素子２の変位を精度よく振動板３の変形に作用させるため、金属、セラミックスのような高剛性材料で形成される。このベース部材１は、前述したようにインク吐出性能を達成すべくインクジェットヘッドを支持するとともに、インクジェットヘッド組立時の組立性にも大きく関係している。
【００４５】
ここで、インクジェットヘッドの高密度化に伴い、圧電素子２は、図３に示すように、厚みと高さとの比であるアスペクト比が大きい脆弱な構造となる。このような形状は、通常ダイシングソーによる溝加工により形成するが、その際に圧電素子２がベース部材１に接合されていると、圧電素子２が安定し加工しやすく、その後の振動板３との接合工程でのハンドリング性が非常に良好となる。
【００４６】
次に、ベース部材１のインク吐出性能との関連について説明する。
インクジェットヘッドの高画質化、印字速度の高速化のため、インクジェットヘッドは狭ピッチで多数ノズルが配列された構造となるが、このようなインクジェットヘッドで多チャンネルを同時に駆動すると、振動板３の振動やインク室８の圧力変動がベース部材１に伝播し、最悪の場合はベース部材１が共振し、画像品質を低下させる不具合が発生する。特に、その共振周波数がインク室８やインク流路の圧力波の共振周波数と一致すると、ノズル６からインクが噴射しなくなる等の著しいトラブルとなる。
【００４７】
これらの対策として、図２および図３に示す比較例１のインクジェットヘッドでは、ベース部材１をステンレス等の金属で構成し、更にはこのベース部材１を大きく重くしてベース部材１自体の共振を防止することが可能であった。
例えば、解像度３００ｄｐｉの比較例１のインクジェットヘッドにおいて、ステンレス（ＳＵＳ４３０）製のベース部材１の高さ：５ｍｍの場合は、高速印刷時に部分的なインク噴射不良を招いていたが、ベース部材１の高さを１２ｍｍと大型化、高重量化することにより高速印刷時もインク噴射不良を招くことはなくなった。
なお、ベース部材１が大きくなるため、一般的にベース部材１はフレーム部材７に対して部分的に接着固定されている（図３の接着剤１１部分参照）。上記従来例の他、例えば特許文献１の段落「００３６」〜「００３７」および図１〜図３等に記載の実験例１等も同様である。
【００４８】
しかしながら、上述の構成では、インクジェットヘッドの大型化および高重量化を招き、シリアルプリンタのようなインクジェットヘッドを高速でスキャンさせる場合には、位置決めおよび停止精度の悪化を招きやすくなるとともに駆動系を高剛性化する必要が発生するため、プリンタ自体の大型化、高コスト化を招いていた。
【００４９】
ここで、上記基本構成を有するインクジェットヘッドを別の観点から補説する。図１〜図３の圧電型インクジェットヘッドは、大滴から小滴までのインク滴を例えばインク吐出周期：２０μｓ以内で吐出可能、すなわち高周波・高速噴射によって高速、高画質化を達成している点、およびインク滴制御に関して、大滴から小滴までの複数滴吐出によって用紙着弾前に空中でのインク滴合体を行うための液室内圧力制御技術を採用している点が挙げられる。このような圧電型インクジェットヘッドでは、振動の基準となるベース部材（高剛性材料からなる例えばステンレス製）自体の共振等を簡単な構成で抑制することが重要な課題となっている。
【実施例１】
【００５０】
図４に、本発明の請求項１〜３，５〜８に係る実施例１を示す。
図２等に示した従来の比較例１との比較で、図４を参照して実施例１を説明する。実施例１のインクジェットヘッドは、比較例１と比較して、ベース部材１に代えて、ベース部材１Ａを用いる点およびベース部材１Ａとフレーム部材７との間に、制振用部材としてのエラストマー（以下、「制振用高分子」ともいう）１３を有する点が主に相違する。これら相違点以外は、実施例１は比較例１と同様である。
【００５１】
本実施例のベース部材１Ａは、比較例１のベース部材１と比較して、ベース部材１Ａが回路基板の機能を有し、該回路基板には、圧力発生部材としての圧電素子２を駆動する圧力発生部材駆動用半導体１２が実装されている点、換言すると回路基板の機能をベース部材１と一体化している点が相違する。
【００５２】
実施例１のインクジェットヘッド製作手順・工程を説明する。
（１）ベース部材１Ａのベース材料となるセラミックス基板の表裏面に薄膜形成工程およびフォトリソ工程を通して、微細な導体配線を形成し、ダイシング等によりセラミックス基板（ベース部材１Ａ）を分割する。この際、導体配線の表層は金とした。
（２）上記ダイシングカット面の精度を高めるため、必要に応じて研磨工程を通し、外形形状（図１に示されたインクジェットヘッドの長辺方向の長さ×同短辺方向の幅×図４に示されたインクジェットヘッドの上下方向の高さ）が３７×３．５×７ｍｍのベース部材１Ａを作製した。
（３）上記ベース部材１Ａ上に、圧力発生部材として積層圧電素子２（以下、単に「圧電素子２」ともいう。後述の実施例等でも同様）を熱硬化性接着剤によって接合した。積層圧電素子２としては、ピエゾ素子（ＰＺＴ）を用いた。
（４）次に、ダイシングソーを用いて上記圧電素子２に溝加工を行った。
（５）次に、ベース部材１Ａ上に形成された導体配線に対して、圧力発生部材駆動用半導体１２を異方性導電膜により、フリップチップ実装を行った。
（６）その後、圧電素子２の電極とベース部材１Ａ上の電極とを、ワイヤボンディングにより結線し、アクチュエータユニットを形成した。このアクチュエータユニットは、上記ワイヤボンディングにより上記各電極同士が結線されたベース部材１Ａと、このベース部材１Ａ上に接着・接合された積層圧電素子２と、ベース部材１Ａ上の導体配線に接続された圧力発生部材駆動用半導体１２とからなるユニットである。なお、ベース部材１Ａの入力端子には図示していないが、フレキシブルフラットケーブルを接合した。
【００５３】
（７）次に、電鋳工法で製作したノズル板５および振動板３と、エッチング工法で製作したシリコン製の流路板４とを高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この振動板３の裏面に先に製作しておいたアクチュエータユニットの圧電素子２上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に樹脂製のフレーム部材７を振動板３の裏面およびベース部材１Ａの端面を嫌気性接着剤で接着した。
（８）その後、ベース部材１Ａとフレーム部材７との間に、制振用部材であるエラストマー（以下、「制振用高分子」ともいう）１３としてシリコーンゲルを充填し、これを硬化させることでインクジェットヘッドを作製した。
【００５４】
上述の工程で作製した実施例１のインクジェットヘッドにおいて、シリコーンゲル（以下、「ＧＥＬ」と略記することもある）充填量がベース部材１Ａの高さ（以下、「ベース高さ」という）に対して、サンプルａ：ＧＥＬ充填無し、サンプルｂ：ベース高さ１／３までＧＥＬ充填、サンプルｃ１，ｃ２：ベース高さ全体までＧＥＬ充填、すなわち圧電素子２の近傍まで充填という、３種のサンプルａ，ｂ，ｃ１，ｃ２を作製し、多チャンネルでのインク噴射特性を確認した。なお、サンプルａ（ＧＥＬ充填無し）は、上述したように回路基板の機能をベース部材１Ａと一体化している点、比較例１と比べて形状が小型化かつ低重量である点を除いて、比較例１と同様、制振用部材を有していないものである。
【００５５】
上記サンプルａ，ｂ，ｃ１，ｃ２のインク噴射特性確認結果、図５に示す周波数−変位特性線図が得られた。同特性線図において、図の簡明化のためサンプルｂのインク噴射特性確認結果は省略した。同特性線図において、横軸には対数目盛りで周波数（ｋＨｚ）が、縦軸にはインクジェットヘッドのベース部材１Ａの中央部位での変位（μｍ）が取られている。同特性線図から、サンプルａ（ＧＥＬ充填無し）は、本実施例タイプのインクジェットヘッドの実駆動高周波数域である１０〜１００ｋＨｚで共振変位がみられるのに対し、サンプルｃ１，ｃ２（ＧＥＬベース高さ全体まで）では、サンプルａ（ＧＥＬ充填無し）の共振変位と比べて、明らかに１０〜１００ｋＨｚで顕著に低下・減少していることが分かる。なお、図５ではインク噴射特性確認結果を省略したサンプルｂの結果は、サンプルａ（ＧＥＬ充填無し）とサンプルｃ１，ｃ２（ＧＥＬベース高さ全体まで）とのほぼ中間の結果を示した。
【００５６】
それ故に、シリコーンゲル充填量を多くすることにより、インク噴射特性が安定し、特にベース部材高さ全体に充填したサンプルｃ１，ｃ２では、非常に安定したインク噴射特性が得られ、制振用高分子１３充填によるインクジェットヘッドの特性向上が図れることを確認した。さらに、サンプルｃ１，ｃ２のインクジェットヘッドをプリンタに搭載して印字試験を行ったところ、マルチ印字の場合にも不良画像が発生することなく、画質良好な結果を得た。
また、ベース部材１Ａの高さまで充填する効果としては、ベース部材１Ａ上に形成されている導体配線をカバーする効果もあり、吸湿、結露等に対する信頼性も向上する。
【００５７】
実施例１では、エラストマー（制振用高分子）としてシリコーンゲルを用いた結果を示したが、シリコーンゴム等のエラストマーでも同様の効果が得られるとともに、その中に発泡材を混練して発泡構造としたり、中空フィラーを混練して制振用高分子を構成することも効果を発揮する。
【００５８】
ここで、制振用部材は、圧力発生部材の駆動周波数に対してベース部材の共振周波数が１／２以下、好ましくは１桁以上低くする特性を有する部材であることにより効果を示すが、最良な特性としては２桁以上共振周波数を低くできる部材であることがより望ましい。
【００５９】
また、本発明では、制振用部材を長手方向に形成されている圧力発生部材の近傍で制振特性を確保することができるため、多数形成されている圧力発生部材間の特性ばらつきを生むことがなく、インクジェットヘッドの長尺化にも容易に対応できるようになる。
【００６０】
また、インジェットヘッドのベース部材の機能としては、圧力発生部材の力を効率よくインクに伝達する必要があるため、所定以上の弾性率を有している必要がある。本構成ではベース部材にこの圧力伝達のための機能を持たせ、一方共振抑制機能は制振用部材に持たせるという機能分離を達成したことも特徴である。
【００６１】
以上述べたことから、本発明の「制振」とは、実施例１の図５の特性線図にも示されているように、現象的に高周波側の周波数特性を低周波数側にずらして共振を抑制する他に、振動を吸収して減衰する内容も含む広い概念を意味するものである。
【００６２】
実施例１では、圧力発生部材として圧電素子を用いた圧電型インクジェットヘッドで説明したが、これに限らず、静電方式、バブルジェット（登録商標）方式、サーマルインクジェット方式等のインクジェットヘッドに対しても本発明の制振用部材を適用可能である。すなわち、インク滴を生成し吐出させるインク滴吐出手段（静電方式、バブルジェット（登録商標）方式、サーマルインクジェット方式等を含む）を具備するインクジェットヘッドにおいて、インク滴吐出手段の特に高周波・高速駆動時の振動を制振する制振用部材を有すれば、簡単な構成で上記駆動時の振動および共振を制振して、安定したインク噴射特性を得るようにできる。
【実施例２】
【００６３】
図６および図７に、本発明の請求項１〜８に係る実施例２を示す。
実施例２は、図４の実施例１と比較して、両図に示すように、エラストマー（制振用高分子）１３としてのシリコーンゲルを圧力発生部材である圧電素子２の溝加工部まで充填している点が相違する。
【００６４】
圧電素子２の溝加工部までシリコーンゲルを充填し硬化することにより、大滴インクを噴射したときの残留振動をすばやく抑制することが可能となり、更なる高速印刷で高精細な印刷が可能となる。
上記実施例１および２では、シリコーンゲルを制振用部材として用いたが、ばね構造等による制振も可能である。例えば、ステンレス等の金属製のベース部材自体に、近年の超微細加工技術によってばねとして作用する板ばね状の部分を形成するようなことは容易である。また、ベース部材およびフレーム部材の構造としては、制振用部材の配置部に凹凸を形成することも可能である。
【実施例３】
【００６５】
図８に、本発明の請求項１〜３，７〜１１，１４〜１６に係る実施例３を示す。
図４に示した実施例１との比較で、図８を参照して実施例３を説明する。実施例３のインクジェットヘッドは、実施例１と比較して、ベース部材１Ａに代えて、ベース部材１Ｂを用いる点が主に相違する。これら相違点以外は、実施例３は実施例１と同様である。
すなわち、実施例３では、ベース部材１Ｂとフレーム部材７との間に、制振用部材としてのエラストマー１３を有する点、およびベース部材１Ｂが回路基板の機能を有し、該回路基板には、圧力発生部材としての圧電素子２を駆動する圧力発生部材駆動用半導体１２が実装されている点、換言すると回路基板の機能をベース部材１Ｂと一体化している点が大きな特徴となっている。実施例３は、上述した特徴の他、実施例１よりも更に具体的にベース部材１Ｂの表面に導体配線を後述のように形成し、圧力発生部材駆動用半導体１２をベース部材１Ｂ上にフリップチップ実装した点が特徴となっている。
【００６６】
図８に示すように、本実施例のベース部材１Ｂは、ニッケル合金製の金属プレート１５をインサート成形し、金属プレート１５の一面が露出している樹脂成形部材である。この樹脂成形部材の材料としては、電子部品実装が可能な耐熱性を有し、しかも高弾性率化を達成するためにシリカを代表とする無機フィラーを含有した半導体封止樹脂を用いた。
【００６７】
上記ベース部材１Ｂの表面に対して、導体配線を下記手順・工程で形成した。
（１）ベース部材１Ｂの基材表面を酸素プラズマ処理した後、銅薄膜を形成した。この銅薄膜上に電解銅めっきを約８μｍ厚で形成した。次いで、フォトリソプロセスを経て、前記ベース基材上に微細な導体配線を形成した。その後、無電解ニッケル・金めっきを施した。この無電解めっきは金属プレート１５上にも同様に形成した。
（２）上記ベース部材１Ｂ上に圧力発生部材として実施例１と同様の積層圧電素子２を導電性粒子を含有させた熱硬化性接着剤によって接合し、圧電素子２の共通電極とベース部材１Ｂにインサートした金属プレート１５とを電気的に接合した。
（３）次に、ダイシングソーを用いて上記圧電素子２に溝加工を行った。
（４）次に、実施例１と同様に、ベース部材１Ｂ上に形成された導体配線に対して、圧力発生部材駆動用半導体１２を異方性導電膜により、フリップチップ実装を行った。
（５）その後、圧電素子２の電極とベース部材１Ｂ上の電極とをワイヤボンディングにより結線し、アクチュエータユニットを形成した。なお、ベース部材の入力端子には図示していないが、フレキシブルフラットケーブルを接合した。
（６）次に、電鋳工法で製作したノズル板５と振動板３と、エッチング工法で製作したシリコン製の流路板４とを高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この振動板３の裏面に先に製作しておいたアクチュエータユニットの圧電素子上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に樹脂製のフレーム７を振動板３の裏面およびベース部材１Ｂの端面を嫌気性接着剤で接着した。
（７）以下、実施例１と同様に、ベース部材１Ｂとフレーム部材７との間に、制振用部材としてのエラストマーであるシリコーンゲルを充填し、これを硬化させることでインクジェットヘッドを作製した。
【００６８】
本実施例によれば、制振構造を確保するとともに、ベース部材１Ｂの重量をほとんど増加させることなく共通電極をベース部材１Ｂに取り出すことが可能となり、インクジェットヘッドの長尺化に対して、共通電極取り出し部の電気特性を向上することができる。
特に２インチ長の圧電素子２を１０個直列にベース部材１Ｂ上に接合し、共通電極をベース部材１Ｂに引出し、個別電極をベース部材１Ｂ上の導体配線にワイヤボンディングにより結線することで、約２０インチ長のラインインクジェットヘッドを製作できる。
この２０インチヘッドにおいても、制振用部材としてのエラストマーであるシリコーンゲルを充填することにより、振動特性に優れたインクジェットヘッドを搭載したラインインクジェット記録装置（図１１参照）を実現することができる。
【実施例４】
【００６９】
図９に、本発明の請求項１２に係るインクジェットヘッドに適用可能な回路基板の機能を有したベース部材１Ｂの製造プロセスに関する実施例４を示す。
図９（ａ）は、導体配線１６を転写形成する前の転写フィルムの断面図を示す。図９（ｂ）は、上記転写フィルム１８を両面に配置して成形樹脂１９を成形した断面図を示す。図９（ｃ）は、上記転写フィルム１８を離型した後の樹脂成形体１９ａを示す。図９（ｄ）は、回路基板の機能として導体配線１６を有したベース部材１Ｂの完成状態を示す。
【００７０】
（１）転写フィルム１８としては、ステンレス箔（ＳＵＳ３０４）等が使用可能で、これを電解研磨後、ポリイミドワニスをコーティング後、３３０℃で１０分間焼成し、約５μm厚のポリイミド膜を形成した。
（２）上記ポリイミド絶縁膜にフォトリソプロセスを経てリアクティブ・イオンエッチング（ＲＩＥ）加工を施すことにより、ＡｒＦエキシマレーザによりアブレーション加工（除去加工）を施し、開口パターンを形成した。
（３）上記転写フィルム１８に電解銅めっきを施すと、図９（ａ）に示すように、開口パターン部のみに選択的に導体配線１６が形成できる。その後、ポリイミド絶縁膜表面に離型機能を付与するため、湿式でフッソ系コーティングを施した。次に、この電解銅めっき表面を粗化処理し、成形樹脂１９との密着性を向上させた。導体配線１６の膜厚としては約８μｍ形成したため、導体配線１６の形状はきのこ形状となっている。
【００７１】
図９（ｃ）に示すように、本構造では導体配線１６が膜厚方向に部分的に樹脂成形体１９ａ中に埋め込まれている構造となっている。これにより、導体配線１６の密着力を大幅に向上できている。
また、樹脂成形体１９ａ表面の導体配線１６におけるトップ部の高さばらつきに関しては、面内のめっき膜厚ばらつきが上記トップ部の高さばらつきに影響しないため、非常に平面度が高くなっている。これにより、電子部品実装、特にフリップチップ実装においては、接続部の信頼性を確保することが容易となる。
【００７２】
上記樹脂成形体１９ａを、図９（ｄ）に示すように、例えば上記実施例３のベース部材１Ｂとして用いることにより、電子回路実装部の信頼性が高いインクジェットヘッドを実現し提供することができる。
なお、図９（ｃ）に示したように、転写フィルム１８離型後の転写フィルム１８はポリイミド絶縁膜がそのまま形成されていることから、電解めっきから成形転写までのプロセスを繰り返すことにより、パターニングプロセスフリーで微細配線を有するベース部材を形成することができ、低コスト化も達成できる。
【実施例５】
【００７３】
図１０に、本発明の請求項１３に係る実施例５を示す。
実施例５は、図６に示した実施例２の構成において、圧電素子２とベース部材１Ａとの間のワイヤボンディング１４結線部の封止を制振用高分子１３よりも高弾性率な封止樹脂材料で行ったこと、すなわち制振用高分子１３に代えて、これよりも高弾性率な制振用高分子１３Ａを用いた点を特徴としている。
例えば、ワイヤボンディング１４部はシリコーン樹脂としての例えばシリコーンゴムで封止し、制振用高分子１３としてはシリコーンゲルを使う構成である。ここで、封止樹脂としてのシリコーン樹脂（シリコーンゴム）の機械特性：硬さはＪＩＳ  Ｋ  ６２５３：タイプＡで表され、これと比べて、制振用高分子１３としてのシリコーンゲルの機械特性：硬さは標準状態でその変形特性が極端に大きく・柔らかく、このため一般的には針入度で表される。それ故に、封止樹脂としてのシリコーン樹脂（シリコーンゴム）は、制振用高分子１３Ａとしてのシリコーンゲルよりも高弾性率なことは明らかである。
本実施例は、例えば上記実施例１〜３等に適用可能である。
【００７４】
本実施例によれば、ワイヤボンディング１４封止材の弾性率を高くすることにより、外力を含めた変形に対してワイヤボンディング１４へ加わる応力を更に低減できるとともに、振動板等を組立てる前に封止が完了していることから、アクチュエータをハンドリングする上での取扱いが容易となり、歩留まりを向上できる。
【実施例６】
【００７５】
次に、本発明の請求項１４に係るインクジェット記録装置に係る実施例６について説明する。以下では、インクジェット記録装置について説明するが、液滴吐出装置や画像形成装置についても同様に適用可能である。なお、液滴吐出装置に適用する場合には、インクに代えて、インク液吐出手段により吐出・噴射可能な適宜の液滴を用いてもよい。
図１１は、本発明の実施例１〜５の少なくとも一つを適用したインクジェットヘッドを搭載したシリアルプリンタとしてのインクジェット記録装置の機構部を示す斜視図である。
本実施例のインクジェット記録装置は、フレーム２１に横架した２本のガイドレール２２，２３にキャリッジ２４を移動可能に装着し、キャリッジ２４にインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）２５を搭載し、図示しないモータ等の駆動源によってキャリッジ２４を同図中矢印Ｙ方向に往復移動可能とするとともに、ガイド板２６にセットされる被印字媒体である用紙２７を、図示しない駆動源によってドライブギヤ２８およびスプロケットギヤ２９を介して回動される送りノブ３０ａを備えたプラテン３０にて取り込み、プラテン３０周面とこれに圧接するプレッシャローラ３１とによって同図中矢印Ｘ方向に搬送可能としている。
【００７６】
このインクジェット記録装置では、キャリッジ２４に搭載した記録ヘッド２５を主走査方向（矢印Ｙ方向）に移動走査させながら、用紙２７を副走査方向（矢印Ｘ方向）に搬送して、記録ヘッド２５からインク滴を噴射させて用紙２７に画像を形成する。
【００７７】
キャリッジ２４、記録ヘッド２５およびインク供給系等に関して説明する。インクジェットプリンタの記録ヘッド２５は、通常イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した噴射ユニットが一体となった記録ヘッド２５から用紙２７の表面にインク滴を飛ばして記録を行う。キャリッジ２４には各色のインク液滴を吐出する噴射ユニットからなる記録ヘッド２５が具備され、その噴射ユニットは、それぞれ複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク液滴の吐出方向を下方に向けて装着される。また、キャリッジ２４には記録ヘッド２５に各色のインクを供給するための各インクカートリッジが交換可能に装着されている。
【００７８】
インクカートリッジは上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド２５へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド２５へ供給されるインクを僅かながら負圧して維持している。また、本例では、記録ヘッドとして各色個別構成のヘッドを用いて構成しているが、各色のインク液滴を吐出するノズル列を有する１個のヘッド構成としてもよい。
【００７９】
記録ヘッド２５を構成している各色の噴射ユニットは、それぞれ図１〜図３に示すように、インク室８を形成する流路板４の前面に複数のノズル６を形成したノズル板５が設けられ、圧電素子２によってインク室８内のインクに圧力を与え、インク室８内のインクがノズル板８のノズル６からインク滴となって飛翔し、用紙２７にドットとして付着する。
【００８０】
一方、ガイド板２６にセットした用紙２７を記録ヘッド２５の印写部に搬送するために、ガイド板２６から用紙２７を給装する給紙ローラ（図示せず）およびフリクションパッドと、用紙を案内するガイド部材と、給紙された用紙を搬送する搬送ローラと、この搬送ローラの周面に押し付けられる搬送コロおよび搬送ローラからの用紙の送り出し角度を規定する先端コロとを設けている。搬送ローラは副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ２４の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラから送り出された用紙２７を記録ヘッド２５の印写部まで案内（ガイド）するために、プレッシャローラ３１を配置している。更に、印写受け部材の用紙搬送方向下流側には、用紙を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ、および拍車とを設け、さらに用紙を排紙トレイに送り出すための排紙ローラ，および拍車と、排紙経路を確保するためのガイド部材等を配設している。
【００８１】
印刷時には、キャリッジ２４を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２５を駆動させる。停止している用紙２７にインクを吐出して１行分を印字し、用紙２７を所定量搬送後、次の行の印字を行う。印刷終了時には、印字終了信号、または、用紙の後端が印字領域に到達した信号を受け取ることにより、印字動作を終了させて用紙２７が排紙される。
【００８２】
また、キャリッジ２４の移動方向右端側の印字領域を外れた位置には、記録ヘッド２５の吐出不良を回復するための回復処理装置（図示せず）を配置している。回復処理装置にはキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジは印字待機中にはこの回復処理装置側に移動されてキャッピング手段でヘッドがキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥によるインク吐出不良を防ぐことができる。また、印字途中等に印字と関係しないインクを吐出することで、全ての吐出口内のインク粘度が一定となり、安定した吐出性能が維持される。吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッドの吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００８３】
本発明を特定の実施形態や実施例等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した実施形態や実施例等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や実施例等を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例および従来の比較例１に係るインクジェットヘッドを示す全体斜視図である。
【図２】従来の比較例１を示す図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の比較例１を示す図であって、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】実施例１を示す図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】実施例１のインクジェットヘッドにおいて、シリコーンゲルの充填量を変えた３つのサンプルを用いてインク噴射特性確認実験を行った結果得られた周波数−変位特性線図である。
【図６】実施例２を示す図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図７】実施例２を示す図であって、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】実施例３を示す図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、実施例４を示す図であって、回路基板の機能を有したベース部材の製造プロセスを説明する断面図である。
【図１０】実施例５を示す図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】実施例５を示す図であって、実施例１〜５の少なくとも一つを適用したインクジェットヘッドを搭載したシリアルプリンタとしてのインクジェット記録装置の機構部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８５】
１，１Ａ，１Ｂ    ベース部材
２    圧電素子
３    振動板
４    流路板
５    ノズル板
６    ノズル
７    フレーム部材
８    インク室
９    インク供給路
１０  フレキシブル回路基板・（ＦＰＣ）
１１  接着剤
１２  圧力発生部材駆動用半導体
１３  エラストマー・制振用高分子（制振用部材）
１４  ワイヤボンディング
１５  金属プレート
１６  導体配線
１７  絶縁膜
１８  転写フィルム
１９  成形樹脂
１９ａ  樹脂成形体
２１  フレーム
２２，２３  ガイドレール
２４  キャリッジ
２５  （インクジェット）記録ヘッド
２６  ガイド板
２７  用紙（被印字媒体、被印刷媒体、シート状記録媒体）
２８  ドライブギヤ
２９  スプロケットギヤ
３０  プラテン
３０ａ  送りノブ
３１  プレッシャローラ
【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】
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