JP2006102982A - 液体吐出ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【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、ワイヤーで形成される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及びその製造方法に係り、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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。
特開２０００−２８９２０１号公報 特表２００３−５１２２１１号公報 特開２００３−１３６７２１号公報

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。

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。

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ー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。

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を提供することを目的とする。

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、ワイヤーで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。

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。

また、請求項２に示すように、前記電気配線は、間に犠牲層を挟み所定間隔を有して複数重ねられたベースプレートに設けられた孔にワイヤーを通し、所定位置を前記ベースプレートに略平行な面で切断し、前記犠牲層を除去して形成されたことを特徴とする。

これにより、効率的にプレートから柱状の電気配線となるべき突起物を形成することができる。

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。

これにより、電気配線となるべきワイヤー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。

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。

これにより、接合時の加圧力を緩和し、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。

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、所定位置に孔が形成されたベースプレートを所定間隔を有して複数重ね、前記孔にワイヤーを通す工程と、前記ベースプレート間に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層の所定位置において前記ベースプレートに略平行な面で切断する工程と、前記犠牲層を溶解除去して、前記ベースプレートに対して略垂直に延びる電気配線となるワイヤーを有する液体吐出ヘッドの上層部を形成する工程と、別途形成された圧電素子、吐出口を有する圧力室を含む液体吐出ヘッドの下層部の前記ワイヤーの先端部が接続する電極接続部に導電剤を付与する工程と、前記上層部と前記下層部を接合して、前記電極接続部から前記圧電素子に対して略垂直に立ち上がり、前記圧力室の上部に形成される共通液室を貫通する電気配線を前記ワイヤーで形成する工程と、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。

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。

また、請求項６に示すように、前記ワイヤーの断面形状を、長辺と短辺との比が１．１以上となるようにしたことを特徴とする。

これにより、共通液室における液体の気泡排除性を高めることができる。

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。

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について詳細に説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図５は、第１実施形態に係る印字ヘッド５０の一部を拡大して示す断面図である。

図５に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０においては、ノズル５１と連通する圧力室５２の上面は振動板５６で構成され、振動板５６の上側には圧電素子５８が形成されその上面には圧電素子５８を駆動する個別電極５７が形成されている。そして振動板５６の上側に、圧力室５２にインクを供給する共通液室５５が形成されている。

圧力室５２のノズル５１と連通する側とは反対側の角部にインク供給口５３が形成され、ここからインク供給路５３ａが横に延び、その先は振動板５６に形成された開口を通じて共通液室５５と連通し、この開口部にインクの逆流を制限するための供給絞り５３ｂが形成されている。

また、圧電素子５８を駆動する個別電極５７に駆動信号を供給するための電気配線（エレキ柱）６０が、個別電極５７から圧力室５２の横に引き出されて形成された電極パッド５９から、圧電素子５８を含む面に対して略垂直に立ち上がるように、かつ共通液室５５を貫通して形成されている。

また、圧力室５２内の圧力を検出するための圧力センサとして機能するセンサプレート６２が圧力室５２の底面を形成するように配置されている。センサプレート６２としては、例えば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。そしてこのセンサプレート６２から圧力検出信号を取り出すための電気配線（センサ柱）６４が、センサプレート６２に設けられた電極パッド６２ａから略垂直に立ち上がるように、かつエレキ柱６０と同様に共通液室５５を貫通してＰＶＤＦの表裏それぞれに対応して形成されている。

共通液室５５の上部には、ベースプレート６６及び多層フレキシブルケーブル６８が配置され、エレキ柱６０及びセンサ柱６４はそれぞれ電極パッド６８ａ及び６８ｂによって多層フレキシブルケーブル６８に接続している。

また、エレキ柱６０の圧電素子５８と接続する側の電極パッド５９、及びセンサ柱６４のセンサプレート６２と接続する側の電極パッド６２ａは、それぞれ図に示すように、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。このため、後述するようにエレキ柱６０、センサ柱６４をそれぞれ電極パッド５９、６２ａに接続する際の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。

さらに、エレキ柱６０が接続される電極パッド５９の下側の部分には開口７０（逃げ部）が形成され、またセンサ柱６４が接着される電極パッド６２ａの下側の部分にはハーフエッチングによる逃げ部７２が形成されている。このように、柱状の電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）の対向面に逃げ構造が形成されているため、エレキ柱６０及びセンサ柱６４を接続する際、電極パッド５９、６２ａの中央凹部の丸み形状によりエレキ柱６０及びセンサ柱６４を誘い込みながらその接合圧力を緩和し、各電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）に予圧をかけて弾性を保持することができる。

なお、図では表示を省略したが、共通液室５５内の圧電素子５８や振動板５６及び電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）のインクと接触する部分には絶縁、保護膜が形成されている。

次に、このような印字ヘッド５０の製造方法を、図６のフローチャートに沿って説明する。

図６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。まず、図６のステップＳ１００において、電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）を形成すべき位置に孔を形成し、孔の内部に絶縁処理を施した複数のベースプレートを所定間隔を有して重ねて保持し、各孔にワイヤー（導電性ワイヤー）を通す。ワイヤーの断面形状は必ずしも円形ではなく、気泡排除性を高めるためインクの流れ方向に長い形状としてもよい。例えば、ワイヤー断面を角部に丸みを有する概略長方形（あるいは楕円形）とし、その長辺と短辺（あるいは長軸と短軸）の比を１．１以上とすることが好ましい。

次に、ステップＳ１１０において、所定間隔を有して重ねて保持されたベースプレート間にワイヤーを固定するための接着剤を塗布してから犠牲層としてのワックスを充填する。図７に、ベースプレート間に犠牲層としてのワックスを入れた状態を示す。図７に示すように、ベースプレート６６は、所定間隔を持って保持され、電気配線形成用の孔６６ａ、６６ｂにそれぞれ電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）となるワイヤー７４が通され、ベースプレート６６間に犠牲層７６となるワックスが充填されている。

次に、ステップＳ１２０において、図７に一点鎖線で示したような、所定の位置でベースプレート６６に平行にダイサで切断する。このとき、ワイヤー７４をベースプレート６６から上側（後で接続する圧電素子とは反対側）にも突出するようにダイシングすれば多層フレキシブルケーブルとの接続が容易となる。次に、ステップＳ１３０において、図７に符号Ｕ１、Ｕ２で示すような、各切断された部分に対し、その犠牲層７６を溶解して除去する。

次に、ステップＳ１４０において、犠牲層７６を除去してベースプレート６６にワイヤー７４が通された状態のものに対し、その上側に多層フレキシブルケーブルを接合して、印字ヘッド５０の上層部を形成するとともに、別途形成した圧力室等を含む印字ヘッド５０の下層部の電極接続部に対して導電性接着剤を塗布して接合の準備をする。

またこのとき、エレキ柱６０とセンサ柱６４とでは接合時の長さが異なるため、接合前に長さを揃えるようにしておく。その方法は特に限定はされず、例えば、犠牲層除去前にそれぞれの長さになるように研磨等してもよいし、あるいはダイサで切断する際、エレキ柱６０の部分とセンサ柱６４の部分で切断する位置を変えるようにしてもよい。

そして次のステップＳ１５０において、図５に示すように、ベースプレート６６を含む印字ヘッド５０の上層部Ｕを圧力室５２を含む印字ヘッド５０の下層部Ｌに接合する。

このとき、エレキ柱６０の先端部は電極パッド５９に接合し、センサ柱６４の先端部は電極パッド６２ａと接合するが、前述したように、各電極パッド５９、６２ａはそれぞれすり鉢状をしており、容易に誘い込みが行われ、位置精度良く接合が行われる。さらに、各電極接合部の下側には、逃げ構造（逃げ部７０、７２）が形成されているため、接合の圧力を緩和し、各電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）に対して予圧をかけて弾性を保持するため接続が安定化する。

次に、ステップＳ１６０において、熱風乾燥により導電性接着剤を乾燥させる。そして最後にステップＳ１７０において、共通液室５５内等を絶縁、保護するためのコート剤を供給する。これらの熱風乾燥やコート剤の供給には、印字ヘッド５０のインクの循環供給系を利用することが好ましい。

このように、本実施形態によれば、ベースプレートを複数重ねてワイヤーを通したものを切断することで同じ形状をした電気配線が一度に多数形成することができ、生産効率が向上する。

なお、ワイヤー７４と電極接続部との接続には導電性接着剤のほか、電気接続部にハンダなどを付与しておき、加熱融着してもよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

上で説明した第１実施形態は、図５に示したように柱状の電気配線（エレキ柱６０、センサ柱６４）が共通液室５５の中を直接貫通していたが、これから説明する第２実施形態は、共通液室を複数の支流に分ける隔壁を積層基板で形成し、その隔壁の中にワイヤーを通して切断することによって同様に柱状の電気配線を形成するものである。本実施形態では、このように積層された共通液室の隔壁中に電気配線を形成するため、その強度を向上させることができる。

図８に、本実施形態の印字ヘッド１５０の一部を拡大して平面透視図として示す。

本実施形態の印字ヘッド１５０は、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る。

図８に示すように、印字ヘッド１５０には、ノズル１５１と供給口１５３を有する平行四辺形状の圧力室１５２が千鳥状の２次元マトリクス状に並んでいる。圧力室１５２のノズル１５１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１５６で構成され、振動板１５６の上には圧力室１５２の形状に合わせて圧電素子（ピエゾ）１５８が形成され、その上に個別電極１５７が形成されている。

個別電極１５７から配線がノズル１５１側端部から圧力室１５２の外側に引き出され、電極接続部としての電極パッド１５９が形成されている。この電極パッド１５９から、圧電素子１５８（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）１６０が形成される。

また、この柱状の電気配線１６０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８０ａを、（図示は省略するが）その両端で連結した流路プレート８０が積層されている。この流路プレート８０を積層して形成される各梁部８０ａの間の空間が、各圧力室１５２にインクを供給するための共通液室１５５分けた支流８０ｂを形成する。そして、梁部８０ａが積層されて共通液室１５５としての支流８０ｂ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）１６０が形成される。

また、圧力室１５２の一方の隅に形成されたインク供給口１５３からインク流路１５３ａが延び、その先端に支流８０ｂ（共通液室１５５）からインクの供給を受ける供給絞り１５３ｂ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８０ｂ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８２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８２から各支流８０ｂにインクが供給される。また、支流８０ｂから各圧力室１５２毎に設けられた供給絞り１５３ｂを介してインク供給口１５３から圧力室１５２にインクが供給されるようになっている。

また、圧力室１５２の下側には圧力室１５２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１６２が配置され、その圧力室１５２の外側の部分に電極パッド１６２ａ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）１６４が、前述したエレキ柱１６０と同様にセンサプレート１６２に略垂直に配設されている。

また、印字ヘッド１５０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、圧電素子（ピエゾ）１５８の上には、圧電体（ピエゾ）１５８を覆ってインクから保護し、インクから分離して圧電素子１５８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８４が配置されている。

次に、図９及び図１０を用いて印字ヘッド１５０の積層構造について説明する。

図９は、図８を図８中の矢印Ａ１方向から見た透視側面図であり、図１０は、図８を図８中の矢印Ａ２方向から見た分解透視側面図である。

図９及び図１０を参照して、まず印字ヘッド１５０の最下層には、ノズル１５１が形成されたノズルプレート１５１ａが配置されている。ノズルプレート１５１ａ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施したものである。また、ノズル１５１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。

次に、ノズルプレート１５１ａの上には、圧力室１５２内の圧力を検出するためのセンサプレート１６２が積層される。センサプレート１６２には、圧力室１５２とノズル１５１を連通するノズル流路１５１ｂが形成されている。センサプレート１６２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１６２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１６４との接続部である電極パッド１６２ａ（図８参照）がＰＶＤＦの表裏それぞれに対応して形成されている。

センサプレート１６２の上には、圧力室１５２を形成する圧力室プレート１５４が積層される。圧力室プレート１５４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１５４には、圧力室１５２及び供給絞り１５３ｂとなる開口、センサ柱１６４のための孔（スルーホール）１５４ａ及び接着する際の余剰な接着剤がはみ出して圧力室１５２や供給絞り１５３ｂ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。

次に、圧力室プレート１５４の上には、振動板１５６がエポキシ接着等で積層される。また、振動板１５６の上には圧力室１５２に対応する位置に圧電素子（ピエゾ）１５８が形成される。圧電素子１５８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１５６には、供給絞り１５３ｂ用の孔、センサ柱１６４用の孔が形成される。また、圧電素子１５８の上には個別電極１５７が形成され、これから電極パッド１５９（図８参照）が絶縁層の上に引き出されて形成される。

次に、圧電素子１５８が形成された振動板１５６の上には、ピエゾカバー８４が積層される。ピエゾカバー８４は、例えば、ステンレスの薄板をウエットエッチングで、特に圧電素子１５８の位置に対応する部分８４ａ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素子１５８を逃げるようにする。またピエゾカバー８４には、供給口１５３用の孔や、エレキ柱１６０及びセンサ柱１６２用の孔が形成される（図示省略）。

なお、ピエゾカバー８４の圧電素子１５８の位置に対応する部分８４ａをハーフエッチングするのは、前にも述べたが、圧電素子１５８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素子１５８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。

ピエゾカバー８４の上には、柱状の電気配線であるエレキ柱１６０及びセンサ柱１６４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８０ｂ用の空間を形成する流路プレート８０が積層される。流路プレート８０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８０は、図８に示すように、細長い波形の梁部８０ａ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８０ａの間の空間が支流８０ｂ（共通液室１５５）となるように積層される。従って、共通液室は圧力室１５２のノズル１５１側とは反対側に形成されることになる。

流路プレート８０には、各梁部８０ａ中にエレキ柱１６０用の孔８０ｃ及びセンサ柱１６４用の孔８０ｄが形成されている。

流路プレート８０の上には、本流８２及び支流８０ｂを密閉する役割を果たすプレート１６６ａが積層され、さらにその上には本流８２を密閉するためのプレート１６６ｂが積層され、これら２枚のプレートがベースプレート１６６を構成する。本流８２を密閉するためのプレート１６６ｂ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１６６ａ及び１６６ｂには、それぞれエレキ柱１６０及びセンサ柱１６４用のワイヤーを通すための孔が形成される。

印字ヘッド１５０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。

以下、このような印字ヘッド１５０の製造方法について説明する。

まず、流路プレート８０及びベースプレート１６６を構成する支流、本流の密閉用のプレート１６６ａ、１６６ｂにそれぞれエレキ柱１６０用及びセンサ柱１６４用のワイヤーを通すための孔を開け、流路プレート８０とベースプレート１６６を積層する。次に、この流路プレート８０を接合したベースプレート１６６を所定の間隔を開けて保持し、上記孔にワイヤー（導電性ワイヤー）７４を通し、ベースプレート１６６間に犠牲層１７６としてのワックスを充填する。

図１１に、ベースプレート１６６と流路プレート８０を接合し、ワイヤー１７４を通して、その間に犠牲層１７６を形成した様子を示す。次に、図１１に一点鎖線で示すように、ベースプレート１６６に平行に犠牲層１７６をダイサで切断する。切断後、図１２に示すように、犠牲層１７６を溶解して除去する。

次に、図１２示すように形成された印字ヘッド１５０の上層部と、別途形成された圧力室１５２等からなる印字ヘッド１５０の下層部とを図１３に示すように接合する。

図１３に示すように、エレキ柱１６０となるべきワイヤー７４は、圧電素子１５８上の個別電極１５７から引き出された電極パッド１５９に接着され、センサ柱１６４となるべきワイヤー１７４は、センサプレート１６２上に形成された電極パッド１６２ａに接着される。

このとき、エレキ柱１６０となるワイヤー１７４が接着される電極パッド１５９の部分及び、センサ柱１６４となるワイヤー１７４が接着される電極パッド１６２ａの部分は、それぞれ図１３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。

さらにこのとき、エレキ柱１６０となるワイヤー１７４が接着される電極パッド１５９の下側の圧力室プレート１５４は開口１７０（逃げ部）が形成されている。また同様に、センサ柱１６４となるワイヤー１７４が接着される電極パッド１６２ａの下側のセンサプレート１６２には、ハーフエッチングによる逃げ部１７２が形成されている。

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１６０及びセンサ柱１６４）の対向面には、逃げ構造が形成されているため、ワイヤー１７４、１７４を電極１５９、１６２ａに接続する際、上述した電極パッド１５９、１６２ａの中央凹部の丸み形状によりワイヤー１７４、１７４の先端を誘い込みながら、その接合圧力を緩和し、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、接続安定化を図ることができる。

最後にベースプレート１６６の上に多層フレキシブルケーブル１６８を取り付けることにより、図１３に示すような印字ヘッド１５０が形成される。本実施形態の場合、ワイヤーを共通流路の隔壁内を通して切断して電気配線を形成するようにしたため、多数の電気配線を一括して同時に効率良く形成することができるとともに、柱状の電気配線の強度を向上させることができる。

以上、本発明の液体吐出ヘッド及びその製造方法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。

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。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 印字ヘッドの他の例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。 本実施形態の印字ヘッドの製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態の印字ヘッド製造方法において、ベースプレートにワイヤーを通して犠牲層を形成した様子を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る印字ヘッドの一部を拡大して示す平面透視図である。 図８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８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。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。 ベースプレートに流路プレートを接合しワイヤーを通した状態を示す断面図である。 図１１に示す部材を切断し犠牲層を除去した様子を示す断面図である。 第２実施形態に係り印字ヘッドの一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

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…センサプレート、６４…電気配線（センサ柱）、６６…ベースプレート、６８…多層フレキシブルケーブル、７０…開口（逃げ部）、７２…逃げ部、７４…ワイヤー（導電性ワイヤー）

Claims (6)

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、ワイヤーで形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記電気配線は、間に犠牲層を挟み所定間隔を有して複数重ねられたベースプレートに設けられた孔にワイヤーを通し、所定位置を前記ベースプレートに略平行な面で切断し、前記犠牲層を除去し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。
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。
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。
5. 所定位置に孔が形成されたベースプレートを所定間隔を有して複数重ね、前記孔にワイヤーを通す工程と、
   前記ベースプレート間に犠牲層を形成する工程と、
   前記犠牲層の所定位置において前記ベースプレートに略平行な面で切断する工程と、
   前記犠牲層を溶解除去して、前記ベースプレートに対して略垂直に延びる電気配線となるワイヤーを有する液体吐出ヘッドの上層部を形成する工程と、
   別途形成された圧電素子、吐出口を有する圧力室を含む液体吐出ヘッドの下層部の前記ワイヤーの先端部が接続する電極接続部に導電剤を付与する工程と、
   前記上層部と前記下層部を接合して、前記電極接続部から前記圧電素子に対して略垂直に立ち上がり、前記圧力室の上部に形成される共通液室を貫通する電気配線を前記ワイヤーで形成する工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記ワイヤーの断面形状を、長辺と短辺との比が１．１以上とな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。

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