JP2007112062A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路及び配線の高密度化を実現するとともに、高い信頼性が確保される液体吐出ヘッド及び画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】ヘッドを構成する各ヘッドユニット１２は、ノズル形成面と略直交する面に配設された圧電素子３２と圧電素子３２に駆動信号を与える駆動回路３４とを有する振動板５０と、振動板５０の圧電素子３２と反対側に接合され、ノズルと連通するように形成される圧力室を有する流路基板５２と、圧電素子３２の変位空間を確保するとともに、駆動回路３４が収容される隔壁プレート５４を積層して構成される。各ヘッドユニット１２の駆動回路３４からヘッドの外部に引き出される配線は、各ヘッドユニット貫通するように形成されるビアを介してヘッドの最表面に引き出され、該最表面でフレキシブル基板と接合される。
【選択図】 図３（ａ）

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及び画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法に係り、特に、多数のノズルが高密度に配置された液体吐出ヘッドの構造及び製造技術に関する。

記録媒体に所望の画像を記録する装置として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、ヘッドと記録媒体を相対的に移動させながらヘッドに形成される多数のノズルからインク滴を吐出して、記録媒体上にドットを形成して画像を記録する。ヘッドのインク吐出方式には、ノズル近傍にヒータなどの発熱素子を設け、この発熱素子に電気信号を印加することによりインクを局所的に加熱して圧力変化を起こさせて、ノズルからインク滴を吐出するサーマル方式や、圧電素子（ピエゾ素子）などを用いて、インクに機械的圧力を付与して、ノズルからインク滴を吐出する圧電方式（ピエゾ方式）がある。インクジェット記録装置に搭載されるヘッドでは、効率のよいインク吐出とノズルの高密度配置を実現するために、様々な工夫がなされている。

特許文献１、２に記載された発明は、スリット状の流路穴が所定間隔で穿設された複数の流路基板と、表裏両面に流路穴と対応する電極を有する圧電素子からなる複数の振動板と、を交互に積層固着し、流路基板に穿設され流路穴と連通するノズルを備えた構造を有し、振動板の両面に形成された電極に逆向きの電界を加えて振動板を変形させてインクを吐出させるマルチノズルインクジェットヘッドが開示されている。
特開平７−３２３５４１号公報 特開平７−３２３５４４号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された発明では、圧電素子に印加される駆動信号を生成する駆動回路や該駆動信号を伝送する配線を高密度化することが困難である。また、圧電素子に印加される駆動信号を生成する駆動回路をヘッドの外部に備える場合、フレキシブル基板（ＦＰＣ）などを用いて圧電素子から駆動回路へ配線が引き出されるのでその配線長が長くなってしまう。高密度化によって配線が微細化され、更に、配線長が長くなると配線のインピーダンスが高くなり、該配線によって伝搬される駆動信号のＳ／Ｎ比の劣化や、該駆動信号へのノイズの影響が懸念される。また、配線の接続箇所が多くなってしまうので、該接続箇所における接続の信頼性低下が懸念される。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、駆動回路及び配線の高密度化を実現するとともに、高い信頼性が確保される液体吐出ヘッド及び画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出させる複数のノズルが形成される面と略直交する面に前記複数のノズルと連通する複数の圧力室が所定の方向に並べられた流路基板と、前記流路基板の前記圧力室が形成される面に接合され前記圧力室の壁面を構成する振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室に対応する位置に設けられ、前記圧力室に収容される液体を加圧する圧電素子と、前記振動板の前記圧電素子が設けられる圧電素子配設面及び該圧電素子配設面と反対側の面のうち少なくとも何れか一方に設けられ、前記圧電素子に駆動信号を与える駆動回路と、を備えたヘッドユニットを有することを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子が配設される振動板に該圧電素子を駆動する駆動回路を設けることで、圧電素子と駆動回路とを接続する配線の長さが短縮され、信号伝搬性能やＳ／Ｎ比が向上し、該配線によって伝送される信号のノイズによる影響を低減する。また、液体吐出ヘッドから外部に引き出される配線の数を大幅に削減することができ、高信頼性、低コスト化に寄与する。

液体を吐出させる複数のノズルが形成されたノズル基板（ノズルプレート）を備えてもよい。

流路基板は、各圧力室に液体を供給する共通液室や、圧力室と共通液室とを連通する供給口などの構造を有していてもよい。

また、駆動回路は複数の回路ブロックから構成されていてもよい。例えば、駆動信号を生成する駆動信号生成回路ブロック、駆動信号を与える圧電素子を選択的に切り換える切換回路ブロック、メモリ（記憶回路ブロック）などを含む態様がある。

液体吐出ヘッドには、記録媒体の幅に対応する長さを有するフルライン型ヘッドや、記録媒体の幅よりも短い短尺ヘッドを記録媒体の幅方向に走査させるシリアル型ヘッドがある。

圧電素子は、第１の面及び第１の面と反対側の第２の面のそれぞれに第１の電極及び第２の電極を有している。第１の電極或いは第２の電極の何れか一方を複数の圧電素子に共通の基準電位とし、他方を各圧電素子に個別の個別電極とする態様（振動板側の第１面に形成される第１の電極を共通電極とし、振動板と反対側の第２の面に形成される第２の電極を個別電極とする）がある。なお、圧電素子は、振動板の全面にわたって圧電体層を形成し、圧力室に対応する部分に個別電極を備えてもよいし、各圧力室に対応して個別に圧電体層、個別電極を備えてもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記圧電素子の変位空間を確保するとともに前記駆動回路が収納される凹部を有する保護基板を前記圧電素子配設面に備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、振動板の圧電素子配設面に保護基板を備えることで、圧電素子を駆動する際に圧電素子（振動板）の変位を拘束せずに振動板の変位量を確保するとともに、圧電素子及び駆動回路が保護される。

請求項１に記載のヘッドユニットは、圧力室が形成される流路基板と、圧電素子及び駆動回路が配設される振動板と、圧電素子及び駆動回路が収容される凹部を有する保護基板と、から構成する態様がある。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動回路から引き出される引出配線と導通し、前記液体吐出ヘッドの外部に配線を引き出す配線部材を備えたことを特徴とする。

駆動回路を振動板に搭載することで液体吐出ヘッドから外部に引き出される配線数が削減されているので、該配線部材には配線パターンが低密度に形成された配線部材を適用可能である。

配線部材には、ポリイミドやエポキシなどの樹脂材料に金、プラチナ、銅などの金属材料で配線パターンが形成されたフレキシブル基板（フレキシブルケーブル）が好適に用いられる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ヘッドユニットを複数備え、前記複数のヘッドユニットは前記ノズルが形成される面と略平行方向に沿って積層されることを特徴とする。

各ヘッドユニットが有するノズルを千鳥状に配置してもよいし、各ヘッドユニットのノズルを２次元状にマトリクス配置してもよい。ノズルが２次元状にマトリクス配置されたヘッドによれば、実質的なノズル密度を上げることが可能である。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ヘッドユニットは、該ヘッドユニットの積層方向に貫通する垂直配線を有し、前記駆動回路から引き出される引出配線は他のヘッドユニットに形成される前記垂直配線部材と導通し、更に、前記垂直配線を介して他のヘッドユニットに接合される配線部材と導通する配線構造を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、液体吐出ヘッド（ヘッドユニットの積層体）全体として外部に配線を引き出す配線部材の数を減らすことができるとともに、液体吐出ヘッド（ヘッドユニット）と配線部材との接続箇所を減らすことでき、接合の信頼性向上及び歩留まりの向上が見込まれる。

複数のヘッドユニットを積層した積層体の最外面の一方に配線部材を１つ備える態様や、該積層体の最外面の両面にそれぞれ配線部材を備える態様がある。

垂直配線は、各ヘッドユニットを貫通するように形成されたビアを含む態様がある。各ヘッドユニットに形成されたビア同士が接合されるように、各ヘッドユニットの位置合わせを行い、各ヘッドユニットを接合して垂直配線を形成してもよい。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記振動板及び前記駆動回路のうち少なくとも何れか一方に放熱部材を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、駆動回路及びその近傍の温度上昇を抑制し、駆動回路の信頼性が向上するとともに駆動回路が発生する熱の駆動回路近傍の部品への影響を抑えることができる。

放熱部材を駆動回路近傍に備える態様や、放熱部材を駆動回路と接触するように備える態様がある。放熱部材を駆動回路と同一面に備えてもよいし、駆動回路の反対側の面に備えてもよい。また、駆動回路と同一面、反対側の面の両面に備えてもよい。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記駆動回路は、ベアチップ化されるとともに前記振動板にフリップチップ実装されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、振動板の駆動回路を搭載するスペースを省スペース化することが可能であり、更に、駆動回路の高密度化が可能である。

駆動回路をベアチップ化する態様には、シリコン基板上に半導体プロセスにより駆動回路を構成する素子及びこれらの素子を接合する配線パターンを形成する態様がある。ベアチップ化された駆動回路を振動板にフリップチップ実装するには、振動板の駆動回路が実装される部分にはパッドやパッドから引き出される配線（水平配線）が形成される。

また、上記目的を達成するために請求項８に記載の発明に係る画像形成装置は、請求項１乃至請求項７のうち少なくとも何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

画像形成装置には、記録媒体上にインクなどの画像形成体（記録体）を吐出させて所望の画像を形成するインクジェット記録装置などがある。なお、ここでいう画像には、写真画や絵以外にも文字、記号などのテキストや、プリント基板の配線パターンやマスクのマスクパターンが含まれる。

また、上記目的を達成するために方法発明を提供する。即ち、請求項９に記載の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、液体を吐出させる複数のノズルが形成される面と略直交する面に、前記複数のノズルと連通する複数の圧力室が所定の方向に並べられた流路基板を形成する流路基板形成工程と、基板の一方の面に圧電素子を形成するとともに、前記基板の前記圧電素子が設けられる圧電素子配設面及び該圧電素子配設面と反対側の面のうち少なくとも何れか一方の面に前記圧電素子を駆動する駆動回路を形成する振動板形成工程と、前記圧力室と前記圧電素子との位置を合わせて前記流路基板と前記振動板を接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。

流路基板形成工程では、圧力室となる開口や凹部、圧力室とノズルとを連通する流路となる溝（切欠き溝）を形成する工程が含まれる。

振動板形成工程は、振動板となる基板の駆動回路が接合される位置にバンプや該バンプから引き出される配線パターンを形成する配線形成工程、薄膜基板上に形成された駆動回路（素子）を研磨する研磨工程、所定のバンプや配線パターンが形成された振動板に駆動回路（素子）を接合する接合工程を含む態様がある。

複数のノズルが形成されたノズル基板を備える態様では、流路基板と振動板が接合された構造体に該ノズル基板を接合するノズル基板接合工程が含まれる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法の一態様に係り、前記流路基板及び前記振動板を含むヘッドユニットを複数積層し、前記複数のヘッドユニットを含む積層体を形成する積層工程を含むことを特徴とする。

積層工程には、積層される各ヘッドユニットの位置合わせをする位置合わせ工程、位置合わせされたヘッドユニットを所定の接合方法で接合する接合工程を含む態様がある。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法の一態様に係り、前記振動板形成工程は、ベアチップ化された前記駆動回路を前記振動板にフリップチップ実装する実装工程を含むことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明によれば、ベアチップ化された薄膜の駆動回路を振動板にフリップチップ実装することで、振動板の駆動回路が実装される面と垂直方向の厚みを薄くすることができる。

本発明によれば、圧電素子が配設される振動板に該圧電素子を駆動する駆動回路を設けることで、圧電素子と駆動回路とを接続する配線の長さが短縮され、性能やＳ／Ｎ比を向上し、該配線によって伝送される信号のノイズによる影響を低減する。また、液体吐出ヘッドから外部に引き出される配線の数を大幅に削減することができ、高信頼性、低コスト化に寄与する。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔ヘッドの全体構成〕
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッド（以下、ヘッドと記載）の概略構成図である。同図に示すように、ヘッド１０は、薄板状のヘッドユニット１２をその厚み方向に複数積層した構造を有し、ヘッド１０の最表面にはヘッドユニット１２の積層体を支持する支持プレート１４，１６が設けられている。また、ヘッド１０の液体吐出面（記録媒体１８と対向する面）には、多数のノズル２０が形成されたノズルプレート２２が接合され、更に、ヘッド１０には、各ヘッドユニット１２に液体を供給する供給タンク２４と、各ノズル２０に対応して設けられる圧力室（図１中不図示、図２に符号３０で図示）と、該圧力室に対応して設けられる圧電素子（図１中不図示、図２に符号３２で図示）と、該圧電素子に駆動信号を伝送する配線をヘッド１０の外部に引き出すフレキシブル基板（ＦＰＣ）２６が設けられている。なお、図１には、６つのヘッドユニット１２を積層したヘッド１０を例示したが、ヘッドユニット１２の積層数はヘッド１０に設けられるノズル２０の数（ノズル２０の配置密度）に応じて決められる。

本例に示すヘッド１０に備えられるノズル２０は、ヘッド１０の長手方向である行方向と、該長手方向と直交しない斜めの列方向と、に沿って２次元状にマトリクス配置される。このようにマトリクス配置されたノズル２０をヘッド１０の長手方向に並ぶように投影した投影ノズル群のノズル間ピッチは実際のノズルプレート２２上のノズル間ピッチよりも小さくなり、実質的な高密度化が達成されている。例えば、該投影ノズル群のノズル間ピッチＰは、列方向のノズル間ピッチｄ、行方向と列方向との成す角度θを用いて、Ｐ＝ｄ×ｃｏｓθとなる。

上述したノズル配置により並べられたノズル２０有するヘッド１０によれば、ヘッド１０と記録媒体１８とを相対的にヘッド１０の短手方向と略平行方向に沿って１回だけ走査させることで、記録媒体１８の全面にわたって液体を吐出させることが可能になる。

本例に示すヘッド１０は、記録媒体１８の記録面（ノズル２０が形成されるノズル形成面）と略直交する面に圧電素子を配置することにより（図２参照）、ノズル２０や圧力室（図１中不図示、図２に符号３０で図示）を高密度に配置することが実現されている。

図２は、ヘッドユニット１２の概略構造及び、複数のヘッドユニット１２を積層した積層体の概略構成図（透視平面図）である。図２に示すように、ヘッドユニット１２は、各ノズル２０に対応して形成される圧力室３０と、各圧力室３０に対応して形成される圧電素子３２と、該圧電素子３２を駆動させる駆動回路３４と、駆動回路３４から圧電素子３２に与えられる駆動信号が伝送される配線（水平配線）３６と、を有して構成されている。また、駆動回路３４から引き出される配線（引出配線）３８は、複数のヘッドユニット１２を積層した積層体の最も外側のヘッドユニット１２に接合されるフレキシブル基板２６とパッド（ビア）４０を介して電気的に接合される。

図３(a)は、ヘッドユニット１２の更に詳細な構造を示す分解斜視図であり、図３(b)は、図３(a)に示すヘッドユニット１２の他の構造例、図４〜図６は、ヘッドユニットを構成する各プレートの平面図である。図３(a)に示すように、ヘッドユニット１２は、図３(a)の上側から振動板５０と、流路基板（流路プレート）５２と、隔壁基板（隔壁プレート）５４とを順に積層した構造を有している。また、図３(b)に示すように、図３(b)の上から隔壁プレート５４、振動板５０、流路基板５２の順に積層してもよい。

図３(a),(b)及び図４に示すように、振動板５０には、圧電素子３２と、駆動回路３４と、水平配線３６と、引出配線３８と、パッド４０が形成される。振動板５０には、ＳＵＳ（ステンレス）やセラミックなど薄板（薄膜）状部材が用いられる。

圧電素子３２には、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などのセラミック系圧電素子や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化モリブデン）などのフッ化樹脂系圧電素子が好適に用いられる。圧電素子３２にはその両面（第１の面（振動版側の面）及び第１の面の反対側の第２の面）に第１の電極（共通電極）及び第２の電極（個別電極）が形成され、該第１の電極及び第２の電極間に所定の駆動信号（電圧）が印加されると、圧電素子３２の圧電活性部（個別電極である第２の電極が形成されている領域）には電圧（電界）の印加方向と略直交方向にたわみを生じ、振動板５０がその厚み方向（液体の吐出方向と略直交する方向）に変形する。なお、振動板５０に金属材料を用いる態様では、振動板５０側に形成される電極（共通電極）は振動板５０と兼用可能である。

駆動回路３４は、印字データに基づいて圧電素子３２を駆動する駆動信号が生成される回路ブロックである。この駆動回路３４に用いられる素子は、後述する隔壁基板５４に形成される凹部６８に収納可能な厚みを有している。

なお、ヘッドユニット１２が図３(a)に示す積層構造を有する場合には、各ヘッドユニットを構成する隔壁基板５４には、その隔壁基板５４の凹部形成面に接合される他のヘッドユニット１２の圧電素子３２及び駆動回路３４が収容される。したがって、図１に示す支持プレート１４，１６のうち、最も外側のヘッドユニット１２（振動板５０）の圧電素子３２及び駆動回路３４が形成される面と接合される支持プレートには、隔壁基板５４と同様の凹部が形成される。

このように、振動板５０に圧電素子３２に与える駆動信号を生成する駆動回路３４を搭載することで、該駆動回路３４をヘッド１０の外部に設ける場合に比べてヘッド１０から外部に引き出される配線数を大幅に減少させるとこができる。なお、駆動回路３４の詳細は後述する。

図３(a),(b)及び図４には、駆動回路３４及び水平配線３６を圧電素子３２と同一平面上に配設する態様を示したが、駆動回路３４及び水平配線３６を圧電素子３２が配設される面の反対側の面に配設してもよい。駆動回路３４を圧電素子３２が配設される圧電素子配設面５０Ａと反対側の面５０Ｂに形成する態様では、流路基板５２に該駆動回路３４を収容する凹部が形成される。

また、図３(a),(b)及び図５に示す流路基板５２は、図１に示す供給タンク２４からヘッド１０内にインクを供給するインク供給口６０となる切欠き溝と、ヘッド１０内の液体プール（共通液室）６２となる開口部と、圧力室３０となる開口と、共通液室６２と圧力室３０と連通させる供給絞り６４となる切欠き溝と、ノズルプレート２２に形成されるノズル２０と圧力室３０とを連通させる吐出側流路６６となる切り欠き溝が形成される。

更に、図５に示すように、流路基板５２の吐出側流路６６と反対側の端部近傍には、各ヘッドユニット１２からフレキシブル基板２６への配線となる垂直配線（図９のビア２００）が形成される貫通穴（ビアホール）６７が設けられている。なお、各開口部及び切欠き溝は流路基板５２を貫通する必要はなく、開口部は凹部でもよく切欠き溝は単なる溝でもよい。

流路基板５２には、金属材料、セラミック材料、樹脂材料などの材料を用いることができる。例えば、流路基板５２に金属材料を用いると、流路基板５２に形成される開口部や溝部はエッチング（ハーフエッチング）によって形成することができる。図３(b)に示す態様では、流路基板５２に形成される圧力室３２等はハーフエッチングで形成される。もちろん、流路基板５２を２層構造とし、エッチングによって形成された開口部（圧力室３２等）を有する基板に平板状の基板を積層して、該開口部を片側面から封止するような構造も可能である。

なお、流路基板５２に駆動回路３４を収容する凹部を形成する態様では、共通液室６２と該凹部を兼用してもよい。この場合、駆動回路３４及び面５０Ｂに設けられる水平配線には、共通液室６２内の液体との絶縁を確保するための保護処理（絶縁処理、例えば、絶縁材料によるモールド）が施される。このように、駆動回路３４を収容する凹部と共通液室６２とを兼用する態様では、共通液室６２内のインクによる駆動回路３４の冷却効果の向上が見込まれる。

図３(a)及び図６に示すように、隔壁基板５４は、流路基板５２の反対側の面に凹部６８が設けられ、流路基板５２のビアホール６７に対応する位置には貫通穴（ビアホール）６９が形成されている。

図３(a)に示す構造では、図６の凹部６８には、隔壁基板５４の凹部６８が形成される面に接合される他のヘッドユニット１２の圧電素子３２及び駆動回路３４が収納される。

言い換えると、隔壁基板５４に形成される凹部６８の高さ（深さ）は、該隔壁基板５４の凹部６８は形成される面に接合される他のヘッドユニット１２の圧電素子３２及び駆動回路３４の厚みに対応している。隔壁基板５４に凹部６８を形成することで、圧電素子３２の変形を拘束せず、圧電素子３２及び駆動回路３４の厚みによってヘッド１０全体の厚みが増加しない構造が実現される。

図３(b)に示す構造では、最外面となる隔壁基板５４のビアホール６９は絶縁材料（例えば、エポキシなどの樹脂）で封止することが好ましい。

なお、ヘッドユニット１２を構成する各プレートは、１枚のプレートから構成されていてもよいし、複数のプレートから構成されてもよい。例えば、隔壁基板５４はビアホール６９が形成された第１の隔壁基板５４Ａの長手方向の両端部に梁基板（梁プレート）５４Ｂ、５４Ｃを接合して構成する態様がある。

〔駆動回路の説明〕
次に、本例に示す印字ヘッド１０に搭載される駆動回路３４の詳細について説明する。図７は、圧電素子３２を駆動する駆動回路３４を含む回路ブロック１００の構成を示すブロック図である。図示のとおり、回路ブロック１００は、ドライバＩＣ１１２、ヘッドコントローラ１１６、スイッチＩＣ１２０を含んで構成されている。図７に示す回路ブロック１００のうち、ドライバＩＣ１１２とスイッチＩＣ１２０がヘッド１０の内部（振動板５０）に設けられ、ヘッドコントローラ１１６はヘッド１０の外部に設けられる。ヘッド１０の外部に設けられるヘッドコントローラ１１６とヘッド１０に設けられる回路ブロックとは、図１等に示したフレキシブル基板２６によって接合されている。

ヘッドコントローラ１１６は、画像データに基づいて印字制御信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理部である。なお、ヘッドコントローラ１１６に付随するメモリを備える態様が好ましい。

ドライバＩＣ１１２は、主として吐出用駆動波形発生回路１３０、微振動用駆動波形発生回路１３２、選択回路１３４を含んで構成されている。また、スイッチＩＣ１２０は、図示のように、シフトレジスタ１４０、ラッチ回路１４２、レベル変換回路１４４及びスイッチ素子アレイ１４６を含む。図７においてＯＵＴ0 ，ＯＵＴ1 ，ＯＵＴ2 …，ＯＵＴnの符号とともに容量性負荷として示したのは、ヘッド１０の各圧電素子３２である。各圧電素子３２の一方の電極（図７に示した容量性負荷において左側の電極）は、それぞれ対応するスイッチ素子１４６-i (ｉ＝0,1,2 …n ）の端子に接続されており、圧電素子３２の他方の電極（共通電極）はグランド（ＧＮＤ）に接続されている。

吐出用駆動波形発生回路１３０は、ヘッドコントローラ１１６から出力されるデジタル波形データをアナログ信号に変換する変換するＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）を含む波形生成回路１５２と、波形生成回路１５２の出力レベルに応じて駆動波形を増幅するアンプ回路１５４及びプッシュプル回路（不図示）を含んで構成される。すなわち、ヘッドコントローラ１１６から出力された吐出用駆動波形のデジタル波形データは波形生成回路１５２に入力され、波形生成回路１５２において入力波形データに応じたアナログ波形信号に変換される。このアナログ波形信号は、アンプ回路１５４で所定のレベルに増幅され、プッシュプル回路を用いて電力増幅された後に、吐出用の駆動波形信号として出される。こうして生成された吐出用駆動波形（吐出用共通駆動波形）は、選択回路１３４の「COM1」ポートに入力される。

同様に、微振動用駆動波形発生回路１３２は、波形生成回路１５６とアンプ回路１５８及びプッシュプル回路（不図示）を含んで構成される。ヘッドコントローラ１１６から出力された微振動用駆動波形のデジタル波形データは波形生成回路１５６に入力され、波形生成回路１５６において入力波形データに応じたアナログ波形信号に変換される。このアナログ波形信号は、アンプ回路１５８で所定のレベルに増幅され、プッシュプル回路を用いて電力増幅された後、微振動用の駆動波形信号として出される。こうして生成された微振動用駆動波形（微振動用共通駆動波形）は、選択回路１３４の「COM2」ポートに入力される。なお、微振動用駆動波形発生回路１３２が省略される態様もある。

選択回路１３４は、ヘッドコントローラ１１６から与えられる制御信号に基づいて、「COM1」ポート及び「COM2」ポートの２入力から１つの出力信号を選択する回路（マルチプレクサ）である。なお、微振動用駆動波形発生回路１３２が省略される態様では、選択回路１３４も省略される。

図８に選択回路１３４の構成とその真理値表を示す。同図（ａ）に示したように、選択回路１３４は「COM1」ポート及び「COM2」ポートの他、制御信号の入力ポートとしての「Enabel」、「Select A」、「Select B」を有し、出力ポートとして「COMOUT」を有している。「Enabel」、「Select A」、「Select B」の各ポートには、図８で説明したヘッドコントローラ１１６からの制御信号が入力される。

図８（ｂ）に示したとおり、「ENA(Enable) 」がＬ（Low ) のとき、「COMOUT」はハイインピーダンス状態になる。「ENA(Enable) 」がＨ（High) かつ「Select A」及び「Select B」が共にＬ（Low ) のとき、「COMOUT」からCOM1が出力される。「ENA(Enable) 」がＨ（High) かつ「Select A」がＬ（Low ) , 「Select B」がＨ（High) のとき、「COMOUT」からCOM2が出力される。

なお、図７では、１つの選択回路１３４のみを示したが、実際は各圧電素子（ＯＵＴ0 ，ＯＵＴ1 ，ＯＵＴ2 …，ＯＵＴn）に対応したスイッチ素子１４６-i( ｉ＝0,1,2 …,n）毎に選択回路１３４-i (ｉ＝0,1,2 …,n）が設けられている。各選択回路１３４-i (ｉ＝0,1,2 …,n）の出力端子は、それぞれスイッチ素子１４６-i( ｉ＝0,1,2 …,n）の入力側端に接続されており、スイッチ素子１４６-i (ｉ＝0,1,2 …,n）のＯＮ/ ＯＦＦに応じて各圧電素子（ＯＵＴ0 ，ＯＵＴ1 ，ＯＵＴ2 …，ＯＵＴn）に駆動信号が選択的に印加されるようになっている。

また、図７に示したヘッドコントローラ１１６は、ホストコンピュータ（不図示）から与えられた画像情報に基づいて、ドットパターンに展開された印字データを生成するとともに、シリアル伝送のクロック信号（ＣＬＫ）及びラッチタイミングを制御するラッチ信号（ＬＡＴ）を生成する。図７のヘッドコントローラ１１６で生成された印字データは、クロック信号ＣＬＫに同期してクロック信号ＣＬＫとともに印字シリアルデータＳＤとしてシフトレジスタ１４０に伝送（シリアル伝送）される。シフトレジスタ１４０に記憶された印字データは、ヘッドコントローラ１１６から出力されるラッチ信号ＬＡＴに基づいてラッチ回路１４２によってラッチされる。

ラッチ回路１４２でラッチされた信号はレベル変換回路１４４においてスイッチ素子１４６-i( ｉ＝0,1,2…,n）を駆動可能な所定の電圧値に変換される。このレベル変換回路１４４の出力信号によって、スイッチ素子１４６-i( ｉ＝0,1,2 …,n）のＯＮ／ＯＦＦが制御される。

既述のとおり、スイッチ素子１４６-i( ｉ＝0,1,2…,n）の入力側には、選択回路１3 ６-i( ｉ＝0,1,2 …,n）を介して吐出用共通駆動波形（COM1）又は微振動用共通駆動波形（COM2）が選択的に印加されるため、スイッチ素子１４６-iの開閉を制御することによって各圧電素子（ＯＵＴ0 ，ＯＵＴ1 ，ＯＵＴ2…，ＯＵＴn ）に対して駆動波形が選択的に印加される。

例えば、１つのヘッドユニット１２が６００個のノズル（圧電素子）を有する場合、図７に示すドライバＩＣ１１２及びスイッチＩＣ１２０を含む駆動回路３４をヘッド１０の外部に設けると、ヘッドユニット１２の外部に引き出される配線は６００＋α本になる。

一方、本発明に係るヘッド１０では、駆動回路３４をヘッドユニット１２内に内蔵することで、各ヘッドユニット１２から外部に引き出される配線数は数本から数十本程度とすることができる。また、圧電素子３２と駆動回路３４との間の配線長を短くすることができ、耐ノイズ性能やＳ／Ｎ比の向上が見込まれる。更に、ヘッド外部に配線を引き出すフレキシブル基板２６との接続箇所を低減させることができ、接続の信頼性向上が見込まれる。なお、図７に示すドライバＩＣ１１２をヘッドユニット１２の外部に設け、振動板５０に設けられる駆動回路３４がスイッチＩＣ１２０を含む構成としてもよい。

〔駆動回路の具体例〕
本例に示す駆動回路３４に適用されるデバイスは、隔壁基板５４に形成される凹部６８に収納されるサイズを有しており、その厚みは１００μｍ以下である。その一例を挙げると、厚みが５０μｍ程度の薄膜ベアチップを、フリップチップ実装やＡＣＦ（異方性導電性フィルム）実装などの実装方法により振動板５０に実装する態様がある。

この薄膜ベアチップには、単結晶シリコン（C-Si）を用いたＣＭＯＳデバイスが適用される。単結晶シリコンを用いたＣＭＯＳデバイスは、キャリア移動度が５００（ｃｍ^２／Ｖｓ）程度であり、周波数が１Ｇ（Ｈｚ）程度であり、一般的な駆動素子として広く用いられている。なお、キャリア移動度は実効効果移動度であり、周波数は素子サイズ、構造により変わるため、ここでは一般的な指標を示した。

また、薄膜ベアチップにポリシリコン（poly-Si）を用いたＴＦＴ（Thin Film Transistor）デバイスを適用してもよい。ポリシリコンを用いたＴＦＴデバイスは、キャリア移動度が５０〜２００（ｃｍ^２／Ｖｓ）程度であり、周波数が１００Ｍ（Ｈｚ）程度である。

薄膜ベアチップを振動板５０上に搭載する方法は、振動板５０を基板としてデバイスを直接形成してもよいし、フィルム上の薄膜ベアチップデバイスを振動板５０に貼り合わせてもよい。

上述したデバイス以外にも、有機半導体（有機トランジスタ）などのデバイスを適用してもよい。有機半導体は、キャリア移動度が１（ｃｍ^２／Ｖｓ）程度であり、周波数は、横型で１Ｍ（Ｈｚ）程度、たて型ＦＥＴで２００Ｍ（Ｈｚ）程度が予想される。この有機半導体は、インクジェット方式によって素子を形成可能であり、他のデバイスに比べて小型化及び高集積化が可能になる。

〔垂直配線の説明〕
次に、ヘッド１０の垂直配線について説明する。図９は、本例に示すヘッド１０の垂直配線構造を説明する図（図２中ＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図）である。同図に示すように、ヘッド１０は６つのヘッドユニット１２（１２-1〜１２-6）を積層した積層構造を有し、６つのヘッドユニット１２から構成される積層体の最表面（ヘッドユニット１２-1のヘッドユニット１２-2と反対側の面）にはフレキシブル基板２６が設けられている。

各ヘッドユニット１２-1〜１２-6の駆動回路３４から引き出された配線は、各ヘッドユニット１２を貫通するように形成されたビア（垂直配線）２００を介して、ヘッドユニット１２の積層体の最表面の一方に引き出され、該最表面に形成されたパッド２０２を介してフレキシブル基板２６に形成される配線パターンと接合される。

例えば、ヘッドユニット１２-6の駆動回路３４から引き出された配線は、ヘッドユニット１２-5を貫通するように形成されるビア200-5と、ヘッドユニット１２-4を貫通するように形成されるビア200-4と、ヘッドユニット１２-3を貫通するように形成されるビア200-3と、ヘッドユニット１２-2を貫通するように形成されるビア200-2と、ヘッドユニット１２-1を貫通するように形成されるビア200-1と、ヘッドユニット１２-1に形成されたパッド２０２と、を介してフレキシブル基板２６に形成される所定の配線パターンと導通するように構成されている。

各ヘッドユニット１２に形成されるビア２００は、圧電素子３２から駆動回路３４に引き出される水平配線３６（図２参照）よりも少ない数であり、水平配線のサイズ（配線パターンの幅）よりもサイズ（ビアの直径）を大きくすることができ、更に、ビア２００の配置ピッチも水平配線３６の配線間ピッチよりも大きくすることが可能である。したがって、ビア２００は水平配線３６に比べて形成が容易であり、また、ビア２００を接続する際に各ヘッドユニット１２の高精度な位置合わせを必要としない。したがって、ビア間の接続の信頼性を高めることができる。

このように、各ヘッドユニット１２の駆動回路３４から引き出された配線がヘッドユニット１２の積層体の最表面に引き出される構造によれば、ヘッド外部へ配線を引き出すフレキシブル基板２６を共通化することができ、ヘッド１０全体としてフレキシブル基板２６の数が削減される。なお、本例では、ヘッドユニット１２の積層体の最表面の一方にフレキシブル基板２６を備える態様を示したが、最表面の両方にフレキシブル基板２６を備えてもよい。また、該最表面以外にフレキシブル基板２６を備える態様も可能である。

〔応用例〕
次に、上述したヘッド１０の応用例について説明する。図１０は、本応用例に係るヘッド１０の立体構造を示す断面図（図２中、Ｘ−Ｘ線に沿う断面図）である。同図に示すように、振動板５０の駆動回路３４が配設される面と反対側の面に、放熱部材２２０が設けられている。この放熱部材２２０は金属材料やセラミックなど比較的熱導電性の高い材料が用いられ、駆動回路３４が配設される領域に対応して設けられる。本例では、断面形状が略長方形（四角形）の放熱部材２２０を示したが、放熱部材２２０の形状には略長方形以外の様々な形状を適用可能である。

また、図示は省略するが、放熱部材２２０はその表面積を大きくするために溝加工などが施されるフィン形状を有することがより好ましい。

更に、放熱部材２２０に振動板５０と同一材料（ＳＵＳ）を用いる場合には、振動板５０と放熱部材２２０とを一体に形成してもよい。また、放熱部材２２０を液体流路内に設けることで、液体によって駆動回路３４を冷却するとともに駆動回路３４が発生する熱によって液体を加熱して液体の増粘防止を図ることができる。

更に、隔壁基板５４に金属やセラミックを用いて駆動回路３４の放熱板とすることもできる。隔壁プレート５４を放熱板として用いる態様では、熱導電性ペーストを駆動回路３４と他のヘッドユニット１２の隔壁基板５４（５４Ａ）との間に充填し、駆動回路３４と隔壁基板５４との密着性を上げることが好ましい。なお、図１０に示すように、振動板５０と他のヘッドユニット１２の隔壁基板５４との間隔は３０μｍ〜１００μｍであるので、この間隔が大きくならないように熱導電性ペーストが充填される。

〔製造方法〕
次に、上述したヘッド１０（ヘッドユニット１２）の製造方法について説明する。本例のヘッドユニット１２は、振動板５０に圧電素子３２および駆動回路３４等を形成し、振動板５０の圧電素子３２が配設される面と反対側の面に所定の流路構造が形成された流路基板５２を接合し、更に、流路基板５２の振動板５０と反対側に隔壁基板５４を接合して作成される（図３(a)参照）。なお、図３(b)に示す態様では、振動板５０の流路基板５２と反対側には隔壁基板５４が接合される。

このようにして作成されたヘッドユニット１２を用いて、ノズル数に応じた所定の枚数のヘッドユニット１２が積層された積層体が作成される。ヘッドユニット１２の積層体の最表面にフレキシブル基板２６が接合され、更に、支持プレート１４，１６がヘッドユニット１２の積層体の最表面の両面に接合され、ノズルプレート２０が接合される。

次に、図４に示す振動板５０を作成する振動板作成工程について説明する。ＳＵＳプレートによって形成された振動板５０の所定の位置にＰＺＴ膜を生成する。ＰＺＴ膜は振動板の全面に形成されてもよいし、流路基板５２に形成される圧力室３０に対応する領域のみに形成されてもよい。

なお、振動板５０と共通電極を兼用しない態様では、振動板５０のＰＺＴ膜が形成される領域に所定の絶縁処理が施され、金、プラチナ、銅、アルミニウムなどの金属薄膜の共通電極が形成される。共通電極が形成された領域にＰＺＴ膜が成膜される（ＰＺＴ膜成膜工程）。

ＰＺＴ膜の振動板５０と反対側の面の圧力室３０に対応する領域には個別電極が形成される（個別電極形成工程）。この個別電極が形成された領域が圧電素子３２として機能する。個別電極は、金、プラチナ、銅、アルミニウムなど金属薄膜が用いられる。

また、駆動回路３４が形成される領域には駆動回路３４を構成するデバイスの電極に対応したパッドと、個別電極から引き出されパッドに接合される水平配線３６が形成される（配線形成工程）。個別電極、パッド、水平配線を形成するプロセスには、金、プラチナ、銅、アルミニウムなどのスパッタ薄膜を形成した後に、フォトリソグラフ工程、エッチング工程によって微細電極、微細配線を形成する標準的な半導体・微細加工プロセスが適用される。

駆動回路３４を構成するドライバＩＣ１１２及びスイッチＩＣ１４６（図７参照）となる薄膜ベアチップは、裏面研磨技術により予め基板を数十μｍ（２０μｍ程度）から１００μｍ程度に薄膜化しておく（研磨工程）。また、該薄膜ベアチップには、振動板５０上にフリップチップ実装するためのバンプを形成する（バンプ形成工程）。このバンプとは、薄膜ベアチップのパターン上に形成された突起状電極のことである。（参考文献、コンパクト版・半導体用語辞典、半導体用語辞典編集委員会編、日刊工業新聞社発行）
研磨工程、バンプ形成工程を経て作成された薄膜ベアチップは、振動板５０の所定の位置にフリップチップ実装される（実装工程）。フリップチップ実装とは、ワイヤレスボンディングの一種であり、半導体チップ（本例では、薄膜ベアチップ）表面の電極上にバンプと呼ばれる突起電極を形成し、チップの表裏を逆にして配線基板（本例では、振動板５０）に形成された電極とバンプとを位置合わせしてフェイスダウンボンディングで接続する実装方法である。（参考文献、コンパクト版・半導体用語辞典、半導体用語辞典編集
委員会編、日刊工業新聞社発行）
薄膜ベアチップと振動板５０との接合にはＡＣＦが好適に用いられる。具体的には、ＡＣＦを振動板５０上のパッドのある領域に貼り付けた後、薄膜ベアチップと振動板５０上のパッドとの位置合わせをして、加熱及び加圧を施し、実装が完了する。なお、ＡＣＦに代わりＮＣＰ（非導電性ペースト）やＡＣＰ（異方性導電性ペースト）を用いることも可能である。これらの接合部材はペーストかフィルムかといった違いはあるが、何れも振動板５０と薄膜ベアチップとの間に挟み込んだ状態で加熱及び加圧することにより基板たる振動板５０と薄膜ベアチップとを接合する。

このようにして、圧電素子３２及び駆動回路３４が実装された振動板５０が作成されると、該振動板５０に流路プレートを位置合わせして接合し、更に、
振動板５０及び流路基板５２の接合体に隔壁基板５４が位置合わせして接合される。振動板５０、流路基板５２、隔壁基板５４の接合方法は、接着剤などの接合部材を用いる方法、流路基板５２、隔壁基板５４にフォトレジストやポリイミドなどの基板を適用し、該基板にフォトプロセスによって流路等の形状を形成した後に、加熱及び加圧によって接合する方法がある。

なお、流路基板５２、隔壁基板５４の製造方法は、上記の方法に限定されず、他の成膜方法を適宜用いることができる。

上記の如く構成された液体吐出ヘッド１０は、該ヘッド１０を構成するヘッドユニット１２に圧電素子３２を駆動する駆動回路３４が搭載されるので、駆動回路３４をヘッド１０の外部に備える場合に比べてヘッド１０（ヘッドユニット１２）から引き出される配線数を大幅に削減することができる。引出配線数を削減することで、フレキシブル基板２６との接点を削減することもでき、接合信頼性及び歩留まりの向上が見込まれる。

また、複数のヘッドユニット１２を備える態様では、各ヘッドユニット１２から引き出される配線数が削減された結果、各ヘッドユニット１２から引き出される配線をビア（垂直配線）２００を介してヘッドユニット１２の積層体の最表面に引き出すことが可能になり、各ヘッドユニット１２から引き出された配線はこの最表面でフレキシブル基板２６と接合されるので、各ヘッドユニット１２にフレキシブル基板２６を備える必要がなく、フレキシブル基板２６の数を削減することができる。

圧電素子３２が配設される振動板５０に該圧電素子３２を駆動する駆動回路３４を配設することで、圧電素子３２と駆動回路３４との配線長が短くなり、配線インピーダンス（配線容量、配線抵抗）が小さくなるので、耐ノイズ性能、Ｓ／Ｎ比の向上及び信号遅延を小さくすること（信号伝達特性の向上）が見込まれる。

駆動回路３４を振動板５０に配設することで、駆動回路３４と液流路内部の液体とを振動板５０を介して近接させることができるので、駆動回路３４の駆動時の発熱を低減させることができる。更に、応用例に示した放熱部材２２０を備えることで、駆動回路３４の冷却効果をより高めることができる。

〔装置例〕
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載した装置例について説明する。図１１は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置３１０の概略構成図である。

このインクジェット記録装置３１０は、インクの色毎に設けられた複数のヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙを有する印字部３１２と、各ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部３１４と、記録紙３１６を供給する給紙部３１８と、記録紙３１６のカールを除去するデカール処理部３２０と、前記印字部３１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙３１６の平面性を保持しながら記録紙３１６を搬送する吸着ベルト搬送部３２２と、印字部３１２による印字結果を読み取る印字検出部３２４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３２６と、を備えている。

図１１では、給紙部３１８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１１のように、裁断用のカッター３２８が設けられており、該カッター３２８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３２８は、記録紙３１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃３２８Ａと、該固定刃３２８Ａに沿って移動する丸刃３２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃３２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃３２８Ｂ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３２８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３１８から送り出される記録紙３１６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３２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３３０で記録紙３１６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３１６は、吸着ベルト搬送部３２２へと送られる。吸着ベルト搬送部３２２は、ローラー３３１、３３２間に無端状のベルト３３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部３１２のノズル面及び印字検出部３２４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。

ベルト３３３は、記録紙３１６の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（不図示）が形成されている。図１１に示したとおり、ローラー３３１、３３２間に掛け渡されたベルト３３３の内側において印字部３１２のノズル面及び印字検出部３２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３３４が設けられており、この吸着チャンバー３３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３３上の記録紙３１６が吸着保持される。

ベルト３３３が巻かれているローラー３３１、３３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３３は図１１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３３上に保持された記録紙３１６は、図１１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３３３上にもインクが付着するので、ベルト３３３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３３６が設けられている。ベルト清掃部３３６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３２２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。従って、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３２２により形成される用紙搬送路上において印字部３１２の上流側には、加熱ファン３４０が設けられている。加熱ファン３４０は、印字前の記録紙３１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙３１６を加熱する。印字直前に記録紙３１６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３１２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。印字部３１２を構成する各ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙは、本インクジェット記録装置３１０が対象とする最大サイズの記録紙３１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインクの吐出口（ノズル）が1列に配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙３１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１１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ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙが配置されている。記録紙３１６を搬送しつつ各ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙３１６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３１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙３１６と印字部３１２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３１６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。

なお、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１１に示したように、インク貯蔵／装填部３１４は、各ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙ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ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部３１４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。

印字検出部３２４は、印字部３１２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。

本例の印字検出部３２４は、少なくとも各ヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙ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。

印字検出部３２４は、各色のヘッド３１２Ｋ、３１２Ｃ、３１２Ｍ、３１２Ｙ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。

印字検出部３２４の後段には、後乾燥部３４２が設けられている。後乾燥部３４２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３４２の後段には、加熱・加圧部３４４が設けられている。加熱・加圧部３４４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３４５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３２６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３１０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３２６Ａ、３２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）３４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター３４８は、排紙部３２６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３４８の構造は前述した第１のカッター３２８と同様であり、固定刃３４８Ａと丸刃３４８Ｂ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３２６Ａ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。

なお、本実施形態では、記録紙１６（記録媒体）の幅にと対応する長さのノズル列を有するフルライン型ヘッドを例示したが、本発明の適用範囲はフルライン型ヘッドに限定されない。例えば、記録紙１６の幅よりも短い長さのノズル列を有する短尺ヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させるシリアル型ヘッドにも本発明を適用可能である。また、フルラインヘッドには、短尺ヘッドを組み合わせて記録紙１６の幅に対応する長さとする態様も可能である。

以上、本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッド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。

本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視図 図１に示すヘッドユニットの積層体の透視斜視図 図１に示すヘッドユニットの分解斜視図 図３(a)に示すヘッドユニットの他の態様の分解斜視図 図１に示すヘッドユニットを構成する振動板の平面図 図１に示すヘッドユニットを構成する流路プレートの平面図 図１に示すヘッドユニットを構成する隔壁基板の平面図 図４に示す振動板に搭載される駆動回路の構成を示すブロック図 図７に示す選択回路の動作を説明する図 図２中ＩＸ−ＩＸ線に沿う 図２中Ｘ−Ｘ線に沿う 本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の全体概略図

符号の説明

１０，３１２Ｋ，３１２Ｃ，３１２Ｍ，３１２Ｙ…ヘッド、１２…ヘッドユニット、２０…ノズル、２６…フレキシブル基板、３２…圧電素子、３４…駆動回路、３６…水平配線、３８…引出配線、５０…振動板、５２…流路プレート、５４…隔壁基板、６８…凹部、１１２…ドライバＩＣ、１２０…スイッチＩＣ、２００…ビア（垂直配線）、２０２…パッド、２２０…放熱部材

Claims (11)

1. 液体を吐出させる複数のノズルが形成される面と略直交する面に前記複数のノズルと連通する複数の圧力室が所定の方向に並べられた流路基板と、
   前記流路基板の前記圧力室が形成される面に接合され前記圧力室の壁面を構成する振動板と、
   前記振動板の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室に対応する位置に設けられ、前記圧力室に収容される液体を加圧する圧電素子と、
   前記振動板の前記圧電素子が設けられる圧電素子配設面及び該圧電素子配設面と反対側の面のうち少なくとも何れか一方に設けられ、前記圧電素子に駆動信号を与える駆動回路と、
   を備えたヘッドユニットを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記圧電素子の変位空間を確保するとともに前記駆動回路が収納される凹部を有する保護基板を前記圧電素子配設面に備えたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記駆動回路から引き出される引出配線と導通し、前記液体吐出ヘッドの外部に配線を引き出す配線部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ヘッドユニットを複数備え、前記複数のヘッドユニットは前記ノズルが形成される面と略平行方向に沿って積層されることを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記ヘッドユニットは、該ヘッドユニットの積層方向に貫通する垂直配線を有し、
   前記駆動回路から引き出される引出配線は他のヘッドユニットに形成される前記垂直配線部材と導通し、更に、前記垂直配線を介して他のヘッドユニットに接合される配線部材と導通する配線構造を有することを特徴とする請求項４記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記振動板及び前記駆動回路のうち少なくとも何れか一方に放熱部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記駆動回路は、ベアチップ化されるとともに前記振動板にフリップチップ実装されることを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１乃至請求項７のうち少なくとも何れか１項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。
9. 液体を吐出させる複数のノズルが形成される面と略直交する面に、前記複数のノズルと連通する複数の圧力室が所定の方向に並べられた流路基板を形成する流路基板形成工程と、
   基板の一方の面に圧電素子を形成するとともに、前記基板の前記圧電素子が設けられる圧電素子配設面及び該圧電素子配設面と反対側の面のうち少なくとも何れか一方の面に前記圧電素子を駆動する駆動回路を形成する振動板形成工程と、
   前記圧力室と前記圧電素子との位置を合わせて前記流路基板と前記振動板を接合する接合工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記流路基板及び前記振動板を含むヘッドユニットを複数積層し、前記ヘッドユニットの積層体を形成する積層工程を含むことを特徴とする請求項９記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記振動板形成工程は、ベアチップ化された前記駆動回路を前記振動板にフリップチップ実装する実装工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
    

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