JP2008062621A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで吐出性能が良いフルライン型の液体吐出ヘッドを提供すること。
【解決手段】 複数のノズル、複数の圧力室、複数の液体供給口３３ａおよび複数のアクチュエータをそれぞれ有する複数のヘッドユニット３０が平面状に配列され、これらの複数のヘッドユニット３０上を一枚の共通液室板６０が覆い、共通液室６２が複数のヘッドユニット３０で共通に設けられている。共通液室板６０の下には、透液性を有する多孔質基板５０が配置されて多孔質基板５０が共通液室６２の底面板を構成し、多孔質基板５０の下面には、感光性および非透液性を有する材料からなりヘッドユニット３０の液体供給口３３ａの配置パタンに対応する貫通孔４３がフォトリソグラフィーにより形成された感光性フイルム４０が貼り合わされ、多孔質基板５０の感光性フイルム４０が貼り合わされている面には、複数のヘッドユニット３０が接合されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、低コストで吐出性能が良い液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

従来、複数のノズル（吐出口）と、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、複数の圧力室内の圧力をそれぞれ変化させることにより複数のノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数のアクチュエータと、複数の圧力室へ液体を供給する共通液室が形成されているヘッドユニットを複数並べてひとつの液体吐出ヘッドを構成したものが知られている。

また、特許文献１には、吐出口と吐出エネルギー発生素子とが複数個設けられた素子基板と、共通液室とを有する液体吐出ヘッドが記載されている。

また、特許文献２には、ノズルと、インクが満たされている圧力室と、圧力室内のインクに圧力を加える加圧手段と、圧力室へ供給されるインクを収容するインク収容部とを有し、圧力室とインク収容部との間を多孔質部材で隔てたものが記載されている。
特開２００２−１４４５７６号公報 特開平６−２３９８８号公報

低コストで吐出性能が良いフルライン型の液体吐出ヘッドが求められている。

フルライン型の液体吐出ヘッドは、被吐出領域の全幅に対応する長さにわたり複数のノズルが形成された構造を有し、高速処理が可能である反面、コスト高といった課題や、ノズル間の吐出バラツキといった課題がある。

また、バー状の長尺の液体吐出ヘッドを複数の短尺のヘッドユニットで構成しようとすると、共通液室の液体がヘッドユニット間でリークし易いという課題もある。

特許文献１に記載のものは、バー状の長尺の液体吐出ヘッドを複数の短尺のヘッドユニット（素子基板）で構成しているので、ヘッドユニット同士の隙間に共通液室内の液がリークしないようにヘッドユニット同士の隙間を封止する必要があるが、そのようにヘッドユニット同士の隙間を封止材で封止しようとすると、ヘッドユニット同士の隙間にノズルを配置できない大きなエリアが生じてしまうことになる。

特許文献２に記載のものは、圧力室とインク収容部との間に多孔質部材を設けているので、もしもバー状の長尺の液体吐出ヘッドを複数の短尺のヘッドユニットで構成しようとすると、多孔質部材を通過した液体がヘッドユニット同士の隙間にリークしてしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低コストで吐出性能が良い液体吐出ヘッドおよ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、複数のノズル、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室、複数の前記圧力室にそれぞれ液体を供給するための液体供給口、および、複数の前記ノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数のアクチュエータが形成されている複数のヘッドユニットと、前記ヘッドユニットの前記圧力室へ液体を供給する共通液室が形成されている共通液室板と、を備え、複数の前記ヘッドユニットが平面状に配列され、これらの複数の前記ヘッドユニット上を一枚の前記共通液室板が覆い、前記共通液室が複数の前記ヘッドユニットで共通に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記共通液室板の下には、透液性を有する多孔質基板が配置されて該多孔質基板が前記共通液室の底面板を構成し、前記多孔質基板の下面には、感光性および非透液性を有する材料からなり前記ヘッドユニットの前記液体供給口の配置パタンに対応する貫通孔を有する感光性フイルムが貼り合わされ、前記多孔質基板の前記感光性フイルムが貼り合わされている面には、複数の前記ヘッドユニットが接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記多孔質基板は、前記ヘッドユニットの主成分と同じ材料、または、前記ヘッドユニットの主成分との線膨張率が近い材料（線膨張率が０．５倍〜２倍の材料）からなることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の発明において、前記共通液室板は、前記ヘッドユニットへ向けて開口している凹形状を有し、前記共通液室板の開口した側とは反対側の面には、複数の前記アクチュエータのうちで駆動するアクチュエータを選択する選択回路が配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の発明において、前記ヘッドユニットの上面には、前記アクチュエータに接続している駆動配線が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

請求項６に記載の発明は、複数のノズル、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室、複数の前記圧力室にそれぞれ液体を供給するための液体供給口、および、複数の前記ノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数のアクチュエータが形成されている複数のヘッドユニットを備える液体吐出ヘッドの製造方法において、透液性を有する多孔質基板を用意し、前記多孔質基板の一方の面に、感光性および非透液性を有する材料からなる感光性フイルムを貼り合わせる工程と、前記感光性フイルムにフォトリソグラフィーにより前記ヘッドユニットの前記液体供給口の配置パタンに対応する貫通孔を形成するフォトリソグラフィー工程と、前記感光性フイルムの前記貫通孔と前記ヘッドユニットの前記液体供給口とを位置合わせして前記多孔質基板の前記感光性フイルムが貼り合わされている面に複数の前記ヘッドユニットを接合し、複数の前記ヘッドユニットを平面状に配列するヘッドユニット配列工程と、前記多孔質基板の前記感光性フイルムが貼り合わされている面とは反対側の面に、複数の前記ヘッドユニットで共通の共通液室が形成されている一枚の共通液室板を複数の前記ヘッドユニット上を覆うように接合する工程と、を備える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。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記フォトリソグラフィー工程において、前記感光性フイルムに該感光性フイルムの前記貫通孔と前記ヘッドユニットの前記液体供給口とを位置合わせするためのアライメントマークを前記貫通孔とともにフォトリソグラフィーにより形成し、前記ヘッドユニット配列工程において、前記感光性フイルムの前記アライメントマークを用いて、前記感光性フイルムの前記貫通孔と前記ヘッドユニットの前記液体供給口とを位置合わせする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。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備え、色材を含む液体を所定の記録媒体に向けて吐出して該記録媒体に画像を形成する画像形成装置を提供する。

本発明によれば、低コストで吐出性能が良いフルライン型の液体吐出ヘッドを容易に提供できる。

以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の要部を示す平面透視図である。また、図１の２−２線に沿った断面図を図２に示す。

図１および図２において、液体吐出ヘッド２０は、液体を吐出する複数のヘッドユニット３０が平面状に配列され、これらの複数のヘッドユニット３０を、一枚の感光性フイルム４０及び一枚の多孔質基板５０を介して、一枚の共通液室板６０が覆い、構成されている。なお、図１では、図示の便宜上、ヘッドユニット３０および感光性フイルム４０のみ描かれており、多孔質基板５０および共通液室板６０は図示が省略されている。

図１に示すように、本例の液体吐出ヘッド２０は、いわゆるフルライン型であり、被吐出媒体１１６の搬送方向（図中に矢印Ｓで示す副走査方向）と直交する方向（図中に矢印Ｍで示す主走査方向）において、被吐出媒体１１６の幅Ｗｍに対応する長さ（すなわち被吐出領域の全幅に対応する長さ）にわたり、被吐出媒体１１６に向けて液体を吐出するヘッドユニット３０が配列された構造を有している。

なお、図１では、ヘッドユニット３０を主走査方向Ｍに沿って複数個（１６個）配列し主走査方向と所定の鋭角θ（０度＜θ＜９０度）をなす斜め方向ＳＬに沿って複数個（２個）配列した２次元配列の場合を例に示しているが、このような場合に本発明は特に限定されない。ヘッドユニット３０を主走査方向Ｍに沿って複数個配列し斜め方向ＳＬに沿って１個配列した１次元配列の場合であってもよい。

共通液室板６０には、全てのヘッドユニット３０で共通のひとつの共通液室６２が形成されている。具体的には、図２に示すように、共通液室板６０はヘッドユニット３０へ向けて開口している凹形状を有しており、この共通液室板６０によって共通液室６２の上面板および側面板が構成され、多孔質基板５０によって共通液室６２の底面板が構成されている。共通液室６２は、全てのヘッドユニット３０で共通に設けられおり、全てのヘッドユニット３０の全ての圧力室３２へ液体を供給する。

共通液室板６０の下に配置されている多孔質基板５０は、ランダムに配置された無数の微小な空孔を有し、少なくとも厚み方向において吐出用の液体を透過させる性質（透液性）を有する。

多孔質基板５０の下面には、感光性および吐出用の液体を透過させない性質（非透液性）を有する材料からなる感光性フイルム４０が貼り合わされている。この感光性フイルム４０には、ヘッドユニット３０の液体供給口３３ａの配置パタンに対応する配置パタンでフォトリソグラフィーにより貫通孔４３が形成されている。多孔質基板５０の感光性フイルムが貼り合わされている面に複数のヘッドユニット３０が接合されている。

ひとつのヘッドユニット３０の平面透視図を図３に示す。また、図３の４−４線に沿った断面図を図４に示し、図３の５−５線に沿った断面図を図５に示す。

ヘッドユニット３０は、図３に示すように、液体を吐出するノズル３１、ノズル３１に連通する圧力室３２、および、圧力室３２に液体を供給するための液体供給口３３、３３ａを含んでなる複数の圧力室ユニット３４が、主走査方向Ｌ、および、斜め方向ＳＬの２方向に沿って配列されている。なお、図３では、図示の便宜上、一部の圧力室ユニット３４のみ描いている。

また、ヘッドユニット３０は、積層構造を有しており、図４および図５に示すように、複数のノズル３１が形成されているノズル板３０１と、ノズル板３０１上に配置され、複数のノズル５１にそれぞれ連通する複数の圧力室５２が形成されている圧力室板３０２と、圧力室板３０２上に配置され、各圧力室５２の上面板を構成し、複数の圧電素子３８（アクチュエータ）が配置されている振動板３０３と、振動板３０３上に配置され、その振動板３０３上の圧電素子３８の周囲の隔壁３０４ａを構成している隔壁層３０４と、隔壁層３０４上に配置されている天板３０５と、天板３０５上に配置されている保護膜３０６を含んで構成されている。

振動板３０３上に配置されている圧電素子３８は、導電性材料からなる上部電極３８ａと、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料からなる活性部３８ｂと、導電性材料からなる下部電極３８ｃによって構成されている。

圧電素子３８は、圧力室３２に１対１で対応し、上部電極３８ａおよび下部電極３８ｃ間に所定の駆動電圧が印加されると、駆動された圧電素子３８に対応する圧力室３２内の圧力が変化して、その圧力室３２に連通しているノズル３１から液体が吐出する。

なお、圧電素子３８の上部電極３８ａは、各圧電素子３８毎に個別の個別電極となっており、圧電素子３８の下部電極３８ｃは、複数の圧電素子３８で共通の共通電極となっている。

天板３０５の上面には、圧電素子３８の上部電極３８ａに接続している上部電極接続配線３９ａ（駆動配線）が形成されている。このようにヘッドユニット２０は、その天板３０５に圧電素子３８の上部電極３８ａへ至る上部電極接続配線３９ａが形成された、いわゆる天板配線構造となっている。上部電極接続配線３９ａは、図１および図３に示す斜め方向ＳＬに沿って配設されている。

なお、本例では、圧電素子３８の下部電極３８ｃに接続している下部電極接続配線３９ｃも天板３０５上に形成されているが、本発明はこのような場合に特に限定されず、例えば、圧電素子３８の下部電極３８ｃをそのまま共通配線としてもよい。

天板３０５上の駆動配線３９ａは、天板３０５の斜め方向ＳＬの端部（すなわちヘッドユニット３０の斜め方向ＳＬの端部）において図２の天板電極６９に連接し、更に図２のワイヤ６８を介して図２の選択回路６４に接続されている。図２の選択回路６４は、共通液室板６０の上面（すなわち共通液室板６０の開口した側とは反対側の面）に配置されている。この選択回路６４は、複数のヘッドユニット３０の複数の圧電素子（図４の３８）のうちで駆動する圧電素子３８を選択する。

図４に示すように、ヘッドユニット３０の駆動配線３９ａ、３９ｂが形成されている天板３０５上には、ヘッドユニット３０の上面３０ｂが平坦な形状となるように、樹脂などからなる保護膜３０６が形成されている。また、ヘッドユニット３０の上面３０ｂには、圧力室３２に連通する液体供給口３３ａが形成されている。すなわち、圧力室３２に開口した液体供給口３３が、流路として延伸し、感光性フイルム４０との接合面であるヘッドユニット３０の上面３０ｂに達し、更には図２に示す感光性フイルム４０の貫通孔４３に連通している。

感光性フイルム４０の一例を図６の平面図に示す。

感光性フイルム４０の貫通孔４３は、図５に示すヘッドユニット３０の上面３０ｂに開口している液体供給口３３ａに対応している。

また、感光性フイルム４０には、感光性フイルム４０の貫通孔４３とヘッドユニット３０の上面の液体供給口３３ａとを位置合わせするための十字形状のアライメントマーク４５が形成されている。なお、アライメントマーク４５の形状は十字形状に特に限定されず、貫通孔４３と区別して画像認識可能な形状であればよい。ヘッドユニット３０にも、図３に示すように、液体供給口３３ａと区別して画像認識可能な十字形状のアライメントマーク３５が形成されている。

図２に示す共通液室６２内の液体は、透液性の多孔質基板５０を透過し、非透液性の材料からなる感光性フイルム４０の貫通孔４３を通り、各ヘッドユニット３０の上面３０ａの液体供給口３３ａへ導入されて、各ヘッドユニット３０内の圧力室３２へ供給される。

なお、図４のヘッドユニット３０において、例えば、ノズル板３０１の厚みは３０μｍ、圧力室板３０２の厚みは１５０μｍ、振動板３０３の厚みは２０μｍ、隔壁層３０４の厚みは５０μｍ、天板３０５の厚みは２００μｍ、保護膜３０６の厚みは５０μｍである。また、例えば、図２の感光性フイルム４０の厚みは５０〜１００μｍ、多孔質基板５０の厚みは５００μｍ、共通液室６２の高さは３０００〜５０００μｍである。

図７は、他の例の液体吐出ヘッド２０Ｂの要部を示す平面透視図である。本例の液体吐出ヘッド２０Ｂは、ヘッドユニット３０を主走査方向Ｍに沿って複数個（８個）配列し斜め方向ＳＬに沿って１個配列した１次元配列となっている。なお、図７の２−２線に沿った断面図は図２に示す通りであり、ヘッドユニット３０（図３、図４および図５に示す）、感光性フイルム４０（図６に示す）、多孔質基板５０および共通液室板６０（図２に示す）の各構成は、図１に示した液体吐出ヘッド２０と同じであり、既に説明したのでここでは説明を省略する。

以下、液体吐出ヘッドの製造処理の一例について図８および図９を用いて説明する。図８は平面図であり、図９は図８の９―９線に沿った断面図である。

まず、図８（Ａ）および図９（Ａ）に示すように、透液性を有する一枚の多孔質基板５０を用意する。多孔質基板５０の材料としては、後に図６の感光性フイルム４０を介して接合する図４のヘッドユニット３０の主成分（具体的にはヘッドユニット３０において最も厚みが大きな圧力室板３０２）と同じ材料、または、ヘッドユニット３０の主成分（具体的には圧力室板３０２）と線膨張率が近い材料（線膨張率が０．５倍〜２倍の材料）を用いる。例えば、ヘッドユニット３０の主成分がシリコンである場合、多孔質基板５０の材料として、多孔質セラミック、多孔質シリコンなどが挙げられる。このように多孔質基板５０とヘッドユニット３０の主成分とで線膨張率の差を小さくすることで、製造する液体吐出ヘッド２０を長尺化しても、その液体吐出ヘッド２０の反りを無視できるほど十分に小さくすることができる。

なお、多孔質基板５０の厚みと空孔率については、必要な剛性と流路抵抗とに基づいて算出する。すなわち、製造する液体吐出ヘッド２０の反りが十分に小さくなる所望の剛性に対応する厚みを求めるとともに、その厚みにおいて流路抵抗が所定値よりも小さくなる空孔率を求める。

また、耐液性を高めるために、多孔質基板５０の全体にポリイミドなどで樹脂コートを行うとよい。多孔質基板５０内部の空孔も樹脂コートされる場合には、空孔を完全に塞がないようにして樹脂コートを行うようにする。

次に、図８（Ｂ）および図９（Ｂ）に示すように、多孔質基板５０の一方の面に、一枚の感光性フイルム４０を貼り合わせる。ここで、感光性フイルム４０の材料としては、感光性および非透液性を有するドライフイルムを用いる。すなわち、多孔質基板５０の一方の面に一枚の感光性フイルム４０を貼り合わせることにより、透液性の多孔質基板５０の一方の面に感光性および非透液性を有する薄層を形成するラミネートを行う。

このようなラミネートは、例えば、熱圧着（加熱とローラによる加圧）により行う。

感光性フイルム４０の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる、耐液性を有するドライフイルムが挙げられる。感光性フイルム４０は、多孔質基板５０を透過した液体と接液することになるので、液体中の成分の感光性フイルム４０へのアタックで剥離が生じない材料を選択する。

このような感光性とともに非透液性および耐液性を有する感光性フイルム４０を透液性の多孔質基板５０に貼り合わせることにより、ヘッドユニット３０を十分にシールすることができるとともに、多孔質基板５０への接着剤の侵入も抑えることができる。

次に、図８（Ｃ）および図９（Ｃ）に示すように、感光性フイルム４０に、フォトリソグラフィーにより、貫通孔４３と十字形状のアライメントマーク４５とを形成する。

感光性フイルム４０の貫通孔４３の配置パタンは、図３に示すヘッドユニット３０の上面３０ａの液体供給口３３ａの配置パタンに対応している。また、感光性フイルム４０のアライメントマーク４５の配置パタンは、図３に示すヘッドユニット３０の上面３０ａのアライメントマーク３５の配置パタンに対応している。

次に、必要に応じて、図８（Ｄ）および図９（Ｄ）に示すように、感光性フイルム４０とともに多孔質基板５０を、製造しようとするバー状の液体吐出ヘッド２０に相当する大きさにダイシングする。なお、図８（Ｄ）および図９（Ｄ）では、図７に示す１次元配列の液体吐出ヘッド２０Ｂを製造する場合のダイシングを示しているが、ダイシングが不要な場合もある。

次に、図８（Ｅ）および図９（Ｅ）に示すように、多孔質基板５０の感光性フイルム４０が貼り合わされている面（ラミネート面）に複数のヘッドユニット３０を接着剤で接合し、複数のヘッドユニット３０を平面状に配列する。ここで、感光性フイルム４０の貫通孔４３とヘッドユニット３０の上面３０ａの液体供給口３３ａとを位置合わせして接合を行う。

具体的には、図１０に示すように、多孔質基板５０上の感光性フイルム４０に形成されている十字形状のアライメントマーク４５と、吸着アーム７２に吸着されたヘッドユニット３０に形成されている十字形状のアライメントマーク３５とを、ハーフミラー７４で反射させながらＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等のイメージセンサ７６で撮像して、画像認識を行って両アライメントマーク４５、３５が同一の垂直軸線上となるように吸着アーム７２（あるいは多孔質基板５０を載置したテーブル７８）を水平方向において移動させる。同一の垂直軸線上に両アライメントマーク４５、３５が位置した状態で、ハーフミラー７４を水平方向において退避移動させ、吸着アーム７２を多孔質基板５０に向けて垂直移動させる。これにより、ふたつのアライメントマーク４５、３５が位置合わせされて、ヘッドユニット３０が感光性フイルム４０を介して多孔質基板５０に接合される。これにより非常に高精度にアライメント、接合が可能となる。

そして、図２に示すように、多孔質基板５０の感光性フイルム４０が貼り合わされている面（ラミネート面）とは反対側の面に、共通液室６２が形成されている共通液室板６０を、共通液室６２となる凹部が多孔質基板５０と向き合うようにして接合する。すなわち、凹形状の共通液室板６０の端部を平板状の多孔質基板５０の端部に接合する。ここで、多孔質基板５０の端部を封止剤６６で封止する。また、ヘッドユニット３０の電極６９を共通液室板６０の上面に形成されている選択回路６４の電極にワイヤ６８で接続する。

本実施形態の液体吐出ヘッド２０において、図２の共通液室６２は、各ヘッドユニット３０の内部に配置されているのではなくて各ヘッドユニット３０の外部に配置されているとともに、各ヘッドユニット３０毎に区画形成されているのではなく平面状に配列された全てのヘッドユニット３０で共通の大容量の液室として形成されている。言い換えると、複数のヘッドユニット３０が平面状に配列され、これらの複数のヘッドユニット３０を一枚の共通液室板６０が覆い、ひとつの大容量の共通液室６２が複数のヘッドユニット３０で共通に設けられている。これにより、ひとつの大容量の共通液室６２から直下の全てのヘッドユニット３０の圧力室（図３の３２）に対して真っ直ぐに液体が供給されるので、圧力室３２間の圧力波が共通液室６５内で伝播し難く、圧力室３２間の流体クロストークを抑止できるとともに、ヘッドユニット３０間の吐出特性のバラツキを抑止できる。また、共通液室６２から、直下のヘッドユニット３０へ真っ直ぐに液体が供給される背面流路構造となっているので、淀みが少なくなって気泡が滞留し難く、また、流路が短くなって圧力損失の少ない液体供給が可能であり、また、液体のリフィルが早くなる。

したがって、ヘッドユニット３０間の吐出特性のばらつきが少なく、かつ、吐出特性の良い、フルライン型の液体吐出ヘッドを提供できる。

このような全てのヘッドユニット３０で共通の共通液室６２を備えた背面流路構造の液体吐出ヘッド２０において、共通液室板６０の下には、透液性を有する多孔質基板５０が配置され、多孔質基板５０の下面には、ヘッドユニット３０の上面３０ａの液体供給口３３ａに対応する貫通孔４３がフォトリソグラフィーにより形成された感光性および非透液性を有する材料からなる感光性フイルム４０が貼り合わされ、感光性フイルム４０に複数のヘッドユニット３０が接合されている。言い換えると、共通液室６２と平面状に配列された複数のヘッドユニット３０との間に、感光性フイルム４０でラミネートされた多孔質基板５０を配置した構造となっている。これにより、多孔質基板５０によって液体中の異物のフィルタリングおよび液体中の気泡のトラップをすることができるとともに、感光性フイルム４０でヘッドユニット３０間を確実に封止して液体がヘッドユニット３０間からリークすることを防止できる。多孔質基板５０は無数の空孔を有しており、複数のヘッドユニット３０が接合される基板としての剛性を確保しつつ、流路抵抗を小さくできる。また、感光性を有する感光性フイルム４０には、図６に示すように貫通孔４３とともにアライメントマーク４５を同時形成可能なので、ヘッドユニット３０を高精度且つ容易に配置することができる。このようにヘッドユニット３０の高精度配置が容易なので、ひとつのヘッドユニット３０を小さくして多数配置し、ヘッドユニット３０の素材であるウエハからの取数を増やして、素材を無駄なく効率的に使い、フルライン型の液体吐出ヘッド２０を容易且つ低コストで製造できる。

また、共通液室６２を構成する凹部を有した一枚の共通液室板６０を一枚の多孔質基板５０および一枚の感光性フイルム４０を介して複数のヘッドユニット３０に接合した構造と、共通液室板６０を選択回路６４の基板として用いた構造とに因り、フルライン型の液体吐出ヘッド２０の製造に必要な部材数が格別に低減され、コストダウンの効果が得られる。

図１１は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置１１０の一例の全体構成図である。

図１１において、画像形成装置１１０は、インクの各色別に設けられた複数の液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙを有する液体吐出部１１２と、各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、紙などの被吐出媒体１１６を供給する給紙部１１８と、被吐出媒体１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、液体吐出部１１２のノズル面に対向して配置され、被吐出媒体１１６の平面性を保持しながら被吐出媒体１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、液体吐出部１１２による吐出結果（液滴の着弾状態である）を読み取る吐出検出部１２４と、プリント済みの被吐出媒体を外部に排出する排紙部１２６とを備えている。

なお、図１１の液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙとしては、図１および図２に示した液体吐出ヘッド２０が用いられ、これらの液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙから被吐出媒体１１６に向けて着色剤（「色材」ともいう）を含む液体（インク）を吐出することにより、被吐出媒体１１６に画像を形成する。

図１１においては、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）を給紙するものを示しているが、予めカットされているカット紙を給紙するものを用いてもよい。ロール紙を使用する装置構成の場合、裁断用のカッタ１２８が設けられる。ところで、給紙部１１８から送り出される被吐出媒体１１６は一般に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１２０において巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０で被吐出媒体１１６に熱を与える。デカール処理後、カット済の被吐出媒体１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。

ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも液体吐出部１１２のノズル面及び吐出検出部１２４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１３３は、被吐出媒体１１６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１１に示したように、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において液体吐出部１１２のノズル面及び吐出検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト上の被吐出媒体１１６が吸着保持される。ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２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１３３は図１１において、時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された被吐出媒体１６は、図１１の左から右へと搬送される。なお、縁無しプリント等を形成するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（プリント領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において液体吐出部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、プリント前の被吐出媒体１１６に加熱空気を吹きつけ、被吐出媒体１１６を加熱する。プリント直前に被吐出媒体１１６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。

図１２は、画像形成装置１１０の液体吐出部１１２およびその周辺部分を示す要部平面図である。

図１２に示すように、液体吐出部１１２は、最大紙幅に対応する長さを有するフルライン型ヘッドを媒体搬送方向（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。具体的には、各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、本画像形成装置１１０が対称とする最大サイズの被吐出媒体１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってノズル（液体吐出口）が複数配列されたフルライン型ヘッドで構成されている。

被吐出媒体１１６の搬送方向（媒体搬送方向）に沿って、上流側（図１２の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の順に各色インクに対応した液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙが配置されている。被吐出媒体１１６を搬送しつつ各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙからそれぞれ色材を含むインクを吐出することにより被吐出媒体１１６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別に設けられてなる液体吐出部１１２によれば、媒体搬送方向（副走査方向）について被吐出媒体１１６と液体吐出部１１２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）被吐出媒体１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、媒体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プリントが可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、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、被吐出媒体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、被吐出媒体の幅方向（被吐出媒体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）のプリント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。

一方、上述したフルラインヘッドと被吐出媒体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なるライン）のプリント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、被吐出媒体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。

また、本実施形態では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インクの色数や色の組み合わせについては本実施形態に示す例には限定されず、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インク吐出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１１４は、各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各インクタンクは図示を省略した管路を介して各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙと連通されている。

吐出検出部１２４は、液体吐出部１１２の吐出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。

吐出検出部１２４の後段には、後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、プリント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。後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４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凹凸形状の表面を有する加圧ローラ１４５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１２６から排出される。この画像形成装置１１０では、本画像のプリント物と、テストプリントのプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂ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プリントとを同時に並列に形成する場合は、カッタ（第２のカッタ）１４８によってテストプリントの部分を切り離す。カッタ１４８は、排紙部１２６の直前に設けられており、画像余白部にテストプリントを行った場合に、本画像とテストプリント部を切断するものである。また、図示を省略したが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダ別に画像を集積するソータが設けられている。

なお、液体吐出ヘッド２０のアクチュエータが圧電素子によって構成されている場合を例に説明したが、本発明におけるアクチュエータは圧電素子に限定されない。例えば電熱素子（ヒータ）によってアクチュエータが構成されている場合にも、本発明を適用できる。

なお、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。

液体吐出ヘッドの一例の要部を示す平面透視図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 ヘッドユニットの一例の平面透視図である。 図３の４−４線に沿った断面図である。 図３の５−５線に沿った断面図である。 感光性フイルムの一例の平面図である。 液体吐出ヘッドの他の例を示す平面透視図である。 液体吐出ヘッドの製造処理の説明に用いる平面図である。 液体吐出ヘッドの製造処理の説明に用いる断面図である。 感光性フイルムのアライメントマークを用いて行うヘッドユニット配置の説明に用いる説明図である。 画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 画像形成装置の吐出部およびその周辺を示す平面図である。

符号の説明

２０、２０Ｂ…液体吐出ヘッド、３０…ヘッドユニット、３１…ヘッドユニットのノズル、３２…ヘッドユニットの圧力室、３３…ヘッドユニットの圧力室の液体供給口、３３ａ…ヘッドユニットの上面の液体供給口、３５…ヘッドユニットのアライメントマーク、３８…圧電素子、３８ａ…圧電素子の上部電極、３８ｃ…圧電素子の下部電極、３９ａ…上部接続電極配線、３９ｃ…下部接続電極配線、４０…感光性フイルム、４３…感光性フイルムの貫通孔、４５…感光性フイルムのアライメントマーク、５０…多孔質基板、６０…共通液室板、６２…共通液室、６４…選択回路、６６…封止材、６８…ワイヤ、３０１…ヘッドユニットのノズル板、３０２…ヘッドユニットの圧力室板、３０３…ヘッドユニットの振動板、３０４…ヘッドユニットの隔壁層、３０５…ヘッドユニットの天板、３０６…ヘッドユニットの保護膜

Claims (8)

1. 複数のノズル、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室、複数の前記圧力室にそれぞれ液体を供給するための液体供給口、および、複数の前記ノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数のアクチュエータが形成されている複数のヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットの前記圧力室へ液体を供給する共通液室が形成されている共通液室板と、
   を備え、
   複数の前記ヘッドユニットが平面状に配列され、これらの複数の前記ヘッドユニット上を一枚の前記共通液室板が覆い、前記共通液室が複数の前記ヘッドユニットで共通に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記共通液室板の下には、透液性を有する多孔質基板が配置されて該多孔質基板が前記共通液室の底面板を構成し、
   前記多孔質基板の下面には、感光性および非透液性を有する材料からなり前記ヘッドユニットの前記液体供給口の配置パタンに対応する貫通孔を有する感光性フイルムが貼り合わされ、
   前記多孔質基板の前記感光性フイルムが貼り合わされている面には、複数の前記ヘッドユニットが接合されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記多孔質基板は、前記ヘッドユニットの主成分と同じ材料、または、前記ヘッドユニットの主成分との線膨張率が近い材料（線膨張率が０．５倍〜２倍の材料）からなることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記共通液室板は、前記ヘッドユニットへ向けて開口している凹形状を有し、
   前記共通液室板の開口した側とは反対側の面には、複数の前記アクチュエータのうちで駆動するアクチュエータを選択する選択回路が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記ヘッドユニットの上面には、前記アクチュエータに接続している駆動配線が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 複数のノズル、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室、複数の前記圧力室にそれぞれ液体を供給するための液体供給口、および、複数の前記ノズルからそれぞれ液体を吐出させる複数のアクチュエータが形成されている複数のヘッドユニットを備える液体吐出ヘッドの製造方法において、
   透液性を有する多孔質基板を用意し、前記多孔質基板の一方の面に、感光性および非透液性を有する材料からなる感光性フイルムを貼り合わせる工程と、
   前記感光性フイルムにフォトリソグラフィーにより前記ヘッドユニットの前記液体供給口の配置パタンに対応する貫通孔を形成するフォトリソグラフィー工程と、
   前記感光性フイルムの前記貫通孔と前記ヘッドユニットの前記液体供給口とを位置合わせして前記多孔質基板の前記感光性フイルムが貼り合わされている面に複数の前記ヘッドユニットを接合し、複数の前記ヘッドユニットを平面状に配列するヘッドユニット配列工程と、
   前記多孔質基板の前記感光性フイルムが貼り合わされている面とは反対側の面に、複数の前記ヘッドユニットで共通の共通液室が形成されている一枚の共通液室板を複数の前記ヘッドユニット上を覆うように接合する工程と、
   を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記フォトリソグラフィー工程において、前記感光性フイルムに該感光性フイルムの前記貫通孔と前記ヘッドユニットの前記液体供給口とを位置合わせするためのアライメントマークを前記貫通孔とともにフォトリソグラフィーにより形成し、
   前記ヘッドユニット配列工程において、前記感光性フイルムの前記アライメントマークを用いて、前記感光性フイルムの前記貫通孔と前記ヘッドユニットの前記液体供給口とを位置合わせすることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備え、色材を含む液体を所定の記録媒体に向けて吐出して該記録媒体に画像を形成する画像形成装置。

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