JP4923826B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体が供給される圧力室を圧電素子により加圧し、圧力室と連通されたノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。

ピエゾ型のインクジェット記録ヘッド、特に圧力室の加圧方向とインク滴の噴射方向とが略同一となる構成のインクジェット記録ヘッドでは、圧電素子（ピエゾ）を駆動する駆動ＩＣ（駆動回路）を別体で形成するため、圧電素子から駆動ＩＣまで電気配線を形成して電気的に接続している。この電気接続については、近年のノズルの高密度化に伴い配線密度を高める傾向にあるが、製造性の低下やコストアップの要因となり問題となっている。さらに、圧電素子から駆動ＩＣまでの距離が長くなると、配線抵抗の増加で駆動波形になまりが生じ噴射特性に影響する、あるいは、配線間での電流リークなどが問題となる。

これに対し、圧電素子と駆動回路（ＩＣ）とを同一面に形成することにより、高密度配線による上記の弊害を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６２７９４号公報

しかしながら、圧電素子と同一面に駆動回路を形成する上記技術の構成では、圧電素子及び駆動回路を形成する形成面の面積が大きくなるため、ヘッドチップ（流路形成部）の小型化が阻害されてしまい、１枚のウエハに対するヘッドチップの取り数が減少してコストが高くなる問題がある。

本発明は上記事実を考慮して、ノズルの高密度化及びヘッドの小型化を可能とした液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、液滴吐出ヘッドにおいて、振動板を有する圧力室プレートと、前記圧力室プレートとの間に圧力室を形成する流路プレートと、前記流路プレートによって形成され前記圧力室と連通する液体流路と、前記液体流路と連通され液滴が吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、前記振動板に設けられ、画像情報に応じて印加された電圧により変形し圧力室を加圧して前記ノズルから液滴を吐出させる圧電素子と、前記流路プレートの前記ノズルプレート側に形成され、前記圧電素子を駆動する駆動回路と、前記圧力室プレート及び前記流路プレートを貫通し前記圧電素子と前記駆動回路とを電気的に接続する電気配線と、を備えていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、液滴吐出ヘッドが有する圧力室、液体流路、圧電素子、及び駆動回路が、積層された複数のプレートにより形成され、駆動回路と電気的に接続された圧電素子が駆動回路に駆動されて圧力室を加圧すると、圧力室に供給された液体は加圧され、圧力室と液体流路を介して接続されたノズルから液滴として吐出される。

上記の液滴吐出ヘッドにおいて、複数のプレートに含まれる、液体流路を形成する流路プレートに上記の駆動回路を形成することにより、駆動回路から圧電素子までの距離が短くされ、それらの間の電気接続の距離、例えば、駆動回路と圧電素子との間に形成する電気配線の配線距離、を短縮することができる。これにより、圧電素子と駆動回路の間に形成する長距離の高密度な電気接続が不要となり、ノズルの高密度化とヘッドの小型化が可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子による前記圧力室の加圧方向と前記液滴の吐出方向とが略同一とされ、且つ、前記ノズルが形成されたノズル面への前記液体流路の投影面積が前記圧力室の投影面積よりも小さくされていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、圧電素子による圧力室の加圧方向と液滴の吐出方向とが略同一とされ、且つ、ノズルが形成されたノズル面への液体流路の投影面積が圧力室の投影面積よりも小さくされた構成の液滴吐出ヘッドに対し、ノズルの高密度化に及びヘッドの小型化が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力室に供給する液体が貯留される液体貯留室と、前記圧電素子と同一層に形成され前記液体貯留室と前記圧力室との間を接続する液体供給路と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、液体貯留室と圧力室との間を接続し、液体貯留室に貯留された液体を圧力室に供給するための液体供給路を、上記の積層された複数のプレートのうちの少なくとも何れか１つにより圧電素子と同一層に形成することにより、ノズルの高密度配置に対応できるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路プレートにおける前記圧電素子が配置された側の面とは反対側の面に、前記駆動回路が形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、流路プレートにおける圧電素子が配置された側の面とは反対側の面に、駆動回路を形成することにより、圧電素子と駆動回路の距離が短くされそれらの電気接続の距離を短縮することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路プレートの圧力室形成面とは反対側の面に前記駆動回路が形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、流路プレートにおける圧力室形成面とは反対側の面に、駆動回路を形成することにより、圧電素子と駆動回路の距離が短くされそれらの電気接続の距離を短縮することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路プレートの前記圧力室形成面に、前記液体の温度を調整する温度調整手段が設けられていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、流路プレートの圧力室形成面に設けた温度調整手段（加熱手段）により、圧力室内の液体の温度調整（加熱）が可能となる。この温度調整手段を、上記の駆動回路が形成された圧力室形成面に設けることにより、温度調整手段を制御するための電気接続が容易となり、温度調整手段を圧力室内に簡単に配置することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項５記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路プレートの前記圧力室形成面に、前記液体の温度を検出する温度検出手段が設けられていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、流路プレートの圧力室形成面に設けた温度検出手段により、圧力室内の液体の温度検出が可能となる。この温度検出手段を、上記の駆動回路が形成された圧力室形成面に設けることにより、温度検出手段を制御するための電気接続が容易となり、温度検出手段を圧力室内に簡単に配置することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項５記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路プレートの前記圧力室形成面に、前記圧力室内の圧力を検出する圧力検出手段が設けられていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、流路プレートの圧力室形成面に設けた圧力検出手段により、圧力室内の圧力（液圧）検出が可能となる。この圧力検出手段を、上記の駆動回路が形成された圧力室形成面に設けることにより、圧力検出手段を制御するための電気接続が容易となり、圧力検出手段を圧力室内に簡単に配置することができる。

また、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルが前記流路プレートにより形成されていてもよい。

この場合、流路プレートによりノズルを形成することで、ノズルを形成するための専用のプレート（ノズルプレート）が不要となり、プレート数の削減によるプレート接合工程の簡略化とコストダウンが可能となる。また、流路プレートによって形成される液体流路等とノズルとの位置ずれを低減することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子と前記駆動回路との間に配置された少なくとも前記圧力室プレート及び前記流路プレートに、電気配線を設けるための貫通孔が形成されていることを特徴としている。

請求項９に記載の発明では、複数のプレートのうちの少なくとも圧電素子と駆動回路との間に配置されたプレートに貫通孔を形成し、この貫通孔を通して電気配線を設ける。このような簡単な構成で、圧電素子と駆動回路の間の電気接続が可能となる。また、この貫通孔を例えば最外層のプレートまで貫通させることにより、外部から駆動回路に対する電力供給及び制御を行う制御部との電気接続も可能となる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電気配線が前記貫通孔に設けられた導電性部材により形成されていることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明では、貫通孔に導電性部材を設けて電気配線を形成することにより、経時の接続不良等を防止できる安定した電気接続を簡単な構成で実現できる。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルプレートの前記電気配線に対向する位置に前記貫通孔の断面積よりも大きな断面積を有し、前記導電性部材が充填された凹部が形成されていることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明における液滴吐出装置は、請求項１〜請求項１１の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明では、ノズルの高密度化及びヘッドの小型化を実現できる液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置が得られる。

本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置によれば、ノズルの高密度化及びヘッドの小型化が可能となる。

（第１の実施形態）
まず、図１を用いてインクジェット記録装置７０の概要を説明する。なお、記録媒体は記録紙Ｐとして説明する。また図１では、インクジェット記録装置７０における記録紙Ｐの搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表す。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置７０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット７２を搭載するキャリッジ７６を備えている。キャリッジ７６は、記録紙Ｐの搬送方向上流側に一対のブラケット７８が突設されており（図２参照）、この一対のブラケット７８にそれぞれ形成された円形孔７８Ａには、主走査方向に架設されたシャフト８０が挿通されている。

キャリッジ７６に対し主走査方向の両端側には、主走査機構８２を構成する駆動プーリー８４と従動プーリー８６が配設されており、これらの駆動プーリー８４と従動プーリー８６にはタイミングベルト８８が巻回されている。上記のキャリッジ７６は、このタイミングベルト８８の一部に固定されており、駆動プーリー８４の回転駆動によってタイミングベルト８８が主走査方向に走行すると、一対のブラケット７８がシャフト８０にガイドされて主走査方向に往復移動する。

キャリッジ７６及びシャフト８０の下方には、搬送ローラー９０及び排出ローラー９２からなる副走査機構９４が設けられている。副走査機構９４は、画像記録前の記録紙Ｐを束にして載置する給紙トレイ９６から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチで副走査方向へ搬送する。

インクジェット記録装置７０に搭載される各色のインクジェット記録ユニット７２は、図２に示すように、インクジェット記録ヘッド７４と、インクジェット記録ヘッド７４にインクを供給するインクタンク９８とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド７４の下面に形成された複数のノズル２２（図３参照）が、記録紙Ｐと対向するようにキャリッジ７６上に搭載されている。

これにより、画像を記録する際には、インクジェット記録ヘッド７４が主走査機構８２（図１参照）に駆動されて主走査方向（例えば往路方向）へ移動しながら、記録紙Ｐに対してノズル２２から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐ上における所定のバンド領域ＢＥに、画像データに基づく画像の一部が記録される。

この主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構９４（図１参照）によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、続いてインクジェット記録ヘッド７４（インクジェット記録ユニット７２）が主走査方向における上記方向とは反対方向（例えば復路方向）へ移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。この画像記録動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。

インクジェット記録装置７０は以上の構成とされており、次に、上記のインクジェット記録装置７０に搭載されたインクジェット記録ヘッド７４について詳細に説明する。

図３及び図４に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド７４は、ヘッドチップを構成する積層流路板１００を備えている。積層流路板１００は、ノズルプレート１０、流路プレート１２、圧力室プレート１４、供給路プレート１６、及びインクプールプレート１８の合計５枚のプレートを位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより形成されている。また、積層流路板１００におけるインクプールプレート１８の上面にインクプール部材２０を位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより、インクプールプレート１８の上側に、インクタンク９８から送られたインクが貯留される共通液室としてのインクプール４０が設けられたインクジェット記録ヘッド７４が構成されている。

ノズルプレート１０には、インク滴が吐出（噴射）される複数のノズル２２が所定の間隔で貫通形成されており、流路プレート１２には、各ノズル２２と対応する位置に、インク流路２４がそれぞれ貫通形成されている。

圧力室プレート１４には、各インク流路２４と対応する位置に、上面部分が略閉塞された開口２６がそれぞれ形成されている。この圧力室プレート１４の開口２６と、開口２６の下面側を塞ぐ流路プレート１２の上面１２Ａとによって、各ノズル２２に対応する圧力室２８がそれぞれ形成されており、流路プレート１２においては、上面１２Ａが圧力室形成面とされている。また、圧力室２８に対するインク流路２４の大きさについては、ノズル２２が形成されたノズルプレート１０のノズル面１０Ａへのインク流路２４の投影面積が圧力室２８の投影面積よりも小さくなる構成とされている。

圧力室２８の上壁部（天井部）を形成する圧力室プレート１４の上面部分は薄肉とされており、この薄肉の上面部分によって各圧力室２８に対応する振動板３０がそれぞれ形成されている。各振動板３０を含む圧力室プレート１４の上面部分には、圧電素子３２がそれぞれ設けられており、各圧電素子３２は、圧力室プレート１４と供給路プレート（隔壁プレート）１６との間に介在している。この振動板３０及び圧電素子３２によって、圧力室２８に対応した単板型の圧電アクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）が構成されており、ノズル２２、圧力室２８、及び圧電アクチュエータによって、イジェクタが構成されている。

供給路プレート１６における各圧電素子３２と対応する位置には、圧電素子３２を変形可能とするための開口３４がそれぞれ形成されている。また、各圧電素子３２を駆動する駆動ＩＣ（駆動回路）４２は、ノズルプレート１０に接合された流路プレート１２の下面１２Ｂに形成されている。圧電素子３２は、駆動ＩＣ４２から電圧が印加されると下方へ撓み変形して圧力室２８内を加圧し、圧力室２８内に充填されたインクに吐出エネルギーを付与してノズル２２からインク滴を吐出させる。この圧電素子３２による圧力室２８の加圧方向（図４の矢印Ｆ方向）と、ノズル２２からのインク滴の吐出方向（図４の矢印Ｉ方向）とは略同一となるよう構成されている（フェイスシュート型ヘッド）。

圧力室プレート１４に設けられた振動板３０、圧電素子３２、及び供給路プレート１６におけるインク流路２４とは反対側には、供給路プレート１６、圧電素子３２、及び振動板３０を貫通して圧力室２８へ開通する貫通孔によって構成されたインク供給路３６が形成されている。インクプール部材２０におけるインク供給路３６と対応する位置には、インク供給路３６よりも断面積（開口面積）が大きくされた個別供給路３８が貫通形成されており、この個別供給路３８によって、各インク供給路３６がインクプール４０に連通されている。また、複数（計５枚）のプレートが積層されて構成された本実施形態のインクジェット記録ユニット７２では、インク供給路３６が圧電素子３２と同一層に形成された構成、換言すると、インク供給路３６が圧電素子３２の形成層を含んで設けられた構成とされている（背面プール構造）。

各インク供給路３６及び個別供給路３８と、各インク流路２４との間には、インクプール部材２０、インクプールプレート１８、圧電素子３２、圧力室プレート１４（振動板３０、及び流路プレート１２を貫通する貫通孔（連通孔）４４が形成されている。この貫通孔４４は、インクプール部材２０では大径とされ、供給路プレート１６では中径とされ、圧電素子３２、圧力室プレート１４、及び流路プレート１２では小径とされた段付き状に形成されている。

ノズルプレート１０には、ノズル面１０Ａとの反対面となる流路プレート１２との接合面（上面）における各貫通孔４４と対応する位置に、貫通孔４４よりも断面積（開口面積）が大きくされた凹部４６がそれぞれ形成されている。これらの凹部４６と貫通孔４４の内部には、導電ペースト４８が充填され所定の温度で焼き固められて固化されており、この導電ペースト４８によって圧電素子３２と駆動ＩＣ４２とを電気的に接続する電気配線が形成されている。また、流路プレート１２の下面１２Ｂにおける一端部には、駆動ＩＣ４２と接続された電気配線の配線接続部４３が設けられており、配線接続部４３には、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）５０の配線接続部５０Ａが電気的及び機械的に接続されている。このフレキシブル配線基板５０を通して、インクジェット記録装置７０の図示しないヘッド制御部から電気信号（制御信号）が駆動ＩＣ４２へ入力され、駆動ＩＣ４２はその入力信号に基づいて圧電素子３２を駆動制御する。

また、このインクジェット記録ヘッド７４の製造方法については、図１２に示すように、先ず、ヘッドチップ（積層流路板１００）の下部側を構成するノズルプレート１０及び下面１２Ｂに駆動ＩＣ４２を形成した流路プレート１２を、ウエハ５２に所定数形成し、ヘッドチップの上部側を構成する圧力室プレート１４、圧電素子３２、供給路プレート１６、及びインクプールプレート１８を形成した流路プレート１２を、ウエハ５４に所定数形成し、（Ａ）の接合工程で、ウエハ５２とウエハ５４を位置決めして積層し接合する。次に、ウエハ５２、５４の接合で連通された貫通孔４４及び凹部４６に導電ペースト４８を充填し、所定温度で加熱し焼き固める。最後に、（Ｂ）の切断工程で、接合されたウエハ５２、５４をダイサー５６によって切断し、図１２（Ｃ）に示すように、ヘッドチップ（積層流路板１００）を得る。

このように、ヘッドチップを構成する各プレートを、一括でウエハ５２、５４に形成し、積層及び接合後に切断してヘッドチップを製造することにより、ヘッドチップ及びインクジェット記録ヘッド７４の製造コストを低減することができる。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態のインクジェット記録ヘッド７４では、インクタンク９８（図２参照）からインクジェット記録ヘッド７４へ送られてきたインクは、インクプール４０に貯留され、個別供給路３８及びインク供給路３６を通って圧力室２８内に供給され充填される。

そして、インクジェット記録装置７０による画像記録では、ヘッド制御部からフレキシブル配線基板５０を通して駆動ＩＣ４２へ画像情報に応じた電気信号（制御信号）が入力され、駆動ＩＣ４２はその入力信号に基づいて、導電ペースト４８を通し圧電素子３２に電圧を印加して圧電素子３２を駆動制御する。この電圧印加により、圧電素子３２が撓み変形して振動板３０を介し圧力室２８内を加圧し、圧力室２８内に充填されたインクに吐出エネルギーが付与されて、圧力室２８とインク流路２４を介して接続されたノズル２２からインク滴が吐出される。

上記のインクジェット記録ヘッド７４においては、積層流路板１００に含まれる、インク流路２４を形成する流路プレート１２に、圧電素子３２を駆動するための駆動ＩＣ４２を形成していることにより、駆動ＩＣ４２から圧電素子３２までの距離が短くされ、それらの間の電気接続の距離、本実施形態においては、駆動ＩＣ４２と圧電素子３２との間に形成した導電ペースト４８からなる電気配線の配線距離を短縮することができる。これにより、圧電素子３２と駆動ＩＣ４２の間に形成する長距離の高密度な電気接続が不要となり、ノズル２２の高密度化が可能となる。特に本実施形態では、インクプール４０から圧力室２８へインクを供給するためのインク供給路３６を圧電素子３２と同一層に形成していることにより、ノズルの高密度配置に対応できるようになる。

このように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド７４では、圧電素子３２及び駆動ＩＣ４２を異なる面に形成していることで、圧電素子と駆動回路を同一面に形成する従来の構成に比べて、ヘッドチップ（流路形成部）の小型化が可能であり、１枚のウエハに対するヘッドチップの取り数を増加させてコストを抑制することができる。

また、本実施形態では、積層流路板１００を構成する各プレートに貫通孔４４及び凹部４６を形成し、この貫通孔４４及び凹部４６を用いて電気配線を設けている。このような簡単な構成で、圧力室プレート１４の上面部（振動板３０）に設けた圧電素子３２と、流路プレート１２の下面１２Ｂに形成した駆動ＩＣ４２との間の電気接続が可能となる。また、この電気接続を行うために、駆動ＩＣ４２の形成面である流路プレート１２の下面１２Ｂに形成されるのは、貫通孔４４のみであるため、駆動ＩＣ４２の実装スペースの拡大化とヘッドサイズの小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、貫通孔４４及び凹部４６に導電ペースト４８を充填・固化して電気配線を形成していることにより、各プレートに跨って形成する配線パターン等に比べて、経時での接続不良等が起こりにくい安定した電気接続を簡単な構成で実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５及び図６を用いて説明する。なお、図５及び図６に示した第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１１０に関する以下の説明では、上述した第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド７４と同一構成又は同一機能部については同一符号を付してその説明を省略する。

図５及び図６に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１０は、圧電素子３２を駆動する駆動ＩＣ４２が、圧力室プレート１４に接合された流路プレート１２の上面１２Ａに形成されている。また、導電ペースト４８を設けるための貫通孔１０２は、インクプール部材２０、インクプールプレート１８、圧電素子３２、及び圧力室プレート１４を貫通して形成されており、この貫通孔１０２に、第１の実施形態と同様に導電ペースト４８が充填され、所定の温度で焼き固められて固化されることにより、圧力室プレート１４の振動板３０上に設けられた圧電素子３２と、流路プレート１２の上面１２Ａに形成された駆動ＩＣ４２とを電気的に接続する電気配線が形成されている。また、インクプールプレート１８の上面における一端部には、その一端部に位置する導電ペースト４８の上端部と接続された配線パターン１０４が形成されており、この配線パターン１０４及び導電ペースト４８を通して、ヘッド制御部から駆動ＩＣ４２へ電気信号が入力される。

以上の構成とされた本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１０では、上述した第１実施形態のインクジェット記録ヘッド７４を同様の効果が得られる。また、特に本実施形態では、流路プレート１２における圧電素子３２が配置された側の面（上面１２Ａ）に駆動ＩＣ４２を形成していることにより、換言すれば、圧力室２８を形成している流路プレート１２のその圧力室形成面（上面１２Ａ）に駆動ＩＣ４２を形成していることにより、第１実施形態に比べて、圧電素子３２と駆動ＩＣ４２の距離をより短くすることができる。これにより、圧電素子３２と駆動ＩＣ４２の電気接続の距離を更に短縮することができるとともに、電気接続構造を簡素化することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図７及び図８を用いて説明する。第３の実施形態は、上述した第２の実施形態における電気接続構造の変形例であり、図７及び図８に示した第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１２０に関する以下の説明では、第１及び第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド７４、１１０と同一構成又は同一機能部については同一符号を付してその説明を省略する。

図７及び図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２０では、導電ペースト４８を設けるために一端部に配置された貫通孔１２２が、インクプール部材２０、インクプールプレート１８、圧電素子３２、圧力室プレート１４、及び流路プレート１２を貫通して形成されており、この貫通孔１２２に設けられた導電ペースト４８は、下端部が流路プレート１２の下面１２Ｂから露出している。また、インクプール部材２０の下面における一端部には、ヘッド制御部と接続されたフレキシブル配線基板５０の配線接続部５０Ａ側が固着されており、配線接続部５０Ａと上記の導電ペースト４８の下端部は、ボンディングワイヤ１２４によって電気的に接続され、ボンディングワイヤ１２４はエポキシ樹脂等の樹脂封止材１２６によって樹脂封止されている。

以上の構成とされた本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２０においても、上述した第１及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド７４、１１０と同様の効果が得られる。また、特に本実施形態では、フレキシブル配線基板５０と電気的に接続する導電ペースト４８を、積層流路板１００とインクプール部材２０の接合領域に配置できるため、第２実施形態の電気接続構造に比べて、ヘッドチップサイズを小型化することができ、低コスト化が可能となる。

なお、フレキシブル配線基板５０等の配線部材を用いてインクジェット記録ヘッドを電気接続する構造においては、例えば、フレキシブル配線基板５０の配線接続部５０Ａ側を流路プレート１２の下面１２Ｂに固着し、上記のボンディングワイヤ１２４等を用いることなく、配線接続部５０Ａを導電ペースト４８の下端部に直接接続するよう構成してもよく、その場合は、フレキシブル配線基板５０と導電ペースト４８の間の電気接続構造を簡素化することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について、図９を用いて説明する。第４の実施形態は、上述した第２の実施形態における積層流路板の構成の変形例であり、図９に示した第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１３０に関する以下の説明では、第１及び第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド７４、１１０と同一構成又は同一機能部については同一符号を付してその説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１３０は、上述したノズルプレート１０が流路プレート１２に一体化され、下面１３Ａ側に、インク流路２４と連通するノズル２２が形成された構成の流路プレート１３を備えており、このインクジェット記録ヘッド１３０における積層流路板１０１は、流路プレート１３、圧力室プレート１４、供給路プレート１６、及びインクプールプレート１８の合計４枚のプレートを積層して接合することにより形成されている。

以上の構成とされた本実施形態のインクジェット記録ヘッド１３０においても、上述した第１及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド７４、１１０と同様の効果が得られる。また、特に本実施形態では、流路プレート１３にノズル２２を形成していることで、ノズル２２を形成するための専用のプレート、例えば、上述したようなノズルプレート１０等が不要となり、プレート数の削減によるプレート接合工程の簡略化とコストダウンが可能となる。また、流路プレート１２によって形成されるインク流路２４と、ノズル２２との位置ずれを低減することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について、図１０を用いて説明する。第５の実施形態は、上述した第２の実施形態における変形例であり、図１０に示した第５の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１４０に関する以下の説明では、第１及び第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド７４、１１０と同一構成又は同一機能部については同一符号を付してその説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１４０では、ノズルプレート１０、２枚の流路プレート１１、１２、圧力室プレート１５、隔壁プレート１７、及び上部プレート１９の合計６枚のプレートを備えており、各プレートを積層し接合して積層流路板１４１が形成されている。

この積層流路板１４１では、圧力室プレート１５の開口２６及び流路プレート１２の上面１２Ａによって形成された圧力室２８と、ノズルプレート１０に形成されたノズル２２との間を接続するインク流路は、流路プレート１１に形成されたインク流路２３に、流路プレート１２に形成されたインク流路２４が接続されて構成されている。

流路プレート１１、１２における圧力室２８に下部には、流路プレート１１、１２にそれぞれ形成された開口と、ノズルプレート１０の上面とよって、個別液室としてのインクプール４１が形成されており、このインクプール４１には、インクタンク９８から送られたインクが貯留される。

圧力室２８におけるインク流路２３、２４とは反対側には、流路プレート１２を貫通してインクプール４１へ開通する貫通孔によって構成されたインク供給路３６が形成されている。インクプール４１に貯留されたインクは、このインク供給路３６を通って圧力室２８内に供給され充填される。

また、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１４０では、第２実施形態と同じく、流路プレート１２の上面１２Ａに、圧電素子３２を駆動する駆動ＩＣ４２が形成されており、圧力室２８の底壁部を構成するこの上面１２Ａには更に、ヒータ１４２が形成されている。ヒータ１４２は、圧力室２８内におけるインク供給路３６とインク流路２３、２４の間に配置されており、駆動ＩＣ４２と電気的に接続されて駆動ＩＣ４２により制御される。

以上の構成とされた本実施形態のインクジェット記録ヘッド１４０においても、上述した第１及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド７４、１１０と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、流路プレート１２の圧力室形成面である上面１２Ａに設けたヒータ１４２により、圧力室２８内のインクの加熱による温度調整が可能となる。このように、ヒータ１４２を駆動ＩＣ４２が形成された上記の圧力室形成面に設けることにより、ヒータ１４２を制御するための電気接続が容易となり、ヒータ１４２を圧力室２８内に簡単に配置することができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について、図１１を用いて説明する。第６の実施形態は、上述した第５の実施形態におけるヒータ１４２を各種センサに置き換えた変形例であり、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示した第６の実施形態に係る２種類のインクジェット記録ヘッド１５０、１６０に関する以下の説明では、第１、第２、及び第５の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド７４、１１０、１４０と同一構成又は同一機能部については同一符号を付してその説明を省略する。

図１１（Ａ）に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１５０では、圧力室２８内における流路プレート１２の上面１２Ａ（圧力室形成面）に、第５の実施形態で説明したヒータ１４２に換えて温度センサ１５２が形成されており、この温度センサ１５２は、流路プレート１２の上面１２Ａに形成された駆動ＩＣ４２と電気的に接続されて駆動ＩＣ４２により制御される。

また、図１１（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１６０では、圧力室２８内における流路プレート１２の上面１２Ａに、上記のヒータ１４２に換えて圧力センサ１６２が形成されており、この圧力センサ１６２は、上記の駆動ＩＣ４２と電気的に接続されて駆動ＩＣ４２により制御される。

このように、圧力室２８内に温度センサ１５２を設けた構成のインクジェット記録ヘッド１５０では、圧力室２８内のインクの温度検出が可能となり、圧力室２８内に圧力センサ１６２を設けた構成のインクジェット記録ヘッド１６０では、圧力室２８内の圧力（液圧）検出が可能となる。そして、これらの温度センサ１５２や圧力センサ１６２を流路プレート１２の上面１２Ａ（圧力室形成面）に設けた本実施形態の場合も、第５実施形態と同様に、各センサと駆動ＩＣ４２の間の電気接続が容易となり、各センサを圧力室２８内に簡単に配置することができる。

以上、本発明を上述した第１〜第６の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

例えば、上記の実施形態では、記録紙Ｐ上に着色インクの液滴（インク滴）を吐出して文字や画像などの記録を行うインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を例に説明したが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置としては、このようなインクジェット記録、すなわち、記録用紙上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されない。また、記録媒体は紙に限定されるわけではなく、吐出する液体も着色インクに限定されるわけではない。「記録媒体」としては、液滴吐出ヘッドによって液滴を吐出する対象物であればよく、同様に、「画像」あるいは「記録画像」としても、液滴が記録媒体上に付着されることで得られる記録媒体上のドットのパターンであれば、すべて含まれる。したがって、「記録媒体」には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば基板、ガラス板などが含まれる。また、「画像」あるいは「記録画像」には、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、基板上の配線パターンや３次元物体、有機薄膜などが含まれる。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴噴射装置一般に対して、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を適用することも可能である。

また、液滴吐出装置として、上記では液滴吐出ヘッドをキャリッジによって移動させながら液滴吐出を行う形態としたが、インク吐出口としてのノズルを記録媒体の全幅にわたって配置したライン型の液滴吐出ヘッド（長尺ヘッド）を用い、このライン型ヘッドを固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行う（この場合は主走査のみとなる）など、別の装置形態に本発明を適用することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されたインクジェット記録ユニットを示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。 図３のインクジェット記録ヘッドにおける要部を拡大して示す拡大縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。 図５のインクジェット記録ヘッドにおける要部を拡大して示す拡大縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。 図７のインクジェット記録ヘッドにおける要部を拡大して示す拡大縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第６の実施形態に係る２種類のインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。 本発明の第７の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す縦断面図である。

符号の説明

１０ ノズルプレート
１０Ａ ノズル面
１１ 流路プレート
１２ 流路プレート
１２Ｂ 下面
１２Ａ 上面（圧力室形成面）
１３ 流路プレート
１３Ａ 下面
１４ 圧力室プレート
１５ 圧力室プレート
１６ 供給路プレート
１７ 隔壁プレート
１８ インクプールプレート
１９ 上部プレート
２０ インクプール部材
２２ ノズル
２３ インク流路（液体流路）
２４ インク流路（液体流路）
２８ 圧力室
３２ 圧電素子
３６ インク供給路（液体供給路）
４０ インクプール（液体貯留室）
４１ インクプール（液体貯留室）
４２ 駆動ＩＣ（駆動回路）
４４ 貫通孔
４６ 凹部
４８ 導電ペースト（導電性部材）
７０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
７２ インクジェット記録ユニット
７４ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１００ 積層流路板
１０１ 積層流路板
１０２ 貫通孔
１１０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１２０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１２２ 貫通孔
１３０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１４０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１４１ 積層流路板
１４２ ヒータ（温度調整手段）
１５０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１５２ 温度センサ（温度検出手段）
１６０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１６２ 圧力センサ（圧力検出手段）
Ｆ 加圧方向
Ｉ 吐出方向

Claims (12)

1. 振動板を有する圧力室プレートと、
   前記圧力室プレートとの間に圧力室を形成する流路プレートと、
   前記流路プレートによって形成され前記圧力室と連通する液体流路と、
   前記液体流路と連通され液滴が吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、
   前記振動板に設けられ、画像情報に応じて印加された電圧により変形し圧力室を加圧して前記ノズルから液滴を吐出させる圧電素子と、
   前記流路プレートの前記ノズルプレート側に形成され、前記圧電素子を駆動する駆動回路と、
   前記圧力室プレート及び前記流路プレートを貫通し前記圧電素子と前記駆動回路とを電気的に接続する電気配線と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記圧電素子による前記圧力室の加圧方向と前記液滴の吐出方向とが略同一とされ、且つ、前記ノズルが形成されたノズル面への前記液体流路の投影面積が前記圧力室の投影面積よりも小さくされていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記圧力室に供給する液体が貯留される液体貯留室と、
   前記圧電素子と同一層に形成され前記液体貯留室と前記圧力室との間を接続する液体供給路と、
   を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記流路プレートにおける前記圧電素子が配置された側の面とは反対側の面に、前記駆動回路が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記流路プレートの圧力室形成面とは反対側の面に前記駆動回路が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記流路プレートの前記圧力室形成面に、前記液体の温度を調整する温度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記流路プレートの前記圧力室形成面に、前記液体の温度を検出する温度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記流路プレートの前記圧力室形成面に、前記圧力室内の圧力を検出する圧力検出手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッド。
9. 前記圧電素子と前記駆動回路との間に配置された少なくとも前記圧力室プレート及び前記流路プレートに、前記電気配線を設けるための貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項記載の液滴吐出ヘッド。
10. 前記電気配線が前記貫通孔に設けられた導電性部材により形成されていることを特徴とする請求項９記載の液滴吐出ヘッド。
11. 前記ノズルプレートの前記電気配線に対向する位置に前記貫通孔の断面積よりも大きな断面積を有し、前記導電性部材が充填された凹部が形成されていることを特徴とする請求項１０記載の液滴吐出ヘッド。
12. 請求項１〜請求項１１の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。

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