JP6037212B2 - 液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置に関するものである。

プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置として、例えばインクの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備え、媒体を搬送しながらインク滴を用紙に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置がある。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。

液滴吐出ヘッドとしては、例えば、特許文献１に記載されているように、複数のノズルと、各ノズルに連通した複数の個別液室と、各個別液室内を昇圧させる昇圧手段と、各個別液室に連通する共通液室とを備えた構成が知られている。昇圧手段としては、例えば、個別液室にヒータを設置して個別液室内の液体を気化させて個別液室内を昇圧させるサーマル方式、個別液室にアクチュエータを設置し、個別液室を変形させて、個別液室内を昇圧させるアクチュエータ方式などがある。上記アクチュエータ方式には、アクチュエータの種類により圧電素子方式、静電方式などが挙げられる。

図１０は、特許文献１に記載の液滴吐出ヘッド１００の縦断面図である。
この特許文献１においては、個別液室１０２を昇圧させる昇圧手段として、振動板１０３を静電的に振動させる静電方式のアクチュエータを用いたものである。
図１０に示すように液滴吐出ヘッド１００は、複数のノズル１０１からなるノズル列が互いに平行に２列形成されたノズル基板１１１、複数の個別液室１０２の壁面や後述する駆動ＩＣ１２０を収容する収容部１２４の側壁１２４ａなどが形成された個別液室基板１１２を有している。また、各個別液室１０２の壁面の一部を構成する複数の振動板１０３が設けられたキャビティ基板１１３を有している。さらに、キャビティ基板１１３の複数の振動板１０３に対応して設けられ、振動板１０３に対して所定のギャップを有して対向する個別電極１０４が形成された電極基板１１４を有している。

各個別電極１０４はその一端が駆動ＩＣ１２０と接続部１１９で接続されており、駆動ＩＣ１２０から駆動信号が供給されるようになっている。各個別電極１０４と駆動ＩＣ１２０と接続部１１９は、封止材１０５により封止されており、接続部１１９に水分などが付着するなどにして短絡するのを防止している。

図１１は、特許文献１に記載の液滴吐出ヘッド１００の製造工程を示す図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、電極基板１１４に接合されたキャビティ基板１１３の図中中央の穴部１２１から露出する各個別電極１０４と接続されるように、駆動ＩＣ１２０を電極基板１１４上に実装する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、不図示のニードル（針）によって個別電極１０４と駆動ＩＣ１２０との接続部１１９に封止材１０５を塗布して、接続部１１９を封止する。

次に、図１１（ｃ）に示すように、個別液室１０２の壁面や、駆動ＩＣ１２０が収容される収容部１２４の壁面１２４ａが形成された個別液室基板１１２をキャビティ基板１１３に接合する。そして、図１１（ｄ）に示すように、ノズル孔１０１が形成されたノズル基板１１１を、接着剤等を用いて個別液室基板１１２に接合することで、液滴吐出ヘッド１００が形成される。

しかしながら、上記特許文献１に記載の液滴吐出ヘッド１００においては、次の課題を有する。すなわち、上記特許文献１に記載の液滴吐出ヘッド１００においては、電極基板１１４に駆動ＩＣ１２０を接続して、封止材部材１０５により接続部１１９を封止した後、駆動ＩＣ１２０を収容する収容部の側壁１２４ａが形成された個別液室基板１１２が接合される。このため、封止材１０５を接続部１１９に塗布するとき、キャビティ基板１１３の図８（ｂ）に示すＸの箇所などに、封止材１０５が付着するおそれがあった。このキャビティ基板１１３の封止材１０５が付着した箇所が、個別液室基板１１２との接合部であると、この封止材１０５が付着した箇所で接合不良が生じるおそれがある。そのため、図１１（ｃ）に示すように、封止材１０５を塗布する箇所からある程度離した箇所で個別液室基板１１２をキャビティ基板１１３に接合させる必要があり、個別液室基板１１２の収容部１２４を形成する側壁１２４ａと、駆動ＩＣ１２０との空隙が大きくなり、液滴吐出ヘッド１００が大型化するという課題である。

そこで、本出願人は、次のような工程で製造する液滴吐出ヘッドを開発中である。
図１２、図１３は、開発中の液滴吐出ヘッド１０’の製造工程を示す図である。
図１２、図１３に示す開発中の液滴吐出ヘッド１０’は、昇圧手段として、下部電極、圧電体および上部電極からなる圧電素子を用いた圧電アクチュエータ方式を用いている。また、この開発中の液滴吐出ヘッドは、先の図１０に示した特許文献１の液滴吐出ヘッドとは異なり、駆動制御部としての駆動ＩＣを収容する収容部を、個別液室基板１２などを保持する保持基板１５に設けたものである。

この開発中の液滴吐出ヘッド１０’においては、図１２（ａ）に示すように、個別液室などが形成される前の個別液室基板１２上に、薄膜状の振動板１３が積層されている。この振動板１３上には、下部電極１４ａ、圧電体１４ｂおよび上部電極１４ｃからなる複数の圧電素子１４が、後工程で個別液室基板１２に形成される複数の個別液室に対応する位置に形成されている。図中中央には、圧電素子１４の接続電極３０が設けられている。

図１２（ｂ）に示すように、駆動制御部としての駆動ＩＣ２０が収容される収容部の側壁２４ａが形成されている保持基板１５を圧電素子１４が設けられた基板に接合する。次に、収容部２４に駆動ＩＣ２０を挿入して、駆動ＩＣ２０を、圧電素子１４の接続電極３０に接続させる。

こ開発中の液滴吐出ヘッド１０’は、封止材で封止する前に、駆動ＩＣ２０を収容する収容部２４の側壁２４ａが形成された保持基板１５を接合する。よって、封止材が、所定の箇所以外に付着して、保持基板１５の接合不良が起きることがない。よって、保持基板１５の接合箇所を、駆動ＩＣ２０と接続電極３０との接続部近傍に設けることができる。これにより、収容部２４の側壁２４ａと駆動ＩＣ２０との隙間を狭くでき、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。

駆動ＩＣ２０を圧電素子１４の接続電極３０に接続させたら、図１３（ｃ）に示すように、収容部２４の開口部から熱硬化型の樹脂からなる封止材１７を注入し、１００℃以上の環境下で封止材１７を熱硬化させ接続部を封止する。本来であれば、駆動ＩＣ２０と接続電極３０との接続部のみを封止材１７で封止すればよいが、この開発中の液滴吐出ヘッド１０’においては、液滴吐出ヘッド１０を小型化するために駆動ＩＣ２０と収容部２４の側壁２４ａの隙間を狭くしている。このため、封止材１７を塗布するためのニードルを駆動ＩＣ２０と収容部２４の側壁２４ａとの隙間に挿入することができない。従って、駆動ＩＣ２０と接続電極３０との接続部のみに封止材１７を塗布することができない。よって、収容部２４の開口から封止材１７を注入して、駆動ＩＣ２０と収容部２４の側壁２４ａの隙間に封止材１７を充填することで、駆動ＩＣ２０と接続電極３０との接続部を封止している。

その後、図１３（ｄ）に示すように、個別液室基板１２に個別液室２などを形成した後、ノズル板１１を個別液室基板１２に固定して開発中液滴吐出ヘッド１０’が形成される。

しかしながら、開発中の液滴吐出ヘッド１０’においては、液滴吐出ヘッドが反るという新たな課題が発生した。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、反りを抑制することができる液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液室の圧力を昇圧させて、液室内の液をノズルから吐出させる昇圧手段を駆動制御する駆動制御部と、前記駆動制御部が収容される収容部の収容壁を有する部材と、前記昇圧手段と前記制御駆動部との接続部を封止する封止材とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記収容壁と前記駆動制御部との隙間に前記封止材を有する構成であって、前記収容部の収容壁のうち少なくとも前記収容部の長手方向に沿う収容壁には、製造時に発生する前記封止材の収縮力を吸収して前記収容部の長手方向に沿う収容壁に前記収縮力が及ぶのを抑制した収縮力抑制部材が被覆されており、該収縮力抑制部材の前記制御駆動部側の面に前記封止材が固着していることを特徴とするものである。

本出願人は、開発中の液滴吐出ヘッド１０’の反りが生じる要因について、鋭意研究した結果、次のことを突き止めた。すなわち、駆動制御部としての駆動ＩＣ２０と収容部２４の側壁２４ａとの隙間に充填させた熱硬化型の樹脂からなる封止材１７を硬化させるために、図１３（ｃ）に示す製造途中の液滴吐出ヘッドを１００℃以上の環境下に所定時間保持しておく必要がある。このとき、封止材１７、保持基板１５、個別液室基板１２などが熱膨張するが、封止材１７の熱膨張率が、保持基板１５の熱膨張率に比べて大きい。このため、図１３（ｃ）に示す製造途中の液滴吐出ヘッドを室温に戻したとき、封止材１７の収縮量が、保持基板１５の収縮量よりも多くなる。その結果、収容部２４の側壁２４ａに固着した封止材１７が、収容部２４の側壁２４ａを駆動ＩＣ２０側へ引っ張るような力が加わる。その結果、図１３（ｃ）の矢印Ｚに示すように、収容部の側壁が形成された部材である保持基板１５全体に図９の中央部へ収縮するような収縮応力が加わる。

図１３（ｃ）に示す段階では、個別液室基板１２に液室としての個別液室などが形成されておらず、個別液室基板１２の剛性が高いため、この剛性により、保持基板１５の図中中央側への収縮が抑制され、反りがほとんどない。しかし、図１３（ｄ）に示すように、個別液室２などを形成して、個別液室基板１２の剛性が低下すると、保持基板１５が、上記収縮応力により図中中央側へ収縮してしまう。その結果、図１３（ｄ）の矢印Ｙに示すように、液滴吐出ヘッドの図中両端が図中上方へ移動し、ノズル板１１の図中中央部が、図中下側へ突き出るように反ることを突き止めたのである。

そこで、本発明においては、駆動制御部を収容する収容部の内周面の少なくとも一部に、製造時に発生する前記封止材の収縮力を吸収して収縮力が収容壁に及ぶのを抑制する収縮力抑制部材を設けた。これにより、収容部の収容壁を有する部材が封止材の収縮力により収縮しようとするのを防止することができ、液滴吐出ヘッドが反るのを抑制することができる。

本発明によれば、封止材の収縮力による液滴吐出ヘッドの反りを抑制することができる。

本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの個別液室基板を示す平面図。 同液滴吐出ヘッドの保持基板の平面図。 図１のＡ−Ａの断面図。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程について説明する図。 同液滴吐出ヘッドの製造工程の続きを説明する図。 変形例１の液滴吐出ヘッドの保持基板を示す平面図。 シリアル型インクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図。 同機構部の要部平面図 ライン型インクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図。 従来の液滴吐出ヘッドの断面図。 従来の液滴吐出ヘッドの製造工程について説明する図。 開発中の液滴吐出ヘッドの製造工程について説明する図。 開発中の液滴吐出ヘッドの製造工程の続きを説明する図。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、液滴吐出ヘッド１０の個別液室基板を示す平面図であり、図２は、保持基板の平面図であり、図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。
本実施形態の液滴吐出ヘッド１０は、図３に示すように、ノズル板１１、複数の個別液室２などが形成された個別液室基板１２、保持基板１５などが積層された構造となっている。

図３に示すように、ノズル板１１は複数のインク吐出用のノズル１１ａが配列されたノズル列が２列、配列している基板であり、材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。本実施形態においては、ノズル列のノズルの数は３００個である。また、本実施形態の液滴吐出ヘッド１０は、ノズル列を２列としているが、４列や８列、その他でも構わない。

ノズル板１１の材料としては、ＳＵＳ、ニッケル等の金属または合金やシリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料などを挙げることができる。ノズル１１ａの加工方法は材料の特性と要求される精度・加工性から任意のものを選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法等、フォトリソグラフィ法等を例示できる。ノズル１１ａの開口径、配列数、配列密度は、液滴吐出ヘッド１０に要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。

個別液室基板１２には、各ノズル１１ａに対応する複数の個別液室２、流体抵抗部３、共通液室４が形成されている。また、個別液室基板１２上には、振動板１３が設けられており、振動板１３を挟んで個別液室２に対向する箇所に、下部電極１４ａ、圧電体１４ｂ、上部電極１４ｃが積層された昇圧手段としての圧電素子１４が設けられている。

圧電素子１４を用いて個別液室２を昇圧する方式では幅広い物性のインクに対応可能である反面、液室配列の高密度化・ヘッドの小型化が困難とされていた。しかし、いわゆるＭＥＭＳプロセスを用いることで高密度化する技術が確立されてきている。すなわち、個別液室基板１２に薄膜形成技術を用いて振動板１３，下部電極１４ａ，圧電体１４ｂ、上部電極１４ｃ等を積層したユニモルフ型アクチュエータとすることで、半導体デバイス製造プロセス(フォトリソグラフィ)を用いて個別液室に対応した個別の圧電素子１４と配線をパターニングすることで高密度化することができる。

個別液室基板１２の基板材料は加工性・物性から任意のものを用いることができる。各個別液室２は隔壁により区画されている。各個別液室２の高さはヘッド特性から任意に設定できるが、２０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。また、個別液室間の隔壁は配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、隔壁幅は１０〜３０μｍとすることが好ましい。また、隔壁幅が狭い場合は特定の個別液室２に対応する圧電素子１４を駆動した場合に、この個別液室２に隣接する個別液室間で相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなる。隔壁幅を狭くする場合は、液室高さを低くすることで対応することができる。

また、３００ｄｐｉ以上の画像を形成する機能を有するように、液滴吐出ヘッド１０を構成する場合は、各個別液室２のピッチを８５μｍ以下にする必要がある。このように、狭いピッチ間隔で各個別液室２を形成する場合では、フォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。各個別液室２の加工は任意のものを用いることができるが、前述のフォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも個別液室基板１２に設けられた振動板１３の液室側を二酸化シリコン膜等とすることで、振動板１０３をエッチストップ層とできるため、液室高さを高精度に制御することができる。

個別液室基板１２上には、振動板１３が設けられている。個別液室基板１２上に設けられる振動板１３は、各個別液室２の上壁部を構成するもので、後述する圧電素子１４により振動せしめられることにより、個別液室２内のインクに圧力を加え、ノズル１１ａから液滴を吐出させるものである。

振動板１３は任意のものを用いることができるが、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としても良い。振動板１３を積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えば、振動板１３を、Ｓｉ_３Ｎ_４とＳｉＯ_２の積層にする場合は、引張り応力となるＳｉ_３Ｎ_４と圧縮応力となるＳｉＯ_２を交互に積層し、応力緩和する構成が例として挙げられる。

振動板１３の厚さは、所望の特性に応じて選択できるが、概ね０．５μｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１．０〜５．０μｍの範囲である。振動板１３が薄すぎる場合はクラック等により振動板１３が破損しやすくなり、厚すぎる場合は変位量が小さくなり吐出効率が低下してしまう。また、薄すぎる場合は、振動板１３の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない課題がある。

振動板１３を挟んで個別液室２に対向する箇所に、下部電極１４ａ、圧電体１４ｂ、上部電極１４ｃが積層された昇圧手段としての圧電素子１４が設けられている。

圧電素子１４の下部電極１４ａ、上部電極１４ｃは導電性のある任意の材料を用いることができる。例としては金属、合金、導電性化合物が上げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でも良い。また、下部電極１４ａ、上部電極１４ｃの材料としては、これら電極に挟まれる圧電体１４ｂと反応したり、拡散したりしない材料を選定する必要がある。このため、安定性の高い材料を選定する必要がある。また、必要に応じて圧電体１４ｂ、振動板１３との密着性を考慮し、下部電極１４ａと振動板１３との間、下部電極１４ａと圧電体１４ｂとの間および上部電極１４ｃと圧電体１４ｂとの間などに密着層を形成しても良い。下部電極１４ａ、上部電極１４ｃの具体的一例としては、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｉｒ酸化物、Ｐｄ、Ｐｄ酸化物等が安定性の高い材料として挙げることができる。また、上記密着層としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ等が例示できる。

圧電体１４ｂの材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例としては、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体１４ｂの成膜方法は任意の手法を用いることができ、例としてはスパッタリング法、ゾルゲル法が挙げられ、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。

上記の圧電体１４ｂと電極１４ａ、１４ｃから構成される圧電素子１４は振動板１３を挟んで個別液室２上部に形成される必要がある。個別液室２を区画する隔壁上に圧電素子１４を形成した場合、振動板１３の変形を阻害してしまうため、吐出効率の低下や応力集中による圧電素子の破損等の原因となる。圧電素子１４は、フォトリソグラフィ法などを用いて、パターニングすることで、振動板１３を挟んで個別液室２上部に形成する。また、圧電体１４ｂの成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることもできる。また、圧電素子１４を構成する下部電極１４ａは、各個別液室２共通でもよい。この場合は、上部電極１４ｃ、圧電体１４ｂを個別液室２ごとにパターニングする。

また、個別液室基板１２には共通液室４と個別液室２とを連通する狭い流路の流体抵抗部３が形成される。本実施形態においては、流体抵抗部３は、図３の紙面直交方向に狭い流路としている。流体抵抗部３は共通液室４から個別液室２にインクを供給する機能を有すると同時に、圧電素子１４を駆動することにより個別液室２に発生する圧力により、インクの逆流を防止しインクをノズル１１ａから吐出させる機能を有する。そのため、個別液室２のインク流動方向の断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。個別液室基板１２にシリコンを用い、個別液室２と流体抵抗部３をフォトリソグラフィ法（＋エッチング）を用いて形成した場合、個別液室２と同一の条件で加工できるメリットがある。

本実施形態の流体抵抗部３は、図３の上下方向高さは、個別液室２と同様の高さとするのが好ましい。これは、流体抵抗部３のノズル板１１からの高さを、個別液室基板１２よりも短くすることで、流体抵抗を高めることができるが、この場合、個別液室２のオーバーエッチング量を時間管理で制御する必要がある。このため、エッチングレートのばらつきにより、各流体抵抗部３の高さを均一にすることができず、吐出均一性が悪化するおそれがあるからである。

一方、流体抵抗部を振動板１３まで形成し、流体抵抗部３の高さを、個別液室２の高さと同一にすることで、各流体抵抗部３の高さを均一にすることができ、インク滴の吐出均一性を、容易に確保できる。

各個別液室２に対応するように配列した圧電素子１４に駆動信号を入力するために、図１に示すように、各上部電極１４ｃからそれぞれ個別配線１４ｄが、引き出されている。各個別配線１４ｄは、２個のノズル列の略中央部にまで引き出されており端部には個別配線パッド３０が設けられている。

また、各圧電素子１４の下部電極１４ａからは、共通配線が引き出されており、共通配線１４ｅは、図１に示すように、個別液室基板１２のノズルの配列方向の一端付近（図中下側端部付近）から、略中央付近に設けられた不図示の共通配線パッドまで引き出されている。

各個別配線１４ｄ、共通配線は、振動板１３上に形成された第１絶縁膜上に形成されており、また、各個別配線１４ｄ、共通配線は、第２絶縁膜で覆われている。

個別配線１４ｄと共通配線１４ｅは同一材料・同一工程で形成することが好ましい。配線材料としては、抵抗値の低い金属・合金・導電性材料を用いることができる。また、配線材料としては、上部電極１４ｃ・下部電極１４ａとコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒなどが例示でき、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としても良い。コンタクト抵抗を下げる材料としては、任意の導電性化合物を用いても良い。例としては、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ等の酸化物、窒化物およびその複合化合物が挙げられる。膜厚は任意に設定できるが、３μｍ以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を採用することが好ましい。

また、個別配線１４ｄ、共通配線１４ｅは、後述の保持基板１５との接合面にもなる（図３参照）ため、高さ均一性を確保できる膜厚・成膜方法を取る必要がある。また、図３に示すように、インク供給口５の周囲も、第１絶縁膜４１ａ、個別配線１４ｄ、共通配線１４ｅと同一の材料からなるメタル層４１ｂ、第２絶縁膜４１ｃを配置した。インク供給口付近は保持基板１５と個別液室基板１２の開口部同士が接合されるため、シール性が要求される。このため、個別配線１４ｄ、共通配線１４ｅの保持基板１５との接合面との高さ均一性を高めるために供給口周囲も個別配線１４ｄ、共通配線１４ｅの保持基板１５との接合面と同一構成とし、接合の信頼性を高めている。

また、個別配線パッド３０および不図示の共通配線パッドには、駆動ＩＣ２０を接続するためのバンプを形成しておく。バンプ形成方法としては、電解めっき法、無電解メッキ法及びスタッドバンプ法などがある。バンプ材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、はんだなどがある。

各圧電素子１４に圧力変動を発生させるための駆動ＩＣ２０が、個別配線パッド３０および不図示の共通配線パッドに接続されている。駆動ＩＣ２０を配線パッドに接続する方法としては、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を用いたＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film）接合，ハンダ接合や、ワイアボンディング法、駆動ＩＣ２０の出力端子と直接接合するフリップチップ法等を選択できる。ただし、ＦＰＣを用いるとＦＰＣの部品費がかかるため、ワイアボンディング法やフリップチップ法の方が、コストが安く好ましい。また、ワイアボンディング法はフリップチップ法と比較してタクトが遅いために生産性が悪く、狭ピッチ化も不利である。このため、本実施形態においては、フリップチップ法を用いて配線パッドに駆動１Ｃ２０を直接接合するようにした。

駆動制御部としての駆動ＩＣ２０は、ウエハプロセスで形成し、駆動ＩＣ２０の配線パッドにもバンプを形成する。その後、チップごとにダイシングなどによって分割することで駆動ＩＣ２０が形成される。

個別液室基板１２は２０〜１００μｍ厚と薄いため、個別液室基板１２の剛性を確保するために保持基板１５を接合して、個別液室基板１２が変形し難くしている。そのため、保持基板１５は樹脂などの低剛性材料ではなく、シリコンなどの高剛性材料が好ましい。また、個別液室基板１２の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンやＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミクス材料とすることが好ましい。

また、保持基板１５の圧電素子１４に対向する領域には、圧電素子１４を駆動し振動板１３が変位できる空間を確保するための複数の凹部１６が形成されている。保持基板の各凹部は、個別液室２ごとに区画されて、個別液室隔壁上で接合されている。これにより、板厚の薄い個別液室基板１２の剛性を高めることができ、圧電素子１４を駆動した際の隣接液室間の相互干渉を低減することが可能となる。また、保持基板１５の凹部１６は個別液室２ごとに区画されるため、高密度化のためには高度な加工精度が要求され、３００ｄｐｉヘッドにおいては保持基板１５の凹部１６を区画する隔壁幅を５〜２０μｍとすることが望ましい。

また、保持基板１５には、駆動ＩＣ２０を収容するための収容部２４が形成されている。駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部に曲げや衝撃などの外力が加わると、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続が外れるおそれがある。また、熱応力により駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続が外れるおそれもある。また、温度や湿度変化により、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部に水分が付着して、この接続部が腐食するおそれもある。これらを防止する観点から、本実施形態においては、図３に示すように、収容部２４に封止材１７を充填して、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部をアンダーフィルしている。

封止材１７は熱硬化型の樹脂を用い、液状の熱硬化樹脂を、収容部２４の駆動ＩＣ２０と収容部の側壁２４ａとの隙間に流し込んだ後、１００°以上、熱硬化樹脂を加熱して硬化させる。しかし、その後室温に戻すと収縮率が保持基板１５に対して封止材１７の方が高いため、保持基板１５が封止材１７の収縮力により収縮し、液滴吐出ヘッド１０が撓んで、図３において、液滴吐出ヘッド１０の中央部が、図中下側に凸となるような反りが生じる場合があった。

このため、本実施形態においては、図２や図３に示すように、保持基板１５の収容部２４の側壁２４ａに収縮力吸収部材１８を設けた。この収縮力吸収部材は、封止材よりも高い弾性率を有し、封止材よりも柔らかい材質が好ましく、具体的には、ゴムやスポンジなどの弾性部材が好ましい。このように、保持基板１５の収容部２４の側壁２４ａに収縮力吸収部材を設けることで、封止材１７が収縮しようとすると、収縮力吸収部材が変形して、駆動ＩＣ２０側へ移動し、収縮応力が吸収される。これにより、保持基板１５に収縮応力が加わるのを抑制することができ、保持基板１５全体が収縮するのを抑制することができる。これにより、液滴吐出ヘッド１０の反りを抑制することができる。

収縮力吸収部材１８の厚みは、１００μｍ程度であることが望ましい。収縮力吸収部材の厚みを厚くすると、収容部２４をその分、大きくする必要が生じ、液滴吐出ヘッド１０の外形寸法が大きくなってしまう。このように、液滴吐出ヘッドの小型化の要請から収縮力吸収部材１８は薄い方がよいが、薄すぎると、変形量が稼げず、封止材１７の収縮力を良好に吸収できない。上述のように、収縮力吸収部材１８の厚みは、１００μｍ程度にすることで、封止材１７の収縮を良好に吸収でき、かつ、液滴吐出ヘッドの外径寸法の大型化を最小限に留めることができる。

次に、本実施形態の液滴吐出ヘッド１０の製造について、説明する。
図４、図５は、液滴吐出ヘッド１０の製造工程について説明する図である。
まず、図４（ａ）に示すように、保持基板１５が接合される個別液室基板１２、圧電素子１４などからなる基板の製造について説明する。

φ６インチ、厚さ６００μｍの個別液室基板１２としてのシリコンウェハ上に０．６μｍのＳｉＯ_２層、１．５μｍのＳｉ層、０．４μｍのＳｉＯ_２層の３層構成の振動板１３を形成した後に、２０ｎｍのＴｉ層と２００ｎｍのＰｔ層とからなる下部電極層をスパッタリング法で成膜する。次に、下部電極層上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を有機金属溶液に用いたゾルゲル法で厚さ２μｍ成膜した後、７００℃で焼成し、ＰＺＴの圧電体膜を形成した。その後、圧電体膜上に厚さ２００ｎｍのＰｔ層を、スパッタリング法で成膜し上部電極層を形成する。

上部電極層形成後に、上部電極層、圧電体膜、下部電極層をドライエッチング法でパターニングすることで、図１に示すような配列をした個別液室２に対応した圧電素子１４を形成する。圧電素子１４の配列ピッチは８５μｍとし、圧電体１４ｂの幅は４０μｍとした。圧電素子１４の長手方向の長さ（図３左右方向）は１０００μｍとした。圧電素子１４の配列数は３００個とした。また、本実施形態の液滴吐出ヘッド１０は、２列配置としているが、４列や８列、その他でも構わない。

次にプラズマＣＶＤ法により、第１絶縁膜４１ａを成膜し、上部電極１４ｃ上に個別配線コンタクトホール、共通配線コンタクトホールを第１絶縁膜４１ａに形成する。次に、５０ｎｍのＴｉ層と２μｍのＡｌ層を順次積層しドライエッチングすることで、メタル層を形成し、個別配線１４ｄおよび共通配線１４ｅとインク供給口まわりのメタル層４１ｂを形成した。共通配線１４ｅの幅は３００μｍとした。そして、プラズマＣＶＤ法により第２絶縁膜４１ｃをメタル層４１ｂ、個別配線１４ｄおよび共通配線１４ｅ上に形成する。

次に、インク供給口５となる振動板１３の部分をドライエッチングで除去する。そして、各圧電素子１４から引き出された個別配線１４ｄおよび共通配線１４ｅの端部である電極パッド上に、Ａｕからなるスタッドバンプを形成し、図４（ａ）に示すような、保持基板１５が接合される基板が形成される。

次に、先の図２、図３に示した収容部２４、インク供給口５および凹部１６が形成された保持基板１５を、φ６インチのシリコンウェハを用いて形成する。

まず、ウエハを厚さ４００μｍに研磨し、保持基板１５の個別液室基板１２側に酸化膜などを形成する。次に、凹部１６、収容部２４、インク供給口５となる箇所の酸化膜を、フォトリソパターニングにより除去する。次に、パターニングされた酸化膜上にレジストを形成し、収容部２４および収容部２４、インク供給口５などの保持基板１５を貫通する貫通孔を形成するためのレジストをフォトリソパターニングする。そして、ＩＣＰエッチングで個別液室基板側から収容部２４、インク供給口５を貫通形成する。

次に、保持基板１５の個別液室基板側のレジストのみを除去し、はじめにパターニングした酸化膜パターンをマスクとして、基板側をＩＣＰエッチングでハーフエッチングすることで、凹部１６を形成する。最後に酸化膜を除去することで、収容部２４、インク供給口５、凹部１６が形成された保持基板１５を形成することができる。

次に、保持基板１５の両面にレジストを塗布して、保持基板１５の収容部２４の側壁２４ａにディップにより収縮力吸収部材１８となる材料を厚みが１００μｍ程度となるように塗布する。収縮力吸収部材１８は、後述するように封止材１７が収縮したとき、容易に変形するような材質である必要がある。具体的には、封止材１７よりもやわらかい材質、例えば、ディップにより形成可能なゴムやスポンジなどのポーラス（多孔質）な樹脂などの弾性部材が望ましい。また、ディップに限らず、蒸着膜などでも構わない。

上記のようにして形成された収容部２４の側壁２４ａに収縮力吸収部材１８が形成された保持基板１５の接合面にエポキシ系接着剤をフレキソ印刷機により膜厚２μｍで塗布し接合、接着剤を硬化することで保持基板１５を個別液室基板１２に接合する（図４（ｂ）参照）。

次に、保持基板１５を接合後、駆動ＩＣ２０を接合する。駆動ＩＣ２０の電極にはＡｕのスタッドバンプが形成されており、個別液室基板１２上の配線パッドのスタッドバンプ上に接合させる。接合方法は超音波法を用いた。その後、駆動ＩＣ２０と収容部２４の側壁２４ａに設けられた収縮力吸収部材１８との隙間に、ニードルを用いて液状封止材１７を注入する（図５の（ｃ）参照）。封止材１７としては、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いた。封止材１７として、エポキシ樹脂を用いることで、高い耐水性を得ることができ、かつ、高い絶縁性を長期間保持することができる。また、本実施形態においては、封止材１７としては、熱硬化型樹脂を用いることで、確実に封止材１７を硬化させることができ好ましい。これは、封止材として、例えば、紫外線硬化樹脂など、光エネルギーにより硬化する樹脂を用いた場合、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部へ光を照射することができず、封止材１７を硬化させることができない。一方、熱硬化樹脂を用いた場合は、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部に確実に熱エネルギーを付与でき、確実に封止材１７を硬化させることができる。

エポキシ樹脂の封止材１７を駆動ＩＣ２０と収容部２４の側壁２４ａとの隙間に注入後、１００℃以上の条件下に１時間以上保持し、熱硬化樹脂を硬化させ、室温にもどす。

本実施形態においては、保持基板１５を接合した後、駆動ＩＣ２０を接合して封止材１７で駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部を封止している。このように、接続部を封止材１７で封止する前に、保持基板１５を個別液室基板１２上の第２絶縁膜４１ｃ上に接合することで、第２絶縁膜４１ｃの保持基板１５との接合面に封止材１７が付着することがない。これにより、良好に保持基板１５を第２絶縁膜４１ｃ上に接合することができる。

また、封止材１７は、上述したように、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続が外れたり、腐食したりするのを防止するためのものであるので、封止材１７は、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部のみに塗布すれば、十分である。しかし、本実施形態においては、上述したように、保持基板１５を接合した後に、封止材１７を塗布する関係で、駆動ＩＣ２０と配線パッドとの接続部のみに塗布しようとした場合、ニードルを駆動ＩＣ２０と収縮力吸収部材１８との隙間に入れ込む必要がある。この場合、ニードルが入り込むように、駆動ＩＣ２０と収縮力吸収部材１８との隙間を大きくすると、液滴吐出ヘッド１０が大型化してしまう。よって、本実施形態においては、駆動ＩＣ２０と収縮力吸収部材１８との間の隙間をニードルが挿入できないような隙間にし、収容部２４の開口側（基板側と反対側）から封止材１７を注入している。このため、本実施形態においては、収縮力吸収部材１８と駆動ＩＣ２０との隙間にも、封止材１７が封入されるような構成となっている。

上述したように、熱硬化樹脂からなる封止材１７を硬化させるために、本実施形態においては、１００℃以上の環境下に１時間以上保持する。そのため、液滴吐出ヘッド１０を構成する各部材が熱膨張する。上記のような高温環境下から室温にもどされると、熱膨張していた各部材が収縮する。封止材１７の熱膨張率が保持基板１５の熱膨張率よりも高いため、室温に戻したとき、封止材１７の方が保持基板１５よりも多く収縮する。

本実施形態においては、収容部２４の側壁２４ａに収縮力吸収部材１８を設けており、収容部２４に充填された封止材１７は、収縮力吸収部材１８に固着している。よって、封止材１７が収縮により、収縮力吸収部材１８に駆動ＩＣ２０側へ移動せしめるような収縮応力が加わる。封止材１７の収縮により収縮力吸収部材１８を駆動ＩＣ側へ引っ張るような収縮応力が加わると、ゴムやスポンジなどの弾性部材からなる収縮力吸収部材１８が弾性変形して、収縮応力を吸収する。これにより、保持基板１５の側壁２４ａに封止材１７の収縮力が加わるのを抑制することができ、収縮力吸収部材１８を設けないものに比べて、保持基板１５に加わる収縮応力を大幅に減少することができる。

なお、封止材１７を熱硬化させた時点では個別液室基板１２の厚みが６００μｍと厚く、個別液室基板１２の剛性が高い。よって、収縮力吸収部材１８を設けていないものでも、この時点での反りは元々小さい。しかし、下記するように、個別液室基板１２は、８０μｍに研磨され、個別液室２などが形成されると、個別液室基板１２の剛性が大幅に低下し、この時点で反りが生じる。

封止材１７を熱硬化させたら、図５（ｄ）に示すように、６００μｍの個別液室基板１２を８０μｍまで研磨する。研磨後、個別液室２、流体抵抗部３、共通液室４をＩＣＰドライエッチング法で形成する。個別液室２の幅（図５の紙面直交方向）は６０μｍとし、流体抵抗部３の幅は３０μｍ、個別液室２の長さ（図５の左右方向）は３００μｍとした。流体抵抗部３、個別液室２のエッチングは振動板１３に到達するまで行い同一の高さとした。また、振動板１３のインク供給口５は、既に除去されているため、共通液室４に対応する箇所を振動板１３に到達するまで行うと貫通孔となり、インク供給口５と共通液室４とが連通した状態となる。

ここで、個別液室基板１２を研磨すると個別液室基板１２と保持基板１５とからなる基板の厚みが１０００μｍから４８０μｍとおよそ半減し、曲げ剛性がおよそ１／８程度に低下する。そのため、収縮力吸収部材１８を有していないものでは、封止材１７の収縮により保持基板１５に加わる収縮応力によりこの時点で反りが生じる。一方、本実施形態においては、上述したように、収縮力吸収部材１８が変形することで、保持基板１５に加わる収縮応力が格段に小さくなったため個別液室基板１２を研磨した後も反りはほとんど発生しなくなった。

個別液室基板１２に個別液室２などを形成したら、ウエハをダイシングによりチップに切り出す。次に、保持基板１５と同様の手法でノズル板１１と個別液室基板１２を接合した。ノズル板１１は厚さ３０μｍのＳＵＳ材にプレス加工でφ２０μｍのノズル１１ａを８５μｍピッチで形成したものを用いた。そして、保持基板１５上に、図示しないＳＵＳ製のインクタンクと接続するための接続基板を接合し、インクタンクと接続することで液滴吐出ヘッド１０が形成される。

本実施形態においては、上述したように、保持基板１５と個別液室基板１２とからなる部材の反りが抑制されているため、ノズル板１１や不図示の接続基板との接合の際に、反りを矯正するために大きな荷重を加えて接合する必要がない。よって、ノズル板１１や不図示の接続基板との接合を容易に行うことができる。

また、反りが大きい場合、保持基板１５と個別液室基板１２とからなる部材の反りを矯正してノズル板１１や不図示の接続基板を接合した後、保持基板１５と個別液室基板１２とからなる部材が元の反った状態に戻ろうとして、ノズル板１１との接合が外れたり、不図示の共通液室基板との接合が外れたりするおそれがある。しかし、本実施形態においては、反りが抑制されているので、ノズル板１１との接合が外れたり、不図示の共通液室基板との接合が外れたりするのを良好に抑制することができる。

また、図６に示すように、収容部２４の短手方向の側壁（図中左右方向に延びる側壁）には、収縮力吸収部材１８を設けなくてもよい。短手方向の側壁２４ａ−１は、図中上下方向に伸びる長手方向の側壁２４ａ−２に比べて、収容部２４に注入された封止材１７との接触面積が少ない。このため、封止材１７が収縮したときに、短手方向の側壁２４ａ−１が封止材１７により駆動ＩＣ２０側へ引っ張られる力は弱い。このため、短手方向の側壁２４ａ−１に収縮力吸収部材１８を設けなくても、保持基板１５と個別液室基板１２とからなる部材に大きな反りが生じることはない。このような事情から、図６に示すように、短手方向の側壁２４ａ−１に収縮力吸収部材を設けていないのである。

図６に示すように、短手方向の側壁２４ａ−１に収縮力吸収部材１８を設けないことで、材料費を削減でき、液滴吐出ヘッドを安価にすることができる。また、液滴吐出ヘッドの図中上下方向（ノズル並び方向）の長さを、収縮力吸収部材分短くでき、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。

また、上述では、保持基板１５の側壁２４ａに収縮力抑制部材を設けているが、収容部の側壁としての駆動ＩＣ２０の外周面に収縮力抑制部材を設けてもよい。駆動ＩＣ２０の外周面に収縮力抑制部材を設けても、封止材１７が収縮したとき、収縮力抑制部材１８が変形することで、封止材１７の収縮力が、保持基板１５の側壁２４ａに及ぶのを抑制することができる。これにより、個別液室基板１２と保持基板１５とからなる基板が反るのを抑制することができる。

次に、実施形態に係る液滴吐出ヘッド１０を備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図７は本インクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図であり、図８は機構部の要部平面図である。
このインクジェット記録装置はシリアル型のインクジェット記録装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主ガイドロッド２３１、従ガイドロッド２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図５中の矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液滴吐出ヘッドのユニットが装着されている。この液滴吐出ヘッドのユニットは、記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けている。記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液滴吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成している。そして、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液滴吐出ヘッドを備えることもできる。また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向している。そして、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。この給紙部から給紙された用紙２４２が記録ヘッド２３４の下方側に送り込まれる。このために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とが備わっている。また、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。

また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備えている。そして、排紙ローラ２６２の下方には排紙トレイ２０３が備わっている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置している。そして、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内される。そして、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加される。この場合、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。このように、この画像形成装置では本発明に係る液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行うことができて、高速で、かつ高画質な画像を形成することができる。

次に、実施形態に係る液滴吐出ヘッド１０を備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の他の構成例について説明する。図９は本インクジェット記録装置の別の機構部全体の概略構成図である。このインクジェット記録装置はライン型のインクジェット記録装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備えている。この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録する。その後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備えている。両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込む。そして、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。ここで、画像形成部４０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の液滴吐出ヘッド１０で構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。

また、各記録ヘッド４１１に対応して記録ヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備えている。パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。

更に、ライン型記録ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数の記録ヘッドを用いることもできる。また、記録ヘッドとこの記録ヘッドにインクを供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙される。そして、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。

また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。搬送機構４０５は、搬送ベルト４３３、帯電ローラ４３４、プランテン部材４３５及び押さえコロ４３６を有している。そして、搬送ベルト４３３は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルトである。帯電ローラ４３４は、搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラである。プラテン部材４３５は、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持する部材である。押さえコロ４３６は、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付けている。その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなども有している。この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電される。そして、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出する。これにより、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。

このように、このインクジェット記録装置においては、後述するように共通電極の低抵抗化及び層間剥離の抑制により、液滴吐出の均一性を向上させることが可能となる。上記実施形態では本発明に係る液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液体の滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。

また、上述では、個別液室２を昇圧して、ノズルからインク滴を吐出する昇圧手段として、圧電素子１４を用いた圧電アクチュエータ方式を採用しているが、静電アクチュエータ方式、また、ヒータなどを用いて個別液室２内に気泡を発生させて、個別液室を昇圧させてノズルからインク滴を吐出するサーマル方式を用いることができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
個別液室２などの液室の圧力を昇圧させて、液室内の液をノズル１１ａから吐出させる圧電素子１４などの昇圧手段を駆動制御する駆動ＩＣ２０などの駆動制御部と、駆動制御部が収容される収容部２４の収容壁２４ａを有する保持基板１５などの部材と、昇圧手段と制御駆動部との接続部を封止する封止材１７とを備えた液滴吐出ヘッド１０において、収容壁と駆動制御部との隙間に封止材を有する構成であって、収容部２４の内周面の少なくとも一部に、製造時に発生する封止材１７の収縮力を吸収して、収容壁に前記収縮力が及ぶのを抑制した収縮力抑制部材１８を設けた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、液滴吐出ヘッドの反りを抑制することができる。

（態様２）
（態様１）の液滴吐出ヘッド１０において、収縮力吸収部材１８として、弾性部材を用いた。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、収縮力吸収部材１８が弾性変形することで、封止材１７の収縮力を吸収することができ、液滴吐出ヘッド１０の反りを抑制することができる。

（態様３）
また、（態様２）の液滴吐出ヘッドにおいて、弾性部材として、封止材１７よりも高い弾性率を有する部材を用いた。
かかる構成を備えることで、収縮力吸収部材１８を良好に弾性変形させることができ、封止材１７の収縮力を良好に吸収することができる。

（態様４）
また、（態様１）乃至（態様３）いずれかの液滴吐出ヘッド１０において、当該液滴吐出ヘッド１０は、収容壁２４ａを有する保持基板１５などの基板を圧電素子１４などの昇圧手段が形成された基板に接合した後、封止材１７を、収容壁２４ａと駆動ＩＣ２０などの駆動制御部との間の隙間に充填する工程を経て製造されたものである。
かかる構成を備えることで、収容壁２４ａを有する基板の接合不良を防止し、かつ、液滴吐出ヘッド１０の小型化を図ることができる。

（態様５）
また、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、上記液滴吐出ヘッドとして、（態様１）乃至（態様４）いずれかに記載の態様の液滴吐出ヘッドを用いた。
かかる構成を備えることで、良好な画像を得ることができる。

２：個別液室
３：流体抵抗部
４：共通液室
５：インク供給口
１０：液滴吐出ヘッド
１１ａ：ノズル
１１：ノズル板
１２：個別液室基板
１３：振動板
１４：圧電素子
１４ａ：下部電極
１４ｂ：圧電体
１４ｃ：上部電極
１４ｄ：個別配線
１４ｅ：共通配線
１５：保持基板
１６：凹部
１７：封止材
１８：収縮力吸収部材
２４：収容部
２４ａ：側壁（収容壁）
３０：個別配線パッド（接続電極）
４１ａ：第１絶縁膜
４１ｂ：メタル層
４１ｃ：第２絶縁膜

特開２００６−２８１６４８号公報

Claims (5)

1. 液室の圧力を昇圧させて、液室内の液をノズルから吐出させる昇圧手段を駆動制御する駆動制御部と、
   前記駆動制御部が収容される収容部の収容壁を有する部材と、
   前記昇圧手段と前記制御駆動部との接続部を封止する封止材とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記収容壁と前記駆動制御部との隙間に前記封止材を有する構成であって、
   前記収容部の収容壁のうち少なくとも前記収容部の長手方向に沿う収容壁には、製造時に発生する前記封止材の収縮力を吸収して前記収容部の長手方向に沿う収容壁に前記収縮力が及ぶのを抑制した収縮力抑制部材が被覆されており、
   該収縮力抑制部材の前記制御駆動部側の面に前記封止材が固着していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、
   収縮力抑制部材として、弾性部材を用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項２の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記弾性部材として、前記封止材よりも高い弾性率を有する部材を用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至３いずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
   当該液滴吐出ヘッドは、前記収容壁を有する基板を前記昇圧手段が形成された基板に接合した後、前記封止材を、前記収縮力抑制部材と前記駆動制御部との間の隙間に充填する工程を経て製造されたものであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、
   上記液滴吐出ヘッドとして、請求項１至４いずれかの液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。

Images