JP5505223B2 - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの作製方法、インクカートリッジ、インクジェット記録装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に用いられる液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）及びその液滴吐出ヘッドの作製方法、及び、その液滴吐出ヘッドを用いたインクカートリッジ、及び、前記液滴吐出ヘッドまたは前記インクカートリッジを備えたインクジェット記録装置、及び、そのインクジェット記録装置を画像形成部に備えたプリンタ、ファクシミリ、複写装置、あるいはこれらの機能を有する複合機等の画像形成装置に関する。

インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できること、光沢紙等を使用して写真画質の画像形成が行えること、など多くの利点を有する。この中でも記録が必要な時にのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。そして、このインクジェット記録装置は、プリンタとして利用される他、ファクシミリ、複写装置、あるいはこれらの機能を有する複合機等の画像形成装置の画像形成部に用いられている。

インクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で吐出室内のインクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。

このような液滴吐出ヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のものなどがある。ピエゾ型のものにはＤ３３方向の変形を利用した縦振動型、Ｄ３１方向の変形を利用した横振動（ベンドモード）型、更には剪断変形を利用したシェアモード型等がある。その中で近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立されていて、かつ、コストの安いシリコン（Ｓｉ）基板に加圧室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータ構成が提案されている。また、アクチュエータを形成したインクジェットヘッドに直接、駆動用の集積回路（以下、ドライバＩＣと言う）を搭載した構成も提案されている（例えば特許文献１〜３）。

ドライバＩＣが個別液室基板に直接搭載されている構成の液滴吐出ヘッドでは、従来、ドライバＩＣの面積分だけ個別液室基板上に設置場所を設けなければならず、例えば特許文献１に記載の従来技術では、チップの中央にドライバＩＣを搭載したものであるが、この場合、ドライバＩＣの大きさ分のスペースをチップ上に確保しなければならず、チップサイズの小型化に限界があった。そのためにシリコン製である個別液室基板の１枚のウエハからの取り数が少なくなりコストが上がってしまう。また、チップサイズの小型化が限られると印字の際主走査方向の走査距離が長くなってしまい、印字速度を上げることができない。さらにはドライバＩＣの放熱に対する対策が十分でなく不良の原因になるなど、多くの問題があった。

また、特許文献２に記載の従来技術でも同様にチップ中央にドライバＩＣを搭載したものであるが、この場合も、ドライバＩＣの大きさ分のスペースをチップ上に確保しなければならず、チップサイズの小型化に限界があるために、１枚のウエハからの取り数が少なくなりコストが上がってしまう。さらに印字の際主走査方向の走査距離が長くなってしまい、印字速度を上げることができなくなってしまう、ドライバＩＣの放熱対策が不十分など、さまざまな問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、チップサイズを小型化することができ、コストを下げることができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。また、本発明はその液滴吐出ヘッドの作製方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、その液滴吐出ヘッドを用いたインクカートリッジを提供することを目的とする。さらに本発明は、その液滴吐出ヘッドまたはインクカートリッジを備えたインクジェット記録装置を提供することを目的とし、さらには、そのインクジェット記録装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下の［１］〜［１３］の解決手段を採っている。
［１］：複数のノズル穴が形成されたノズル基板と、前記ノズル基板の各ノズル穴に対応する複数の圧力室と該圧力室の一辺を成す振動板とアクチュエータとが設けられた個別液室基板と、前記個別液室基板の各アクチュエータを駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記個別液室基板の各圧力室に液滴を供給するインク供給口と共通液室とが設けられ前記個別液室基板と接合される共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記ドライバＩＣの出力端子が、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合されており、前記ドライバＩＣが前記個別液室基板の前記振動板上にオーバーハングして設置されていることを特徴とする（請求項１）。
［２］：［１］に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室基板には、前記個別液室基板上に設置された前記ドライバＩＣが収納される凹部を設けたことを特徴とする（請求項２）。
［３］：［１］または［２］に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面が、前記個別液室基板にダミーバンプによって接合されていることを特徴とする（請求項３）。
［４］：［１］乃至［３］の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面以外の面が、充填剤により前記共通液室基板に接合されていることを特徴とする（請求項４）。
［５］：［４］に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記充填剤として熱伝導率の高い材料を用いたことを特徴とする（請求項５）。

［６］：複数のノズル穴が形成されたノズル基板と、前記ノズル基板の各ノズル穴に対応する複数の圧力室と該圧力室の一辺を成す振動板とアクチュエータとが設けられた個別液室基板と、前記個別液室基板の各アクチュエータを駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記個別液室基板の各圧力室に液滴を供給するインク供給口と共通液室とが設けられ前記個別液室基板と接合される共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドの作製方法において、複数のノズル穴を形成したノズル基板と、前記ノズル基板の各ノズル穴に対応する複数の圧力室と該圧力室の一辺を成す振動板とアクチュエータとを設けた個別液室基板とを作製し、前記個別液室基板の前記圧力室が設けられた側に前記ノズル基板を接合するとともに、前記個別液室基板の各圧力室に液滴を供給するインク供給口となる貫通穴と共通液室とドライバＩＣを収納するための凹部とを設けた共通液室基板を作製し、前記ドライバＩＣの出力端子を、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合して前記ドライバＩＣを前記個別液室基板の前記振動板上にオーバーハングして設置した後、前記共通液室基板の凹部内に前記ドライバＩＣが収まるようにして前記個別液室基板との位置合わせをし、前記共通液室基板を前記個別液室基板に接合することを特徴とする（請求項６）。
［７］：［６］に記載の液滴吐出ヘッドの作製方法において、前記ドライバＩＣの出力端子を、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合する際に、前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面を、前記個別液室基板にダミーバンプによって接合することを特徴とする。
［８］：［６］または［７］に記載の液滴吐出ヘッドの作製方法において、前記共通液室基板を前記個別液室基板に接合する前に、前記ドライバＩＣの前記共通液室基板の凹部と対向する面、もしくは前記共通液室基板の前記凹部内面の少なくとも一方に充填剤を塗布しておき、前記共通液室基板の前記凹部内に前記ドライバＩＣが収まるように位置合わせして前記共通液室基板を前記個別液室基板に接合することにより、前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面以外の面を、前記充填剤により前記共通液室基板に接合することを特徴とする（請求項８）。
［９］：液滴吐出ヘッドであって、［６］乃至［８］の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドの作製方法で作製され、前記ドライバＩＣの出力端子が、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合され、前記ドライバＩＣが前記個別液室基板の前記振動板上にオーバーハングして設置されているとともに、前記共通液室基板に設けた凹部に前記ドライバＩＣが収納されている構造を有することを特徴とする（請求項９）。

［１０］：インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体化したインクカートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドとして、［１］乃至［５］、［９］の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする（請求項１０）。
［１１］：液体吐出ヘッドから液滴を吐出させて被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、前記液滴吐出ヘッドとして、［１］乃至［５］、［９］の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする（請求項１１）。
［１２］：インクカートリッジのヘッド部から液滴を吐出させて被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、前記インクカートリッジとして、［１０］に記載のインクカートリッジを備えたことを特徴とする（請求項１２）。
［１３］：画像形成装置であって、［１１］または［１２］に記載のインクジェット記録装置を画像形成部に備えたことを特徴とする（請求項１３）。

本発明の液滴吐出ヘッドは、ドライバＩＣの出力端子が、個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合されており、ドライバＩＣが個別液室基板の振動板上にオーバーハングして設置されている構成のため、共通液室基板を含むチップサイズがドライバＩＣの面積に制限されることなく、チップサイズを小型化することができ、コストを下げることができる。また、共通液室基板には、個別液室基板上に設置されたドライバＩＣが収納される凹部を設けたことにより、液滴吐出ヘッドの厚さをさらに薄くすることができ、チップサイズをさらに小型化することができる。
また、液滴吐出ヘッドのチップサイズの小型化により、インクジェット記録装置に搭載した際に印字速度を向上させることができる。さらに、ドライバＩＣと個別液室が近接していることからドライバＩＣの発熱を放熱する効果が得られる。
また、本発明の液滴吐出ヘッドでは、上記の構成に加えて、ドライバＩＣをダミーバンプにより個別液室基板に固定することで、ドライバＩＣのふらつきを抑えることができ、電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。
さらに本発明の液滴吐出ヘッドでは、上記の構成に加え、ドライバＩＣを充填剤により共通液室基板に固定することで、ドライバＩＣのふらつきや振動を抑えることができ、電気的接続の信頼性向上をさらに図ることができる。

本発明のインクカートリッジは、上記のような構成及び効果を有する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。

本発明に係るインクジェット記録装置によれば、上記のような構成及び効果を有する液滴吐出ヘッドまたはインクカートリッジを搭載したので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。

また、本発明では、上記のインクジェット記録装置を画像形成部に搭載することにより、低コスト化を図ることができるプリンタ、ファクシミリ、複写装置、あるいはこれらの機能を有する複合機等の画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係る液滴吐出ヘッドの個別液室基板を真上から見た要部平面図である。 図１の液滴吐出ヘッドのＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。 図１の液滴吐出ヘッドのＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。 図１のＸ−Ｘ’線に沿った断面構造の液滴吐出ヘッドの作製工程を示すフロー図である。 図１、図２の構成に加えて、ダミーバンプを設けた例を示す図である。 本発明の実施例２にかかる液滴吐出ヘッドの図１のＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。 本発明の実施例３に係るインクカートリッジの斜視図である。 本発明の実施例４に係るインクジェット記録装置の内部を透視して示す斜視説明図である。 図８に示すインクジェット記録装置の機構部の構成説明図である。

本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、複数のノズル穴が形成されたノズル基板と、各ノズルに対応する複数の圧力室及びアクチュエータとが設けられた個別液室基板と、アクチュエータを駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、圧力室に液滴を供給するインク供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記ドライバＩＣの出力端子が前記アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合されており、前記ドライバＩＣが前記振動板上にオーバーハングしており、さらには前記ドライバＩＣが前記共通液室基板に設けた凹部に収納されている構成としたものである。このため、共通液室基板を含むチップサイズがドライバＩＣの面積に制限されることなく、チップサイズを小型化することができ、コストを下げることができる。また、チップの小型化によりインクジェット記録装置の印字速度を向上させることができる。さらに、ドライバＩＣと個別液室が近接していることからドライバＩＣの発熱を放熱する効果が得られる。
以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照して詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明の実施例１にかかる液滴吐出ヘッドの個別液室基板を真上から見た要部平面図である。図中のＹ−Ｙ’線方向が記録時の主走査方向、Ｘ−Ｘ’線方向が副走査方向である。図２は図１の液滴吐出ヘッドのＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。図３は図１の液滴吐出ヘッドのＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
図１〜図３に示す液滴吐出ヘッド１０００は、ノズル基板（以下、ノズル板と言う）３に設けたノズル穴３０から液滴を吐出するサイドシュータータイプのものであり、圧電型アクチュエータ２６により駆動される方式のものである。

図１〜図３に示すように、液滴吐出ヘッド１０００は、共通液室基板１、個別液室基板２、ノズル板３の３つの基板から構成されている。個別液室基板２の一方の面（アクチュエータ２６が設けられた側の面）には共通液室基板１が接合されており、個別液室基板２の他方の面にはノズル板３が接合されている。また、液滴吐出ヘッド１０００には、圧電型アクチュエータ２６の個別電極２４に駆動信号を供給するドライバＩＣ４（図１ではドラーバＩＣを透視して図示している）が設けられている。

個別液室基板２は、個別液室である圧力室２１の一部壁面を形成する振動板２０と、該振動板２０を介して圧力室２１と対向する側に設けた圧電型アクチュエータ２６とから形成されており、圧電型アクチュエータ２６は、共通電極２３と圧電素子２５と個別電極２４とから形成されている。また、圧力室２１は流体抵抗２２を通じて共通液室基板１の貫通穴１１に連通している。共通液室基板１は、共通液室１０と、各圧力室２１にインクを供給する貫通穴１１と、ドライバＩＣ４が収納される凹部１２とから構成されている。

図３に示すように、各圧力室２１は細長い直方体の形状をしており、図１の主走査方向（Ｙ−Ｙ’線方向）に沿って２列配置され、副走査方向（Ｘ−Ｘ’線方向）に沿って例えば３００ｄｐｉ（dots per inch）の解像度で複数個配列されている。
個別電極２４は圧電型アクチュエータ２６から図１のように引き出されてドライバＩＣ４の接続端子（図示せず）とバンプ接合４０により電気的に接続される。このとき本実施例では、図２に示すようにドライバＩＣ４が振動板２０上にオーバーハングしている構造となっている。

なお、上記のように、ドライバＩＣ４が振動板２０上にオーバーハングしている構造の場合、バンプ接合４０した位置からドライバＩＣ４の端部までのオーバーハング量が大きいと、ドライバＩＣ４が個別液室基板２に接合される箇所が狭いため、ドライバＩＣ４がふらついてしまう恐れがある。
そこで、そのような場合には、図５（ａ）に示すように、電気的接続に必要なバンプ４０とは別の箇所にダミーのバンプ（ダミーバンプ）４２を設け、ドライバＩＣ４の個別液室基板２に対する面を、個別電極基板２に接合する。具体的には、例えば図５（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ４の個別液室基板２に対する面の４隅をダミーバンプ４２で個別電極基板２に接合する。このようにすることにより、ドライバＩＣ４のふらつきを確実に抑えることができる。

以上のようにして形成された液滴吐出ヘッド１０００においては、各圧力室２１内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、ドライバＩＣ４を通じて圧電型アクチュエータ２６の個別電極２４に電圧パルスを印加することにより、圧電素子２５が振動板２０と平行な方向に収縮を起こし、その結果、振動板２０は圧力室２１側に撓む。これにより、圧力室２１内の圧力が急激に上昇して、圧力室２１に連通するノズル穴３０から記録液が吐出する。パルス電圧印加後は、縮んだ圧電素子２５が元に戻ることから撓んだ振動板２０は元の位置に戻るため、圧力室２１内が共通液室１０内に比べて負圧となり、共通液室１０から流体抵抗２２部を介してインクが圧力室２１に供給される。これを繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッド１００に対向して配置した不図示の被記録媒体（記録用紙等）に画像を形成する。

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの作製方法及び具体的な構成例について詳細に説明する。
本実施例を、図４をもとに説明する。図４は図１のＸ−Ｘ’線に沿った断面構造の液滴吐出ヘッドの作製工程を示すフロー図である。
本実施例においては個別液室基板２を構成するシリコン基板に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成していく。
まず、図４（ａ）に示すように、厚み２５０μｍの＜１００＞シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を０．５μｍ及びシリコンを１．０μｍを張り合わせたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板２を用いる。このＳＯＩ基板２の表面にパイロ酸化法によりシリコン酸化膜を０．６μｍ成膜する。
その後、図４（ｂ）に示すように、圧電素子の共通電極２３となるＰｔ層をスパッタ法により０．１μｍ成膜し、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いたパターニング法（以下、リソエッチ法と言う）により、共通電極２３層のパターニングを行なう。更にスパッタ法により圧電素子の圧電材層２５、個別電極２４をそれぞれ１．０μｍ、０．１μｍづつ成膜した後、リソエッチ法により両方の膜を同じマスクでパターニングし、図４（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板２上の圧力室に対応する部分に圧電素子部（圧電型アクチュエータ）２６を形成する。

次に、ＳＯＩ基板の表面にシリコン酸化膜を形成した際に同時に形成されていたシリコン基板の裏面側のシリコン酸化膜をリソエッチ法によりパターニングし、更にこの酸化膜をマスクにしてシリコン基板をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングによりエッチングし、図４（ｄ）に示すように、圧力室２１を形成して、個別液室基板２を作製する。

次に、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製したノズル基板３を、図４（ｅ）に示すように、個別液室基板２の圧力室２１側に接着する。
なお、ノズル基板３は＜１１０＞シリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも良いし、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品で代用しても構わない。

次に、別途にシリコン基板に、リソエッチ法で、流体抵抗２２部と共通液室１０となる凹部、貫通穴１１及びドライバＩＣ収納用の凹部１２を形成してある図２に示す構造の共通液室基板１を作製しておく。
そして、別途用意したドライバＩＣ４の出力端子を、図２のように、個別液室基板２の各アクチュエータ（圧電素子部）２６の個別電極２４及び共通電極２３から引き出された入力端子に、フリップチップボンディング等によりバンプ接合して、ドライバＩＣ４を個別液室基板２の振動板２０上にオーバーハングして設置した後、共通液室基板１の凹部１２内にドライバＩＣ４が収まるようにして個別液室基板２との位置合わせをし、図４（ｆ）に示すように、共通液室基板１を個別液室基板２に接合する（図４（ｆ）ではドライバＩＣの図示を省略している）。
以上の作製工程により、図１〜３に示す構成の本実施例の液滴吐出ヘッド１０００が完成する。

なお、図５に示したように、電気的接続に必要なバンプ４０とは別の箇所にダミーバンプ４２を設け、ドライバＩＣ４の個別液室基板２に対する面を、個別電極基板２に接合した構成とする場合には、上記の作製工程において、ドライバＩＣ４の出力端子を、個別液室基板２の各アクチュエータ２６から引き出された入力端子にバンプ接合する際に、ドライバＩＣ４の個別液室基板２に対する面（例えば図５（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ４の個別液室基板２に対する面の４隅）を、個別液室基板２にダミーバンプ４２によって接合する。

以上に説明した本実施例の液滴吐出ヘッド１０００は、ドライバＩＣ４の出力端子が、個別液室基板２の各アクチュエータ２６から引き出された入力端子にバンプ接合されており、ドライバＩＣ４が個別液室基板２の振動板２０上にオーバーハングして設置されている構成のため、共通液室基板１を含むチップサイズがドライバＩＣ４の面積に制限されることなく、チップサイズを小型化することができ、コストを下げることができる。また、共通液室基板１には、個別液室基板２上に設置されたドライバＩＣ４が収納される凹部１２を設けたことにより、液滴吐出ヘッド１０００の厚さをさらに薄くすることができ、チップサイズをさらに小型化することができる。
また、液滴吐出ヘッド１０００のチップサイズの小型化により、後述するインクジェット記録装置に搭載した際に印字速度を向上させることができる。さらに、ドライバＩＣ４と個別液室が近接していることからドライバＩＣ４の発熱を放熱する効果が得られる。
また、本実施例の液滴吐出ヘッド１０００では、上記の構成に加えて、ドライバＩＣ４をダミーバンプ４２により個別液室基板２に固定することで、ドライバＩＣ４のふらつきを抑えることができ、電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。

［実施例２］
次に図６は、本発明の実施例２にかかる液滴吐出ヘッドの図１のＹ−Ｙ’線に沿った断面図である。なお、実施例１の図２と同一部分の符号と説明は省略する。
実施例２にかかる液滴吐出ヘッド１０００は、ドライバＩＣ４のふらつきを防止するために、ドライバＩＣ４と共通液室基板１の凹部１２とを充填剤４３を介して接合したものである。

このように、ドライバＩＣ４と共通液室基板１の凹部１２とを充填剤４３を介して接合した構成とする場合には、実施例１で述べた作製工程において、共通液室基板１を個別液室基板２に接合する前に、ドライバＩＣ４の共通液室基板１の凹部１２と対向する面、もしくは共通液室基板１の凹部内面の少なくとも一方に充填剤４３を塗布しておき、共通液室基板１の凹部内にドライバＩＣが収まるように位置合わせして共通液室基板１を個別液室基板２に接合することにより、ドライバＩＣ４の個別液室基板２に対する面以外の面を、充填剤４３により共通液室基板１に接合する。

本実施例の液滴吐出ヘッド１０００では、実施例１の構成に加え、ドライバＩＣ４を充填剤４３により共通液室基板１に固定することで、ドライバＩＣのふらつきや振動を抑えることができ、電気的接続の信頼性向上をさらに図ることができる。
また、ここで用いる充填剤４３としては、熱伝導率の高いものであれば、ドライバＩＣ４の熱を充填剤４３を介して共通液室基板１から放熱することができ、ドライバＩＣ４の放熱効果をより高めることができる。
なお、熱伝導の良い充填剤の一例としては、シリコーン、ポリエチレン、ポリエステル等の各種樹脂材料やゴム材料に、アルミナやカーボン等を添加したもの等が使用される。

［実施例３］
次に、本発明に係るインクカートリッジの実施例について図７を参照して説明する。
このインクカートリッジ６０は、ノズル穴３０等を有する上記各実施例のいずれかの液滴吐出ヘッドからなるインクジェットヘッド６１と、このインクジェットヘッド６１に対してインクを供給するインクタンク６２とを一体化したものである。
このようにインクジェットヘッドとインクタンク一体型のインクカートリッジ６０の場合、インクジェットヘッド６１の低コスト化、信頼性向上は、ただちにインクカートリッジ全体の低コスト化、信頼性向上につながるので、上述した実施例１、２のように、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の低コスト化、高信頼性化、製造不良低減化をすることで、インクカートリッジ６０の歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図ることができる。

［実施例４］
次に、本発明に係るインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）を搭載したインクジェット記録装置の一実施例について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同記録装置の内部を透視して示す斜視説明図、図９は同記録装置の機構部の構成説明図である。
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド９４、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ９５等で構成される印字機構部８２等を収納しており、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４が抜き差し自在に装着されている。また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができるようになっている。そして、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を印字機構部８２に取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。

印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ９３にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。

インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、記録ヘッドとして、ここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。また、実施例３のように、インクジェットヘッドとインクタンクを一体化したインクカートリッジを用いてもよい。

ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。

一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。

記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。

また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

このように、本実施例のインクジェット記録装置においては、本発明を実施した実施例１、２の何れかのインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、あるいは実施例３のヘッド一体型のインクカートリッジを搭載しているので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。また、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。

以上に説明したインクジェット記録装置は、プリンタとして好適に利用できるが、このインクジェット記録装置を画像形成部に備え、その画像形成部の上部に原稿画像を読み取る画像読取装置（スキャナ）を搭載し、画像読取装置（スキャナ）で読み取った原稿画像の画像情報を画像処理部で記録用の画像データに変換して画像形成部（インクジェット記録装置）で被記録媒体（用紙等）に画像を形成する構成とすれば、複写装置の構成とすることができる。さらに通信機能を付加して外部回線（電話回線、光回線等）と接続すればファクシミリとして利用でき、さらにローカリエリアネットワーク（ＬＡＮ）等と接続すれば、ネットプリンタ、複写装置、ファクシミリの機能を有する画像形成装置（デジタル複合機）の構成とすることができる。

１：共通液室基板
２：個別液室基板（ＳＯＩ基板）
３：ノズル板（ノズル基板）
４：ドライバＩＣ
１０：共通液室
１１：貫通穴（インク供給口）
１２：凹部
２０：振動板
２１：圧力室（個別液室）
２２：流体抵抗
２３：共通電極
２４：個別電極
２５：圧電素子
２６：アクチュエータ
２７：隔壁
３０：ノズル穴
４０：バンプ接合
４２：ダミーバンプ
４３：充填剤
６０：インクカートリッジ
６１：インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）
６２：インクタンク
８１：装置本体
８２：印字機構部
８３：用紙（被記録媒体）
８４：給紙カセット
８５：手差しトレイ
８６：排紙トレイ
９１：主ガイドロッド
９２：従ガイドロッド
９３：キャリッジ９３
９４：記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
９５：インクカートリッジ
９７：主走査モータ
９８：駆動プーリ
９９：従動プーリ
１００：タイミングベルト
１０１：給紙ローラ
１０２：フリクションパッド
１０３：ガイド部材
１０４：搬送ローラ
１０５：搬送コロ
１０６：先端コロ
１０７：副走査モータ
１０９：印写受け部材
１１１：搬送コロ
１１２：拍車
１１３：排紙ローラ
１１４：拍車
１１５、１１６：ガイド部材
１１７：回復装置
１０００：液滴吐出ヘッド

特開２００６−２５６２２４号公報 ＷＯ０１／０６２４９９号公報 特開平７−２８５２１９号公報

Claims (13)

1. 複数のノズル穴が形成されたノズル基板と、前記ノズル基板の各ノズル穴に対応する複数の圧力室と該圧力室の一辺を成す振動板とアクチュエータとが設けられた個別液室基板と、前記個別液室基板の各アクチュエータを駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記個別液室基板の各圧力室に液滴を供給するインク供給口と共通液室とが設けられ前記個別液室基板と接合される共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ドライバＩＣの出力端子が、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合されており、前記ドライバＩＣが前記個別液室基板の前記振動板上にオーバーハングして設置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記共通液室基板には、前記個別液室基板上に設置された前記ドライバＩＣが収納される凹部を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面が、前記個別液室基板にダミーバンプによって接合されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至３の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面以外の面が、充填剤により前記共通液室基板に接合されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記充填剤として熱伝導率の高い材料を用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 複数のノズル穴が形成されたノズル基板と、前記ノズル基板の各ノズル穴に対応する複数の圧力室と該圧力室の一辺を成す振動板とアクチュエータとが設けられた個別液室基板と、前記個別液室基板の各アクチュエータを駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、前記個別液室基板の各圧力室に液滴を供給するインク供給口と共通液室とが設けられ前記個別液室基板と接合される共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドの作製方法において、
   複数のノズル穴を形成したノズル基板と、前記ノズル基板の各ノズル穴に対応する複数の圧力室と該圧力室の一辺を成す振動板とアクチュエータとを設けた個別液室基板とを作製し、前記個別液室基板の前記圧力室が設けられた側に前記ノズル基板を接合するとともに、
   前記個別液室基板の各圧力室に液滴を供給するインク供給口となる貫通穴と共通液室とドライバＩＣを収納するための凹部とを設けた共通液室基板を作製し、
   前記ドライバＩＣの出力端子を、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合して前記ドライバＩＣを前記個別液室基板の前記振動板上にオーバーハングして設置した後、前記共通液室基板の凹部内に前記ドライバＩＣが収まるようにして前記個別液室基板との位置合わせをし、前記共通液室基板を前記個別液室基板に接合することを特徴とする液滴吐出ヘッドの作製方法。
7. 請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの作製方法において、
   前記ドライバＩＣの出力端子を、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合する際に、前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面を、前記個別液室基板にダミーバンプによって接合することを特徴とする液滴吐出ヘッドの作製方法。
8. 請求項６または７に記載の液滴吐出ヘッドの作製方法において、
   前記共通液室基板を前記個別液室基板に接合する前に、前記ドライバＩＣの前記共通液室基板の凹部と対向する面、もしくは前記共通液室基板の前記凹部内面の少なくとも一方に充填剤を塗布しておき、前記共通液室基板の前記凹部内に前記ドライバＩＣが収まるように位置合わせして前記共通液室基板を前記個別液室基板に接合することにより、前記ドライバＩＣの前記個別液室基板に対する面以外の面を、前記充填剤により前記共通液室基板に接合することを特徴とする液滴吐出ヘッドの作製方法。
9. 請求項６乃至８の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドの作製方法で作製され、前記ドライバＩＣの出力端子が、前記個別液室基板の各アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合され、前記ドライバＩＣが前記個別液室基板の前記振動板上にオーバーハングして設置されているとともに、前記共通液室基板に設けた凹部に前記ドライバＩＣが収納されている構造を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
10. インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体化したインクカートリッジにおいて、
    前記液滴吐出ヘッドとして、請求項１乃至５、請求項９の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
11. 液体吐出ヘッドから液滴を吐出させて被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、
    前記液滴吐出ヘッドとして、請求項１乃至５、請求項９の何れか一つに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
12. インクカートリッジのヘッド部から液滴を吐出させて被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、
    前記インクカートリッジとして、請求項１０に記載のインクカートリッジを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
13. 請求項１１または１２に記載のインクジェット記録装置を画像形成部に備えたことを特徴とする画像形成装置。

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