液体噴射ヘッドおよびプリンタ
【課題】ノズル孔が高密度に配置された液体噴射ヘッドおよびこれを有するプリンタを提供する。
【解決手段】本発明に係る液体噴射ヘッド１０００は、第１基板１０と、第１基板の上方に形成された第２基板２０と、第２基板に形成された複数の圧力室２６と、第２基板に形成され、各圧力室にインクを貯留するためのリザーバ２２と、圧力室の上方に形成された振動板３０と、振動板の上方であって、各圧力室に対応する位置に形成された圧電素子４０と、圧電素子と電気的に接続された内部配線７０と、ノズル孔５２を有するノズルプレート部材５０と、を含み、圧力室は、該圧力室の水平方向の一端においてリザーバと連通し、該圧力室の水平方向の他端においてノズル孔と連通している、ユニットヘッド１００を複数含み、複数のユニットヘッドは、上下方向に積層され、各ユニットヘッドは、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有し、内部配線と外部配線とが、配線接続領域で電気的に接続されている。
【解決手段】本発明に係る液体噴射ヘッド１０００は、第１基板１０と、第１基板の上方に形成された第２基板２０と、第２基板に形成された複数の圧力室２６と、第２基板に形成され、各圧力室にインクを貯留するためのリザーバ２２と、圧力室の上方に形成された振動板３０と、振動板の上方であって、各圧力室に対応する位置に形成された圧電素子４０と、圧電素子と電気的に接続された内部配線７０と、ノズル孔５２を有するノズルプレート部材５０と、を含み、圧力室は、該圧力室の水平方向の一端においてリザーバと連通し、該圧力室の水平方向の他端においてノズル孔と連通している、ユニットヘッド１００を複数含み、複数のユニットヘッドは、上下方向に積層され、各ユニットヘッドは、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有し、内部配線と外部配線とが、配線接続領域で電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドおよびプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般的に、インク滴を吐出するためのノズル孔が形成されたノズルプレートと、ノズル孔に連通する圧力室を有するキャビティプレートと、を備え、駆動部により圧力室に圧力を加えることにより、インク滴をノズル孔から吐出する。このようなインクジェットヘッドでは、印刷速度の高速化を目的として、ノズル孔を高密度に配置することが求められている。
【０００３】
従来のインクジェットヘッドは、例えば、特許文献１に示すように、ノズルプレートの厚さ方向と、キャビティプレートの厚さ方向とが、同一の方向であり、キャビティプレートの厚さ方向にインク滴を吐出していた。
【特許文献１】特開２００７−３８５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ノズル孔が高密度に配置された液体噴射ヘッドおよびこれを有するプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
第１基板と、
前記第１基板の上方に形成された第２基板と、
前記第２基板に形成された複数の圧力室と、
前記第２基板に形成され、各前記圧力室にインクを貯留するためのリザーバと、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方であって、各前記圧力室に対応する位置に形成された圧電素子と、
前記圧電素子と電気的に接続された内部配線と、
ノズル孔を有するノズルプレート部材と、を含み、
前記圧力室は、該圧力室の水平方向の一端において前記リザーバと連通し、該圧力室の水平方向の他端において前記ノズル孔と連通している、ユニットヘッドを複数含み、
複数の前記ユニットヘッドは、上下方向に積層され、
各前記ユニットヘッドは、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域を有し、
前記内部配線と外部配線とが、前記配線接続領域で電気的に接続されている。
【０００６】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、後述するようにノズル孔が高密度に配置されることができる。
【０００７】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【０００８】
また、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ｃ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｄ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃ部材とＤ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ｃ部材とＤ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
【０００９】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記配線接続領域は、前記第１基板に設けられていることができる。
【００１０】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記配線接続領域は、前記第２基板に設けられていることができる。
【００１１】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
さらに、前記圧電素子を制御する駆動ＩＣを有することができる。
【００１２】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
さらに、前記ユニットヘッドと接合されている第３基板を有し、
前記駆動ＩＣは、前記第３基板に形成されることができる。
【００１３】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第３基板は、前記ユニットヘッドの前記配線接続領域に接合されていることができる。
【００１４】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板または前記第２基板のいずれかに形成されることができる。
【００１５】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の上面側に形成されることができる。
【００１６】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の下面側に形成されることができる。
【００１７】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
各前記ノズルプレート部材は、積層された前記ユニットヘッドの間で連続し、一体のノズルプレートを構成していることができる。
【００１８】
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有することができる。
【００１９】
本発明に係るプリンタは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを有することができる。
【００２０】
本発明に係るライン型プリンタは、
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中で示すＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交している。
【００２２】
１．液体噴射ヘッド
図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１で示した断面Ｓに相当する。図３は、液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図であり、図２に示すＡ−Ａ線の断面に相当する。図４は、液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図であり、図３で示すＢ−Ｂ線の断面に相当する。なお、図３では、外部配線７２は、省略した。
【００２３】
液体噴射ヘッド１０００は、図１および図２に示すように、ユニットヘッド１００を複数有数する。複数のユニットヘッド１００は、Ｙ方向（上下方向）に積層される。なお、図１および図２において、ユニットヘッド１００を３個示したが、その数は特に限定されない。またノズル孔５２の数も、特に限定されない。
【００２４】
（１）まず、ユニットヘッド１００について説明する。
【００２５】
図２に示すように、ユニットヘッド１００は、第１基板１０と、第２基板２０と、振動板３０と、圧電素子４０と、ノズル孔５２を有するノズルプレート部材５０と、内部配線７０と、配線接続領域８０と、を有する。
【００２６】
第１基板１０としては、例えば、（１００）単結晶シリコン基板を用いることができる。第１基板１０は、第２基板２０に形成されたリザーバ２２、インク供給路２４および圧力室２６の一方を封止することができる。第１基板１０のＸ方向（水平方向）の長さは、ユニットヘッド１００ごとに異なっていることができる。
【００２７】
第２基板２０は、第１基板１０上に形成される。第２基板２０は、例えば、（１１０）単結晶シリコン基板であることができる。このため、第２基板２０は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）による異方性エッチングにより、精度良く加工されることができる。第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さは、ユニットヘッド１００ごとに異なっていることができる。第２基板２０は、リザーバ２２と、インク供給路２４と、圧力室２６と、を有する。
【００２８】
リザーバ２２は、インク供給室（図示しない）から供給されたインクを一時的に貯留する。インクは、リザーバ２２と連通しているインク供給路２４を通って、各圧力室２６へ供給される。インク供給路２４は、図３に示すように、Ｙ方向からみたとき、Ｚ方向の幅が圧力室２６より小さい。
【００２９】
圧力室２６は、Ｙ方向からみたとき、矩形であることができる。圧力室２６は、Ｘ方向（水平方向）の一端において、インク供給路２４を介してリザーバ２２と連通し、水平方向の他端においてノズルプレート部材５０のノズル孔５２と連通している。したがって、ユニットヘッド１００は、水平方向（Ｘ方向）にインク滴を吐出することができる。圧力室２６は、複数設けられ、その数は特に限定されない。圧力室２６は、振動板３０の変形により容積可変になっている。圧力室２６の容積変化により、ユニットヘッド１００は、ノズル孔５２からインク滴を吐出することができる。
【００３０】
ノズルプレート部材５０は、ノズル孔５２が各圧力室２６に連通するように配置される。ノズルプレート部材５０は、第１基板１０および第２基板２０の一方の側面を覆うことができる。ノズルプレート部材５０は、圧力室２６のＸ方向の一方の端を覆うことができる。ノズルプレート部材５０は、複数のノズル孔５２を有し、その数は特に限定されない。ノズル孔５２は、図３に示すように、Ｚ方向に沿って配列している。ノズルプレート部材５０は、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなることができる。
【００３１】
振動板３０は、第２基板２０上に形成される。振動板３０は、例えば、第２基板２０側から、酸化シリコン（ＳｉＯ２）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とを積層させた積層体からなることができる。振動板３０の厚さは、例えば、１μｍ〜２μｍであることができる。振動板３０は、圧電素子４０の動作によりＹ方向に変位することができ、圧力室２６の容積を変化させることができる。
【００３２】
圧電素子４０は、振動板３０上に形成される。圧電素子４０は、複数形成され、その数は特に限定されない。圧電素子４０は、各圧力室２６に対応する位置に形成される。すなわち、圧電素子４０は、振動板３０を介して、各圧力室２６の上方に形成される。圧電素子４０は、下部電極４２と、圧電体層４４と、上部電極４６と、を有する。
【００３３】
下部電極４２は、振動板３０上に形成される。下部電極４２は、圧電体層４４に電圧を印加するための一方で電極である。下部電極４２は、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物からなることができる。下部電極４２は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。下部電極４２の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることができる。
【００３４】
圧電体層４４は、下部電極４２上に形成される。圧電体層４４は、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料からなる。圧電体層４４は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３：ＰＺＴＮ）からなることができる。圧電体層４４の厚さは、例えば、３００ｎｍ〜３０００ｎｍとすることができる。圧電体層４４は、優先的に（１００）に配向していることができる。なお、「優先的に（１００）に配向している」とは、（１００）にすべての結晶が配向している場合と、例えば、７０％以上の結晶が（１００）に配向しており、（１００）に配向していない残りの結晶が（１１０）などに配向している場合と、を含むことを意味する。圧電体層４４の結晶構造は、例えば、モノクリニック構造であることができる。圧電体層４４の分極方向は、例えば、膜面垂直方向（圧電体層４４の厚さ方向）に対して、一定の角度だけ傾いているエンジニアード・ドメイン配置であることができる。
【００３５】
上部電極４６は、圧電体層４４上に形成される。上部電極４６は、圧電体層４４に電圧を印加するための他方で電極である。上部電極４６は、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物からなることができる。上部電極４６は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。上部電極４６の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることができる。
【００３６】
内部配線７０は、圧電素子４０と外部配線７２を電気的に接続する。内部配線７０と外部配線７２とは、後述する配線接続領域８０で電気的に接続される。内部配線７０は、圧電素子４０の上部電極４６と電気的に接続される。内部配線７０は、図２の例では、振動板３０を介して、第２基板２０上に形成される。内部配線７０は、少なくとも第１基板１０または第２基板２０のいずれかに形成される。
【００３７】
外部配線７２は、外部コントローラ（図示しない）からの駆動信号を伝える配線である。図示の例では、外部配線７２は、駆動ＩＣ（図示しない）を介して、内部配線７０と、電気的に接続される。外部配線７２は、駆動ＩＣが第１基板１０または第２基板２０のいずれかに形成された場合、駆動ＩＣを介さずに、内部配線７０と電気的に接続されてもよい。
【００３８】
駆動ＩＣは、外部コントローラからの駆動信号に従って各圧電素子４０を制御することができる。液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは、液体噴射ヘッド１０００とは別体に設けられることができる。
【００３９】
スペーサ部６０は、振動板３０上に形成される。スペーサ部６０は、圧電素子４０と接触しないように形成される。スペーサ部６０は、図示はしないが、圧電素子４０を、空洞部を介して覆うように形成されていてもよい。スペーサ部６０は、振動板３０を介して、圧力室２６が形成されていない第２基板２０上に形成されることができる。このため、スペーサ部６０は、例えば、振動板３０の変位による圧力室２６の容積変化を妨げることがない。スペーサ部６０は、例えば、シリコンからなることができる。スペーサ部６０は、少なくとも圧電素子４０より厚くなるように形成される。
【００４０】
（２）次に、ユニットヘッド１００を積層させた液体噴射ヘッド１０００について説明する。
【００４１】
上述のように、液体噴射ヘッド１０００は、図１および図２に示すように、ノズル孔５２からＸ方向（水平方向）に向かってインク滴を吐出するユニットヘッド１００を複数有する。
【００４２】
ユニットヘッド１００は、例えば、３個〜１０個積層されるが、その数は特に限定されない。隣り合うユニットヘッド１００同士は、図２に示すように、スペーサ部６０と第１基板１０とが接合されることにより、Ｙ方向（上下方向）に積層される。これにより、ユニットヘッド１００が有する圧電素子４０は、隣り合うユニットヘッド１００に接触することがない。ユニットヘッド１００のうち、液体噴射ヘッド１０００の端に位置し、スペーサ部６０が隣り合うユニットヘッド１００の第１基板１０と接合していないユニットヘッド１００は、圧電素子４０が外部に露出しないように、蓋部（図示しない）を設けることができる。
【００４３】
配線接続領域８０は、図３に示すように、Ｙ方向からみて、すなわち平面視において、各ユニットヘッド１００のそれぞれ重なっていない領域である。配線接続領域８０は、例えば、Ｘ方向（水平方向）に並んでいる。図示の例では、配線配線接続領域８０は、振動板３０を介して、第２基板２０上に設けられる。
【００４４】
配線接続領域８０は、図２に示すように、第１基板１０および第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さをユニットヘッド１００ごとに変えることにより設けられる。図示の例では、１のユニットヘッド１００ａの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さは、下方向に隣り合うユニットヘッド１００ｂの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さよりも短い。したがって、各ユニットヘッド１００は、Ｙ方向からみて、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有することができる。
【００４５】
ノズルプレート１５０は、図２に示すように、複数のノズルプレート部材５０からなる。すなわち、ノズルプレート部材５０は、積層されたユニットヘッド１００の間で連続しており、一体のノズルプレート１５０を構成することができる。ノズルプレート１５０は、第１基板１０、第２基板２０、圧力室２６および振動板３０に接することができる。
【００４６】
液体噴射ヘッド１０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【００４７】
液体噴射ヘッド１０００は、複数のユニットヘッド１００がＹ方向（上下方向）に積層され、ユニットヘッド１００は、ノズル孔５２からＸ方向（水平方向）にインク滴を吐出することができる。これにより、液体噴射ヘッド１０００は、例えば、Ｙ方向にインク滴を吐出する液体噴射ヘッドに比べ、Ｙ方向における隣り合うノズル孔５２の距離５２ｙ（図１参照）を小さくすることができる。すなわち、液体噴射ヘッド１０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。
【００４８】
液体噴射ヘッド１０００は、各ユニットヘッド１００が、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有することができる。液体噴射ヘッド１０００は、外部配線７２が、配線接続領域８０で内部配線７０と電気的に接続されるため、各外部配線７２が、互いに物理的に干渉することを避けることができる。したがって、液体噴射ヘッド１０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。
【００４９】
２．液体噴射ヘッドの製造方法
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５〜図７は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００の製造工程を概略的に示す断面図である。
【００５０】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、複数のユニット体１１０を形成する工程と、複数のユニット体１１０を積層して、積層体１１００を形成する工程と、積層体１１００に、ノズルプレート１５０を接合する工程と、を含む。なお、ユニット体１１０は、ノズルプレート部材５０が形成されていないユニットヘッド１００に相当する。
【００５１】
図５に示すように、第２基板２０上に振動板３０を形成する。振動板３０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とを、この順に積層することにより形成される。酸化シリコンは、例えば、熱酸化法により形成される。酸化ジルコニウムは、例えば、ジルコニウムをスパッタした後、熱酸化法により形成される。
【００５２】
次に、振動板３０上に圧電素子４０および内部配線７０を形成する。圧電素子４０は、下部電極４２、圧電体層４４および上部電極４６を、この順に積層することにより形成される。
【００５３】
下部電極４２および上部電極４６は、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法等により形成される。
【００５４】
圧電体層４４は、例えば、ゾルゲル法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、レーザーアブレーション法により形成される。圧電体層４４を形成するための焼成温度は、例えば、７００℃程度である。
【００５５】
内部配線７０は、上部電極４６と電気的に接続される。内部配線７０は、スパッタ法等の公知の方法により形成される。
【００５６】
図６に示すように、第２基板２０をパターニングして、リザーバ２２、インク供給路２４および圧力室２６を形成する。リザーバ２２、インク供給路２４および圧力室２６は、例えば、同時に形成されることができる。圧力室２６は、リザーバ２２と対向するＸ方向（水平方向）の１つの端部が開口されるように形成される。パターニングは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）をエッチングマスクとして、水酸化カリウム（ＫＯＨ）による異方性のエッチングにより行われる。第２基板２０のＹ方向におけるエッチング量は、例えば、水酸化カリウムに浸漬する時間で制御される。第２基板２０のＹ方向におけるエッチング量は、例えば、振動板３０がエッチングストッパ層となることにより制御される。第２基板２０は、（１１０）単結晶シリコンからなることができるため、水酸化カリウムにより精度良く加工されることができる。
【００５７】
次に、振動板３０上にスペーサ部６０を接合し、第２基板２０の下に第１基板１０を接合する。接合は、例えば、有機接着剤を用いて行われる。以下に示す工程において、接合は、本工程と同様に行われる。
【００５８】
以上の工程により、ユニット体１１０を製造することができる。
【００５９】
上述したユニット体１１０の製造方法において、ユニット体１１０ごとにＸ方向（水平方向）の長さが異なる第１基板１０および第２基板２０を用いることにより、Ｘ方向の長さが異なるユニット体１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃを製造することができる。
【００６０】
図７に示すように、複数のユニット体１１０ａ，１１０ｂ、１１０ｃをＹ方向に積層して積層体１１００を形成する。各ユニット体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、Ｘ方向の長さが異なるため、それぞれ重なっていない配線接続領域８０が形成される。隣り合うユニット体１１０同士は、スペーサ部６０と第１基板１０とが接合することにより積層される。
【００６１】
図２に示すように、積層体１１００に、ノズル孔５２を有するノズルプレート１５０を接合する。ノズルプレート１５０は、圧力室２６の開口されている端部を覆うように接合される。
【００６２】
次に、配線接続領域８０で、内部配線７０と外部配線７２を電気的に接続する。電気的な接続は、例えば、ワイヤボンディング技術により行われる。
【００６３】
以上の工程により、液体噴射ヘッド１０００を製造することができる。
【００６４】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、例えば、以下のような特徴を有する。
【００６５】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、複数のユニット体１１０がＹ方向（上下方向）に積層され、液体噴射ヘッド１０００は、ノズル孔５２からＸ方向（水平方向）にインク滴を吐出するように形成されることができる。これにより、液体噴射ヘッド１０００は、例えば、Ｙ方向にインク滴を吐出する液体噴射ヘッドに比べ、Ｙ方向において隣り合うノズル孔５２の距離５２ｙ（図１参照）を小さくすることができる。すなわち、ノズル孔５２が高密度に配置される液体噴射ヘッド１０００を得ることができる。
【００６６】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、各ユニットヘッド１００が、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を形成することができる。液体噴射ヘッド１０００は、外部配線７２が、配線接続領域８０で内部配線７０と電気的に接続されるため、各外部配線７２が、互いに物理的に干渉することを避けることができる。したがって、ノズル孔５２が高密度に配置される液体噴射ヘッド１０００を得ることができる。
【００６７】
３．変形例
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの変形例について説明する。なお、上述した液体噴射ヘッド１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００６８】
（１）まず、第１の変形例について説明する。
【００６９】
図８は、本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００を概略的に示す断面図である。
【００７０】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられたが、本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００は、図８に示すように、駆動ＩＣ９０を有する。
【００７１】
駆動ＩＣ９０は、例えば、ユニットヘッド１００と接合された第３基板９２に形成されることができる。なお、図示の例では、駆動ＩＣ９０は、駆動ＩＣ９０が複数設けられた駆動ＩＣパッケージ９４にパッケージされ、第３基板９２に実装されている。駆動ＩＣ９０は、圧電素子４０ごとに設けられることができる。
【００７２】
第３基板９２は、図示の例では、Ｙ方向に積層されたユニットヘッド１００のうち最も上段のユニットヘッド１００ａのスペーサ部６０上に形成される。第３基板９２としては、例えばシリコン基板を用いることができる。第３基板９２のＸ方向の長さは、隣り合うユニットヘッド１００ａの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さよりも短い。これにより、隣り合うユニットヘッド１００ａは、Ｙ方向から視て、第３基板９２と重ならない露出領域８２を得ることができる。外部配線７２と内部配線７０とが、露出領域８２および配線接続領域８０で電気的に接続されることにより、各外部配線７２が、互いに物理的に干渉することを避けることができる。
【００７３】
外部配線７２は、図示の例では、駆動ＩＣ９０を介して、内部配線７０と電気的に接続されている。外部配線７２は、例えば、ボンディングワイヤであることができる。
【００７４】
次に、本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００の製造方法について説明する。液体噴射ヘッド２０００は、上述した液体噴射ヘッド１０００の製造方法に、以下の工程を加えることで製造することができる。
【００７５】
図８に示すように、第３基板９２上に駆動ＩＣ９０を形成する。駆動ＩＣ９０は、半導体製造技術を利用したＭＥＭＳとして形成されることができし、あるいは、駆動ＩＣパッケージ９４でパッケージされた後、第３基板９２に実装されることもできる。
【００７６】
次に、最上段のユニットヘッド１００ａと第３基板９２とを接合する。例えば、ユニットヘッド１００ａのスペーサ部６０およびノズルプレート１５０と、第３基板９２とを接合してもよい。
【００７７】
次に、駆動ＩＣ９０と内部配線７０とを、電気的に接続する外部配線７２を形成する。内部配線７０と外部配線７２とは、配線接続領域８０で電気的に接続される。
【００７８】
以上の工程により、液体噴射ヘッド２０００を製造することができる。
【００７９】
本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド２０００は、駆動ＩＣ９０が設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【００８０】
（２）次に、第２の変形例について説明する。
【００８１】
図９は、本変形例に係る液体噴射ヘッド３０００を概略的に示す断面図である。
【００８２】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられたが、本変形例に係る液体噴射ヘッド３０００は、図９に示すように、駆動ＩＣ９０を有することができる。
【００８３】
駆動ＩＣ９０は、例えば、第３基板９２の上面側に形成されることができる。駆動ＩＣ９０は、圧電素子４０ごとに設けられることができる。
【００８４】
第３基板９２は、第２基板２０と、配線接続領域８０で接合されることができる。これにより、各第３基板９２は、互いに物理的に干渉することを避けることができる。図示の例では、第３基板９２の側面と第２基板２０の上面側が接合されている。第３基板９２は、支持基板（図示しない）に支持されることによって、第２基板２０に接合されていてもよい。第３基板９２としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。第３基板９２は、例えば、各ユニットヘッド１００に設けられる。
【００８５】
液体噴射ヘッド３０００の製造方法は、以下の通りである。液体噴射ヘッド３０００は、上述した液体噴射ヘッド１０００の製造方法に、以下の工程を加えることで製造することができる。
【００８６】
図９に示すように、まず、第３基板９２に駆動ＩＣ９０を形成する。
【００８７】
次に、第２基板２０と第３基板９２とを、配線接合領域８０で接合する。次に、内部配線７０と駆動ＩＣ９０を、外部配線７２によって電気的に接続する。電気的な接続は、例えば、公知のワイヤボンディング技術によって行われる。
【００８８】
以上の工程により、液体噴射ヘッド３０００を製造することができる。
【００８９】
本変形例に係る液体噴射ヘッド３０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド３０００は、駆動ＩＣ９０が設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【００９０】
（３）次に、第３の変形例について説明する。
【００９１】
図１０は、本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００を概略的に示す断面図である。図１１は、液体噴射ヘッド４０００を模式的に示す断面図であり、図１０に示すＣ−Ｃ線の断面に相当する。図１２は、液体噴射ヘッド４０００を模式的に示す断面図であり、図１１で示すＤ−Ｄ線の断面に相当する。なお、図１１では、外部配線７２は省略した。
【００９２】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられ、配線接続領域８０が第２基板２０に設けられた。本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００は、図１０に示すように、第１基板１０の上面側に駆動ＩＣ９０と配線接続領域８０とが設けられることができる。
【００９３】
ユニットヘッド１００において、第１基板１０は、図１０に示すように、第２基板２０よりもＸ方向（水平方向）に長い。また、１のユニットヘッド１００ａの第１基板１０のＸ方向の長さは、下方向に隣り合うユニットヘッド１００ｂの第１基板１０の長さよりも短い。第２基板２０についても同様である。これにより、配線接続領域８０は、第１基板１０の上面側に設けられることができる。
【００９４】
駆動ＩＣ９０は、図１０に示すように、第１基板１０の上面側に設けられる。駆動ＩＣ９０は、例えば、第１基板１０の上面側であって、圧力室２６のＹ方向の一方を区画する領域に形成されることができる。このため、駆動ＩＣ９０は、駆動することにより発熱しても、圧力室２６内の液体により冷却されることができる。駆動ＩＣ９０は、半導体製造技術を利用したＭＥＭＳとして形成されることができる。すなわち、駆動ＩＣ９０は、第１基板１０を直接加工することにより形成されることもできる。
【００９５】
内部配線７０は、外部配線７２と、駆動ＩＣ９０を介して、配線接合領域８０で電気的に接続される。内部配線７０は、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを電気的に接続する第１内部配線７０ａと、駆動ＩＣ９０と外部配線７２とを電気的に接続する第２内部配線７０ｂとから構成される。第１内部配線７０ａは、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを、第２基板２０および振動板３０を貫通して形成された貫通電極（図示しない）を介して、電気的に接続してもよい。第２内部配線７０ｂは、第１基板１０上に形成され、配線接合領域８０で外部配線７２と電気的に接続されることができる。
【００９６】
本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００の製造方法は、内部配線７０の形成される箇所および第１基板１０に駆動ＩＣ９０が形成されること、以外については、基本的に上述した液体噴射ヘッド１０００，２０００，３０００の製造方法と同じである。よってその説明を省略する。
【００９７】
本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド４０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０に設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【００９８】
液体噴射ヘッド４０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０の上面側に設けられることができる。このため、駆動ＩＣ９０は、圧力室２６内の液体（例えば、インク）により、冷却されることができる。したがって、液体噴射ヘッド４０００は、高い信頼性を有することができる。また、特に耐熱性の高い駆動ＩＣを形成する必要がないので、液体噴射ヘッド４０００は、安価かつ簡易なプロセスで形成されることができる。
【００９９】
（４）次に、第４の変形例について説明する。
【０１００】
図１３は、本変形例に係る液体噴射ヘッド５０００を概略的に示す断面図である。
【０１０１】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられ、配線接続領域８０が第２基板２０の上面側に設けられた。本変形例に係る液体噴射ヘッド５０００の例では、図１３に示すように、第１基板１０の下面側に駆動ＩＣ９０と配線接続領域８０とが設けられる。
【０１０２】
駆動ＩＣ９０は、第１基板１０の下面側で、圧力室２６と対応する位置に設けられることができる。第１基板１０は、上述のようにシリコン基板からなることができるため熱伝導度が高い。そのため、駆動ＩＣ９０は、液体（例えば、インク滴）が触れなくても冷却されることができる。
【０１０３】
内部配線７０は、外部配線７２と、駆動ＩＣ９０を介して、配線接合領域８０で電気的に接続される。内部配線７０は、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを電気的に接続する第１内部配線７０ａと、駆動ＩＣ９０と外部配線７２とを電気的に接続する第２内部配線７０ｂとから構成される。第１内部配線７０ａは、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを、振動板３０、第２基板２０および第１基板１０を貫通して形成された貫通電極（図示しない）を介して接続してもよい。第２内部配線７０ｂは、第１基板１０の下面側に形成され、配線接合領域８０で外部配線７２と接続されることができる。
【０１０４】
配線接続領域８０は、第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さをユニットヘッド１００ごとに変えることにより設けられることができる。図１３に示すように、１のユニットヘッド１００ａの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さは、下方向に隣り合うユニットヘッド１００ｂの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さよりも長い。したがって、ユニットヘッド１００は、Ｙ方向からみて、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有することができる。
【０１０５】
本変形例に係る液体噴射ヘッド５０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド５０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０に設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【０１０６】
液体噴射ヘッド５０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０の下面側に設けられることができる。このため、第１基板１０は、上述のようにシリコン基板からなることができるため熱伝導度が高い。そのため、駆動ＩＣ９０は、液体（例えば、インク滴）が触れなくても冷却されることができる。そのため、液体噴射ヘッド５０００は、高い信頼性を有することができる。また、特に耐熱性の高い駆動ＩＣを形成する必要がないので、液体噴射ヘッド５０００は、安価かつ簡易なプロセスで形成されることができる。
【０１０７】
４．ライン型液体噴射ヘッド
次に、本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有するライン型液体噴射ヘッドについて説明する。
【０１０８】
図１４は、本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッド６０００を模式的に示す斜視図である。以下、液体噴射ヘッド１０００と実質的に同一の材料については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０９】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、図１４に示すように、液体噴射ヘッド１０００を複数有する。液体噴射ヘッド１０００の数は、特に限定されない。液体噴射ヘッド１０００は、Ｙ方向およびＺ方向に、マトリックス状に配列されることができる。液体噴射ヘッド１０００ａとＹ方向において隣接する液体噴射ヘッド１０００ｂは、図示はしないが、液体噴射ヘッド１０００ａが有するノズル孔５２の位置に対し、Ｚ方向にずれているノズル孔５２を有することができる。液体噴射ヘッド１０００ｂとＺ方向において同列に配列された各液体噴射ヘッド１０００が有する各ノズル孔５２も、液体噴射ヘッド１０００ａとＺ方向において同列に配列された各液体噴射ヘッド１０００が有する各ノズル孔５２に対し、Ｚ方向においてずれていることができる。これにより、ライン型液体噴射ヘッド６０００は、より高密度にインク滴を吐出することができる。なお、この場合、インク滴が吐出される媒体は、Ｙ方向に移動することができる。また、各ノズルプレート１５０は、連続しており、一体のノズルプレートを構成していてもよい。
【０１１０】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【０１１１】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、液体噴射ヘッド１０００を複数有するため、広範囲にインク滴を吐出することができる。ライン型液体噴射ヘッド６０００は、複数の液体噴射ヘッド１０００を所定数、所定の配列に形成することができる。このため、用途や目的に応じたライン型液体噴射ヘッド６０００を得ることができる。また、上述した液体噴射ヘッド１０００の特徴を有するライン型液体噴射ヘッド６０００を得ることができる。
【０１１２】
なお、ライン型液体噴射ヘッド６０００の製造方法は、液体噴射ヘッド１０００の製造方法と基本的には同じであり、液体噴射ヘッド１０００を複数配置して形成されたものである。よって、その説明を省略する
５．プリンタ
次に、本発明に係る液体噴射ヘッドを有するプリンタについて説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタ７０００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【０１１３】
図１５は、本実施形態に係るプリンタ７０００を概略的に示す斜視図である。
【０１１４】
プリンタ７０００は、ヘッドユニット３３０と、駆動部３１０と、制御部３６０と、を含む。また、プリンタ７０００は、装置本体３２０と、給紙部３５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ３２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口３２２と、装置本体３２０の上面に配置された操作パネル３７０と、を含むことができる。
【０１１５】
ヘッドユニット３３０は、例えば、上述した液体噴射ヘッド１０００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット３３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ３３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ３３１を搭載した運搬部（キャリッジ）３３２と、を備える。
【０１１６】
駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０を往復動させることができる。駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０の駆動源となるキャリッジモータ３４１と、キャリッジモータ３４１の回転を受けて、ヘッドユニット３３０を往復動させる往復動機構３４２と、を有する。
【０１１７】
往復動機構３４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸３４４と、キャリッジガイド軸３４４と平行に延在するタイミングベルト３４３と、を備える。キャリッジガイド軸３４４は、キャリッジ３３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ３３２を支持している。さらに、キャリッジ３３２は、タイミングベルト３４３の一部に固定されている。キャリッジモータ３４１の作動により、タイミングベルト３４３を走行させると、キャリッジガイド軸３４４に導かれて、ヘッドユニット３３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１１８】
制御部３６０は、ヘッドユニット３３０、駆動部３１０および給紙部３５０を制御することができる。
【０１１９】
給紙部３５０は、記録用紙Ｐをトレイ３２１からヘッドユニット３３０側へ送り込むことができる。給紙部３５０は、その駆動源となる給紙モータ３５１と、給紙モータ３５１の作動により回転する給紙ローラ３５２と、を備える。給紙ローラ３５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ３５２ａおよび駆動ローラ３５２ｂを備える。駆動ローラ３５２ｂは、給紙モータ３５１に連結されている。制御部３６０によって供紙部３５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット３３０の下方を通過するように送られる。
【０１２０】
ヘッドユニット３３０、駆動部３１０、制御部３６０および給紙部３５０は、装置本体３２０の内部に設けられている。
【０１２１】
プリンタ７０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【０１２２】
プリンタ７０００は、液体噴射ヘッド１０００を有することができる。液体噴射ヘッド１０００は、上述のように、複数のノズル孔５２が高密度に配置されることができる。従って、高速度印刷が可能な高性能なプリンタ７０００を得ることができる。
【０１２３】
６．ライン型プリンタ
次に、本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有するライン型プリンタについて説明する。ここでは、本実施形態に係るライン型プリンタ８０００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【０１２４】
図１６は、ライン型プリンタ８０００を概略的に示す斜視図である。以下、プリンタ７０００と実質的に同一の材料については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２５】
ライン型プリンタ８０００は、ライン型ヘッドユニット８３３０の構成と、駆動部３１０を有さないこと以外は、プリンタ７０００の構成と同じである。
【０１２６】
ライン型ヘッドユニット８３３０は、ライン型液体噴射ヘッド６０００を有する。記録用紙Ｐが移動する方向と直交する方向において、ライン型ヘッドユニット８３３０の幅は、記録用紙Ｐの幅以上であることができる。
【０１２７】
ライン型プリンタ８０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【０１２８】
ライン型プリンタ８０００は、ライン型液体噴射ヘッド６０００を有することができる。ライン型液体噴射ヘッド６０００は、上述のように、広範囲にインク滴を吐出することができる。そのため、ライン型ヘッドユニット８３３０は、往復動することなく、記録用紙Ｐの所望の位置に、インクを吐出することができる。また、ライン型液体噴射ヘッド６０００は、上述のように、複数のノズル孔５２が高密度に配置されることができる。従って、高速度印刷が可能な高性能なライン型プリンタ８０００を得ることができる。
【０１２９】
なお、上述した例では、プリンタ７０００およびライン型プリンタ８０００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
【０１３０】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一部を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第１の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の第２の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の第３の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の第３の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態の第３の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１３】本実施形態の第４の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１４】本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１５】本実施形態に係るプリンタを模式的に示す斜視図。
【図１６】本実施形態に係るライン型プリンタを模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
【０１３２】
１０ 第１基板、２０ 第２基板、２２ リザーバ、２４ インク供給路、２６ 圧力室、３０ 振動板、４０ 圧電素子、４２ 下部電極、４４ 圧電体層、４６ 上部電極、５０ ノズルプレート部材、５２ ノズル孔、６０ スペーサ部、７０ 内部配線、７２ 外部配線、８０ 配線接続領域、８２ 露出領域、９０ 駆動ＩＣ、９２ 第３基板、９４ 駆動ＩＣパッケージ、１００ ユニットヘッド、１１０ ユニット体、１５０ ノズルプレート、３１０ 駆動部、３２０ 装置本体、３２１ トレイ、３２２ 排出口、３３０ ヘッドユニット、３３１ インクカートリッジ、３３２ キャリッジ、３４１ キャリッジモータ、３４２ 往復動機構、３４３ タイミングベルト、３４４ キャリッジガイド軸、３５０ 給紙部、３５１ 給紙モータ、３５２ 給紙ローラ、３６０ 制御部、３７０ 操作パネル、１０００ 液体噴射ヘッド、１１００ 積層体、２０００，３０００，４００，５０００ 液体噴射ヘッド、６０００ ライン型液体噴射ヘッド、７０００ プリンタ、８０００ ライン型プリンタ、８３３０ ライン型ヘッドユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドおよびプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。インクジェットヘッドは、一般的に、インク滴を吐出するためのノズル孔が形成されたノズルプレートと、ノズル孔に連通する圧力室を有するキャビティプレートと、を備え、駆動部により圧力室に圧力を加えることにより、インク滴をノズル孔から吐出する。このようなインクジェットヘッドでは、印刷速度の高速化を目的として、ノズル孔を高密度に配置することが求められている。
【０００３】
従来のインクジェットヘッドは、例えば、特許文献１に示すように、ノズルプレートの厚さ方向と、キャビティプレートの厚さ方向とが、同一の方向であり、キャビティプレートの厚さ方向にインク滴を吐出していた。
【特許文献１】特開２００７−３８５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ノズル孔が高密度に配置された液体噴射ヘッドおよびこれを有するプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
第１基板と、
前記第１基板の上方に形成された第２基板と、
前記第２基板に形成された複数の圧力室と、
前記第２基板に形成され、各前記圧力室にインクを貯留するためのリザーバと、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方であって、各前記圧力室に対応する位置に形成された圧電素子と、
前記圧電素子と電気的に接続された内部配線と、
ノズル孔を有するノズルプレート部材と、を含み、
前記圧力室は、該圧力室の水平方向の一端において前記リザーバと連通し、該圧力室の水平方向の他端において前記ノズル孔と連通している、ユニットヘッドを複数含み、
複数の前記ユニットヘッドは、上下方向に積層され、
各前記ユニットヘッドは、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域を有し、
前記内部配線と外部配線とが、前記配線接続領域で電気的に接続されている。
【０００６】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、後述するようにノズル孔が高密度に配置されることができる。
【０００７】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【０００８】
また、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ｃ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｄ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃ部材とＤ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ｃ部材とＤ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
【０００９】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記配線接続領域は、前記第１基板に設けられていることができる。
【００１０】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記配線接続領域は、前記第２基板に設けられていることができる。
【００１１】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
さらに、前記圧電素子を制御する駆動ＩＣを有することができる。
【００１２】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
さらに、前記ユニットヘッドと接合されている第３基板を有し、
前記駆動ＩＣは、前記第３基板に形成されることができる。
【００１３】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第３基板は、前記ユニットヘッドの前記配線接続領域に接合されていることができる。
【００１４】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板または前記第２基板のいずれかに形成されることができる。
【００１５】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の上面側に形成されることができる。
【００１６】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の下面側に形成されることができる。
【００１７】
本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
各前記ノズルプレート部材は、積層された前記ユニットヘッドの間で連続し、一体のノズルプレートを構成していることができる。
【００１８】
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有することができる。
【００１９】
本発明に係るプリンタは、
本発明に係る液体噴射ヘッドを有することができる。
【００２０】
本発明に係るライン型プリンタは、
本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中で示すＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交している。
【００２２】
１．液体噴射ヘッド
図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１で示した断面Ｓに相当する。図３は、液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図であり、図２に示すＡ−Ａ線の断面に相当する。図４は、液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図であり、図３で示すＢ−Ｂ線の断面に相当する。なお、図３では、外部配線７２は、省略した。
【００２３】
液体噴射ヘッド１０００は、図１および図２に示すように、ユニットヘッド１００を複数有数する。複数のユニットヘッド１００は、Ｙ方向（上下方向）に積層される。なお、図１および図２において、ユニットヘッド１００を３個示したが、その数は特に限定されない。またノズル孔５２の数も、特に限定されない。
【００２４】
（１）まず、ユニットヘッド１００について説明する。
【００２５】
図２に示すように、ユニットヘッド１００は、第１基板１０と、第２基板２０と、振動板３０と、圧電素子４０と、ノズル孔５２を有するノズルプレート部材５０と、内部配線７０と、配線接続領域８０と、を有する。
【００２６】
第１基板１０としては、例えば、（１００）単結晶シリコン基板を用いることができる。第１基板１０は、第２基板２０に形成されたリザーバ２２、インク供給路２４および圧力室２６の一方を封止することができる。第１基板１０のＸ方向（水平方向）の長さは、ユニットヘッド１００ごとに異なっていることができる。
【００２７】
第２基板２０は、第１基板１０上に形成される。第２基板２０は、例えば、（１１０）単結晶シリコン基板であることができる。このため、第２基板２０は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）による異方性エッチングにより、精度良く加工されることができる。第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さは、ユニットヘッド１００ごとに異なっていることができる。第２基板２０は、リザーバ２２と、インク供給路２４と、圧力室２６と、を有する。
【００２８】
リザーバ２２は、インク供給室（図示しない）から供給されたインクを一時的に貯留する。インクは、リザーバ２２と連通しているインク供給路２４を通って、各圧力室２６へ供給される。インク供給路２４は、図３に示すように、Ｙ方向からみたとき、Ｚ方向の幅が圧力室２６より小さい。
【００２９】
圧力室２６は、Ｙ方向からみたとき、矩形であることができる。圧力室２６は、Ｘ方向（水平方向）の一端において、インク供給路２４を介してリザーバ２２と連通し、水平方向の他端においてノズルプレート部材５０のノズル孔５２と連通している。したがって、ユニットヘッド１００は、水平方向（Ｘ方向）にインク滴を吐出することができる。圧力室２６は、複数設けられ、その数は特に限定されない。圧力室２６は、振動板３０の変形により容積可変になっている。圧力室２６の容積変化により、ユニットヘッド１００は、ノズル孔５２からインク滴を吐出することができる。
【００３０】
ノズルプレート部材５０は、ノズル孔５２が各圧力室２６に連通するように配置される。ノズルプレート部材５０は、第１基板１０および第２基板２０の一方の側面を覆うことができる。ノズルプレート部材５０は、圧力室２６のＸ方向の一方の端を覆うことができる。ノズルプレート部材５０は、複数のノズル孔５２を有し、その数は特に限定されない。ノズル孔５２は、図３に示すように、Ｚ方向に沿って配列している。ノズルプレート部材５０は、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなることができる。
【００３１】
振動板３０は、第２基板２０上に形成される。振動板３０は、例えば、第２基板２０側から、酸化シリコン（ＳｉＯ２）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とを積層させた積層体からなることができる。振動板３０の厚さは、例えば、１μｍ〜２μｍであることができる。振動板３０は、圧電素子４０の動作によりＹ方向に変位することができ、圧力室２６の容積を変化させることができる。
【００３２】
圧電素子４０は、振動板３０上に形成される。圧電素子４０は、複数形成され、その数は特に限定されない。圧電素子４０は、各圧力室２６に対応する位置に形成される。すなわち、圧電素子４０は、振動板３０を介して、各圧力室２６の上方に形成される。圧電素子４０は、下部電極４２と、圧電体層４４と、上部電極４６と、を有する。
【００３３】
下部電極４２は、振動板３０上に形成される。下部電極４２は、圧電体層４４に電圧を印加するための一方で電極である。下部電極４２は、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物からなることができる。下部電極４２は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。下部電極４２の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることができる。
【００３４】
圧電体層４４は、下部電極４２上に形成される。圧電体層４４は、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料からなる。圧電体層４４は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３：ＰＺＴＮ）からなることができる。圧電体層４４の厚さは、例えば、３００ｎｍ〜３０００ｎｍとすることができる。圧電体層４４は、優先的に（１００）に配向していることができる。なお、「優先的に（１００）に配向している」とは、（１００）にすべての結晶が配向している場合と、例えば、７０％以上の結晶が（１００）に配向しており、（１００）に配向していない残りの結晶が（１１０）などに配向している場合と、を含むことを意味する。圧電体層４４の結晶構造は、例えば、モノクリニック構造であることができる。圧電体層４４の分極方向は、例えば、膜面垂直方向（圧電体層４４の厚さ方向）に対して、一定の角度だけ傾いているエンジニアード・ドメイン配置であることができる。
【００３５】
上部電極４６は、圧電体層４４上に形成される。上部電極４６は、圧電体層４４に電圧を印加するための他方で電極である。上部電極４６は、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物からなることができる。上部電極４６は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。上部電極４６の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることができる。
【００３６】
内部配線７０は、圧電素子４０と外部配線７２を電気的に接続する。内部配線７０と外部配線７２とは、後述する配線接続領域８０で電気的に接続される。内部配線７０は、圧電素子４０の上部電極４６と電気的に接続される。内部配線７０は、図２の例では、振動板３０を介して、第２基板２０上に形成される。内部配線７０は、少なくとも第１基板１０または第２基板２０のいずれかに形成される。
【００３７】
外部配線７２は、外部コントローラ（図示しない）からの駆動信号を伝える配線である。図示の例では、外部配線７２は、駆動ＩＣ（図示しない）を介して、内部配線７０と、電気的に接続される。外部配線７２は、駆動ＩＣが第１基板１０または第２基板２０のいずれかに形成された場合、駆動ＩＣを介さずに、内部配線７０と電気的に接続されてもよい。
【００３８】
駆動ＩＣは、外部コントローラからの駆動信号に従って各圧電素子４０を制御することができる。液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは、液体噴射ヘッド１０００とは別体に設けられることができる。
【００３９】
スペーサ部６０は、振動板３０上に形成される。スペーサ部６０は、圧電素子４０と接触しないように形成される。スペーサ部６０は、図示はしないが、圧電素子４０を、空洞部を介して覆うように形成されていてもよい。スペーサ部６０は、振動板３０を介して、圧力室２６が形成されていない第２基板２０上に形成されることができる。このため、スペーサ部６０は、例えば、振動板３０の変位による圧力室２６の容積変化を妨げることがない。スペーサ部６０は、例えば、シリコンからなることができる。スペーサ部６０は、少なくとも圧電素子４０より厚くなるように形成される。
【００４０】
（２）次に、ユニットヘッド１００を積層させた液体噴射ヘッド１０００について説明する。
【００４１】
上述のように、液体噴射ヘッド１０００は、図１および図２に示すように、ノズル孔５２からＸ方向（水平方向）に向かってインク滴を吐出するユニットヘッド１００を複数有する。
【００４２】
ユニットヘッド１００は、例えば、３個〜１０個積層されるが、その数は特に限定されない。隣り合うユニットヘッド１００同士は、図２に示すように、スペーサ部６０と第１基板１０とが接合されることにより、Ｙ方向（上下方向）に積層される。これにより、ユニットヘッド１００が有する圧電素子４０は、隣り合うユニットヘッド１００に接触することがない。ユニットヘッド１００のうち、液体噴射ヘッド１０００の端に位置し、スペーサ部６０が隣り合うユニットヘッド１００の第１基板１０と接合していないユニットヘッド１００は、圧電素子４０が外部に露出しないように、蓋部（図示しない）を設けることができる。
【００４３】
配線接続領域８０は、図３に示すように、Ｙ方向からみて、すなわち平面視において、各ユニットヘッド１００のそれぞれ重なっていない領域である。配線接続領域８０は、例えば、Ｘ方向（水平方向）に並んでいる。図示の例では、配線配線接続領域８０は、振動板３０を介して、第２基板２０上に設けられる。
【００４４】
配線接続領域８０は、図２に示すように、第１基板１０および第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さをユニットヘッド１００ごとに変えることにより設けられる。図示の例では、１のユニットヘッド１００ａの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さは、下方向に隣り合うユニットヘッド１００ｂの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さよりも短い。したがって、各ユニットヘッド１００は、Ｙ方向からみて、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有することができる。
【００４５】
ノズルプレート１５０は、図２に示すように、複数のノズルプレート部材５０からなる。すなわち、ノズルプレート部材５０は、積層されたユニットヘッド１００の間で連続しており、一体のノズルプレート１５０を構成することができる。ノズルプレート１５０は、第１基板１０、第２基板２０、圧力室２６および振動板３０に接することができる。
【００４６】
液体噴射ヘッド１０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【００４７】
液体噴射ヘッド１０００は、複数のユニットヘッド１００がＹ方向（上下方向）に積層され、ユニットヘッド１００は、ノズル孔５２からＸ方向（水平方向）にインク滴を吐出することができる。これにより、液体噴射ヘッド１０００は、例えば、Ｙ方向にインク滴を吐出する液体噴射ヘッドに比べ、Ｙ方向における隣り合うノズル孔５２の距離５２ｙ（図１参照）を小さくすることができる。すなわち、液体噴射ヘッド１０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。
【００４８】
液体噴射ヘッド１０００は、各ユニットヘッド１００が、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有することができる。液体噴射ヘッド１０００は、外部配線７２が、配線接続領域８０で内部配線７０と電気的に接続されるため、各外部配線７２が、互いに物理的に干渉することを避けることができる。したがって、液体噴射ヘッド１０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。
【００４９】
２．液体噴射ヘッドの製造方法
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５〜図７は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド１０００の製造工程を概略的に示す断面図である。
【００５０】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、複数のユニット体１１０を形成する工程と、複数のユニット体１１０を積層して、積層体１１００を形成する工程と、積層体１１００に、ノズルプレート１５０を接合する工程と、を含む。なお、ユニット体１１０は、ノズルプレート部材５０が形成されていないユニットヘッド１００に相当する。
【００５１】
図５に示すように、第２基板２０上に振動板３０を形成する。振動板３０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）とを、この順に積層することにより形成される。酸化シリコンは、例えば、熱酸化法により形成される。酸化ジルコニウムは、例えば、ジルコニウムをスパッタした後、熱酸化法により形成される。
【００５２】
次に、振動板３０上に圧電素子４０および内部配線７０を形成する。圧電素子４０は、下部電極４２、圧電体層４４および上部電極４６を、この順に積層することにより形成される。
【００５３】
下部電極４２および上部電極４６は、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法等により形成される。
【００５４】
圧電体層４４は、例えば、ゾルゲル法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、レーザーアブレーション法により形成される。圧電体層４４を形成するための焼成温度は、例えば、７００℃程度である。
【００５５】
内部配線７０は、上部電極４６と電気的に接続される。内部配線７０は、スパッタ法等の公知の方法により形成される。
【００５６】
図６に示すように、第２基板２０をパターニングして、リザーバ２２、インク供給路２４および圧力室２６を形成する。リザーバ２２、インク供給路２４および圧力室２６は、例えば、同時に形成されることができる。圧力室２６は、リザーバ２２と対向するＸ方向（水平方向）の１つの端部が開口されるように形成される。パターニングは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）をエッチングマスクとして、水酸化カリウム（ＫＯＨ）による異方性のエッチングにより行われる。第２基板２０のＹ方向におけるエッチング量は、例えば、水酸化カリウムに浸漬する時間で制御される。第２基板２０のＹ方向におけるエッチング量は、例えば、振動板３０がエッチングストッパ層となることにより制御される。第２基板２０は、（１１０）単結晶シリコンからなることができるため、水酸化カリウムにより精度良く加工されることができる。
【００５７】
次に、振動板３０上にスペーサ部６０を接合し、第２基板２０の下に第１基板１０を接合する。接合は、例えば、有機接着剤を用いて行われる。以下に示す工程において、接合は、本工程と同様に行われる。
【００５８】
以上の工程により、ユニット体１１０を製造することができる。
【００５９】
上述したユニット体１１０の製造方法において、ユニット体１１０ごとにＸ方向（水平方向）の長さが異なる第１基板１０および第２基板２０を用いることにより、Ｘ方向の長さが異なるユニット体１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃを製造することができる。
【００６０】
図７に示すように、複数のユニット体１１０ａ，１１０ｂ、１１０ｃをＹ方向に積層して積層体１１００を形成する。各ユニット体１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、Ｘ方向の長さが異なるため、それぞれ重なっていない配線接続領域８０が形成される。隣り合うユニット体１１０同士は、スペーサ部６０と第１基板１０とが接合することにより積層される。
【００６１】
図２に示すように、積層体１１００に、ノズル孔５２を有するノズルプレート１５０を接合する。ノズルプレート１５０は、圧力室２６の開口されている端部を覆うように接合される。
【００６２】
次に、配線接続領域８０で、内部配線７０と外部配線７２を電気的に接続する。電気的な接続は、例えば、ワイヤボンディング技術により行われる。
【００６３】
以上の工程により、液体噴射ヘッド１０００を製造することができる。
【００６４】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、例えば、以下のような特徴を有する。
【００６５】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、複数のユニット体１１０がＹ方向（上下方向）に積層され、液体噴射ヘッド１０００は、ノズル孔５２からＸ方向（水平方向）にインク滴を吐出するように形成されることができる。これにより、液体噴射ヘッド１０００は、例えば、Ｙ方向にインク滴を吐出する液体噴射ヘッドに比べ、Ｙ方向において隣り合うノズル孔５２の距離５２ｙ（図１参照）を小さくすることができる。すなわち、ノズル孔５２が高密度に配置される液体噴射ヘッド１０００を得ることができる。
【００６６】
液体噴射ヘッド１０００の製造方法は、各ユニットヘッド１００が、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を形成することができる。液体噴射ヘッド１０００は、外部配線７２が、配線接続領域８０で内部配線７０と電気的に接続されるため、各外部配線７２が、互いに物理的に干渉することを避けることができる。したがって、ノズル孔５２が高密度に配置される液体噴射ヘッド１０００を得ることができる。
【００６７】
３．変形例
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの変形例について説明する。なお、上述した液体噴射ヘッド１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００６８】
（１）まず、第１の変形例について説明する。
【００６９】
図８は、本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００を概略的に示す断面図である。
【００７０】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられたが、本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００は、図８に示すように、駆動ＩＣ９０を有する。
【００７１】
駆動ＩＣ９０は、例えば、ユニットヘッド１００と接合された第３基板９２に形成されることができる。なお、図示の例では、駆動ＩＣ９０は、駆動ＩＣ９０が複数設けられた駆動ＩＣパッケージ９４にパッケージされ、第３基板９２に実装されている。駆動ＩＣ９０は、圧電素子４０ごとに設けられることができる。
【００７２】
第３基板９２は、図示の例では、Ｙ方向に積層されたユニットヘッド１００のうち最も上段のユニットヘッド１００ａのスペーサ部６０上に形成される。第３基板９２としては、例えばシリコン基板を用いることができる。第３基板９２のＸ方向の長さは、隣り合うユニットヘッド１００ａの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さよりも短い。これにより、隣り合うユニットヘッド１００ａは、Ｙ方向から視て、第３基板９２と重ならない露出領域８２を得ることができる。外部配線７２と内部配線７０とが、露出領域８２および配線接続領域８０で電気的に接続されることにより、各外部配線７２が、互いに物理的に干渉することを避けることができる。
【００７３】
外部配線７２は、図示の例では、駆動ＩＣ９０を介して、内部配線７０と電気的に接続されている。外部配線７２は、例えば、ボンディングワイヤであることができる。
【００７４】
次に、本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００の製造方法について説明する。液体噴射ヘッド２０００は、上述した液体噴射ヘッド１０００の製造方法に、以下の工程を加えることで製造することができる。
【００７５】
図８に示すように、第３基板９２上に駆動ＩＣ９０を形成する。駆動ＩＣ９０は、半導体製造技術を利用したＭＥＭＳとして形成されることができし、あるいは、駆動ＩＣパッケージ９４でパッケージされた後、第３基板９２に実装されることもできる。
【００７６】
次に、最上段のユニットヘッド１００ａと第３基板９２とを接合する。例えば、ユニットヘッド１００ａのスペーサ部６０およびノズルプレート１５０と、第３基板９２とを接合してもよい。
【００７７】
次に、駆動ＩＣ９０と内部配線７０とを、電気的に接続する外部配線７２を形成する。内部配線７０と外部配線７２とは、配線接続領域８０で電気的に接続される。
【００７８】
以上の工程により、液体噴射ヘッド２０００を製造することができる。
【００７９】
本変形例に係る液体噴射ヘッド２０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド２０００は、駆動ＩＣ９０が設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【００８０】
（２）次に、第２の変形例について説明する。
【００８１】
図９は、本変形例に係る液体噴射ヘッド３０００を概略的に示す断面図である。
【００８２】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられたが、本変形例に係る液体噴射ヘッド３０００は、図９に示すように、駆動ＩＣ９０を有することができる。
【００８３】
駆動ＩＣ９０は、例えば、第３基板９２の上面側に形成されることができる。駆動ＩＣ９０は、圧電素子４０ごとに設けられることができる。
【００８４】
第３基板９２は、第２基板２０と、配線接続領域８０で接合されることができる。これにより、各第３基板９２は、互いに物理的に干渉することを避けることができる。図示の例では、第３基板９２の側面と第２基板２０の上面側が接合されている。第３基板９２は、支持基板（図示しない）に支持されることによって、第２基板２０に接合されていてもよい。第３基板９２としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。第３基板９２は、例えば、各ユニットヘッド１００に設けられる。
【００８５】
液体噴射ヘッド３０００の製造方法は、以下の通りである。液体噴射ヘッド３０００は、上述した液体噴射ヘッド１０００の製造方法に、以下の工程を加えることで製造することができる。
【００８６】
図９に示すように、まず、第３基板９２に駆動ＩＣ９０を形成する。
【００８７】
次に、第２基板２０と第３基板９２とを、配線接合領域８０で接合する。次に、内部配線７０と駆動ＩＣ９０を、外部配線７２によって電気的に接続する。電気的な接続は、例えば、公知のワイヤボンディング技術によって行われる。
【００８８】
以上の工程により、液体噴射ヘッド３０００を製造することができる。
【００８９】
本変形例に係る液体噴射ヘッド３０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド３０００は、駆動ＩＣ９０が設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【００９０】
（３）次に、第３の変形例について説明する。
【００９１】
図１０は、本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００を概略的に示す断面図である。図１１は、液体噴射ヘッド４０００を模式的に示す断面図であり、図１０に示すＣ−Ｃ線の断面に相当する。図１２は、液体噴射ヘッド４０００を模式的に示す断面図であり、図１１で示すＤ−Ｄ線の断面に相当する。なお、図１１では、外部配線７２は省略した。
【００９２】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられ、配線接続領域８０が第２基板２０に設けられた。本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００は、図１０に示すように、第１基板１０の上面側に駆動ＩＣ９０と配線接続領域８０とが設けられることができる。
【００９３】
ユニットヘッド１００において、第１基板１０は、図１０に示すように、第２基板２０よりもＸ方向（水平方向）に長い。また、１のユニットヘッド１００ａの第１基板１０のＸ方向の長さは、下方向に隣り合うユニットヘッド１００ｂの第１基板１０の長さよりも短い。第２基板２０についても同様である。これにより、配線接続領域８０は、第１基板１０の上面側に設けられることができる。
【００９４】
駆動ＩＣ９０は、図１０に示すように、第１基板１０の上面側に設けられる。駆動ＩＣ９０は、例えば、第１基板１０の上面側であって、圧力室２６のＹ方向の一方を区画する領域に形成されることができる。このため、駆動ＩＣ９０は、駆動することにより発熱しても、圧力室２６内の液体により冷却されることができる。駆動ＩＣ９０は、半導体製造技術を利用したＭＥＭＳとして形成されることができる。すなわち、駆動ＩＣ９０は、第１基板１０を直接加工することにより形成されることもできる。
【００９５】
内部配線７０は、外部配線７２と、駆動ＩＣ９０を介して、配線接合領域８０で電気的に接続される。内部配線７０は、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを電気的に接続する第１内部配線７０ａと、駆動ＩＣ９０と外部配線７２とを電気的に接続する第２内部配線７０ｂとから構成される。第１内部配線７０ａは、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを、第２基板２０および振動板３０を貫通して形成された貫通電極（図示しない）を介して、電気的に接続してもよい。第２内部配線７０ｂは、第１基板１０上に形成され、配線接合領域８０で外部配線７２と電気的に接続されることができる。
【００９６】
本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００の製造方法は、内部配線７０の形成される箇所および第１基板１０に駆動ＩＣ９０が形成されること、以外については、基本的に上述した液体噴射ヘッド１０００，２０００，３０００の製造方法と同じである。よってその説明を省略する。
【００９７】
本変形例に係る液体噴射ヘッド４０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド４０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０に設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【００９８】
液体噴射ヘッド４０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０の上面側に設けられることができる。このため、駆動ＩＣ９０は、圧力室２６内の液体（例えば、インク）により、冷却されることができる。したがって、液体噴射ヘッド４０００は、高い信頼性を有することができる。また、特に耐熱性の高い駆動ＩＣを形成する必要がないので、液体噴射ヘッド４０００は、安価かつ簡易なプロセスで形成されることができる。
【００９９】
（４）次に、第４の変形例について説明する。
【０１００】
図１３は、本変形例に係る液体噴射ヘッド５０００を概略的に示す断面図である。
【０１０１】
液体噴射ヘッド１０００の例では、駆動ＩＣは別体に設けられ、配線接続領域８０が第２基板２０の上面側に設けられた。本変形例に係る液体噴射ヘッド５０００の例では、図１３に示すように、第１基板１０の下面側に駆動ＩＣ９０と配線接続領域８０とが設けられる。
【０１０２】
駆動ＩＣ９０は、第１基板１０の下面側で、圧力室２６と対応する位置に設けられることができる。第１基板１０は、上述のようにシリコン基板からなることができるため熱伝導度が高い。そのため、駆動ＩＣ９０は、液体（例えば、インク滴）が触れなくても冷却されることができる。
【０１０３】
内部配線７０は、外部配線７２と、駆動ＩＣ９０を介して、配線接合領域８０で電気的に接続される。内部配線７０は、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを電気的に接続する第１内部配線７０ａと、駆動ＩＣ９０と外部配線７２とを電気的に接続する第２内部配線７０ｂとから構成される。第１内部配線７０ａは、圧電素子４０と駆動ＩＣ９０とを、振動板３０、第２基板２０および第１基板１０を貫通して形成された貫通電極（図示しない）を介して接続してもよい。第２内部配線７０ｂは、第１基板１０の下面側に形成され、配線接合領域８０で外部配線７２と接続されることができる。
【０１０４】
配線接続領域８０は、第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さをユニットヘッド１００ごとに変えることにより設けられることができる。図１３に示すように、１のユニットヘッド１００ａの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向（水平方向）の長さは、下方向に隣り合うユニットヘッド１００ｂの第１基板１０および第２基板２０のＸ方向の長さよりも長い。したがって、ユニットヘッド１００は、Ｙ方向からみて、それぞれ重なっていない配線接続領域８０を有することができる。
【０１０５】
本変形例に係る液体噴射ヘッド５０００は、ノズル孔５２が高密度に配置されることができる。さらに、液体噴射ヘッド５０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０に設けられるため、別体に駆動ＩＣ９０が設けられる場合より小型化が可能となる。
【０１０６】
液体噴射ヘッド５０００は、駆動ＩＣ９０が第１基板１０の下面側に設けられることができる。このため、第１基板１０は、上述のようにシリコン基板からなることができるため熱伝導度が高い。そのため、駆動ＩＣ９０は、液体（例えば、インク滴）が触れなくても冷却されることができる。そのため、液体噴射ヘッド５０００は、高い信頼性を有することができる。また、特に耐熱性の高い駆動ＩＣを形成する必要がないので、液体噴射ヘッド５０００は、安価かつ簡易なプロセスで形成されることができる。
【０１０７】
４．ライン型液体噴射ヘッド
次に、本発明に係る液体噴射ヘッドを複数有するライン型液体噴射ヘッドについて説明する。
【０１０８】
図１４は、本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッド６０００を模式的に示す斜視図である。以下、液体噴射ヘッド１０００と実質的に同一の材料については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０９】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、図１４に示すように、液体噴射ヘッド１０００を複数有する。液体噴射ヘッド１０００の数は、特に限定されない。液体噴射ヘッド１０００は、Ｙ方向およびＺ方向に、マトリックス状に配列されることができる。液体噴射ヘッド１０００ａとＹ方向において隣接する液体噴射ヘッド１０００ｂは、図示はしないが、液体噴射ヘッド１０００ａが有するノズル孔５２の位置に対し、Ｚ方向にずれているノズル孔５２を有することができる。液体噴射ヘッド１０００ｂとＺ方向において同列に配列された各液体噴射ヘッド１０００が有する各ノズル孔５２も、液体噴射ヘッド１０００ａとＺ方向において同列に配列された各液体噴射ヘッド１０００が有する各ノズル孔５２に対し、Ｚ方向においてずれていることができる。これにより、ライン型液体噴射ヘッド６０００は、より高密度にインク滴を吐出することができる。なお、この場合、インク滴が吐出される媒体は、Ｙ方向に移動することができる。また、各ノズルプレート１５０は、連続しており、一体のノズルプレートを構成していてもよい。
【０１１０】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【０１１１】
ライン型液体噴射ヘッド６０００は、液体噴射ヘッド１０００を複数有するため、広範囲にインク滴を吐出することができる。ライン型液体噴射ヘッド６０００は、複数の液体噴射ヘッド１０００を所定数、所定の配列に形成することができる。このため、用途や目的に応じたライン型液体噴射ヘッド６０００を得ることができる。また、上述した液体噴射ヘッド１０００の特徴を有するライン型液体噴射ヘッド６０００を得ることができる。
【０１１２】
なお、ライン型液体噴射ヘッド６０００の製造方法は、液体噴射ヘッド１０００の製造方法と基本的には同じであり、液体噴射ヘッド１０００を複数配置して形成されたものである。よって、その説明を省略する
５．プリンタ
次に、本発明に係る液体噴射ヘッドを有するプリンタについて説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタ７０００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【０１１３】
図１５は、本実施形態に係るプリンタ７０００を概略的に示す斜視図である。
【０１１４】
プリンタ７０００は、ヘッドユニット３３０と、駆動部３１０と、制御部３６０と、を含む。また、プリンタ７０００は、装置本体３２０と、給紙部３５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ３２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口３２２と、装置本体３２０の上面に配置された操作パネル３７０と、を含むことができる。
【０１１５】
ヘッドユニット３３０は、例えば、上述した液体噴射ヘッド１０００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット３３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ３３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ３３１を搭載した運搬部（キャリッジ）３３２と、を備える。
【０１１６】
駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０を往復動させることができる。駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０の駆動源となるキャリッジモータ３４１と、キャリッジモータ３４１の回転を受けて、ヘッドユニット３３０を往復動させる往復動機構３４２と、を有する。
【０１１７】
往復動機構３４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸３４４と、キャリッジガイド軸３４４と平行に延在するタイミングベルト３４３と、を備える。キャリッジガイド軸３４４は、キャリッジ３３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ３３２を支持している。さらに、キャリッジ３３２は、タイミングベルト３４３の一部に固定されている。キャリッジモータ３４１の作動により、タイミングベルト３４３を走行させると、キャリッジガイド軸３４４に導かれて、ヘッドユニット３３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１１８】
制御部３６０は、ヘッドユニット３３０、駆動部３１０および給紙部３５０を制御することができる。
【０１１９】
給紙部３５０は、記録用紙Ｐをトレイ３２１からヘッドユニット３３０側へ送り込むことができる。給紙部３５０は、その駆動源となる給紙モータ３５１と、給紙モータ３５１の作動により回転する給紙ローラ３５２と、を備える。給紙ローラ３５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ３５２ａおよび駆動ローラ３５２ｂを備える。駆動ローラ３５２ｂは、給紙モータ３５１に連結されている。制御部３６０によって供紙部３５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット３３０の下方を通過するように送られる。
【０１２０】
ヘッドユニット３３０、駆動部３１０、制御部３６０および給紙部３５０は、装置本体３２０の内部に設けられている。
【０１２１】
プリンタ７０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【０１２２】
プリンタ７０００は、液体噴射ヘッド１０００を有することができる。液体噴射ヘッド１０００は、上述のように、複数のノズル孔５２が高密度に配置されることができる。従って、高速度印刷が可能な高性能なプリンタ７０００を得ることができる。
【０１２３】
６．ライン型プリンタ
次に、本発明に係るライン型液体噴射ヘッドを有するライン型プリンタについて説明する。ここでは、本実施形態に係るライン型プリンタ８０００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【０１２４】
図１６は、ライン型プリンタ８０００を概略的に示す斜視図である。以下、プリンタ７０００と実質的に同一の材料については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２５】
ライン型プリンタ８０００は、ライン型ヘッドユニット８３３０の構成と、駆動部３１０を有さないこと以外は、プリンタ７０００の構成と同じである。
【０１２６】
ライン型ヘッドユニット８３３０は、ライン型液体噴射ヘッド６０００を有する。記録用紙Ｐが移動する方向と直交する方向において、ライン型ヘッドユニット８３３０の幅は、記録用紙Ｐの幅以上であることができる。
【０１２７】
ライン型プリンタ８０００は、例えば、以下のような特徴を有する。
【０１２８】
ライン型プリンタ８０００は、ライン型液体噴射ヘッド６０００を有することができる。ライン型液体噴射ヘッド６０００は、上述のように、広範囲にインク滴を吐出することができる。そのため、ライン型ヘッドユニット８３３０は、往復動することなく、記録用紙Ｐの所望の位置に、インクを吐出することができる。また、ライン型液体噴射ヘッド６０００は、上述のように、複数のノズル孔５２が高密度に配置されることができる。従って、高速度印刷が可能な高性能なライン型プリンタ８０００を得ることができる。
【０１２９】
なお、上述した例では、プリンタ７０００およびライン型プリンタ８０００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
【０１３０】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一部を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第１の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の第２の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の第３の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の第３の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態の第３の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１３】本実施形態の第４の変形例に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１４】本実施形態に係るライン型液体噴射ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図１５】本実施形態に係るプリンタを模式的に示す斜視図。
【図１６】本実施形態に係るライン型プリンタを模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
【０１３２】
１０ 第１基板、２０ 第２基板、２２ リザーバ、２４ インク供給路、２６ 圧力室、３０ 振動板、４０ 圧電素子、４２ 下部電極、４４ 圧電体層、４６ 上部電極、５０ ノズルプレート部材、５２ ノズル孔、６０ スペーサ部、７０ 内部配線、７２ 外部配線、８０ 配線接続領域、８２ 露出領域、９０ 駆動ＩＣ、９２ 第３基板、９４ 駆動ＩＣパッケージ、１００ ユニットヘッド、１１０ ユニット体、１５０ ノズルプレート、３１０ 駆動部、３２０ 装置本体、３２１ トレイ、３２２ 排出口、３３０ ヘッドユニット、３３１ インクカートリッジ、３３２ キャリッジ、３４１ キャリッジモータ、３４２ 往復動機構、３４３ タイミングベルト、３４４ キャリッジガイド軸、３５０ 給紙部、３５１ 給紙モータ、３５２ 給紙ローラ、３６０ 制御部、３７０ 操作パネル、１０００ 液体噴射ヘッド、１１００ 積層体、２０００，３０００，４００，５０００ 液体噴射ヘッド、６０００ ライン型液体噴射ヘッド、７０００ プリンタ、８０００ ライン型プリンタ、８３３０ ライン型ヘッドユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板の上方に形成された第２基板と、
前記第２基板に形成された複数の圧力室と、
前記第２基板に形成され、各前記圧力室にインクを貯留するためのリザーバと、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方であって、各前記圧力室に対応する位置に形成された圧電素子と、
前記圧電素子と電気的に接続された内部配線と、
ノズル孔を有するノズルプレート部材と、を含み、
前記圧力室は、該圧力室の水平方向の一端において前記リザーバと連通し、該圧力室の水平方向の他端において前記ノズル孔と連通している、ユニットヘッドを複数含み、
複数の前記ユニットヘッドは、上下方向に積層され、
各前記ユニットヘッドは、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域を有し、
前記内部配線と外部配線とが、前記配線接続領域で電気的に接続されている、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記配線接続領域は、前記第１基板に設けられている、液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１において、
前記配線接続領域は、前記第２基板に設けられている、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
さらに、前記圧電素子を制御する駆動ＩＣを有する、液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４において、
さらに、前記ユニットヘッドと接合されている第３基板を有し、
前記駆動ＩＣは、前記第３基板に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
前記第３基板は、各前記ユニットヘッドの前記配線接続領域に接合されている、液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項４において、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板または前記第２基板のいずれかに形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７において、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の上面側に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項７において、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の下面側に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
各前記ノズルプレート部材は、積層された前記ユニットヘッドの間で連続し、一体のノズルプレートを構成している、液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを複数有する、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを有する、プリンタ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のライン型液体噴射ヘッドを有する、ライン型プリンタ。
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板の上方に形成された第２基板と、
前記第２基板に形成された複数の圧力室と、
前記第２基板に形成され、各前記圧力室にインクを貯留するためのリザーバと、
前記圧力室の上方に形成された振動板と、
前記振動板の上方であって、各前記圧力室に対応する位置に形成された圧電素子と、
前記圧電素子と電気的に接続された内部配線と、
ノズル孔を有するノズルプレート部材と、を含み、
前記圧力室は、該圧力室の水平方向の一端において前記リザーバと連通し、該圧力室の水平方向の他端において前記ノズル孔と連通している、ユニットヘッドを複数含み、
複数の前記ユニットヘッドは、上下方向に積層され、
各前記ユニットヘッドは、平面視において、それぞれ重なっていない配線接続領域を有し、
前記内部配線と外部配線とが、前記配線接続領域で電気的に接続されている、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記配線接続領域は、前記第１基板に設けられている、液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１において、
前記配線接続領域は、前記第２基板に設けられている、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
さらに、前記圧電素子を制御する駆動ＩＣを有する、液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４において、
さらに、前記ユニットヘッドと接合されている第３基板を有し、
前記駆動ＩＣは、前記第３基板に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
前記第３基板は、各前記ユニットヘッドの前記配線接続領域に接合されている、液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項４において、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板または前記第２基板のいずれかに形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７において、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の上面側に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項７において、
前記駆動ＩＣは、前記第１基板の下面側に形成される、液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
各前記ノズルプレート部材は、積層された前記ユニットヘッドの間で連続し、一体のノズルプレートを構成している、液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを複数有する、ライン型液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを有する、プリンタ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のライン型液体噴射ヘッドを有する、ライン型プリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１７９０１（Ｐ２０１０−１７９０１Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７８８４１（Ｐ２００８−１７８８４１）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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