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WO2012002131A1 - インクジェットヘッド - Google Patents

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Publication number
WO2012002131A1
WO2012002131A1 PCT/JP2011/063313 JP2011063313W WO2012002131A1 WO 2012002131 A1 WO2012002131 A1 WO 2012002131A1 JP 2011063313 W JP2011063313 W JP 2011063313W WO 2012002131 A1 WO2012002131 A1 WO 2012002131A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
row
nozzles
wiring
ink flow
ink
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/063313
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
篤郎 梁田
Original Assignee
コニカミノルタホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタホールディングス株式会社 filed Critical コニカミノルタホールディングス株式会社
Publication of WO2012002131A1 publication Critical patent/WO2012002131A1/ja

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    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/18—Electrical connection established using vias

Definitions

  • the present invention relates to an ink jet head provided in an ink jet recording apparatus.
  • an ink jet recording apparatus that records a desired image on a recording medium by ejecting ink droplets from nozzles of an ink jet head.
  • This ink jet recording apparatus is used in a wide variety of applications, and types of inks and recording media suitable for each purpose can be used.
  • An inkjet head includes a piezoelectric head that pressurizes ink in a pressure chamber using displacement of a piezoelectric element and ejects ink droplets from nozzles communicating with the pressure chamber.
  • Some of these piezoelectric heads have nozzles arranged at high density to form high-definition images. For example, a set of nozzles and pressure chambers communicating with the nozzles is arranged in a two-dimensional array. What was made to know is known (for example, refer patent document 1).
  • FIG. 8 is a plan view of the ink jet head.
  • the inkjet head 200 is provided with a plurality of nozzles 201, and a pressure chamber 202, an ink flow path 203, and a piezoelectric element (not shown) are provided corresponding to each nozzle 201.
  • a wiring board having wirings 204 connected to the piezoelectric elements is provided above the piezoelectric elements, and the wirings 204 are led to the upper surface of the wiring board through through vias 205.
  • the wiring 204 is connected to a wiring connection portion 206 provided outside the two-dimensional array region of the nozzle 201 and the pressure chamber 202.
  • Each wiring 204 corresponding to each nozzle is connected to the wiring connecting portion 206 while avoiding the ink flow path 203.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the wiring arrangement when the nozzles are arranged over M rows and N columns.
  • N when wiring connection portions 206 are provided on both the left and right sides of the two-dimensional array region of the nozzles 201 (upper and lower sides with respect to the paper surface of FIG. 8), N / 2 in each row as shown in FIG.
  • the wiring of the book must be arranged in a region S between the adjacent ink flow paths. For example, if the number of nozzles per row is N, the number of piezoelectric elements provided corresponding to each nozzle is also N.
  • FIG. 9 when the wiring is pulled out on both left and right sides (upper and lower sides with respect to the paper surface of FIG.
  • the space between the ink flow paths corresponding to the nozzles in the first row is the most dense on the left side.
  • the number of wirings is N / 2.
  • the wirings are arranged most densely between the ink flow paths corresponding to the nozzles in the Nth row (between the CDs in FIG. 9), and the number is (N / 2) ⁇ 1.
  • the method of dividing the wiring has a margin compared to the case where all the wirings corresponding to the nozzles in each row are drawn in the same direction, there is a sufficient margin for arranging the nozzles at high density. Do not mean.
  • the wiring interval In order to improve the reliability of the wiring, it is necessary to widen the wiring interval. However, if the wiring interval is wide, the nozzles cannot be arranged with high density. As described above, since the wiring can be arranged only between the adjacent ink flow paths, if the nozzles are arranged at a high density, the interval between the ink flow paths is reduced and the wiring space is also reduced. As described above, even if the direction in which the wiring is drawn out is divided into two, a space for arranging a maximum of N / 2 wirings is required between the one ink flow paths, so that there is a limit to reducing the wiring space.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an inkjet head in which nozzles can be arranged at higher density and wiring reliability can be improved. To do.
  • a pair of individual nozzles and corresponding pressure chambers and actuators are arranged in a two-dimensional array,
  • a wiring board having wiring individually connected corresponding to each actuator, through vias individually connected corresponding to each wiring, and ink flow paths for individually supplying ink corresponding to each pressure chamber
  • the through via corresponding to the nozzle in the first row is disposed at a position closer to the connecting portion than the ink flow path corresponding to the nozzle in the first row, and the through via corresponding to the nozzle in the Nth row is It is characterized by being arranged at a position closer to the connecting portion than the ink flow paths corresponding to the N rows of nozzles.
  • a pair of individual nozzles and corresponding pressure chambers and actuators are arranged in a two-dimensional array,
  • a wiring board having wiring individually connected corresponding to each actuator, through vias individually connected corresponding to each wiring, and ink flow paths for individually supplying ink corresponding to each pressure chamber
  • the ink flow paths corresponding to the nozzles in the first row are arranged in a direction opposite to the direction in which the wiring connected to the through via is drawn out with respect to the through via corresponding to the nozzle in the first row
  • the ink flow path corresponding to the nozzle in the Nth row is arranged in a direction opposite to the direction in which the wiring connected to the through via is drawn out with respect to the through via corresponding to the nozzle in the Nth row.
  • the invention according to claim 3 is the inkjet head according to claim 1 or 2, N is an even number of 2 or more,
  • the wiring connected to the through vias corresponding to the nozzles in the (N / 2) th row from the first row is drawn out of the arrangement region on the first row side, and (N / 2) + 1th row
  • the wiring connected to the through vias corresponding to the nozzles in the Nth row is drawn out of the arrangement region on the Nth row side.
  • N is an even number of 2 or more
  • the through vias corresponding to the nozzles in the first row to the (N / 2) th row are arranged at positions closer to the first row than the ink flow paths corresponding to the nozzles in the first row to the (N / 2) th row.
  • the through vias corresponding to the nozzles in the (N / 2) + 1th to Nth columns are Nth more than the ink flow paths corresponding to the nozzles in the (N / 2) + 1th to Nth columns. It is arranged at a position close to the column.
  • the invention according to claim 5 is the inkjet head according to any one of claims 1 to 3,
  • the positional relationship between the through vias corresponding to the nozzles from the second row to the (N-1) th row and the connection portion of the ink flow path is the through via corresponding to one of the nozzles in the first row and the Nth row.
  • the positional relationship of the ink flow path with respect to the connection portion is the same.
  • the wiring corresponding to the nozzles in the first row between the ink flow paths corresponding to the nozzles in the first row.
  • positioned between the ink flow paths corresponding to the nozzle of a 1st row can be reduced, and a wiring width and the space
  • line can be reduced, and wiring width and the space
  • the wiring corresponding to the nozzles of the first row and the Nth row between the ink flow paths corresponding to the nozzles of the first row and the Nth row.
  • line can be reduced, and wiring width
  • the wiring width and the spacing between the wirings can be increased compared to a configuration in which all the wirings are drawn out to one side. Therefore, the nozzles can be arranged with high density, and the reliability of the wiring can be improved.
  • the nozzle, the pressure chamber, the actuator, and the wiring board can be provided. It becomes easy to design.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the periphery of a piezoelectric element in FIG. 3. It is the figure which showed the positional relationship of a pressure chamber, an ink flow path, and a piezoelectric element. It is the figure which showed arrangement
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of the ink jet recording apparatus 1.
  • the ink jet recording apparatus 1 includes a transport unit 2 that transports the recording medium P in the direction of arrow Y (hereinafter referred to as the transport direction Y).
  • the recording medium P in addition to paper and fabric, it is possible to use a plastic film or metal having no ink absorbability, and is not particularly limited.
  • the paper here includes not only paper for exclusive use of an ink jet printer having ink absorptivity but also coated paper, art paper, and plain paper having low ink absorptivity.
  • An inkjet head 3 that ejects ink droplets D onto a recording medium P on the transport unit 2 is disposed above the transport unit 2.
  • a plurality of nozzles 11 for ejecting ink droplets D are arranged in the X direction and the Y direction in the drawing (see FIG. 2).
  • the transport unit 2 and the inkjet head 3 are connected to the control unit 5 and controlled by the control unit 5.
  • FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head 3.
  • the inkjet head 3 includes a nozzle plate 20 having a plurality of nozzles 11 for discharging ink droplets D formed at the lower end thereof.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the inkjet head
  • FIG. 4 is an enlarged view of the periphery of the piezoelectric element in FIG.
  • the inkjet head 3 includes a head substrate formed by stacking three substrates, a nozzle plate 20, an intermediate plate 30, and a pressure chamber plate 40, a wiring substrate 80, and a member that connects the head substrate and the wiring substrate 80. And are laminated.
  • the inkjet head 3 includes a nozzle plate 20 as a nozzle substrate on which a plurality of nozzles 11 for ejecting ink are formed.
  • the nozzle plate 20 is positioned at the lowermost layer of the inkjet head 3 when ink is ejected downward from the nozzles 11.
  • the nozzle plate 20 uses silicon as a base material, and the ink flow path 12 and the nozzle 11 are formed by dry etching.
  • the intermediate plate 30 is a substrate made of glass, and an ink flow path connecting an ink flow path 31 leading to the nozzle 11 and a pressure chamber 41 and an ink flow path 42 provided on the pressure chamber plate 40, which will be described later.
  • a path 32 is formed.
  • An example of a method for forming the ink flow paths 31 and 32 is a sand blast method.
  • the intermediate plate 30 is joined to the nozzle plate 20.
  • An example of the bonding method is anodic bonding.
  • the anodic bonding is a method in which the intermediate plate 30 is heated (300 ° C. to 500 ° C.), a voltage is applied between the nozzle plate 20 and the intermediate plate 30, and both are bonded by electrostatic attraction.
  • the ink flow path 31 is formed at a position communicating with the ink flow path 12 when the intermediate plate 30 is stacked on the nozzle plate 20.
  • the pressure chamber plate 40 is formed of a silicon substrate, and includes a pressure chamber 41 provided individually corresponding to each nozzle 11 and an inlet (throttle channel) 42 serving as an ink channel to the pressure chamber 41. Is formed.
  • An example of a method for forming the pressure chamber 41 and the inlet 42 is dry etching.
  • the pressure chamber plate 40 is bonded to the intermediate plate 30 that is a glass substrate by anodic bonding. At the time of joining, the pressure chamber 41 is aligned so as to communicate with the ink flow path 31 formed in the intermediate plate 30.
  • the anodic bonding here is also the same method as the bonding of the intermediate plate 30.
  • a pressure chamber 41 for storing ink ejected from the nozzles 11 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the pressure chamber plate 40.
  • an inlet (throttle channel) 42 that becomes an ink flow path to the pressure chamber 41 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the pressure chamber plate 40.
  • the inlet 42 is formed to be thinner than other ink flow paths by dry etching.
  • the flow path resistance is defined by the inlet 42, and desired discharge characteristics (droplet diameter, discharge frequency, etc.) can be realized.
  • the pressure chamber 41 and the inlet 42 are formed so as to be independent from each other in the pressure chamber plate 40, but the ink flow path 32 formed in the intermediate plate 30 when the pressure chamber plate 40 is stacked on the intermediate plate 30. It is communicated via. Accordingly, the ink is stored in the pressure chamber 41 through the inlet 42 and the ink flow path 32.
  • the pressure chamber plate 40 is provided with a diaphragm 50.
  • the diaphragm 50 is provided on the pressure chamber plate 40 so as to cover the opening of the pressure chamber 41 while avoiding the inlet 42. That is, the diaphragm 50 constitutes one wall portion of the pressure chamber 41.
  • the diaphragm 50 is formed in a thin plate shape, and can change the pressure in the pressure chamber 41 by displacement (elastic deformation) in the thickness direction.
  • FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship among the pressure chamber 41, an ink flow path 88 described later, and the piezoelectric element 60.
  • the diaphragm 50 is provided with a piezoelectric element 60 at a position facing the pressure chamber 41 across the diaphragm 50.
  • the piezoelectric element 60 is an actuator made of PZT (lead zirconate titanate), and is provided individually for each pressure chamber 41 and applies a force for causing the ink in the pressure chamber 41 to be ejected from the nozzle 11.
  • PZT lead zirconate titanate
  • the piezoelectric element 60 is sandwiched between two electrodes 61 and 62 from the upper surface side and the lower surface side, and the electrode 61 on the lower surface side is provided on the diaphragm 50.
  • the piezoelectric element 60 and the electrodes 61 and 62 are provided by patterning the diaphragm 50 by a method such as etching.
  • a voltage is applied to the electrodes 61 and 62, the piezoelectric element 60 sandwiched between the electrodes 61 and 62 is bent and deformed, and the diaphragm 50 is also bent and deformed by the deformation of the piezoelectric element 60.
  • the ink in the pressure chamber 41 is ejected from the nozzle as an ink droplet D (see FIG. 1).
  • the diaphragm 50 is provided with a joint portion 70 as an insulating layer, and the pressure chamber plate 40 is joined to the wiring substrate 80 via the joint portion 70.
  • the joint portion 70 is made of resin, and an ink flow path is formed so that an inlet 42 formed on the pressure chamber plate 40 and an ink flow path 88 provided on the wiring board 80, which will be described later, communicate with each other.
  • 72 is configured as a columnar member in which 72 is formed.
  • a space 71 that accommodates the piezoelectric element 60 and the electrodes 61 and 62 is formed in the joint portion 70 so as to penetrate in the thickness direction of the joint portion 70 at a position facing the pressure chamber 41 across the diaphragm 50. Yes.
  • a plurality of spaces 71 are formed so as to accommodate each piezoelectric element 60 individually.
  • an ink flow path 72 is formed so as to penetrate the joining portion 70 in the thickness direction independently of the space 71.
  • the joint portion 70 is present on almost the entire area, The chamber plate 40 and the wiring board 80 are joined.
  • a wiring substrate 80 is laminated and bonded to the bonding portion 70.
  • the wiring board 80 uses silicon as a base material.
  • Two layers of insulating layers 82 and 83 of silicon oxide are formed on the lower surface of the wiring board 80, and an insulating layer 84 of silicon oxide is also formed on the upper surface.
  • the insulating layer 83 located below is in contact with and bonded to the upper surface of the bonding portion 70.
  • an electrode through hole (through hole) 86 through which the through via 85 (through electrode) passes in order to apply a driving voltage to the electrode 62 to displace the piezoelectric element 60 is provided in the thickness direction of the wiring substrate 80. Is formed.
  • first wiring 87 One end of a first wiring 87 extending in the horizontal direction is connected to the lower end of the through via 85, and the other end of the first wiring 87 is provided on the electrode 62 on the upper surface of the piezoelectric element 60.
  • the stud bump 63 is connected via the solder 64 exposed in the space 71.
  • the first wiring 87 is protected by being sandwiched between two insulating layers 82 and 83 on the lower surface of the wiring board 80.
  • the first wiring 87 is made of a highly conductive material such as aluminum or copper.
  • the insulating layers 82, 83, 84 provided on the upper and lower surfaces of the wiring board 80 are provided to insulate the first wiring 87 and the second wiring 91 from the wiring board 80 itself.
  • a second wiring 91 is provided on the upper surface of the wiring substrate 80 with an insulating layer 84 interposed therebetween, and a protective layer 90 is provided on the second wiring 91.
  • the second wiring 91 is formed from a highly conductive material such as aluminum or copper, for example.
  • the protective layer 90 is a photosensitive adhesive that laminates and joins members constituting the wall surface of the upper common ink chamber 100 and is a protective layer that protects the second wiring 91.
  • the second wiring 91 extends in the horizontal direction, and has one end connected to the upper end of the through via 85 and the other end connected to the connection portions 110 and 111 (see FIG. 6) to the drive circuit. .
  • the wirings 87 and 91 are individually connected corresponding to the piezoelectric element 60, and the through via 85 connects the first wiring 87 and the second wiring 91.
  • an ink flow path 88 for guiding ink to the pressure chamber 41 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the wiring board 80.
  • the ink flow path 88 is formed so as to communicate with the ink flow path 72 when the wiring substrate 80 is stacked on the joint portion 70.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the arrangement of the nozzle 11, the pressure chamber 41, the through via 85, the second wiring 91, and the connection portions 110 and 111.
  • Each of these elements is actually provided in a different layer, but in order to clarify the arrangement of each component, all elements other than the nozzle 11 are drawn with a solid line in FIG. Since FIG. 6 is drawn in a horizontal direction due to space limitations, the following description will be made from the right side with respect to the paper surface of FIG. That is, when the paper surface of FIG.
  • N nozzles 11 are arranged in parallel in the X direction (N is an even number of 2 or more) to form a nozzle row, and this nozzle row has M rows in the Y direction (M is 2 or more). Of an integer). That is, M ⁇ N nozzles 11 are formed. Further, each nozzle row is arranged so that its position is slightly shifted in the Y direction.
  • the nozzles 11 are arranged in a two-dimensional array, and the pressure chambers 41, the piezoelectric elements 60, and the through vias 85 provided at positions corresponding to the nozzles 11 are also arranged in a two-dimensional array. become.
  • an arrangement area in which the nozzles 11 and the like are arranged in a two-dimensional array is referred to as a two-dimensional arrangement area R.
  • the connecting portion 110 is provided at one end portion (left side in FIG. 6) of the inkjet head 3, and the connecting portion 111 is provided at the other end portion (right side in FIG. 6) in the X direction.
  • the connecting portions 110 and 111 are provided outside the two-dimensional arrangement region R where the nozzles 11, the pressure chambers 41, and the piezoelectric elements 60 are arranged in a two-dimensional array.
  • the through via 85 corresponding to each nozzle 11 from the first row to the (N / 2) th row is closer to the connecting portion 110 (in other words, the first row side) than the ink flow path 88 corresponding to each nozzle 11.
  • the through via 85 is disposed on the left side of the ink flow path 88, in other words, the through via 85 is disposed between the ink flow path 88 and the connecting portion 110.
  • the second wiring 91 from the first column to the (N / 2) th column is drawn out of the two-dimensional arrangement region R from the through via 85 toward the connection part 110 (in other words, the first column side). That is, the ink flow paths 88 corresponding to the nozzles 11 from the first row to the (N / 2) th row are arranged in the direction opposite to the direction in which the second wiring 91 is drawn.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 from the first column of the first row to the (N / 2) column is the first row except for the second wiring 91 of the first column.
  • the ink flow path 88 corresponding to the nozzle 11 and the ink flow path 88 corresponding to the nozzle 11 in the second row (between AB in FIG. 6) are connected to the connecting portion 110.
  • the wiring corresponding to the nozzles in the other rows from the second row to the (M ⁇ 1) th row is also connected to the connecting portion 110 through the ink flow paths adjacent on the lower side. Yes.
  • the wiring corresponding to the nozzles in the Mth row is connected to the connection unit 110 through a region adjacent to the lower side.
  • the through via 85 corresponding to each nozzle 11 from the (N / 2) + 1th row to the Nth row is closer to the connecting portion 111 (in other words, the Nth row side) than the ink flow path 88 corresponding to each nozzle 11. Is arranged. That is, in FIG. 6, the through via 85 is disposed on the right side of the ink flow path 88, in other words, the through via 85 is disposed between the ink flow path 88 and the connection portion 111.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 from the (N / 2) + 1st row to the Nth row is outside the two-dimensional arrangement region R from the through via 85 toward the connection portion 111 (in other words, the Nth row side).
  • the ink flow paths 88 corresponding to the nozzles 11 from the (N / 2) + 1th row to the Nth row are arranged in a direction opposite to the direction in which the second wiring 91 is drawn.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 in the second row from the (N / 2) + 1th column to the Nth column is the second wiring 91 except for the second wiring 91 in the Nth column.
  • the ink flow path 88 corresponding to the nozzle 11 in one row and the ink flow path 88 corresponding to the nozzle 11 in the second row (between the CDs in FIG. 6) are connected to the connection portion 111.
  • the wiring corresponding to the nozzles in the other rows from the third row to the M-th row is also connected to the connection portion 111 through the ink flow paths adjacent on the upper side.
  • the wiring corresponding to the nozzles in the first row is connected to the connection portion 111 through a region adjacent to the upper side.
  • a protective layer 90 as an insulating layer is provided on the upper surface of the wiring substrate 80 (opposite the surface on which the bonding portion 70 is provided), and the second wiring 91 provided on the upper surface of the wiring substrate 80 is protected. is doing.
  • an ink channel 92 for guiding ink to the pressure chamber 41 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the protective layer 90.
  • the ink flow path 92 is formed so as to communicate with the ink flow path 88 formed in the wiring board 80 when the protective layer 90 is laminated on the wiring board 80.
  • a common ink chamber 100 is provided on the upper surface of the wiring substrate 80 via a protective layer 90. Members constituting the wall surface of the common ink chamber 100 are joined to the wiring substrate 80 by a fixing means such as an adhesive.
  • the common ink chamber 100 communicates with the pressure chamber 41 through the ink flow path in each layer.
  • the common ink chamber 100 communicates with all the pressure chambers 41 via the ink flow path, and is formed so that ink can be supplied to all the pressure chambers 41.
  • the second wiring 91 corresponding to the Nth row of nozzles 11 between the ink flow paths corresponding to the Nth row of nozzles 11 (between the CDs in FIG. 6).
  • the number of wirings arranged between the ink flow paths corresponding to the nozzles 11 in the Nth row can be reduced to (N / 2) ⁇ 1, and the wiring width and the interval between the wirings can be widened. Therefore, the nozzles 11 can be arranged with high density, and the reliability of wiring can be improved. Further, the number of wirings passing between the ink flow paths corresponding to the nozzles in the first row (between AB in FIG.
  • the number of wirings passing between the ink flow paths corresponding to the nozzles in the Nth row is (N / 2) ⁇ 1.
  • the diameter of the ink flow path is 200 ⁇ m, it is necessary to pass 8 wires on the first row side and 7 wires on the 16th row side at intervals of 477 ⁇ m. Therefore, the width that can be secured per wiring in the first column is 59.6 ⁇ m, and L / S (line / space) is 29/29. Further, the width that can be secured per wiring in the 16th column is 68.1 ⁇ m, and L / S (line / space) is 34/34. Therefore, when designing the wiring board, it must be designed in accordance with the wiring space of the first row, which is more severe, and eventually L / S (line / space) must be 29/29.
  • the width that can be secured per wiring in the first column and the sixteenth column is 68.1 ⁇ m, and L / S (line / space) can be unified at 34/34.
  • the reliability of wiring can be improved by aligning the number of wirings that can be passed between the first and 16th ink flow paths in the outermost column and reducing the number of wirings.
  • the inkjet head 3 all the wirings 91 can be drawn out separately on the first row side and the Nth row side. Thereby, compared with the structure which pulls out all the wiring 91 to one side, wiring width and the space
  • N nozzles 11 are arranged in parallel in the X direction (N is an even number of 2 or more) to form a nozzle row, and this nozzle row has M rows in the Y direction (M is 2 or more). Of an integer). That is, M ⁇ N nozzles 11 are formed. Further, each nozzle row is arranged so that its position is slightly shifted in the Y direction.
  • the nozzles 11 are arranged in a two-dimensional array, and the pressure chambers 41, the piezoelectric elements 60, and the through vias 85 provided at positions corresponding to the nozzles 11 are also arranged in a two-dimensional array. become.
  • an arrangement area in which the nozzles 11 and the like are arranged in a two-dimensional array is referred to as a two-dimensional arrangement area R.
  • the connecting portion 112 is provided at one end portion (left side in FIG. 7) of the inkjet head 3 and the connecting portion 113 is provided at the other end portion (right side in FIG. 7) in the X direction.
  • the connection portions 112 and 113 are provided outside the two-dimensional arrangement region R in which the nozzle 11, the pressure chamber 41, and the piezoelectric elements 60 are arranged in a two-dimensional array. Since FIG. 7 is drawn sideways due to space limitations, the following description will be made from the right side with respect to the paper surface of FIG. That is, when the paper surface of FIG. 7 is viewed from the front, the left side is the upper side, the right side is the lower side, the upper side is the right side, and the lower side is the left side.
  • the through vias 85 corresponding to the nozzles 11 are arranged at positions closer to the connection portions 112 (in other words, the first row) than the ink flow paths 88 corresponding to the nozzles 11. That is, in FIG. 7, the through via 85 is disposed on the left side of the ink flow path 88, in other words, the through via 85 is disposed between the ink flow path 88 and the connection portion 112.
  • the through via 85 corresponding to each nozzle 11 is connected to the connecting portion 113 (in other words, the Nth row) rather than the ink flow path 88 corresponding to each nozzle 11. It is arranged at a close position. That is, in FIG. 7, the through via 85 is disposed on the right side of the ink flow path 88, in other words, the through via 85 is disposed between the ink flow path 88 and the connection portion 113.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles in the first row is drawn out of the two-dimensional arrangement region R from the through via 85 toward the connection portion 112 (in other words, the first row side). That is, the ink flow paths 88 corresponding to the nozzles 11 in the first row are arranged in the direction opposite to the direction in which the second wiring 91 is drawn.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles in the second row to the (N / 2) th row is drawn out of the two-dimensional arrangement region R from the through via 85 toward the connection portion 112 (in other words, the first row side). ing.
  • the ink flow paths 88 corresponding to the nozzles 11 in the second row to the (N / 2) th row are in the same direction as the direction in which the second wiring 91 is drawn as viewed from the through via 85. Has been placed.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 from the first column of the first row to the (N / 2) column is the ink corresponding to the nozzles 11 of the first row except for the second wiring 91 of the first column. It is connected to the connecting portion 112 through between the flow path 88 and the ink flow path 88 corresponding to the nozzle 11 in the second row (between AB in FIG. 7). That is, the second wiring 91 corresponding to the mth row (1 ⁇ m ⁇ M) nozzles 11 includes the ink flow path 88 corresponding to the mth row nozzle 11 and the ink flow path corresponding to the (m + 1) th row. It is drawn out of the two-dimensional arrangement region R through the region sandwiched by 88.
  • the second wiring 91 corresponding to the mth row (1 ⁇ m ⁇ M) nozzles 11 corresponds to the ink flow path 88 corresponding to the mth row nozzles 11 and the (m ⁇ 1) th row. It may be drawn out of the two-dimensional arrangement region R through the region sandwiched between the ink flow paths 88.
  • the through via 85 corresponding to each nozzle 11 is connected to the connecting portion 113 (in other words, the Nth row) rather than the ink flow path 88 corresponding to each nozzle 11. ). That is, in FIG. 7, the through via 85 is disposed on the right side of the ink flow path 88, in other words, the through via 85 is disposed between the ink flow path 88 and the connection portion 113. Accordingly, the positional relationship between the through via 85 corresponding to the nozzles 11 in the second row to the (N ⁇ 1) th row and the connection portions 112 and 113 of the ink flow path 88 is either one of the first row and the Nth row.
  • the positional relationship of the through via 85 corresponding to the nozzle 11 and the ink flow path 88 with respect to the connecting portions 112 and 113 is the same.
  • the positional relationship between the through vias 85 corresponding to the nozzles 11 in the second row to the (N ⁇ 1) th row and the connection portions 112 and 113 of the ink flow paths 88 corresponds to the nozzles 11 in the Nth row.
  • the positional relationship of the through via 85 and the ink flow path 88 with respect to the connecting portions 112 and 113 is the same.
  • the through vias 85 corresponding to the nozzles 11 in the second to (N ⁇ 1) th rows and the connection portions 112 and 113 of the ink flow paths 88 are related to the through vias 85 corresponding to the nozzles 11 in the first row.
  • the positional relationship of the ink flow path 88 with respect to the connecting portions 112 and 113 may be the same.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 from the (N / 2) + 1th row to the Nth row is a two-dimensional arrangement region from the through via 85 toward the connection portion 113 (in other words, the Nth row). Pulled out of R. That is, the ink flow paths 88 corresponding to the nozzles 11 from the (N / 2) + 1th row to the Nth row are arranged in a direction opposite to the direction in which the second wiring 91 is drawn.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 in the second row from the (N / 2) + 1th column to the Nth column is the nozzle 11 in the first row except for the second wiring 91 in the Nth column.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzles 11 in the m-th row (1 ⁇ m ⁇ M) has the ink flow path 88 corresponding to the nozzles 11 in the m-th row and the ink corresponding to the (m ⁇ 1) -th row. It is drawn out of the two-dimensional arrangement region R through the region sandwiched between the flow paths 88.
  • the second wiring 91 corresponding to the nozzle 11 in the m-th row (1 ⁇ m ⁇ M) is connected to the ink flow path 88 corresponding to the nozzle 11 in the m-th row and the ink flow corresponding to the (m + 1) -th row.
  • the width that can be secured per wiring in the first column and the sixteenth column is 68.1 ⁇ m, and L / S (line / space) can be unified at 34/34.
  • the reliability of wiring can be improved by arranging the number of wirings that can be passed through both and reducing the number of wirings.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes can be freely made without changing the essential part of the invention.
  • the configuration when the number of connection portions is two is described, but the number of connection portions is increased to three or more, and the wiring is divided into three or more according to the number of connection portions. It is also possible.
  • the ink jet head according to the present invention is useful for realizing high-definition image formation by arranging nozzles at high density.

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

複数のノズル１１と、圧力室４１と、アクチュエータ６０との組が二次元配列状に配置され、各アクチュエータに対応して個別に接続される配線９１と、各配線に対応して個別に接続される貫通ビア８５と、各圧力室に対応して個別にインクを供給するインク流路８８とを有する配線基板８０と、各配線を駆動部に接続する接続部１１０，１１１と、を備えるインクジェットヘッド３において、ノズルは、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）が直線状に並べられると共に、これがＮ列（Ｎは２以上の整数）にわたって設けられ、第１列のノズルに対応する貫通ビアは当該第１列のノズルに対応するインク流路よりも接続部に近い位置に配置され、かつ、第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアは当該第Ｎ列のノズルに対応するインク流路よりも接続部に近い位置に配置されている。これにより、ノズルをより高密度に配置し、配線の信頼性を向上させることができる。

Description

インクジェットヘッド
　本発明は、インクジェット記録装置に備えられるインクジェットヘッドに関する。
　従来、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出させて記録媒体に所望の画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。このインクジェット記録装置は、多岐にわたる用途に使用され、それぞれの目的に沿った種類のインクや記録媒体が使用可能となっている。
　インクジェットヘッドには、圧電素子の変位を利用して圧力室内のインクを加圧し、圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出する圧電方式のヘッドがある。
　このような圧電方式のヘッドにおいて、高精細な画像を形成するためにノズルを高密度に配置したものがあり、例えば、ノズルとこのノズルに連通した圧力室との組を二次元配列状に配列させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　図８は、インクジェットヘッドを平面的に見た図である。
　図８に示すように、インクジェットヘッド２００には、複数のノズル２０１が設けられており、各ノズル２０１に対応して圧力室２０２、インク流路２０３、圧電素子（図示略）が設けられている。圧電素子の上方には圧電素子に接続される配線２０４を有する配線基板が設けられており、この配線２０４は貫通ビア２０５を介して配線基板の上面に導かれている。
　ここで、配線２０４は、ノズル２０１や圧力室２０２の２次元配列領域外に設けられた配線接続部２０６に接続されている。各ノズルに対応する各配線２０４はインク流路２０３を避けて配線接続部２０６に接続されている。
　図９は、ノズルをＭ行、Ｎ列にわたって配置したときの配線の配置について説明した図である。
　図８に示すように、ノズル２０１の２次元配列領域の左右両側（図８の紙面に対して上下両側）に配線接続部２０６を設けた場合、図９に示すように、各行におけるＮ／２本の配線を隣接するインク流路との間の領域Ｓに配置しなければならない。
　例えば、１行あたりのノズルの数をＮ個であるとすると、各ノズルに対応して設けられている圧電素子の数もＮ個である。図９のように、配線を左右両側（図９の紙面に対して上下両側）に引き出した場合、左側では第１列のノズルに対応するインク流路間（図９のＡＢ間）が最も密に配線が配置され、その数はＮ／２本である。また、右側では第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間（図９のＣＤ間）が最も密に配線が配置され、その数は（Ｎ／２）－１本である。
　このように、配線を二分する方法は、各行のノズルに対応する全ての配線を同じ方向に引き出す場合に比べて余裕があるものの、ノズルを高密度に配置するためには、十分な余裕があるわけではない。
特開２００７－３０３６１号公報
　ところで、配線の信頼性を向上させるためには、配線間隔を広く取る必要がある。しかし、配線間隔を広くすると、ノズルを高密度に配置することができない。上述のように、配線は隣接するインク流路間にしか配置することができないため、ノズルを高密度に配置するとインク流路間の間隔も小さくなって配線スペースも減少するからである。
　このように、配線の引き出す方向を二分しても、一方のインク流路間は最大Ｎ／２本の配線を配置するスペースが必要となるため、配線のスペースの縮小にも限界があった。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ノズルをより高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
　請求項１に記載の発明は、
　インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して個別に連通される圧力室と、各圧力室に対応して個別に設けられ、圧力室内のインクをノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有し、個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置され、
　各アクチュエータに対応して個別に接続される配線と、各配線に対応して個別に接続される貫通ビアと、各圧力室に対応して個別にインクを供給するインク流路とを有する配線基板と、
　前記個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置された配置領域外に設けられ、各配線を駆動部に接続する接続部と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
　ノズルは、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）が直線状に並べられると共に、これがＮ列（Ｎは２以上の整数）にわたって設けられ、
　第１列のノズルに対応する貫通ビアは当該第１列のノズルに対応するインク流路よりも前記接続部に近い位置に配置され、かつ、第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアは当該第Ｎ列のノズルに対応するインク流路よりも前記接続部に近い位置に配置されていることを特徴とする。
　請求項２に記載の発明は、
　インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して個別に連通される圧力室と、各圧力室に対応して個別に設けられ、圧力室内のインクをノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有し、個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置され、
　各アクチュエータに対応して個別に接続される配線と、各配線に対応して個別に接続される貫通ビアと、各圧力室に対応して個別にインクを供給するインク流路とを有する配線基板と、
　前記個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置された配置領域外に設けられ、各配線を駆動部に接続する接続部と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
　ノズルは、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）が直線状に並べられると共に、これがＮ列（Ｎは２以上の整数）にわたって設けられ、
　第１列のノズルに対応するインク流路は、当該第１列のノズルに対応する貫通ビアに対して貫通ビアに接続された配線が引き出される方向と反対方向に配置され、
　第Ｎ列のノズルに対応するインク流路は、当該第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアに対して貫通ビアに接続された配線が引き出される方向と反対方向に配置されていることを特徴とする。
　請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記Ｎは２以上の偶数であり、
　第１列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応する貫通ビアに接続される配線は、第１列側の前記配置領域外に向けて引き出され、かつ、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアに接続される配線は、第Ｎ列側の前記配置領域外に向けて引き出されていることを特徴とする。
　請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記Ｎは２以上の偶数であり、
　第１列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応する貫通ビアは、当該第１列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応するインク流路よりも第１列に近い位置に配置され、かつ、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアは、当該第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列のノズルに対応するインク流路よりも第Ｎ列に近い位置に配置されていることを特徴とする。
　請求項５に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　第２列から第（Ｎ－１）列のノズルに対応する貫通ビアとインク流路の前記接続部に対する位置関係は、第１列と第Ｎ列のいずれか一方のノズルに対応する貫通ビアとインク流路の前記接続部に対する位置関係と同じであることを特徴とする。
　請求項１に記載の発明によれば、第１列のノズルに対応する配線を第１列のノズルに対応するインク流路間に通す必要がなくなる。これにより、第１列のノズルに対応するインク流路間に配置する配線を減らすことができ、配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズルを高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　また、第Ｎ列のノズルに対応する配線を第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間に通す必要がなくなる。これにより、第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間に配置する配線を減らすことができ、配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズルを高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　請求項２に記載の発明によれば、第１列及び第Ｎ列のノズルに対応する配線を第１列及び第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間に通す必要がなくなる。これにより、第１列及び第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間に配置する配線を減らすことができ、配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズルを高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　請求項３に記載の発明によれば、全ての配線を第１列側と第Ｎ列側とに分けて引き出すことができる。これにより、全ての配線を一方に引き出すような構成に比べて配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズルを高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　請求項４に記載の発明によれば、第（Ｎ／２）列と第（Ｎ／２）＋１列とを境に対称な配置にすることができるので、ノズル、圧力室、アクチュエータ及び配線基板の設計がしやすくなる。
　請求項５に記載の発明によれば、第１列又は第Ｎ列だけのノズル、圧力室、アクチュエータ及び配線基板を変更すればよいので、設計変更が少なくて済む。
インクジェット記録装置の要部を示す模式図である。 インクジェットヘッドの斜視図である。 インクジェットヘッドの縦断面図である。 図３において圧電素子の周囲を拡大視した図である。 圧力室、インク流路、圧電素子の位置関係を示した図である。 第１の実施形態におけるノズル、圧力室、貫通ビア、第２の配線、接続部の配置を示した図である。 第２の実施形態におけるノズル、圧力室、貫通ビア、第２の配線、接続部の配置を示した図である。 従来のインクジェットヘッドを平面的に見た図である。 従来のインクジェットヘッドのノズルをＭ行、Ｎ列にわたって配置したときの配線の配置について説明した図である。
　以下、図面を参照して、インクジェットヘッドについて説明する。本発明に係るインクジェットヘッドは、インクジェット記録装置に備えられている。
［第１の実施形態］
＜インクジェット記録装置＞
　図１は、インクジェット記録装置１の要部を示す模式図である。
　図１に示すように、インクジェット記録装置１は、記録媒体Ｐを矢印Ｙの方向（以下、搬送方向Ｙという）へ搬送する搬送部２を備えている。記録媒体Ｐとしては、紙や布帛のほか、インク吸収性の無いプラスチックフィルムや金属類等を用いることが可能であり、特に限定されない。なお、ここでの紙とは、インク吸収性を有するインクジェットプリンター専用紙は勿論のこと、インク吸収性の弱いコート紙やアート紙、及び普通紙を含むものである。
　搬送部２の上方には、搬送部２上の記録媒体Ｐへインク滴Ｄを吐出するインクジェットヘッド３が配設されている。このインクジェットヘッド３には、インク滴Ｄを吐出する複数のノズル１１が、図中のＸ方向及びＹ方向に配列されている（図２参照）。
　搬送部２、インクジェットヘッド３は、制御部５に接続されており、この制御部５により制御される。
　図２は、インクジェットヘッド３の斜視図である。
　この図に示すように、インクジェットヘッド３はその下端にインク滴Ｄを吐出する複数のノズル１１が形成されたノズルプレート２０を備えている。
＜インクジェットヘッドの構成＞
　図３は、インクジェットヘッドの縦断面図であり、図４は、図３において圧電素子の周囲を拡大視した図である。
　インクジェットヘッド３は、ノズルプレート２０、中間プレート３０、圧力室プレート４０の３枚の基板が積層されて構成されているヘッド基板と、配線基板８０と、ヘッド基板と配線基板８０とを接続する部材とが積層されて構成されている。
（ノズルプレート）
　図３，図４に示すように、インクジェットヘッド３は、インクを吐出する複数のノズル１１が形成されたノズル基板としてのノズルプレート２０を備えている。ノズルプレート２０は、ノズル１１からインクを下方に吐出する際にインクジェットヘッド３の最下層に位置する。ノズルプレート２０は、シリコンを基材としており、ドライエッチングにより、インク流路１２及びノズル１１が形成されている。
（中間プレート）
　中間プレート３０は、ガラスで構成された基板であり、ノズル１１へ通じるインク流路３１と、後で説明する、圧力室プレート４０に設けられた圧力室４１とインク流路４２を接続するインク流路３２とが形成されている。インク流路３１，３２を形成する方法の一例としては、サンドブラスト法が挙げられる。
　中間プレート３０は、ノズルプレート２０と接合されている。接合の方法としては、陽極接合を挙げることができる。ここで、陽極接合とは、中間プレート３０を加熱（300℃～500℃）し、ノズルプレート２０と中間プレート３０との間に電圧を印加し、静電引力により両者を接合する方法である。陽極接合を用いることにより、両者を接着するための接着剤が不要となり、インク溶剤による耐久性劣化の恐れがなく、信頼性を高めることができる。
　インク流路３１は、中間プレート３０をノズルプレート２０に積層した際に、インク流路１２に連通する位置に形成されている。
（圧力室プレート）
　圧力室プレート４０は、シリコン基板で構成されており、各ノズル１１に対応して個別に設けられた圧力室４１と、圧力室４１へのインク流路となるインレット（絞り流路）４２とが形成されている。圧力室４１及びインレット４２を形成する方法の一例としては、ドライエッチングが挙げられる。
　圧力室プレート４０は、ガラス基板である中間プレート３０と陽極接合により接合されている。接合に際しては、圧力室４１が中間プレート３０に形成されたインク流路３１と連通するように位置合わせがなされている。ここでの陽極接合も上記中間プレート３０の接合と同じ方法である。圧力室プレート４０には、ノズル１１から吐出するインクを貯留する圧力室４１が圧力室プレート４０の厚さ方向に貫通するように形成されている。
　圧力室プレート４０には、圧力室４１へのインク流路となるインレット（絞り流路）４２が当該圧力室プレート４０の厚さ方向に貫通するように形成されている。インレット４２は、ドライエッチングにより、他のインク流路より細くなるように形成されている。このことにより、流路抵抗をインレット４２で規定することになり、所望の吐出特性（液滴径、吐出周波数等）を実現することが可能となる。
　圧力室４１とインレット４２は、圧力室プレート４０においては互いに独立するように形成されているが、中間プレート３０に圧力室プレート４０を積層した際に、中間プレート３０に形成されたインク流路３２を介して連通される。従って、インクは、インレット４２、インク流路３２を通って圧力室４１に貯留される。
（振動板）
　圧力室プレート４０には、振動板５０が設けられている。振動板５０は、インレット４２を回避しつつ、圧力室４１の開口を覆うように圧力室プレート４０に設けられている。すなわち、振動板５０は、圧力室４１の一壁部を構成している。
　振動板５０は、薄板状に形成されており、厚さ方向への変位（弾性変形）により圧力室４１内の圧力を変化させることができる。
（圧電素子）
　図５は、圧力室４１、後述するインク流路８８、圧電素子６０の位置関係を示した図である。
　図４、図５に示すように、振動板５０には、当該振動板５０を挟んで圧力室４１に対向する位置に圧電素子６０が設けられている。
　圧電素子６０は、ＰＺＴ(lead zirconate titanate)からなるアクチュエータであり、各圧力室４１に対して個別に設けられ、圧力室４１のインクをノズル１１から吐出させるための力を付与するものである。
　圧電素子６０は、上面側及び下面側から二つの電極６１，６２により挟まれ、下面側の電極６１が振動板５０上に設けられている。圧電素子６０及び電極６１，６２は、振動板５０にエッチング等の方法でパターニング形成することにより設けられている。
　電極６１，６２に電圧を印加すると、電極６１，６２に挟まれた圧電素子６０が撓み変形し、圧電素子６０の変形により振動板５０も撓み変形する。この振動板５０の動作により、圧力室４１内のインクがノズルからインク滴Ｄ（図１参照）として吐出される。
（接合部）
　振動板５０には、絶縁層としての接合部７０が設けられており、接合部７０を介して、圧力室プレート４０が配線基板８０と接合されている。
　接合部７０は、樹脂で形成されており、圧力室プレート４０に形成されたインレット４２と、後で説明する、配線基板８０に設けられたインク流路８８とを連通するようにしてインク流路７２が形成された柱状部材として構成されている。
　接合部７０には、当該振動板５０を挟んで圧力室４１に対向する位置に圧電素子６０及び電極６１，６２を収容する空間７１が接合部７０の厚さ方向に貫通するように形成されている。空間７１は、各圧電素子６０を個別に収容するように複数形成されている。
　接合部７０には、空間７１とは独立してインク流路７２が接合部７０の厚さ方向に貫通するように形成されている。
　接合部７０は、インクジェットヘッド３における、ノズル１１、圧力室４１、圧電素子６０等が二次元配列状に配置された二次元配置領域より外側の領域においては、領域のほぼ全面に存在し、圧力室プレート４０と配線基板８０を接合している。
（配線基板）
　接合部７０には、配線基板８０が積層され、接合されている。配線基板８０は、シリコンを基材としている。
　配線基板８０の下面には、２層の酸化シリコンの絶縁層８２，８３が形成され、上面には、同じく酸化シリコンの絶縁層８４が形成されている。絶縁層８２，８３のうち、下方に位置する絶縁層８３は、接合部７０の上面に当接し、接合されている。
　配線基板８０には、電極６２に駆動電圧を印加して圧電素子６０を変位させるために貫通ビア８５（貫通電極）を通す電極用貫通孔（スルーホール）８６が配線基板８０の厚さ方向に形成されている。貫通ビア８５の下端には、水平方向に延在する第１の配線８７の一端が接続されており、この第１の配線８７の他端には、圧電素子６０上面の電極６２に設けられたスタッドバンプ６３が、空間７１内に露出した半田６４を介して接続されている。第１の配線８７は、配線基板８０の下面の２層の絶縁層８２，８３によって挟まれて保護されている。第１の配線８７は、例えば、アルミニウムや銅等の導電性の高い材料から形成されている。
　配線基板８０の上下両面に設けられた絶縁層８２，８３，８４は、第１の配線８７及び第２の配線９１と、配線基板８０そのものを絶縁するために設けられている。
　配線基板８０の上面には、絶縁層８４を挟んで第２の配線９１が設けられ、第２の配線９１には保護層９０が設けられている。第２の配線９１は、例えば、アルミニウムや銅等の導電性の高い材料から形成されている。
　保護層９０は、上方の共通インク室１００の壁面を構成する部材を積層、接合する感光性の接着剤であるとともに、第２の配線９１を保護する保護層となっている。第２の配線９１は、水平方向に延在されて、一端が貫通ビア８５の上端に接続されるとともに、他端が駆動回路への接続部１１０，１１１（図６参照）に接続されている。各配線８７，９１は、圧電素子６０に対応して個別に接続され、貫通ビア８５は、第１の配線８７と第２の配線９１を接続するものである。
　配線基板８０には、インクを圧力室４１に導くためのインク流路８８が配線基板８０の厚さ方向に貫通するように形成されている。インク流路８８は、接合部７０に配線基板８０を積層した際に、インク流路７２に連通するように形成されている。
　ここで、接続部１１０，１１１と第２の配線９１とを接続するための第２の配線９１の配置について説明する。
　図６は、ノズル１１、圧力室４１、貫通ビア８５、第２の配線９１、接続部１１０，１１１の配置を示した図である。なお、これらの各要素は実際には異なる層に設けられているものであるが、各構成の配置を明確にするために図６ではノズル１１以外は全て実線で描いている。なお、図６は紙面の制約上、横向きに描いているため、以下の説明においては、図６の紙面に対して右側から見て説明する。すなわち、図６の紙面を正面から見て、左側を上側、右側を下側、上側を右側、下側を左側として説明する。
　図６に示すように、ノズル１１は、Ｘ方向にＮ個（Ｎは２以上の偶数）並設されてノズル列を構成しており、このノズル列がＹ方向にＭ行（Ｍは２以上の整数）にわたって並設されている。すなわち、ノズル１１は、Ｍ×Ｎ個形成されている。また、各ノズル列は、Ｙ方向に少しずつ位置がずれるように配置されている。すなわち、ノズル１１は、二次元配列状に配置されており、各ノズル１１に対応する位置に設けられている圧力室４１、圧電素子６０、貫通ビア８５も二次元配列状に配置されていることになる。以下、ノズル１１等が二次元配列状に配置されている配置領域を二次元配置領域Ｒとする。
　接続部１１０は、インクジェットヘッド３のＸ方向の一端部（図６左側）に設けられ、接続部１１１は、インクジェットヘッド３のＸ方向の他端部（図６右側）に設けられている。接続部１１０，１１１は、ノズル１１、圧力室４１、圧電素子６０が二次元配列状に配置された二次元配置領域Ｒの外に設けられている。
　図６において、最も左側のノズル列を第１列、最も右側のノズル列を第Ｎ列とし、最も上側のノズル行を第１行、最も下側のノズル行を第Ｍ行とした場合、第１列から第（Ｎ／２）列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は接続部１１０に接続され、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は接続部１１１に接続されている。
　第１列から第（Ｎ／２）列までの各ノズル１１に対応する貫通ビア８５は各ノズル１１に対応するインク流路８８よりも接続部１１０（言い換えると第１列側）に近い位置に配置されている。すなわち、図６においては、貫通ビア８５がインク流路８８よりも左側、言い換えると、貫通ビア８５がインク流路８８と接続部１１０との間に配置されている。
　第１列から第（Ｎ／２）列までの第２の配線９１は、貫通ビア８５から接続部１１０（言い換えると第１列側）に向けて二次元配置領域Ｒ外に引き出されている。すなわち、第１列から第（Ｎ／２）列までのノズル１１に対応するインク流路８８は、第２の配線９１が引き出される方向と反対方向に配置されている。
　図６に示すように、第１行の第１列から（Ｎ／２）列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は、第１列の第２の配線９１を除き、第１行のノズル１１に対応するインク流路８８と第２行のノズル１１に対応するインク流路８８との間（図６のＡＢ間）を通って接続部１１０に接続されている。図示は省略するが、第２行から第（Ｍ－１）行までの他の行のノズルに対応する配線についても、下側に隣接するインク流路間を通って接続部１１０に接続されている。また、第Ｍ行のノズルに対応する配線は、下側に隣接する領域を通って接続部１１０に接続されている。
　第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までの各ノズル１１に対応する貫通ビア８５は各ノズル１１に対応するインク流路８８よりも接続部１１１（言い換えると第Ｎ列側）に近い位置に配置されている。すなわち、図６においては、貫通ビア８５がインク流路８８よりも右側、言い換えると、貫通ビア８５がインク流路８８と接続部１１１との間に配置されている。
　第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は、貫通ビア８５から接続部１１１（言い換えると第Ｎ列側）に向けて二次元配置領域Ｒ外に引き出されている。すなわち、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応するインク流路８８は、第２の配線９１が引き出される方向と反対方向に配置されている。
　図６に示すように、第２行の第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は、第Ｎ列の第２の配線９１を除き、第１行のノズル１１に対応するインク流路８８と第２行のノズル１１に対応するインク流路８８との間（図６のＣＤ間）を通って接続部１１１に接続されている。図示は省略するが、第３行から第Ｍ行までの他の行のノズルに対応する配線についても、上側に隣接するインク流路間を通って接続部１１１に接続されている。また、第１行のノズルに対応する配線は、上側に隣接する領域を通って接続部１１１に接続されている。
（保護層）
　配線基板８０の上面（接合部７０が設けられた面の反対側）には、絶縁層としての保護層９０が設けられており、配線基板８０上面に設けられている第２の配線９１を保護している。
　保護層９０には、インクを圧力室４１に導くためのインク流路９２が保護層９０の厚さ方向に貫通するように形成されている。インク流路９２は、配線基板８０に保護層９０を積層した際に、配線基板８０に形成されているインク流路８８に連通するように形成されている。
（共通インク室）
　配線基板８０の上面には、保護層９０を介して共通インク室１００が設けられている。共通インク室１００の壁面を構成する部材は、接着剤などの固定手段により配線基板８０に接合されている。
　共通インク室１００は、各層におけるインク流路を介して圧力室４１に連通されている。共通インク室１００は、全ての圧力室４１にインク流路を介して連通されており、全ての圧力室４１にインクを供給することができるように形成されている。
＜作用・効果＞
　以上のように、インクジェットヘッド３によれば、第１列のノズル１１に対応する第２の配線９１を第１列のノズル１１に対応するインク流路８８間に通す必要がなくなる。これにより、第１列のノズル１１に対応するインク流路間（図６のＡＢ間）に配置する第２の配線９１を（Ｎ／２）－１本まで減らすことができ、配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズル１１を高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　また、第Ｎ列のノズル１１に対応する第２の配線９１を第Ｎ列のノズル１１に対応するインク流路間（図６のＣＤ間）に通す必要がなくなる。これにより、第Ｎ列のノズル１１に対応するインク流路間に配置する配線を（Ｎ／２）－１本まで減らすことができ、配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズル１１を高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　また、第１列のノズルに対応するインク流路間（図６のＡＢ間）を通る配線の数と、第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間（図６のＣＤ間）を通る配線の数を（Ｎ／２）－１本と等しくすることができるので、左右で配線間隔が異なることもなく、左右で配線の信頼性が大きく変化することもない。
　ここで、従来の配線の配置との比較を行うことにする。
　図８に示したように、従来の配線の配置では、第Ｎ列のノズルに対応するインク流路間（図８のＣＤ間）を通る配線の数は（Ｎ／２）－１本であるものの、第１列のノズルに対応するインク流路間（図８のＡＢ間）を通る配線の数は（Ｎ／２）本である。
　そのため、ノズル列の数をＮ＝１６、ドット密度を６００ｄｐｉとすると、第１列及び第１６列のノズルに対応するインク流路間の間隔は、６７７μｍとなる。インク流路の直径を２００μｍとすると、４７７μｍの間隔に第１列側は８本、第１６列側は７本の配線を通す必要がある。
　従って、第１列の配線１本あたりに確保できる幅は５９．６μｍとなり、Ｌ／Ｓ（ライン／スペース）は、２９／２９となる。また、第１６列の配線１本あたりに確保できる幅は６８．１μｍとなり、Ｌ／Ｓ（ライン／スペース）は、３４／３４となる。そのため、配線基板の設計時にはより条件の厳しい第１列の配線スペースに合わせて設計しなければならず、結局はＬ／Ｓ（ライン／スペース）は、２９／２９にせざるを得ない。
　これに対して、上記実施形態における配線の配置では、第１列及び第Ｎ列共にインク流路間を通る配線の数は（Ｎ／２）－１本である。
　そのため、ノズル列の数をＮ＝１６、ドット密度を６００ｄｐｉとすると、第１列及び第１６列のノズルに対応するインク流路間の間隔は、６７７μｍとなる。インク流路の直径を２００μｍとすると、４７７μｍの間隔に第１列側は７本、第１６列側は７本の配線を通す必要がある。
　従って、第１列及び第１６列の配線１本あたりに確保できる幅は６８．１μｍとなり、Ｌ／Ｓ（ライン／スペース）は、３４／３４で統一することができる。
　このように、最外列の第１列と第１６列のインク流路間に通せる配線の数を揃え、その配線の数を少なくすることで、配線の信頼性を向上させることができる。
　また、インクジェットヘッド３によれば、全ての配線９１を第１列側と第Ｎ列側とに分けて引き出すことができる。これにより、全ての配線９１を一方に引き出すような構成に比べて配線幅、配線同士の間隔を広げることができる。よって、ノズル１１を高密度に配置することができ、配線の信頼性を向上させることができる。
　また、インクジェットヘッド３によれば、第（Ｎ／２）列と第（Ｎ／２）＋１列とを境に対称な配置にすることができるので、ノズル１１、圧力室４１、圧電素子６０及び配線基板８０の設計がしやすくなる。
［第２の実施形態］
　次に、インクジェットヘッド３の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、インク流路、貫通ビア等の配置であるため、以下ではその配置について説明し、第１の実施形態と同じ部分は説明を省略する。
　図７に示すように、ノズル１１は、Ｘ方向にＮ個（Ｎは２以上の偶数）並設されてノズル列を構成しており、このノズル列がＹ方向にＭ行（Ｍは２以上の整数）にわたって並設されている。すなわち、ノズル１１は、Ｍ×Ｎ個形成されている。また、各ノズル列は、Ｙ方向に少しずつ位置がずれるように配置されている。すなわち、ノズル１１は、二次元配列状に配置されており、各ノズル１１に対応する位置に設けられている圧力室４１、圧電素子６０、貫通ビア８５も二次元配列状に配置されていることになる。以下、ノズル１１等が二次元配列状に配置されている配置領域を二次元配置領域Ｒとする。
　接続部１１２は、インクジェットヘッド３のＸ方向の一端部（図７左側）に設けられ、接続部１１３は、インクジェットヘッド３のＸ方向の他端部（図７右側）に設けられている。接続部１１２，１１３は、ノズル１１、圧力室４１、圧電素子６０が二次元配列状に配置された二次元配置領域Ｒの外に設けられている。なお、図７は紙面の制約上、横向きに描いているため、以下の説明においては、図７の紙面に対して右側から見て説明する。すなわち、図７の紙面を正面から見て、左側を上側、右側を下側、上側を右側、下側を左側として説明する。
　図７において、最も左側のノズル列を第１列、最も右側のノズル列を第Ｎ列とし、最も上側のノズル行を第１行、最も下側のノズル行を第Ｍ行とした場合、第１列から第（Ｎ／２）列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は接続部１１２に接続され、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は接続部１１３に接続されている。
　第１列のノズル１１においては、当該ノズル１１に対応する貫通ビア８５はノズル１１に対応するインク流路８８よりも接続部１１２（言い換えると第１列）に近い位置に配置されている。すなわち、図７においては、貫通ビア８５がインク流路８８よりも左側、言い換えると、貫通ビア８５がインク流路８８と接続部１１２との間に配置されている。
　第２列から第（Ｎ／２）列のノズル１１においては、各ノズル１１に対応する貫通ビア８５は各ノズル１１に対応するインク流路８８よりも接続部１１３（言い換えると第Ｎ列）に近い位置に配置されている。すなわち、図７においては、貫通ビア８５がインク流路８８よりも右側、言い換えると、貫通ビア８５がインク流路８８と接続部１１３との間に配置されている。
　第１列のノズルに対応する第２の配線９１は、貫通ビア８５から接続部１１２（言い換えると第１列側）に向けて二次元配置領域Ｒ外に引き出されている。すなわち、第１列のノズル１１に対応するインク流路８８は、第２の配線９１が引き出される方向と反対方向に配置されている。
　第２列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応する第２の配線９１は、貫通ビア８５から接続部１１２（言い換えると第１列側）に向けて二次元配置領域Ｒ外に引き出されている。しかし、第１列と異なり、第２列から第（Ｎ／２）列のノズル１１に対応するインク流路８８は、貫通ビア８５から見て第２の配線９１が引き出される方向と同じ方向に配置されている。
　第１行の第１列から（Ｎ／２）列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は、第１列の第２の配線９１を除き、第１行のノズル１１に対応するインク流路８８と第２行のノズル１１に対応するインク流路８８との間（図７のＡＢ間）を通って接続部１１２に接続されている。すなわち、第ｍ行（１≦ｍ＜Ｍ）のノズル１１に対応する第２の配線９１は、第ｍ行のノズル１１に対応するインク流路８８と第（ｍ＋１）行に対応するインク流路８８で挟まれた領域を通って二次元配置領域Ｒの外へ引き出される。
　ここで、第ｍ行（１＜ｍ≦Ｍ）のノズル１１に対応する第２の配線９１を、第ｍ行のノズル１１に対応するインク流路８８と第（ｍ－１）行に対応するインク流路８８で挟まれた領域を通って二次元配置領域Ｒの外へ引き出されるようにしてもよい。
　第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１においては、各ノズル１１に対応する貫通ビア８５は各ノズル１１に対応するインク流路８８よりも接続部１１３（言い換えると第Ｎ列）に近い位置に配置されている。すなわち、図７においては、貫通ビア８５がインク流路８８よりも右側、言い換えると、貫通ビア８５がインク流路８８と接続部１１３との間に配置されている。
　従って、第２列から第（Ｎ－１）列のノズル１１に対応する貫通ビア８５とインク流路８８の接続部１１２，１１３に対する位置関係は、第１列と第Ｎ列のいずれか一方のノズル１１に対応する貫通ビア８５とインク流路８８の接続部１１２，１１３に対する位置関係と同じである。
　図７においては、第２列から第（Ｎ－１）列のノズル１１に対応する貫通ビア８５とインク流路８８の接続部１１２，１１３に対する位置関係は、第Ｎ列のノズル１１に対応する貫通ビア８５とインク流路８８の接続部１１２，１１３に対する位置関係と同じである。
　なお、第２列から第（Ｎ－１）列のノズル１１に対応する貫通ビア８５とインク流路８８の接続部１１２，１１３に対する位置関係を、第１列のノズル１１に対応する貫通ビア８５とインク流路８８の接続部１１２，１１３に対する位置関係と同じにしてもよいことはもちろんである。
　また、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は、貫通ビア８５から接続部１１３（言い換えると第Ｎ列側）に向けて二次元配置領域Ｒ外に引き出されている。すなわち、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応するインク流路８８は、第２の配線９１が引き出される方向と反対方向に配置されている。
　また、第２行の第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列までのノズル１１に対応する第２の配線９１は、第Ｎ列の第２の配線９１を除き、第１行のノズル１１に対応するインク流路８８と第２行のノズル１１に対応するインク流路８８との間（図７のＣＤ間）を通って接続部１１３に接続されている。すなわち、第ｍ行（１＜ｍ≦Ｍ）のノズル１１に対応する第２の配線９１は、第ｍ行のノズル１１に対応するインク流路８８と第（ｍ－１）行に対応するインク流路８８で挟まれた領域を通って二次元配置領域Ｒの外へ引き出される。
　ここで、第ｍ行（１≦ｍ＜Ｍ）のノズル１１に対応する第２の配線９１を、第ｍ行のノズル１１に対応するインク流路８８と第（ｍ＋１）行に対応するインク流路８８で挟まれた領域を通って二次元配置領域Ｒの外へ引き出されるようにしてもよい。
　このような配置とした場合であっても、第２の実施形態における配線の配置では、第１列及び第Ｎ列共にインク流路間を通る配線の数は（Ｎ／２）－１本である。
　そのため、ノズル列の数をＮ＝１６、ドット密度を６００ｄｐｉとすると、第１列及び第１６列のノズルに対応するインク流路間の間隔は、６７７μｍとなる。インク流路の直径を２００μｍとすると、４７７μｍの間隔に第１列側は７本、第１６列側は７本の配線を通す必要がある。
　従って、第１列及び第１６列の配線１本あたりに確保できる幅は６８．１μｍとなり、Ｌ／Ｓ（ライン／スペース）は、３４／３４で統一することができる。
　このように、第１の実施形態の配線と同様、双方に通せる配線の数を揃え、その配線の数を少なくすることで、配線の信頼性を向上させることができる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の本質的部分を変更しない範囲内で自由に設計変更が可能である。
　例えば、上記実施形態においては、接続部を二つにしたときの構成について説明しているが、接続部の数を三つ以上に増やし、接続部の数に応じて配線を三つ以上に分けることも可能である。
　以上のように、本発明に係るインクジェットヘッドは、ノズルを高密度に配置して高精細な画像形成を実現するのに有用である。
３　インクジェットヘッド
１１　ノズル
４１　圧力室
６０　圧電素子（アクチュエータ）
８０　配線基板
８５　貫通ビア
８８　インク流路
９１　第２の配線（配線）
１１０　接続部
１１１　接続部
１１２　接続部
１１３　接続部

Claims (5)

  1. 　インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して個別に連通される圧力室と、各圧力室に対応して個別に設けられ、圧力室内のインクをノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有し、個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置され、
    　各アクチュエータに対応して個別に接続される配線と、各配線に対応して個別に接続される貫通ビアと、各圧力室に対応して個別にインクを供給するインク流路とを有する配線基板と、
    　前記個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置された配置領域外に設けられ、各配線を駆動部に接続する接続部と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
    　ノズルは、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）が直線状に並べられると共に、これがＮ列（Ｎは２以上の整数）にわたって設けられ、
    　第１列のノズルに対応する貫通ビアは当該第１列のノズルに対応するインク流路よりも前記接続部に近い位置に配置され、かつ、第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアは当該第Ｎ列のノズルに対応するインク流路よりも前記接続部に近い位置に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 　インクを吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して個別に連通される圧力室と、各圧力室に対応して個別に設けられ、圧力室内のインクをノズルから吐出させるための力を付与するアクチュエータとを有し、個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置され、
    　各アクチュエータに対応して個別に接続される配線と、各配線に対応して個別に接続される貫通ビアと、各圧力室に対応して個別にインクを供給するインク流路とを有する配線基板と、
    　前記個々のノズル及びこれに各々対応する圧力室とアクチュエータとの組が二次元配列状に配置された配置領域外に設けられ、各配線を駆動部に接続する接続部と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
    　ノズルは、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）が直線状に並べられると共に、これがＮ列（Ｎは２以上の整数）にわたって設けられ、
    　第１列のノズルに対応するインク流路は、当該第１列のノズルに対応する貫通ビアに対して貫通ビアに接続された配線が引き出される方向と反対方向に配置され、
    　第Ｎ列のノズルに対応するインク流路は、当該第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアに対して貫通ビアに接続された配線が引き出される方向と反対方向に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  3. 　前記Ｎは２以上の偶数であり、
    　第１列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応する貫通ビアに接続される配線は、第１列側の前記配置領域外に向けて引き出され、かつ、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアに接続される配線は、第Ｎ列側の前記配置領域外に向けて引き出されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
  4. 　前記Ｎは２以上の偶数であり、
    　第１列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応する貫通ビアは、当該第１列から第（Ｎ／２）列のノズルに対応するインク流路よりも第１列に近い位置に配置され、かつ、第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列のノズルに対応する貫通ビアは、当該第（Ｎ／２）＋１列から第Ｎ列のノズルに対応するインク流路よりも第Ｎ列に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  5. 　第２列から第（Ｎ－１）列のノズルに対応する貫通ビアとインク流路の前記接続部に対する位置関係は、第１列と第Ｎ列のいずれか一方のノズルに対応する貫通ビアとインク流路の前記接続部に対する位置関係と同じであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
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