(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電層と内部電極が交互に積層された複数の圧電素子柱を有する圧電部材と、
前記圧電部材の圧電素子柱に給電する配線部材と、を備え、
前記圧電部材は、駆動圧電素子柱と非駆動圧電素子柱とを有し、
前記圧電部材の外部電極と前記配線部材の配線電極とが接続され、
前記配線部材には、少なくとも一つの非駆動圧電素子柱の外部電極と接続する一対の測定用電極が設けられ、
前記一対の測定用電極間の抵抗値を測定可能な端子を有し、
前記圧電部材には両端部に共通外部電極が形成された非駆動圧電素子柱が設けられ、
前記配線部材の一対の測定用電極が接続される非駆動圧電素子柱は、前記駆動圧電素子柱と前記共通外部電極が形成された非駆動圧電素子柱との間に配置されている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記配線部材の測定用電極は、前記圧電部材の積層方向の先端側と反対側を基部側とするとき、前記圧電部材の基部側で分岐していることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
圧電層と内部電極が交互に積層された複数の圧電素子柱を有する圧電部材と、
前記圧電部材の圧電素子柱に給電する配線部材と、を備え、
前記圧電部材は、駆動圧電素子柱と非駆動圧電素子柱とを有し、
前記圧電部材の外部電極と前記配線部材の配線電極とが接続され、
前記配線部材には、少なくとも一つの非駆動圧電素子柱の外部電極と接続する一対の測定用電極が設けられ、
前記一対の測定用電極間の抵抗値を測定可能な端子を有し、
前記圧電部材には前記駆動圧電素子柱間に、前記配線部材の一対の測定用電極が接続される非駆動圧電素子柱が配置され、
前記圧電部材の積層方向の先端側を先端部側とし、前記積層方向で前記先端部側と反対側を基部側とするとき、
前記圧電部材の外部電極は先端部側と基部側とに分割され、
前記駆動圧電素子柱を挟む前記配線部材の一対の測定用電極が接続される２つの非駆動圧電素子柱の外部電極の内の前記基部側の電極部分と前記一対の測定用電極とが接続され、
前記２つの非駆動圧電素子柱の間の前記駆動圧電素子柱の外部電極の先端部側の電極部分と前記測定用電極とが連結されている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記配線部材の測定用電極は、前記圧電部材の基部側で分岐していることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に振動板を有する液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
従来の液体吐出ヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段としての圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電素子を用いた圧電アクチュエータを備え、積層型圧電素子のｄ３３またはｄ３１方向の変位で液室に壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積、圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電型ヘッドが知られている。 
【０００５】
このような液体吐出ヘッドに使用される圧電アクチュエータとしては、積層型圧電部材に溝加工を施すことによって複数の駆動部（駆動圧電素子柱）と非駆動部（非駆動圧電素子柱）とを形成し、積層型圧電部材の内部電極を端面に引き出した外部電極（端面電極ともいう。）にＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）などの配線部材の配線電極を接合し、各圧電素子柱に画像信号に応じた駆動信号を与えるようにしたものがある。
【０００６】
例えば、特許文献１では、駆動部の並び方向両端の非駆動部に共通外部電極を設けることで、個別外部電極と共通外部電極を同一面に設け、ＦＰＣ１個で駆動信号を与えることを可能としている。
【０００７】
ところで、液体吐出ヘッドにおいては、高速化、高精度化が要求され、ヘッドの長尺化、高密度化、すなわち、圧電素子の長尺化、高密度化が図られている。圧電素子を長尺化すると、ＦＰＣ（配線部材）も長尺化するため、ＦＰＣを接合する際の加熱によるＦＰＣの伸長・収縮が大きくなり、圧電素子の外部電極（以下、「圧電素子電極」ともいう。）とＦＰＣの配線電極（以下「ＦＰＣ電極」ともいう。）の位置ずれが生じやすくなる。また、圧電素子を高密度化すると、圧電素子電極やＦＰＣ電極の幅が狭くなる。さらに、ＦＰＣのうねり，異物，圧電素子とＦＰＣの電極間方向の傾きによる圧電素子電極とＦＰＣ電極の電極間距離のばらつきが大きくなる。
【０００８】
このように、圧電素子の長尺化、高密度化を行うと、接続面積が小さくなるだけでなく、電極間距離のばらつきや接続箇所が増大するため、接続不良が生じやすいという問題がある。特に、圧電部材の駆動部の並び方向両端部では、圧電素子電極とＦＰＣ電極の位置ずれや圧電素子とＦＰＣの電極間方向の傾きにより、接続不良が生じやすい。
【０００９】
従来、圧電素子電極と配線電極との接続不良は、接続部の外観（目視）検査で行なっていたが、外観検査では、電極間を接続する電気接続部材（例えば、半田、導電性接着剤、異方性導電膜の接着剤等）が圧電素子電極又はＦＰＣ電極に濡れているか否かの確認しかできないという問題がある。
【００１０】
そこで、圧電素子の静電容量検査によっては配線部材の検査端子が圧電アクチュエータの接合面から剥離しているか否かを判断するようにしたもの、あるいは、配線基板と圧電素子電極との抵抗値を測定するようにしたもの（特許文献１、２）、プローブ検査用電極を圧電素子電極とＦＰＣ電極の接続部近傍に設けて、接続抵抗を計測するもの（特許文献３、４）、特定の電極を電極間に突出した形状として、電極間距離を部分的に小さくし、電極の位置ずれによる短絡を抵抗等の電気特性で検出するもの（特許文献５）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４２４０１２４号公報
【特許文献２】特許第４２４０１２５号公報
【特許文献３】特許第３３８９９４１号公報
【特許文献４】特開２００１−１７９９９５号公報
【特許文献５】特開２００８−１４１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１、２の開示されているように、圧電素子の静電容量検査で接続不良を検査する構成にあっては、配線の抵抗や駆動用ＩＣの外部抵抗が大きいために、オープン（電極間剥離や断線）不良や隣接電極間のショート（リーク，短絡）不良の検出しかできない。また、同文献１、２に開示されているように、配線基板の検査端子と圧電素子電極（共通電極）との抵抗値を測定する構成にあっては、共通電極と内部電極を通じて駆動用ＩＣの外部抵抗を含む抵抗値を測定することになり、内部電極の断線でも接合部断線と誤判断したり、駆動用ＩＣの外部抵抗（通常１００Ω程度）の誤差レベルである数Ω程度の抵抗値上昇は検出することができない。このため、接続信頼性上問題となる、電極同士が電気接続部材を介して接触し、少しの外力で剥離するような接続抵抗が高い接続不良は検出できないという課題がある。
【００１３】
また、プローブ検査用電極を圧電素子電極とＦＰＣ電極の接続部近傍に設けて接続抵抗を計測する構成にあっては、プローブ検査用電極領域を確保するため、ＦＰＣ等の配線部材のサイズが大きくなる。また、検査用電極を複数の接続部で共有することにより、検査用電極領域を小さくすることができるが、検査用電極を複数の接続部で共有するための配線を検査後に切断する必要があり、コストが高くなるという課題がある。
【００１４】
さらに、特定の電極を電極間に突出した形状として、電極間距離を部分的に小さくし、電極の位置ずれによる短絡を抵抗等の電気特性で検出する構成にあっては、電極ピッチが小さくなると、過剰に短絡を検出することになるという課題がある。
【００１５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧電部材や配線部材の電極構造を複雑にすることなく、簡単な構成で接続不良を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る圧電アクチュエータは、
圧電層と内部電極が交互に積層された複数の圧電素子柱を有する圧電部材と、
前記圧電部材の圧電素子柱に給電する配線部材と、を備え、
前記圧電部材は、駆動圧電素子柱と非駆動圧電素子柱とを有し、
前記圧電部材の外部電極と前記配線部材の配線電極とが接続され、
前記配線部材には、少なくとも一つの非駆動圧電素子柱の外部電極と接続する一対の測定用電極が設けられ、
前記一対の測定用電極間の抵抗値を測定可能な端子を有し、
前記圧電部材には両端部に共通外部電極が形成された非駆動圧電素子柱が設けられ、
前記配線部材の一対の測定用電極が接続される非駆動圧電素子柱は、前記駆動圧電素子柱と前記共通外部電極が形成された非駆動圧電素子柱との間に配置されている
構成とした。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る圧電アクチュエータを備えているものである。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る圧電アクチュエータによれば、圧電部材や配線部材の電極構造を複雑にすることなく、簡単な構成で接続不良を検出できるようになる。
【００２３】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエータを備えているので、信頼性が向上する。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高い信頼性が得られ、高速で、高画質画像を形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視説明図である。
【図２】同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う一例の断面説明図である。
【図４】同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う他の例の断面説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの圧電部材の電極構成及び配線部材の配線構成の説明に供する正面説明図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの圧電部材の電極構成及び配線部材の配線構成の説明に供する正面説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの圧電部材の電極構成及び配線部材の配線構成の説明に供する正面説明図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図１１】同じく要部平面説明図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３及び図４は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図、図４は１つの液室部分の拡大断面説明図である。
【００２７】
この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路板（流路基板、液室基板）１と、この流路板１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材２と、流路板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。
【００２８】
流路板１は、流路板１Ａと連通板１Ｂとを接着して構成している。この流路板１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。
【００２９】
振動板部材２は、第１層２Ａと第２層２Ｂとで形成されて、第１層２Ａで薄肉部を形成し、第１層２Ａ及び第２層２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材２は、各液室６に対応してその壁面を形成する第１層２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、この振動領域２ａの中に、面外側（液室６と反対面側）に第１層２Ａ及び第２層２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部２ｂが設けられ、この島状凸部２ｂに振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む本発明に係る圧電アクチュエータ１００を配置している。
【００３０】
この圧電アクチュエータ１００は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝３１を加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を駆動圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を非駆動圧電素子柱１２Ｂとして区別している。そして、駆動圧電素子柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材２の島状凸部２ｂに接合している。また、非駆動圧電素子柱１２Ｂの上端面は液室間隔壁６Ａに対応する位置で振動板部材２に接合される。
【００３１】
ここで、圧電部材１２は、圧電材料層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ端面、即ち圧電部材１２の振動板部材２に略垂直な側面（積層方向に沿う面）に引き出して、この側面に形成された端面電極（外部電極）２３、２４に接続し、端面電極（外部電極）２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。
【００３２】
また、圧電部材１２には駆動圧電素子柱１２Ａに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材（配線部材）としてのフレキシブル配線基板であるＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、図示しないが駆動圧電素子柱１２Ａに駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が搭載されている。
【００３３】
なお、ここでは、上述したように、圧電部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を駆動圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を非駆動圧電素子柱１２Ｂとして、図３に示すように、駆動用圧電素子柱１２Ａと支柱用圧電素子柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、図４に示すように、すべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。
【００３４】
ノズル板３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板３には各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。
【００３５】
さらに、これらの圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部から記録液を供給するための供給口を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００３６】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて駆動用圧電素子柱１２Ａに２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子柱１２Ａが変位して振動板２の振動領域２ａをノズル板３方向に変形させ、液室６の容積（体積）変化によって液室６内の液体を加圧することで、ノズル板３のノズル４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室６内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子柱１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻って液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室１０から液室６内に記録液が充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル４から吐出される。
【００３７】
なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式（振動板２を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式）、引き−押し打ち方式（振動板２を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式）などの方式で駆動することもできる。
【００３８】
そこで、この液体吐出ヘッドにおける本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの詳細について図５及び図６をも参照して説明する。なお、図５（ａ）は圧電部材の電極構成、（ｂ）は配線部材の配線構成、（ｃ）は圧電部材と配線部材の接合状態の説明に供する正面説明図、図６は図５（ｃ）のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【００３９】
この圧電アクチュエータ１００は、前述したように圧電層２１Ａと内部電極２２Ａ、２２Ｂが交互に積層された複数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを有する圧電部材１２と、圧電部材１２の駆動圧電素子柱１２Ａに給電する配線部材としてのＦＰＣ１５とを備えている。
【００４０】
この実施形態では、圧電部材１２の中央部に複数の駆動圧電素子柱１２Ａを配置し、両端部に共通外部電極用の幅広の非駆動圧電素子柱１２Ｂａを配置し、少なくとも複数の駆動圧電素子柱１２Ａの柱配列方向の外側であって、駆動圧電素子柱１２Ａと非駆動圧電素子柱１２Ｂａとの間に２つの測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃを配置している。
【００４１】
ここで、駆動圧電素子柱１２Ａ、非駆動圧電素子柱１２ＣにはＦＰＣ１５と接合する側に個別外部電極２３が形成されている。非駆動圧電素子１２Ｃの個別外部電極１２Ｃは動作時に駆動波形が印加されるものではないが、個別外部電極として説明する。非駆動圧電素子柱１２ＢａにはＦＰＣ１５と接合する側に共通外部電極２３が形成されている。そして、駆動圧電素子柱１２Ａの共通外部電極２４は、図示しないがスリット加工で分断されない内部電極などを通じて非駆動圧電素子柱１２Ｂａに形成された共通外部電極２５に接続されている。
【００４２】
なお、駆動圧電素子柱１２Ａと測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃの柱幅（電極幅）は、同一幅、同一ピッチで形成している。また、図５では圧電部材１２の一端部側のみ図示しているが、他端部側も同様の構成としている。また、内部電極についても図示は省略している。
【００４３】
配線部材としてのＦＰＣ１５は、基材３１に形成された配線（電極）３２と、ソルダレジスト３３と、図示しない駆動ＩＣとを有し、ベース部材１３にホットメルト接着剤１６にて固定されている。
【００４４】
このＦＰＣ１５は、圧電部材１２の個別外部電極２３が形成された面側に接続されて、駆動圧電素子柱１２Ａの個別外部電極２３に接続される個別電極配線３２Ａと、非駆動圧電素子柱１２Ｂａの共通外部電極２５に接続される共通電極配線３２Ｂと、測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃの個別外部電極２３に接続される測定用配線３２Ｃ（３２Ｃ１、３２Ｃ２、３２Ｃ３）とを有している。
【００４５】
ここで、個別電極配線３２Ａは図示しない駆動ＩＣの接続端子まで形成されている。また、共通電極配線３２Ｂは個別電極配線３２Ａより幅広に形成されている。
【００４６】
測定用配線３２Ｃは、２つの測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃ、１２Ｃに接続される一対の測定用電極３２Ｃ１と、１つの測定用配線３２Ｃ１を分岐した分岐電極３２Ｃ２と、非駆動圧電素子柱１２Ｃ、１２Ｃ間を連結する連結電極３２Ｃ３により構成されている。分岐電極３２Ｃ２は図示しない測定用端子に接続されている。
【００４７】
このＦＰＣ１５の各電極及び配線３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ１、３２Ｃ２、３２Ｃ３）は、高導電性のＣｕを膜厚８μｍ厚みで形成している。より低抵抗とする場合には、１２μｍ、１８μｍ、３５μｍ等の厚膜のものも用いることができる。また、ソルダレジスト３３はＦＰＣ１５の一部の領域１５Ｂ（図６）に形成している。
【００４８】
このＦＰＣ１５の各電極及び配線３２（これを「ＦＰＣ電極」という。）と圧電部材１２の各電極２３、２５（これを「圧電素子電極」という。）は、それぞれ半田４１で接続されている。ＦＰＣ電極と圧電素子電極を接続する方法としては、電極を位置合わせして圧電部材１２とＦＰＣ１５を重ね合わせ、ヒーターチップ（ブロック）でＦＰＣ１５の電極部１５Ａ裏面の基材３１を加圧しながらヒーターチップの温度をパルス的に上昇させ半田４１を溶融硬化させることにより接合するヒーター接合法や、ＦＰＣ１５をガラス等のレーザーを透過する剛性部材で加圧した状態でレーザー光をＦＰＣ１５の各電極配線３２Ａ、３２Ｂや半田４１に照射して半田４１を溶融硬化させることにより接合するレーザー接合法等を用いることができる。
【００４９】
なお、半田４１は、ＦＰＣ電極及びＦＰＣ１５の基材３１に比較して低い融点を有する金属材料であり、かつ導電性を有する材料から構成されたものであればよく、鉛（Ｐｂ）を含有しないものであることが好ましい。たとえば、半田４１としてスズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とする半田を用いることができる。鉛が含有されていないことから、環境保護の観点において効果的であるとともに、スズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）が主成分の半田４１は非鉛の部材の中では非常に低い融点を有していることから、ＦＰＣ１５及び圧電部材１２にダメージを与えることなくＦＰＣ電極と圧電素子電極とを容易に溶着することができる。
【００５０】
また、ここでは、電気接続部材として半田４１を用いたが、異方性導電膜や導電性接着剤等を用いることもできる。
【００５１】
また、半田４１を、印刷法やめっき法等により、予め圧電部材１２の外部電極２３、２５、または、ＦＰＣ１５の電極配線３２（電極部１５Ａ）に形成している。
【００５２】
また、ここでは、配線部材として、ＦＰＣを用いたが、薄膜状であり互いに並列された複数の電極が設けられているものであればよく、例えば、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いることもできる。
【００５３】
このように構成した圧電アクチュエータにおいて、圧電部材１２とＦＰＣ１５を接続した後、一対の測定用電極３２Ｃ１間の抵抗値を図示しない測定端子を通じて測定する。
【００５４】
ここでは、分岐電極３２Ｃ２に電圧又は電流を印加して、電流又は電圧を計測する４端子計測を行ない、一方の測定用電極３２Ｃ１の分岐部からもう一方の測定用電極３２Ｃ１の分岐部までの配線抵抗と接続抵抗を含む抵抗値を計測した。これにより、良好接合部に対して少し高い抵抗（良好な接続抵抗＋１Ω以下）を示す不良接合部を検出することができる。
【００５５】
このように、この液体吐出ヘッドにおける圧電アクチュエータによれば、配線部材には少なくとも一つの非駆動圧電素子柱の外部電極と接続する一対の測定用電極が設けられ、一対の測定用電極間の抵抗値を測定可能な端子を有する構成としているので、圧電部材や配線部材の電極構造を複雑にすることなく、簡単な構成で接続不良を検出できるようになる。
【００５６】
この場合、圧電部材には両端部に共通外部電極が形成された非駆動圧電素子柱が設けられ、配線部材の一対の測定用電極が接続される非駆動圧電素子柱は、駆動圧電素子柱と共通外部電極が形成された非駆動圧電素子柱との間に配置されている構成とすることで、圧電素子電極と配線電極の位置ずれや圧電素子と配線電極間方向の傾きにより、最も接続不良の生じやすい圧電部材の駆動圧電素子柱の並び方向両端部の接続抵抗を測定することができ、接続不良を簡単に検出することができる。
【００５７】
また、測定用非駆動圧電素子柱の外部電極幅及びピッチと駆動圧電素子柱の外部電極幅及びピッチとを同一にしているので、圧電素子電極と配線電極の位置ずれが生じても、接続状態が駆動圧電素子柱と測定用非駆動圧電素子柱でほぼ同一となるため、測定用非駆動圧電素子柱部の接続抵抗が増大し接続不良が生じた場合は、駆動圧電素子柱でも接続不良が生じたと判定できる。この結果、過剰に短絡不良を検出することがなくなる。
【００５８】
また、配線部材の測定用電極配線は圧電部材の基部側で分岐している構成とすることで、４端子法による抵抗計測ができるため、分岐部からプローブ検査用電極等の抵抗測定用電極までの配線抵抗を無視でき、測定用電極配線の接続部近傍にプローブ検査用電極等を設ける必要がなくなる。
【００５９】
また、電気接続部材として半田を用いることで、異方性導電膜や導電性接着剤等に比べて、接続抵抗を低くできるだけでなく、抵抗値測定による接続不良が生じた場合には、再度、ＦＰＣを加圧しながら半田を溶融させることにより接合をやり直すことができる。
【００６０】
そして、このような圧電アクチュエータを備える液体吐出ヘッドは、ヘッドの長尺化、高密度化に伴って圧電アクチュエータの接続不良が生じても、接続不良を容易に検出できるため、信頼性の高いヘッドを得ることができる。
【００６１】
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータついて図７を参照して説明する。なお、図７（ａ）は同実施形態における圧電部材の電極構成、（ｂ）は同じく配線部材の配線構成、（ｃ）は同じく圧電部材と配線部材の接合状態の説明に供する正面説明図である。
ここでは、前記第１実施形態におけるＦＰＣ１５の一対の測定用電極３２Ｃ１の一方と連結電極３２Ｃ３とを一体的に形成している。
【００６２】
また、前記第１実施形態に比べて、非駆動柱を減らすことができるとともに、圧電部材１２の両端の外側の測定用電極３２Ｃ１、３２Ｃ１間の抵抗を測定することにより、両端の共通電極１２Ｂａ（他方は図示省略）間の抵抗を精度良く計測できる。
【００６３】
次に、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータついて図８及び図９を参照して説明する。なお、図８（ａ）は同実施形態における圧電部材の電極構成、（ｂ）は同じく配線部材の配線構成、（ｃ）は同じく圧電部材と配線部材の接合状態の説明に供する正面説明図、図９は図８のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
ここでは、圧電部材１２には駆動圧電素子柱１２Ａと測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃを交互に配列し、駆動圧電素子柱１２Ａの両端は測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃを配列し、さらに、圧電部材１２の両端部の測定用非駆動圧電素子柱１２Ｃの外側に、共通外部電極２５が形成された非駆動圧電素子柱１２Ｂａを配列している。
【００６４】
また、各圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂａ、１２ＣのＦＰＣ１５との接合面の外部電極２３、２５は、圧電部材１２の先端部側部分２３ａと基部側（ベース部材１３に接合する側）部分２３ｂに上下に分断（分割）された構成としている。外部電極２３、２５を上下に分断する方法としては、ダイサーにより溝加工する方法や、レーザーにより電極を除去する方法を用いることができる。
【００６５】
ＦＰＣ１５の個別電極配線３２Ａは、駆動圧電素子柱１２Ａの外部電極２３の基部側部分２３ｂに接続されている。また、共通電極配線３２Ｂは、非駆動圧電素子柱１２Ｂの外部電極２５全体に接続されている。
【００６６】
ＦＰＣ１５の測定用電極配線３２Ｃは、一対の測定用電極３２Ｃ１、分岐電極３２Ｃ２、圧電素子柱１２Ｃ、１２Ａ、１２Ｃを連結する連結電極３２Ｃ３により構成している。
【００６７】
一対の測定用電極３２Ｃ１と連結電極３２Ｃ３の電極部（下部）は、圧電素子柱１２Ｃの外部電極２３の基部側部分２３ｂに接続されている。また、連結電極３２Ｃ３の連結部分（圧電素子柱配列方向に沿う部分）は、圧電素子柱１２Ａ、１２Ｃの外部電極２３の先端部側部分２３ａに接続されている。この連結電極３２Ｃ３は駆動圧電素子柱１２Ａの外部電極２３の基部側部分２３ｂとは電気的に接続されていない。
【００６８】
このように構成したので、圧電部材１２とＦＰＣ１５を接続した後、一対の測定用電極３２Ｃ１間の抵抗値を測定することができる。ここでは、まず、端の個別電極３２Ａの両側に配置した一対の測定用電極３２Ｃ１、３２Ｃ１間の抵抗値を４端子法で測定し、一方の測定用電極３２Ｃ１の分岐部からもう一方の測定用電極３２Ｃ１の分岐部までの配線抵抗と接続抵抗を含む抵抗を測定した。次いで、図で左から２番目の個別電極３２Ａの両側に配置した一対の測定用電極３２Ｃ１間の抵抗，さらに、３番目の個別電極３２Ａの両側に配置した一対の測定用電極３２Ｃ１間の抵抗と、順次、全ての個別電極３２Ａの両側に配置した一対の測定用電極３２Ｃ１間の抵抗を測定した。
【００６９】
このように、圧電部材には駆動圧電素子柱間に、配線部材の一対の測定用電極が接続される非駆動圧電素子柱が配置され、圧電部材の外部電極は先端部側と基部側に分割され、駆動圧電素子柱を挟む配線部材の一対の測定用電極が接続される２つの非駆動圧電素子柱の外部電極の内の基部側の電極部分と一対の測定用電極とが接続され、２つの非駆動圧電素子柱の間の駆動圧電素子柱の外部電極の先端部側の電極部分と測定用電極とが連結されている構成とすることで、全ての駆動圧電素子柱に隣接する非駆動圧電素子柱の接続抵抗を測定することができる。これにより、非駆動圧電素子柱の接続抵抗が増大し、接続不良が生じた場合は、非駆動圧電素子柱の間の駆動圧電素子柱で接続不良が生じたと判定できるようになる。
【００７０】
つまり、ＦＰＣのうねり、異物等により、圧電部材とＦＰＣの電極間距離が局所的に大きくなり、接続部が高抵抗になる接続不良を検出できる。
【００７１】
また、各圧電素子柱の外部電極が上下（先端部側と基部側）に分割され、駆動圧電素子柱を挟む配線部材の一対の測定用電極が接続される２つの非駆動圧電素子柱の外部電極の内の基部側の電極部分と一対の測定用電極とが接続され、２つの非駆動圧電素子柱の間の駆動圧電素子柱の外部電極の先端部側の電極部分と測定用電極とが連結されていることで、圧電部材の外部電極や内部電極をパターニングすることなく、抵抗測定を行なうことができて、低コストで容易に接続不良を検出することができるようになる。
【００７２】
なお、本発明に係る液体吐出ヘッドは、ヘッドにインクを供給するカートリッジを一体化した構成のヘッド一体型カートリッジ又はカートリッジ一体型のヘッドとして構成することもできる。
【００７３】
なお、上記各実施形態の液体吐出ヘッドにインクを供給するタンクを一体にしたインクカートリッジを構成することもできる。
【００７４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１１は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００７５】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００７６】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【００７７】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００７８】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００７９】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００８０】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００８１】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００８２】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００８３】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００８４】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００８５】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００８６】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００８７】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００８８】
このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、ヘッドの長尺化、高密度化を図っても信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、高速で、高画質画像を形成することができる。
【００８９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【００９０】
また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【００９１】
ここで、画像形成部４０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。
【００９２】
また、各記録ヘッド４１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。
【００９３】
なお、ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。
【００９４】
給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。
【００９５】
また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。
【００９６】
搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。
【００９７】
この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。
【００９８】
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
【００９９】
そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【０１００】
このように、この画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備えているので、ヘッドの長尺化、高密度化を図っても信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、高速で、高画質画像を形成することができる。
【０１０１】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  流路板（流路基板）
２  振動板部材
３  ノズル板
４  ノズル
６  液室
１０  共通液室
１２  圧電部材
１２Ａ  駆動圧電素子柱
１２Ｂ  非駆動圧電素子柱
１２Ｃ  測定用非駆動圧電素子柱
１３  ベース部材
１５  ＦＰＣ（配線部材）
１５Ａ  電極部
２３  個別外部電極
２４  共通外部電極
２５  共通外部電極
３１  基材
３２Ａ  個別電極配線
３２Ｂ  共通電極配線
３２Ｃ  測定用配線
３２Ｃ１  測定用電極
３２Ｃ２  分岐電極
３２Ｃ３  連結電極
１００  圧電アクチュエータ
２３３  キャリッジ
２３４  記録ヘッド
【図１】
0005549162.tif 000002
【図２】
0005549162.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005549162.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005549162.tif 000012
【図１２】
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