(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ不均一な温度分布を抑制できるとともに、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】個別液室基板１１１上の一端部に配置された端子電極１１６と、複数の個別液室に外部から液体が供給するための液体供給口１１５ａとを備える。液体供給口１１５ａは、前記複数の個別液室の並び方向における端子電極１１６に近い端部に配置され、複数組の個別液室１１１ａ及び圧力発生手段１１７は所定方向に並んで列をなすように個別液室基板１１１に形成されている。また、複数の個別液室１１１ａの並び方向の中央に対して端子電極１１６とは逆側の端部に配置された温度検出手段１２１を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルに連通する個別液室と該個別液室内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段とが複数組設けられた個別液室基板と、
前記個別液室基板上の一端部に配置され外部回路と接続される端子電極と、
前記複数の個別液室に外部から液体が供給するための液体供給口と、を備え、
前記液体供給口は、前記複数の個別液室の並び方向における前記端子電極に近い端部に配置され、
前記複数組の個別液室及び圧力発生手段は所定方向に並んで列をなすように前記個別液室基板に形成されている液滴吐出ヘッドであって、
前記複数の個別液室の並び方向の中央に対して前記端子電極とは逆側の端部に配置された温度検出手段を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記温度検出手段は、前記個別液室基板上に配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記温度検出手段は、前記複数の個別液室のうち前記端子電極とは反対側の端部に位置する個別液室より該端子電極側に配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記温度検出手段は、測温抵抗体からなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記温度検出手段は、前記圧力発生手段の電極と同時に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて前記圧力発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を被着媒体上に着弾させる液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至６のいずれかの液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を記録媒体上に着弾させることにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出ヘッドであ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、個別液室内の液体に圧力変動を発生させ、個別液室に連通するノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッド、並びに、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、個別液室内のインクに圧力変動を発生させ、個別液室に連通するノズルからインクを吐出（噴射）させる方式として複数の方式が実用化・製品化されている。例えば、サーマルインクジェット方式や圧電素子などのアクチュエータを用いる方式などが知られている。サーマルインクジェット方式は、個別液室内に設置したヒーターで液体を気化させることによって個別液室内の液体に発生した圧力変動を利用する方式である。アクチュエータを用いる方式は、個別液室にアクチュエータを設置する方式であり、アクチュエータの種類により圧電素子方式や静電方式などがある。
【０００３】
アクチュエータを用いた方式では、幅広い物性のインクなどの液体に対応可能である反面、個別液室の配列の高密度化による液滴吐出ヘッド（以下、適宜「ヘッド」と略す。）の小型化が困難とされている。このような課題に対し、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスを用いることで個別液室の高密度化する技術が確立されてきている。すなわち、個別液室に薄膜形成技術を用いて振動板、電極、圧電体等を積層したユニモルフ型アクチュエータとする。そして、半導体デバイス製造プロセス（フォトリソグラフィ）を用いて個別の圧電素子と電極・配線とをパターニングすることで高密度化することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記アクチュエータを用いた方式の液滴吐出ヘッドでは、インクの吐出が温度によって大きな影響を受ける。すなわち、温度が高いと同一の駆動条件下でもインクの粘度が低くなり、インクが飛び出しやすくなって吐出するインクの量が増加する。一方、温度が低いとインクの粘度が高くなり、インクが飛び出しにくくなって吐出するインクの量が減少する。このようにインクの吐出が温度の影響を受けると画質が変化する。この温度の変化に起因する画質変化を抑制するためには、ヘッドの温度を検出し、検出した温度に対応した駆動エネルギーをアクチュエータに供給する必要がある。
【０００５】
液滴吐出ヘッドの温度を検出する手段としては、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体、ダイオードなどの市販されている温度センサを接着剤などでヘッドに組み付ける方法や、上記液滴吐出ヘッドの基板に温度センサを作り込む方法などがある。このうち、コスト、組み付けの工数、インクに近い場所を検出することなどを考慮すると、基板上に温度センサを作りこむ方法が好ましい。すなわち、インクの温度を正確に検出するためには、ヘッド内の温度分布を考慮すると構造上の制約から市販の単体の温度センサよりも、ヘッド基板上に温度センサを作り込むのが好ましい。また、コストはできるだけ抑えたい。さらに、前述のようにヘッドの小型化が要求されるなか、温度センサを設けることによって大型化するのは避けたい。
【０００６】
ここで、ヘッド内の温度の不均一分布を小さくする方法として、ヒーターで基板を加熱する方法が知られている（特許文献１）。ヒーターがある分、ヘッドの大型化は避けられず、また、温度分布の改善にも限度がある。また、ヘッド内に温度の不均一分布がある場合、ヘッド内に温度センサをできるだけ多く配置する方法があるが、外部回路とヒーターを駆動する駆動ＩＣとの間の配線が非常に複雑になる。また、外部回路との接続パッド数が増える。そのため、ヘッドが大型化してしまう。
【０００７】
また、アクチュエータの回路を外部回路と接続するための接続パッドは、ヘッドに投入される全電流が通過するために相当な発熱をする。そのため、発熱源のひとつである接続パッドは、ヘッドの長手方向の一端部に設けられる。従って、ヘッド内の温度分布は接続パッド付近が高い不均一な温度分布になりやすい。
【０００８】
上記不均一な温度分布を低減するための構成として、インクを外部からヘッドに供給するためにフレーム部材に形成されている液体供給口を、ヘッド長手方向における接続パッド付近に設けることが有効である。すなわち、液体供給口には大気温度または画像形成装置内の温度などに近いフレッシュなインクが供給される。そのため、温度が高くなりやすい接続パッド付近を、フレッシュなインクによって冷却することができる。よって、接続パッドが長手方向の一端部にあっても液体供給口を接続パッド付近に配置することでヘッド内の温度勾配を低減できる。しかしながら、ヘッド内の不均一な温度分布を低減できたとしても、ヘッドの温度を正確に検出できなければ、良好な画像を得ることはできない。
【０００９】
ヘッド内に不均一な温度分布がある場合、理想的な温度検出はどのような駆動条件下でもヘッド内の温度分布の中心値を検出できることである。すなわち、ヘッド内の温度分布の中心値以外の温度を検出すると、その検出温度と吐出されるインクの温度との温度差が大きくなってしまう。そのような場合に検出温度を補正することで上記中心値に近づけることも一般的に行われる。しかしながら、このような補正は、熱的な状態が大きく変化しない定常状態では問題ないが、例えばプリンタの立ち上がり時や立下り時のような熱的な状態が大きく変化する非定常時には誤差となってしまう。
【００１０】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、小型化を図りつつ不均一な温度分布を抑制できるとともに、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる液滴吐出ヘッド、並びに、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するノズルに連通する個別液室と該個別液室内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段とが複数組形成された個別液室基板と、前記個別液室基板上の一端部に配置され外部回路と接続される端子電極と、前記複数の個別液室に外部から液体が供給するための液体供給口と、を備え、前記液体供給口は、前記複数の個別液室の並び方向における前記端子電極に近い端部に配置され、前記複数組の個別液室及び圧力発生手段は所定方向に並んで列をなすように前記個別液室基板に形成されている液滴吐出ヘッドであって、前記複数の個別液室の並び方向の中央に対して前記端子電極とは逆側の端部に配置された温度検知手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型化を図りつつ不均一な温度分布を抑制できるとともに、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの全体構成の一例を示す斜視図。
【図２】図１の液滴吐出ヘッドからフレーム部材を取り除いた斜視図。
【図３】図１の液滴吐出ヘッドの短手方向に沿った切断面における部分断面図。
【図４】個別液室基板の保持基板側の面から見た上面図。
【図５】制御系の要部の構成例を示すブロック図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、測温抵抗体で検出された検出温度と液滴吐出ヘッド内の温度分布の中心値との温度差と、測温抵抗体の配置箇所との関係を示すグラフ。
【図７】本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置の概略構成を示す説明図。
【図８】同画像形成装置の要部の平面図。
【図９】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の他の構成例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの全体構成の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１の液滴吐出ヘッドからフレーム部材を取り除いた斜視図である。また、図３は、図１の液滴吐出ヘッドの短手方向に沿った切断面における部分断面図である。なお、本実施形態は、複数の個別液室からなる列が４列設けられた構成例であり、図３は、その４列の個別液室のうちの１列の個別液室及びその周辺の断面構造を示している。図４は個別液室基板の保持基板側の面から見た上面図である。
【００１５】
本実施形態の液滴吐出ヘッド１０は、図中下側から、ノズルプレート（ノズル基板）１１０と、個別液室基板１１１と、振動板１１２と、保持基板１１３と、共通液室基板１１４と、フレーム部材１１５とが積層された構成を有している。
【００１６】
ノズルプレート１１０には、複数のノズル１１０ａが形成されている。ノズルプレート１１０は、個別液室基板１１１の下面に接合されている。
【００１７】
個別液室基板１１１は、その個別液室基板１１１の長手方向に所定の間隔で並ぶように複数の個別液室（「加圧液室」や「圧力室」とも呼ばれる。）１１１ａが形成されている。この複数の個別液室１１１ａの列（以下、「個別液室列」という。）が複数列形成されている。なお、本実施形態では、上記個別液室列が４列形成されている場合について例示しているが、上記個別液室列は１列でもよいし、２列、３列又は５列以上であってもよい。
【００１８】
個別液室１１１ａはノズル１１０ａと連通している。個別液室１１１ａの上壁は振動板１１２で形成されている。また、個別液室基板１１１の面方向（図３のＹ方向）における個別液室１１１ａのノズル１１０ａとは反対側の端部には流体抵抗部１１１ｂが形成され、その流体抵抗部１１１ｂを介して液体導入路としての液体供給口１１１ｃに連通している。
【００１９】
また、個別液室基板１１１の長手方向（図中のＸ方向）の一方の端部には、外部回路と接続される端子電極としての接続パッド１１６が形成されている。
【００２０】
保持基板（「液体供給基板」とも呼ばれる。）１１３は、長手方向（図中のＸ方向）の一方の端部に開口１１３ａを有し、その開口１１３ａから、個別液室基板１１１上の接続パッド１１６が露出している。
【００２１】
また、保持基板１１３は、個別液室１１１ａに対向する位置に凹部１１３ｂが形成されている。その保持基板１１３の凹部１１３ａに、振動板１１２上に設けられた電気機械変換素子（アクチュエータ）としての圧電素子１１７が配置されている。
【００２２】
圧電素子１１７は、個別液室１１１ａ内の液体に圧力を発生させる圧力発生手段として機能する。保持基板１１３の凹部１１３ａに隣接する位置には、圧電素子１１７に所定の駆動電圧を供給する駆動回路素子（駆動ＩＣ）１１８が設けられている。圧電素子１１７は、電気機械変換層である圧電体が上部電極１１７ａと下部電極１１７ｂとに挟まれた構造を有している。上部電極１１７ａは、複数の圧電素子ごとに独立するように設けられた個別電極である。また、圧電素子１１７の下部電極１１７ｂは、複数の圧電素子に共通に設けられた共通電極である。複数の圧電素子１１７の上部電極（個別電極）１１７ａはそれぞれ、個別配線１１９を介して端子電極としてのパッド電極に接続されている。これらの複数のパッド電極上に駆動回路素子１１８がフリップチップボンディングされている。駆動回路素子１１８は、個別液室基板１１１上の配線１２０ａを介して接続パッド１１６ａに接続されている。また、圧電素子１１７の下部電極（共通電極）１１７ｂは、個別液室基板１１１上の配線１２０ｂを介して接続パッド１１６ｂに接続されている。
【００２３】
共通液室基板１１４は、保持基板１１３の上面に配置されている。また、共通液室基板１１４の上面にフレーム部材１１５が配置されている。共通液室基板１１４は、前述の複数列の個別液室列に対応させて複数の共通液室１１４ａが形成されている。この共通液室１１４ａは、保持基板１１３側の開口部（共通液室の一部）１１３ｃと連通し、更に、個別液室基板１１１の液体供給口１１１ｃを介して個別液室１１１ａに連通している。
【００２４】
フレーム部材（「サブフレーム」や「保護基板」とも呼ばれる。）１１５は、共通液室基板１１４の共通液室１１４ａに連通した液体供給口１１５ａが形成されている。
【００２５】
図示しない液体タンクからフレーム部材１１５の液体供給口１１５ａに供給された液体は、共通液室１１４ａ、１１３ｃを介して、個別液室基板１１１に開口する液体供給口１１１ｃ、流体抵抗部１１１ｂ、個別液室１１１ａに供給される。そして、個別液室１１１ａの上壁を構成している振動板１１２上に設けられた圧電素子１１７を駆動することにより、個別液室１１１ａ内の液体に対して圧力を発生させ、個別液室１１１ａに連通するノズル１１０ａから液滴を吐出させることができる。
【００２６】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッド１０は、複数組の個別液室１１１ａ及び圧電素子１１７は長手方向（図中のＸ方向）に並ぶように形成されている。更に、このように並んだ個別液室１１１ａ及び圧電素子１１７の列が複数列（本実施形態では４列）形成されている。また、外部回路と接続される端子電極としての接続パッド１１６（１１６ａ〜１１６ｃ）が、個別液室基板１１１の長手方向における一端部に配置されている。また、複数の個別液室１１１ａに外部から液体が供給するための液体供給口１１５ａは、個別液室基板１１１上の複数の個別液室１１１ａの並び方向（個別液室列の長手方向）における接続パッド１１６に近い端部に配置されている。
【００２７】
温度検出手段としての測温抵抗体１２１は、個別液室基板１１１上の複数の個別液室１１１ａの並び方向（個別液室列の長手方向）の中央に対して接続パッド１１６とは逆側の端部に配置されている。この位置に測温抵抗体１２１を配置することにより、後述のように、液滴吐出ヘッド１０の定常時及び立ち上げ時や立ち下げ時などの非定常時のいずれにおいても液滴吐出ヘッド１０内の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる。なお、測温抵抗体１２１は、配線１２０ｃを介して接続パッド１１６ｃに接続されている。接続パッド１１６ｃには、測温抵抗体１２１によって温度を測定するために必要な測温回路部１２２が接続される。
【００２８】
図５は、測温抵抗体１２１の温度検知結果に基づいて圧電素子１１７に印加する駆動電圧を制御する制御系の要部の構成例を示すブロック図である。
図５において、制御手段としてのコントローラ９００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置、Ｉ／Ｏインターフェースなどで構成することができる。コントローラ９００は、Ｉ／Ｏインターフェースを介して、測温回路部１２２と駆動回路素子１１８とが接続されている。測温回路部１２２は、例えば、測温抵抗体１２１に定電流を供給し、そのときの電圧を測定し、測温抵抗体１２１における温度に対応した信号を出力する。
コントローラ９００は所定の制御プログラムが読み込んで実行することにより、測温抵抗体１２１の温度検知結果に基づいて圧電素子１１７に印加する駆動電圧の制御など、各種制御を実行することができる。例えば、コントローラ９００は、測温回路部１２２から受信した信号と、予め測定した測温抵抗体１２１の校正データとに基づいて、測温抵抗体１２１による検出温度を算出する。また、コントローラ９００は、測温抵抗体１２１による温度検出結果（検出温度の算出値）に基づいて、各圧電素子１１７に印加する駆動電圧（例えば駆動パルス電圧の振幅やパルス幅）を決定する。そして、コントローラ９００は、その決定した駆動電圧の制御データを駆動回路素子１１８に送信する。
駆動回路素子１１８は、コントローラ９００から受信した制御データに基づいて所定の振幅やパルス幅を有する駆動電圧を生成し、各圧電素子１１７に印加する。
以上の制御により、液滴吐出ヘッド１０の温度が変化した場合でも、内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行い、各圧電素子１１７を適切に駆動し、安定した液滴吐出特性を得ることができる。
【００２９】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける各部の構成、材料、製法などについて詳しく説明する。
（ノズルプレート）
ノズルプレート１１０は、複数の液滴吐出用のノズル１１０ａが配列している基板であり、その材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。ノズルプレート１１０の材料としては、例えばＳＵＳ、ニッケル等の金属または合金、シリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料を挙げることができる。ノズル１１０ａの加工方法は材料の特性と要求される精度・加工性から任意のものを選ぶことができる。この加工法としては、例えば、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザー加工法、フォトリソグラフィ法等を例示できる。ノズル１１０ａの開口径、配列数、配列密度は、液滴吐出ヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。
【００３０】
（個別液室基板）
個別液室基板１１１には、前述のように個別液室１１１ａ、流体抵抗部１１１ｂ及び液体供給口１１１ｃが形成される。この基板の材料は加工性・物性から任意のものを用いることができる。なお、液滴吐出ヘッド１０を画像形成装置に用いる場合、画像形成対象の画像の解像度が３００ｄｐｉ（約８５μｍピッチ）以上では、フォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。個別液室１１１ａの加工は任意のものを用いることができる。前述のフォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも振動板１１２の個別液室側を二酸化シリコン膜等とすることで、エッチストップ層とできるため、個別液室１１１ａの高さを高精度に制御することができる。
【００３１】
個別液室１１１ａは内部の液体に圧力を加え、ノズル１１０ａから液滴を吐出させる機能を有する。個別液室１１１ａの上部には振動板１１２が形成され、その振動板１１２上には、下部電極、圧電体及び上部電極が積層された圧電素子１１７が形成される。振動板１１２は任意のものを用いることができるが、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としてもよい。積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えばＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２との積層の場合は、引っ張り応力となるＳｉ３Ｎ４の層と圧縮応力となるＳｉＯ２の層とを交互に積層し、応力緩和する構成が例として挙げられる。
【００３２】
振動板１１２の厚さは所望の特性に応じて選択できるが、概ね０．５［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲が好ましく、さらに好ましくは１．０［μｍ］以上５．０［μｍ］以下の範囲である。振動板１１２が薄すぎる場合はクラック等により振動板１１２が破損しやすくなり、振動板１１２が厚すぎる場合は振動板表面の変位量が小さくなり吐出効率が低下してしまう。また、振動板１１２が薄すぎる場合は、振動板１１２の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない課題がある。
【００３３】
圧電素子１１７の下部電極（共通電極）１１７ｂ及び上部電極（個別電極）１１７ａは導電性のある任意の材料を用いることができる。例としては金属、合金、導電性化合物が挙げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でもよい。また、圧電体と反応したり圧電体に拡散しない材料を選定する必要があるため、安定性の高い材料を選定する必要がある。また、必要に応じて圧電体や振動板１１２との密着性を考慮し、密着層を形成してもよい。電極材料の例としては、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｉｒ酸化物、Ｐｄ、Ｐｄ酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。また、振動板１１２との間に設ける密着層としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ等が例示できる。
【００３４】
圧電体の材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例としては、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体の成膜方法は任意の手法を用いることができ、例としてはスパッタリング法、ゾルゲル法が挙げられ、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。上部電極１１７ａ及び圧電体は個別液室１１１ａごとにパターニングする必要がある。パターニングは通常のフォトリソグラフィ法を用いることができる。また、圧電体の成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることもできる。
【００３５】
上記圧電体と上部電極と下部電極とを有する圧電素子１１７は個別液室１１１ａの上方に形成される必要がある。個別液室基板１１１の個別液室１１１ａを区画する隔壁上に形成した場合、振動板１１２の変形を阻害してしまうため、吐出効率の低下や応力集中による圧電素子１１７の破損等の原因となる。
【００３６】
個別液室基板１１１には、個別液室１１１ａに連通する流体抵抗部１１１ｂが形成される。流体抵抗部１１１ｂは、共通液室１１４ａ、１１３ｃから個別液室１１１ａに液体を供給する機能を有する。更に、流体抵抗部１１１ｂは、圧電素子１１７を駆動することで個別液室１１１ａに発生する圧力により、液体の逆流を防止して液体をノズル１１０ａから吐出させる機能を有する。後者の機能のため、流体抵抗部１１１ｂでは、個別液室１１１ａに向けて流れる液体流動方向に垂直な面における断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。個別液室基板１１１にシリコン基板を用い、個別液室１１ａと流体抵抗部１１ｂとをフォトリソグラフィ法及びエッチングを用いて形成した場合、個別液室と同一の条件で加工できるメリットがある。但し、流体抵抗部１１１ｂの高さを個別液室１１１ａより低くすることで流体抵抗部１１１ｂの流体抵抗を高めるためには、個別液室１１１ａのオーバーエッチング量を時間管理で制御する必要がある。エッチングレートがばらつくと、複数の個別液室１１１ａ間で流体抵抗を均一にすることができず、液滴吐出の均一性が悪化する。
【００３７】
流体抵抗部１１１ｂは振動板１１２が開口する液体供給口１１１ｃを通じて共通液室１１４ａ、１１３ｃに連通する。
【００３８】
また、個別液室基板１１１では、複数の個別液室１１１ａが隔壁により区画されており、それぞれの個別液室１１１ａに対応する圧電素子１１７が形成される。個別液室１１１ａの高さは、液滴吐出ヘッドに要求される特性から任意に設定できるが、例えば２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下の範囲が好ましい。また、個別液室１１１ａ間の隔壁の幅は、その個別液室の配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、例えば１０［μｍ］以上３０［μｍ］以下の範囲が好ましい。また、隔壁の幅が狭い場合は、その隔壁を介して互いに隣接する個別液室の圧電素子を駆動した場合に、その隣接液室間の相互干渉が発生し、液滴吐出のばらつきが大きくなる。そのため、隔壁の幅を狭くする場合は、個別液室１１１ａの高さを低くすることで対応するのが好ましい。
【００３９】
（配線）
列状に配列した複数の圧電素子１１７に駆動信号を入力するために、上部電極１１７ａから個別配線１１９を引き出し、下部電極１１７ｂから配線１２０ｂを引き出す構成をとる。上部電極１１７ａからは、列状に配列した複数の圧電素子１１７上の上部電極１１７ａから配線層の一部分を構成している個別配線１１９を介して、図示しない個別電極パッドまで引き出される。この個別電極パッドと駆動回路素子（駆動ＩＣ）１１８の端子とが接続され、駆動回路素子１１８からさらに配線１２０ａを介して接続パッド１１６ａまで引き出される。下部電極１１７ｂは、配線１２０ｂを介して接続パッド１１６ｂまで引き出される。
【００４０】
また、測温抵抗体１２１から配線１２０ｃを介して接続パッド１１６ｃまで引き出される。接続パッド１１６（１１６ａ〜１１ｃ）から図示しない外部回路に電気的に接続される。
【００４１】
個別配線１１９及び配線１２０（１２０ａ〜１２０ｃ）は同一材料・同一工程で形成することが好ましい。配線材料としては、抵抗値の低い金属・合金・導電性材料を用いることができる。また、上部電極１１７ａ、下部電極１１７ｂ及び測温抵抗体１２１の電極とコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒなどが例示でき、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としてもよい。コンタクト抵抗を下げる材料としては、任意の導電性化合物を用いてもよい。例としては、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ等の酸化物、窒化物およびその複合化合物が挙げられる。配線の膜厚は任意に設定できるが、３［μｍ］以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を採用することが好ましい。これらの配線は、保持基板１１３との接合面にもなるため、高さ均一性を確保できる膜厚・成膜方法を取る必要がある。
【００４２】
（測温抵抗体）
液体の温度により近い温度を検出するために、測温抵抗体１２１は個別液室基板１１１上に形成される。測温抵抗体１２１の層構成は、個別液室を加圧する圧電素子の積層構成とすることができる。すなわち、測温抵抗体１２１としては、圧電素子１１７の上部電極１１７ａの層を用いて形成してもよいし、下部電極１１７ｂの層を用いて形成してもよい。この場合、測温抵抗体専用の材料やプロセスを追加する必要がないため、コストアップにならない。また、測温抵抗体専用のエリアも狭いため、液滴吐出ヘッドが大型化することも防ぐことができる。上部電極または下部電極に定電流を与えたときの電圧値から、温度を推定することができる。上部電極または下部電極の材料として、前述の圧電素子１１７の電極材料としてはＰｔ、Ｉｒ、Ｉｒ酸化物、Ｐｄ、Ｐｄ酸化物等例示したが、測温抵抗体１２１の材料としてはＰｔがもっとも好ましい。Ｐｔからなる測温抵抗体は、国際温度目盛の標準温度計に採用されているなど、測温抵抗体１２１としては精度がもっとも高く、線形成が高い、耐腐食性や経時安定性に優れるなど、温度センサとして最適である。
【００４３】
（保持基板）
前述の通り、個別液室基板１１１は厚さが２０［μｍ］〜１００［μｍ］のように薄いため、個別液室基板１１１の剛性を確保するために、個別液室基板１１１のノズルプレート１１０と対向する側の表面に、保持基板１１３を接合する。保持基板１１３の材料は任意の材料を用いることができるが、個別液室基板１１１の反りを防止するために、熱膨張係数が個別液室基板１１１と近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンや、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のセラミクス材料とすることが好ましい。
【００４４】
また、図２に示すように、保持基板１１３は、長手方向（個別液室の並び方向）に延在する開口部１１３ｃを有し、共通液室の一部となる。さらに、保持基板１１３は、図３に示すように、個別液室１１１ａに対向する領域に凹部１１３ｂが形成されている。この凹部１１３ｃにより、圧電素子１１７を駆動し振動板１１２が変位できる空間が確保される。そして、図示しないが、保持基板１１３の凹部１１３ｃは個別液室１１１ａごとに区画され、個別液室１１１ａの隔壁上で接合されることが好ましい。それにより、板厚の薄い個別液室基板１１１の剛性を高めることができ、圧電素子１１１７を駆動した際の隣接液室間の相互干渉を低減することが可能となる。そのためには、保持基板１１３は樹脂などの低剛性材料ではなく、シリコンなどの高剛性材料が好ましい。また、保持基板１１３の凹部１１３ｃは個別液室１１１ａごとに区画されるため、高密度化のためには高度な加工精度が要求される。例えば、液滴吐出ヘッド１０を画像形成装置に用いる場合、画像形成対象の画像の解像度が３００ｄｐｉにおいては、保持基板１１３の隔壁幅は５［μｍ］以上２０［μｍ］以下の範囲にすることが望ましい。
【００４５】
（共通液室基板）
共通液室基板１１４は、共通液室１１４ａとなる空間を形成する部品である。共通液室基板１１４の材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。例としては、ＳＵＳ等の合金、シリコン、セラミックス等の無機材料、エポキシやＰＰＳなどの樹脂材料を挙げることができる。加工方法としては、材料に応じてエッチング、プレス加工、レーザー加工、フォトリソグラフィ、射出成形などがある。
【００４６】
（フレーム部材）
フレーム部材１１５は、共通液室１１４ａ，１１３ｃに液体を供給する液体供給口１１５ａを有する部品である。フレーム部材１１５の材料は、必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。例としては、ＳＵＳ等の合金、エポキシやＰＰＳなどの樹脂材料を挙げることができる。加工方法としては、材料に応じて、プレス加工、レーザー加工、射出成形などがある。
【００４７】
次に、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドのより具体的な実施例について説明する。
（実施例）
本実施例では、まず、直径が１５２．４［ｍｍ］（６［インチ］）及び厚さが６００［μｍ］のシリコンウェハ上に、ＳｉＯ２（０．６μｍ）、Ｓｉ（１．５μｍ）、ＳｉＯ２（０．４μｍ）を積層することで３層構成の振動板１１２を形成した。その後に、下部電極１１７ｂとして、振動板１１２の上にＴｉ（２０［ｎｍ］）とＰｔ（２００［ｎｍ］）とをスパッタリング法で成膜した。そして、下部電極１１７ｂ上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を有機金属溶液に用いたゾルゲル法で厚さ２［μｍ］を成膜した後、７００［℃］で焼成し、ＰＺＴの圧電体膜を形成した。その後、圧電体膜上にＰｔを２００［ｎｍ］スパッタリング法で成膜し、上部電極１１７ａとした。上部電極の形成後に、上部電極１１７ａ、圧電体及び下部電極１１７ｂをドライエッチング法でパターニングすることで、個別液室に対応した圧電素子１１７と測温抵抗体１２１とを形成した。圧電素子１１７の並び方向の配列ピッチは８５［μｍ］とし、圧電体の幅（短手方向の寸法）は４０［μｍ］とした。また、圧電素子１１７の長手方向の長さは１０００［μｍ］とした。１列あたりの圧電素子１１７の配列数は３００個であり、図４に示すように４列配置とした。
【００４８】
測温抵抗体１２１は、図４に示すように、液滴吐出ヘッド１０の長手方向（図中Ｘ方向）において接続パッド１１６（１１６ａ〜１１６ｃ）とは反対側の端部に形成した。また、測温抵抗体１２１は、液滴吐出ヘッド１０の長手方向に並んでいる１列の複数の個別液室１１１ａのうち接続パッド１１６とは反対側の端の個別液室よりも接続パッド１１６側に位置する領域に形成した。
【００４９】
また、個別液室１１１ａの隔壁上の部分は振動板１１２の可動部にかからないようにした。こうすることで個別液室１１１ａに対応した振動板１１２の変形を阻害することがない。
【００５０】
次に、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法により層間絶縁膜を成膜し、上部電極１１７ａ上および下部電極１１７ｂ上の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成した。その後、Ｔｉ（厚さ：５０［ｎｍ］）とＡｌ（厚さ：２［μｍ］）とを順次積層しドライエッチングすることで、配線層を形成した。その後、液体供給口１１１ｃの部分の振動板１１２をドライエッチングで除去し、個別液室基板１１１に液体供給口１１１ｃを形成し、個別液室基板１１１が完成する。
【００５１】
次に、凹部１１３ｂと共通液室の一部となる開口部１１３ｃとを有する保持基板１１３を、直径が１５２．４［ｍｍ］（６［インチ］）のシリコンウェハを用いて形成した。まず、ウエハを厚さ４００［μｍ］に研磨し、個別液室基板１１１側に酸化膜などを形成する。その後、その酸化膜を凹部１１３ｂおよび開口部１１３ｃが開口するようにフォトリソグラフィ法でパターニングする。そして、さらにその上にレジスト膜を形成し、開口部１１３ｃだけが開口するようにレジスト膜をフォトリソグラフィ法でパターニングする。そして、放電方式に誘導結合方式を採用したＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）エッチング法で個別液室基板１１１側から開口部１１３ｃを貫通形成する。その後、個別液室基板１１１側のレジストのみ除去する。そして、パターニングした酸化膜パターンをマスクとして、個別液室基板１１１側をＩＣＰドライエッチング法でハーフエッチングする。最後に酸化膜を除去すると、個別液室基板１１１側の凹部１１３ｂと貫通した開口部１１３ｃを、保持基板１１３に形成することができる。作成した保持基板１１６の接合面にエポキシ系接着剤をフレキソ印刷機で膜厚２［μｍ］で塗布し、接着剤を硬化することにより、保持基板１１３を個別液室基板１１１と接合した。
【００５２】
その後、６００［μｍ］の個別液室基板１１１を８０［μｍ］まで研磨した後に、個別液室１１１ａ及び流体抵抗部１１１ｂをＩＣＰドライエッチング法で形成した。個別液室１１１ａの幅は６０［μｍ］とし、流体抵抗部１１１ｂの幅は３０［μｍ］とし、長さは３００［μｍ］とした。流体抵抗部１１１ｂ及び個別液室１１１ａのエッチングは振動板１１２に到達するまで行い、同一の高さとした。また、液体供給口１１１ｃにおける振動板１１２は、事前にエッチングしたため、貫通口を形成することができる。その後、ウエハをダイシングによりチップに切り出した後に、保持基板１１３と同様の手法でノズルプレート１１０と個別液室基板１１１とを接合した。ノズルプレート１１０は、厚さ３０［μｍ］のＳＵＳ材にプレス加工で直径２０［μｍ］のノズル１１０ａを８５［μｍ］ピッチで形成したものを用いた。
【００５３】
次に、共通液室基板１１４とフレーム部材１１５とを形成した。共通液室基板１１４は、ＳＵＳをウェットエッチングし、共通液室１１４ａとなる開口を形成した。なお、共通液室１１４ａとなる開口は、図１及図２に示すように、液滴吐出ヘッド１０の長手方向における液体供給口１１５ａと反対側が先細る形状にした。これは、液体供給口１１５ａから遠ざかるにつれて液体の流速が遅くなるのを防ぐことで、液体の充填性を高めるためである。
【００５４】
フレーム部材１１５は、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）を射出成形し、液体供給口１１５ａをとなる開口を形成した。ここで、液体供給口１１５ａは、図１に示すように個別液室１１１ａの列に対して接続パッド１１６に近い端部に形成した。この液体供給口１１５ａについては、個別液室１１１ａの列の中央に形成した場合と端部に形成した場合とで得られた液滴吐出の評価結果（画像形成装置に適用した場合は画質評価結果）により、次の位置が好ましい。すなわち、個別液室１１１ａの１列の端部からその１列の長さ１／８までの位置に液体供給口１１５ａを設けるのが好ましい。更に、個別液室１１１ａの列に対して接続パッド１１６に近い端部に液体供給口１１５ａを設けるのがより好ましい。
【００５５】
次に、保持基板１１３上に、共通液室基板１１４とフレーム部材１１５とを前述と同様に接合し、フレーム部材１１５の液体供給口１１５ａと液体タンクとを接続する。そして、接続パッド１１６にＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）接合やワイヤーボンディングにて、外部回路へ接続されるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を接合する。以上により、液滴吐出ヘッド１０の作製が完了する。
【００５６】
以上説明した実施例の液滴吐出ヘッド１０において、液体として画像形成用のインクを供給し、各ノズル１１０ａから吐出される液滴１滴の体積を１０［ｐｌ］とし、例えば２０［ｋＨｚ]で４列×３００個の全ノズル１１０ａから液滴を吐出した。その液滴吐出を行った場合の、測温抵抗体１２１で検出された検出温度と液滴吐出ヘッド１０内の温度分布の中心値との温度差と、測温抵抗体１２１の配置箇所との関係を調べた。
【００５７】
図６（ａ）及び（ｂ）は、測温抵抗体１２１で検出された検出温度と液滴吐出ヘッド１０内の温度分布の中心値との温度差と、測温抵抗体１２１の配置箇所との関係を示すグラフである。
【００５８】
図６（ａ）は、液滴吐出ヘッド１０の立ち上げ動作が終了した後の定常時における上記温度差と測温抵抗体１２１の配置箇所との関係を示している。図中の縦軸の温度差は、定常時における測温抵抗体１２１による温度検出の誤差（温度分布の中心値からのずれ）に対応し、小さいほうがよい。
【００５９】
図６（ａ）から、測温抵抗体１２１を接続パッド１１６と反対側に設けた場合は、測温抵抗体１２１を長手方向の中央や接続パッド１１６側に設けた場合に比して、上記温度差が小さいことがわかる。すなわち、測温抵抗体１２１を接続パッド１１６と反対側に設けた場合は、定常時において液滴吐出ヘッド１０内の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる。
【００６０】
図６（ｂ）は、液滴吐出ヘッド１０の立ち上げ動作時や立ち下げ動作時の非定常時における上記温度差に対応する補正値と測温抵抗体１２１の配置箇所との関係を示している。図中の縦軸の補正値は、測温抵抗体１２１の検出結果に基づいて圧電素子１１７に印加する駆動電圧を制御するときに用いられる検出結果に対する補正値である。この補正値は、非定常時における測温抵抗体１２１による温度検出の誤差（温度分布の中心値からのずれ）に対応し、小さいほうがよい。
【００６１】
図６（ｂ）から、測温抵抗体１２１を接続パッド１１６と反対側に設けた場合は、測温抵抗体１２１を長手方向の中央や接続パッド１１６側に設けた場合に比して、上記補正値が小さいことがわかる。すなわち、測温抵抗体１２１を接続パッド１１６と反対側に設けた場合は、非定常時においても、液滴吐出ヘッド１０内の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる。
【００６２】
以上の図６の結果から、測温抵抗体１２１を接続パッド１１６と反対側に設けた液滴吐出ヘッド１０を、測温抵抗体１２１の検出結果に基づいて圧電素子１１７に印加する駆動電圧を制御したところ、良好な液滴の吐出特性が得られた。また、この液滴吐出ヘッド１０を、インクを用いて画像を形成する画像形成装置に適用して画像を形成したところ、良好な画質が得られた。
【００６３】
次に、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置について説明する。
図７は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置の構成例を示す説明図である。図８は同画像形成装置の要部の平面図である。
図７及び図８に示した液滴吐出装置としての画像形成装置はシリアル型画像形成装置である。この画像形成装置は、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する。そして、図示しない主走査モータにより、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、キャリッジ２３３を移動走査する。このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出するための画像形成ヘッド２３４が装着されている。画像形成ヘッド２３４は、複数のノズルからなるノズル列が主走査方向と直交する副走査方向に配列し、液滴吐出方向が下方に向くように装着されている。画像形成ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する上記構成の液滴吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したものである。一方の液滴吐出ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を吐出し、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を吐出する。また、他方の液滴吐出ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出し、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を吐出する。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、各色毎の液滴吐出ヘッドを備えることもできる。また、キャリッジ２３３には、画像形成ヘッド２３４のノズル列に対応して各色の液体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によって各色の液体カートリッジ２１０から各色の液体が補充供給される。
【００６４】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した記録媒体としての用紙２４２を給紙するための給紙部が設けられている。給紙部は、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と、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とを備えている。分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。この給紙部から給紙された用紙２４２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。また、給送された用紙２４２を静電吸着して画像形成ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。さらに、画像形成ヘッド２３４で画像が形成された用紙２４２を排紙するための排紙部が設けられている。排紙部は、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。また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非画像形成領域には、画像形成ヘッド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は、画像形成ヘッド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。）を備える。更に、維持回復機構２８１は、画像形成ヘッド２３４の各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を備えている。また、維持回復機構２８１は、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６５】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非画像形成領域には、画像形成動作中などに増粘したインクを排出するために画像形成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が配置されている。この空吐出受け２８８には、画像形成ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００６６】
上記構成の画像形成装置において、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る。更に、用紙２４２の先端が搬送ガイド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、用紙２４２が略９０°搬送方向を転換される。このとき、帯電ローラ２５６に対して、プラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて画像形成ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２に画像形成用の液滴を吐出して１行分を画像形成する。そして、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の画像形成を行う。画像形成終了信号又は用紙２４２の後端が画像形成領域に到達した信号を受けることにより、画像形成動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００６７】
以上、図７、８の画像形成装置によれば、上記構成の液滴吐出ヘッドを備えているので、温度変化がある場合でも信頼性の高い安定した液滴吐出を行なうことができ、高速で高画質の画像を形成することができる。
【００６８】
図９は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の他の構成例を示す説明図である。
図９に示した液滴吐出装置としての画像形成装置は、ライン型画像形成装置である。この画像形成装置は、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としての用紙４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備える。この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を形成した後、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。また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備える。両面印刷を行うときには、一面（表面）の画像形成が終了した後、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）を画像形成可能面として再度搬送機構４０５に送り込む。そして、用紙４０３の他面（裏面）の画像形成が終了した後、排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【００６９】
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個の上記構成の液滴吐出ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙを備える。なお、これらの液滴吐出ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙは、色を区別しないときには単に「液滴吐出ヘッド４１１」という。各液滴吐出ヘッド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に装着されている。また、各液滴吐出ヘッド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。）を備える。パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、液滴吐出ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、液滴吐出ヘッド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。なお、ここでは、液滴吐出ヘッド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又は複数の液滴吐出ヘッドを用いることもできるし、液滴吐出ヘッドと、そのヘッドにインクを供給する液体カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され、装置本体４０１内に給紙される。そして、用紙４０３は、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。また、搬送ガイド部材４２３には、両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。搬送機構４０５は、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とを備える。更に、搬送機構４０５は、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材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とを備える。また、搬送機構４０５は、図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した液体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。この搬送機構４０５の下流側には、画像が形成された用紙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。
【００７０】
上記構成の画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電される。この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、液滴吐出ヘッド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、画像が形成された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【００７１】
以上、図９の画像形成装置によれば、上記構成の液滴吐出ヘッドを備えているので、温度変化がある場合でも信頼性の高い安定した液滴吐出を行なうことができ、高速で高画質の画像を形成することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態においては、本発明に係る液滴吐出ヘッドを画像形成装置に適用したが、本発明は、画像形成以外の用途に用いる液滴吐出ヘッドに適用できる。例えば、本発明は、パターニング用の液体レジストを吐出して被着弾媒体上に着弾させる液滴吐出ヘッド及びその液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置にも適用することができる。また、本発明は、遺伝子分析試料を吐出して被着弾媒体上に着弾させる液滴吐出ヘッド及びその液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置などにも適用することができる。
【００７３】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
液滴を吐出するノズル１１０ａに連通する個別液室１１１ａと個別液室１１１ａ内の液体に圧力を発生させる圧電素子１１７などの圧力発生手段とが複数組設けられた個別液室基板１１１と、個別液室基板１１１上の一端部に配置され外部回路と接続される接続パッド１１６などの端子電極と、複数の個別液室１１１ａに外部から液体が供給するための液体供給口１１５ａと、を備え、前記液体供給口１１５ａは、複数の個別液室１１１ａの並び方向における前記端子電極に近い端部に配置され、複数組の個別液室１１１ａ及び圧力発生手段は所定方向に並んで列をなすように個別液室基板１１１に形成されている液滴吐出ヘッド１０であって、前記複数の個別液室の並び方向の中央に対して前記端子電極とは逆側の端部に配置されている測温抵抗体１２１などの温度検出手段を有する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、外部回路と接続され通過電流が大きい端子電極が配置されている個別液室基板１１１上の一端部では発熱量が多くなり、高温になりやすい。この端子電極に近い端部に液体供給口１１５ａが配置されているため、外部から液体供給口１１５ａに新たに供給される液体により、上記端子電極及びその周辺での発熱を冷却することができる。従って、液滴吐出ヘッドの定常時における不均一な温度分布を抑制できる。しかも、温度分布を均一化のために別途ヒーターを設ける必要がないため、小型化を図ることができる。
更に、前記温度検出手段を、前記複数の個別液室の並び方向の中央に対して前記端子電極とは逆側の端部に配置している。これにより、定常時及び非定常時のいずれにおいても、温度検出手段による温度検出結果は、温度検出手段を上記並び方向の中央や端子電極側に設けた場合に比して、温度分布の中心値により近いものになる。従って、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる。
以上のように、小型化を図りつつ不均一な温度分布を抑制できるとともに、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記温度検出手段は、前記個別液室基板上に配置されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、温度検出手段が、ノズルに連通している個部液室が形成されている個別液室基板１１１上に配置されているので、吐出対象の液体の温度により近い温度を検出することができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又は態様Ｂにおいて、前記温度検出手段は、前記複数の個別液室のうち前記端子電極とは反対側の端部に位置する個別液室より該端子電極側に配置されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、内部の温度分布の中心値に近い温度検出をより正確に行うことができる。また、個別液室基板の面に沿った方向において複数の個別液室が形成されている領域の外側に温度検出手段が位置しないので、温度検出手段を設けることによる大型化を抑制できる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、前記温度検出手段は、測温抵抗体からなる。これによれば、上記実施形態について説明したように、測温抵抗体を用いることにより、より正確な温度検出ができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかにおいて、前記温度検出手段は、前記圧力発生手段の電極と同時に形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、より正確な温度検出ができるとともに、コストアップを抑制できる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、前記温度検出手段の温度検出結果に基づいて前記圧力発生手段を制御する制御手段を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度に基づいて圧力発生手段を制御できるので、内部の温度分布に起因した液滴吐出ヘッドの全体として各ノズルから吐出される液滴の吐出特性のばらつきを抑制できる。
（態様Ｇ）
液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を被着媒体上に着弾させる液滴吐出装置であって、前記液滴吐出ヘッドが上記態様Ａ乃至Ｆのいずれかの液滴吐出ヘッドである。これによれば、上記実施形態について説明したように、次のような液滴吐出装置を提供できる。すなわち、小型化を図りつつ不均一な温度分布を抑制できるとともに、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供できる。
（態様Ｈ）
液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を記録媒体上に着弾させることにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、前記液滴吐出ヘッドが上記態様Ａ乃至Ｆのいずれかの液滴吐出ヘッドである。これによれば、上記実施形態について説明したように、次のような画像形成装置を提供できる。すなわち、小型化を図りつつ不均一な温度分布を抑制できるとともに、定常時及び非定常時のいずれにおいても内部の温度分布の中心値に近い温度検出を正確に行うことができる液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置を提供できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  液滴吐出ヘッド
１１０  ノズルプレート（ノズル基板）
１１０ａ  ノズル
１１１  個別液室基板
１１１ａ  個別液室
１１１ｂ  流体抵抗部
１１１ｃ  液体供給口
１１２  振動板
１１３  保持基板
１１３ａ  開口
１１３ｂ  凹部
１１４  共通液室基板
１１４ａ  共通液室
１１５  フレーム部材
１１５  液体供給口
１１６（１１６ａ〜１１６ｃ）  接続パッド
１１７  圧電素子
１１７ａ  上部電極（個別電極）
１１７ｂ  下部電極（共通電極）
１１８  駆動回路素子
１１９  個別配線
１２０（１２０ａ〜１２０ｃ）  配線
１２１  測温抵抗体
１２２  測温回路部
９００  コントローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００２−７９６７１号公報
【図５】
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【図６】
2014177104.tif 000004
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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