(57)【要約】  【課題】  ノズルや圧電体などにそのままでは回復不可能な部分的な損傷を受けた場合に部分的な交換を可能にすること。  【解決手段】  液体を吐出するノズル５１と、ノズル５１に連通する圧力室５２と、圧力室５２の容積を変化させる圧力を発生する圧電体６０と、を有する下部構造体５０１と、圧力室５２に液体を供給する共通液室５５と、圧電体６０の配置面に対して略垂直に立ち上がり少なくとも共通液室５５の一部を貫通する柱状電気配線７０と、を含んで構成される上部構造体５０２と、を備え、下部構造体５０１と上部構造体５０２とが磁力によって接合され、下部構造体５０１と上部構造体５０２とが磁力よりも大きな力によって分離される構成にした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口を有する第１の構造体と、
前記第１の構造体と磁力によって接合されている第２の構造体と、
を含む複数の構造体を備え、
前記第１の構造体と前記第２の構造体とが前記磁力よりも大きな力によって分離されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の構造体は、圧力を発生するアクチュエータを有し、
前記第２の構造体は、前記アクチュエータに接触して前記アクチュエータに電気信号を供給する給電部を有し、
前記第１の構造体と前記第２の構造体とを分離したときに、前記アクチュエータと前記給電部とが分離されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記アクチュエータと前記給電部とが磁力によって接合されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口に連通する圧力室と、
前記圧力室の容積を変化させる圧力を発生するアクチュエータと、
を有する第１の構造体と、
前記圧力室に液体を供給する共通液室と、
前記アクチュエータの配置面に対して略垂直に立ち上がり少なくとも前記共通液室の一部を貫通する電気配線と、
を含んで構成される第２の構造体と、
を備え、
前記第１の構造体と前記第２の構造体とが磁力によって接合され、前記第１の構造体と前記第２の構造体とが前記磁力よりも大きな力によって分離されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記電気配線と前記アクチュエータとが磁力によって接合されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記電気配線が強磁性体であり、前記アクチュエータの前記電気配線に接合する側とは反対側に磁性体を配置したことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記電気配線が強磁性体であり、該電気配線に接合する前記アクチュエータの電極が磁性体であることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記電気配線が磁性体であり、前記アクチュエータの前記電気配線に接合する側とは反対側に強磁性体を配置したことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記電気配線を前記アクチュエータとの接点に押圧する押圧部材を備えたことを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを有し、前記液体吐出ヘッドから記録媒体に吐出される液体によって前記記録媒体上に画像を形成す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】
本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特にインクなどの液体を吐出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】
従来、複数のノズルを配列させた液体吐出ヘッドと紙などの記録媒体とを相対的に移動させながら、ノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体上に画像を形成するようにした画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置に搭載する液体吐出ヘッドとしては、例えば、ノズルに連通する圧力室にインクを供給し、この圧力室の外側に振動板を介して取り付けられた圧電体に対して画像データに応じた駆動信号を与えることにより、圧力室の容積を変化させて、圧力室内のインクをノズルから吐出するようにしたピエゾ方式の液体吐出ヘッドが知られている。
【０００４】
一方で、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを飛ばすようにしたサーマルジェット方式の液体吐出ヘッドも知られている。
【０００５】
ところで、液体吐出ヘッドは、一般に複数の構成要素が接合されて一体化される。例えば、複数のプレートを積層してひとつの液体吐出ヘッドを形成した場合には、プレート間を接合する必要がある。また、圧電体やヒータなどのアクチュエータに電気信号を供給するための電気的な接合を行う必要がある。このような接合は、一般に、加熱処理を伴う。
【０００６】
特許文献１には、吐出口が形成されているプレートと、ヒータ（電気熱変換体）が形成されているプレートとの接合を、異方性導電フイルムを用いて、熱圧着により行ったものが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、ヒータ（エネルギー変換素子）が形成されているプレートと、ヒータに電気信号を供給するプレートとの間の電気的な接合を、金バンプ形成後に金を溶融して行なったものが記載されている。
【０００８】
特許文献３には、圧電体が形成されているプレートと、圧電体に電気信号を供給するプレートとの間の電気的な接合を、ハンダボール形成後に、ハンダを溶融して行ったものが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１２７４０４号公報（特に図６）
【特許文献２】特開２０００−３４３７０４号公報（特に図１８）
【特許文献３】特開２００４−２６２１９０号公報（特に図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の液体吐出ヘッドは、接着剤、ハンダなどを用いて接合が行われているので、ノズルの目詰まりや、圧電体の損傷など、回復不能な不具合が発生した場合、部分的な不具合であっても、液体吐出ヘッド全体を丸ごと交換する必要があった。そのため、顧客側のコスト増大を回避することが困難であるという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、回復不可能な部分的な損傷を受けた場合に部分的な交換が可能な液体吐出ヘッド及びその液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出する吐出口を有する第１の構造体と、前記第１の構造体と磁力によって接合されている第２の構造体と、を含む複数の構造体を備え、前記第１の構造体と前記第２の構造体とが前記磁力よりも大きな力によって分離されることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１２】
この発明によれば、吐出口を有する第１の構造体が第２の構造体に対して磁力によって接合されている一方で、吐出口を有する第１の構造体は、接合の磁力よりも大きな力によって第２の構造体から分離されるので、吐出口の目詰まりなどのそのままの状態では回復不可能な不具合が吐出口において発生した場合にも、第１の構造体の部分的な交換により、液体吐出ヘッドを正常状態に容易に回復させることができる。また、第１の構造体と第２の構造体とが、加熱処理（例えば、ハンダによる接合には約２００℃、導電性接着剤による接合では１５０度℃の高温プロセスが必要である）を必要としないで接合されるので、熱に弱い部分に加熱による損傷を与えないようにすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の構造体は、圧力を発生するアクチュエータを有し、前記第２の構造体は、前記アクチュエータに接触して前記アクチュエータに電気信号を供給する給電部を有し、前記第１の構造体と前記第２の構造体とを分離したときに、前記アクチュエータと前記給電部とが分離されることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１４】
この発明によれば、アクチュエータを有する第１の構造体が給電部を含んで構成される第２の構造体に対して磁力によって接合されている一方で、アクチュエータを有する構成される第１の構造体は、接合の磁力よりも大きな力によって、給電部を有する第２の構造体から分離されるので、アクチュエータ損傷などのそのままの状態では回復不可能な不具合がアクチュエータにおいて発生した場合にも、第１の構造体の部分的な交換により、液体吐出ヘッドを正常状態に容易に回復させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記アクチュエータと前記給電部とが磁力によって接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１６】
この発明によれば、アクチュエータと給電部とが加熱処理（例えば、ハンダによる接合には約２００℃、導電性接着剤による接合では１５０度℃の高温プロセスが必要である）を必要とすることなく確実に接合されるので、アクチュエータ及びその周辺部に対して加熱による損傷を与えないようにすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧力を発生するアクチュエータと、を有する第１の構造体と、前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記アクチュエータの配置面に対して略垂直に立ち上がり少なくとも前記共通液室の一部を貫通する電気配線と、を含んで構成される第２の構造体と、を備え、前記第１の構造体と前記第２の構造体とが磁力によって接合され、前記第１の構造体と前記第２の構造体とが前記磁力よりも大きな力によって分離されることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１８】
この発明によれば、アクチュエータを駆動するための電気配線をアクチュエータの配置面に平行に張りめぐらす場合と比較して、圧力室を高密度化することができ、これにより吐出口の高密度化が可能になる。そして、このような吐出口の高密度化が可能な液体吐出ヘッドについて、吐出口の目詰まりやアクチュエータの損傷などのそのままの状態では回復不可能な不具合が発生した場合にも、第１の構造体の部分的な交換により、液体吐出ヘッドを正常状態に容易に回復させることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記電気配線と前記アクチュエータとが磁力によって接合されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２０】
この発明によれば、アクチュエータと電気配線との接合において加熱処理を必要としないので、アクチュエータ及びその周辺部に対して加熱による損傷を与えないようにすることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記電気配線が強磁性体であり、前記アクチュエータの前記電気配線に接合する側とは反対側に磁性体を配置したことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドを提供する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記電気配線が強磁性体であり、該電気配線に接合する前記アクチュエータの電極が磁性体であることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドを提供する。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記電気配線が磁性体であり、前記アクチュエータの前記電気配線に接合する側とは反対側に強磁性体を配置したことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドを提供する。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項４乃至８のいずれか１項に記載の発明において、前記電気配線を前記アクチュエータとの接点に押圧する押圧部材を備えたことを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに１項に記載の液体吐出ヘッドを提供する。
【００２５】
この発明によれば、電気配線とアクチュエータとの接触点における高さズレが押圧部材により吸収され、電気的な接続を確実にできる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載１項に記載の液体吐出ヘッドを有し、前記液体吐出ヘッドから記録媒体に吐出される液体によって前記記録媒体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、回復不可能な部分的な損傷を受けた場合に部分的な交換をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２９】
［液体吐出ヘッドの全体構造］
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの全体構造について説明する。
【００３０】
図１は本発明に係る液体吐出ヘッドの全体構造の一例について概略を示す平面透視図である。
【００３１】
図１において、液体吐出ヘッド５０は、インクを吐出するノズル５１と、ノズル５１に連通し、ノズル５１からインクが吐出される際にインクに圧力を付与する圧力室５２と、圧力室５２にインクが供給される開口部としてのインク供給口５３とを含んでなる複数の圧力室ユニット５４が、２次元配列されて構成されている。
【００３２】
図１に示されるように、液体吐出ヘッド５０は、多数のノズル５１が２次元配列され、これらのノズル５１に１対１で対応する多数の圧力室５２がノズル５１と同様に２次元配列されている。
【００３３】
なお、図１では、作図の便宜上、一部の圧力室ユニット５４を省略して描いてある。
【００３４】
図２は、図１に示した液体吐出ヘッド５０の一部を拡大して示す拡大図である。
【００３５】
図２に示されるように、複数の圧力室ユニット５４は、主走査方向（記録媒体の搬送方向と略直交する方向）と、主走査方向に対して所定の角度θをなす斜め方向との２方向に沿って、格子状に配列されている。
【００３６】
具体的には、主走査方向に対して角度θをなす斜め方向に沿ってノズル５１が一定のピッチｄで複数配列されていることにより、各ノズル５１が主走査方向に沿った一直線上にピッチＰ（＝ｄ×cosθ）で配列されたものと等価に取り扱うことができる。これにより、主走査方向に沿って例えば１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶような高密度のノズル配列と実質的に同等の構成となる。すなわち、液体吐出ヘッド５０の長手方向（主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。このような配列を２次元マトリクス状の配列と呼ぶことにする。
【００３７】
本発明の実施に際してノズル５１等の配置構造は図１及び図２に示した例に特に限定されない。図１に例示したような主走査方向（記録媒体の搬送方向と略直交する方向）に記録媒体の全幅に対応する長さにわたるノズル列を備えるフルライン型の液体吐出ヘッドとして、例えば、図３に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺の液体吐出ヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有する液体吐出ヘッドを構成してもよい。
【００３８】
［液体吐出ヘッドの要部構造］
本発明に係る液体吐出ヘッドは、複数の構造体からなり、これらの構造体同士が磁力によって接合され、このような磁力よりも大きな力を構造体間に加えることにより分離される構成となっている。
【００３９】
このような磁力による接合の態様には各種あるので、以下では、第１実施形態から第３実施形態までに分けて、本発明に係る液体吐出ヘッドの要部の構造の例について、説明する。
【００４０】
まず、第１実施形態の液体吐出ヘッド５０について、図４、図５及び図６を用いて説明する。
【００４１】
図４は、図１及び図２に示す液体吐出ヘッド５０のうちでひとつの圧力室ユニット５４に対応する部分（すなわち１単位の液体吐出素子）について拡大して示す平面透視図である。なお、図４に示す圧力室ユニット５４は、断面形状が四角形である圧力室５２に対してノズル５１を右上隅にしてインク供給口５３を左下隅に描いてあるが、図１及び図２に示される圧力室ユニット５４（ノズル５１を左下隅にしてインク供給口５３を右上隅に描いてある）とは実質的に同じものである。以下では、図４に示す圧力室ユニット５４を例に説明するが、このようなノズル５１、圧力室５２、インク供給口５３の形状や互いの位置関係は図４に示した例に特に限定されるものではない。
【００４２】
図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４３】
図５及び図６に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド５０は、下部構造体５０１及び上部構造体５０２からなる。
【００４４】
下部構造体５０１は、ノズル５１、圧力室５２、振動板５６（共通電極を兼ねる）、圧電素子５８、個別電極５９（「上部電極」ともいう）、ゴム磁石６１（下部ゴム磁石）、及び、圧電体下部磁性体７３を含んで構成されている。
【００４５】
なお、ひとつの圧電素子５８と、ひとつの上部電極５９と、振動板５６のうちでひとつの圧電素子５８に対応する部分とは、圧力を発生するアクチュエータとしてのひとつの圧電体６０を構成している。
【００４６】
一方で、上部構造体５０２は、共通液室５５、柱状電気配線７０、スプリング（押圧部材）７４、及び、ゴム磁石６２（上部ゴム磁石）を含んで構成されている。
【００４７】
ノズル５１は、インクを吐出するものである。
【００４８】
圧力室５２は、ノズル５１に連通し、容積が変化することによりインクに対して圧力を付与するものである。
【００４９】
振動板５６は、圧力室５２を挟んで、ノズル５１が配置されている側とは反対側に配置されており、圧力室５２の振動面を構成している。
【００５０】
圧電素子５８は、例えばピエゾ（ＰＺＴ）からなり、所定の電気信号（駆動信号）が与えられると変位（歪み）が発生し、振動板５６を振動させることにより、圧力室５２の容積を変化させる。
【００５１】
図５において圧電素子５８の下側の電極は共通電極としての振動板５６により構成されており、圧電素子５８の上側（すなわち振動板５６が配置されている側とは反対側）の電極は、個別電極としての上部電極５９により構成されている。
【００５２】
なお、本実施形態における振動板５６は、複数の圧力室５２に共通のものとし１枚のプレートで形成されているが、このような場合に特に限定されず、圧力室５２ごとに形成されている場合もある。すなわち、圧電素子５８の下側の電極も上部電極５９と同様に個別の電極としてもよい。
【００５３】
共通液室５５は、複数の圧力室５２にインクを供給する。具体的には、圧力室５２に対してノズル５１を下として見たとき、共通液室５５は、複数の圧力室５２の直上において、これらの複数の圧力室５２の全てを覆うように、底面板５５１と天面板５５２と側面板（図示を省略）とによって構成された、ひとつの共通の空間をなす流路として形成されている。このような共通液室５５により、各圧力室５２に対して、インクがリフィル性良く供給される。
【００５４】
なお、図６は、共通液室５５の開口部５５３から圧力室５２側の開口部５３（インク供給口）に至る流路６４が「Ｌ」字形状である場合を例に示しているが、このような共通液室５５から圧力室５２に至る流路は、圧力室５２へのインクのリフィル性を高めるために、共通液室５５から圧力室５２に至るまで略垂直に形成してもよい。すなわち、「Ｉ」字形状の流路としてよい。
【００５５】
下部構造体５０１と上部構造体５０２とが互いに接合される接合部分６３は、ゴム磁石６１、６２によって構成されている。これらのゴム磁石６１、６２の磁力により下部構造体５０１と上部構造体５０２とが接合されている。具体的には、下部構造体５０１の上部構造体５０２と嵌合する部分がゴム磁石６１（下部ゴム磁石）で形成されているとともに、上部構造体５０２の下部構造体５０１と嵌合する部分がゴム磁石６２（上部ゴム磁石）で形成されており、下部ゴム磁石６１及び上部ゴム磁石６２はそれぞれ三角波形状の嵌合面を有している。このようなゴム磁石６１、６２同士が嵌合する嵌合面は、下部構造体５０１と上部構造体５０２とが位置合わせされて接合される接合面になっている。
【００５６】
ゴム磁石６１、６２は、強磁性体の粉末をゴムやプラスチックに混合させてなる磁石である。
【００５７】
なお、ゴム磁石６１、６２の嵌合面の形状は、図５及び図６に示した三角波形状に特に限定されない。例えば、矩形波形状であってもよい。
【００５８】
また、下部ゴム磁石６１及び上部ゴム磁石６２からなる接合部６３は、圧電体６０を保護する保護層を構成している。具体的には、下部ゴム磁石６１と上部ゴム磁石６２とが接合している状態において、振動板５６と共通液室５５の底面板５５１との間には、圧電体６０の変位動作（具体的にはピエゾ等の圧電素子５８の変位動作）を保障する空間６６が形成されている。すなわち、柱状電気配線７０を介して圧電体６０に駆動信号が与えられたとき、圧電体６０は、共通液室５５及び共通液室５５内のインクに関わらず、駆動信号に応じた自在な変位が可能になる。
【００５９】
また図６に示したように、共通液室５５から各圧力室５２に至る流路６４が、嵌合した状態の２つのゴム磁石６１、６２からなる接合部６３を貫通するように、形成されている。
【００６０】
三角波形状の嵌合面を有するゴム磁石６１、６２は、図４に示されるように、圧電体６０を取り囲むように形成されている。また、下部ゴム磁石６１及び上部ゴム磁石６２の間にグリスのような液状体を塗布し、密封度を上げるようにすると、好ましい。下部構造体５０１と上部構造体５０２とがゴム磁石６１、６２同士の吸引力によって密着した状態となって圧電体６０の形成部分を密封し、インクが圧電体６０の形成部分に流入することが防止される。
【００６１】
柱状電気配線７０は、導電性を有し、圧電体６０の配置面に対して略垂直に立ち上がり（すなわち振動板５６に対して略垂直に立ち上がり）、少なくともその一部が共通液室５５内を貫通する。
【００６２】
下部構造体５０１と上部構造体５０２とがゴム磁石６１、６２同士の磁力により接合している状態では、柱状電気配線７０は、圧電体６０の上部電極５９と当接した状態になる。
【００６３】
柱状電気配線７０の周囲には、共通液室５５内のインクから柱状電気配線７０を保護する保護材７１が設けられている。この保護材７１は、外部形状が円柱形状であり、内部には柱状電気配線７０が上下に可動となるように凹部７２が設けられている。これにより、柱状電気配線７０と圧電体６０の上部電極５９との接触点の高さズレを吸収するようになっている。
【００６４】
また、柱状電気配線７０の上端部はストッパ７０１となっており、下部構造体５０１と上部構造体５０２とが分離した状態で、柱状電気配線７０が上部構造体５０２から抜け出てしまわないようになっている。
【００６５】
スプリング７４（押圧部材）は、柱状電気配線７０の上端部であるストッパ７０１に当接し、柱状電気配線７０を圧電体６０の上部電極５９（柱状電気配線７０と圧電体６０との接点である）に押圧する。
【００６６】
なお、スプリング７４は、導電性を有している。また、共通液室５５の天面板５５２には、当該天面板５５２を貫通し、スプリング７４と当接する導電性の電極部材７５が形成されている。さらに、天面板５５２の上には、図示を省略したＦＰＣ（Flexible Print Circuit）又はビルドアップ基板が配置され、圧電体６０に与える駆動信号を生成する駆動信号生成手段としての後述のヘッドドライバ（図１２の１８４）に至る配線が形成されている。すなわち、ヘッドドライバ（図１２の１８４）から出力された駆動信号は、ＦＰＣなどの配線、天面板５５２の電極部材７５、スプリング７４、及び、柱状電気配線７０を介して、圧電体６０に供給されるようになっている。
【００６７】
柱状電気配線７０を圧電体６０の配置面に対して略垂直に形成した構造により、各圧電体６０に対して、面積効率良く、駆動信号が与えられる。すなわち、圧電体６０を駆動するための電気配線を圧電体６０の配置面に平行に張りめぐらす場合と比較して、圧力室５２を高密度化することができ、これによりノズル５１の高密度化が可能になる。
【００６８】
なお、柱状電気配線７０の形状は、円柱形状や角柱形状に特に限定されるものではない。例えば、断面積が徐々に大きくなる（又は小さくなる）、テーパ形状であってもよい。
【００６９】
また、柱状電気配線７０は強磁性体からなる。一般に、磁化された状態で保護材７１の中に封入される。
【００７０】
圧電体下部磁性体７３は、磁性を示す材料（磁性体）からなる。具体的には、圧電体下部磁性体７３は、例えば、強磁性体からなる柱状電気配線７０によって磁化される単なる磁性体である。あるいは、自ら吸引力を発揮する磁石（磁化された強磁性体）でもよい。
【００７１】
本実施形態の液体吐出ヘッド５０は、下部構造体５０１と上部構造体５０２との接合部６３が、ゴム磁石６１、６２によって構成されており、互いの接合面において、ゴム磁石６１、６２の磁力によって接合されている。すなわち、下部構造体５０１と上部構造体５０２とは互いに接触した状態で磁力により接合されている。
【００７２】
また、本実施形態の液体吐出ヘッド５０は、圧電体６０と圧電体６０に電気信号を供給するための柱状電気配線７０とが、磁力により接合されている。具体的には、第１に、前述のようにゴム磁石６１、６２が互いに嵌合するとともに互いに吸引し合うことにより、下部構造体５０１に属する圧電体６０と上部構造体５０２に属する柱状電気配線７０とが位置合わせされて接合される。第２に、金属強磁性体からなる柱状電気配線７０が磁性体からなる圧電体下部磁性体７３を吸引することにより、圧電体６０と柱状電気配線７０との電気的な接点が確実に接合される。すなわち、圧電体６０と柱状電気配線７０とは互いに接触した状態で磁力により接合されている。
【００７３】
図７に示されるように、下部構造体５０１と上部構造体５０２とは、これらの接合に係る磁力以上の力によって分離される。すなわち、圧電体６０に駆動信号を供給する給電部としての柱状電気配線７０が含まれる上部構造体５０２から、ノズル５１及び圧電体６０が含まれる下部構造体５０１を容易に取り外すことができる。
【００７４】
このような構成により、ノズル５１の目詰まりや、圧電体６０の損傷など、下部構造体５０１の構成要素にそのままでは回復不能な不具合が発生した場合、下部構造体５０１のみを上部構造体５０２から分離して容易に交換できる。
【００７５】
また、下部構造体５０１と上部構造体５０２との間の面接合と電気的接合とが、加熱処理（例えば、ハンダによる接合には約２００℃、導電性接着剤による接合では１５０度℃の高温プロセスが必要である）や加圧処理を必要としないので、圧電体６０などのデバイスや部材に対して熱や圧力による損傷を与えることがない。
【００７６】
第２実施形態の液体吐出ヘッド５００を図８に示す。なお、図８は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図８において、図５に示す第１実施形態の液体吐出ヘッド５０の構成要素に対応する構成要素には同じ符号を付してある。
【００７７】
図８に示す第２実施形態の液体吐出ヘッド５００は、第１実施形態の液体吐出ヘッド５０とは異なり、図５に示した圧電体下部磁性体７３が省略されている。第１実施形態の液体吐出ヘッド５０と視覚上異なる点は以上であるが、実際的に第１実施形態の液体吐出ヘッド５０と異なる点としては、圧電体６０の上部電極５９が磁性体の金属（例えばＮｉ）からなる点が挙げられる。
【００７８】
第３実施形態の液体吐出ヘッドは、図５に示すような構造になっている。すなわち、第１実施形態の液体吐出ヘッド５０と視覚上は同様な構造を有しており、第１実施形態の液体吐出ヘッド５０と異なる点としては、第１に、柱状電気配線７０として強磁性体の金属ではなく単なる磁性体（強磁性体により磁化される磁性体である）の金属を用いる点と、第２に、圧電体下部磁性体７３として単なる磁性体ではなく磁石（磁化された強磁性体である）を用いる点とが異なり、他は同じである。
【００７９】
以上説明した第１実施形態から第３実施形態までの液体吐出ヘッドにおける磁力により接合される電気的な接合部分について、その構造の比較を図９に示し、材料の比較を図１０に示す。
【００８０】
なお、図１０において、「金属強磁性体」とは磁化された強磁性体からなる金属であり、「磁性金属」とは強磁性体により磁化される単なる磁性体からなる金属（例えばＮｉ）であり、「非磁性金属」とは磁性を有しない金属（例えばＡｇ、Ａｕ）である。また、「単なる磁性体」とは強磁性体により磁化される磁性体である。
【００８１】
第１実施形態の液体吐出ヘッドは、金属強磁性体からなる柱状電気配線７０が圧電体下部磁性体７３を吸引することにより、柱状電気配線７０と圧電体６０の上部電極５９とが接合される。圧電体下部磁性体７３は、磁性を示すものではあればよい。圧電体下部磁性体７３として、単なる磁性体ではなく、強磁性体を用いる場合には、柱状電気配線７０と圧電体下部磁性体５９とが互いに吸引し合うことにより、柱状電気配線７０と圧電体６０の上部電極５９との接合力がより強くなる。
【００８２】
第２実施形態の液体吐出ヘッドは、金属強磁性体からなる柱状電気配線７０が磁性金属からなる圧電体上部電極５９を直接的に吸引することにより、柱状電気配線７０と圧電体６０の上部電極５９とが接合される。
【００８３】
第３実施形態の液体吐出ヘッドは、磁化された強磁性体（磁石）からなる圧電体下部磁性体７３が磁性金属からなる柱状電気配線７０を吸引することにより、柱状電気配線７０と圧電体６０の上部電極５９とが接合される。
【００８４】
［画像形成装置の全体構成］
前述の液体吐出ヘッド５０（又は５００）を適用した画像形成装置の例について説明する。
【００８５】
図１１に示す画像形成装置１１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の液体吐出ヘッドという）５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙを有する印字部１１２と、各液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録媒体たる記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。
【００８６】
インク貯蔵／装填部１１４は、各液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介して液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙと連通されている。
【００８７】
図１１では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００８８】
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。
【００８９】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。
【００９０】
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、搬送用ローラ対１３１によってニップ搬送され、プラテン１３２上へと送られる。プラテン１３２の後段（印字部１１２の下流側）にも搬送用ローラ対１３３が配置されており、前段の搬送用ローラ対１３１と後段の搬送用ローラ対１３３とが連動して記録紙１１６を所定の速度で搬送する。
【００９１】
プラテン１３２は記録紙１１６の平面性を保ちつつ記録紙１１６を保持（支持）する部材（記録媒体の保持手段）として機能するとともに、背面電極として機能する部材である。図１１におけるプラテン１３２は記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００９２】
記録紙１１６の搬送経路において、印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００９３】
印字部１１２の各液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙは、当該画像形成装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録紙の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型の液体吐出ヘッドとなっている（図１２参照）。
【００９４】
液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【００９５】
ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙからそれぞれ異色のインクを噴射することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。
【００９６】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録液体吐出ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型液体吐出ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００９７】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを噴射する液体吐出ヘッドを追加する構成も可能である。また、各色液体吐出ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【００９８】
図１１に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置ずれなどの噴射不良をチェックする手段として機能する。各色の液体吐出ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、印字結果が検査される。
【００９９】
印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。
【０１００】
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１０１】
こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。この画像形成装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。また、図１１には示さないが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【０１０２】
図１２は、画像形成装置１１０の機能的な全体構成例を示すブロック図である。図１２に示すように、画像形成装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、ＲＯＭ１７５、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、液体吐出ヘッドドライバ１８４等を備えている。
【０１０３】
通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信する画像入力手段である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどの有線又は無線のインターフェースを適用することができる。
【０１０４】
ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介して画像形成装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。
【０１０５】
システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って画像形成装置１１０の全体を制御する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４及びＲＯＭ１７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。搬送系のモータ１８８とは、例えば、図１１で説明した搬送用ローラ対１３１、１３３の駆動ローラに動力を与えるモータである。また、ヒータ１８９とは、例えば、図１１で説明した加熱ドラム１３０、加熱ファン１４０或いは後乾燥部１４２などに用いられる加熱手段である。
【０１０６】
ＲＯＭ１７５には、システムコントローラ１７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ１７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【０１０７】
モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってヒータ１８９を駆動するドライバである。
【０１０８】
プリント制御部１８０は、入力画像に基づいて各色インクのドットデータを生成する信号処理手段として機能する。すなわち、プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データからインク吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行い、生成したデータ（ドットデータ）を液体吐出ヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。
【０１０９】
プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図１２において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１１０】
画像入力から画像形成までの処理の流れを概説すると、形成すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの画像データが画像メモリ１７４に記憶される。
【０１１１】
画像形成装置１１０では、インク（色材) による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ１７４に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ１７２を介してプリント制御部１８０に送られ、該プリント制御部１８０においてディザ法や誤差拡散法などを用いたハーフトーン化処理によってインク色ごとのドットデータに変換される。
【０１１２】
すなわち、プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。
【０１１３】
液体吐出ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるドットデータ（すなわち、画像バッファメモリ１８２に記憶されたドットデータ）に基づき、液体吐出ヘッド５０の各ノズル１５１に対応する電磁石５６を駆動するための駆動信号を出力する。つまり、液体吐出ヘッドドライバ１８４が本発明における「駆動部」に相当する。なお、液体吐出ヘッドドライバ１８４には液体吐出ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０１１４】
液体吐出ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号が液体吐出ヘッド５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期して液体吐出ヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。
【０１１５】
なお、前述の液体吐出ヘッド５０の説明において、液体吐出ヘッド５０の下部構造体５０１と上部構造体５０２とをゴム磁石６１、６２により接合する場合を例に説明したが、本発明は、ゴム磁石を用いる場合に特に限定されず、他の磁石を用いてもよい。また、一方の構造体に磁石を設け、他方の構造体には磁化されていない磁性体を用いるようにしてもよい。
【０１１６】
また、前述の液体吐出ヘッド５０の説明において、圧電体６０の配置面に対して略垂直に立ち上がるように形成された柱状電気配線７０と圧電体６０との接点に磁力による接合を適用した例について説明したが、このような柱状電気配線７０に限らず、他の形状の給電部に磁力による接合を適用してよいことは言うまでもない。
【０１１７】
また、液体吐出ヘッド５０が下部構造体５０１と上部構造体５０２との２つに分離する場合を例に説明したが、本発明は、２つに分離する場合に特に限定されず、３つ以上に分離するようにしてもよい。
【０１１８】
また、ノズル５１を２次元マトリクス状に配列した、いわゆる２次元マトリクス配列の液体吐出ヘッド５０を例に本発明を説明したが、本発明は、このような２次元マトリクス配列の液体吐出ヘッドに特に限定されない。本発明は、例えば、ノズルを１列に配列した液体吐出ヘッドや、記録媒体に対して主走査方向に相対移動するように構成されたいわゆるシャトル方式の液体吐出ヘッドに適用できる。
【０１１９】
また、圧電体６０を用いて圧力を発生して液体を吐出する、いわゆるピエゾ方式の液体吐出ヘッドについて説明したが、本発明は、このようなピエゾ方式の液体吐出ヘッドに特に限定されるものではない。本発明は、例えば、ヒータによる発熱で圧力を発生するようにした、いわゆるサーマルジェット方式の液体吐出ヘッドに適用できる。
【０１２０】
その他、本発明は、実施形態において説明した例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの全体構造の一例を示す平面透視図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す拡大図である。
【図３】液体吐出ヘッドの全体構造の他の例を示す平面透視図である。
【図４】液体吐出ヘッドを構成する１単位を示す平面透視図である。
【図５】第１実施形態の吐出ヘッドの詳細構造を示す、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】第１実施形態の吐出ヘッドの詳細構造を示す、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図７】第１実施形態の吐出ヘッドを上部と下部とに分離した状態を示す断面図である。
【図８】第２実施形態の吐出ヘッドの詳細構造を示す、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】第１実施形態から第３実施形態までの液体吐出ヘッドの要部を比較して示す模式図である。
【図１０】第１実施形態から第３実施形態までの液体吐出ヘッドの要部を比較して示す表である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドを適用した画像形成装置の全体構成図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドを適用した画像形成装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２２】
５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニットＡ−Ａ…共通液室、５６…振動板（下部電極）、５８…圧電素子、５９…上部電極、６０…圧電体、６１、６２…ゴム磁石、７０…柱状電気配線、７３…圧電体下部磁性体、７４…押圧部材、５０１…上部構造体、５０２…下部構造体
【図１】
2006281541.tif 000003
【図２】
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【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】
2006281541.tif 000009
【図８】
2006281541.tif 000010
【図９】
2006281541.tif 000011
【図１０】
2006281541.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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