(57)【要約】【課題】  ノズルの高密度化とリフィル性能の向上を実現する。【解決手段】  液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記圧電素子が配置される面に対する高さを複数有するように形成された、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための電極を含む配線部材と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することにより、前記課題を解決する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、
前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記圧電素子が配置される面に対する高さを複数有するように形成された、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、
前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための電極を含む配線部材と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子が配置される面に対する高さは、前記共通液室の外周部より内側の方が高い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】
前記共通液室の前記圧電素子が配置される面と反対側に、さらに凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記電極が両面を貫通するように形成され、機械加工にて前記電極の周辺に溝部が形成された基板が前記共通液室の隔壁を構成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記配線部材は、前記圧電素子又は前記圧電素子の近傍から立ち上がるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記複数の吐出口は、２次元的に配列され、
前記配線部材は、前記圧電素子が配置される面に２次元的に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えた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、ノズルから液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置には、ノズル（吐出口）をマトリクス状に配列した印字ヘッド（液体吐出ヘッド）を備えたものがある。このような印字ヘッドは、インクタンクから共通液室にインクを供給し、共通液室から複数の圧力室にインクを分配する。そして各圧力室に対応して設けられる圧電素子を選択的に駆動し、圧力室内のインクに圧力を付与し、各圧力室に連通するノズルから記録媒体に対してインク滴を吐出する。
【０００３】
ところで近年、画像形成装置の高画質化及び高速化が望まれており、これらを実現するためには、ノズルの高密度化と共に、ノズルの高周波駆動や高粘度インクの吐出ができるようにリフィル性能を向上させることが要求される。
【０００４】
従来の印字ヘッドでは、図１１に示すように、圧力室３５２のノズル３５１が形成される側と同一側に共通液室３５５が配置され、圧力室３５２のノズル３５１が形成される側の反対側に圧電素子３５８が配置されている。このような構成において、圧電素子３５８を駆動するための駆動用配線を振動板３５６上に配設する場合、駆動用配線用スペースが不足し、ノズルの高密度化が困難となってしまう恐れがある。また共通液室のサイズに制約が伴ったり、共通液室と圧力室の間の流路が複雑になりやすく、リフィル性能を向上させることが難しい構造となっている。そこで従来の印字ヘッドと異なる構成が様々提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献５参照）。
【０００５】
特許文献１乃至特許文献４には、圧力室のノズルが形成される側とは反対側に共通液室及び圧電素子が配置された構成を有する印字ヘッドが開示されている。各印字ヘッドの具体的な構成は以下の通りである。
【０００６】
すなわち、特許文献１には、圧力室の１面を形成する振動板に、インクを圧力室へ供給するインク供給路を設けるとともに、振動板の裏面にリザーバ（共通液室）を形成し、圧力室にリザーバよりインク供給路を介してインクを供給するようにした構成が開示されている。
【０００７】
また特許文献２には、振動板に供給絞りを設け、圧電素子の圧力室とは反対側にインク供給部としてのインク供給タンクを設け、インク供給タンクから振動板を貫いて圧力室に連通するインク供給口を備えた構成が開示されている。インク供給部には、圧電素子に対する絶縁性の密閉カバーや、圧力室の圧力変動を吸収する薄肉部が形成されている。
【０００８】
また特許文献３には、圧力室のノズルが設けられた面とは反対側の面に圧電素子を設け、さらに圧電素子側にインク供給用のリザーバの一部を配置し、また圧電素子には覆いを設け、ワイヤボンドや薄膜で電極を取り出すようにした構成が開示されている。
【０００９】
また特許文献４には、焼結ステンレス鋼などの多数の小さな内部接続された孔を有する多孔質材をインク供給層に適用した構成が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献５には、圧力室のノズルが形成される側と同一側に、共通液室及び圧電素子が配置された構成を有する印字ヘッドが開示されている。圧力室に対してノズル面側に配置された圧電素子とその反対側に配置された駆動回路とを積層を貫通するアルミプラグにより電気的に接続している。
【特許文献１】特開平９−２２６１１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９９７３号公報
【特許文献３】特開２０００−１２７３７９号公報
【特許文献４】特表２００３−５１２２１１号公報
【特許文献５】特開２０００−２８９２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献５に開示された印字ヘッドには、次のような問題がある。
【００１２】
すなわち、特許文献１及び特許文献２に開示された印字ヘッドにおいて、圧電素子の駆動用配線の配設方法を振動板上に配設する場合、ノズル数の増加により振動板上の圧電素子の数が増加すると、駆動用配線の配線スペースが不足する恐れがある。また、特許文献３に開示された印字ヘッドは、ノズル配置がマトリクス構造でなく、１つのノズル列の構成であるため、ノズルの高密度化に適さない。
【００１３】
また特許文献４に開示された印字ヘッドでは、圧電素子の駆動用配線が振動板に対して略垂直方向に立ち上がるように配線層まで形成されており、この配線層の上方に共通液室が設けられている。このため共通液室から圧力室に対してインクを供給する流路が長くなり、しかもインク供給層が多孔質部材により構成されているため流路抵抗が大きく、リフィル性能が良くないという問題がある。そのため高粘度インクの吐出やノズルの高周波駆動を行うことは困難である。
【００１４】
さらに、特許文献５に開示された印字ヘッドでは、圧力室のノズルが形成される側と同一側に共通液室が配置されるため、図１１に示した従来の印字ヘッドと同様に共通液室のサイズに制約が伴い、リフィル性能を向上させることが困難な構成となっている。また圧力室のノズルが形成される側と同一側に配置される圧電素子の駆動回路は、圧力室のノズルが形成される側と反対側に設けられているため、圧力室を構成する積層板を貫通するようにして、圧電素子の駆動用配線を配設しなければならない。従って、ノズルの高密度化に伴って圧力室の数が増加すると、このような駆動用配線のための配線スペースが不足する恐れがある。
【００１５】
このように特許文献１乃至特許文献５に開示された印字ヘッドは、ノズルの高密度化やリフィル性能を向上させることが困難な構造となっている。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノズルの高密度化とリフィル性能の向上を実現させた液体吐出ヘッド及び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】
【００１７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記複数の圧力室のそれぞれを変形する圧電素子と、前記圧力室の前記吐出口が形成される側とは反対側に設けられ、前記圧電素子が配置される面に対する高さを複数有するように形成された、前記複数の圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が前記共通液室内を立ち上がるように形成された、前記圧電素子を駆動するための電極を含む配線部材と、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１８】
本発明によれば、圧電素子が配置される面に対する高さ（共通液室高さ）が複数存在するように共通液室を構成することによって、共通液室から各圧力室に対する液体の供給性能の均一化を図ることが可能となり、液体吐出ヘッドのリフィル性能が向上する。これにより、高粘度インクの吐出や吐出口（ノズル）の高周波駆動が可能となる。
【００１９】
また、圧電素子を駆動するための配線部材を、圧電素子が配置される面に対して略垂直方向に、その少なくとも一部が共通液室内を立ち上がるように形成したので、圧電素子の駆動回路と接続する電極のスペースを共通液室上方に十分に確保することができるので、吐出口（ノズル）の高密度化を実現することが可能となる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、前記圧電素子が配置される面に対する高さは、前記共通液室の外周部より内側の方が高いことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の態様によれば、インクタンクから共通液室に対する液体の供給が共通液室の外周部から行われる場合、共通液室の外周部より内側の方の共通液室高さを高くすることによって、共通液室の外周部と内側での圧力室に対する液体の供給性能の均一化を図ることが可能となり、液体吐出ヘッドのリフィル性能が向上する。
【００２２】
また共通液室高さを共通液室の外周部から内側に向って徐々に高くなるように構成することによって、圧力室単位で液体の供給性能の均一化を図ることが可能となる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記共通液室の前記圧電素子が配置される面と反対側に、さらに凹部が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項３の態様によれば、凹部が液体吐出時の圧力波の影響を和らげるダンパーとして機能するので、クロストークを防止することができる。また、共通液室に混入した気泡を凹部により捕獲することが可能となる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記電極が両面を貫通するように形成され、機械加工にて前記電極の周辺に溝部が形成された基板が前記共通液室の隔壁を構成することを特徴とする。
【００２６】
請求項４の態様によれば、配線部材と共通液室の隔壁を構成する基板の一括加工が可能であるため、安価に液体吐出ヘッドを製造でき、しかも配線部材の形状が安定化する。
【００２７】
「共通液室の隔壁」とは、共通液室の上壁及び側壁を含む広い概念を意味する。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記配線部材は、前記圧電素子又は前記圧電素子の近傍から立ち上がるように形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項５の態様によれば、吐出口（ノズル）の高密度化が可能となる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出口は、２次元的に配列され、前記配線部材は、前記圧電素子が配置される面に２次元的に配列されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項６の態様によれば、吐出口の高密度化が可能となると共に、クロストークを効果的に防止することができる。
【００３２】
また前記目的を達成するために、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、圧電素子が配置される面に対する高さ（共通液室高さ）が複数存在するように共通液室を構成することによって、共通液室から各圧力室に対する液体の供給性能の均一化を図ることが可能となり、液体吐出ヘッドのリフィル性能が向上する。これにより、高粘度インクの吐出や吐出口（ノズル）の高周波駆動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３５】
〔第１の実施形態；インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００３６】
図１では、給紙部１８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。
【００３７】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３８】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３９】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、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２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００４０】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００４１】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００４２】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００４３】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４４】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４５】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６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。
【００４６】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。
【００４７】
図２に示すように、印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００４８】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４９】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型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。
【００５０】
なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いる。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【００５１】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００５２】
また本例では、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み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００５３】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００５４】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）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その他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００５５】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００５６】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００５７】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２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。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５８】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５９】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４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ー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００６０】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６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。このインクジェット記録装置１０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２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００６１】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００６２】
〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッド５０の構造について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとする。
【００６３】
図３は、印字ヘッド５０の概略構成を表す平面透視図である。同図に示すように、印字ヘッド５０は、図３に示すように、インク滴を吐出するノズル５１と、ノズル５１に対応する圧力室５２、圧力室５２にインクを供給するためのインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００６４】
圧力室５２は、その平面形状は概略正方形となっており、その対角線上の一方の隅部にはノズル５１が設けられ、他方の隅部にはインク供給口５３が設けられている。なお圧力室５２の平面形状は本例に限定されるものではない。
【００６５】
図４は、印字ヘッド５０の内部の概略構成の一部を表す斜視透視図である。同図には、ノズル５１、圧力室５２及びインク供給口５３から成る圧力室ユニット５４が４つ含まれている。ノズル面５０Ａに形成されるノズル５１と連通する略直方体状の圧力室５２は、ノズル５１が形成される側とは反対側の面を構成する振動板５６上に、個別電極５７を備えた圧電素子５８が設けられている。
【００６６】
振動板５６の上方に形成される空間は、各圧力室５２に供給するインクを貯留する共通液室５５である。共通液室５５の上壁１０８及び角柱状の配線部材９０は、後で説明する共通液室基板１００により構成されている。共通液室５５は、振動板５６に形成されるインク供給口５３を介して、各圧力室５２と連通している。共通液室基板１００の上側には、配線基板９２が設けられる。配線基板９２は、所定の電極パターンが形成され、不図示の駆動回路と接続されている。
【００６７】
配線部材９０の構成については後で説明するが、配線部材９０は、圧電素子５８が配置される面、すなわち振動板５６に対して略垂直方向に、共通液室５５内を立ち上がるようにして形成される。また配線部材９０に含まれる電極（図４中不図示、図６中符号１０２として記載）は、共通液室５５の下面側に設けられる圧電素子５８の個別電極５７と、共通液室５５の上面側に設けられる配線基板９２の電極と電気的に接続されている。
【００６８】
図５は、圧電素子５８と配線部材９０の平面配置を示す説明図である。同図に示すように、各圧電素子５８は、圧力室５２と略同様の概略正方形の平面形状であり、各圧力室５２の形成位置に対応するようにしてマトリクス状に配置される。また各圧電素子５８は、隅部外方に延びた延設部５８ａを一体的に有しており、各延設部５８ａに重なるようにして各配線部材９０が配置されている。
【００６９】
図６は、図５中６−６線に沿う断面図である。同図に示すように、印字ヘッド５０は、ノズル５１が形成されるノズルプレート９４、圧力室５２の隔壁を構成する流路プレート９６、振動板５６、共通液室基板１００及び配線基板９２が積層状に接合されている。
【００７０】
振動板５６の圧力室５２が形成される側と反対側の面には、個別電極５７を備えた圧電素子５８が設けられている。また圧電素子５８の共通電極は、ＳＵＳ材等の導電性部材により構成した振動板５６となっている。
【００７１】
振動板５６と配線基板９２の間に配置される共通液室基板１００は、共通液室５５の側壁１０６及び上壁１０８を構成する。側壁１０６の内部には、電極１０２が形成される。このように電極１０２を含む側壁１０６は、図４及び図５に示した配線部材９０に相当する。配線部材９０は、圧力室５２の側壁５９の図６中上方に配置されることが望ましく、圧電素子５９や振動板５６の変形を防止することができる。
【００７２】
ここで、共通液室基板１００について、図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、共通液室基板１００の構成図である。図７（ａ）は、共通液室基板１００の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中７ｂ−７ｂ線に沿う断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）中７ｃ−７ｃ線に沿う断面図である。
【００７３】
図７（ａ）に示すように、共通液室基板１００は、共通液室基板１００の長手方向及び短手方向にマトリクス状に配列された電極１０２と、電極１０２の間を通過するようにして網目状に形成された溝部１０４と、を備える。
【００７４】
電極１０２は、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、共通液室基板１００の両面を上下に貫通する。各電極１０２は、圧力室５２に対応して設けられる圧電素子５８（図５参照）と１対１に対応する。従って、短手方向に配列された電極列１２２は、長手方向に配列された電極列１２０と直交するように図面上表示しているが、実際は、図３に示した圧力室５２と同様に若干斜めに傾いた方向に配列されている。
【００７５】
短手方向と略平行の溝部１０４Ａは、図７（ｂ）に示すように、長手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に深さが深くなるように構成される。また長手方向と略平行の溝部１０４Ｂも、図７（ｃ）に示すように、短手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に深くなるように構成される。また溝部１０４の間に形成される側壁１０６の内部には、電極１０２が配置される。なお短手方向と略平行の溝部１０４Ａ及び長手方向と略平行の溝部１０４Ｂのいずれか一方のみの深さが、両端部から内側に向かうに従って徐々に深くなるように構成してもよい。
【００７６】
次に、共通液室基板１００の形成方法について説明する。共通液室基板１００は、絶縁セラミック基板、ガラエポ基板、ガラス基板等の１枚の基板から構成される。まず、このような１枚の基板に対して、電極１０２をマトリクス状に形成する。電極１０２の形成方法としては、絶縁セラミック基板の場合には、Ａｇ−Ｐｄ印刷が用いられる。またガラエポ基板の場合には、ビルドアップ（レーザビア）とＣｕメッキ或いはフィルドビアが用いられる。また感光性ガラス基板の場合は、フォトリソ形成後にメッキで形成する方法が用いられ、非感光性ガラス基板の場合は、レーザ加工やドリル加工で穴を形成し、メッキで形成する方法が用いられる。なお本発明の実施に際しては、基板に対する電極１０２の形成方法は特に限定されるものでない。
【００７７】
次に、ダイシング加工により、短手方向と略平行の溝部１０４Ａ、長手方向と略平行の溝部１０４Ｂを形成する。短手方向と略平行の溝部１０４Ａを形成する場合は、長手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に溝部１０４Ａの深さが深くなるようにブレードを調整しながら加工する。長手方向と略平行の溝部１０４Ｂについても同様に、短手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に溝部１０４Ｂの深さが深くなるようにブレードを調整しながら加工する。なお溝部１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の形成後に、共通液室基板１００の端部に共通液室５５の外周壁に相当するエッジ部材（不図示）を接合するか、溝部１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の形成時に端部においてブレードを切り上げて、共通液室５５の外周壁の相当部分を残しておく。また溝部１０４の加工方法は、ダイシング加工に限定されるものでなく、例えばブラスト加工でもよい。また溝部１０４の内壁面に対して、樹脂コート又は表面研磨等の表面処理を行うことが好ましく、共通液室５５に相当する溝部１０４のインクに対する接液性が向上する。
【００７８】
このようにマトリクス状に配置された電極１０２の間に、長手方向及び短手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に深くなる溝部１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）が形成された共通液室基板１００は、図６に示すように、共通液室基板１００の溝部１０４の開口側の面が振動板５６側に、その反対側の面が配線基板９２側となるように配置される。そして、共通液室基板１００の溝部１０４と振動板５６又は振動板５６上の圧電素子５８により挟まれた空間が、各圧力室５２に供給するインクを貯留する共通液室５５となる。共通液室５５は、振動板５６に形成されたインク供給口５３を介して、各圧力室５３と連通する。
【００７９】
このような共通液室基板１００により構成された共通液室５５において、振動板５６の共通液室５５側の面５６Ａから垂直方向の高さ（以下、共通液室高さという）は、図７（ａ）〜（ｃ）に示した溝部１０４の深さに対応し、図６に示すように、複数の高さを有する。特に、前述したように、共通液室基板１００の溝部１０４の深さは外周部より内側に向かうに従って徐々に深くなるように構成されているので、共通液室５５の共通液室高さは外周部から内側に向かうに従って徐々に高くなるように構成される。
【００８０】
共通液室基板１００の側壁１０６の内部には、前述したように、共通液室基板１００を上下に貫通する電極１０２が形成されている。電極１０２は、圧電素子５８の個別電極５７及び配線基板９２の不図示の電極とそれぞれ電気的に接続される。電極１０２を備えた側壁１０６は、図４及び図５に示した配線部材９０に相当し、圧電素子５８が配置される振動板５６に対して略垂直方向に、共通液室５５を立ち上がるように構成される。なお共通液室５５に貯留されるインクと接する部分、すなわち圧電素子５８、振動板５６、側壁１０６及び上壁１０８の共通液室５５側の表面には、不図示の絶縁膜が形成される。
【００８１】
次に、印字ヘッド５０の作用について図６及び図７を用いて説明する。図１に示したインク貯蔵／装填部１４に設けられるインクタンク（不図示）から共通液室５５に対してインクが供給される。このインク供給は図７（ａ）に示す矢印Ａの方向に行われる。また図８に示した他のインク供給例のように、共通液室基板１００の長手方向の一方の隅部から矢印Ａの方向にインク供給を行い、他方の隅部から矢印Ｂの方向にインク排出を行ってもよい。共通液室５５に貯留されたインクは、インク供給口５３を通って、圧力室５２に供給される。不図示の駆動回路から、配線基板９２の電極（不図示）及び配線部材９０の電極１０２を介して、圧電素子５８の個別電極５７に駆動信号が供給されると、圧電素子５８が変形し、圧力室５２の天面を構成する振動板５６を変形させる。これにより、圧力室５２の体積は減少し、圧力室５２内に充填されているインクが、ノズル５１からインク滴として吐出される。ノズル５１からインク滴が吐出されると、共通液室５５からインク供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給され、次のインク吐出が行われる。
【００８２】
本実施形態では、共通液室５５の共通液室高さが外周部から内側に向かうに従って徐々に高くなるように構成されており、共通液室５５から各圧力室５２に対するインクの供給性能の均一化を図ることが可能となり、リフィル性能が向上する。これにより、高粘度インクの吐出や吐出口（ノズル）の高周波駆動が可能となる。
【００８３】
特に、共通液室５５の隔壁を構成する共通液室基板１００は、図７（ａ）〜（ｃ）に示したように、長手方向及び短手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に深くなるようにした網目状の溝部１０４を備えているため、共通液室５５の共通液室高さが長手方向及び短手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に高くなり、各圧力室５２単位でインクの供給性能の均一化を図ることができる。
【００８４】
また本実施形態では、ダイシング加工等の機械加工によって、電極１０２の周辺に深さの異なる溝部１０４を一括加工できるため、安価で、しかも側壁１０６に相当する配線部材９０の形状が安定化する。
【００８５】
また本実施形態では、圧力室５２のノズル５１が形成される側とは反対側に圧電素子５８及び共通液室５５を設け、さらに圧電素子５８を駆動するための配線部材９０を振動板５６に対して略垂直方向に設けたことにより、不図示の駆動回路に接続するための電極スペースを配線基板９２上に十分確保することができ、ノズル５１の高密度化が可能となる。
【００８６】
また本実施形態では、圧力室５２のノズル５１が形成される側とは反対側に共通液室５５を配置したことにより、共通液室５５のサイズを大きくすることが可能となり、また圧力室５２とノズル５１間の流路の長さが短くなり、さらに、共通液室５５と各圧力室５２の間の流路を真っ直ぐに構成することが可能になるので、インクのリフィル性能が向上する。従って、高粘度インク（例えば、２０ｃｐ〜５０ｃｐ程度）の吐出が可能となると共に、高密度化された各ノズル５１の高周波駆動が可能になる。
【００８７】
〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態に係る印字ヘッド５０の一部を表す側面断面図である。同図に示すように、本実施形態では、第１の実施形態の印字ヘッド５０の共通液室５５の上壁１０８（図６参照）に、共通液室５５側に開口する凹部１１０が形成されている。
【００８８】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る共通液室基板１００の構成図である。図１０（ａ）は共通液室基板１００の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中１０ｂ−１０ｂ線に沿う断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）中１０ｃ−１０ｃ線に沿う断面図である。本実施形態では、溝部１０４は、共通液室基板１００の長手方向及び短手方向の両端部から内側に向かうに従って徐々に深くなる点では第１の実施形態と共通するが、さらに各溝部１０４の底面には、さらに、溝幅より小さな凹部１１０がその溝方向に沿って形成されている点で第１の実施形態と異なる。このような共通液室基板１００の形成方法としては、ダイシング加工時に最初に太いブレードで１段目の溝を長手方向及び短手方向に形成後、細いブレードで凹部１１０に相当する２段目の溝を形成する。その他の手順等については第１の実施形態と共通するので説明を省略する。
【００８９】
このような凹部１１０が形成された共通液室基板１００が、図９に示すように、印字ヘッド５０の共通液室５５を構成する場合は、凹部１１０はインク吐出時に生ずる圧力波の影響を和らげるダンパーとして機能する。また共通液室５５にインクを充填する際に気泡が混入した場合に、気泡トラップ用の溝として機能する。
【００９０】
圧電素子５８の駆動によって、圧力室５２内のインクが加圧され、ノズル５１からインク滴が吐出される際、圧力室５２内に生じた圧力波の一部がインク供給口５３を通って、共通液室５５に伝播する場合があるが、共通液室５５に伝播した圧力波は、共通液室５５の上面に形成された凹部１１０によって吸収又は分散させられ、他のインク吐出に影響を及ぼすクロストークが防止される。さらに、共通液室５５に気泡が混入した場合、凹部１１０に気泡が入り込むので、気泡によるインク吐出への影響を防止することができる。
【００９１】
以上、本発明の液体吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの概略構成を表す平面透視図である。
【図４】印字ヘッドの内部の概略構成の一部を表す斜視透視図である。
【図５】圧電素子と配線部材の平面配置を示す説明図である。
【図６】図５中６−６線に沿う断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、共通液室基板の構成図である。
【図８】他のインク供給例を表す説明図である。
【図９】第２の実施形態に係る印字ヘッドの一部を表す側面断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る共通液室基板の構成図である。
【図１１】従来の印字ヘッドの構造を表す概略図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…インクジェット記録装置、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５５…共通液室、５６…振動板、５７…個別電極、５８…圧電素子、９０…配線部材、９２…配線基板、１００…共通液室基板、１０２…電極、１０４…溝部、１０６…側壁、１０８…上壁、１１０…凹部
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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