(57)【要約】【課題】圧力室の隔壁の剛性向上を図りつつ高密度化を実現し、さらに高速吐出及びリフィル高速化を達成して高周波数駆動を可能とする。【解決手段】液体を吐出するノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧力室を変形する圧電素子と、前記共通液室と前記圧力室とを連通する液体供給路と、を有し、前記液体供給路は前記圧電素子の活性部を貫通するように形成され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５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通する圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する共通液室と、
前記圧力室を変形する圧電素子と、
前記共通液室と前記圧力室とを連通する液体供給路と、
を有し、前記液体供給路は前記圧電素子の活性部を貫通するように形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子は、前記圧力室の前記ノズル側とは反対側の面に形成され、かつ、前記共通液室は、前記圧電素子を挟んで前記圧力室とは反対側に配置されてい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】
請求項２に記載の液体吐出ヘッドであって、さらに、前記圧電素子を駆動する信号を供給する配線が前記圧電素子に対して垂直に、前記共通液室を貫通するように立設されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体供給路の少なくとも一部が可撓性部材または弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４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、液体吐出口に液体を供給する液体流路を簡素化し、液体を効率的に供給して高速吐出を図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】
従来より、画像形成装置として、多数のノズル（吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら、ノズルから被記録媒体に向けてインクを吐出することにより、被記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。
【０００３】
このようなインクジェットプリンタは、インクタンクからインク供給路を介して圧力室にインクを供給し、画像データに応じた電気信号を圧電素子に付与して圧電素子を駆動することにより、圧力室の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を減少させ、圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出するようになっている。
【０００４】
このようにインクジェットプリンタにおいては、ノズルから吐出されたインクによって形成されるドットを組み合わせることによって被記録媒体上に１つの画像が形成される。近年、インクジェットプリンタにおいても写真プリント並みの高画質な画像を形成することが望まれている。これに対して、ノズル径を小さくしてノズルから吐出されるインク液滴を小さくするとともに、ノズルを高密度に配列して１画像あたりの画素数を多くすることによって高画質を実現することが考えられている。
【０００５】
ノズルの高密度化を実現するためには、電気配線やインク流路の構成を工夫することが不可欠である。そこで従来、ノズル配列を高密度化するとともに、インク供給能率を向上させ、プリント速度を高速化（高周波吐出）させる様々な提案がなされている。
【０００６】
例えば、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、振動板の裏面に共通液室を形成し、圧力室に共通液室よりインク供給路を介してインクを供給するようにして、ノズルの高密度化を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００７】
また例えば、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共通液室の一部を配置し、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て、構造の簡素化を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【０００８】
また例えば、圧力室に対して圧電アクチュエータをノズル面側に配置し、さらにアルミプラグが積層を貫通する構成を採用し、Ｓｉのフォトエッチングでインクジェットヘッドを形成することで、高密度化、低コスト化を実現するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。
【０００９】
また例えば、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形成するとともに、インク供給部は、圧電素子に対し絶縁性の密閉カバーとして作用し、圧電素子の覆いやダンパ機能も備え、多ノズル化、低コスト化を図り、高精度化を実現しようとしたものが知られている（例えば、特許文献４等参照）。
【００１０】
また例えば、インク供給層として、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用い、ここを通るインクの通過を可能とし、リフィル性を向上させ、高プリント速度、高信頼性を可能とし、多数の種類のインク調合性及び濾過性に優れたインクジェットヘッドを実現しようとしたものが知られている（例えば、特許文献５等参照）。
【００１１】
また例えば、圧力室の側壁に対応して位置する積層圧電素子の、圧力室に面する側とは反対側の面の少なくとも一箇所に溝を形成して、隣接する圧力室との連接を弱めてクロストークを抑制するようにしたものが知られているが、これには、積層圧電素子側にノズルを設け、この積層圧電素子にノズルに連通する貫通孔を設けたものが記載されている（例えば、特許文献６等参照）。
【００１２】
またさらに、２つの圧力室の間において、振動板を貫通する供給路を設け、圧力室の上側に配置された共通液室から各圧力室にインクを供給するようにしてノズル高密度化を図るとともに、各圧力室からの逆流による圧力変動を吸収することで隣接したノズル間のクロストーク（相互干渉）を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献７等参照）。
【特許文献１】特開平９−２２６１１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１２７３７９号公報
【特許文献３】特開２０００−２８９２０１号公報
【特許文献４】特開２００１−１７９９７３号公報
【特許文献５】特表２００３−５１２２１１号公報
【特許文献６】特開平１１−１３８７９６号公報
【特許文献７】特開平１１−１９２６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、例えば上記特許文献１、２あるいは４に記載されたもののように、圧電体を挟んで振動板及び圧力室とは反対側に、共通流路（共通液室）あるいはその一部を形成した場合には、さらなる高密度化、吐出駆動の高速化（高周波数化）を図るためには、圧力室側のスペースの観点から、圧力室側には、圧力室とノズルのみで、振動板に供給路（供給口）を形成し、共通流路を、振動板を挟んで完全に対向面側（圧力室とは反対側）に持って来ることが必要となるとともに、圧電体に駆動信号を供給するための電気配線等を高密度に配線することが必須となる。しかし、その場合に、配線を圧電体と同一面上で取り出そうとすると、多層フレキシブルケーブルが必要となるなど、実装技術において大きな問題がある。
【００１４】
また、上記特許文献１に記載のものは、１４４０ｄｐｉでアクチュエータ（ピエゾ）を１列に並べており、高密度化の観点はあるものの、リフィル高速化についての観点はなく、高周波数駆動は困難であるという問題がある。
【００１５】
また、上記特許文献２に記載されたものは、共通液室（リザーバ）の一部を圧電素子側に設けているが、やはり依然として共通液室の一部は圧力室側にあり、また共通液室を圧電素子の電装面より外面に設けているため、高密度化には向かないという問題がある。
【００１６】
また、上記特許文献３に記載のものは、ノズル側に圧電アクチュエータがあり、ＩＣを一体形成するようにし、また共通液室を圧電アクチュエータ側（結局ノズル側）に設けるとともに、駆動回路から垂直に電気配線（アルミプラグ）を形成しているが、共通液室は圧電アクチュエータの外側に形成され、またアルミプラグも圧電アクチュエータや共通液室以外の場所において積層中を貫通するように形成されているためその分スペースが必要となり、高密度化は難しいという問題がある。またＩＣ製造と熱処理の両立や共通液室に関する記載がなく、リフィル高速化の観点はない。
【００１７】
また、上記特許文献４に記載のものは、ジルコニアからなる振動板の圧電素子が存在しない領域にインク供給用の孔を設けるようにしているが、配線は圧電素子面上にあるため、このような形状のものでは、特にマトリクス構造への適用が難しく、高密度化は困難であるという問題がある。
【００１８】
また、上記特許文献５に記載のものでは、絶縁位置の両面にバンプを形成し、弾性パッドで圧電素子を加圧して電極を取り出すようにしているが、高密度化の観点がなく、接続も不安定になりやすいという問題がある。
【００１９】
また、上記特許文献６に記載のものは、圧電素子側にノズルに連通する貫通孔を設けているが、配線や供給路についての記載はなく、高密度化やリフィル高速化についての観点がない。
【００２０】
さらに、上記特許文献７に記載のものは、２つの圧力室間の隔壁に供給路を設けているため、圧力室隔壁の剛性が弱くなるという問題があるとともに、高密度化やリフィル高速化についての観点はない。
【００２１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、圧力室の隔壁の剛性向上を図りつつ高密度化を実現し、さらに高速吐出及びリフィル高速化を達成して高周波数駆動（高周波吐出）を可能とする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】
【００２２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室に液体を供給する共通液室と、前記圧力室を変形する圧電素子と、前記共通液室と前記圧力室とを連通する液体供給路と、を有し、前記液体供給路は前記圧電素子の活性部を貫通するように形成されたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２３】
これにより、圧電素子の変形を利用して液体吐出時には液体供給路の流路抵抗を高くし、インクリフィル時には流路抵抗を低くするように流路抵抗を可変にし、高速吐出及び高速リフィルを可能として高周波吐出が可能となる。
【００２４】
また、請求項２に示すように、前記圧電素子は、前記圧力室の前記ノズル側とは反対側の面に形成され、かつ、前記共通液室は、前記圧電素子を挟んで前記圧力室とは反対側に配置されていることを特徴とする。
【００２５】
これにより、ノズル高密度化及び圧力室の隔壁の剛性を向上させることができるとともに、隣接したノズル間のクロストークを低減することができる。また、圧力室からノズルまでの距離を短くでき、高粘度な液体を吐出することも可能となる。
【００２６】
また、請求項３に示すように、請求項２に記載の液体吐出ヘッドであって、さらに、前記圧電素子を駆動する信号を供給する配線が前記圧電素子に対して垂直に、前記共通液室を貫通するように立設されたことを特徴とする。
【００２７】
これにより、配線の配置も含めてさらなる高密度化を達成することが可能となる。
【００２８】
また、請求項４に示すように、前記液体供給路の少なくとも一部が可撓性部材または弾性部材で構成されていることを特徴とする。
【００２９】
これにより、振動板の変位が阻害されるのを防止することができるとともに、圧力波クロストーク及び残留振動を防止することが可能となる。
【００３０】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４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を提供する。
【００３１】
これにより、吐出効率の優れた画像形成装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明に係る液体吐出ヘッド及び画像形成装置によれば、液体の高速吐出及び高速リフィルが可能となり、高周波吐出（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】
【００３３】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る液体吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【００３５】
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（液体吐出ヘッド）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（フラット面）をなすように構成されている。
【００４１】
ベルト３３は、記録紙１６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（図示省略）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（図示省略）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。したがって、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】
図２は、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を示す要部平面図である。
【００４７】
図２に示すように、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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ている。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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２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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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（図示省略）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。
【００６２】
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。
【００６３】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。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し、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。
【００６４】
図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００６５】
このような印字ヘッド５０上のノズル配置のサイズは特に限定されるものではないが、一例として、ノズル５１を横４８行（２１ｍｍ）、縦６００列（３０５ｍｍ）に配列することにより２４００ｎｐｉを達成する。
【００６６】
図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、中央部にインク供給口５３が設けられている。
【００６７】
また、図４は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図４に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。
【００６８】
本実施形態では、このように印字ヘッドの高密度化を実現するために、まず、例えば図３に示したように、圧力室５２（ノズル５１）を２次元マトリクス状に配置してノズル５１の高密度化（例えば２４００ｎｐｉ）を図っている。次に、詳しくは以下説明するが、本実施形態では、圧力室５２にインクを供給する共通液室を振動板の上側に配置し、インクのリフィル性を重視するため大きなインクプールとして、この共通液室から直接圧力室５２へインクを供給するように、インク供給口５３に接続するインク供給路を、圧力室５２の天面を構成する振動板を貫通して振動板に垂直に形成して、流路抵抗となるような配管をなくしてインク供給系を簡素化し高集積化するようにした。
【００６９】
図５は、本発明の印字ヘッド５０（液体吐出ヘッド）の第１実施形態としての図３中の一つの圧力室ユニットについての５−５線に沿った断面図である。
【００７０】
図５に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０において、圧力室５２は、インクを吐出するノズル５１及びインクの供給を受けるインク供給口５３を有し、特にインク供給口５３は圧力室５２の略中央部に形成されている。
【００７１】
また、圧力室５２の上面（天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合されている。圧電素子５８は、電圧を印加すると変形するピエゾ（ＰＺＴ）等の電気−機械変換素子で構成され、その上面には圧電素子５８を駆動するための電極（個別電極）５７が形成されている。また、圧電素子５８の下側の振動板５６を例えばＳＵＳ等の薄膜で形成し、これを共通電極としてもよい。そして、駆動時には、共通電極（振動板５６）と個別電極５７により圧電素子（ピエゾ）５８に電圧を印加するようにする。
【００７２】
また、振動板５６（及び圧電素子５８）の上部は、各個別電極５７から配線を引き出すための配線スペース６２となっており、配線スペース６２の上側に圧力室５２に供給すべきインクを溜めておく共通液室５５が設けられている。
【００７３】
そして、共通液室５５と圧力室５２を連通するインク供給路６０が、各圧力室５２の略中央部に配置されたインク供給口５３から上に向かって、圧電素子５８及び振動板５６を貫通し振動板５６に略垂直に、配線スペース６２中に立設されている。
【００７４】
このように形成されたインク供給路６０は、インク供給口５３から共通液室５５まで垂直に柱のように形成されており、その柱のような形状からここではインク柱とも呼ぶこととする。
【００７５】
このようにインク供給路６０が振動板５６及び圧電素子５８を貫通しているため、共通電極（振動板５６）と圧電素子５８上の個別電極５７が短絡しないように個別電極５７はインク供給路６０と接しないように（供給路孔にむき出しにならないように）パターン化する必要がある。また、圧電素子５８、個別電極５７、振動板５６の配線スペース６２側には、絶縁・保護膜が形成されている。
【００７６】
なお、このようなインク供給口５３から振動板５６に垂直に立設され共通液室５５と圧力室５２を直接連通するインク柱（インク供給路６０）は、図５に示すように圧力室５２の略中央部に配置されるものには限定されず、図６に示すように圧力室５２の端部に設けるようにしてもよい。
【００７７】
図６は、他の圧力室ユニットの例を示す断面図であり、インク柱（インク供給路６０）の設置位置が異なるのみで、他の構成は前述した図５の圧力室ユニットと同様である。インク柱（インク供給路６０）の位置は特に限定されないが、ノズル５１が圧力室５２の一つの対角線の端にあるため、インクの流れをスムーズにするためには、その対角線の他方の端部にインク柱（インク供給路６０）を配置するのが好ましい。
【００７８】
このように、インク供給口５３を、圧力室５２の隔壁上ではなく、圧電素子５８上の個別電極５７が形成された領域（活性部）内に設け、そこから振動板５６及び圧電素子５８を貫通して、振動板５６に垂直に立設するようにしたため、圧力室５２の隔壁の幅を狭くし、高密度化を実現することができる。
【００７９】
これを図７を用いて説明する。
【００８０】
図７（ａ）は、従来のインク供給路を圧力室の横の隔壁内に設けた場合を示し、図７（ｂ）は、本実施形態のインク供給路をインク柱として圧力室内（圧電素子の活性部内）に設けた場合を示している。
【００８１】
図７（ａ）に示すように、従来は圧力室１０５２の横の隔壁部にインク供給口１０５３が設けられており、従ってその分、圧力室１０５２間の距離ｄ１を確保しなければならず、これ以上の高密度化はできなかった。また、インク供給口１０５３（及びこれに連通する供給路）を隔壁内に形成するため、隔壁の強度がその分弱くなっていた。また、圧力室１０５２を変形するための圧電素子１０５８の個別電極（駆動電極）１０５７からの配線１０６４は、インク供給口１０５３が形成されていない側の圧力室間の隔壁に沿って引き出されている。
【００８２】
これに対して、本実施形態においては、図７（ｂ）に示すように、圧力室５２上に配置された圧電素子５８（の活性部）内にインク供給口５３が設けられ、このインク供給口５３上にインク供給路（インク柱）６０（ここでは図示省略）が形成される。
【００８３】
従って本実施形態では、圧力室５２間の距離ｄ２を従来より狭くすることができ、高密度化を達成することができる。また、隔壁内にインク供給路を形成しないため、隔壁の幅が狭くなったとしてもその強度は向上している。
【００８４】
ただし、図７（ｂ）に示すように、各圧電素子５８の個別電極（駆動電極）からの配線６４は、図７（ａ）の従来の場合と同様に圧電素子５８が形成される面と平行な方向に引き出されているため、配線６４が存在する側における圧力室間距離は従来と同じである。
【００８５】
そこで従来配線が形成されていた側でも圧力室間距離を狭くしてさらなる高密度化を達成するために、配線６４についても工夫して圧電素子５８とは垂直方向に配線６４を形成した構造（「エレキ柱」構造）も可能であり、これについては後述する。
【００８６】
また、本実施形態においては、上述したように、各圧力室５２間の隔壁にはインク供給路６０を設けていないため、圧力室５２の高剛性化のみならず隣接したノズル５１間のクロストーク低減にも効果がある。
【００８７】
次に図８を用いて本実施形態の他の効果を説明する。
【００８８】
図８は、振動板５６と圧電素子５８を貫通して設けられるインク供給路６０の部分を拡大したものであり、図８（ａ）は、吐出前あるいは吐出後の非吐出時を示し、図８（ｂ）は、吐出中の状態を示している。
【００８９】
非吐出時においては、図８（ａ）に示すように、振動板５６及び圧電素子５８は平坦な状態にあり、これを貫通しているインク供給路６０の径も一様に太くなっている。
【００９０】
これに対し、吐出時においては、圧電素子５８に電圧が印加されると、図８（ｂ）に示すように圧電素子５８が図に矢印で示した方向に伸び、これにより圧電素子５８及び振動板５６が図において下に凸になるように変形する。その結果、圧電素子５８及び振動板５６を貫通する部分のインク供給路６０は図の下側が広く、かつ上側が狭くなり流路抵抗が増大し、吐出による圧力室５２からインク供給路６０側へのインクの逆流を防止する。
【００９１】
また、吐出後、圧電素子５８への電圧印加を解除すると圧電素子５８は、図８（ｂ）に矢印で示した方向とは逆方向に縮み、図８（ａ）に示すような状態に戻る。そのため、圧電素子５８及び振動板５６を貫通する部分のインク供給路６０は図の上側が広くなり、再び径が一様に太くなるため、流路抵抗が小さくなり、共通液室５５からインク供給路６０を通って速やかにインクが圧力室５２に流入する。
【００９２】
このように、本実施形態では、インク供給路６０が圧電素子５８及び振動板５６を貫通するようにしたため、圧電素子５８及び振動板５６を貫通する部分のインク供給路６０が、圧電素子５８の駆動状態に応じて流路抵抗を可変とする流路抵抗可変装置として作用し、弁としての働きを有するようにすることができる。その結果、インク供給路６０の弁としての働きにより、インクの高速吐出及び高速リフィルが可能となり、高周波駆動が可能となる。
【００９３】
今まで説明してきた、第１実施形態の印字ヘッド５０においては、圧電素子５８は単板であったが、圧電素子５８は単板だけでなく、積層圧電素子でもよい。
【００９４】
図９に、圧電素子を積層圧電素子とした第１実施形態の変形例を示す。
【００９５】
図９に示すように、この例は図５における単板の圧電素子５８の代わりに積層圧電素子６８を用いたものである。積層圧電素子６８は、共通電極６８ａと個別電極６８ｂが交互になるように圧電体（ピエゾ）６８ｃを挟んで積層して構成したものである。
【００９６】
積層圧電素子６８を用いた場合には、積層圧電素子６８の間を貫通する部分のインク供給路６０の長さが長くなるため、この部分の変形効果が大きく、図８で説明したような、インク供給路６０の弁としての働きがより効果的に行われる。
【００９７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は、第２実施形態に係る印字ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【００９８】
図１０に示すように、本実施形態の印字ヘッド１５０は、ノズル１５１に連通する圧力室１５２を有し、圧力室１５２のノズル１５１側の面（図では下側の面、底面）が振動板１５６で構成されている。振動板１５６の下側には圧電素子１５８が接合されており、その下に共通液室１５５が配置されている。
【００９９】
すなわち、共通液室１５５は、圧力室１５２よりもノズル１５１側、図において圧力室１５２の下側に形成されている。しかし、この例では振動板１５６及び圧電素子１５８は、圧力室１５２の下面側に形成されているため、共通液室１５５は振動板１５６等に関して圧力室１５２とは反対側に位置している。
【０１００】
そこで、共通液室１５５から圧力室１５２にインクを供給するインク供給路１６０を、圧電素子１５８及び振動板１５６を貫通して、振動板１５６に垂直に形成する。インク供給路１６０は、共通液室１５５と圧力室１５２の略中央部に設けられたインク供給口１５３とを結ぶように形成される。また、圧電素子１５８の下側には圧電素子１５８が変形し易いように隙間１５９が設けられている。
【０１０１】
本実施形態においても、インク供給路１６０を、圧電素子１５８の活性部及び振動板１５６を貫通して、振動板１５６に垂直に形成したため、各圧力室１５２間の距離を狭くすることができ、高密度化を図ることが可能となる。
【０１０２】
また、インク供給路１６０の圧電素子１５８及び振動板１５６の貫通部が、前述した第１実施形態と同様、吐出時にはインク供給路１６０の流路抵抗を上げるように作用するとともに、リフィル時には逆に流路抵抗を下げるように作用し、流路抵抗可変装置として弁のような働きを有し、インクの高速吐出、高速リフィルを可能とし、高周波駆動が可能となる。
【０１０３】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係る印字ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【０１０４】
図１１に示すように、本実施形態の印字ヘッド２５０は、基本的な構造は図５に示す第１実施形態の印字ヘッド５０と略同様である。
【０１０５】
すなわち、図１１に示すように、圧力室２５２は、インクを吐出するノズル２５１と、圧力室２５２の略中央部に形成されたインクの供給を受けるインク供給口２５３を有している。
【０１０６】
また、圧力室２５２の上面（天面）は振動板２５６で構成され、その上部には、振動板２５６に圧力を付与して振動板２５６を変形させる圧電素子（ピエゾ）２５８が接合されている。圧電素子２５８の上面には圧電素子２５８を駆動するための個別電極２５７が形成されている。また、振動板２５６は、ＳＵＳ等の薄膜で形成され、共通電極を兼ねている。
【０１０７】
また、振動板２５６（及び圧電素子２５８）の上部は、各個別電極２５７から配線を引き出すための配線スペース２６２が形成され、配線スペース２６２の上側には圧力室２５２に供給すべきインクを溜めておく共通液室２５５が設けられている。
【０１０８】
そして共通液室２５５と圧力室２５２を連通するインク供給路２６０が、各圧力室２５２の略中央部に配置されたインク供給口２５３から上に向かって、圧電素子２５８及び振動板２５６を貫通し振動板２５６に略垂直に、配線スペース２６２中に立設されている。
【０１０９】
このように本実施形態の印字ヘッド２５０の構造は前述した第１実施形態の印字ヘッド５０と同様である。本実施形態の印字ヘッド２５０が第１実施形態の印字ヘッド５０と異なる点は、インク供給路２６０が圧電素子２５８の変形に対応するようにインク供給路２６０を可撓性部材あるいは弾性部材等で形成したことである。
【０１１０】
すなわち、インク供給路２６０の側壁２７０を形成する部材を、圧電素子２５８の変形に応じて変形可能な可撓性部材あるいは弾性部材で構成する。またさらに、インク供給路２６０の側壁２７０を変形し易くするために供給路２６０の中間部に、例えば蛇腹状等の形状を形成するようにしてもよい。
【０１１１】
このような構成とすることにより、駆動時に圧電素子２５８が大きく変形してもインク供給路２６０の側壁２７０が伸び縮みして充分対応することができ、インクの高速吐出及び高速リフィルが可能となり、高周波駆動（高周波吐出）が可能となる。
【０１１２】
また、側壁２７０の材質をさらに絶縁・保護機能を有するものとし、これにより個別電極２５７をインクに接しないようにするとともに、圧電素子２５８や振動板２５６を保護するシールとしてもよい。
【０１１３】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、インク供給路を、圧電素子活性部内において圧電素子及び振動板を貫通して垂直に形成した構造（「インク柱」）として、高密度化を図った上記各実施形態に対し、さらに、個別電極に駆動信号を供給する電気配線を個別電極から真上に垂直に立ち上げた「エレキ柱」として、より一層の高密度化を図るようにしたものである。
【０１１４】
図１２に、第４実施形態に係る印字ヘッドの一部を拡大した断面図で示す。
【０１１５】
図１２に示すように、本実施形態の印字ヘッド３５０は、上で説明した実施形態とは異なり、圧力室のすぐ上に共通液室を配置し、その上に配線層を配置して、個別電極から配線層まで共通液室内を貫通して垂直に立ち上がるように配線（エレキ柱）を形成したものである。また、このとき、インク供給路は上記各実施形態と同様に圧電素子活性部において圧電素子及び振動板を貫通するように形成されている。
【０１１６】
圧力室３５２は、下面端部でノズル３５１に連通するとともに、上面端部にインク供給口３５３を有している。圧力室３５２を図の上から見た場合の平面形状は略正方形であり、その一つの対角線の一方の端部近傍にノズル３５１が形成され、対角線の他方の端部近傍にインク供給口３５３が形成されている。
【０１１７】
圧力室３５２のノズル３５１側とは反対側の上面は振動板３５６で構成され、振動板３５６は共通電極をも兼ねている。振動板３５６の上には圧電素子３５８が接合されており、圧電素子３５８の上面には個別電極３５７が形成されている。圧電素子３５８が接合された振動板３５６の上側は、圧力室３５２にインクを供給する共通液室３５５となっている。そして、共通液室３５５の上側すなわち共通液室３５５の天井を構成する部分に配線層として多層フレキシブルケーブル３８０が配置されている。
【０１１８】
インク供給口３５３は、圧電素子３５８の活性部内に形成されており、インク供給口３５３から上方に向かって、振動板３５６及び圧電素子３５８を貫通して共通液室３５５に直接連通するインク供給路３６０が、（振動板３５６に）垂直に形成されている。
【０１１９】
また、多層フレキシブルケーブル３８０から駆動信号を個別電極３５７に供給するための電気配線３８２が多層フレキシブルケーブル３８０と個別電極３５７との間に、共通液室３５５を貫通して、振動板３５６（圧電素子３５８）に垂直に立設されている。
【０１２０】
この共通液室３５５内に個別電極３５７上に柱状に形成された電気配線３８２は、その形状から「エレキ柱」とも呼ぶこととする。電気配線（エレキ柱）３８２を立設する位置は、特に限定されるものではなく、個別電極３５７上の適当な位置でもよいし、個別電極３５７自体あるいは個別電極３５７から電極を引き出して圧力室３５２の隔壁上に電極パッドを形成して、その上に電気配線（エレキ柱３８２）を立設するようにしてもよい。
【０１２１】
電気配線３８２は、多層フレキシブルケーブル３８０に電極パッド３８０ａを介して接続され、多層フレキシブルケーブル３８０内の各配線（図示省略）と接続し、各圧電素子３５８を駆動するための駆動信号がそれぞれの電気配線３８２を通じて供給されるようになっている。
【０１２２】
また、圧電素子３５８が接合された振動板３５６と共通液室３５５との間の電気配線（エレキ柱）３８２の形成された空間は、インクが充満するためこれらのインクに接する部分の表面には絶縁・保護膜３８４が形成される。
【０１２３】
このように共通液室３５５から圧力室３５２にインクを供給するインク供給路３６０を圧電素子３５８及び振動板３５６を垂直に貫通するインク柱とするとともに、個別電極３５７に駆動信号を供給する電気配線３８２を共通液室３５５内に垂直に立設するエレキ柱とすることにより圧力室３５２間の距離を短くしてより一層の高密度化を達成することができる。
【０１２４】
これについて図を用いて具体的に説明する。図１３（ａ）は、電気配線２０８２をエレキ柱として形成するものの、インク供給口２０５３は従来のように圧力室２０５２の外側に設けた場合を示す。また、図１３（ｂ）は、本実施形態のようにインク供給路３６０をインク柱として形成しインク供給口３５３を圧電素子３５８の活性部（個別電極３５７の内部）に設けるとともに、電気配線３８２をエレキ柱として個別電極３５７上に配置した場合を示す。
【０１２５】
図１３（ａ）のように電気配線２０８２をエレキ柱としてもインク供給口２０５３を圧力室２０５２の外側の隔壁内に設けるとその分のスペースが必要となり高密度化は困難である。
【０１２６】
一方、図１３（ｂ）に示すように、インク供給路３６０をインク柱とするとともに、電気配線３８２をエレキ柱とした場合には、供給路スペースが減るため、圧力室３５２間の縦横の距離ｄ３及びｄ４をともに狭くすることができ、より一層の高密度化を図ることができる。また、このとき隔壁上の残った部分に、例えば圧力室内のインク圧力を検出して吐出状態を検出するセンサの信号を取り出す配線を電気配線３８２と同様に垂直な柱状に形成した「センサ柱」を配置するようにしてもよい。
【０１２７】
このように、本実施形態によれば、インク供給路３６０を圧電素子３５８の活性部及び振動板３５６を貫通して垂直に形成するとともに、電気配線３８２をも個別電極３５７上に垂直に形成したため、各圧力室３５２間の隔壁上の面積を有効に使うことができ、より一層の高密度化が達成できる。また、隔壁の剛性が向上するとともに、インクの高速吐出及び高速リフィルが可能となり、高周波駆動が可能となる。
【０１２８】
以上説明したように、各実施形態によれば、圧電素子活性部の一部をインク供給口として使用し、圧電素子及び振動板を貫通して共通液室と圧力室を直接連通するインク供給路（インク柱）を形成したことにより、インクの高速吐出及びリフィル特性が向上し、高周波駆動（高周波吐出）が可能となった。
【０１２９】
また、インク供給路を圧電素子と振動板を貫通するインク柱という構造としたことにより、圧力室隔壁上の面積を有効に使用し、隔壁の剛性を向上させるとともに、高周波吐出が可能となった。さらに、電気配線を共通液室を貫通するエレキ柱という構造にした場合には、より一層の高密度化を達成することが可能となる。
【０１３０】
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】
【０１３１】
【図１】本発明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一実施形態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】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】印字ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図５】第１実施形態の印字ヘッドの一部を拡大して示す図３中の５−５線に沿った断面図である。
【図６】第１実施形態の印字ヘッドの変形例を示す拡大断面図である。
【図７】第１実施形態の効果を示す説明図であり、（ａ）は従来の印字ヘッドの拡大平面図であり、（ｂ）は本実施形態の印字ヘッドの拡大断面図である。
【図８】第１実施形態の効果を示す説明図であり、（ａ）は非吐出時のインク供給路の様子を示す断面図であり、（ｂ）は吐出時の様子を示す断面図である。
【図９】第１実施形態のその他の印字ヘッドの例を示す拡大断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る印字ヘッドを示す拡大断面図である。
【図１１】第３実施形態に係る印字ヘッドを示す拡大断面図である。
【図１２】第４実施形態に係る印字ヘッドを示す拡大断面図である。
【図１３】第４実施形態の効果を示す説明図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は本実施形態を示す印字ヘッドの一部を拡大した透視平面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０、１６０、２６０、３６０…インク供給路（インク柱）、６２…配線スペース、６４…配線、６８…積層圧電素子、３８０…多層フレキシブルケーブル、３８２…電気配線（エレキ柱）、３８４…絶縁・保護膜
【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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【図１２】
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【図１３】
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