(57)【要約】【課題】リフィル性を向上させるとともに吐出効率を向上させ、高粘度液体の高周波吐出を可能とする。【解決手段】液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記圧力室の前記ノズルが形成される側とは反対側に配置され、前記圧力室毎に設けられる供給路を介して前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、前記複数の圧力室に供給するための液体が貯留される共通液室と、前記複数の圧力室と前記共通液室の間に配置され、前記圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子が設けられたアクチュエータ基板と、を備え、第１の圧電素子は前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるとともに、第２の圧電素子は前記供給路の流路抵抗を変化させる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２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルと、
前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、
前記圧力室の前記ノズルが形成される側とは反対側に配置され、前記圧力室毎に設けられる供給路を介して前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、前記複数の圧力室に供給するための液体が貯留される共通液室と、
前記複数の圧力室と前記共通液室の間に配置され、前記圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子が設けられたアクチュエータ基板と、を備え、
第１の圧電素子は前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるとともに、第２の圧電素子は前記供給路の流路抵抗を変化させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記アクチュエータ基板は、前記複数の圧力室の壁面となる振動板を備え、
前記第１の圧電素子は圧電体の両面に電極が設けられた単層型圧電素子であり、前記振動板を挟んで前記圧力室に対向する位置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】
前記第２の圧電素子は圧電体と電極が交互に複数積層された積層型圧電素子であり、前記供給路が前記第２の圧電素子の内部を貫通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１及び第２の圧電素子は連動して駆動され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】
液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記圧力室の前記ノズルが形成される側とは反対側に配置され、前記圧力室毎に設けられる供給路を介して前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、前記複数の圧力室に供給するための液体が貯留される共通液室と、前記複数の圧力室と前記共通液室の間に配置され、前記圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子が設けられたアクチュエータ基板と、を備え、第１の圧電素子は前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるとともに、第２の圧電素子は前記供給路の流路抵抗を増減させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
圧電セラミックスのグリーンシートの積層と電極のパターニングを交互に繰り返すことによりグリーンシート積層体を形成する工程と、
前記グリーンシート積層体を加圧して焼成することにより前記アクチュエータ基板を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
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、液体吐出ヘッドの製造方法、及び画像形成装置に係り、特に、圧電素子の変位を利用して圧力室内の液体に圧力変化を与え、圧力室に連通するノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、記録動作時の騒音が低く、ランニングコストが安く、また、多種態様の記録媒体に対して高品質な画像記録が可能であることなどから広く普及している。この記録装置は、記録ヘッドに設けられる複数の吐出口（ノズル）からインク滴を記録媒体に向かって吐出することにより記録を行うものである。記録ヘッドは、例えばノズル毎に吐出素子としての圧電素子を備え、圧電素子の変位を利用して圧力室内に充填されたインクに圧力変化を与え、圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出する。
【０００３】
近年、インクジェット記録装置による記録画像の高品質化や高速記録化が望まれており、特に高粘度インクの高周波吐出の安定化を図ることが重要な技術課題の１つとなっている。このためには、圧力室へのインクの再充填を効率的に行えるようにリフィル性を向上させることが必要であり、これまでに様々なヘッド構造が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、圧力室を上下に２分して吐出側と吸入側を設け、それぞれに圧電素子を取り付け、強制的なリフィルを可能としている。
【０００５】
また、特許文献２では、圧電ひずみ素子の駆動部内部にインク供給路を設け、圧電素子の変形により吐出と強制リフィルを同時に行うことが可能となっている。
【特許文献１】特開平３−９８４５号公報
【特許文献２】特開平９−１７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、圧力室を上下に二分する点でも構造が複雑になり、気泡排除性が悪く流路全体の抵抗が大きくなって高粘度液体吐出や高周波吐出には２分した圧力室への再充填が間に合わなくなる。また、吐出用の圧電素子と吸入用の圧電素子を別に製作して組み込む必要があり工程数が増えてしまう。
【０００７】
また、特許文献２では、吐出と強制リフィルを別々に制御することができず、よりきめ細かい吐出の効率化は困難である。また、供給路自体の流路抵抗が変化するため、抵抗値のばらつきが吐出のばらつきに影響しやすく、高粘度液体吐出や高周波吐出には不利である。また、同文献記載のヘッド構造を実現するための製造方法は開示されておらず、複雑な製造プロセスが必要になると考えられる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、リフィル性を向上させるとともに吐出効率を向上させ、高粘度液体の高周波吐出を可能とする液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、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】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液滴を吐出する複数のノズルと、  前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記圧力室の前記ノズルが形成される側とは反対側に配置され、前記圧力室毎に設けられる供給路を介して前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、前記複数の圧力室に供給するための液体が貯留される共通液室と、前記複数の圧力室と前記共通液室の間に配置され、前記圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子が設けられたアクチュエータ基板と、を備え、第１の圧電素子は前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるとともに、第２の圧電素子は前記供給路の流路抵抗を変化させることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１０】
本発明によれば、圧力室のノズルが形成される側とは反対側に共通液室が配置された、いわゆる背面流路構造を採用することによって、共通液室から各圧力室への供給路が簡易化されるので流路抵抗を低く抑えることができ、リフィル性の向上に適したヘッド構成となる。更に、各圧力室と共通液室の間に配置されるアクチュエータ基板に圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子を設けたことにより、吐出動作やリフィル動作の最適化が無段階に可能となる。これにより、特に高粘度液体の高周波吐出の場合でも、強制的なリフィル動作が可能となり、圧力室に対する安定した液体供給を実現できるとともに、圧力室内の液体に対する加圧時の供給路側への逆流によるロスを低減することができ吐出効率も向上する。
【００１１】
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、前記アクチュエータ基板は、前記複数の圧力室の壁面となる振動板を備え、前記第１の圧電素子は圧電体の両面に電極が設けられた単層型圧電素子であり、前記振動板を挟んで前記圧力室に対向する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の態様によれば、第１の圧電素子の伸縮変形により振動板をたわみ変形させることにより圧力室内の液体に圧力変化を与えることができ、第１の圧電素子の大型化を抑えつつ高密度配置が可能となるとともに、大変位を得ることができるので吐出効率を向上させることが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッドであって、前記第２の圧電素子は圧電体と電極が交互に複数積層された積層型圧電素子であり、前記供給路が前記第２の圧電素子の内部を貫通していることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の態様によれば、第２の圧電素子の伸縮変形により供給路の内径が変化するので、供給路の流路抵抗を変化させることができる。これにより、特に高粘度液体の高周波吐出の場合でも、強制的なリフィル動作が可能となり、圧力室に対する安定した液体供給を実現できるともに、圧力室内の液体に対する加圧時の逆流によるロスを低減することができ吐出効率も向上する。
【００１５】
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、前記第１及び第２の圧電素子は連動して駆動されることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の態様によれば、配線数を増やすことなく、圧力室毎に設けられる２つの圧電素子（第１及び第２の圧電素子）の駆動制御が可能となる。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、前記圧力室の前記ノズルが形成される側とは反対側に配置され、前記圧力室毎に設けられる供給路を介して前記複数の圧力室にそれぞれ連通し、前記複数の圧力室に供給するための液体が貯留される共通液室と、前記複数の圧力室と前記共通液室の間に配置され、前記圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子が設けられたアクチュエータ基板と、を備え、第１の圧電素子は前記圧力室内の液体に圧力変化を与えるとともに、第２の圧電素子は前記供給路の流路抵抗を増減させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、圧電セラミックスのグリーンシートの積層と電極のパターニングを交互に繰り返すことによりグリーンシート積層体を形成する工程と、前記グリーンシート積層体を加圧して焼成することにより前記アクチュエータ基板を形成する工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００１８】
本発明によれば、圧電セラミックスのグリーンシートの積層と電極のパターニングを交互に繰り返して得られるグリーンシート積層体を加圧焼成することによりアクチュエータ基板を形成することができるので、部品点数を増やすことなく、単純な製造プロセスで、圧力室毎に２つの圧電素子（第１及び第２の圧電素子）を高密度に一括して形成することができるとともに各圧電素子の信頼性も向上する。また、アクチュエータ基板の厚さは厚く構成されるので強度が向上し、製造時におけるハンドリング性が向上し、破損などによる歩留まりの低下を防止することができる。
【００１９】
更に、前記目的を達成するために、請求項６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を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２０】
本発明によれば、高粘度液体の高周波吐出が可能となるので、記録画像の高品質化や高速記録化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、圧力室のノズルが形成される側とは反対側に共通液室が配置された、いわゆる背面流路構造を採用することによって、共通液室から各圧力室への供給路が簡易化されるので流路抵抗を低く抑えることができ、リフィル性の向上に適したヘッド構成となる。更に、各圧力室と共通液室の間に配置されるアクチュエータ基板に圧力室毎に２つの独立駆動可能な圧電素子を設けたことにより、吐出動作やリフィル動作の最適化が無段階に可能となる。これにより、特に高粘度液体の高周波吐出の場合でも、強制的なリフィル動作が可能となり、圧力室に対する安定した液体供給を実現できるとともに、圧力室内の液体に対する加圧時の逆流によるロスを低減することができ吐出効率も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
まず、本発明に係る画像形成装置の一実施形態としてのインクジェット記録装置について説明する。図１は、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記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各記録ヘッド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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。印字部１２を構成する各記録ヘッド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。
【００３５】
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記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各記録ヘッド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。
【００３６】
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、記録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。
【００３７】
なお本例では、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記録ヘッドを追加する構成も可能である。
【００３８】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各記録ヘッド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記録ヘッド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。
【００３９】
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。
【００４０】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各記録ヘッド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。
【００４１】
印字検出部２４は、各色の記録ヘッド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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、インク色ごとに設けられている各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によって記録ヘッドを示すものとする。
【００４８】
次に、記録ヘッド５０の構成について説明する。図２は、記録ヘッド５０の概略構成を示した断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は一部拡大図である。図２に示すように、本実施形態の記録ヘッド５０は、ノズルプレート６０、圧力室形成基板６２、アクチュエータ基板６４、配線基板６６、及び共通液室形成基板６８を順次積層して構成される。
【００４９】
記録ヘッド５０のノズル面（インク吐出面）はノズルプレート６０で構成され、ノズルプレート６０には複数のインク吐出口（ノズル）５１が形成される。なお、図示は省略したが、ノズルプレート６０には２次元状（マトリクス状）に多数のノズル５１が高密度に配列されている。
【００５０】
圧力室形成基板６２には、圧力室５２に相当する空間部が形成されている。圧力室５２はノズル５１毎に設けられており、圧力室５２の下面端部にノズル５１が連通する。圧力室５２内部にはノズル５１から吐出するためのインクが充填される。また、圧力室形成基板６２には、インク供給路５３の一部に相当する空間部が形成されている。インク供給路５３は圧力室５２毎に設けられており、圧力室５２の側面端部にインク供給路５３の一端が連通する。なお、インク供給路５３はアクチュエータ基板６４及び配線基板６６を貫通し、インク供給路５３の他端は共通液室５５に連通する。
【００５１】
アクチュエータ基板６４は、各圧力室５２の上面を構成する振動板５６と、振動板５６の圧力室５２側とは反対側に積層されるピエゾ層５８とから構成される。ピエゾ層５８には、２つの独立駆動可能な圧電素子７０、８０が圧力室５２毎に設けられる。なお、アクチュエータ基板６４の製造方法は後述するが、アクチュエータ基板６４はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）から成る圧電セラミックスの積層体として構成される。
【００５２】
第１の圧電素子７０は、振動板５６を挟んで各圧力室５２に対向する位置にそれぞれ配置された単層型圧電素子であり、インク吐出用デバイスとして、図２の横方向に伸縮変形して振動板５６をたわみ変形させることにより、圧力室５２の容積を変化させ、圧力室５２内のインクに圧力変化を与えるものである。第１の圧電素子７０は、薄膜状の圧電体の両面に電極が配置されており、上面側の個別電極７２、下面側の共通電極７４はそれぞれ配線基板６６に所定形状にパターニングされた電気配線９０に各々接続される。なお、各圧力室５２に対応する第１の圧電素子７０の共通電極７４はピエゾ層５８の端部側に一括して引き出され、ピエゾ層５８の貫通電極７６を介して配線基板６６の電気配線９０に接続される。また、各第１の圧電素子７０の上方（圧力室５２側とは反対側）には所定広さの空間部７８がそれぞれ形成されている。これにより、第１の圧電素子７０の動作（変形）は拘束されず、振動板５６を介して圧力室５２内のインクに効率的に圧力を伝達することができ、記録ヘッド５０の吐出効率が向上するとともに、配線基板６６で密閉されるので結露などの影響が防止され信頼性が向上する。
【００５３】
第２の圧電素子８０は、第１の圧電素子７０に並んで配置された積層型圧電素子であり、その内部略中央をインク供給路５３が貫通しており、リフィル用デバイスとして、図２の縦方向に伸縮変形してインク供給路５３の内径（即ち、断面積）を増減させることにより、インク供給路５３の流路抵抗を変化させるものである。第２の圧電素子８０は、圧電体を挟んで個別電極８２と共通電極８４が交互に積層されている。第２の圧電素子８０の各個別電極８２は端部で一括して配線基板６６側に引き出され、配線基板６６の電気配線９０に接続される。一方、第２の圧電素子８０の各共通電極８４は端部で一括して振動板５６側に引き出され、第１の圧電素子７０の共通電極７４とともに一括してピエゾ層５８の端部側に引き出され、貫通電極７６を介して配線基板６６の電気配線９０に接続される。
【００５４】
配線基板６６には、複数の電気配線９０がパターニングされており、各電気配線９０はそれぞれ対応する圧電素子７０、８０に対する駆動信号を伝達する。配線基板６６は単層の配線基板でもよいし多層の配線基板でもよい。配線基板６６の共通液室形成基板６８側（共通液室５５側）の面には、共通液室５５内部のインクに対する電気配線９０の接液を防止するために絶縁保護膜９２が形成されている。
【００５５】
共通液室形成部材６８には、共通液室５５に相当する空間部（凹部）が形成され、配線基板６６との接合によってその内部に共通液室５５が構成される。共通液室５５は各圧力室５２に供給するためのインクが貯留される液体貯留部であり、その下面には圧力室５２毎に設けられるインク供給路５３がそれぞれ連通する。このように共通液室５５と各圧力室５２はそれぞれ対応するインク供給路５３を介して連通しており、共通液室５５から各圧力室５２に対して各インク供給路５３を経由してインク供給が行われ、各圧力室５２にインクが充填される。
【００５６】
次に、各圧電素子７０、８０の動作について説明する前に、インクジェット記録装置１０の制御系の構成について説明する。
【００５７】
図３は、インクジェット記録装置１０の制御系を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０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、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、ヘッドドライバ１８４等を備えている。
【００５８】
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インターフェース部である。通信インターフェース１７０にはシリアルインターフェースやパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【００５９】
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を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【００６０】
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等の各部を制御する制御部である。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、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４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。
【００６１】
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後乾燥部４２その他各部のヒータ１８９を駆動するドライバである。
【００６２】
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印字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う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。プリント制御部１８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ１８４を介して記録ヘッド５０のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【００６３】
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における画像データ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３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。
【００６４】
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に基づいて各色の記録ヘッド５０の各圧電素子７０、８０（図２参照）を駆動するための駆動信号を生成し、圧電素子７０、８０に生成した駆動信号を供給する。ヘッドドライバ１８４には記録ヘッド５０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。
【００６５】
特に、本実施形態においては、プリント制御部１８０の中に第１及び第２の圧電素子７０、８０の駆動制御を実行する圧電素子制御部１８０ａが設けられており、圧電素子制御部１８０ａによって、ヘッドドライバ１８４を介して各圧電素子７０、８０の動作が制御される。
【００６６】
印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。
【００６７】
プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて記録ヘッド５０に対する各種補正を行う。
【００６８】
次に、各圧電素子７０、８０の動作について説明する。
【００６９】
図４は、各圧電素子７０、８０に供給される駆動信号の一例（第１の駆動例）を示した電圧波形図であり、また、図５は、第１の駆動例における各圧電素子７０、８０の動作の様子を示した図である。図５中、各圧電素子７０、８０は電極構造を省略して簡易的に表示している。以下では、インク供給路５３のうち、第２の圧電素子７０内部を貫通する部分の流路を指すときは符号５３ａで表し、振動板５６の圧力室５２側に形成される部分の流路を指すときは符号５３ｂで表す。
【００７０】
図４（ａ）は、第１の圧電素子７０に供給される駆動信号の電圧波形であり、複数の台形状のパルス波形１００が繰り返される。パルス波形１００は、第１の波形（立ち上がり波形）１０２、第２の波形（立ち下がり波形）１０４、及び第３の波形（維持波形）１０６から構成される。図示するように、第１の波形１０２に相当する区間をＴ１、第３の波形１０６に相当する区間をＴ２、第２の波形１０４に相当する区間をＴ３、先のパルス波形１００Ａから次のパルス波形１００Ｂまでの間に相当する区間をＴ４とする。一方、図４（ｂ）は、第２の圧電素子８０に供給される駆動信号の電圧波形であり、複数の３角形状のパルス波形１１０が繰り返される。パルス波形１１０は、区間Ｔ４に位置しており、第１の波形（立ち上がり波形）１１２と第２の波形（立ち下がり波形）１１４とから構成される。以下、このような駆動信号が各圧電素子７０、８０に供給されたときの動作について、図４、図５を参照しながら説明する。なお、図５（ａ）は、各圧電素子７０、８０に駆動信号が供給される前の状態（初期状態）を参考として示したものである。
【００７１】
まず、最初の区間Ｔ１においては、図４（ａ）に示す第１の波形１０２のとおり、第１の圧電素子７０に対する印加電圧を時間の経過とともに徐々に増加させ、図５（ｂ）に示すように、第１の圧電素子７０を振動板５６が圧力室５２の反対側に凸形状となるように動作させる。これにより、圧力室５２の容積は増加するのでノズル５１のメニスカスが圧力室５２側に引き込まれる。
【００７２】
次の区間Ｔ２においては、図４（ａ）に示す第３の波形１０６のとおり、第１の圧電素子７０に印加される電圧は一定に保たれ、第１の圧電素子７０は区間Ｔ１終了時の動作状態を維持する。つまり、メニスカスは圧力室５２側に一端引き込まれた状態で静定状態を保つ。
【００７３】
次の区間Ｔ３においては、図４（ａ）に示す第２の波形１０４のとおり、第１の圧電素子７０に対する印加電圧を徐々に減少させ、第１の圧電素子７０を振動板５６が元の状態（区間Ｔ１開始時の動作状態）となるように動作させる。この際、圧力室５２の容積は減少するので圧力室５２内のインクは加圧され、ノズル５１からインク滴が吐出される。
【００７４】
一方、上述した区間Ｔ１〜Ｔ３においては、図４（ｂ）及び図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２の圧電素子８０にはその内部を貫通するインク供給路５３ａの内径を初期状態（図５（ａ）参照）に比べて縮小した状態で維持する一定電圧が印加され、インク供給路５３ａの流路抵抗が初期状態に比べて大きくなっている状態でメニスカスの引き込みからインク吐出が行われる。従って、圧力室５２からインク供給側（共通液室５５側）へのインクの逆流が防止された状態で効率良くインク吐出動作を行うことができる。
【００７５】
次の区間Ｔ４においては、図４（ｂ）に示した第１の波形１１２のとおり、第２の圧電素子８０に対する印加電圧を徐々に増加させ、図５（ｄ）に示すように、第２の圧電素子８０をインク供給路５３ａの内径を初期状態に比べて拡大させるように動作させる。この際、インク供給路５３ａには共通液室５５からインクが供給される。その後、図４（ｂ）に示した第２の波形１１４のとおり、第２の圧電素子８０に対する印加電圧を徐々に減少させ、第２の圧電素子８０をインク供給路５３ａの内径を初期状態に比べて縮小させるように動作させる。これにより、インク供給路５３ａ内のインクは加圧されるので、圧力室５２に対するインク供給が強制的に行われる。
【００７６】
このような第２の圧電素子８０による強制的なリフィル動作は、インク吐出動作が終了してから次のインク吐出動作が開始される間で行われることが好ましい。具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、先のパルス波形１００Ａと次のパルス波形１００Ｂの間に相当する区間Ｔ４に少なくとも３角形状のパルス波形１１０の第２の波形（立ち下がり波形）１１４が配置されるようにし、より好ましくは、第１の波形１１２（立ち上がり波形）も区間Ｔ４に配置されるようにする。インク吐出動作とリフィル動作を別々に行うことにより、高粘度インクの高周波吐出が行われる場合でも圧力室５２に対する安定したインク供給が可能となる。
【００７７】
第１の駆動例によれば、各圧力室５２のノズル５１側とは反対側に共通液室５５が配置された背面流路構造を採用したことにより、共通液室５５と各圧力室５２を連通するインク供給路５３の構造を簡易化でき、リフィル性の向上に適したヘッド構成となる。更に、各圧力室５２と共通液室５５の間に配置されるアクチュエータ基板６４のピエゾ層５８に、２つの独立駆動可能な圧電素子７０、８０を圧力室５２毎に設けて、第１の圧電素子７０を圧力室５２内のインクに圧力変化を与える吐出用デバイスとし、第２の圧電素子８０をその内部を貫通するインク供給路５３の流路抵抗を変化させるリフィル用デバイスとしたことにより、部品数を増やすことなく、インク吐出動作やリフィル動作の最適化が無段階に可能となる。特に、高粘度インクの高周波吐出が行われる場合でもきめ細かい駆動制御が可能となり、圧力室５２に対して強制的なリフィル動作が可能となるので安定したインク供給を実現できるとともに、インク吐出時には圧力損失を確実に抑えることが可能となるので吐出効率も向上させることができる。
【００７８】
第１の駆動例において、第２の圧電素子８０の動作状態に応じて孔径が変化するインク供給路５３ａの最小径をＰ１、最大径をＰ２とし、振動板５６の圧力室５２側に形成されるインク供給路５３ｂの孔径をＱとしたとき、次式を満足することが好ましい。
【００７９】
Ｐ１＜Ｑ  且つ  Ｐ２＞Ｑ
即ち、インク供給路５３ａの孔径（最小径）Ｐ１がインク供給路５３ｂの孔径Ｑより大きくなるようにすることで、インク吐出動作時（図５（ｂ）、（ｃ）参照）において、インク供給路５３ａが供給絞りとして機能するので、圧力損失をより確実に抑えた状態で効率的にインク吐出を行うことができる。また、リフィル動作時（図５（ｅ）参照）において、インク供給路５３ａ内のインクの加圧力を高めることができ、強制的なリフィルを確実に行うことができる。
【００８０】
一方、インク供給路５３ａの孔径（最大径）Ｐ２がインク供給路５３ｂの孔径Ｑより小さくなるようにすることで、リフィル動作時（図５（ｄ）参照）においてインク供給路５３ａ内により多くのインクが流入するので圧力室５２に対するインク供給量を増加させることができ安定したリフィルが可能となる。また、インク供給路５３ａに比べて高精度なインク供給路５３ｂによって、圧力室５２に対するインク供給量のばらつきを抑えることができる。
【００８１】
なお、このような第１及び第２の圧電素子７０、８０に供給される駆動信号は、上述したプリント制御部１８０の圧電素子制御部１８０ａによる制御に基づいて、ヘッドドライバ１８４で生成される。後述する他の駆動例についても同様である。
【００８２】
図６は、各圧電素子７０、８０に供給される駆動信号の他の例（第２の駆動例）を示した波形図である。図６中、図４と共通する部分については同一番号を付している。図６（ａ）の駆動信号は第１の圧電素子７０に対して供給されるものであり、図４（ａ）に示した駆動信号と同一波形である。一方、図６（ｂ）は第２の圧電素子８０に対して供給されるものであり、第１の波形１１２が区間Ｔ４から（次の）区間Ｔ１をまたがるように配置されている点で図４（ｂ）の駆動信号とは異なる。このように区間Ｔ１の所定時点で第２の圧電素子８０に対する印加電圧の減少が終了してもよい。インク吐出動作の開始とリフィル動作の終了を時間的に重ねて行うことにより、強制的に圧電素子８０が縮小する動作にてインクを圧力室５２側へ供給するので、更なる高周波吐出への対応が可能となる。
【００８３】
図７は、各圧電素子７０、８０に供給される駆動信号の他の例（第３の駆動例）を示した波形図である。また、図８は、第３の駆動例における各圧電素子７０、８０の動作の様子を示した図である。図７、８中、図４、５と共通する部分については同一番号を付している。なお、図８に示した圧電素子７０、８０は、図５に示した圧電素子７０、８０の分極方向とそれぞれ逆方向に分極されているものとする。
【００８４】
まず、最初の区間Ｔ１においては、図７（ａ）に示す第１の波形１０２のとおり、第１の圧電素子７０に対する印加電圧を時間の経過とともに徐々に増加させ、図８（ｂ）に示すように、第１の圧電素子７０を振動板５６が圧力室５２の反対側に凹形状（即ち、圧力室５２側に凸形状）となるように動作させる。これにより、圧力室５２の容積は減少するので圧力室５２内のインクが加圧される。
【００８５】
次の区間Ｔ２においては、図７（ａ）に示す第３の波形１０６のとおり、第１の圧電素子７０に印加される電圧は一定に保たれ、第１の圧電素子７０は区間Ｔ１終了時の動作状態を維持する。つまり、メニスカスが圧力室５２の外側に押し出された状態からインク滴が吐出される。
【００８６】
一方、上述した区間Ｔ１〜Ｔ２においては、図７（ｂ）及び図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の圧電素子８０にはその内部を貫通するインク供給路５３ａの内径を初期状態で維持し、インク供給路全体の流路抵抗がインク供給路５３ｂによって規定された状態でインク吐出が行われる。従って、圧力室５２からインク供給側（共通液室５５側）へのインクの逆流は精度ばらつきの少ないインク供給路５３ｂによって規定されるので吐出量のばらつきが防止される。
【００８７】
次の区間Ｔ３においては、図７（ａ）に示す第２の波形１０４のとおり、第１の圧電素子７０に対する印加電圧を徐々に減少させ、第１の圧電素子７０を振動板５６が元の状態（区間Ｔ１開始時の動作状態）となるように動作させる。この際、圧力室５２の容積は増加するので共通液室５５から圧力室５２にインクが補充される。
【００８８】
また、このとき、図７（ｂ）に示した第１の波形１２２のとおり、第２の圧電素子８０に対する印加電圧を徐々に減少させ、図８（ｃ）に示すように、第２の圧電素子８０をインク供給路５３ａの内径を初期状態に比べて拡大させるように動作させる。この際、インク供給路５３ａには共通液室５５からインクが供給される。その後、図７（ｂ）に示した第２の波形１２４のとおり、第２の圧電素子８０に対する印加電圧を徐々に増加させ、第２の圧電素子８０をインク供給路５３ａの内径を初期状態に戻すように動作させる。これにより、インク供給路５３ａ内のインクは加圧されるので、圧力室５２に対するインク供給が強制的に行われる。
【００８９】
このような第２の圧電素子８０による強制的なリフィル動作は、インク吐出直後から次のインク吐出動作が開始される間で行われることが好ましい。具体的には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の圧電素子７０が初期状態に戻る動作中に相当する区間Ｔ３に少なくとも３角形状のパルス波形１２０の第１の波形（立ち上がり波形）１２２が開始されるようにし、より好ましくは、第２の波形１２４（立ち下がり波形）は区間Ｔ３に完了されるようにする。インク吐出直後からリフィル動作を開始することより、高粘度インクの高周波吐出が行われる場合でも圧力室５２に対して充分なインク供給が可能となる。
【００９０】
第３の駆動例によれば、各圧力室５２のノズル５１側とは反対側に共通液室５５が配置された背面流路構造を採用したことにより、共通液室５５と各圧力室５２を連通するインク供給路５３の構造を簡易化でき、リフィル性の向上に適したヘッド構成となる。更に、各圧力室５２と共通液室５５の間に配置されるアクチュエータ基板６４のピエゾ層５８に、２つの独立駆動可能な圧電素子７０、８０を圧力室５２毎に設けて、第１の圧電素子７０を圧力室５２内のインクに圧力変化を与える吐出用デバイスとし、第２の圧電素子８０をその内部を貫通するインク供給路５３の流路抵抗を変化させるリフィル用デバイスとしたことにより、部品数を増やすことなく、インク吐出動作やリフィル動作の最適化が無段階に可能となる。特に、高粘度インクの高周波吐出が行われる場合でもきめ細かい駆動制御が可能となり、圧力室５２に対して強制的なリフィル動作が可能となるので安定したインク供給を実現できるとともに、インク吐出時には圧力損失を精度ばらつきの少ない部分で規定するので吐出量のばらつきも抑えることができる。
【００９１】
第３の駆動例において、第２の圧電素子８０の動作状態に応じて孔径が変化するインク供給路５３ａの最小径をＰ１、最大径をＰ２とし、振動板５６の圧力室５２側に形成されるインク供給路５３ｂの孔径をＱとしたとき、次式を満足することが好ましい。
【００９２】
Ｐ１≧Ｑ
即ち、インク供給路５３ａの孔径（最小径）Ｐ１がインク供給路５３ｂの孔径Ｑより小さくならないようにすることで、インク吐出動作時（図８（ｂ）参照）において、インク供給路５３ｂが供給絞りとして機能するので、圧力損失のばらつきを抑えた状態で吐出量ばらつきの少ないインク吐出を行うことができる。
【００９３】
一方、インク供給路５３ａの孔径（最大径）Ｐ２がインク供給路５３ｂの孔径Ｑより大きくなるようにすることで、リフィル動作時（図８（ｄ）参照）においてインク供給路５３ａ内により多くのインクが流入するので圧力室５２に対するインク供給量を増加させることができ安定したリフィルが可能となる。
【００９４】
図９は、各圧電素子７０、８０に供給される駆動信号の他の波形例（第４の駆動例）を示した波形図である。図９中、図４と共通する部分については同一番号を付している。第４の駆動例は、圧力室５２毎に設けられる２つの圧電素子７０、８０の個別電極７２、８２同士を短絡させて、第１及び第２の圧電素子７０、８０を連動して動作させる態様である。図９（ａ）の駆動信号は第１の圧電素子７０に対して供給されるものであり、図４（ａ）に示した駆動信号と同一波形である。一方、図９（ｂ）は第１の圧電素子７０に供給される駆動信号と同じものであり、この駆動信号は第２の圧電素子８０に対して供給される。ただし、第１の圧電素子７０と第２の圧電素子８０の分極方向は逆であるものとする。上側に凸状の台形状のパルス波１３０は、第１の波形（立ち上がり波形）１３２、第２の波形（立ち下がり波形）１３４、及び第３の波形（維持波形）１３６から構成される。区間Ｔ１では、第１の波形１３２によって第２の圧電素子８０をインク供給路５３の内径を縮小させるように動作させる。次の区間Ｔ２では、第３の波形１３６によって第２の圧電素子８０の動作状態を維持する。次の区間Ｔ３では、第２の波形１３４によって第２の圧電素子８０をインク供給路５３の内径を拡大させるように動作させる。第４の駆動例におけるリフィル動作は、先のパルス波形１３０Ａの第２の波形１３４が開始される時点から次のパルス波形１３０Ｂの第１の波形１３２が終了する時点（即ち、区間Ｔ３〜Ｔ５）で行われる。つまり、先のインク吐出動作の終了直前から次のインク吐出動作の開始直後にわたって強制的なリフィル動作が行われる。このように圧力室５２毎に設けられる２つの圧電素子７０、８０の個別電極７２、８２同士を短絡させて、第１及び第２の圧電素子７０、８０を連動して動作させる態様によれば、ヘッド全体（特にアクチュエータ基板６４や配線基板６６）の配線数を少なく抑えることができるので、高密度化に適したヘッド構成となる。
【００９５】
図１０は、記録ヘッド５０の他の構成例を示した拡大断面図である。図１０中、図２と共通する部分については同一番号を付している。本例では、図１０に示すように、インク供給路５３のうち配線基板６６及びアクチュエータ基板６４を貫通する部分の流路が、共通液室５５側から圧力室５２側に向かって内径が徐々に狭くなる断面逆テーパ状に構成される。このようなインク供給路５３の構成によれば、図２に示したような流路の軸方向に沿って同径に構成された断面ストレート状の流路に比べてリフィル性を向上させることができる。
【００９６】
次に、本実施形態の記録ヘッド５０の製造方法について説明する。
【００９７】
図１１は、アクチュエータ基板６４の製造工程を示した図である。アクチュエータ基板６４の製造方法としては、まず、図１１（ａ）に示すように、振動板５６となる厚さ１０μｍ程度のグリーンシート２００に対して、インク供給路５３に相当する孔部２００ａをパンチングなどの方法で形成する。続いて、図１１（ｂ）に示すように、グリーンシート２００表面に電極２０２をスクリーン印刷などの方法でパターニングする。なお、本製造方法で用いられる各グリーンシート２００、２０４、２０６（２０６Ａ〜２０６Ｄ）は、チタン酸ジルコン酸鉛（ピエゾ）を原材料とする圧電セラミックスのグリーンシートである。
【００９８】
次に、図１１（ｃ）に示すように、各孔部２０４ａ、２０４ｂが形成されたグリーンシート２０４をグリーンシート２００表面側（電極２０２が形成された面側）に位置決めして積層する。各孔部２０４ａ、２０４ｂの形成方法はグリーンシート２００の孔部２００ａの場合と同様の方法で形成する。なお、後述する各グリーンシート２０６（２０６Ａ〜２０６Ｄ）に形成される各孔部ついても同様である。孔部２０４ａはインク供給路５３に相当し、孔部２０４ｂはグリーンシート２０４を貫通する電極を形成するための孔部である。続いて、図１１（ｄ）に示すように、スクリーン印刷などの方法を用いてグリーンシート２０４表面及び孔部２０４ｂ内部に電極２０２をパターニングする。
【００９９】
次に、図１１（ｅ）に示すように、各孔部２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが形成されたグリーンシート２０６（２０６Ａ）をグリーンシート２０４表面側に位置決めして積層する。孔部２０６ａ、２０６ｃはそれぞれインク供給路５３、空間部７８に相当し、孔部２０６ｂはグリーンシート２０６を貫通する電極を形成するための孔部である。続いて、図１１（ｆ）に示すように、スクリーン印刷などの方法を用いてグリーンシート２０６表面及び孔部２０６ｂ内部に電極２０２をパターニングする。
【０１００】
このようなグリーンシート２０６の積層と電極２０２のパターニングを複数繰り返し行うことにより、図１１（ｇ）に示すようなグリーンシート積層体２１０を得る。その後、グリーンシート積層体２１０が反らないように積層方向の両側から一定の圧力をかけつつ一括焼成する。このようにして圧電セラミックスの積層体としてのアクチュエータ基板６４が完成し、吐出用デバイスとしての第１の圧電素子７０とリフィル用デバイスとしての第２の圧電素子８０がピエゾ層５８内部に一括形成される。
【０１０１】
圧力室形成基板６２（図２参照）の製造方法については、例えば、単結晶シリコンの異方性エッチングやドライエッチング、ウェットエッチングしたＳＵＳプレートを積層して接合することにより製作可能である。これにより、振動板５６の圧力室５２側のインク供給路５３ｂを第２の圧電素子８０の内部を貫通するインク供給路５３ａに比べて高精度に形成することができ、流路抵抗のばらつきを抑えることができ、吐出量のばらつきを抑えることが可能となる。記録ヘッド５０の他の構成基板（ノズルプレート６０、配線基板６６、共通液室形成基板６８）については、公知の方法を用いて製作すればよいため説明を省略する。
【０１０２】
最後に、アクチュエータ基板６４を含む記録ヘッド５０の各構成基板６０〜６８を位置合わせしながら、図２に示したように順次積層して接合することにより、本実施形態の記録ヘッド５０が完成する。
【０１０３】
本実施形態の記録ヘッド５０の製造方法によれば、圧電セラミックスのグリーンシートの積層と電極のパターニングを交互に繰り返して得られるグリーンシート積層体２１０を加圧焼成することによりアクチュエータ基板６４を形成することができるので、部品点数を増やすことなく、単純な製造プロセスで、アクチュエータ基板６４を構成するピエゾ層５８内部に２つの圧電素子７０、８０を圧力室５２毎に一括して高密度に形成することができるともに各圧電素子７０、８０の信頼性も向上する。また、圧電セラミックスの積層体として構成されるアクチュエータ基板６４の厚さは厚く構成されるので強度が向上し、製造時におけるハンドリング性が向上し、破損などによる歩留まりの低下を防止することができる。また、大型のグリーンシートを使用して、小型のユニットを複数配置して切り出すことで得率が向上し、コストダウンが可能となる。
【０１０４】
以上、本発明の液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、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】
【０１０５】
【図１】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図
【図２】記録ヘッドの概略構成を示した断面図
【図３】インクジェット記録装置１０の制御系を示す要部ブロック図
【図４】各圧電素子に供給される駆動信号の一例（第１の駆動例）を示した波形図
【図５】第１の駆動例における各圧電素子の動作の様子を示した図
【図６】各圧電素子に供給される駆動信号の他の例（第２の駆動例）を示した波形図
【図７】各圧電素子に供給される駆動信号の他の例（第３の駆動例）を示した波形図
【図８】第３の駆動例における各圧電素子の動作の様子を示した図
【図９】各圧電素子に供給される駆動信号の他の例（第４の駆動例）を示した波形図
【図１０】記録ヘッドの他の構成例を示した拡大断面図
【図１１】アクチュエータ基板の製造工程を示した図
【符号の説明】
【０１０６】
１０…インクジェット記録装置、５０…記録ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給路、５５…共通液室、５６…振動板、５８…ピエゾ層、６０…ノズルプレート、６２…圧力室形成基板、６４…アクチュエータ基板、６６…配線基板、６８…共通液室形成基板、７０…第１の圧電素子、７８…空間部、８０…第２の圧電素子
【図１】
2008155537.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008155537.tif 000005
【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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