(57)【要約】【課題】  圧電素子の倒れ、チッピングなどが生じることなく、歩留まり良く、多数ノズル数を有する長尺ヘッドを得ることができない。【解決手段】  流路基板１と振動板２及びノズル板３とを備えてノズル５が連通する加圧液室６を形成し、各加圧液室６に対応して振動板２には積層型圧電素子１２ａを接合し、この複数の圧電素子１２ａを有する複数の積層型圧電素子部材１２、１２…を、積層型圧電素子部材１２の長手方向に沿ってベース部材１３上に並べて配置するとともに、各積層型圧電素子部材１２のつなぎ目に分割溝３０形成した。【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ノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室内の液体を加圧する圧力を発生させるための複数の圧電素子とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子が溝加工で形成された複数の圧電素子部材が、前記複数の圧電素子の並び方向に沿って一つのベース部材に直線上に複数配置され、前記複数の圧電素子部材間に溝が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材の列が複数列であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材間には隙間がないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材間には隙間があることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材間の隙間には別部材があることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記別部材は圧電素子部材と同時に溝加工が可能な部材であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記別部材はセラミックで形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし７に記載の液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、複数列共用可能な位置決め用部材に複数列分の前記圧電素子部材の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なうことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記位置決め用部材も前記圧電素子部材と同時に溝の一部として加工することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
記録液の液滴を吐出する記録ヘッドを備えた画像形成装置において、前記記録ヘッドが請求項１ないし７のいずれかに記載の液体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関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファクシミリ／複写機の複合機などの各種画像形成装置において、記録液を吐出する液体吐出ヘッドを搭載し、被記録媒体に画像を形成する液体吐出装置を備えたものが知られている。なお、液体吐出装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体（記録媒体、転写紙、用紙などとも称され、これらは材質にかかわらず、同義語として使用する。）に液体を吐出して記録を行う装置を意味し、また、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用する。
【０００３】
液体吐出ヘッドとしての例えばインクジェットヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段として圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のｄ３３又はｄ３１方向の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積／圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。
【０００４】
このような積層型圧電素子を用いたインクジェットヘッドとしては、例えば、特許文献１に記載されているように、圧電層と内部電極とを交互に積層し、両端面に個別側外部電極及び共通側外部電極を形成した積層型圧電素子（駆動素子ブロック）に、一部を残して溝加工を施すことによって複数の駆動部（駆動チャンネル）と両端の非駆動部とを形成し、積層型圧電素子のｄ３１方向の変位を用いて液室内液体を加圧する圧力を与えるとともに、この積層型圧電素子の共通電極を駆動部の並び方向両端の非駆動部から取出すようにしたものがある。
【特許文献１】特開平８−１４２３２５号公報
【０００５】
また、積層型圧電素子のｄ３３方向の変位を用いているものとしては、ベース上に接合した圧電素子に溝加工することによってノズルが連通する各液室に対応する圧電素子を形成したものもある。
【０００６】
さらに、ライン型インクジェットヘッドとして、特許文献２に記載されているようにヘッドを複数つなぎ合わせて長尺ヘッドを構成するものがある。
【特許文献２】特開２０００−３５１２１７号公報
【０００７】
また、特許文献３に記載されているように、複数のアクチュエータ列を配列したものもある。
【特許文献３】ＷＯ０１／０６２４９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、画像形成装置としてのインクジェット記録装置には高速印字が求められている。そのためには、インク吐出周波数を高くする、ノズル数を多くするといった手段があるが、インク吐出周波数を高くすると、それに伴いキャリッジを高速で動かさなければならず、強力なモータを精度よく制御する、高周波で安定してインク吐出をおこなうといった課題をクリヤーしなければならない。
【０００９】
そこで、ヘッドを長くしてノズル数を増やすラインヘッド化が検討される。しかしながら、特許文献１に記載のヘッド構成でヘッド全体を長くするには、各部品を長くする必要がある。特にＰＺＴに代表される圧電素子は非常に細長い部品であるので、さらに長くすることは、圧電素子の製造工程上あるいはハンドリングの面で非常に困難なものとなるという課題がある。
【００１０】
また、ヘッドの長尺化、ライン化を実現するために、特許文献２に記載のようにヘッドを複数つなぐと、長尺(ライン)ヘッドのサイズが大型化してしまいキャリッジにかかる負荷が大きくなり、更に、それに伴って装置自体のサイズの大型化は避けられないという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで長尺化が可能な液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを製造するための製造方法、この液体吐出ヘッドを備える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】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧電素子が溝加工で形成された複数の圧電素子部材が、複数の圧電素子の並び方向に沿って一つのベース部材に直線上に複数配置され、複数の圧電素子部材間に溝が形成されている構成とした。
【００１３】
ここで、複数の圧電素子部材の列が複数列であることが好ましい。また、複数の圧電素子部材間には隙間がない構成とすることができる。あるいは、複数の圧電素子部材間には隙間がある構成とすることができる。この場合、複数の圧電素子部材間の隙間には別部材があることが好ましく、この別部材は圧電素子部材と同時に溝加工が可能な部材であることが好ましく、別部材はセラミックで形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法法は、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、複数列共用可能な位置決め用部材に複数列分の圧電素子部材の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なう構成とした。
【００１５】
ここで、位置決め用部材も圧電素子部材と同時に溝の一部として加工することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、記録液の液滴を吐出する記録ヘッドを本発明に係る液体吐出ヘッドで構成したものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、複数の圧電素子が溝加工で形成された複数の圧電素子部材が、複数の圧電素子の並び方向に沿って一つのベース部材に直線上に複数配置され、複数の圧電素子部材間に溝が形成されている構成としたので、個々の圧電素子の倒れや欠けを防止して低コストでヘッドの長尺化を図ることができ、コンパクトな長尺ヘッドを得ることができる。
【００１８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、複数列共用可能な位置決め用部材に複数列分の圧電素子部材の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なう構成としたので、複数列の圧電素子部材の位置合わせが容易になり、組立て精度が向上する。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので高速で記録を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【００２１】
このインクジェットヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路基板（液室基板）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板２と、流路基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル５が連通する加圧液室６、加圧液室６に液体であるインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７を形成している。
【００２２】
ここで、流路基板１は、ＳＵＳ基板を酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜きなどの機械加工することで、各加圧液室６、流体抵抗部７、開口をそれぞれ形成している。
【００２３】
振動板２は、例えばニッケルの金属プレートから形成したものであるが、この他、樹脂部材或いは樹脂部材と金属部材の積層部材などで形成することもできる。
【００２４】
ノズル板３は、各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル５を形成し、流路基板１に接着剤接合している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
【００２５】
そして、振動板２の面外側（加圧液室６と反対面側）に各加圧液室６に対応して圧力発生手段としての積層型圧電素子１２ａをそれぞれ接合している。これらの振動板２と積層型圧電素子１２ａによって可動部分である振動板２を変形させる圧電型アクチュエータを構成している。
【００２６】
このヘッドでは、これら複数の圧電素子１２ａ（１つを個別圧電素子１２ａともいう。）を溝加工（スリット加工）によって分断することなく形成した複数（ここでは２個の例で示す）の圧電素子部材１２を、圧電素子１２ａの並び方向（圧電素子部材１２の長手方向）に沿って配置している。この場合、複数の圧電素子部材１２を振動板２との接合面との反対側の面をベース部材（基台）１３上に接着剤で接合して固定した後、溝加工によって溝３０を形成することで複数の圧電素子１２ａを形成する。また、圧電素子部材１２の一端面には各圧電素子１２ａに駆動波形を与えるためのＦＰＣケーブル１４を接続している。
【００２７】
なお、圧電素子１２ａの圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子１２ａの圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。
【００２８】
ベース部材１３は金属材料で形成することが好ましい。ベース部材１３の材質（材料）が金属であれば、圧電素子１２ａ（圧電素子部材１２）の自己発熱による蓄熱を防止することができる。圧電素子部材１２とベース部材１３は接着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増えると、圧電素子１２ａの自己発熱により１００℃近くまで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することになる。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生し、インク温度が上昇するが、インクの温度が上昇すると、インク粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与える。したがって、ベース部材１３を金属材料で形成して圧電素子１２ａの自己発熱による蓄熱を防止することで、これらの接合強度の低下、インク粘度の低下による噴射特性の劣化を防止することができる
【００２９】
さらに、ベース部材１３の線膨張係数が大きいと、高温または低温でベース部材１３と圧電素子部材１２の接合界面で接着剤の剥離が発生することがある。すなわち、従前は圧電素子の全長が長くなかったため、環境変動による温度差で圧電素子とベース部材１３が剥離するという問題はほとんどなかったが、３００ｄｐｉで約４００ノズル程度を有する全体で３０〜４０ｍｍ以上の長さの圧電素子を用いることでこの問題が顕在化するようになった。
【００３０】
したがって、ベース部材１３の材料としては線膨張係数が１０Ｅ−６／℃以下の材質を用いることが好ましく、この線膨張係数の範囲にすることにより、環境変動による温度差で、圧電素子部材との接合界面が剥離することを防止できる。特に、圧電素子部材１２に接着接合される部品の線膨張係数を全て１０Ｅ−６／℃以下にすると、接合界面の剥離に対し、非常に効果的であることが確認された。
【００３１】
また、ＦＰＣケーブル１４には各チャンネル（各加圧液室６に対応する）を駆動する駆動波形（電気信号）を印加するためのドライバＩＣ１６を複数搭載している。このように、ＦＰＣケーブル１４に複数のドライバＩＣ１６を搭載することにより、各ドライバＩＣ１６毎に電気信号を設定することができ、圧電素子１２ａの各駆動チャンネルの変位特性のばらつきを容易に補正することができるようになる。
【００３２】
さらに、振動板２の周囲にはフレーム部材１７を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材１７には、ドライバＩＣ１６と少なくともベース部材１３を挟んで反対側に配置されるように、加圧液室６に外部からインクを供給するための共通液室１８を形成している。この共通液室１８は、振動板２の貫通穴８を介して流体抵抗部７及び加圧液室６に連通している。
【００３３】
次に、積層型圧電素子部材１２の詳細について図３ないし図７をも参照して説明する。なお、図３は前記ヘッドの積層型圧電素子部材部分の液室短手方向に沿う説明図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図５は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図６は積層型圧電素子部材１２の内部電極パターンの平面説明図である。
【００３４】
１つの積層型圧電素子部材１２は、圧電層（圧電材料層）２１と図６（ａ）、（ｂ）に示すようなパターン形状を有する内部電極２２Ａ及び内部電極２２Ｂとを交互に積層し、両端面に共通側外部電極２３と個別側外部電極２４とを設けた状態で、スリット加工（溝加工）を施して溝３０を入れることにより、複数の圧電素子１２ａを形成している。この場合、駆動波形を与える圧電素子１２ａは駆動部２５を、端部の圧電素子１２ａは非駆動部２６を構成することになる。
【００３５】
また、複数の積層型圧電素子部材１２は、ベース部材１３上に、つなぎ部分に、溝３０の溝幅（例えばダイシングなどで形成する０．０３ｍｍ幅）と同じだけ隙間３１をあけて配置し、ダイニングソーなどによって、所定のピッチで溝３０を加工して、個々の圧電素子１２ａに分割する。このように、複数の積層型圧電素子部材１２のつなぎ部分に溝３０と同じ隙間３１を位置させることによって、複数の個別圧電素子１２ａはつなぎ目のないように配列された構成とすることができる。
【００３６】
この場合、溝加工では、積層型圧電素子部材１２に対してベース部材１３までスリット（溝）３０を入れずに、底部に深さ方向の高さＤの架橋部２７を残して加工している。これにより、１つの圧電素子部材１２は複数の圧電素子１２ａを一体的に有する部材となる。また、積層型圧電素子部材１２の個別側外部電極２４側には駆動部２５の並び方向に沿う切り欠き部２８を形成している。
【００３７】
したがって、各駆動部２５の内部電極２２Ａは、共通側外部電極２３に接続され、この共通側外部電極２３は架橋部２７によって分割されていないので、各駆動部２５の内部電極２２Ａは共通側外部電極２３を介して両端の非駆動部２６の内部電極２２Ａと接続され、更に、非駆動部２６の内部電極２２Ａは、図５に示すように個別側外部電極２４側端面に引き出されているので、この個別側外部電極２４側の端面にＦＰＣケーブル１４を接続することによって、積層型圧電素子部材１２の一端面で共通電極と個別電極とを取り出すことができる。
【００３８】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、積層型圧電素子部材１２の駆動部２５（圧電素子１２ａ）に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された駆動部２５が積層方向に伸びて振動板２をノズル５方向に変形させ、加圧液室６の容積／体積変化によって加圧液室６内のインクが加圧され、ノズル５からインク滴が吐出（噴射）される。
【００３９】
そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、積層型圧電素子１２への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻って加圧液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、インク供給路１８から共通液室８、流体抵抗部であるインク供給路７を経て加圧液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル５のインクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のために積層型圧電素子１２にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。
【００４０】
なお、ここでは、押し打ちで液滴を吐出させる方式で説明しているが、引き打ちや、引き−押し打ちで液滴を吐出させる方式とすることもでき、これらは駆動波形によって設定することができる。
【００４１】
このように、このインクジェットヘッドでは、一つのベース部材１３上に、ベース長手方向に、複数の圧電素子１２ａ（駆動部２５）を溝加工で形成する３つの積層型圧電素子部材１２を、２列並べて配置している。これにより、低コストでヘッドの長尺化によるノズル数の増加を図ることができ、コンパクトな長尺ヘッドを得ることができる。
【００４２】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は同実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図、図８は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、ベース部材１３上に３個の圧電素子部材１２を、２列、それぞれ隙間なく配置した後、圧電素子１２、１２の各つなぎ目（接続部）部分に圧電素子１２ａを形成するための分割溝３０を形成したものである。
【００４３】
このように、複数の圧電素子部材を隙間なく固定した後分割することにより、高精度な位置合わせが不要となり組立性に優れる。また、隙間がないことによって、分割溝の中心がつなぎ目の中心から多少ずれたとしても許容できる。
【００４４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図、図１０は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、ベース部材１３上に３個の圧電素子部材１２を、それぞれ分割溝３０の溝幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２の隙間３１を空けて、２列、配置した後、圧電素子１２、１２の各つなぎ目（接続部）部分に圧電素子１２ａを形成するための分割溝３０を形成したものである。
【００４５】
このように、複数の圧電素子部材を、隙間を空けて配置固定した後分割することにより、仮に圧電素子部材の外形寸法にばらつきがある場合でも隙間幅を調整することにより、つなぎ目の位置調整が可能となり、特につなぎ目が２つ以上ある場合（３個以上の圧電素子部材を並べる場合）は有効である。
【００４６】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図１１を参照して説明する。なお、図１１は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、複数の圧電素子部材１２を並べるときに、別部材である隙間形成部材４１をつなぎ目に介在させて並べた例である。この隙間形成部材４１の幅は分割溝３０の幅Ｗ１より狭く、また、高さは、分割しない架橋部２７の高さＤよりも低くしている。
【００４７】
このように、別部材である隙間形成部材４１を設けることによって、圧電素子部材１２のつなぎ目（接続部）の寸法精度が容易に確保できる。また、隙間形成部材４１が擬似的に隙間のない状態を作り出し、つなぎ目のチャンネル特性の劣化を低減する効果が得られる。
【００４８】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、複数の圧電素子部材１２を並べるときに、別部材である隙間形成部材４２をつなぎ目に介在させて並べた例である。この隙間形成部材４２は、溝加工できる材質の部材、例えばセラミックで形成している。また、隙間形成部材４２の幅は分割溝３０の幅Ｗ１より狭く、また、高さは、分割しない架橋部２７の高さＤよりも高くし、分割溝３０を形成するときに除去している。
【００４９】
このように、隙間形成部材を溝加工できる材質にすることによって、隙間形成部材の外形寸法において高さ寸法の精度が不要となり、組立性に優れる。この隙間形成部材をセラミックスにすることによって、分割溝形成時の加工条件の特別な設定が不要となるため、加工精度に優れる。
【００５０】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態について図１３を参照して説明する。なお、図１３は同実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
この実施形態では、ベース部材１３上に３個の圧電素子部材１２を、１列、それぞれ隙間を空けて（隙間がなくてもよい。）配置した例である。
【００５１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態について図１４を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態の説明に供する斜視説明図である。
ここでは、複数の圧電素子部材１２を２列ベース部材１３上に並べて配置し固定するとき、複数列共用可能な位置決め用部材５１に複数列分の圧電素子部材１２の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材１２の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材１２を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なうようにしている。
【００５２】
この位置決め用部材５１としては後に形成する分割溝の溝幅と同じ厚さの部材を用いている。
【００５３】
このように、複数列共用できる位置決め用部材５１に圧電素子部材１２を突き当てることによって、つなぎ目の分割溝形成と列間の位置合わせを同時に行うことができる。
【００５４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態の説明に供する斜視説明図である。
ここでは、複数列の圧電素子部材１２を突き当てる位置決め用部材５２を溝加工可能な部材で形成し、ダイシングブレード６１で圧電素子部材１２に溝加工を施すときに、位置決め用部材５２も同時に溝の一部として加工するようにしている。
【００５５】
つまり、図１４で説明した実施形態では位置決め用部材５１の厚さを分割溝幅と同じにするが、分割溝幅は数十μｍオーダであるため、位置決め用部材は高強度及びシビアなメンテナンスが必要となる。そこで、位置決め用部材を溝加工できる材質にすることによって、位置精度を確保できると同時に、位置決め部材のメンテナンスが不要となるため、量産性に優れている。
【００５６】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた本発明に係る画像形成装置の一例について１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１７は同装置の要部平面説明図である。
【００５７】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００５８】
このキャリッジ１０３には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する独立した４個の本発明に係る液体吐出ヘッド１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙで構成した記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
【００５９】
キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００６０】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体（用紙）１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００６１】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００６２】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、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。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。
【００６３】
また、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。
【００６４】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。
【００６５】
また、キャリッジ１０３の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。
【００６６】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【００６７】
また、背部には両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００６８】
さらに、図１０に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６を配置している。
【００６９】
この維持回復機１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７と、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１５８と、増粘した記録液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なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。
【００７０】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００７１】
このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１２６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、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１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１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００７２】
そこで、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【００７３】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１５５内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する
【００７４】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動されて、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。
【００７５】
このようにこの画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、高密度でインク吐出が可能なので印字速度が速く、小型であり、高画質のインクジェット記録装置が実現可能である。
【００７６】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の例について図１８を参照して説明する。
この画像形成装置はフルライン型ヘッドを備えたものであり、簡単に説明すると、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２及び用紙を搬送する静電搬送装置で構成される搬送機構４０３等を有し、装置本体４０１の一方側に多数枚の用紙４０５を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０５を取り込み、副走査搬送機構４０３によって用紙４０５を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の他方側に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０５を排紙する。
【００７７】
画像形成部４０２は、記録液を収容した記録液カートリッジと記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドとを一体とし、用紙の幅方向（搬送方向と直交する方向）の長さ相当分のノズル列を有する本発明に係る記録液カートリッジで構成したライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ、４１０ｋを備えたものである。これらのライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ、４１０ｋは図示しないヘッドホルダに取り付けている。
【００７８】
ライン型ヘッド４１０ｙ、４１０ｍ、４１０ｃ、４１０ｋは、用紙搬送方向上流側からそれぞれ例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色の液滴を吐出する。なお、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配置した１つのヘッドを用いることもできるし、ヘッドと記録液カートリッジを別体としたものを用いることもできる。
【００７９】
給紙トレイ４０４の用紙４０５は、給紙コロ４２１によって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、用紙供給ローラ４２２によって搬送機構４０３に送り込まれる。
【００８０】
この搬送機構４０３は、駆動ローラ４２３と従動ローラ４２４との間に掛け渡した搬送ベルト４２５と、この搬送ベルト４２５を帯電させるための帯電ローラ４２６と、搬送ベルト４２５を画像形成部２に対向する部分で案内するガイド部材（プラテンプレート）４２７と、搬送ベルト４２５に付着した記録液（インク）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記録液拭き取り部材（ここでは、クリーニングローラ）４２８と、用紙４０５を除電するための導電ゴムを主体とした除電ローラ４２９と、用紙４０５を搬送ベルト４２５側へ押える用紙押さえローラ４３０とを備えている。
【００８１】
また、搬送機構４０３の下流側には画像が記録された用紙４０５を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３１を備えている。
【００８２】
このように構成した画像形成装置においても、搬送ベルト４２５を帯電させて用紙４０５を送り込むことによって、静電力で用紙４０５が搬送ベルト４２５に吸着されて、搬送ベルト４２５の周回移動によって搬送され、画像形成部４０２によって画像が形成されて、排紙トレイ４０６に排紙される。
【００８３】
そして、このようにこの画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、高密度でインク吐出が可能なので印字速度が速く、小型であり、高画質のインクジェット記録装置が実現可能である。
【００８４】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である、
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドの積層型圧電素子部材部分の拡大説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】同積層型圧電素子部材の内部電極パターンの平面説明図である。
【図７】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
【図８】同じく圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
【図１０】同じく圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態の圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態の圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
【図１３】本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
【図１４】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態の説明に供する圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
【図１５】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態の説明に供する圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図１７】同じく要部平面説明図である。
【図１８】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…流路基板
２…振動板
３…ノズル板
５…ノズル
６…加圧液室
１２…積層型圧電素子部材
１２ａ…圧電素子
１３…ベース部材
２３…共通側外部電極
２４…個別側外部電極
２５…駆動部
２６…非駆動部
３０…溝
３１…隙間
４１、４２…隙間形成部材
５１、５２…位置決め用部材
１０３…キャリッジ
１０７…記録ヘッド
４０７…ライン型ヘッド
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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