(57)【要約】【課題】  積層型圧電素子の不活性部が活性部によって変位することで液室やノズル板の支持効果が得られなくなる。【解決手段】  記録液の液滴を吐出するノズル４と、このノズル４が連通する液室６と、この液室６の壁面を形成する振動板２と、この振動板２を変位させる積層型圧電素子１２とを備え、積層型圧電素子１２は、電圧印加で変位を生じる活性部３１と変位を生じない不活性部３２とを有し、不活性部３２を接続部２Ａを介して振動板２に接続したとき、不活性部３２の長さＬｕを活性部３１が変位したときでも液室支持効果が失われない長さとした。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板と、この振動板を変位させる積層型圧電素子とを備え、前記積層型圧電素子は、電圧印加で変位を生じる活性部と変位を生じない不活性部とを有し、前記不活性部を前記振動板に接続部を介して接続している液体吐出ヘッドにおいて、前記積層型圧電素子の不活性部の長手方向長さが前記活性部を変位させたときに伴う変位で前記液室を形成する部材に対する支持効果が失われない長さであ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、前記不活性部の長手方向の長さＬｕ（μｍ）が２００μｍ以上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２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記不活性部の長手方向の長さＬｕ（μｍ）が３００μｍ以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。 
【請求項４】
請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記活性部の長手方向の長さＬｐ（μｍ）が、８００≦Ｌｐ≦９００の範囲内であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記積層型圧電素子の端面電極を形成する面と前記積層型圧電素子を支持する支持基板との端面との長手方向距離Ｌａ（μｍ）、活性部の長手方向の長さＬｐ（μｍ）、不活性部の長手方向長さＬｕ（μｍ）とが、Ｌａ≦１／８×Ｌｐ＋１／３×Ｌｕ−２５、の関係を満たしてい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、前記長手方向距離Ｌａ（μｍ）が２００μｍ以下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１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記積層型圧電素子のｄ３３方向変位で液滴を吐出させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
記録液の記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置において、請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えてい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関し、特積層型圧電素子を用いる液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドを備える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、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いて、記録紙等の被記録媒体（以下「用紙」と称するが、材質を紙に限定するものではなく、記録媒体、転写紙、転写材、被記録材などとも称される。）に記録液としてのインク滴を吐出して記録（画像形成、印写、印字、印刷なども同義語で使用する。）を行なうものである。
【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て液体吐出ヘッドにおいては、更なる高速化、高画質化のため、ノズルをより高密度に配置することが求められている。ノズルを高密度化するためには液室も高密度に配置しなければならず、隣接する液室間の距離を狭くするとともに、液室間隔壁の幅を狭くしなければならない。
【０００５】
しかしながら、このような高密度配置を行うと、液室間隔壁や液室間隔壁に対応する支持部の剛性が低下して構造的に相互干渉が起こり易くなる。即ち、圧電素子の駆動力を十分に支えきれなくなり、液室を形成する流路形成部材及びノズル板が押し上げられるようになる。このとき、駆動している圧電素子が多いほど、流路形成部材及びノズル板の押し上げ量が大きくなり、駆動しているビット数、及び駆動している位置によって、流路形成部材及びノズル板の変動による噴射特性の変化が発生するようになる。
【０００６】
また、ノズルの高密度化を行うときに工法的に最もネックとなるのは、圧電素子自体を高密度に配置するために、圧電素子のノズルの並び方向の間隔を狭くし、圧電素子自体の幅も狭くしなければならないが、これらの間隔や幅をあまり狭くすると、圧電素子を支持基板などに固定する面積が狭くなって支持基板から圧電素子が脱落したり、加工上チップの欠けなどが生じやすく、また、振動板との接着固定、位置精度出し等、加工全般的に難しくなることである。
【０００７】
この問題を解決するものとして、１つおきに圧電素子と支柱部とを配置するバイピッチ構造から、支柱部をなくして圧電素子を配置するノーマルピッチ構造とすることが考えられる。このノーマルピッチ構造では、必要となる圧電素子の柱の数がバイピッチ構造に比べて１／２となるため、圧電素子柱列のピッチを変更することなく、ノズルピッチを２倍に高密度化することができる。
【０００８】
ところが、圧電素子間に支柱部となる支持柱がなくなることにより、流路形成基板の支えが不十分になってより相互干渉が発生しやすくなる。
【０００９】
そこで、このような構造的な要因による相互干渉を抑制するために、特許文献１には、圧電素子を変位させたときに、隣の圧電素子に振動が伝わらないように隣り合う圧電素子同士を分離することで相互干渉を抑制すること、また、圧電素子の不活性部に切り込み部を設けることで、不活性部による流路板の支持を可能にすると共に、活性部の変位効率を向上させることが記載されている。
【特許文献１】特許第３２４８４８６号公報
【００１０】
また、特許文献２には、圧電素子の幅よりも支持基板の幅を短くすることで、圧電素子とハウジングを一体化する際、圧電素子と支持基板を固定する接着剤がハウジングと接触する可能性や、圧電素子とハウジングの接触による圧電素子のカケの問題等を回避して、各々のヘッド品質のばらつきを小さくすることが記載されている。
【特許文献２】２００４−３２２５０５号公報
【００１１】
さらに、特許文献３には、積層型圧電素子の不活性領域が振動板を介して加圧液室基板に接続されている構造とすること記載されている。
【特許文献３】特開２００４−１６０９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の構造にあっては、圧電素子同士を支える基板が存在しないため、工法上、圧電素子と流路形成部材とを接合する時の位置決めが難しくなるという課題がある。また、特許文献２に記載の構造にあっては、支持基板が短いため不活性部固定が十分でないと本来変位しないはずの不活性部が、活性部につられて変位することで流路形成部が持ち上がってしまうという相互干渉を起こすおそれがある。特許文献３に記載の構造にあっては、不活性部の長さによっては活性部の変位に伴って変位するために相互干渉を起こす可能性が残っている。
【００１３】
本発明は上記の課題と知見に基づいてなされたものであり、相互干渉の少ない液体吐出ヘッド及びこ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】
【００１４】
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、積層型圧電素子の不活性部の長手方向長さが活性部を変位させたときに伴う変位で液室を形成する部材に対する支持効果が失われない長さである構成とした。
【００１５】
ここで、不活性部の長手方向の長さＬｕ（μｍ）が２００μｍ以上であることが好ましく、特に、不活性部の長手方向の長さＬｕ（μｍ）が３００μｍ以上であることが好ましい。また、活性部の長手方向の長さＬｐ（μｍ）が、８００≦Ｌｐ≦９００の範囲内であることが好ましい。
【００１６】
さらに、積層型圧電素子の端面電極を形成する面と積層型圧電素子を支持する支持基板との端面との長手方向距離Ｌａ（μｍ）、活性部の長手方向の長さＬｐ（μｍ）、不活性部の長手方向長さＬｕ（μｍ）とが、Ｌａ≦１／８×Ｌｐ＋１／３×Ｌｕ−２５、の関係を満たしていることが好ましく、この場合、長手方向距離Ｌａ（μｍ）が２００μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、積層型圧電素子のｄ３３方向変位で液滴を吐出させることができる。
【００１８】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、積層型圧電素子の不活性部の長手方向長さが前記活性部を変位させたときに伴う変位で前記液室を形成する部材に対する支持効果が失われない長さである構成としたので、不活性部が変位しても接続部による流路形成部材やノズル板を支持する効果が維持され、相互干渉が低減し、滴吐出効率が向上する。
【００２０】
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、駆動効率が高く、滴吐出特性が良好で、高画質画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図５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は同ヘッドの長手方向に沿う断面説明図、図３は図２の要部拡大図、図４及び図５は同ヘッドの液室短手方向に沿う異なる例を示す断面説明図、図６は圧電素子部分の拡大断面説明図である。
【００２２】
この液体吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板で形成した流路板１と、この流路板１の下面に接合した振動板２と、流路板１の上面に接合したノズル形成部材であるノズル板３とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル４が連通路５を介して連通する加圧液室６、流体抵抗部８、流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部９を形成し、連通部９に振動板２に形成した供給口１０を介してフレーム部材１７に形成した共通液室８から記録液（例えばインク）を供給する。なお、各液室６間は隔壁６Ａによって隔てられている。
【００２３】
そして、液室６の壁面を形成する振動板２の面外側（液室６と反対面側）に、各加圧液室６に対応して、振動板２に形成した連結部１１を介して圧力発生手段としての積層型圧電素子１２の活性部３１の上端部を接合するとともに、振動板２に形成した接続部２Ａを介して積層型圧電素子１２の不活性部３２の上端部を接合し、この積層型圧電素子１２の下端部は支持基板１３に接合して固定している。なお、支持基板１３は圧電素子１２の各列毎に分割した構成とすることもできる。
【００２４】
この圧電素子１２は、圧電材料層１４と内部電極１５ａ、１５ｂとを交互に積層したものであり、図６に示すように、内部電極１５ａ、１５ｂが圧電材料層１４を介して対向した領域は電圧を印加することで変位を生じる活性部３１となり、内部電極１５ａ、１５ｂが圧電材料層１４を介して対向していない長手方向の両端部は電圧を印加することで変位を生じない不活性部３２となる。
【００２５】
このヘッドでは、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室６内インクを加圧する構成としている。なお、圧電素子１２は１つの支持基板１３上に２列配置しているが、各列毎に支持基板を設ける構成でもよいし、また、３列以上配置する構成でもよい。
【００２６】
また、流路板１及び振動板２の周囲は例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７に接着接合し、このフレーム部材１７と支持基板１３とは図示しない部分を接着剤などで相互に固定している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室８を形成するとともに、この共通液室８に外部から記録液を供給するための図示しない供給路（連通管）を形成し、この供給路は更に図示しない記録液カートリッジなどの記録液供給源に接続される。なお、フレーム部材１７は２分割しているが１つの部材でも良い。
【００２７】
さらに、圧電素子１２には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル１８を接続し、このＦＰＣケーブル１８には各圧電素子１２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）１９を実装している。
【００２８】
ここで、流路板１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、連通路５、加圧液室６となる貫通穴、流体抵抗部７、連通部９などを構成する溝部をそれぞれ形成している。
【００２９】
振動板２はニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。この振動板２は加圧液室６に対応する部分を、変形を容易にするための薄肉部とし、中央部には圧電素子１２と接合するための連結部１１を設けている。
【００３０】
なお、液室短手方向（ノズル４の並び方向）では、図４に示すように、圧電素子１２と支柱部２２を交互に配置したバイピッチ構造とすることもできるし、あるいは、図５に示すように、支柱部２２を設けないノーマルピッチ構造とすることもできる。
【００３１】
ノズル板３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板３には各加圧室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には、シリコーン樹脂によって形成した撥水層を設けている。
【００３２】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて複数の圧電素子２に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が変位して振動板２をノズル板３方向に変形させ、液室６の容積（体積）変化によって液室６内の液体を加圧することで、ノズル板３のノズル４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室６内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、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、図示しない液タンクに通じる液供給パイプから入った液は、液室６内に充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル４から吐出される。
【００３３】
そこで、積層型圧電素子１２と振動板２の接続部２Ａの構成の詳細について図６以降をも参照して説明する。
上述したように、圧電素子１２は、圧電材料層１４と内部電極１５ａ、１５ｂとを交互に積層したものであり、図６に示すように、内部電極１５ａ、１５ｂが圧電材料層１４を介して対向した領域は電圧を印加することで変位を生じる活性部３１となり、内部電極１５ａ、１５ｂが圧電材料層１４を介して対向していない長手方向の両端部は電圧を印加することで変位を生じない不活性部３２となる。そして、活性部３１の上端面に振動板２の連結部１１を接合し、不活性部３２の上端面に振動板２の接続部２Ａを接合している。
【００３４】
ここで、圧電素子１２の電極１５ａ、１５ｂ間に電圧が印加され活性部３１が変位することで、連結部１１は振動板２を介して液室６への加圧作用がある。これに対して、液室６を形成する部材である流路板１やノズル板３を支えるため接続部２Ａは、不活性部３１と連結しているので、加圧液室４を支える役割を果たすだけである。
【００３５】
しかしながら、活性部３１を変位させると不活性部３２の特に活性部３１に近い部分も活性部３１の変位によって変位をしてしまう。したがって、不活性部３２の長手方向長さ（以下「不活性部長」という。）Ｌｕは、活性部３１を変位させることに伴う変位で液室６を形成する部材である流路板１やノズル板３を支える効果（以下「液室支持効果」という。）が失われない長さにする必要がある。
【００３６】
この場合、十分な液室支持効果を得るためには十分長い不活性部長Ｌｕが必要である。そこで、不活性部３２をどれだけ長くすれば、十分な液室支持効果を維持できるのかを数値解析により検討した。この結果を図７に示している。
【００３７】
この図７は、活性部３１の長手方向長さ（以下「活性部長さ」という。）Ｌｐを５００μｍから２０００μｍまで１００μｍ毎（１６段階）に変化させ、各活性部長Ｌｐについて不活性部長Ｌｕを変化させたとき、最大変位に対して１０％以下の変位を示す不活性部３２の平らな領域の長さ（これを「特性値１」という。）を測定したものである。なお、図７では図示を簡略化するため数本の線で１６段階を領域的に示している。
【００３８】
特性値１が大きいほど、活性部３１が変位しても、不活性部３２の変位しない平らな領域が長いという意味なので、接続部２Ａを通して流路板１やノズル板３が変位することが抑えられ、相互干渉が低減する。
【００３９】
本発明者らは、不活性部３２の変位が最大変位の１０％以下であれば、液室やノズル板を支持する液室支持効果が十分得られ、噴射特性にも影響が出ないことを実験により確認している。
【００４０】
この図７から分かるように、活性部長Ｌｐ＝５００〜２０００μｍの範囲内では、いずれも、不活性部Ｌｕが長くなると特性値１が大きくなる。また、特性値１が「０」以上となるのは、活性部長Ｌｐの長さによらず、概ね、不活性部長Ｌｕが２００μｍ以上である場合である。
【００４１】
したがって、圧電素子の不活性部長Ｌｕを２００μｍ以上にすることによって、活性部を変位させた場合でも液室支持効果が維持され、相互干渉を抑制することができる。
【００４２】
次に、液室やノズル板の変位を更に抑制しなければならないバイピッチ構造（図４の構成）のような場合でも、十分な効果を得るために、５００μｍから２０００μｍまで１００μｍ毎に活性部長Ｌｐを変化させ、各活性部長Ｌｐに対して不活性部長Ｌｕを変化させたときの最大変位に対して１％以下の変位を示す不活性部３２の変位しない平らな領域の長さ（以下「特性値２」という。）の変化を数値解析により測定した。この結果を図８に示している。なお、ここでも、図示を簡略化するため１６段階の結果を数本の線で領域的に示している。
【００４３】
ここで、特性値２は、上述したとおり、最大変位に対して１％以下の変位を示す不活性部３２の変位しない平らな領域の長さであるが、１％以下としたのは、図４に示すようなバイピッチ構造のヘッドの場合、ノズル板の変位は圧電素子の変位の５％程度であることが分かっており、不活性部３２の平らな領域が最大変位の１％以下であれば、液室支持効果が十分であり、噴射特性にも影響が出ないことが本発明者らの実験から分かっているためである。
【００４４】
この図８から分かるように、活性部長Ｌｐ＝５００〜２０００μｍの範囲内では、いずれも、不活性部Ｌｕが長くなると特性値１が大きくなる。また、特性値２が「０」以上となるのは、活性部長Ｌｐの長さによらず、概ね、不活性部長Ｌｕが３００μｍ以上である場合である。
【００４５】
したがって、圧電素子の不活性部長Ｌｕを３００μｍ以上にすることによって、バイピッチ構造でも、活性部を変位させた場合でも液室支持効果が維持され、相互干渉を抑制することができる。
【００４６】
次に、上述した特性値２は活性部３１によって影響を受ける。この関係を数値解析により測定した結果を図９に示している。この図９は、５０μｍから７００μｍまで５０μｍ毎に不活性部長Ｌｕを変化させ、各不活性部長Ｌｕについて活性部長Ｌｐを変化させたときの特性値２を測定した結果を示している。なお、図９の「２５０」〜「７００」は不活性部長Ｌｕ（μｍ）を表わしている。
【００４７】
この図９から分かるように、各不活性部長Ｌｕについての特性値２が、ある活性部長Ｌｐでピーク値を持っている。
【００４８】
そこで、この図９において特性値２がピーク値を示した時の活性部長Ｌｐの長さを縦軸に、横軸に各不活性部長Ｌｕをとると図１０に示すようになる。これより、活性部長Ｌｐ（μｍ）は、８００≦Ｌｐ≦９００の範囲内にあるときに、相互干渉を抑制することができる。
【００４９】
次に、上述した実施形態では、支持基板１３上の圧電素子１２の端面が支持基板１３の内側に配置されて状態で示しているが、図１１に示すように、圧電素子１２の内部電極１５ａ（正電極とする。）を接続した端面電極（外部電極ともいう。）３５に外部からフレキシブルケーブルを接続するには、圧電素子１２の端面電極３５を支持基板１３の端面３７よりも外側にせり出す構造にすることが好ましい。
【００５０】
この場合、圧電素子１２の端面と支持基板１３の位置関係が圧電素子１２の特性に与える影響について実験した。ここで、外部電極３５と支持基板１３の端面３６との間の距離をＬａ（μｍ）とする。このとき、支持基板１３の端面３６の長さを変え、外部電極３５と支持基板端面３６の重なった点を「０」とし、それよりも支持基板端面３６が負電極（内部電極１５ｂ）を接続する端面電極３７にあるときの距離Ｌａを「正」とし、その逆に、正電極（内部電極１５ａ）側に長くしたときの距離Ｌａを「負」とする。
【００５１】
ここで、距離Ｌａを正の方向に長くしていくと圧電素子１２支える支持基板１３が短くなるため、正電極側の変位を拘束する力が弱くなり、負電極側の変位よりも大きく出る。したがって、特性値１は距離Ｌａを正の方向に長くしていくと小さくなりやがて「０」になる。逆に、距離Ｌａを負の方向に長くしていくと、圧電素子１２を支える支持基板１３が長くなるため、正電極、負電極の変位が等しくなる。
【００５２】
したがって、特性値１は距離Ｌａを負の方向に長くすると大きくなる。つまり、距離Ｌａを変化させると、特性値１が「０」から「正」に変わる部分が存在するので、この点が相互干渉抑制に有効な値の境目となる。  
【００５３】
そこで、活性部長Ｌｐ＝１０００μｍとし、不活性部長Ｌｕを、３００、４５０、６００μｍとしたとき、距離Ｌａを変化させたときの特性値１の変化を数値解析により調べた結果を図１２に示している。
【００５４】
この図１１から特性値１が「０」から「正に」変わる点の存在が確認できる。そこで、活性部長Ｌｐと、不活性部長Ｌｕとを変化させて、境目となる距離Ｌａ０（μｍ）を探索したところ、以下の式が、現象をよく表すことが分かった。
【００５５】
Ｌａ０＝１／８×Ｌｐ＋１／３×Ｌｕ−２５
【００５６】
したがって、Ｌａ≦１／８×Ｌｐ＋１／３×Ｌｕ−２５の関係が成り立つことで、特性値１は活性部長Ｌｐ、不活性部長Ｌｕの値によらず、正の値を持つので、相互干渉を抑制することができる。
【００５７】
さらに、上述したようにバイピッチ構造について十分な効果を得るために、距離Ｌａを変化させたときの特性値２の変化についての一例（上述したと同じく、活性部長Ｌｐ＝１０００μｍに対して不活性部長Ｌｕを３００、４５０、６００μｍと変化させたとき）を、数値解析により調べた結果を図１３に示している。
【００５８】
この図１３より特性値が「０」から「正」に変わる点の存在が確認できる。そこで、活性部長Ｌｐと、不活性部長Ｌｕとを変化させて、境目となる距離Ｌａ（μｍ）を探索したところ、以下の式が、現象をよく表すことが分かった。
【００５９】
Ｌａ≦２００（μｍ）
【００６０】
したがって、Ｌａ≦２００（μｍ）とすることで、特性値２は活性部長Ｌｐ、不活性部長Ｌｕの値によらず、正の値を持つので、相互干渉を抑制することができる。
【００６１】
また、上述した液体吐出ヘッドのように、圧電素子のｄ３３方向の変位で液滴を吐出させる構成とすることで、圧電素子の長手方向両端部に電界が生じない不活性部を設け、この不活性部を液室間隔壁に対向して接続部で接続することにより、液室やノズル板の支持が可能となり、この不活性部の長さを長く取ることによって、相互干渉を抑制することができる。
【００６２】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１５は同装置の要部平面説明図である。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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
【００８０】
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。
【００８１】
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、相互干渉が抑制されて液滴吐出効率が高く、高画質画像を安定して形成することができ、装置自体の小型化、低コスト化も図れる。
【００８２】
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】
【００８３】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図２】同ヘッドの長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】同ヘッドの液室短手方向に沿うバイピッチ構造の断面説明図である。
【図５】同ヘッドの液室短手方向に沿うノーマルピッチ構造の断面説明図である。
【図６】同ヘッドの圧電素子部分の要部拡大断面説明図である。
【図７】不活性部長と特性値１との関係を説明する説明図である。
【図８】不活性部長と特性値２との関係を説明する説明図である。
【図９】活性部長と特性値２との関係を説明する説明図である。
【図１０】不活性部長と特性値２がピークになる活性部長との関係を説明する説明図である。
【図１１】他の実施形態を説明する説明図である。
【図１２】支持基板端面と圧電素子端面との距離と特性値１との関係を説明する説明図である。
【図１３】支持基板端面と圧電素子端面との距離と特性値２との関係を説明する説明図である。
【図１４】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１５】同じく要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…流路形成部材
２…振動板
２Ａ…接続部
３…ノズル板
４…ノズル
６…液室
１１…連結部
１２…圧電素子
３１…活性部
３２…不活性部
１０３…キャリッジ
１０７…記録ヘッド
【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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