JP2008149588A - 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエータの端部領域を実際に使用することができ、かつ十分な接合強度が得られる状態で圧電素子柱と振動板部材を接合することが困難である。
【解決手段】圧電アクチュエータ１０は、複数個の圧電素子柱１２ａが溝を介して所定のピッチで形成され、列状に並べて配置された圧電素子部材１２ａをベース部材１３に接合した圧電素子ユニット１１と、複数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂに接着剤接合された振動板部材２とを備え、１つの圧電素子柱１２ａと振動板部材２とは、第１の接着剤２１及び第２の接着剤２２で接着され、第１の接着剤２１は第２の接着剤２２よりも接着速度が速く、第２の接着剤２２は第１の接着剤２１よりも接着強度が強いものとしている。
【選択図】図４

Description

本発明は圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を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媒体に付与することをも意味する。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されるものではない。

液体吐出ヘッドとしては、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（アクチュエータ手段）として圧電素子、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圧電アクチュエータを用いた圧電型ヘッドが知られている。

このような圧電アクチュエータを用いた液体吐出ヘッドにおいては、特許文献１、２に記載されているように圧電素子と振動板とは接着剤で接合される。
特開２００２−２４０２７９号公報 特開２００６−０３５８０７号公報

この場合、特許文献３、４に記載されているように、圧電素子の振動板と接合される面の端部に切り込み加工を行ったり、接着時の余剰接着剤を逃がす逃げ溝加工を行ったりすことが知られている。
特開２００１−０４７６３２号公報 特許第２９３３６０８号公報

また、特許文献５に記載されているように、振動板が、圧電素子の接合用接着剤が塗布されない領域に対向する凹部を有し、この凹部において速硬化性接着剤により振動板と圧電素子とを固定することが知られている。
特開２００２−２４０２７９号公報

上述したように、圧電アクチュエータ及びこれを含む液体吐出ヘッドにあっては、振動板と圧電素子柱とを接着剤接合するが、接着剤としては、信頼性が高く、耐湿性の高い熱硬化性のエポキシ接着剤等が一般的に使用されている。しかし、熱硬化性接着剤は低温時の硬化速度が遅いため、組立て工程の工期短縮の障害となる。

そこで、圧電素子を柱状に複数形成した圧電素子ユニットを振動板と接合するとき、圧電素子柱の並び方向の端部で圧電アクチュエータとして使用しない部分にＵＶ（紫外線硬化型）接着剤を用いて、その他の駆動部として使用する圧電素子柱には熱硬化接着剤を用いることが考えられる。これにより、ＵＶ接着剤を瞬時に硬化させ位置ズレを防止した後に、熱を加えて接合を完了させることができる。

しかしながら、圧電アクチュエータの端部に駆動部として使用しない部分があってもごく僅かな領域しかない場合には、圧電アクチュエータの端部領域にＵＶ接着剤を、中央部に熱硬化接着剤を使用すると、接着剤の異なる領域間でアクチュエータの特性が変るため、実使用できないという課題がある。また、ＵＶ接着剤だけを使用した場合は接合強度が弱く所要の特性が得られないという課題が生じる。

また、画像形成装置の高速記録化に対応するため、例えば複数個の圧電素子ユニットを共通の振動板に対して並べて配置してラインヘッドなどの長尺ヘッドを構成する場合、駆動部を等ピッチで配置する関係上、圧電素子ユニットのつなぎ部分（端部）が駆動部となる圧電素子となり、圧電アクチュエータの端部に駆動部として使用しない部分がない場合が生じることがある。このような場合にも、圧電アクチュエータの端部の駆動部にＵＶ接着剤を、中央部に熱硬化接着剤を使用すると、駆動部間で特性が変化することになるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、端部まで実使用可能で、安定した接合品質が得られる圧電アクチュエータ及びこれを備える液体吐出ヘッド、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータは、複数個の圧電素子柱が溝を介して所定のピッチで形成され、列状に並べて配置された圧電素子部材と、複数の圧電素子柱に接着剤接合された振動板部材とを備え、１つの圧電素子柱と振動板部材とは、第１の接着剤及び第２の接着剤で接着され、第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着速度が速く、第２の接着剤は第１の接着剤よりも接着強度が強い構成としたものである。

ここで、第１の接着剤は可視光硬化型、２液硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型及び湿度硬化型のいずれかの接着剤であり、第２の接着剤は熱硬化型接着剤であることが好ましい。また、第１の接着剤は複数の圧電素子柱の並び方向と直交する方向で第２の接着剤よりも端部側にあることが好ましい。また、圧電素子柱は第２の接着剤の接着部分に凹部が形成されていることが好ましく、この場合、凹部は端部に向けて開放された切り欠きである構成とすることができる。また、凹部は圧電素子柱の不活性領域より小さい範囲に形成されている構成、或いは、逆に、凹部は圧電素子柱の不活性領域より大きい範囲に形成されている構成とすることができる。

また、第１、第２の接着剤により接着される第１の圧電素子と、第２の接着剤により接着される第２の圧電素子を含む構成とすることができる。また、第１、第２の接着剤により接着される第１の圧電素子柱と、第２の接着剤により接着される第２の圧電素子柱を含み、第１の圧電素子柱には第２の接着剤の接着部分に凹部が形成され、第２の圧電素子柱には凹部が形成されていない構成とすることができる。これらの場合、第１の圧電素子柱は駆動電圧が印加されない圧電素子柱であり、第２の圧電素子柱は駆動電圧が印加される圧電素子柱である構成とすることができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る圧電アクチュエータを備えたものである。

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たものである。

本発明に係る圧電アクチュエータによれば、複数個の圧電素子柱が溝を介して所定のピッチで形成され、列状に並べて配置された圧電素子部材と、複数の圧電素子柱に接着剤接合された振動板部材とを備え、１つの圧電素子柱と振動板部材とは、第１の接着剤及び第２の接着剤で接着され、第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着速度が速く、第２の接着剤は第１の接着剤よりも接着強度が強い構成としたので、第１の接着剤により接合位置を決定し、第２の接着剤により接合品質を安定させることができて、端部まで使用可能で安定した接合品質を得ることができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエータを備えるので、端部まで使用可能で安定した接合品質が得られるとともに、圧電アクチュエータの端部まで駆動部として利用可能になることで圧電素子柱を等ピッチに保って連結することが可能になり、１本でのつなぎによる長尺ヘッド化が可能なる。

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、液体吐出ヘッドを圧電アクチュエータの端部まで駆動部として利用して圧電素子柱を等ピッチに保って連結した長尺ヘッド化することができ、低コストで高速記録化を図れるようになる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う液室長手方向（液室の並び方向と直交する方向）に沿う断面説明図、図３は同じく液室短手方向（液室の並び方向）に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、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部材２と、流路基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出するノズル４が連通する個別流路としての液室（以下「加圧液室」というが、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、加圧液室６に液体であるインク（記録液）を供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、複数の加圧液室６に記録液を供給する共通液室８を形成している。なお、共通液室８には図示しない液体タンクから供給路を介して記録液が供給される。

ここで、流路基板１は、リストリクタプレート１Ａとチャンバーブレート１Ｂとを接着して構成している。この流路基板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（プレス）などの機械加工することで、各加圧液室６、流体抵抗部７、共通液室８などの開口をそれぞれ形成している。なお、流体抵抗部７は、リストリクタプレート１Ａの部分を開口し、チャンバーブレート１Ｂの部分を開口しないことで形成している。

振動板部材２は、流路基板１を構成するチャンバーブレート１Ｂに接着接合している。この振動板部材２は、金属板、樹脂板、金属板と樹脂層の積層部材などで構成され、加圧液室６の壁面を形成する部分は変形可能な振動板領域２Ａとしている。

ノズル板３は、各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍの多数のノズル４を形成し、流路基板１のリストリクタプレート１Ａ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。

そして、振動板部材２の面外側（加圧液室６と反対面側）には複数個の圧電素子ユニット１１を接着剤接合して並べて２列配置している。これらの複数個の圧電素子ユニット１１と振動板部材２とによって本発明に係る圧電アクチュエータ１０を構成している。

１つの圧電素子ユニット１１は、複数の圧電素子柱１２ａをハーフカットの溝加工（スリット加工）によって分断することなくことなく形成した圧電素子部材１２と、この圧電素子部材１２を接合したベース部材１３とを備えている。そして、圧電素子部材２２の各圧電素子柱１２ａは、１つおきに駆動する第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａと駆動しない第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂとして使用する。各圧電素子部材１２の圧電素子部材１２の一端面には駆動波形を与えるためのＦＰＣケーブルなどの給電部材１４が接続される。

なお、圧電素子部材１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である図示しない個別電極及び共通電極にそれぞれ電気的に接続したものである。この圧電定数がｄ３３（ｄ３３は内部電極面に垂直（厚み方向）の伸び縮みを指す。）である圧電素子柱１２Ａの伸縮により振動板領域２Ａを変位させて加圧液室６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子柱１２Ａに駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子柱１２Ａに充電された電荷が放電すると反対方向に収縮する。

なお、圧電素子柱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、圧電素子柱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。

さらに、振動板部材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、振動板部材２で構成した変形可能な部分としてのダイアフラム部２Ｃを介して共通液室８に隣接するバッファ室１８を形成している。ダイアフラム部２Ｃは共通液室８及びバッファ室１８の壁面を形成する。なお、バッファ室１８は連通路２０を介して大気と連通させている。

また、この液体吐出ヘッドでは、圧電素子１２は３００ｄｐｉの間隔で形成し、それが対向して２列に並んでいる構成としている。また、加圧液室６及びノズル４は１列１５０ｄｐｉの間隔で２列を千鳥状に並べて配置しており、３００ｄｐｉの解像度を１スキャンで得ることができる。

また、上述したようにこの液体吐出ヘッドは、ほとんどの部材をＳＵＳから形成し、その熱膨張係数を揃えているので、ヘッドの組立中、あるいは、使用中における熱膨張による種々の不具合を避けることができる。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば第２の圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって第２の圧電素子柱１２Ａが収縮し、振動板部材２の振動板領域２Ａが下降して加圧液室６の容積が膨張することで、加圧液室６内に記録液が流入し、その後、第２の圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を上げて第２の圧電素子柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板領域２Ａをノズル４方向に変形させて加圧液室６の容積／体積を収縮させることにより、加圧液室６内の記録液が加圧され、ノズル４から記録液の滴が吐出（噴射）される。

そして、第２の圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域２Ａが初期位置に復元し、加圧液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室８から加圧液室６内に記録液が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。

そこで、この液体吐出ヘッドにおける圧電素子部材１２と振動板部材２との接合について図４をも参照して具体的に説明する。なお、図４は圧電素子ユニットの拡大説明図である。
圧電アクチュエータ１０は、前述したように、複数個の圧電素子柱１２ａが溝を介して所定のピッチで形成され、列状に並べて配置された圧電素子部材１２ａをベース部材１３に接合した圧電素子ユニット１１と、複数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂに接着剤接合された振動板部材２とを備え、１つの圧電素子柱１２ａと振動板部材２とは、第１の接着剤２１及び第２の接着剤２２で接着され、第１の接着剤２１は第２の接着剤２２よりも接着速度が速く、第２の接着剤２２は第１の接着剤２１よりも接着強度が強いものとしている。

ここで、第１の接着剤２１としては、可視光硬化型、２液硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型及び湿度硬化型の接着剤を用いることが好ましく、また、第２の接着剤２２としては熱硬化型接着剤を用いることが好ましい。

また、圧電素子柱１２ａには複数の圧電素子柱の並び方向と直交する方向であって、他の列の圧電素子柱と対向しない側の端部（給電部材１４を接続する側の端部）に、端部に向けて開放された凹部である切り欠き部２３を形成し、この切り欠き部２３に第１の接着剤２１を塗布している。ここでは、切り欠き部２３は圧電素子柱１２ａの不活性領域２４より大きい範囲に形成している。なお、不活性領域２４は交互の内部電極が対向しない領域、活性領域２５は交互の内部電極が対向している領域である。

このように構成したので、圧電素子ユニット１１の各圧電素子柱１２ａに第１の接着剤２１及び第２の接着剤２２を塗布して振動板部材２とアライメントした状態で、接着速度が速い第１の接着剤２１を硬化させることにより、圧電素子ユニット１１と振動板部材２とが位置決めされた状態で一次接合が完了し、その後、接合強度が強い第２の接着剤２２を硬化させて、圧電素子ユニット１１と振動板部材２とを強固に接合する。

これにより、圧電素子部材１２の圧電素子柱の並び方向の端部の圧電素子柱１２ａまで実際に使用することができるとともに、十分な接合強度が得られて、接合品質が安定する。

ここで、具体的な例について図５をも参照して説明する。なお、図５は圧電素子ユニットの振動板部材に対する接合工程の説明に供する説明図である。
まず、ノズル板３、リストリクタプレート１Ａ、チャンバープレート１Ｂ、振動板部材２（ポリイミド：厚み４μｍを使用）を積層接合してノズル列の端から端までの長さが１２インチのものを準備した。

一方、ＳＵＳ製のベース部材１３に圧電素子部材１２を接着剤にて接合し、３００ｄｐｉにダイシングを行った後に電気配線を施した圧電素子ユニット１１を準備する。圧電素子ユニット１１の長さは１インチであり、１２個並べてノズル列１２インチに対応した液体吐出ヘッドを構成する。

ここで、１２個の圧電ユニット１１を振動板部材２に接合する場合、２つめ以降の圧電素子ユニット１１を振動板部材２へアライメント接合を行うとき、先に接合した圧電素子ユニット１１が十分に接合されていないと、２つ目のアライメント接合時に先の圧電ユニット１１と干渉したときに簡単に位置ズレを引き起こし不良となる。

そこで、圧電素子ユニット１１の圧電素子柱１２ａの振動板部材２と接触する面側に切り欠き部２３を形成し、切り欠き部２３には速硬化性の高い紫外線硬化型接着剤（第１の接着剤２１）をディスペンスにより塗布した。なお、凹部としての切り欠き部２３は圧電素子柱１２ａの配列方向にダイシングにより溝加工を施すことにより形成した。また、圧電素子柱１２ａの振動板部材２との切り欠き部２３以外の領域以外の接合面には熱硬化型接着剤（第２の接着剤２２）を塗布した。

そして、圧電素子ユニット１１と振動板部材２とをアライメントにより位置合わせを行い、振動板部材２と圧電素子ユニット１１を接触させた状態で、凹部としての切り欠き部２３に塗布した紫外線硬化型接着剤（第１の接着剤２１）に紫外線光を照射し、しっかりと位置決めされた状態で一次接合を完了する。続いて、オーブン等の環境で熱を加えることで熱硬化型接着剤（第２の接着剤２２）を硬化させる。ここでは、接着速度が速い速硬化型の接着剤として紫外線硬化型接着剤を例にしているが、前述したように、速硬化であれば熱硬化、嫌気性、湿度硬化、２液反応型等の接着剤を用いることもできる。

このように、１つの圧電素子柱と振動板部材との接合に接着剤として速硬化性の紫外線硬化型接着剤と接合強度の高い熱硬化型接着剤を利用しているので、圧電素子柱の一部と振動板部材とを瞬時に硬化完了させることができ、圧電素子ユニットのアライメント接合時に位置ズレを生じない。この場合、熱硬化型接着剤を併用することにより接合界面を強固につなぐことが可能となり、安定した接合界面を得ることができる。さらに、圧電素子柱に形成した凹部は開放端側に配置されているので、紫外線光が十分に届き安定した硬化を短時間で完了させることができる。さらに、紫外線硬化型接着剤は凹部にのみ塗布されているので、熱硬化型の接着剤（第二の接着剤）と混ざることがなく、予期せぬ化学反応により接合不良を起こす可能性が少ない。これにより、安定した接合品質を確保することができる。

また、第１の接着剤を塗布する凹部（切り欠き部）を圧電素子柱の不活性領域より小さく（狭く）することで圧電素子柱の変位効率が落ちることを防止できる。一方、第１の接着剤を塗布する凹部（切り欠き部）を圧電素子柱の不活性領域より大きく（広く）することで第１の接着剤を十分に塗布することができるようになり、接合強度を上げることができて、接合ズレなどの不良を低減することができる。

なお、圧電素子ユニットと振動板部材との接合は、例えば、圧電素子部材１２にスリット加工を施す前に半固形の接着剤を圧電素子部材１２の端部（凹部ないし切欠き部を設ける場合にはこれらを含む）にライン状に塗布しておき、その後ダイシングで圧電素子部材１２にスリット加工を施して圧電素子柱に分割ことで、圧電素子柱の端部（凹部ないし切欠き部を含む）に第１の接着剤を塗布した圧電素子部材を得て、振動板部材と接合することもできる。あるいは、振動板部材側の圧電素子柱の端部（凹部ないし切欠き部を含む）に対応する位置に第１の接着剤をライン状に塗布した後、振動板部材と圧電素子ユニットの圧電素子柱との接合を行うこともできる。

さらに、この図５に示すように、複数個の圧電素子ユニットを並べて振動板に接合して一本のつなぎによる長尺ヘッドを構成する場合、駆動部を等ピッチで配置すると、隣り合う圧電素子ユニットの隣り合う圧電素子柱の一方が駆動部となる。そのため、従前のように圧電素子ユニットの端部の圧電素子柱は紫外線硬化型接着剤を用いて、その他の圧電素子柱は熱硬化型接着剤を用いて振動板と接合することができなくなる。これに対して、本発明によれば、圧電素子ユニットの端部の圧電素子柱についても振動板との接合を熱硬化性樹脂（第２の接着剤）で行うようにすることができる。

つまり、圧電素子ユニットの端部の圧電素子柱を駆動部として使用することができ、駆動する圧電素子柱を等ピッチに保って複数個の圧電素子ユニットを１つの振動板に対して連結して配置することができ、１本のつなぎラインヘッドなどの長尺ヘッド化を図ることができる。これによって、本発明に係る圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドを備える後述するようなライン型画像形成装置を構成することができ、高速記録が可能になる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの他の実施形態について図６ないし９を参照して説明する。なお、図６は同ヘッドの圧電アクチュエータを構成する圧電素子ユニットの圧電素子柱に接着剤を塗布した状態の模式的斜視説明図、図７は同じく振動板部材の底面説明図、図８は同じく図７のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する圧電アクチュエータの断面説明図、図９は同じく図７のＣ−Ｃ線に沿う断面に相当するヘッドの要部断面説明図である。

ここでは、前記実施形態と同様に、圧電素子部材１２の第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａ及び第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂには、凹部としての切欠き部２３を圧電素子柱の並び方向であって、他の列の圧電素子柱と対向しない側の端部に形成している。なお、切欠き部２３は不活性領域２４より小さくしている。

そして、第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂの切欠き部２３には第１の接着剤２１（例えば紫外線硬化型接着剤）をディスペンサなどで塗布するとともに、第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂの上面には第２の接着剤２２（例えば熱硬化型接着剤）を全域に塗布している。これに対し、第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａの切欠き部２３には第１の接着剤２１を塗布せず、第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａの上面には第２の接着剤２２（例えば熱硬化型エポキシ接着剤）を全域に塗布している。

一方、振動板部材２の振動板領域２Ａには、圧電素子部材１２の第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａと接合する島状の第１の凸部３１Ａを形成している。また、振動板部材２の振動板領域２Ａ、２Ａ間には、流路部材１の液室間隔壁６Ａに対応して第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂと接合する他の部分と同じ厚みの第２の凸部３１Ｂを形成している。

なお、給電部材１４の電極１５は第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａに対応して設けられている。

これにより、圧電素子ユニット１０を振動板部材２に接合するとき、流路部材１の液室間隔壁６Ａに対応して第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂを位置決めし、前述した実施形態と同様に第１の接着剤２１に紫外線を照射して一次接合を完了した後、熱を加えて第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂ及び第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａの第２の接着剤２２を硬化させて接合を完了する。

このように、液室間隔壁の下に配置される非駆動圧電素子柱にのみ第１の接着剤を塗布し、駆動圧電素子柱には第１の接着剤を塗布しないことにより、接着速度の速い（速硬化の）第１の接着剤の塗布量が多すぎることによりはみ出しが生じた場合でも、振動板領域への接着剤の流れ出しが抑制されるので、振動板領域の変位特性のばらつきを低減することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの更に他の実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドの圧電アクチュエータを構成する圧電素子ユニットの圧電素子柱に接着剤を塗布した状態の模式的斜視説明図である。
ここでは、圧電素子部材１２の第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂには、凹部としての切欠き部２３を圧電素子柱の並び方向であって、他の列の圧電素子柱と対向しない側の端部に形成している。そして、第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）１２Ｂは、切欠き部２３に第１の接着剤２１（例えば紫外線硬化型接着剤）をディスペンサなどで塗布するとともに、その上面には第２の接着剤２２（例えば熱硬化型接着剤）を全域に塗布している。

これに対し、第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）１２Ａには切欠き部２３を形成せず、その上面には第２の接着剤２２（例えば熱硬化型エポキシ接着剤）を全域に塗布している。

このように、非駆動の第２の圧電素子柱にのみ凹部を形成しているので、速硬化性の第１の接着剤を塗布する圧電素子柱を外観上判別でき、誤って駆動の第１の圧電素子柱に速硬化性の第１の接着剤が塗布することを防止できる。また、駆動の第２の圧電素子柱には凹部を形成しないことにより、不活性領域が非常に小さな場合でも第２の圧電素子柱の変位効率を落とすことなく安定した接合を行うことができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る画像形成装置の一例について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、装置本体２０１の内部に画像形成部２０２等を有し、装置本体２０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）２０３を積載可能な給紙トレイ２０４を備え、この給紙トレイ２０４から給紙される用紙２０３を取り込み、搬送機構２０５によって用紙２０３を搬送しながら画像形成部２０２によって所要の画像を記録した後、装置本体２０１の側方に装着された排紙トレイ２０６に用紙２０３を排紙する。

また、装置本体２０１に対して着脱可能な両面ユニット２０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構２０５によって用紙２０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット２０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構２０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ２０６に用紙２０３を排紙する。

ここで、画像形成部２０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド２１１ｋ、２１１ｃ、２１１ｍ、２１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド２１１」という。）を備え、各記録ヘッド２１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ２１３に装着している。なお、記録ヘッド２１１は前述したように複数個の圧電素子ユニットを振動板に連結して接合した圧電アクチュエータを備えているものである。

また、各記録ヘッド２１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構２１２ｋ、２１２ｃ、２１２ｍ、２１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構２１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド２１１と維持回復機構２１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド２１１のノズル面に維持回復機構２１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。

なお、ここでは、記録ヘッド２１１は、用紙搬送方向上流側から、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配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、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設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。さらに、２つのヘッドを段違いで直線状に並べてライン型ヘッドとすることもできる。

給紙トレイ２０４の用紙２０３は、給紙コロ（半月コロ）２２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体２０１内に給紙され、搬送ガイド部材２２３のガイド面２２３ａに沿ってレジストローラ２２５と搬送ベルト２３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材２２６を介して搬送機構２０５の搬送ベルト２３３に送り込まれる。

また、搬送ガイド部材２２３には両面ユニット２０７から送り出される用紙２０３を案内するガイド面２２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構２０５から戻される用紙２０３を両面ユニット２０７に案内するガイド部材２２７も配置している。

搬送機構２０５は、駆動ローラである搬送ローラ２３１と従動ローラ２３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト２３３と、この搬送ベルト２３３を帯電させるための帯電ローラ２３４と、画像形成部２０２に対向する部分で搬送ベルト２３３の平面性を維持するプラテン部材２３５と、搬送ベルト２３３から送り出す用紙２０３を搬送ローラ２３１側に押し付ける押さえコロ２３６と、その他図示しないが、搬送ベルト２３３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クリーニングローラなどを有している。

この搬送機構２０５の下流側には、画像が記録された用紙２０３を排紙トレイ２０６に送り出すための排紙ローラ２３８及び拍車２３９を備えている。

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト２３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ３３４と接触することで正に帯電される。この場合、帯電ローラ２３４の帯電電圧は所定の時間間隔で極性を切り替えることによって、搬送ベルト２３３を所定の帯電ピッチで帯電させる。

ここで、この高電位に帯電した搬送ベルト２３３上に用紙２０３が給送されると、用紙２０３内部が分極状態になり、搬送ベルト２３３上の電荷と逆極性の電荷が用紙２０３の搬送ベルト２３３と接触している面に誘電され、搬送ベルト２３３上の電荷と搬送される用紙２０３上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い、用紙２０３は搬送ベルト２３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト２３３に強力に吸着した用紙２０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。

そして、搬送ベルト２３３を周回させて用紙２０３を移動させ、記録ヘッド２１１から液滴を吐出することで、用紙２０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙２０３は排紙ローラ２３８によって排紙トレイ２０６に排紙される。

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からなる記録ヘッドを備えているので、低コストで、高い信頼性が得られる記録ヘッドを用いて高速で画像を形成することができる。

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。また、本発明に係る圧電アクチュエータは液体吐出ヘッド以外の流体ポンプ、光マイクロデバイスなどにも使用することができる。

本発明に係る圧電アクチュエータを備える本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す外観斜視説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う液室長手方向（液室の並び方向と直交する方向）に沿う断面説明図である。 同じく液室短手方向（液室の並び方向）に沿う断面説明図である。 同じく圧電アクチュエータ部分の拡大説明図である。 同じく圧電素子ユニットの振動板部材への接合工程の説明に供する説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の実施形態の圧電アクチュエータを構成する圧電素子ユニットの圧電素子柱に接着剤を塗布した状態の模式的斜視説明図である。 同じく振動板部材の底面説明図である。 同じく図７のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する圧電アクチュエータの断面説明図である。 同じく図７のＣ−Ｃ線に沿う断面に相当するヘッドの要部断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの更に他の実施形態の圧電アクチュエータを構成する圧電素子ユニットの圧電素子柱に接着剤を塗布した状態の模式的斜視説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成説明図である。

符号の説明

１…流路基板
２…振動板部材
３…ノズル板
４…ノズル
６…加圧液室
１０…圧電アクチュエータ
１１…圧電素子ユニット
１２…圧電素子部材
１２Ａ…第２の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）
１２Ｂ…第１の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）
２１…第１の接着剤
２２…第２の接着剤
２３…切欠き部（凹部）
２１１ｋ、２１１ｃ、２１１ｍ、２１１ｙ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）

Claims (12)

1. 複数個の圧電素子柱が溝を介して所定のピッチで形成され、列状に並べて配置された圧電素子部材と、
   前記複数の圧電素子柱に接着剤接合された振動板部材とを備え、
   前記１つの圧電素子柱と振動板部材とは、第１の接着剤及び第２の接着剤で接着され、前記第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着速度が速く、前記第２の接着剤は第１の接着剤よりも接着強度が強いことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の接着剤は可視光硬化型、２液硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型及び湿度硬化型のいずれかの接着剤であり、前記第２の接着剤は熱硬化型接着剤であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の接着剤は前記複数の圧電素子柱の並び方向と直交する方向で第２の接着剤よりも端部側にあることを特徴とする圧電アクチュエータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電アクチュエータおいて、前記圧電素子柱は第２の接着剤の接着部分に凹部が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
   
5. 請求項４に記載の圧電アクチュエータおいて、前記凹部は端部に向けて開放された切り欠きであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
6. 請求項４又は５に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記凹部は前記圧電素子柱の不活性領域より小さい範囲に形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
7. 請求項４又は５に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記凹部は前記圧電素子柱の不活性領域より大きい範囲に形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、第１、第２の接着剤により接着される第１の圧電素子と、前記第２の接着剤により接着される第２の圧電素子を含むことを特徴とする圧電アクチュエータ。
9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、第１、第２の接着剤により接着される第１の圧電素子柱と、前記第２の接着剤により接着される第２の圧電素子柱を含み、第１の圧電素子柱には第２の接着剤の接着部分に凹部が形成され、第２の圧電素子柱には前記凹部が形成されていないことを特徴とする圧電アクチュエータ。
10. 請求項８又は９に記載の圧電アクチュエータおいて、前記第１の圧電素子柱は駆動電圧が印加されない圧電素子柱であり、前記第２の圧電素子柱は駆動電圧が印加される圧電素子柱であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
11. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の壁面を形成する振動板を圧電アクチュエータで変位させることで前記ノズルから液滴が吐出される液体吐出ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータが請求項１ないし１０のいずれかに記載の圧電アクチュエータであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備えて画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項１１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。

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