JP5365553B2 - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。

液体吐出ヘッドとしては、例えば液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段としての圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電部材に溝加工を施して複数の柱状の圧電素子（圧電素子柱）を形成した圧電アクチュエータを備え、積層型圧電素子のｄ３３またはｄ３１方向の変位で液室に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型ヘッドが知られている。

従来の液体吐出ヘッドやその製造方法に関しては、圧電基板のチャネル加工面と同面にチャネル加工用ブレードを用いて位置合わせ用溝を加工しておき、チャネル基板を作成した後、該チャネル基板の表面から位置合わせ用溝が露出するようにざぐり加工を行い、そのざぐり加工によって露出した位置合わせ用溝を基準位置として、チャネル基板を該基準位置から所定寸法に切断加工するヘッドの製造方法が知られている（特許文献１）。

また、２つの並列配置された圧電部材のベース部材との接合面に、接合方向に凹状とされた段差部が設けられ、段差部には、圧電部材が並列されることにより互いに対向される対向側面に関連するように、接合面に沿う方向におけるベース部材に対する位置調整の基準としてのアライメントマークが設けられ、圧電部材のうちの少なくとも一方には、圧電部材がベース部材に並列しつつ面当接された状態において、接合面に沿う方向において圧電部材の並列方向との直交方向に位置する外端壁面側で段差部を圧電部材の外方に連通するための開口が外端壁面に形成されているヘッドが知られている（特許文献２）。

また、圧電部材を複数の圧電素子柱に分割する分割溝が形成されていない振動板との接合領域に分割溝への接着剤のはみ出しを阻止するためのダミー溝を有するヘッドが知られている（特許文献３）。

特開２００６−３４１４６９号公報 特開２００９−１７２７７８号公報 特開２００３−２２６０１９号公報

ところで、画像形成装置において、高画質化に対応するために液滴の小滴化やノズルの高密度化を図り、高速化に対応するため駆動周波数の高周波数化や１ヘッド当たりのノズル数の増加によるライン型ヘッドに代表されるヘッドの長尺化などが行なわれている。

このようにノズルの高密度化など高集積化に対応するためには、滴吐出特性に大きな影響を与える圧電アクチュエータと振動板部材の位置精度を高精度に接合する必要がある。

この場合、上述したように圧電部材の開口部を設けてアライメント用の溝の検出精度を向上させる構成にあっては、圧電部材を複雑な形状にしなければならないためにコストが高くなり、また、圧電部材と振動板部材とを仮止めするための接着剤の塗布領域を確保するためには圧電部材のサイズが大きくなってしまうといった課題が生じる。

さらに、高集積化によって、アライメント用の溝幅が狭くなった場合においても高精度に検出できるようにすることが要求されている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、小型化を図りながら、位置合わせ時の位置合わせ用溝の検出精度を向上させることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
変形可能な振動板部材を変位させて液滴を吐出させる圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータは、
ベース部材上に並列に固定された少なくとも２つの圧電部材を有し、
前記２つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、
前記圧電部材の一端の段差加工部には、前記振動板部材との位置合わせに用いられる位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は、前記振動板部材との仮止めに用いられる仮止め用の接着剤塗布領域であり、
隣り合う圧電部材間では、前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が前記圧電部材の配列方向で重なっている
構成とした。

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。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、小型化を図りながら、位置合わせ時の位置合わせ用溝の検出精度を向上させることができる。

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、高品質画像を形成することができる。

本発明に係るノズル板を備える本発明に係る液体吐出ヘッドの実施形態の一例を示す概略分解斜視説明図である。 同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの液室短手方向に沿う一例の断面説明図である。 同ヘッドの液室短手方向に沿う一例の断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。 同じく側面説明図である。 比較例に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。 同じく側面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。 同じく側面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。 同じく側面説明図である。 本発明に係る圧電アクチュエータと振動板部材の接合方法に説明に供するの平面説明図である。 比較例に係る圧電アクチュエータと振動板部材の接合方法に説明に供するの平面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。 同じく側面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 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。

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一例について図１ないし図４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は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３及び図４は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う異なる例の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路板（流路基板、液室基板などとも称される。）１と、この流路板１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材２と、流路板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）を吐出する複数のノズル４がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。

流路板１は、流路板１Ａと連通板１Ｂとを接着して構成している。この流路板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、連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。

振動板部材２は、第１層２Ａと第２層２Ｂとで形成されて、第１層２Ａで薄肉部を形成し、第１層２Ａ及び第２層２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材２は、各液室６に対応してその壁面を形成する第１層２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、この振動領域２ａの中に、面外側（液室６と反対面側）に第１層２Ａ及び第２層２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部２ｂが設けられ、この島状凸部２ｂに振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む本発明に係る圧電アクチュエータ１００を配置している。

この圧電アクチュエータ１００は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝３１を加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱１２Ｂとして区別している。そして、駆動圧電柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材２の島状凸部２ｂに接合している。

ここで、圧電部材１２は、圧電材料層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ端面、即ち圧電部材１２の振動板部材２に略垂直な側面（積層方向に沿う面）に引き出して、この側面に形成された端面電極（外部電極）２３、２４に接続し、端面電極（外部電極）２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。

また、圧電部材１２には駆動圧電柱１２Ａに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材（配線部材）としてのフレキシブル配線基板であるＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、図示しないが駆動圧電柱１２Ａに駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が搭載され、ホットメルト接着剤１６でベース部材１３に固定されている。

なお、ここでは、上述したように、圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであり、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱１２Ｂとして、図３に示すように、駆動圧電柱１２Ａと非駆動圧電柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、図４に示すように、すべての圧電柱を駆動圧電柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。

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には各液室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）には撥水層を設けている。

さらに、これらの圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、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を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部から記録液を供給するための供給口を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。

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駆動用圧電柱１２Ａ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柱１２Ａが変位して振動板部材２の振動領域２ａ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、圧電柱１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材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、共通液室１０から液室６内に記録液が充填され、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。

なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式（振動板部材２を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式）、引き−押し打ち方式（振動板部材２を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式）などの方式で駆動することもできる。

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第１実施形態について図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同アクチュエータの平面説明図、図６は同じく正面説明図である。
この圧電アクチュエータは、ＳＵＳ４３０などのベース部材１３上に２本の圧電部材１２、１２が並列に並べられてアクリル系の嫌気性接着剤で接合固定されている。圧電部材１２には、溝３１によって複数の圧電柱１２ａ（駆動柱１２Ａ、１２Ｂの総称で用いる。）が形成されている。

そして、これらの圧電部材１２の両端には、振動板部材３との接合面側に段差加工部１０３Ａ、１０３Ｂが設けられている。ここで、一端の段差加工部１０３Ａの振動板部材３と対向することになる対向面１０４には位置合わせ用溝部１０６が設けられ、他端の段差加工部１０３Ｂの振動板部材３と対向することになる対向面１０７は仮止め用の接着剤（仮接着剤）１０８を塗布する接着剤塗布領域（以下、「対向面１０７」を「接着剤塗布領域１０７」と表記する。）が設けられている。

さらに、隣り合う圧電部材１２、１２間では、位置合わせ用溝部１０６と接着剤塗布領域１０７が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で位置合わせ用溝部１０６と接着剤塗布領域１０７が圧電部材１２、１２の配列方向（短手方向）で重なる（圧電部材１２の長手方向の位置が重なる。）関係で配置されている。

なお、 仮接着剤１０８はアクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型接着剤が好ましいが、アクリル系の瞬間接着剤等を用いてもよい。

ここで、比較例について図７及び図８を参照して説明する。
この比較例は、圧電部材１２の両端部に設けた段差加工部１０３Ａ、１０３に、位置合わせ用溝部１０６と仮接着剤１０８を塗布する接着剤塗布領域１０７を設けたものである。

この比較例のような構成にすると、圧電部材１２の長さが長くなってしまってしまい、工程もより複雑になってしまう。

これに対し、上記実施形態では、圧電部材１２の１つの端部には位置合わせ用溝部１０６及び接着剤塗布領域１０７のいずれかしか設けないので、圧電部材１２の長さを比較例よりも短くすることができる。また、仮接着剤塗布領域の面積も比較例と同等以上の面積を確保することができるため、接着剤強度が低下してしまうおそれもない。

さらに、位置合わせ用溝部１０６が形成された段差加工部１０３Ａは、圧電部材１２の外側に位置しているため、位置合わせを行うときに、段差加工部１０３Ａに側方から光を照射しやすくなるため、溝部１０６の光量を多く確保できる。

つまり、比較例では圧電アクチュエータ１００と振動板部材２との位置合わせを行うときに、両部材間にギャップを設けて側方からの光を確保しながら位置合わせし、その後加圧、接合する必要があり、両部材を当接させた状態での位置合わせや接合後の位置ずれ量を管理することができないという不都合があった。

これに対し、上記実施形態では、位置合わせ用溝部１０６の側方からの光量を多く確保することができるために、圧電アクチュエータ１００と振動板部材２との位置合わせを行うときに、当接状態（例えば弱い力で加圧している状態）でアライメントすることが可能となり、最終加圧状態での位置ずれを最小限に抑えることができる。さらに、接合後の位置ずれ量を管理することが可能となることによって、歩留まりが向上する。

一方で接着剤塗布領域１０７についても比較例同様に側方に開口して設けられているため、紫外線等を側方から照射して硬化させる作業性についても比較例に劣ることはない。

このように、２つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、圧電部材の一端の段差加工部には位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は仮止め用の接着剤塗布領域であり、隣り合う圧電部材間では、位置合わせ用溝部と接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で位置合わせ用溝部と接着剤塗布領域が圧電部材の配列方向で重なっている構成とすることで、小型化を図りながら、位置合わせ時の位置合わせ用溝の検出精度を向上させることができる。

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第２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は同アクチュエータの平面説明図、図１０は同じく正面説明図である。
ここでは、ベース部材１３上の２本の圧電部材１２、１２は、長手方向にずらし量Ｘだけずれた状態で接着接合している。

接着剤塗布領域１０７は、前述のとおり、仮接合強度を確保するためにある程度の面積を必要とする。これに対し、位置合わせ用溝部１０６を形成する段差加工部１０３Ａは、溝部１０６が形成できる長さであればよいので、接着剤塗布領域に揃えて形成すると圧電部材の全長が必要以上に長くなってしまう。圧電部材はコストの高い部品であり、また体積にほぼ比例してコストが上昇するため、このような構成をとることでずらし量Ｘ分だけ圧電部材を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。

また、位置合わせ用溝部１０６を圧電部材１２の長手方向端部のエッジ傍に配置することができるようになるため、位置合わせを行なうときに位置合わせ用溝部１０６を検出するための照明を溝部１０６に容易に近づけることができるようになり、位置検出精度を上げることもできる。

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第３実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１は同アクチュエータの平面説明図、図１２は同じく正面説明図である。
ここでは、圧電部材１２の段差加工部１０３Ｂの接着剤塗布領域１０７には接着剤逃がし用溝部１０９が形成されている。

この接着剤逃がし用溝部１０９により余剰な仮接着剤１０８の流れ出しが防止され、また溝部１０９内に侵入した仮接着剤１０８を硬化させる（例えば紫外硬化型であれば、図１１の図面上下方向から紫外光を照射し、接着剤逃がし用溝部１０９内に紫外光を導入すればよい。）ことによってアンカー効果を得ることができる。これにより、仮接着剤１０８の塗布量の制御が容易になり、また仮接着剤１０８の接合強度の向上を図れる。

この場合、接着剤逃がし用溝部１０９は位置合わせ用溝部１０６と圧電部材長手方向における位置を同じにすることで、共通の溝加工工程で加工ができ、工程を簡略化することができる。

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの振動板部材との接合方法について図１３を参照して説明する。なお、図１３は同接合方法の説明に供する一部を拡大した拡大図とともに示す平面説明図である。
ここでは、前記第１実施形態に係る圧電アクチュエータで説明すると、振動板部材２（前述したようにニッケル電鋳品やＳＵＳ／樹脂フィルム積層品）との位置合わせ工程において、振動板部材２に設けられた長穴１２０に対して、位置合わせ用溝部１０６（１０６Ａ、１０６Ｂで両側を区別して表記する。）を位置合わせする。

このときＸ方向（チャンネルピッチ方向：ノズル配列方向)は、溝部１０６のエッジを検出し、長穴１２０の所望の位置にくるよう調整実施する。Ｙ方向（チャンネルピッチと垂直な方向：圧電部材配列方向）は、圧電部材１２のエッジを検出し、長穴１２０に対して所望の位置にくるように調整を実施する。

ここで、前記比較例に係る圧電アクチュエータについて説明すると、図１４に示すように、Ｘ、Ｙ方向において、溝部１０６Ａ、１０６Ｂの中心、圧電部材１２、１２間中心位置を長穴１２０のそれぞれ中心位置にくるよう位置合わせを実施している。

この比較例の場合、Ｘ方向の位置合わせにおいて、位置合わせ用の溝加工時に発生するチッピング等の影響を受けやすい領域１２１が検出領域となるために、検出ばらつきが大きくなり、結果として位置ずれを生じるという不都合がある。

これに対し、本発明に係る圧電アクチュエータでは、検出する溝部１０６のエッジ長さＡを長くすることで、検出するばらつきを小さくすることができる。また、高集積アクチュエータの場合は、位置合わせ用の溝部１０６の幅も狭くなるため、検出ばらつきを小さくするためには、高倍率のカメラを用いる必要があるが、高倍率カメラを用いるときには検出するエリアも小さくなるため、図１３、図１４で示される長穴の長さも制限される。このように、長さの制限された長穴においては、限られた長さの中で溝エッジ長さＡを長く確保できる図１３のような構成が特に好ましい。

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第４実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同アクチュエータの平面説明図、図１６は同じく正面説明図である。
ここでは、接着剤逃がし用溝部１０９の形状を位置合わせ用溝部１０６とは異なる形状としている。なお、溝加工の加工性を考慮して、位置合わせ用溝部１０６が隣接する接着剤塗布領域１０７まで延長されて形成されていてもよいし、逆に接着剤逃がし用溝部１０９が隣接する対向面１０４まで延長されて形成されていてもよい。

位置合わせ用溝部１０６と接着剤逃がし用溝部１０９とに要求される構成（幅、深さなど）、工程（加工速度など）は当然ながら異なり、両者を同一加工工程では形成できない場合がある。具体的には、位置合わせ用溝部１０６は前述したチッピングの発生をできるだけ抑えるために低速で加工を行なう必要がある。また、エッジ検出のコントラストを確保するために、ある程度の深さも必要となる。一方で、接着剤逃がし用溝部１０９には、接着剤を保持する体積をかせぐために、深さよりもむしろ幅もしくは本数が必要となる。本数を複数加工するためには、加工時間が長くなることも考慮し、加工速度も高速にする必要が生じる。

したがって、両方の溝部は独立して設けることが好ましく、これにより、接着剤の流れ出しの抑制と接合位置精度の確保の確実な両立が可能となる。また、両方の溝を配列された他の圧電部材にまで延長することにより、溝加工を一括して形成でき、工程を簡略化することもできる。

上述した液体吐出ヘッドでは本発明に係る圧電アクチュエータを圧電アクチュエータ１００として備えるので、滴吐出特性のバラツキが低減する。

なお、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１８は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、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。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）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２８３と、増粘したインク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うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインク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うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６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２５１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２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２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２４２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２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質画像を形成することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図１９を参照して説明する。なお、図１９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、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３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４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３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の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。

また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７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４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７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４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。

ここで、画像形成部４０２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４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１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４１３に装着している。

また、各記録ヘッド４１１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４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」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４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２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４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエロー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インクを供給する液体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。

給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１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４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。

また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。

搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した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４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９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４３３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４３４と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３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４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６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を備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高速で、高画質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、狭義のインク以外の液体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。

１ 流路板（流路基板）
２ 振動板部材
３ ノズル板
４ ノズル
６ 液室
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
１２Ａ 駆動柱
１２Ｂ 非駆動柱
１２ａ 圧電柱
１３ ベース部材
１０３Ａ、１０３Ｂ 段差加工部
１０４ 対向面
１０６ 位置合わせ用溝部
１０７ 接着剤塗布領域（対向面）
１０８ 仮接着剤
１０９ 接着剤逃がし用溝部

２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ 記録ヘッド

Claims (5)

1. 変形可能な振動板部材を変位させて液滴を吐出させる圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドであって、
   前記圧電アクチュエータは、
   ベース部材上に並列に固定された少なくとも２つの圧電部材を有し、
   前記２つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、
   前記圧電部材の一端の段差加工部には、前記振動板部材との位置合わせに用いられる位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は、前記振動板部材との仮止めに用いられる仮止め用の接着剤塗布領域であり、
   隣り合う圧電部材間では、前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が前記圧電部材の配列方向で重なっている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記隣り合う圧電部材は、長手方向の位置がずれて固定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。
3. 前記接着剤塗布領域となる段差加工部にも溝部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記接着剤塗布領域となる段差加工部に形成された溝部の形状が、前記位置合わせ用溝部の形状と異なることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
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を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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