JP2008207399A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力発生素子に駆動信号を伝送するために、装置本体と液体吐出ヘッドとの間に設けられる配線部材を省略する接続レス化及び信頼性の向上を図る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】ヘッド１０の最上面（ノズル形成面１０Ｂの反対側面）１０Ａには、圧電素子２０に電力を供給する光発電素子２２が設けられている。光発電素子２２の上部電極３２と圧電素子２０の上部電極２０とは配線３４を介して導通しており、光発電素子２２に所定の強さの光を照射すると、光の照射タイミングで光の強さ（光量）に応じた電力が圧電素子２０に供給されて圧電素子２０が変形しノズル１２から液体が吐出される。光発電素子２２の発生電力を増幅する増幅回路を備え、光発電素子の発電能力を補うように構成する態様も好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に係り、特にノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドの構造に関する。

一般に、インクジェットヘッドに備えられた多数のノズルから記録媒体上にインク液滴を吐出して所望の画像を形成するインクジェット記録装置が広く用いられている。インクジェットヘッドには、各ノズルから吐出するインクに吐出力を付与する圧力発生素子として圧電素子やヒータが各ノズルのそれぞれに対応して設けられ、この圧力発生素子は、装置本体に設けられた制御系から送出される駆動信号に応じて動作し、圧力発生素子の動作に応じてノズルからインク液滴が吐出される。

圧力発生素子に与えられる駆動信号は、フレキシブルケーブルなどの配線部材を介して装置本体からインクジェットヘッドへ伝送され、更に、インクジェットヘッド内に設けられた配線を介して圧力発生素子へと伝送される。

インクジェットヘッドと装置本体とをつなぐ配線部材が装置内を引き回されて長くなると、駆動信号の減衰や波形ひずみが生じてしまうことが懸念されるとともに、耐ノイズ性能の観点からも不利である。また、ノズル数の増加に伴い圧力発生素子数が増加し、更に圧力発生素子への配線数が増加して配線部材内の配線密度が高くなると、近接する配線によって伝送される駆動信号の間に電気的クロストークが発生する恐れがある。このような駆動信号の波形ひずみや電気的クロストークの発生はインク吐出特性に悪影響を及ぼしてしまう。上述した様々な問題に対して、プリントヘッドアセンブリにおけるインクジェット素子等の流体射出素子を光学的に駆動する方法が提案されている（特許文献１）。即ち、特許文献１に記載された発明では、流体射出アレイに設けられる感光性駆動素子は光センサを含んで構成され、光源から発せられた光線によって光センサに結合した射出素子をトリガするように構成され、流体射出素子への配線の簡略化が実現されている。
特開２００４−２５８７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、光センサを用いて射出素子をトリガするものの、電源装置からプリントヘッドアセンブリへ射出素子を動作させるための電力を供給する必要があり、プリントヘッドアセンブリからの引出配線（配線部材）が必要になる。したがって、配線部材の削減にはつながらない。また、プリントヘッドアセンブリに引出配線が接続されるので、プリントヘッドアセンブリの交換作業が複雑になってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、圧力発生素子に駆動信号を伝送するために、装置本体と液体吐出ヘッドとの間に設けられる配線部材を省略する接続レス化及び信頼性の向上を図る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルから吐出される液体が収容される圧力室に設けられ、前記圧力室内の液体に吐出力を付与する吐出力発生手段を具備する吐出ブロックと、光が照射されると電力を発生する光発電素子を含み、前記光発電素子から発生させた電力を前記吐出力発生手段に供給する電力供給手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光を照射すると電力を発生する光発電素子を含む電力供給手段から吐出力発生素子へ電力を供給するように構成されるので、外部から吐出力発生手段の駆動に必要な電力を供給することなく、すべてヘッド内でまかなうことができる。また、液体吐出ヘッドと吐出力発生手段に電力供給を行う電力供給手段とを接続する配線部材が不要となり、液体吐出ヘッドの信頼性が向上するとともに部品点数を削減でき、組立容易性の向上が見込まれる。

吐出力発生手段には、圧力室を変形させて圧力室内の液体を加圧する圧電素子や、圧力室内の液体を加熱して圧力室内にバブルを発生させるヒータなどの吐出力発生素子が挙げられる。

電力供給手段に光発電素子の発生電力を増幅する電力増幅手段を備え、増幅手段を用いて電力供給手段から吐出発生素子に対して必要な電力を供給する態様も好ましい。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記光発電素子は、前記吐出ブロックの上面に配設されることを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、光発電素子を吐出ブロックの上面に配設することで、吐出ブロック及び液体吐出ヘッドの小型化に寄与する。

吐出力発生手段として圧電素子などの吐出力発生素子を備える態様では、吐出力発生素子が配設される面と平行な面に光発電素子を備える態様が好ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記光発電素子は、前記吐出ブロックの上面に立てられたパネルに配設されることを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、光発電素子の（受光部の）大面積化を実現しつつ、液体吐出ヘッドの水平方向の大型化を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、複数のノズルを備える態様（例えば、多数のノズルが２次元状に配置されたマトリクス型ヘッド）に特に効果を発揮する。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記パネルは、前記吐出ブロックと着脱可能な構造を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、光発電素子が配設されたパネルと液体吐出ヘッド本体とを着脱可能に構成することで、パネルのみの交換や本体部のみの交換が可能となり、メンテナンス性が向上する。

パネルと吐出ブロックとの着脱可能な構造には、パネル及び吐出ブロックの少なくとも何れか一方にコネクタを備える態様がある。例えば、ノズル及び圧力室、圧力発生素子を含む吐出ブロックにコネクタを備えるとともに、パネルの端部をコネクタと嵌合する構造とする態様や、パネル及び吐出ブロックの両方に互いに嵌合するコネクタ（プラグ、レセプタクル）を備える態様がある。

また、上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出するノズルから吐出される液体が収容される圧力室に設けられ、前記圧力室内の液体に吐出力を付与する吐出力発生手段を具備する吐出ブロックと、前記吐出ブロックに配設され、光を照射されると電力を発生する光発電素子を含み、前記光発電素子から発生させた電力を前記吐出力発生手段に供給する電力供給手段と、を具備する液体吐出ヘッドと、前記光発電素子に光を照射する発光素子を含む光照射手段と、前記光照射手段から照射する光の強度を可変させて前記吐出力発生手段に供給される電力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、吐出力発生手段に電力を供給する電力供給手段を液体吐出ヘッドに設けることで、吐出力発生手段と電力供給手段との間の配線抵抗を小さくすることができ、吐出力発生手段に印加される電圧の波形なまりが抑制される。また、電気的クロストークも防止される。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記光発電素子が前記吐出ブロックの上面に立てられたパネルに設けられる構造を有し、前記光照射手段は、前記発光素子が前記光発電素子と対向するように設置されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、ミラーなどの光学系やメカ駆動系を用いることなく光発電素子に光を照射することができるので、例えば、メカ駆動系の動作に伴う振動などによる信頼性の低下を回避でき、ミラーなどの光学系やメカ駆動系を用いる態様に比べて高い信頼性を得ることが容易であり、装置全体の小型化が可能である。

また、発電能力の向上を図る目的で光発電素子を大面積化（大型化）したとしても、レーザー光を用いる場合にはレーザー光の焦点を絞る必要があるので、レーザー光が照射される面積が小さくなってしまい、大面積の光発電素子に効率よく光を照射することが困難である。一方、請求項６に係る発明では大面積の光発電素子に効率よく光を照射することができるので、光発電素子の受光面積の大面積化により発電能力の向上が可能である。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出するノズルから吐出される液体が収容される圧力室に設けられ、前記圧力室内の液体に吐出力を付与する吐出力発生手段を具備する吐出ブロックを製造する工程と、光照射手段から光を照射すると電力を発生する光発電素子が設けられたパネルを製造する工程と、前記吐出ブロックと前記パネルとを接合して、前記吐出ブロックに備えられた吐出力発生素子と前記パネルに設けられた前記光発電素子とを導通させる工程と、を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、吐出力発生手段が設けられる吐出ブロックと、光発電素子が設けられたパネルを別々に作製した後にこれらを組み立てるので、吐出ブロック及びパネル（光発電素子）を別々に検査することができ、良品同士を組み上げることで液体吐出ヘッドの歩留まりの向上が見込まれる。

本発明によれば、光を照射すると電力を発生する光発電素子を含む電力供給手段から吐出力発生素子へ電力を供給するように構成されるので、外部から吐出力発生手段の駆動に必要な電力を供給することなく、すべてヘッド内でまかなうことができる。また、液体吐出ヘッドと吐出力発生手段に電力供給を行う電力供給手段とを接続する配線部材が不要となり、液体吐出ヘッドの信頼性が向上するとともに部品点数を削減でき、組立容易性の向上が見込まれる。

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。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッド（以下、ヘッドという。）１０の立体構造の概略を示す断面図であり、図２はヘッド１０の上面（液体が吐出される面と反対側の面）１０Ａ側からみた平面図である。

図1に示すヘッド１０は、液体吐出面（図１における下側面）１０Ｂに液体を吐出するノズル１２を１つ備え、吐出側流路１４を介してノズル１２と連通し、ノズル１２から吐出される液体が収容される圧力室１６と、ステンレス等の金属材料が適用され、圧力室１６の天井面（上面）を構成する振動板１８と、振動板１８の圧力室１６と反対側に設けられ、圧力室１６に収容されている液体に吐出圧力を付与する圧電素子２０と、を具備する吐出ブロックを備え、振動板１８の圧電素子２０が配設される面と同一の面に設けられ、光源ブロック（光照射手段）から光を照射されると、その光の強さ（エネルギー）に応じた電力を発生し、圧電素子２０の駆動電力源として機能する光発電デバイス２２と、を備えて構成されている。

また、圧力室１６は、圧力室１６の底面に対して水平方向に形成され、一方の端部が圧力室１６と直接接合される水平流路２４Ａと、水平流路２４Ａに対して垂直方向に形成され、一方の端部が水平流路２４Ａと接合されるとともに他方の端部が供給側液室２６の上面に接合される垂直流路２４Ｂと、から構成される供給側流路（供給絞り）２４を介して供給側液室２６と連通する構造を有している。供給側流路２４は水平方向に形成された溝状の流路である水平流路２４Ａと、垂直方向に形成された穴状の流路である垂直流路２４Ｂとを組み合わせて構造を有している。

供給側液室２６は、ヘッド１０の上面１０Ａに設けられた液供給口２８と連通し、ヘッド１０の外部に設けられた液供給系（不図示）から液供給口２８を介して供給側液室２６へ液体が補充される。

圧電素子２０は、下面側に振動板１８と兼用される下部電極を備えるとともに、下部電極（振動板１８）と反対側の上面側に上部電極３０を備える構造を有し、上部電極３０と下部電極との間に所定の駆動電圧を印加することで撓み変形を生じ、圧電素子２０の撓み変形に応じて圧力室１６が変形することで、圧力室１６の体積変化に相当する液体がノズル１２から吐出される。ノズル１２から所定の量の液体が吐出された後に、圧電素子２０及び圧力室１６が吐出動作前の初期状態（静定状態）に戻ると、供給側液室２６から供給側流路２４を通って圧力室１６に新たな液体が供給される。

圧電素子２０に電力供給を行う光発電デバイス２２は、下面側に振動板１８と兼用される下部電極を備えるとともに、下部電極（振動板１８）と反対側の上面側に上部電極３２を備え、光発電デバイス２２の上部電極３２と圧電素子２０の上部電極３０とは配線３４で導通し、光発電デバイス２２の下部電極と圧電素子２０の下部電極とは、振動板１８によって同電位となっている。

上述した構造を有するヘッド１０は、光源ブロック（図１中不図示、図３に符号５２で図示）から光発電デバイス２２へ光（図１に矢印線Ｌで図示）が照射されると、光発電デバイス２２は受光した光の強さに比例した電力を発生し、光発電デバイス２２で発生した電力は圧電素子２０に供給される。即ち、圧電素子２０の動作タイミングに同期して光源ブロックから光発電素子２２に光を照射することで、光発電素子２２から電力供給を受けた圧電素子２０が動作する。

詳細は後述するが、本例の光源ブロックは光発電デバイス２２が圧電素子２０を動作させるために必要な電力を発生させることができる光の強さを照射可能であればよく、ＬＥＤ（ＬＥＤアレイ）やレーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子が好適に用いられる。もちろん、ＬＥＤやＬＤ以外の発光素子を適宜用いてもよい。

図２に示すように、ヘッド１０の上面１０Ａ（振動板１８の圧電素子配設面）には、全面にわたって圧電素子２０の上部電極３０を囲むように光発電デバイス２２が配設されている。このように、ヘッド１０の最外面の全面にわたって光発電デバイス２２を配設することで、光発電デバイス２２の有効面積（図４に図示する受光素子７０の表面積）をより大きくすることが可能となる。

一般に、光発電デバイス２２の発電能力は受光素子の受光面積に比例するので、光発電デバイス２２からより大きい電力を取り出すためには、受光素子の受光面積をより大きくする必要がある。即ち、光発電デバイス２２を図２に図示するような構造とすることで、所定の電力供給能力を維持できる受光素子の受光面積の確保が可能である。また、必要な光発電デバイス２２の受光素子の受光面積を振動板１８と平行な面内で確保することで、ヘッド１０の小型化が可能である。なお、図２に示す符号２８は、上述したヘッド１０の内部へ液体を供給する液供給口２８の開口部（ヘッド１０外部の液供給系に接合される液流路部材が接合される接合部）である。

図３には、光発電デバイス２２を用いた圧電素子駆動回路ブロック５０及び光発電デバイス２２に光を照射する（光エネルギーを供給する）光源ブロック５２の一例を示す。

図３に示す圧電素子駆動回路ブロック５０は、電力源として機能する光発電デバイス２２と、圧電素子２０と並列接続される安定化コンデンサ５４と、を有している。図３に示す安定化コンデンサ５４によって、光発電デバイス２２から圧電素子２０に供給される電圧の変動が抑制される。

また、装置側に設置される光源ブロック５２は、制御系（図１７の光源ドライバ７８４）から制御信号５６が入力されるとトランジスタ５８がオンになり、電源（１２Ｖ）６２から発光素子６０に電流が流れて発光素子６０は発光する。また、トランジスタ５８がオフになると発光素子６０への電流が遮断されて発光素子６０はオフになる。

トランジスタ５８と発光素子６０との間に設けられている抵抗器６３（Ｒ１）は、発光素子６０に流れる電流を制限する電流制限抵抗であり、電源６２とグランド６４との間に設けられている抵抗器６５（Ｒ２）及びコンデンサ６６は光源ブロック５２の電源電圧（１２Ｖ）の安定化回路を構成している。

即ち、光発電デバイス２２の光電効果によって、光発電デバイス２２は光源ブロック５２から照射される光の強さに応じた電力を発生するので、圧電素子２０の駆動タイミングに同期して、圧電素子２０の動作量に応じた強さを有する光を光源ブロック５２から光発電デバイス２２に照射すると、圧電素子２０に所定の駆動電圧が印加されて圧電素子２０が動作する。

言い換えると、光源ブロック５２から照射される光が圧電素子２０の駆動指令信号（圧電素子２０の駆動タイミング情報と動作量（変形量）情報を有する信号）として機能し、光発電デバイス２２は圧電素子２０の駆動電力の電力源として機能し、光源ブロック５２から照射される光をトリガとして制御される。

図４には、図３に示す光発電デバイス２２の等価回路を示す。図４に示す光発電デバイス２２は、光源から照射される光の強さに応じた電力を発生する受光素子７０と、圧電素子（図４には不図示）の変形によって生じる電力が受光素子７０へ逆流することを防止する逆流防止用ダイオード７２と、内部抵抗７４（Ｒｓ）と、並列抵抗７６（ＲＳＨ）と、から構成されている。図４に図示するＪｐｈは受光素子７０の光電流密度（ｍＡ／ｍｍ^２）であり、Ｓは受光素子の受光面積（表面積、ｍｍ^２）である。即ち、Ｊｐｈ×Ｓが受光素子７０の光発電能力を表している。

なお、光源ブロック５２が照射されるエネルギーの不足や光発電デバイス２２の発電効率の低下によって、光発電デバイス２２から圧電素子２０を駆動するための十分な電力が得られない場合には、図５に示すように、圧電素子駆動回路ブロック５０に昇圧回路ブロック７８を設ける態様が好ましい。昇圧回路ブロック７８の詳細構成の図示は省略するが、昇圧回路ブロック７８には公知の昇圧回路（電圧増幅回路）を適用可能である。また、昇圧回路ブロック７８を光発電デバイス２２が設けられる同一層に作り込む構造とすることで圧電素子駆動回路ブロック５０内の配置構造や配線構造などが簡素化され好ましい。なお、光発電デバイス２２単独で（光発電デバイス２２に付随して昇圧回路ブロック７８を備えることなく）、圧電素子２０を駆動するための十分な電力を発生可能であれば、光発電デバイス２２の応答速度が増し、光源ブロック５２から光発電デバイス２２に光を照射している間だけ圧電素子２０に電圧が印加され、光源ブロック５２から照射される光の強さを調整することで電圧波形も調整可能である。

即ち、光電効果による電子の移動を利用するために光発電デバイス２２は応答速度が速く、電気抵抗が小さいので波形なまりも小さくなり、圧電素子２０に印加される駆動信号の電圧波形の細かい調整が可能であるために高粘度の液体吐出に有利である。即ち、波形なまりが小さいので、電圧波形の細かな調整で高粘度液の吐出に最適な電圧波形を送ることができる。

ここで、光発電デバイスの発電（電気エネルギー供給）能力とインク吐出のために必要なエネルギーとの関係について説明する。図３（図５）に示す発光素子６０にＬＥＤや高出力半導体レーザーを適用する場合には、発光素子６０の照射エネルギーは５００ｍＷ〜１５００ｍＷ程度であり、光発電デバイス２２の受光効率が５０％程度とすると光発電デバイス２２の変換効率は６％〜１０％程度となる。上述した条件から光発電デバイス２２から圧電素子２０へ供給可能な電力を求めると１５ｍＷ〜７５ｍＷとなる。

一方、圧電素子２０が１回の吐出動作で必要とするエネルギー（平均電力）は５０ｍＷ程度であり、例えば、発光素子６０の照射エネルギーが１５００ｍＷを確保でき、光発電デバイス２２の変換効率として７％を確保できれば、圧電素子２０が１回の吐出動作で必要とするエネルギーとして５０ｍＷを光発電デバイス２２から圧電素子２０へ供給可能である。

圧電素子２０の動作において、電圧波形の立ち上がりエッジ等で瞬間的に必要とする最大の電流５０ｍＡを光発電デバイス２２で発生させるためには、光電流密度が０．２５（ｍＡ／ｍｍ^２）程度の光発電デバイスを用いると、当該光発電デバイスの受光素子７０の表面積は２５０ｍｍ^２となる。即ち、ヘッド１０内には１ノズルあたり２５０ｍｍ^２の表面積の受光素子７０を有する光発電デバイス２２を配設する面積が必要となる。

なお、上述した光発電デバイス２２の発電能力は、今後更なる光発電デバイスの発電効率の向上や、圧電素子２０の電気／機械変換効率の向上、光発電デバイス２２の製造工程の微細化が進むことで、より小さな回路面積とより小さな光発電デバイス２２により圧電素子２０を駆動することが可能となり、圧電素子２０の上部電極３０と同程度の面積の光発電デバイス２２により圧電素子２０の駆動が可能となる。

次に、上述した構造を有するヘッド１０を用いた具体例について説明する。図６には、ヘッド１０の具体的な実施態様としてシリアル型ヘッドを例示する。図６に示すシリアル型ヘッドは、記録媒体（不図示）の幅方向よりも短い長さのヘッドを、記録媒体の幅方向に走査させながら記録媒体の幅方向の液体吐出を行い、記録媒体の幅方向の１回の液体吐出が終了すると、記録媒体とヘッドとを記録媒体の幅方向と直交する方向に所定の量だけ移動させ、再び記録媒体の幅方向に走査させながら記録媒体の次の領域に対して液体吐出を行い、この動作を繰り返すことで記録媒体の全領域にわたって液体を吐出するように構成されている。

即ち、ヘッド１０は、平行な２本のガイド８０，８２に支持されるとともにガイド８０，８２に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ８４に搭載され、装置本体側に固定された光源ブロック５２からヘッド１０の上面１０Ａの設けられた光発電デバイス２２（図６中不図示）に光が照射されるように構成されている。

図６の矢印線で示す走査方向Ｍにキャリッジ８４を走査させながら、液体吐出のタイミングに同期して光源ブロック５２から光を照射することで、ヘッド１０に設けられたノズル（図６中不図示）から液滴が吐出される。

図６に示す態様では、装置本体とキャリッジ８４とをつなぐ圧電素子２０に印加する駆動信号を伝送するための配線部材（ケーブル）が不要となり、装置内の配線構造の簡素化に寄与する。なお、１つの光源ブロックでヘッド１０の走査範囲に対して均一な強さ（光量）の光を照射することが難しい場合には、ヘッド１０の走査に同期して光源ブロック５２を走査させる走査機構（ヘッド１０の走査機構とは別の走査機構）を備える態様が好ましい。

図７には、ヘッド１０の他の実施態様を示す。図７に示す態様では、光源ブロック５２がヘッド１０とともにキャリッジ８４に搭載されている。図７に示す態様では、ヘッド１０と光源ブロック５２とを近接配置することができるので、ヘッド１０に設けられた光発電デバイス２２への光の照射効率を向上させることが可能となる。また、図６に示す態様に比べて光源ブロック５２の小型化が可能であるとともに、光の直進性（拡散性）の条件が緩和されるので、光源ブロック（光源の種類）の選択範囲を広げることができる。

上記の如く構成されたヘッド１０では、吐出力発生手段として機能する圧電素子２０に電気的エネルギー（駆動電力）を供給する光発電デバイス２２をヘッド１０に備え、ノズル１２から液体を吐出するタイミングで光発電デバイス２２に光を照射して圧電素子２０を動作させるので、圧電素子２０に供給される駆動信号を伝送するためにヘッド１０とヘッド１０の外部（駆動ＩＣ等の駆動波形発生手段やスイッチＩＣなどが搭載された制御基板）とをつなぐフレキシブル基板等の配線部材が不要となる。

即ち、圧電素子２０を駆動するための電力をヘッド外部（例えば、前記制御基板）から供給しないので、光源ブロック５２と光発電デバイスとの間が接続レスとなり、接続レス化によって信頼性が向上するとともに、部品点数の削減及び組立性の向上（組立工程の簡略化）が見込まれ、ヘッド設計の自由度が飛躍的に向上し、更に、コネクタなどの接続のための部材が不要となりヘッドの小型化にも寄与する。

また、圧電素子２０を駆動するための電力をヘッド外部から供給するための配線部材を省略することで、耐ノイズ性能の向上が見込まれるとともに、配線部材の配線抵抗等に起因する駆動信号の波形なまりを回避することができる。

上述したヘッド１０の製造方法には、複数のキャビティプレートを積層してヘッドを作製する態様が好ましい。即ち、ノズル１２が形成されるノズルプレートと、吐出側流路１４及び供給側液室２６が形成される流路プレートと、圧力室１６が形成される圧力室プレートと、振動板１８と、圧電素子２０及び光発電デバイス２２が形成されるプレートと、を別々の工程で作製し、これらを順に積層するとともに加圧や加熱などを適宜用いて接合してヘッド１０を作製する態様が好ましい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。

図８には、複数のノズル１１２を備えたヘッド１００を示す。図８に示すヘッド１００は、液体吐出面１００Ｂに形成された２つのノズル１１２Ａ，１１２Ｂを有し、２つのノズル１１２Ａ，１１２Ｂのそれぞれに、吐出側流路１１４、圧力室１１６、供給側流路１２４及び圧電素子１２０を含む吐出ブロックを備えている。

また、図８に示すヘッド１００（吐出ブロック）は、２つのノズル１１２Ａ，１１２Ｂに対して共通の振動板１１８（２つの圧電素子１２０の下部電極（共通電極）と兼用）と、２つのノズル１１２Ａ，１１２Ｂのそれぞれと連通する１つの圧力室１１６に対して共通の供給側液室１２６を備えている。

図８に示す態様では、振動板１１８の圧電素子配設面１００Ａに対して垂直に立てられたパネル１０２を備え、パネル１０２の圧電素子配設面１００Ａに対して垂直となる面（垂直面）１０２Ａには、２つの圧電素子１２０のそれぞれに駆動電力を供給する２つの光発電デバイス１２２が設けられている。パネル１０２に設けられた２つの光発電デバイス１２２は同一サイズの受光素子を備え、同一の発電能力を有している。図８には、光発電デバイス１２２が１つだけ図示されているが、２つの光発電デバイス１２２は図８の紙面を貫く方向に沿って配設されている。

なお、ヘッド１００にパネル１０２を立てる実施態様には、コネクタを用いてヘッド１００（吐出ブロック）とパネル１０２とを接合してもよいし、接着剤を用いてヘッド１００（吐出ブロック）とパネル１０２とを接合してもよい。

図８には、スロットタイプの（コネクタのコンタクト部に被接合物をはさみ込む構造を有する）コネクタ１０３を用いてヘッド１００とパネル１０２とを接合する態様を図示する。例えば、ヘッド１００の振動板１１８の圧電素子配設面１００Ａにはコネクタ１０３が設けられ、コネクタ１０３を介してヘッド１００とパネル１０２は機械的に接合されるとともに、コネクタ１０３の内部で電気的に接合される。

また、図８にはヘッド１００に対してパネル１０２を垂直に立てる態様を図示したが、パネル１０２をヘッド１００に対して斜めに立てる態様（ヘッド１００とパネル１０２のとのなす角が０°を超え、９０°未満となるようにパネル１０２が配設される態様）も可能である。

コネクタ１０３を介してヘッド１００とパネル１０２とを接合する態様、即ち、ヘッド１００とパネル１０２とを着脱可能に構成することで、ヘッドチップ１００’のみの交換や、パネル１０２のみの交換が可能となり、メンテナンス性が向上する。また、ヘッド１００とパネル１０２とを別々の製造工程で製作することができ、それぞれ部材の製造歩留まりの向上及び、液体吐出ヘッド全体としての製造歩留まりの向上が見込まれる。

また、図８には図示しないが、パネル１０２の垂直面１０２Ａに配設される２つの光発電デバイス１２２のそれぞれに対応して、光源ブロック５２には２つの発光素子が設けられている。光源ブロック５２に設けられる２つの発光素子は、対応する圧電素子１２０の駆動タイミングに同期してオンオフが制御されるとともに、各圧電素子１２０の動作量（即ち、液体の吐出量のデータ）に応じて発光強度が制御される。

図８に示す光発電デバイス１２２は、パネル１０２側の面に共通電極１２３を備えるとともに、パネル１０２と反対側の面に個別電極１２５を備え、パネル１０２には、ヘッド１００に設けられるコネクタ１０３のコンタクト部に挿入される接合部（不図示）が設けられるとともに、接合部の一方の面には共通電極１２３から引き出された第１の取出電極（不図示）が設けられ、接合部の他方の面には各個別電極１２５から引き出された第２の取出電極（不図示）が設けられている。

コネクタ１０３のパネル１０２（接合部）が挿入されるコンタクト部には、パネル１０２の第１の取出電極と接触する第１の接触電極（不図示）と、第２の取出電極と接触する第２の接触電極（不図示）が設けられ、第１の接触電極は、水平配線１３Ｃを介して振動板（共通電極）１１８と導通し、第２の接触電極は、水平配線１３４Ａ及び垂直配線１３４Ｂを介して圧電素子１２０の上部電極１３０と導通する。

即ち、２つの光発電デバイス１２２の共通電極１２３は圧電素子１２０の下部電極と兼用される振動板１１８とコネクタ１０３及び垂直配線１３４Ｃを介して導通し、光発電デバイス１２２の個別電極１２５は、振動板１１８の圧電素子配設面１００Ａに圧電素子１２０を避けて積層される配線層１３１の水平面１３０Ａに設けられた水平配線１３４Ａとコネクタ１０３を介して接合される。更に、配線層１３１の水平面１３０Ａに設けられた水平配線１３４Ａは、配線層１３１を貫通するように垂直方向に設けられる垂直配線１３４Ｂを介してそれぞれに対応する圧電素子１２０の上部電極１３０と導通している。

図８に例示したような複数のノズル１１２のそれぞれに対応して光発電デバイス１２２を備える態様では、各圧電素子１２０の駆動に必要なエネルギーを発生可能な光発電デバイス１２２を圧電素子の数と同じ数だけ振動板１１８の圧電素子配設面１００Ａに備えるとヘッド１００の圧電素子配設面１００Ａの面方向に大型化してしまうので、ヘッド１００の圧電素子配設面１００Ａに対して垂直に立てられたパネル１０２を備え、パネル１０２の垂直面１０２Ａに圧電素子の数と同じ数だけの光発電デバイス１２２を配設することで、複数のノズル１１２を備えるヘッド１００において、圧電素子配設面１００Ａの面方向の大型化を回避することができる。

また、パネル１０２の高さ（パネル１０２の振動板１１８と垂直方向の長さ）を大きくすることでヘッド１００の面方向の大きさを大きくすることなく光発電デバイス１２２の有効面積をパネル１０２の高さ方向に広げることができ、光発電デバイス１２２の発電能力の向上を図ることができる。

なお、図８には２つのノズルを備える態様を例示したが、図８の紙面垂直方向に複数のノズルが設けられた（ヘッド１００の液体吐出面１００Ｂに多数のノズル１１２が２次元状に配置される）態様にも本発明を適用可能である。なお、図８には光発電デバイス１２２に光を照射する光源ブロックを図示しないが、光源ブロックはヘッド１００の外部の装置側に固定してもよいし、ヘッド１００が搭載されるキャリッジ（図７参照）にヘッド１００とともに搭載してもよい。更に、ヘッド１００を走査させる走査機構（図６、７参照）とは別の独立した走査機構によりヘッド１００の走査に同期させて光源ブロックを走査させてもよい。

〔ヘッドの製造方法の説明〕
次に、図９及び図１０を用いて図８に示すパネル１０２を搭載したヘッド１００の製造法について説明する。

図８に示すヘッド１００の製造方法には、ヘッド１００の吐出ブロック（ヘッドチップ）と光発電デバイス１２２が設けられたパネル１０２を別々に作製し、吐出ブロックとパネル１０２とを組み立ててヘッド１００を作製する方法が好ましい。即ち、図８に示すヘッド１００のうちパネル１０２を除いた吐出ブロックを作製する吐出ブロック作製工程（ヘッドチップ作製工程）と、光発電デバイス１２２が備えられたパネル１０２を作製するパネル作製工程と、吐出ブロックとパネル１０２とを組み立てる組立工程を含む方法によってヘッド１００を製造する態様が好ましい。

図９(a)〜(e)は、吐出部（吐出ブロック）の製造方法（吐出ブロック作製工程）を説明する図であり、図１０は、パネル１０２の製造方法（パネル作製工程）を説明する図である。

図９(a)に示すように、先ず、振動板１１８形成される。次に、図９(b)に示すように、
振動板１１８の一方の面（圧力室１１６と反対側の面）にスパッタやＡＤ法（エアロゾルデポジション法）などの手法によって圧電体層１２０が形成される（圧電体層形成工程）。なお、共通電極を振動板１１８と別に設ける態様では、圧電体層形成工程の前に振動板１１８の一方の面にスパッタやＣＶＤなどの手法を用いて共通電極となる金属膜を形成する共通電極形成工程が行われる。

圧電体層１２０が形成されると、図９(c)に示すように、圧電体層１２０の振動板（共通電極）１１８の反対側の面にスパッタやＣＶＤなどの手法を用いて個別電極１３０となる金属膜が形成される（個別電極形成工程）。

次に、図９(d)に示すようにドライエッチングなどの手法を用いて圧電体層１２０及び個別電極１３０をパターンニングするパターンニング工程が実行され、更に、図９(e)に示すように振動板１０８の圧電素子配設面１１８Ａにコネクタ１０３を取り付けて、圧力室、吐出側流路、供給側流路が形成された流路基板１５０と、ノズルを備えたノズル板１６０を積層接合してヘッド１００の吐出ブロックが完成する。

図１０(a)〜(e)にはパネル作製工程を示す。先ず、図１０(a)に示すようにパネル基板１０２の一方の面にスパッタやＣＶＤなどの手法を用いて共通電極１２３となる金属膜が形成され（共通電極形成工程）、図１０(b)に示すように共通電極形成工程によって形成された金属膜上にＰ型半導体及びＮ型半導体が順に成膜され、光発電素子１２２が成膜される（半導体膜形成工程）。

次に、図１０(c)に示すように、光発電素子１２２の共通電極１２３と反対側の面にスパッタやＣＶＤなどの手法を用いて個別電極１２５となる金属膜が形成され（個別電極形成工程）、図１０(d)に示すように、エッチングなどの手法を用いて半導体層と個別電極１２５と、個別電極１２５から引き出される配線をパターンニングするパターンニング工程が実行される。

その後、吐出ブロックのコネクタ１０３に挿入される部分となるカードエッジ部（個別電極１２５の取出部１３５Ａ及び共通電極１２３の配線取出部１３５Ｂ）が形成されて、光発電素子１２２を備えたパネル１０２が作製される。

このようにして、個別に作製された吐出ブロックとパネル１０２とをコネクタ１０３を介して接合すると（組立工程）、光発電素１２２を備えたヘッド１００（ヘッド本体）が完成する。なお、図８に示すヘッド１００の配線層１３１及び水平配線１３４Ａ、垂直配線１３４Ｂ、１３４Ｃを形成する工程を別途設けてもよいし、成膜工程及びパターンニング工程を複数回に分けて行うことで配線層１３１及び水平配線１３４Ａ、垂直配線１３４Ｂ、１３４Ｃを形成してもよい。

上述した製造方法を適用すると、パネル１０２のみ、吐出ブロックのみの交換が可能となり、メンテナンス性の向上が見込まれる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、ノズル２１２が２次元状に配置されたヘッド２００の透視平面図である。図１１に示すヘッド２００は、ノズル２１２及び供給側流路２２４と連通する圧力室２１６が２列に千鳥配置されている。千鳥配置を適用してノズル２１２を配置する態様によれば、実質的な主走査方向のノズルピッチを１／２にすることができる。

図１２には、ヘッド２００に設けられる光発電デバイス２２２の構成例を示す。図１２に示す態様では、ヘッド２００のノズル数と同数の光発電デバイス２２２がパネル２０２長手方向（図１２における左右方向）に１列に並べられている。図１２に示す光発電デバイス２２２は、高さ方向（垂直方向）に長細い形状を有し、受光素子の受光面積ができるだけ大きく確保できるような構造を有している。一方、光発電デバイス２２２の幅をできるだけ小さくし、多数の光発電デバイス２２２を高密度に配置してパネル２０２の小型化が図られている。即ち、ノズルがマトリクス状に配置された長尺ヘッド２００では、ヘッド２００の長手方向に光発電デバイス２２２を配設することで、ヘッド２００の大型化が回避される。

各光発電デバイス２２２の下側端部（ヘッド２００との接合部近傍）のそれぞれには増幅回路２７８（図５参照）が設けられ、常に各光発電デバイス２２２から所定の電力が供給され、電力不足による吐出異常を回避するように構成されている。なお、各光発電デバイス２２２が圧電素子を駆動するために十分な発電能力を有していれば増幅回路２７８を省略する態様も可能である。

図１２に示す光発電デバイス２２２に光を照射する光源ブロックは、発光素子として複数のＬＥＤを一列に並べたチャネル数（光発電デバイス２２２の数）分のＬＥＤアレイが適用され、ＬＥＤアレイが設けられた基板はヘッド２００本体上部の光発電デバイス２２２と対向する光発電デバイス２２２の直近に配置される。

多数のノズルが２次元状に配置されたヘッドによりフルライン型ヘッドを構成する態様も好ましい。フルライン型ヘッドは、記録媒体の全幅（記録媒体の主走査方向の長さ）に対応する長さにわたって複数のノズルを並べたノズル列を備える構造を有し、副走査方向に記録媒体とヘッドとを相対的に１回だけ走査させることで、記録媒体の全域にわたって液体を吐出すること（シングルパス駆動）が可能である。

即ち、図１１に示すヘッド２００をフルライン型ヘッドとすると、ノズル２１２を主走査方向に並ぶように投影した投影ノズル列は、記録媒体の主走査方向の全幅に対応する長さを有し、副走査方向にヘッド２００と記録媒体とを１回だけ相対的に走査させながら、ノズル２１２から順に液体を吐出することで、記録媒体の全面にわたってノズルから吐出された液体によりドットを形成することができる。なお、フルライン型ヘッドでは、パネル２０２の幅方向はヘッドの長手方向（即ち、記録媒体の幅方向である主走査方向）とする態様が好ましい。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１３は、本発明の第４実施形態に係るヘッド３００の構造を示す図である。図１３に示すヘッド３００は、ノズル３１２が２次元配置されたフルライン型ヘッドであり、図１３の左右方向がヘッド３００の短手方向であり、図１３の紙面を貫く方向がヘッド３００の長手方向である。即ち、図１３は、ヘッド３００の短手方向から見た断面図である。

図１３に示すヘッド３００は、圧力室３１６の背面側（上側）にヘッド３００のすべての圧力室３１６と連通する一体型の供給側液室３２６を備える背面流路構造を有し、光発電デバイス３２２は供給側液室３２６の両側の側面部材３２６Ａに配設され、ヘッド３００の側面の両側から光発電デバイス３２２に光が照射されるように構成されている。

また、図１３に示す光発電デバイス３２２は、光が照射される側（外側）の電極３２３が振動板３１８と導通し、供給側液室３２６の側面部材３２６Ａ側の電極３２５が各圧電素子３２０の上部電極３３０と導通するように構成されている。言い換えると、光が照射される側の電極３２３は共通電極として機能し、供給側液室３２６の側面部材３２６Ａ側の電極３２５は個別電極として機能する。

即ち、ヘッド３００の背面側に設けられた供給側液室３２６の側面の大きなスペースを利用して光発電デバイス３２２が取り付けられるので、光発電デバイス３２２を配設するための専用スペースを設ける必要がなく、光発電デバイス３２２を配設するスペースを確保するためにヘッド３００が大型化することを回避できる。また、カバー部材３３３（圧電素子３２０と供給側液室内の液体が接触することを避けるために設けられた圧電素子３２０のカバー）と配線層３３１とを利用して光発電デバイス３２２から各圧電素子３２０への配線を形成することができ、配線構造の簡素化にも寄与する。

液体の吐出特性に関しては、圧力室３１６と供給側液室３２６とは、振動板３１８及び配線層３３１、カバー部材３３３を貫通するように垂直方向に形成された供給側流路３２４を介して連通されるので、図８に示す構造を有するヘッド１００に比べて供給側の流路抵抗を小さくすることが可能となるとともに、ヘッド３００の背面側に一体型の（大型の）供給側液室を備えるので、リフィルの高速化が見込まれる。また、図８に示す構造を有するヘッド１００に比べてノズル３１２を高密度に配置することが可能となる。

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１４には、光源ブロック１５２から光発電デバイス１２２に照射される光の拡散やエネルギー損失を抑えるために、光源ブロック１５２と光発電デバイス１２２との間に導光部材１４０を備えている。

導光部材１４０には、レンズ（単一レンズまたは、複数レンズの組み合わせ）や光導波路などが好適に用いられる。

図１４に示す態様では、導光部材１４０を設けることで光源ブロック１５２（発光素子１６０）から照射された光の強さ（光エネルギー）に対する光発電デバイス１２２へ到達する光の強さの損失が抑制され、光源ブロック１５２から光発電デバイス１２２へ伝搬される光の伝搬効率の向上が見込まれる。

図１４に示す態様は、光源ブロック１５２と光発電デバイス１２２との間の距離が長い場合や、光源ブロック１５２から照射される光に拡散しやすい性質を有するものを用いる場合に特に効果を発揮する。

また、図１４に示す態様では、上述した第３実施形態と同様に複数の発光素子１６０（例えば、ＬＥＤアレイ）を用いて１つの光発電デバイス１２２に光を照射するように構成されている。図１４に示す複数の発光素子１６０は、光発電デバイス１２２の長手方向（パネル１０２の高さ方向）に沿って配列され、複数の発光素子１６０から１つの光発電デバイス１２２に対して同時に光が照射される。

即ち、光発電デバイス１２２の受光面積をパネル１０２の高さ方向に広げた場合に、１つの発光素子１６０から光発電デバイス１２２の受光面の全域にわたって均一な光の強さの光を照射させることが難しくなるので、パネル１０２の高さ方向に沿って複数の発光素子１６０を設けることで、当該複数の発光素子１６０から光発電デバイス１２２の受光面の全域にわたって均一な光の強さの光を照射可能となる。

〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１５は、第６実施形態に適用される光源ブロック４５２の正面図である。図１５に示す光源ブロック４５２は、ヘッド側の光発電デバイス数に対応する数のＬＥＤアレイ４６０が図１５の左右方向に沿って１列に並べられた構造を有し、各ＬＥＤアレイ４６０の両側（隣り合うＬＥＤアレイの間）には遮光板４８０を備えている。また、光源ブロック４５２の両端部ＬＥＤアレイ４６０Ａ，４６０Ｂの外側にも遮光板４８０Ａ，４８０Ｂが備えられている。

各ＬＥＤアレイ４６０の両側に遮光板４８０を設けることで、それぞれのＬＥＤアレイに対応する光発電デバイスの近傍に位置する光発電デバイスに誤って光が入射されることを防止できる。即ち、光の散乱によるクロストーク（圧電素子の誤動作）を防止し、光発電デバイスの受光効率の向上が見込まれる。なお、遮光板４８０に代わり、またはこれと併用してミラー、レンズ及び導波路を備える態様も好ましい。

〔第７実施形態〕
次に、本発明に係る第７実施形態について説明する。

図１６は、発光素子５６０としてレーザー光源が適用され、レーザー光源５６０から照射されたレーザー光５６１はポリゴンミラー５６２を回転させて走査し、ｆθレンズ５６３によって偏向され、ヘッド５００に設けられた各光発電デバイス５２２に選択的に照射される。

上述した第７実施形態によれば、大出力のレーザー光源５６０を１つ備えれば、多数の受光素子へ選択的にレーザー光の照射が可能である。また、レーザー光源５６０のブロックとヘッド５００との距離を大きく取ることができるので、システム設計の自由度が高くなる。

〔第８実施形態〕
次に、本発明の第８実施形態について説明する。

図１７(a),(b)には、ヘッド６００に設けられた複数の光発電デバイス６２２のそれぞれにシャッター６９０を備える態様を示す。図１７(a)は、本例のヘッド６００の全体構成を示す斜視図であり、図１７(b)は、ヘッド６００の上面側（インク吐出面と反対側の面）から見た上面図である。なお、図１７(b)では、シャッター６９０が開いた状態（即ち、受光状態）を実線で図示し、シャッター６９０が閉じた状態を２点破線で図示する。

図１７(a),(b)に示す態様では、ヘッド６００の外部に設けられる光源ブロック６５２からすべての光発電デバイス６２２に均一に光を照射するように構成し、吐出動作を実行する圧電素子に対応する光発電デバイス６２２のシャッター６９０を選択的に開くようにシャッター６９０が制御される。

言い換えると、各光発電デバイス６２２に設けられるシャッター６９０を圧電素子の動作に同期して選択的に開閉し、各光発電デバイス６２２が光源ブロック６５２から照射される光を受光するか否かを制御するように構成されている。なお、図１７(b)に示した状態は、すべての光発電素子６２２に光源ブロック６５２から光が照射された状態である。

上述した第８実施形態によれば、光源に安価な散乱光を用いることが可能であるとともに、図１４に示した導光部材１４０等が不要である。また、光源とヘッドとの相対位置関係の自由度も高く、レイアウトの自由度が高くなる。

〔装置の全体構成の説明〕
次に、上述した液体吐出ヘッドを用いた装置構成の一例を説明する。図１８は、記録媒体上に吐出されたインクにより所望の画像を形成するインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置７１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙを有する印字部７１２と、各ヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部７１４と、記録媒体たる記録紙７１６を供給する給紙部７１８と、記録紙７１６のカールを除去するデカール処理部７２０と、各ヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙのインク吐出面に対向して配置され、記録紙７１６の平面性を保持しながら記録紙７１６を搬送する吸着ベルト搬送部７２２と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部７２６と、を備えている。

インク貯蔵／装填部７１４は、各ヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンクを有し、各色のインクは所要のインク流路を介してヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙと連通されている。

また、インク貯蔵／装填部７１４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）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。なお、図１８に示すインク貯蔵／装填部７１４を含むインク供給系の詳細は後述する。

図１８では、給紙部７１８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。

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或いは無線タグなど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、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種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。

給紙部７１８から送り出される記録紙７１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、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７２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム７３０で記録紙７１６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。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１８のように、裁断用のカッター（第１のカッター）７２８が設けられており、該カッター７２８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７２８は、記録紙７１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃７２８Ａと、該固定刃７２８Ａに沿って移動する丸刃７２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃７２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃７２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター７２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙７１６は、吸着ベルト搬送部７２２へと送られる。吸着ベルト搬送部７２２は、ローラ７３１、７３２間に無端状のベルト７３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部７１２のノズル面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト７３３は、記録紙７１６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穴（不図示）が形成されている。図１８に示したとおり、ローラ７３１、７３２間に掛け渡されたベルト７３３の内側において印字部７１２のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ７３４が設けられており、この吸着チャンバ７３４をファン７３５で吸引して負圧にすることによって記録紙７１６がベルト７３３上に吸着保持される。

ベルト７３３が巻かれているローラ７３１、７３２の少なくとも一方にモータ（図１８中不図示、図１９に符号７８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト７３３は図１８上の時計回り方向に駆動され、ベルト７３３上に保持された記録紙７１６は図１８の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト７３３上にもインクが付着するので、ベルト７３３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７３６が設けられている。ベルト清掃部７３６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、或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線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部７２２に代えて、ローラ・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・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が染み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部７２２により形成される用紙搬送路上において印字部７１２の上流側には、加熱ファン７４０が設けられている。加熱ファン７４０は、印字前の記録紙７１６に加熱空気を吹き付け、記録紙７１６を加熱する。印字直前に記録紙７１６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。

印字部７１２の各ヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙには、当該インクジェット記録装置７１０が対象とする記録紙７１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッド（図１１参照）が適用される。

ヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙは、記録紙７１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙが記録紙７１６の搬送方向（以下、紙送り方向と記載）延在するように固定設置される。

吸着ベルト搬送部７２２により記録紙７１６を搬送しつつ各ヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙７１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙７１６と印字部７１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち１回の副走査で）、記録紙７１６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。

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限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。更に、記録紙７１６に処理液とインクとを付着させた後に、記録紙７１６上でインク色材を凝集又は不溶化させて、記録紙７１６上でインク溶媒とインク色材とを分離させる２液系のインクジェット記録装置では、処理液を記録紙７１６に付着させる手段としてインクジェットヘッドを備えてもよい。

印字部７１２の後段には後乾燥部７４２が設けられている。後乾燥部７４２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、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

後乾燥部７４２の後段には、加熱・加圧部７４４が設けられている。加熱・加圧部７４４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７４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

加熱・加圧部７４４によって記録紙７１６を押圧すると、多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパー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。

こうして生成されたプリント物は排紙部７２６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７１０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７２６Ａ、７２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。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）７４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター７４８は、排紙部７２６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７４８の構造は前述した第１のカッター７２８と同様であり、固定刃７４８Ａと丸刃７４８Ｂとから構成される。

また、図１８には示さないが、本画像の排出部７２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

図１９はインクジェット記録装置７１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置７１０は、通信インターフェース７７０、システムコントローラ７７２、メモリ７７４、モータドライバ７７６、ヒータドライバ７７８、プリント制御部７８０、画像バッファメモリ７８２等を備えている。

通信インターフェース７７０は、ホストコンピュータ７８６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７７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどの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。ホストコンピュータ７８６から送出された画像データは通信インターフェース７７０を介してインクジェット記録装置７１０に取り込まれ、一旦メモリ７７４に記憶される。

メモリ７７４は、通信インターフェース７７０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７７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７７４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。

システムコントローラ７７２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、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置７１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ７７２は、通信インターフェース７７０、メモリ７７４、モータドライバ７７６、ヒータドライバ７７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ７８６との間の通信制御、メモリ７７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ７８８やヒータ７８９を制御する制御信号を生成する。

メモリ７７４には、システムコントローラ７７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、メモリ７７４は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。メモリ７７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７７６は、システムコントローラ７７２からの指示にしたがってモータ７８８を駆動するドライバである。図１９には、装置内の各部に配置されるモータ（アクチュエータ）を代表して符号７８８で図示されている。例えば、図１７に示すモータ７８８には、図１６のドラム３１（３２）を駆動するモータを移動させる移動機構のモータなどが含まれている。

ヒータドライバ７７８は、システムコントローラ７７２からの指示にしたがって、図１６に示す加熱ファン７４０の熱源たるヒータや、後乾燥部７４２のヒータなどを含むヒータ７８９を駆動するドライバである。

プリント制御部７８０は、システムコントローラ７７２の制御に従い、メモリ７７４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、生成した印字データ（ドットデータ）を光源制御部７８４に供給する制御部である。プリント制御部７８０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、圧電素子（図１の符号２０）の駆動回路を含む光源制御部７８４を介してヘッド７５０のインク液滴の吐出の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。

プリント制御部７８０には画像バッファメモリ７８２が備えられており、プリント制御部７８０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７８２に一時的に格納される。また、プリント制御部７８０とシステムコントローラ７７２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。

光源制御部（光源ドライバ）７８４はプリント制御部７８０から与えられる印字データに基づいてヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの光発電デバイスに光を照射して、圧電素子を駆動する。光源制御部７８４にはヘッド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。

印字検出部７２４は、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙７１６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７８０に提供する。

プリント制御部７８０は、必要に応じて印字検出部７２４から得られる情報に基づいてヘッド７５０に対する各種補正やヘッド７５０のメンテナンスを行う。

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７７０を介して外部から入力され、メモリ７７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データがメモリ７７４に記憶される。

メモリ７７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７７２を介してプリント制御部７８０に送られ、該プリント制御部７８０においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部７８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部７８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ７８２に蓄えられる。

プログラム格納部７９０には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ７７２の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部７９０はＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやＰＣカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部７９０は動作パラメータ等の記録手段（不図示）と兼用してもよい。

図１９に示す制御ブロックは１枚又は複数枚の制御基板上に形成され、フレキシブル基板などの配線部材を介してヘッドと接合される。もちろん、図１９に示す制御ブロックをヘッドの内部に搭載してもよい。

本例では、本発明に係る液体吐出ヘッドを用いた装置構成の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はインクジェット記録装置に限定されず、プリント配線基板やシリコンウエハ上に薬液、処理液等の液体を吐出させる液体吐出装置に広く適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るヘッドの概略構成を示す断面図 図１に示すヘッドの概略平面図 光源と光発電デバイスの構成例を示すブロック図 図１に示す光発電デバイスの等価回路図 図２に示す光源と光発電デバイスの他の構成例を示すブロック図 図１に示すヘッドの構成例を示す構成図 図７に示すヘッドの構成例の他の構成例を示すブロック図 本発明の第２実施形態に係るヘッドの概略構成を示す断面図 図８に示す吐出ブロックの製造工程を説明する図 図８に示すパネルの製造工程を説明する図 図８に示すヘッドの透視平面図 本発明の第３実施形態に適用される光源ブロックの概略構成図 本発明の第４実施形態に係るヘッドの概略構成を示す断面図 本発明の第５実施形態に係るヘッド及び光源ブロックの概略構成を示す断面図 本発明の第６実施形態に適用される光源ブロックの概略構成図 本発明の第７実施形態に適用される光源ブロックの概略構成図 本発明の第８実施形態に適用される光発電デバイスの概略構成図 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図 図１８に示すインクジェット記録装置の制御系の構成を示す概要図

符号の説明

１０、１００、２００、３００、５００、６００…ヘッド，７１２Ｋ，７１２Ｃ，７１２Ｍ，７１２Ｙ…ヘッド、１２…ノズル、１６…圧力室、２０…圧電素子、２２，１２２，２２２，３２２，５２２、６２２…光発電デバイス、５２、１５２，４５２，６５２…光源ブロック、６０，１６０，５６０…発光素子、７０…受光素子、１０３…コネクタ、６９０…シャッター

Claims (7)

1. 液体を吐出するノズルから吐出される液体が収容される圧力室に設けられ、前記圧力室内の液体に吐出力を付与する吐出力発生手段を具備する吐出ブロックと、
   光が照射されると電力を発生する光発電素子を含み、前記光発電素子から発生させた電力を前記吐出力発生手段に供給する電力供給手段と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記光発電素子は、前記吐出ブロックの上面に配設されることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記光発電素子は、前記吐出ブロックの上面に立てられたパネルに配設されることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記パネルは、前記吐出ブロックと着脱可能な構造を有することを特徴とする請求項３記載の液体吐出ヘッド。
5. 液体を吐出するノズルから吐出される液体が収容される圧力室に設けられ、前記圧力室内の液体に吐出力を付与する吐出力発生手段を具備する吐出ブロックと、
   前記吐出ブロックに配設され、光を照射されると電力を発生する光発電素子を含み、前記光発電素子から発生させた電力を前記吐出力発生手段に供給する電力供給手段と、
   を具備する液体吐出ヘッドと、
   前記光発電素子に光を照射する発光素子を含む光照射手段と、
   前記光照射手段から照射する光の強度を可変させて前記吐出力発生手段に供給される電力を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
6. 前記光発電素子が前記吐出ブロックの上面に立てられたパネルに設けられる構造を有し、
   前記光照射手段は、前記発光素子が前記光発電素子と対向するように設置されることを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
7. 液体を吐出するノズルから吐出される液体が収容される圧力室に設けられ、前記圧力室内の液体に吐出力を付与する吐出力発生手段を具備する吐出ブロックを製造する工程と、
   光照射手段から光を照射すると電力を発生する光発電素子が設けられたパネルを製造する工程と、
   前記吐出ブロックと前記パネルとを接合して、前記吐出ブロックに備えられた吐出力発生素子と前記パネルに設けられた前記光発電素子とを導通させる工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

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