JP2011255578A - 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電柱の高密度化を図りつつ圧電柱と変位部材との接合面積を広くする必要がある。
【解決手段】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接合固定され、圧電部材１２の複数の圧電柱１２ａ間の溝３１は、柱上部側の幅ａよりも柱根元側の幅ｂを広く（ｂ＞ａ）形成し、中間部の幅ｃを根元側の幅ｂよりもさらに広く（ｃ＞ｂ）形成して、圧電柱１２ａの幅を、柱根元側の幅ｅよりも柱上部側の幅ｄを広く（ｄ＞ｅ）形成し、柱根元側の幅ｅを中間部の幅ｆよりも広く（ｅ＞ｆ）形成している。
【選択図】図８

Description

本発明は圧電アクチュエータ、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、また立体自体を三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（特許文献１）。

従来の液体吐出ヘッドに用いる圧電アクチュエータとして、例えば、複数の圧電柱について、圧電柱配列方向と直交する方向の幅を、柱上部側より柱根元側（柱下部側ないし柱底部側）を狭く形成したものが知られている（特許文献２）。

特開平８−１４２３２５号公報 特許第３５４６４３０号公報

ところで、画像形成装置においては、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（高集積化）を図り、また、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。

このようなヘッドの高集積化に対応するためには、溝加工で複数の圧電柱を形成するとき、圧電柱の圧電柱配列方向の幅（以下、「幅」とは同方向の幅をいう。）、溝加工のピッチ、溝の幅がそれぞれ狭く、溝の深さ（圧電柱の高さ）が深くなり、高アスペクト比の圧電柱を形成しなければならなくなる。そのため、溝加工時に圧電柱の倒れが発生してしまう課題がある。

ここで、圧電柱の柱倒れを防止するためには、柱幅をできるだけ確保し、柱の剛性を向上させることが考えられるが、この場合、加工で使用する刃物を薄くする（あるいは細くする）必要があり、刃物の剛性を向上させなければならない。逆に、刃物を厚く（あるいは太く）した場合、圧電柱幅が狭くなるため、圧電柱の剛性が不足し、柱倒れが発生しやすくなり、更には、圧電柱の剛性不足によるアクチュエータの特性低下が生じる。

また、圧電柱で変位させる振動板（変位部材）と接合する接合領域が広いほど接合位置ズレを吸収できて信頼性を高めることができる。また、圧電柱と振動板との接合領域が広いほど大きな力で変位させることができることから、高密度化を図る場合でも圧電柱と振動板との接合領域を広く確保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、高密度化を図りつつ、圧電柱と振動板との接合領域を広く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、
複数の圧電柱が溝を介して配列された圧電部材を有し、
前記複数の圧電柱間の溝は、圧電柱配列方向の幅が、柱上部側よりも柱根元側が広く形成されている
構成とした。

ここで、前記複数の圧電柱間の溝は、圧電柱配列方向の幅が、根元側よりも中間部がさらに広く形成されている構成とできる。

この場合、前記中間部は、圧電柱の高さ方向の中央より根元側に形成されている構成とできる。

また、前記圧電部材は内部電極と圧電材料が圧電柱の高さ方向に積層された積層型圧電部材である構成とできる。

また、前記圧電柱の高さ方向の中央よりも根元側に給電部材が接続されている構成とできる。

また、前記中間部よりも圧電柱の根元側に給電部材が接続されている構成とできる。

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ているものである。

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ているものである。

本発明に係る圧電アクチュエータによれば、複数の圧電柱が溝を介して配列された圧電部材を有し、複数の圧電柱間の溝は、圧電柱配列方向の幅が、柱上部側よりも柱根元側が広く形成されている構成としたので、高密度化を図りつつ、圧電柱と変位部材との接合面積を確保して、特性の向上を図れる。

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ているので、高密度化を図れ、滴吐出特性の向上を図れる。

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。 同じく正面概要説明図である。 同じく側面説明図である。 同じく要部拡大正面説明図である。 同じく作用効果の説明に供する正面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの要部拡大正面説明図である。 バイピッチ構成の圧電アクチュエータと給電部材との接続の説明に供する要部拡大正面説明図である。 ノーマルピッチ構成の圧電アクチュエータと給電部材との接続の説明に供する要部拡大正面説明図である。 圧電柱の傾きと給電部材の接続位置との関係の説明に供する要部拡大正面説明図である。 圧電アクチュエータと給電部材との接続の他の例の説明に供する要部拡大正面説明図である。 溝加工方法の説明に供する模式的説明図である。 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ないし図８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は同じく正面概要説明図、図７は同じく側面説明図、図８は同じく要部拡大正面説明図である。
この圧電アクチュエータは、ＳＵＳ４３０などの材質のベース部材１３上に圧電部材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、圧電柱１２ａ（駆動柱１２Ａ）には給電部材としてＦＰＣ１５が接続されている。

ここで、図８に示すように、圧電部材１２の圧電柱１２ａ間の溝３１は、柱上部側の幅ａよりも柱根元側の幅ｂを広く（ｂ＞ａ）形成し、中間部の幅ｃを根元側の幅ｂよりも広く（ｃ＞ｂ）形成している。すなわち、圧電柱１２ａの幅を、柱根元側の幅ｅよりも柱上部側の幅ｄを広く（ｄ＞ｅ）形成し、柱根元側の幅ｅを中間部の幅ｆよりも広く（ｅ＞ｆ）形成している。

これにより、圧電柱１２ａを高密度配置する場合でも、圧電柱１２ａ（駆動圧電柱１２Ａ）の振動板部材２の振動領域２ａとの接合面積を広く確保することができるようになり、特性の向上を図ることができる。

つまり、例えば図９に示すように、ノズル配列ピッチＰに対応して圧電柱１２ａを配列するとき、破線図示のようにストレート形状の溝３１で圧電柱１２ａを分割形成した場合に比べて、実線図示のように溝３１の柱上部側の幅を狭くすることで圧電柱１２ａの柱上部側の幅を広くすることができ、振動領域２ａとの接合面積を広くすることができるので、圧電柱１２ａの変位を振動領域２ａに効率的に伝達することができ、滴吐出特性の向上を図ることができる。

この場合、図９に示すストレート形状（柱上部側から根元側までの溝幅を同じにした形状）において、本実施形態と同様に柱上部側の溝幅で溝を形成しようとすると、溝加工に用いるブレードの厚みが薄くなり、ブレードの剛性を高くしなければならなくなるという不都合が生じる。

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１０を参照して説明する。なお、図１０は同アクチュエータの要部拡大正面説明図である。
ここでは、溝３１の幅を、ある深さ位置（柱上部側から所要深さの部分３１ａ）までは一定とし、最も深い箇所を局所的に広く形成することで、圧電柱１２ａ間の溝３１は、柱上部側の幅ａよりも柱根元側の幅ｂを広く（ｂ＞ａ）形成し、圧電柱１２ａの幅を、柱根元側の幅ｅよりも柱上部側の幅ｄを広く（ｄ＞ｅ）形成している。

このようにしても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができ、このようにストレートに形成された領域を溝部に設けることで、圧電柱の形状バラツキを抑え、変位量を均一に保つことができる。特に積層型圧電部材においては、図１０に示すように内部電極の形成領域をストレート部に設けることにより、変位領域は全て等幅となり、均一な変位を得ることが可能となる。

次に、圧電アクチュエータと給電部材との接続について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１はバイピッチ構成の例、図１２はノーマルピッチ構成の例である。
まず、積層型圧電部材１２のＦＰＣ１５との接合面には図示しない外部電極が圧電柱１２ａごとに分断されて形成されている。そして、ここでは、給電部材であるＦＰＣ１５の配線電極１５ａは、少なくとも圧電柱１２ａの幅の狭い部分を含む圧電柱１２ａの高さ方向中央より根元側の領域に半田接合によって接続されている。なお、ワイヤーボンディングによる実装形態などを用いることもできる。

このように、給電部材の配線電極１５ａの接続位置を根元側の低い位置にすることによって、図１３に示すように、溝加工時のセット状態のばらつきにより圧電柱１２ａが多少傾いたとしても、ＦＰＣ１５の接合時の位置ずれ等による短絡の発生を抑えることができる。すなわち、図１３において、上方まで電極を接合した場合には、仮想線図示のように隣接の圧電柱１２ａと配線電極１５ａが接触するおそれがあるが、根元側の低い位置に形成することで、図１３に示すように短絡の発生を防止できる。

次に、圧電アクチュエータと給電部材との接続の他の例について図１４を参照して説明する。
ここでは、給電部材であるＦＰＣ１５の配線電極１５ａは、圧電柱１２ａの幅の狭い部分よりも根元側に半田接合によって接続されている。

すなわち、ＦＰＣ１５は通常ヒータチップ等を用いて加熱接合されるため、常温まで冷却された際に縮んで応力を生じる。ここで、圧電柱１２ａの柱上部側にこの応力が作用すると、圧電柱は最も強度が弱い部分である最狭部での折れが発生する場合がある。これを防止するためには図１４のように応力の発生するＦＰＣの配線電極１５ａの接合領域を最狭部（圧電柱１２ａの幅ｆの部分）より根元側にすることが好ましい。

次に、溝加工方法について図１５の模式的説明図を参照して説明する。
フランジ４２に保持されたダイシングブレード４３が時計回りに３００００rpmの速度で回転している。ワークとなるベース部材１３に接合された圧電部材１２は、治具４４に固定された状態で、加工時は図１５の右から左方向（白抜き矢印方向）に移動する。ダイシングソーはＹ方向（紙面に垂直方向）の位置精度の高精度が容易に可能であるため、微細ピッチの加工には優れている。

このとき、ダイシングブレード４３の半径方向において、内周部よりも外周部の切削抵抗が大きくなるようなブレード形態にすることによって、外周部がより長時間通過する柱根元側の切削能力が高くなり、前述した実施形態のような溝形状を得ることができる。切削抵抗は例えば砥石の量等で調整することができる。

この場合、溝３１の根元側の幅を柱上部側の幅よりも広くすることで、加工時に発生する切り屑や加工時に使用する水（あるいは油などの潤滑材）の排出経路が溝深さの深い位置（柱根元側）に集中し、加工時の負荷を、剛性が高い柱根元部分で受けることができて、圧電柱倒れを防止することもできる。また、同様の理由で、根元側よりさらに溝幅の広い中間部も圧電柱の高さ方向の中央よりも根元側に形成することが好ましい。

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１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１７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、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１８を参照して説明する。なお、図１８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、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
３１ 溝
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ 記録ヘッド

Claims (8)

1. 複数の圧電柱が溝を介して配列された圧電部材を有し、
   前記複数の圧電柱間の溝は、圧電柱配列方向の幅が、柱上部側よりも柱根元側が広く形成されている
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記複数の圧電柱間の溝は、圧電柱配列方向の幅が、根元側よりも中間部がさらに広く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記中間部は、圧電柱の高さ方向の中央よりも根元側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記圧電部材は内部電極と圧電材料が圧電柱の高さ方向に積層された積層型圧電部材であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記圧電柱の高さ方向の中央よりも根元側に給電部材が接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記中間部よりも圧電柱の根元側に前記給電部材が接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電アクチュエータ。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 請求項７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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