JP5116491B2 - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置、圧電アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置、圧電アクチュエータに関する。

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記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。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、「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インクを着弾させ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る。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。

液体吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の液室の少なくとも一部の壁面を振動板で形成し、この振動板を圧電素子によって変形させて液室の容積を変化させてインク滴を吐出させる圧電型アクチュエータを用いた圧電型ヘッドが知られている。

このような圧電型ヘッドでは、例えば積層型圧電素子を用いて、内部電極を端面に引き出した共通電極となる外部電極（端面電極ともいう。）及び個別電極となる外部電極にそれぞれＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）などの配線部材の共通電極配線、個別電極配線を接合し、各圧電素子に画像信号に応じた駆動信号を与えるようにしている。

この場合、ＦＰＣなどの配線部材に設けられた配線用電極と圧電素子の外部電極との電気的な接続を行う方法としては、例えば両電極間に金属を介在させ、両電極をガラス等のレーザー透過剛性部材で密着させて、レーザー光により金属を溶融させることで両電極を金属で溶着して接合する方法、両電極をヒータ等の熱圧着によりこの金属を溶融させることで両電極を金属で溶着して接合する方法が知られている。

例えば、従来、特許文献１にはインクジェットヘッドと可撓性基板の個別電極端子接続部の両側の外端部に互いに電気的接続をなす共通電極部を設けることが記載されている。
特開２００5−１５３３７６号公報

特許文献２にはこの複数の圧電素子を有する複数の積層型圧電素子部材を、積層型圧電素子部材の長手方向に沿ってベース部材上に配置するとともに、各積層型圧電素子部材の圧電素子は完全に分割しないで架橋部を残して溝を形成し、圧電素子部材の両端部の非駆動部の端面に共通電極となる外部電極を形成し、この外部電極にＦＰＣケーブルの共通電極配線を接続することが記載されている。
特開２００６−１７５８４５号公報

ところで、ヘッドの共通電極とＦＰＣ側配線電極との接合抵抗を下げるためには共通電極とＦＰＣ側配線電極との接合面積を広くすることが好ましく、そのため従来は両端部又は一端部の共通電極となる外部電極を設ける圧電素子の幅を個別の圧電素子の幅よりも広くすることが行われている（特許文献２参照）。

しかしながら、端部の共通電極が広いために大きな熱量を与える必要があり、フレキシブル基板の伸長・収縮が大きくなるために接合不良が多く発生するという問題があった。また、両端の広い共通電極に大きな熱量を与えるために、共通電極部のみならず個別電極部を含むフレキシブル基板全体に損傷が生じやすいという問題があった。さらに、両端の共通電極が広いために大きな熱量を与える必要があり、加熱時間が長くなるために生産効率が落ちるという問題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、
前記振動板を変形させる複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
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たものである。

本発明に係る圧電アクチュエータは、
複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッド及び本発明に係る圧電アクチュエータによれば、圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられているので、配線部材と接続する共通外部電極の幅を広くすることなく共通外部電極の全体的な面積を広くすることができ、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、接合不良や配線部材の損傷が低減した液体吐出ヘッドを備えるので、安定した画像形成を行うことができる。

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。本発明に係る圧電アクチュエータを含む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。

流路基板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、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は各液室６に対応してその壁面を形成する各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａの面外側（液室６と反対面側）に島状凸部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）としての積層型圧電素子部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂの上端面（接合面）を接合している。また、積層型圧電素子部材１２の下端面はベース部材１３に接合している。

ここで、圧電素子部材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、即ち圧電素子１２の振動板２に略垂直な側面に引き出して、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。この圧電素子部材１２は、ハーフカットダイシングによる溝加工を施して１つの圧電素子部材に対して所要数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成したものである。この例では、各圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂが「複数の圧電素子」になり、これらを形成している圧電素子部材１２が「圧電素子列」に対応する。

なお、圧電素子部材１２の圧電素子柱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素子柱を圧電素子柱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素子柱を圧電素子柱１２Ｂとして区別している。この場合、図３に示すように、駆動用圧電素子柱１２Ａと支柱用圧電素子柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成でも、あるいは、図４に示すようにすべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成のいずれでも採用できる。

また、すべての圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂの外部電極２４は電気的に共通に接続されて、圧電素子部材１２（圧電素子列）の一端部側の複数の圧電素子柱１２Ｂで外部電極２３側の端面に設けられる共通電極となる外部電極（端面電極）である共通外部電極２５（後述の図６参照）と内部電極２２ａ、２２ｂを介して接続されている。

そして、圧電素子部材１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａの個別外部電極２３には駆動信号を与えるために半田部材で可撓性を有する配線部材としてのＦＰＣ１５の個別電極配線を直接接続し、また、圧電素子部材１２の一端部側の複数の圧電素子柱１２Ｂに設けられた共通外部電極２５はＦＰＣ１５の共通電極配線に接続されている。なお、ＦＰＣ１５は圧電素子部材１２の近傍でベース部材１３にホットメルト接着剤１６で接着されている。

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。

なお、このヘッドでは、圧電素子部材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、更に、液滴の吐出方向が液室６での記録液の流れ方向と異なるサイドシュータ方式で液滴を吐出させる構成としている。サイドシュータ方式とすることで、圧電素子部材１２の大きさが略ヘッドの大きさとなり、圧電素子部材１２の小型化を直接ヘッドの小型化に結びつけることができ、ヘッドの小型化を図り易い。

さらに、これらの圧電素子部材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１９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素子柱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素子柱１２Ａが変位して振動板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、圧電素子柱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、この液体吐出ヘッドにおける本発明に係る圧電アクチュエータを構成する圧電素子（柱）とＦＰＣとの接続構造について図５ないし図８を参照して説明する。なお、図５は圧電アクチュエータのノズル配列方向と直交する方向に沿う模式的説明図、図６は同じく要部斜視説明図、図７は圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図、図８は同じく圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。また、ここでは、圧電素子部材１２の圧電素子柱は一端部の２つの圧電素子柱１２Ｂを除いてすべて駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成で図示している。

ここで、圧電素子部材１２は、圧電素子柱のうち一端部側の複数（ここでは２個とする。）の圧電素子柱を支柱用圧電素子柱１２Ｂとし、その他の圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとしている。そして、支柱用圧電素子柱１２Ｂの圧電素子柱並び方向と直交する方向の一端面に設けられた外部電極（端面電極）は共通電極となる共通外部電極２５、２５とし、その他の駆動用圧電素子柱１２Ａの圧電素子柱並び方向と直交する方向の一端面に設けられた個別電極（端面電極）は個別電極となる個別外部電極２３として使用する。

なお、１つの共通外部電極２５及び個別外部電極２３は前述したようにハーフカットダイシングによる溝加工で圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂと同時に形成され、圧電素子柱並び方向の幅は同じである。

そして、圧電素子部材１２の一端部側の２つの圧電素子柱１２Ｂの共通外部電極（端面電極）２５とＦＰＣ１５の共通電極配線（接続電極）３１Ｂとは、ＦＰＣ１５の共通電極配線３１Ｂに設けた半田部材３２によって直接接合することで電気的に接続されている。また、圧電素子部材１２の他の圧電素子柱１２Ａの個別外部電極（端面電極）２３とＦＰＣ１５の個別電極配線（接続電極）３１ＡとはＦＰＣ１５の個別電極配線３１Ｂに設けた半田部材３２によって直接接合することで電気的に接続されている。

圧電素子部材１２の個別外部電極２３、共通外部電極２５とＦＰＣ１５の各接続電極（個別電極配線、共通電極配線）３１Ａ、３１Ｂを接合するには、各接続電極３１Ａ、３１Ｂ及び樹脂部材からなるＦＰＣ１５を透過可能なレーザー光の照射又はヒータによる熱圧着等によって半田部材３２を溶融させることで行う。

なお、半田部材３２は、金属部材からなる接続電極３１及び樹脂材料からなるＦＰＣ１５に比較して低い融点を有する材料であり、かつ導電性を有する材料から構成されたものであればよく、鉛（Ｐｂ）を含有しないものであることが好ましい。たとえば、半田部材３２としてスズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とする半田を用いることができる。鉛が含有されていないことから、環境保護の観点において効果的であるとともに、スズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）が主成分の半田部材３２は非鉛の部材の中では非常に低い融点を有していることから、ＦＰＣ１５及び圧電素子１２にダメージを与えることなく電極３１と外部電極２３ａとを容易に溶着することができる。

また、ここでは、配線部材として、ＦＰＣを用いたが、薄膜状であり互いに並列された複数の電極が設けられているものであればよく、例えば、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いることもできる。

このように、圧電素子列の一端部側の２以上の圧電素子（上記実施形態では圧電素子柱）には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる共通外部電極が設けられているので、配線部材と接続する共通外部電極の幅を広くすることなく共通外部電極の全体的な面積を広くすることができ、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することができる。

次に、本発明の第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は圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図、図１０は同じく圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。
ここでは、圧電素子部材１２の一端部側の圧電素子柱１２Ｂａは他の圧電素子柱１２Ａよりも圧電素子柱並び方向の幅を広く形成し、この一端部側の圧電素子柱１２Ｂａには複数（ここでは２つ）に分岐させた共通外部電極２５ａ、２５ｂを形成している。これらの共通外部電極２５ａ、２５ｂは架橋部２５ｃにて接続され、また、共通外部電極２５ａ、２５ｂの圧電素子柱並び方向の幅は他の圧電素子柱１２Ａの個別外部電極２３の幅と同じにしている。

そして、圧電素子部材１２の一端部側の分岐された２つの共通外部電極（端面電極）２５ａ、２５ｂはＦＰＣ１５の共通電極配線（接続電極）３１Ｂとそれぞれ独立して電気的に接続されている。

このように、圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられているので、配線部材と接続する共通外部電極の幅を広くすることなく共通外部電極の全体的な面積を広くすることができ、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することができる。

次に、ＦＰＣなどの配線手段と圧電素子とを接合する配線部材接合装置の一例について図１１の模式的構成図を参照して説明する。
この配線部材接合装置１００は、薄膜状の第１配線部材に設けられた複数の並列する第１電極と、第２配線部材に設けられた複数の並列する第２電極とを電気的に接合接続するものである。以下の説明では、図１１を正面視した高さ方向Ｚ軸方向とし、これに直交する平面をＸ−Ｙ平面とし、図１１を正面視した幅方向（横方向）をＹ軸方向とする。

配線部材接合装置１０では、基台１１１に、第１部材保持機構１１２と、第２部材保持機構１１３と、レーザー照射機構１１４と、カメラ１１５と、風路形成機構１１６とが設けられており、図示を略す制御機構により統括的に駆動制御されている。

第１部材保持機構１１２は、基台１１１上に設けられた接合ＸＹ方向調整部１１７と、そこに取り付けられた接合Ｚ軸方向調整部１１８と、そこに取り付けられた調整ステージ１１９とを有する。接合ＸＹ方向調整部１１７は、図示しないＸ軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたＸ軸駆動部と、Ｙ軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたＹ軸駆動部とにより構成され、Ｘ―Ｙ平面に沿って移動自在とされている。この接合ＸＹ方向調整部１１７とともに移動可能とするように、接合ＸＹ方向調整部１１７に接合Ｚ軸方向調整部１１８が取り付けられている。

接合Ｚ軸方向調整部１１８は、接合ＸＹ方向調整部１１７に対してＺ軸方向に沿って出入自在に構成されている。この接合Ｚ軸方向調整部１１８とともに移動可能とするように、換言すると、接合ＸＹ方向調整部１１７と接合Ｚ軸方向調整部１１８とにより基台１１１上で所望の位置へと移動可能とするように、接合Ｚ軸方向調整部１１８に調整ステージ１１９が取り付けられている。

調整ステージ１１９は、接合Ｚ軸方向調整部１１８の上端位置でＸ−Ｙ平面に沿って延在するように設けられた板状部材である。この調整ステージ１１９のＸ−Ｙ平面に沿う上面（１１９ａ）が第１配線部材（上述したＦＰＣ１５）の載置面１１９ａとなり、この面から突出する複数の位置決めピン１２０（図１１では１つのみ図示する）が設けられているとともに、載置面１１９ａに載置された第１配線部材（ＦＰＣ１５）を吸着保持することが可能とされている。各位置決めピン１２０は、調整ステージ１１９の載置面１１９ａに載置される第１配線部材（ＦＰＣ１５）の載置位置を概略決めるものである。

上記した構成により、第１部材保持機構１１２は、調整ステージ１１９の載置面１１９ａ上で吸着保持した第１配線部材（ＦＰＣ１５）を、Ｘ−Ｙ平面に沿って延在する状態で所望の位置に調整することができる。この第１配線部材（ＦＰＣ１５）と接合される第２配線部材（圧電素子部材１２）を固定保持するために第２部材保持機構１１３が設けられている。

第２部材保持機構１１３は、基台１１１上に設けられた固定台１２１に取り付けられた第２部材載置台１２２を有し、この第２部材載置台１２２上に載置された第２配線部材を吸着保持することが可能（ここでは、ベース部材１３を介してそこに取り付けられた第２配線部材としての圧電素子部材１２を固定する）とされている。第２部材保持機構１１３は、吸着保持した第２配線部材（圧電素子部材１２）の接合個所の上方に、第１部材保持機構１１２により大略位置決めされた状態で吸着保持された第１配線部材（ＦＰＣ１５）の接合個所が位置するように、第１部材保持機構１１２との相対的な位置関係が設定されている。この接合個所にレーザー光を照射するためにレーザー照射機構１４が設けられている。

レーザー照射機構１１４は、取付アーム１２３を介して常に一定位置で固定されるように基台１１１に取り付けられており、レーザーＸＹ方向調整部１２４と、レーザーＺ軸方向調整部１２５と、レーザー照射部１２６とを有する。

レーザーＸＹ方向調整部１２４は、図示しないが、Ｘ軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたＸ軸駆動部と、Ｙ軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたＹ軸駆動部とにより構成され、Ｘ−Ｙ平面に沿って移動自在とされている。このレーザーＸＹ方向調整部１２４とともに移動可能とするように、レーザーＸＹ方向調整部１２４にレーザーＺ軸方向調整部１２５が取り付けられている。

レーザーＺ軸方向調整部１２５は、図示しないが、レーザーＸＹ方向調整部１２４に対してＺ軸方向に沿って出入自在に構成されている。このレーザーＺ軸方向調整部１２５とともに移動可能とするように、つまり、レーザーＸＹ方向調整部１２４とレーザーＺ軸方向調整部１２５とにより基台１１１上で所望の位置へと移動可能とするように、レーザーＺ軸方向調整部１２５にレーザー照射部１２６が取り付けられている。

レーザー照射部１２６は、レーザー光Ｌを出射可能であり、半導体レーザーが採用されている。レーザー照射部１２６は、レーザーＸＹ方向調整部１２４とレーザーＺ軸方向調整部１２５とにより移動された位置に拘わらず、Ｚ軸方向に沿ってレーザー光Ｌを出射可能にレーザーＺ軸方向調整部１２５に取り付けられている。このことから、レーザー照射機構１１４が照射手段として機能している。

このレーザー照射部１２６と、第２部材保持機構１１３により吸着保持された第２配線部材（圧電素子部材１２）と、の間に位置するようにカメラ１１５が設けられている。カメラ１１５は、図示しないが、その光軸が、レーザー照射部１２６の移動に拘わらずレーザー照射部１２６から出射されるレーザー光Ｌの光軸上に位置するように（例えばレーザー照射部１２６と連動するようにレーザーＺ軸方向調整部１２５に固定する）設けられている。このため、カメラ１１５は、レーザー照射部１２６によるレーザー光Ｌの照射を阻害することなく、レーザー光Ｌの照射領域の近傍を撮像することができる。このカメラ１１５と第２部材保持機構１１３により吸着保持された第２配線部材（圧電素子１２）との間で、風路形成板１２７を保持するのが風路形成機構１１６である。

風路形成機構１１６は、風路ＸＹ方向調整部１２８と、風路形成板１２７とを有する。風路ＸＹ方向調整部１２８は、図示しないが、Ｘ軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたＸ軸駆動部と、Ｙ軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたＹ軸駆動部とにより構成され、Ｘ−Ｙ平面に沿って移動自在とされている。この風路ＸＹ方向調整部１２８とともに移動可能とするように、風路ＸＹ方向調整部１２８に風路形成板１２７が取り外し可能に固定保持されている。

風路ＸＹ方向調整部１２８は、後述するように全体に板形状を呈する風路形成板１２７がＸ−Ｙ平面に沿って延在し、かつレーザー照射部１２６から出射されるレーザー光Ｌおよびそれに一致するカメラ１１５の光軸が、風路形成板１２７に設けられたレーザー透過板部１４１および風路形成切欠部分１４３の内方を縦断するように、風路形成板１２７を固定保持している。また、風路ＸＹ方向調整部１２８は、レーザーＸＹ方向調整部１２４およびレーザーＺ軸方向調整部１２５によりレーザー照射部１２６が移動されると、レーザー光Ｌおよびカメラ１１５の光軸に対する風路形成板１２７の位置関係を維持するようにレーザー照射部１２６の位置に連動する構成とされている。これにより、レーザー照射部１２６から出射されたレーザー光Ｌは、移動されるレーザー照射部１２６の位置に拘わらず、風路形成板１２７を透過して第１配線部材（ＦＰＣ１５）と第２配線部材（圧電素子部材１２）との接合個所を照射することができる。

なお、ここでは、レーザー光として半導体レーザーを用いたが、安価でありかつ制御しやすいことから、接合作業を安価にかつ適切に行うことができる。また、半導体レーザーは、樹脂材料への透過率が高いことから、ＦＰＣ１５（第１配線部材）および圧電素子部材１２（第２配線部材）にダメージを与えることなく、各接続電極３１Ａ、３１Ｂと外部電極２３、２５とを適切に接合することができる。

また、レーザー照射部１２６として半導体レーザーを採用しているが、接合すべく照射する個所（上記した半田部材３２）への吸収率がよく、第１配線部材（ＦＰＣ１５）の透過率がよいものであれば、例えば、連続的に出射されたＹＡＧ（イットリウム（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ）・アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）・ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ））レーザーであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

また、ここでは、レーザーを用いた接合を行っているが、ヒータチップ等の熱圧着ツールを使用してこの接合を行ってもよく、この場合にも接合不良に対する同様の効果が期待できる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置の一例について図１２及び図１３を参照して説明する。
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２０１Ａ、２０１Ｂ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からなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）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つのノズル列を有し、記録ヘッド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、記録ヘッド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、各色毎の記録ヘッドを備えることもできるし、４色の液滴を吐出する複数のノズルを並べたノズル列を有する１つの記録ヘッド構成とすることもできる。

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、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構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うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット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、接合不良がなく、記録ヘッドの信頼性が向上し、安定した記録を行うことができる。

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。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図である。 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バイピッチ構造の断面説明図である。 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。 圧電アクチュエータのノズル配列方向と直交する方向に沿う模式的説明図である。 は同じく要部斜視説明図である。 圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。 同じく圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。 同じく圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。 配線部材接合装置の一例を説明する模式的構成図である。 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。 同じく要部平面説明図である。

符号の説明

１…流路板
２…ノズル板
３…振動板
４…ノズル
６…個別液室
１０…共通液室
１２…圧電素子部材
１２Ａ、１２Ｂ…圧電素子柱
１３…ベース部材
１５…ＦＰＣ（配線部材）
２３…個別外部電極
２５…共通外部電極
３１Ａ…個別電極配線（接続電極）
３１Ｂ…共通電極配線（接続電極）
３２…半田部材
２３４…キャリッジ
２３５…記録ヘッド

Claims (3)

1. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、
   前記振動板を変形させる複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
   前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
   前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
   前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
   前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
   前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
   前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
   ことを特徴とする圧電アクチュエータ。

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