圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び画像形成装置
【課題】積層型圧電部材の両端面に電極膜を形成して個別外部電極と共通外部電極とすると、圧電部材の活性部が不活性部で拘束されて変位量が低減する。
【解決手段】圧電部材１２の両端面及び底面には電極層３３が形成され、両端面のうちの各圧電柱１２Ａの個別外部電極２３を形成する端面側の不活性部３１の部分には、圧電柱並び方向に沿ってスリット溝３４が形成され、電極層３３は駆動柱１２Ａに対応する領域を含む個別外部電極２３と、不活性部３２に対応する部分とに分割されている。
【解決手段】圧電部材１２の両端面及び底面には電極層３３が形成され、両端面のうちの各圧電柱１２Ａの個別外部電極２３を形成する端面側の不活性部３１の部分には、圧電柱並び方向に沿ってスリット溝３４が形成され、電極層３３は駆動柱１２Ａに対応する領域を含む個別外部電極２３と、不活性部３２に対応する部分とに分割されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、例えばインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
液体吐出ヘッドとしては、例えば、液滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応する複数の圧力発生室の壁面の一部を形成する振動板部材を圧電素子によって変位させ、各圧力発生室の容積を変化させて液滴を吐出させる圧電アクチュエータを使用するものがある。
【０００４】
従来の圧電アクチュエータとして、圧電層と内部電極を交互に積層した複数の圧電柱が溝を介して形成され、複数の圧電柱を架橋する不活性部を有する圧電部材を備え、圧電部材の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面には、内部電極が交互に引き出されて接続される外部電極を形成するための電極層が形成され、この電極層は圧電部材の両端面及びベース部材と接合する底面に跨って形成され、圧電部材の底面と個別外部電極を形成する端面との間を斜めに切断して（いわゆるＣ面取りをして）、電極層を個別外部電極を形成する部分とそれ以外の部分とに分割し、圧電部材の両端部には内部電極で両端面の電極層を相互に接続して、個別外部電極と同じ面に共通外部電極を外部に取出す取り出し用共通外部電極を設けたものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように、圧電部材の両端面に電極層を形成する場合、不活性部によって活性部（内部電極間に圧電層が配置される部分）が拘束されている面積が多くなり、圧電部材の変位量が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、積層型圧電部材の変位量を増大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
圧電層と内部電極を交互に積層した複数の圧電柱が溝を介して形成され、前記複数の圧電柱を架橋する不活性部を有する圧電部材を備え、
前記圧電部材の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面には、前記内部電極が交互に引き出されて接続される外部電極を形成するための電極層が形成され、
前記圧電部材の両端面のうち、各圧電柱の個別外部電極を形成する端面側の前記不活性部の部分には、前記圧電柱並び方向に沿ってスリット溝が形成され、
前記スリット溝で前記個別外部電極を形成する側の端面の前記電極層が分割されている
構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、共通外部電極の取り出しを容易にしつつ積層型圧電部材の変位量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視説明図である。
【図２】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）に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う一例の断面説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの側断面説明図である。
【図５】同じく要部斜視説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの分解斜視説明図である。
【図７】同じく正面説明図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの分解斜視説明図である。
【図１１】同じく正面説明図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。
【図１３】図１１のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る圧電アクチュエータの正面説明図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図である。
【図１６】図１４のＦ−Ｆ線に沿う断面説明図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る圧電アクチュエータの正面説明図である。
【図１８】図１７のＧ−Ｇ線に沿う断面説明図である。
【図１９】図１７のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図である。
【図２０】本発明の第６実施形態に係る圧電アクチュエータの分解斜視説明図である。
【図２１】同アクチュエータの正面説明図である。
【図２２】図２１のＩ−Ｉ線に沿う断面説明図である。
【図２３】図２１Ｊ−Ｊ線に沿う断面説明図である。
【図２４】本発明の第７実施形態に係る圧電アクチュエータの正面説明図である。
【図２５】図２４のＫ−Ｋ線に沿う断面説明図である。
【図２６】図２４のＬ−Ｌ線に沿う断面説明図である。
【図２７】本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の側面説明図である。
【図２８】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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３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は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図である。
【００１２】
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とを有している。
【００１３】
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がそれぞれ通路５を介して連って通じ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に連なって通じる液体導入部８を形成している。
【００１４】
そして、後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０から振動板部材２に形成した供給口９を介して液体導入部８、流体抵抗部７を介して液室６に液体を供給する。
【００１５】
流路板１は、２つの第１流路板１Ａと第２流路板１Ｂとを接着して構成している。この流路板１（１Ａ、１Ｂ）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、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。
【００１６】
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を変形させる圧力発生手段（アクチュエータ手段、駆動手段）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である圧電アクチュエータ１００を配置している。
【００１７】
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る溝加工で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。
【００１８】
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柱１２Ｂとして区別している。そして、駆動柱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。
【００１９】
ここで、圧電部材１２は、圧電層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。
【００２０】
また、圧電部材１２には駆動柱１２Ａに駆動信号を与えるための配線部材であるフレキシブル配線部材としてのＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５は、駆動柱１２Ａに駆動波形（駆動信号）を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が実装されている。ＦＰＣ１５の後端部は、装置本体の図示しない制御基板（制御部）に接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
さらに、これらの圧電部材１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成される圧電アクチュエータ１００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。
【００２３】
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。
【００２４】
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駆動柱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内のインクを加圧することで、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。
【００２５】
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内にインクが充填され、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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータについて図４及び図５を参照して説明する。図４は同アクチュエータの側断面説明図、図５は同じく要部斜視説明図である。
【００２８】
まず、圧電部材１２は、前述したように、圧電層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂを交互に積層した活性部３１に、複数の圧電柱（駆動柱１２Ａ，非駆動柱１２Ｂ）が溝３０を介して形成されている。そして、圧電部材１２の最も下側（ベース部材１３側）の内部電極２２よりも下方部分、即ち活性部３１の下側部分は、内部電極２２が設けられないで圧電層２１のみで形成され、各駆動柱１２Ａ及び非駆動柱１２Ｂを架橋する架橋部となる不活性部３２としている。なお、圧電部材１２の圧電柱並び方向の両端部は幅広の非駆動柱１２Ｂａとしている。
【００２９】
そして、圧電部材１２の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面及びベース部材１３と接合する底面には、内部電極２２Ａ、２２Ｂが交互に引き出されて接続される外部電極２３、２４を形成するための電極層３３が形成されている。なお、外部電極２３は各駆動柱１２Ａを駆動するための個別外部電極となり、外部電極２４は各駆動柱１２Ａに共通の共通外部電極となる。
【００３０】
また、電極層３３は、溝３０を加工する前に、両端面及び底面の全面に形成するので、非駆動柱１２Ｂの端面にも形成される。さらに、圧電部材１２の両端部の幅広の非駆動柱１２Ｂａの部分では、図６に示すように、内部電極２２Ａ、２２Ｂはいずれも両端面の電極層３３にそれぞれ接続されている。
【００３１】
ここで、圧電部材１２の両端面のうち、各圧電柱１２Ａの個別外部電極２３を形成する端面側の不活性部３２の部分には、活性部３１との境界部分に、圧電柱並び方向に沿ってスリット溝３４が形成されている。このスリット溝３４で個別外部電極２３を形成する側の端面の電極層３３は、駆動柱１２Ａに対応する領域を含む（「含む」とは、一部が不活性部３２に対応していてもよいという意味である。）部分と、不活性部３２に対応する部分とに分割される。そして、電極層３３の駆動柱１２Ａに対応する領域を含む部分は個別外部電極２３となる。
【００３２】
この圧電部材１２には、個別外部電極２３及び共通外部電極２４にそれぞれ図示しない配線部材、例えばＦＰＣ１５に設けられた個別配線電極及び共通配線電極が接続されることで、駆動信号が与えられる。
【００３３】
このとき、例えば、図５に矢印で示すように、配線部材（ＦＰＣ１５）の個別配線電極からは各駆動柱１２Ａの個別外部電極２３に接続され、一方、配線部材の共通配線電極はから幅広の非駆動柱１２Ｂａの個別外部電極側端面に設けられた取り出し用共通外部電極を通じて共通外部電極２４に接続されて、両外部電極間に電圧が印加される。
【００３４】
このように、本実施形態では、圧電部材１２の不活性部３１に、活性部３２との境界部分で、圧電柱並び方向にスリット溝３４を形成しているので、活性部３１が不活性部３２に拘束されている面積が減るため、変位し易くなる。そして、個別外部電極２３側端面の電極層３３を、水平方向のスリット溝３４によって分断しているので、より多くの外部電極（共通電極側）面積を確保することができ、外部電極の膜厚をより薄くすることが可能になる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータについて図６ないし図９を参照して説明する。図６は同アクチュエータの分解斜視説明図、図７は同じく正面説明図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【００３６】
本実施形態では、圧電部材１２に配線部材としてのＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａに対応して共通配線電極４１が形成され、各駆動柱１２Ａに対応して個別配線電極４２が形成されている。個別配線電極４２の後端部はドライバＩＣ５０に接続される。
【００３７】
一方、圧電部材１２の個別外部電極２３と同じ端面側において、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａの電極層３３を取り出し用共通外部電極２５としている。
【００３８】
ここでは、取り出し用共通外部電極２５は、スリット溝３４で分断された電極層３３の上側領域である取り出し用共通外部電極２５Ａと、下側領域である取り出し用共通外部電極２５Ｂとで構成される。上側の取り出し用共通外部電極２５Ａは内部電極２２を通じて反対の端面の共通外部電極２４と接続されている。下側の取り出し用共通外部電極２５Ｂは、圧電部材１２の底面側の電極層３３を介して反対の端面の共通外部電極２４と接続されている。
【００３９】
そして、ＦＰＣ１５の共通配線電極４１は、取り出し用共通外部電極２５Ａ、２５Ｂに半田５１にて接合されて接続されている。また、個別配線電極４２は、各駆動柱１２Ａの個別外部電極２３に同じく半田５１にて接合されて接続されている。
【００４０】
このように構成することで、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａの内部電極２２で両端面の共通外部電極２４と取り出し用共通外部電極２５Ａとを接続することで共通電極を取出す構成に比べて、共通電極ラインの大容量化（多くの電流を流せるようにすること）を図れる。
【００４１】
次に、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータについて図１０ないし図１３を参照して説明する。図１０は同アクチュエータの分解斜視説明図、図１１は同じく正面説明図、図１２は図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図１３は図１１のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。
【００４２】
本実施形態では、配線部材としてのＦＰＣ１５には、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａを除く非駆動柱１２Ｂに対応して共通配線電極４１が形成され、各駆動柱１２Ａに対応して個別配線電極４２が形成されている。個別配線電極４２の後端部はドライバＩＣ５０に接続される。
【００４３】
一方、圧電部材１２の個別外部電極２３と同じ端面側において、スリット溝３４で分断された電極層３３の下側領域を取り出し用共通外部電極２５として使用する。前述したように、この取り出し用共通外部電極２５は、圧電部材１２の底面側の電極層３３を介して反対の端面の共通外部電極２４と接続されている。
【００４４】
そして、ＦＰＣ１５の各共通配線電極４１は、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａを除く非駆動柱１２Ｂのそれぞれに半田５１にて接合されて接続されている。また、個別配線電極４２は、各駆動柱１２Ａの個別外部電極２３に同じく半田５１にて接合されて接続されている。
【００４５】
このように構成することで、各駆動柱１２Ａ間で共通電極の抵抗値を均一にすることができる。また、圧電部材１２の外部電極を形成する電極層３３に大容量の電流が流れる部位を無くすることができ、電極層３３の成膜量を削減することができる。
【００４６】
次に、本発明の第４実施形態に係る圧電アクチュエータについて図１４ないし図１６を参照して説明する。図１４は同アクチュエータの正面説明図、図１５は図１４のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図、図１６は図１４のＦ−Ｆ線に沿う断面説明図である。
【００４７】
本実施形態では、前記第３実施形態と同様な配線構成において、配線部材としてのＦＰＣ１５は、共通配線電極４１を形成する第１層１５Ａと個別配線電極４２を形成する第２層１５Ｂとの二層構造としている。
【００４８】
ここで、共通配線電極４１を形成する第１層１５Ａは、圧電部材１２の端面に直接対向する層とし、個別配線電極４２を形成する第２層１５Ｂと圧電部材１２の端面との間に、第１層１５Ａの共通配線電極４１を形成する部分以外の例えばポリイミド樹脂などの層が介在する構成とする。
【００４９】
この場合、個別配線電極４２は個別外部電極２３と接続する部分及びドライバＩＣ５０と接続される部分では第１層１５を貫通している。
【００５０】
このように構成することにより、個別配線電極４２が取り出し用共通外部電極２５に接触することが防止される。つまり、個別外部電極２３側の端面の電極層３３はスリット溝３４で分断された下側の領域全体が取り出し用共通外部電極２５となるので、個別配線電極４２が駆動柱１２Ａの部分で取り出し用共通外部電極２５に対向していると、保護膜などを形成してもショートするおそれがある。そこで、個別配線電極４２と取り出し用共通外部電極２５の駆動柱１２Ａの部分との間に第１層１５Ａを介在させることでショートを防止している。
【００５１】
次に、本発明の第５実施形態に係る圧電アクチュエータについて図１７ないし図１９を参照して説明する。図１７は同アクチュエータの正面説明図、図１８は図１７のＧ−Ｇ線に沿う断面説明図、図１９は図１７のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図である。
【００５２】
本実施形態では、配線部材としてのＦＰＣ１５は前記第４実施形態と同様に二層構造とし、共通配線電極４１は、各非駆動柱１２Ｂに接続する共通配線電極部４１Ａと、各共通配線電極部４１Ａを相互に接続する架橋配線電極部４１Ｂと、ドライバＩＣ５０の実装領域を避けて架橋配線電極部４１Ｂの両端部に通じる共通配線電極部４１Ｃとによって構成している。
【００５３】
このように構成することで、ドライバＩＣ５０の実装領域を避けて共通電極配線を這い回すことができる。これにより、前記第４実施形態のように共通配線電極がドライバＩＣ５０の実装領域を通る場合に比べてＩＣ設計が容易になる。
【００５４】
次に、本発明の第６実施形態に係る圧電アクチュエータについて図２０ないし図２３を参照して説明する。図２０は同アクチュエータの分解斜視説明図、図２１は同アクチュエータの正面説明図、図２２は図２１のＩ−Ｉ線に沿う断面説明図、図２３は図２１のＪ−Ｊ線に沿う断面説明図である。
【００５５】
本実施形態は、配線部材を、前記第５実施形態の二層構造に代えて、共通配線電極４１を形成した第１ＦＰＣ１５１と、個別配線電極４２を形成し、ドライバＩＣ５０を実装した第２ＦＰＣ１５２との２枚構成とし、これらの第１、第２ＦＰＣ１５１、１５２は張り合わせている。なお、第１ＦＰＣ１５１にはドライバＩＣ５０と干渉を避けるための穴ないし切欠部が設けられている。
【００５６】
そして、第１ＦＰＣ１５１はスリット溝３４よりも下側で接続し、第２ＦＰＣ１５２はスリット溝３４より上側で接続されている。
【００５７】
このように構成しても、前記第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
次に、本発明の第７実施形態に係る圧電アクチュエータについて図２４ないし図２６を参照して説明する。図２４は同アクチュエータの正面説明図、図２５は図２４のＫ−Ｋ線に沿う断面説明図、図２６は図２５のＬ−Ｌ線に沿う断面説明図である。
【００５９】
本実施形態では、圧電部材１２のスリット溝３４より下側のすべての領域を取り出し用共通外部電極２５として使用している。したがって、配線部材としてのＦＰＣ１５には、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａ及び駆動柱１２Ａに対応する部分を含めてスリット溝３４より下側の取り出し用共通外部電極２５に接続する共通配線電極部４１Ｄが形成されている。
【００６０】
このように構成することで、共通外部電極２４は最短距離で取り出し用共通外部電極２５と接続されることになり、電極層３３の膜厚が同じとすれば、前記第３実施形態よりも抵抗値を低くすることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図２７及び図２８を参照して説明する。なお、図２７は同装置の機構部の側面説明図、図２８は同機構部の要部平面説明図である。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、信頼性が向上し、高画質画像を形成することができる。
【００７８】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００７９】
また、「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。
【００８０】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、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。
【００８１】
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。
【００８２】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
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
１３ ベース部材
１５ ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）
２３ 個別外部電極
２４ 共通外部電極
２５ 取り出し用共通外部電極
３１ 活性部
３２ 不活性部
３３ 電極膜
３４ スリット溝
４１ 共通配線電極
４２ 個別配線電極
５０ ドライバＩＣ
１５１ 第１ＦＰＣ
１５２ 第２ＦＰＣ
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、例えばインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
液体吐出ヘッドとしては、例えば、液滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応する複数の圧力発生室の壁面の一部を形成する振動板部材を圧電素子によって変位させ、各圧力発生室の容積を変化させて液滴を吐出させる圧電アクチュエータを使用するものがある。
【０００４】
従来の圧電アクチュエータとして、圧電層と内部電極を交互に積層した複数の圧電柱が溝を介して形成され、複数の圧電柱を架橋する不活性部を有する圧電部材を備え、圧電部材の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面には、内部電極が交互に引き出されて接続される外部電極を形成するための電極層が形成され、この電極層は圧電部材の両端面及びベース部材と接合する底面に跨って形成され、圧電部材の底面と個別外部電極を形成する端面との間を斜めに切断して（いわゆるＣ面取りをして）、電極層を個別外部電極を形成する部分とそれ以外の部分とに分割し、圧電部材の両端部には内部電極で両端面の電極層を相互に接続して、個別外部電極と同じ面に共通外部電極を外部に取出す取り出し用共通外部電極を設けたものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように、圧電部材の両端面に電極層を形成する場合、不活性部によって活性部（内部電極間に圧電層が配置される部分）が拘束されている面積が多くなり、圧電部材の変位量が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、積層型圧電部材の変位量を増大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
圧電層と内部電極を交互に積層した複数の圧電柱が溝を介して形成され、前記複数の圧電柱を架橋する不活性部を有する圧電部材を備え、
前記圧電部材の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面には、前記内部電極が交互に引き出されて接続される外部電極を形成するための電極層が形成され、
前記圧電部材の両端面のうち、各圧電柱の個別外部電極を形成する端面側の前記不活性部の部分には、前記圧電柱並び方向に沿ってスリット溝が形成され、
前記スリット溝で前記個別外部電極を形成する側の端面の前記電極層が分割されている
構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、共通外部電極の取り出しを容易にしつつ積層型圧電部材の変位量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視説明図である。
【図２】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）に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う一例の断面説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの側断面説明図である。
【図５】同じく要部斜視説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの分解斜視説明図である。
【図７】同じく正面説明図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの分解斜視説明図である。
【図１１】同じく正面説明図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。
【図１３】図１１のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る圧電アクチュエータの正面説明図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図である。
【図１６】図１４のＦ−Ｆ線に沿う断面説明図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る圧電アクチュエータの正面説明図である。
【図１８】図１７のＧ−Ｇ線に沿う断面説明図である。
【図１９】図１７のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図である。
【図２０】本発明の第６実施形態に係る圧電アクチュエータの分解斜視説明図である。
【図２１】同アクチュエータの正面説明図である。
【図２２】図２１のＩ−Ｉ線に沿う断面説明図である。
【図２３】図２１Ｊ−Ｊ線に沿う断面説明図である。
【図２４】本発明の第７実施形態に係る圧電アクチュエータの正面説明図である。
【図２５】図２４のＫ−Ｋ線に沿う断面説明図である。
【図２６】図２４のＬ−Ｌ線に沿う断面説明図である。
【図２７】本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の側面説明図である。
【図２８】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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３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は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図である。
【００１２】
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とを有している。
【００１３】
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がそれぞれ通路５を介して連って通じ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に連なって通じる液体導入部８を形成している。
【００１４】
そして、後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０から振動板部材２に形成した供給口９を介して液体導入部８、流体抵抗部７を介して液室６に液体を供給する。
【００１５】
流路板１は、２つの第１流路板１Ａと第２流路板１Ｂとを接着して構成している。この流路板１（１Ａ、１Ｂ）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、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。
【００１６】
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を変形させる圧力発生手段（アクチュエータ手段、駆動手段）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である圧電アクチュエータ１００を配置している。
【００１７】
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る溝加工で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。
【００１８】
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柱１２Ｂとして区別している。そして、駆動柱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。
【００１９】
ここで、圧電部材１２は、圧電層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。
【００２０】
また、圧電部材１２には駆動柱１２Ａに駆動信号を与えるための配線部材であるフレキシブル配線部材としてのＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５は、駆動柱１２Ａに駆動波形（駆動信号）を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が実装されている。ＦＰＣ１５の後端部は、装置本体の図示しない制御基板（制御部）に接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
さらに、これらの圧電部材１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成される圧電アクチュエータ１００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。
【００２３】
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。
【００２４】
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駆動柱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内のインクを加圧することで、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。
【００２５】
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内にインクが充填され、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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータについて図４及び図５を参照して説明する。図４は同アクチュエータの側断面説明図、図５は同じく要部斜視説明図である。
【００２８】
まず、圧電部材１２は、前述したように、圧電層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂを交互に積層した活性部３１に、複数の圧電柱（駆動柱１２Ａ，非駆動柱１２Ｂ）が溝３０を介して形成されている。そして、圧電部材１２の最も下側（ベース部材１３側）の内部電極２２よりも下方部分、即ち活性部３１の下側部分は、内部電極２２が設けられないで圧電層２１のみで形成され、各駆動柱１２Ａ及び非駆動柱１２Ｂを架橋する架橋部となる不活性部３２としている。なお、圧電部材１２の圧電柱並び方向の両端部は幅広の非駆動柱１２Ｂａとしている。
【００２９】
そして、圧電部材１２の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面及びベース部材１３と接合する底面には、内部電極２２Ａ、２２Ｂが交互に引き出されて接続される外部電極２３、２４を形成するための電極層３３が形成されている。なお、外部電極２３は各駆動柱１２Ａを駆動するための個別外部電極となり、外部電極２４は各駆動柱１２Ａに共通の共通外部電極となる。
【００３０】
また、電極層３３は、溝３０を加工する前に、両端面及び底面の全面に形成するので、非駆動柱１２Ｂの端面にも形成される。さらに、圧電部材１２の両端部の幅広の非駆動柱１２Ｂａの部分では、図６に示すように、内部電極２２Ａ、２２Ｂはいずれも両端面の電極層３３にそれぞれ接続されている。
【００３１】
ここで、圧電部材１２の両端面のうち、各圧電柱１２Ａの個別外部電極２３を形成する端面側の不活性部３２の部分には、活性部３１との境界部分に、圧電柱並び方向に沿ってスリット溝３４が形成されている。このスリット溝３４で個別外部電極２３を形成する側の端面の電極層３３は、駆動柱１２Ａに対応する領域を含む（「含む」とは、一部が不活性部３２に対応していてもよいという意味である。）部分と、不活性部３２に対応する部分とに分割される。そして、電極層３３の駆動柱１２Ａに対応する領域を含む部分は個別外部電極２３となる。
【００３２】
この圧電部材１２には、個別外部電極２３及び共通外部電極２４にそれぞれ図示しない配線部材、例えばＦＰＣ１５に設けられた個別配線電極及び共通配線電極が接続されることで、駆動信号が与えられる。
【００３３】
このとき、例えば、図５に矢印で示すように、配線部材（ＦＰＣ１５）の個別配線電極からは各駆動柱１２Ａの個別外部電極２３に接続され、一方、配線部材の共通配線電極はから幅広の非駆動柱１２Ｂａの個別外部電極側端面に設けられた取り出し用共通外部電極を通じて共通外部電極２４に接続されて、両外部電極間に電圧が印加される。
【００３４】
このように、本実施形態では、圧電部材１２の不活性部３１に、活性部３２との境界部分で、圧電柱並び方向にスリット溝３４を形成しているので、活性部３１が不活性部３２に拘束されている面積が減るため、変位し易くなる。そして、個別外部電極２３側端面の電極層３３を、水平方向のスリット溝３４によって分断しているので、より多くの外部電極（共通電極側）面積を確保することができ、外部電極の膜厚をより薄くすることが可能になる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータについて図６ないし図９を参照して説明する。図６は同アクチュエータの分解斜視説明図、図７は同じく正面説明図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【００３６】
本実施形態では、圧電部材１２に配線部材としてのＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａに対応して共通配線電極４１が形成され、各駆動柱１２Ａに対応して個別配線電極４２が形成されている。個別配線電極４２の後端部はドライバＩＣ５０に接続される。
【００３７】
一方、圧電部材１２の個別外部電極２３と同じ端面側において、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａの電極層３３を取り出し用共通外部電極２５としている。
【００３８】
ここでは、取り出し用共通外部電極２５は、スリット溝３４で分断された電極層３３の上側領域である取り出し用共通外部電極２５Ａと、下側領域である取り出し用共通外部電極２５Ｂとで構成される。上側の取り出し用共通外部電極２５Ａは内部電極２２を通じて反対の端面の共通外部電極２４と接続されている。下側の取り出し用共通外部電極２５Ｂは、圧電部材１２の底面側の電極層３３を介して反対の端面の共通外部電極２４と接続されている。
【００３９】
そして、ＦＰＣ１５の共通配線電極４１は、取り出し用共通外部電極２５Ａ、２５Ｂに半田５１にて接合されて接続されている。また、個別配線電極４２は、各駆動柱１２Ａの個別外部電極２３に同じく半田５１にて接合されて接続されている。
【００４０】
このように構成することで、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａの内部電極２２で両端面の共通外部電極２４と取り出し用共通外部電極２５Ａとを接続することで共通電極を取出す構成に比べて、共通電極ラインの大容量化（多くの電流を流せるようにすること）を図れる。
【００４１】
次に、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータについて図１０ないし図１３を参照して説明する。図１０は同アクチュエータの分解斜視説明図、図１１は同じく正面説明図、図１２は図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図１３は図１１のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。
【００４２】
本実施形態では、配線部材としてのＦＰＣ１５には、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａを除く非駆動柱１２Ｂに対応して共通配線電極４１が形成され、各駆動柱１２Ａに対応して個別配線電極４２が形成されている。個別配線電極４２の後端部はドライバＩＣ５０に接続される。
【００４３】
一方、圧電部材１２の個別外部電極２３と同じ端面側において、スリット溝３４で分断された電極層３３の下側領域を取り出し用共通外部電極２５として使用する。前述したように、この取り出し用共通外部電極２５は、圧電部材１２の底面側の電極層３３を介して反対の端面の共通外部電極２４と接続されている。
【００４４】
そして、ＦＰＣ１５の各共通配線電極４１は、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａを除く非駆動柱１２Ｂのそれぞれに半田５１にて接合されて接続されている。また、個別配線電極４２は、各駆動柱１２Ａの個別外部電極２３に同じく半田５１にて接合されて接続されている。
【００４５】
このように構成することで、各駆動柱１２Ａ間で共通電極の抵抗値を均一にすることができる。また、圧電部材１２の外部電極を形成する電極層３３に大容量の電流が流れる部位を無くすることができ、電極層３３の成膜量を削減することができる。
【００４６】
次に、本発明の第４実施形態に係る圧電アクチュエータについて図１４ないし図１６を参照して説明する。図１４は同アクチュエータの正面説明図、図１５は図１４のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図、図１６は図１４のＦ−Ｆ線に沿う断面説明図である。
【００４７】
本実施形態では、前記第３実施形態と同様な配線構成において、配線部材としてのＦＰＣ１５は、共通配線電極４１を形成する第１層１５Ａと個別配線電極４２を形成する第２層１５Ｂとの二層構造としている。
【００４８】
ここで、共通配線電極４１を形成する第１層１５Ａは、圧電部材１２の端面に直接対向する層とし、個別配線電極４２を形成する第２層１５Ｂと圧電部材１２の端面との間に、第１層１５Ａの共通配線電極４１を形成する部分以外の例えばポリイミド樹脂などの層が介在する構成とする。
【００４９】
この場合、個別配線電極４２は個別外部電極２３と接続する部分及びドライバＩＣ５０と接続される部分では第１層１５を貫通している。
【００５０】
このように構成することにより、個別配線電極４２が取り出し用共通外部電極２５に接触することが防止される。つまり、個別外部電極２３側の端面の電極層３３はスリット溝３４で分断された下側の領域全体が取り出し用共通外部電極２５となるので、個別配線電極４２が駆動柱１２Ａの部分で取り出し用共通外部電極２５に対向していると、保護膜などを形成してもショートするおそれがある。そこで、個別配線電極４２と取り出し用共通外部電極２５の駆動柱１２Ａの部分との間に第１層１５Ａを介在させることでショートを防止している。
【００５１】
次に、本発明の第５実施形態に係る圧電アクチュエータについて図１７ないし図１９を参照して説明する。図１７は同アクチュエータの正面説明図、図１８は図１７のＧ−Ｇ線に沿う断面説明図、図１９は図１７のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図である。
【００５２】
本実施形態では、配線部材としてのＦＰＣ１５は前記第４実施形態と同様に二層構造とし、共通配線電極４１は、各非駆動柱１２Ｂに接続する共通配線電極部４１Ａと、各共通配線電極部４１Ａを相互に接続する架橋配線電極部４１Ｂと、ドライバＩＣ５０の実装領域を避けて架橋配線電極部４１Ｂの両端部に通じる共通配線電極部４１Ｃとによって構成している。
【００５３】
このように構成することで、ドライバＩＣ５０の実装領域を避けて共通電極配線を這い回すことができる。これにより、前記第４実施形態のように共通配線電極がドライバＩＣ５０の実装領域を通る場合に比べてＩＣ設計が容易になる。
【００５４】
次に、本発明の第６実施形態に係る圧電アクチュエータについて図２０ないし図２３を参照して説明する。図２０は同アクチュエータの分解斜視説明図、図２１は同アクチュエータの正面説明図、図２２は図２１のＩ−Ｉ線に沿う断面説明図、図２３は図２１のＪ−Ｊ線に沿う断面説明図である。
【００５５】
本実施形態は、配線部材を、前記第５実施形態の二層構造に代えて、共通配線電極４１を形成した第１ＦＰＣ１５１と、個別配線電極４２を形成し、ドライバＩＣ５０を実装した第２ＦＰＣ１５２との２枚構成とし、これらの第１、第２ＦＰＣ１５１、１５２は張り合わせている。なお、第１ＦＰＣ１５１にはドライバＩＣ５０と干渉を避けるための穴ないし切欠部が設けられている。
【００５６】
そして、第１ＦＰＣ１５１はスリット溝３４よりも下側で接続し、第２ＦＰＣ１５２はスリット溝３４より上側で接続されている。
【００５７】
このように構成しても、前記第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
次に、本発明の第７実施形態に係る圧電アクチュエータについて図２４ないし図２６を参照して説明する。図２４は同アクチュエータの正面説明図、図２５は図２４のＫ−Ｋ線に沿う断面説明図、図２６は図２５のＬ−Ｌ線に沿う断面説明図である。
【００５９】
本実施形態では、圧電部材１２のスリット溝３４より下側のすべての領域を取り出し用共通外部電極２５として使用している。したがって、配線部材としてのＦＰＣ１５には、圧電部材１２の両端部の非駆動柱１２Ｂａ及び駆動柱１２Ａに対応する部分を含めてスリット溝３４より下側の取り出し用共通外部電極２５に接続する共通配線電極部４１Ｄが形成されている。
【００６０】
このように構成することで、共通外部電極２４は最短距離で取り出し用共通外部電極２５と接続されることになり、電極層３３の膜厚が同じとすれば、前記第３実施形態よりも抵抗値を低くすることができる。
【００６１】
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。
【００６２】
次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図２７及び図２８を参照して説明する。なお、図２７は同装置の機構部の側面説明図、図２８は同機構部の要部平面説明図である。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、信頼性が向上し、高画質画像を形成することができる。
【００７８】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００７９】
また、「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。
【００８０】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、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。
【００８１】
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。
【００８２】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
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
１３ ベース部材
１５ ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）
２３ 個別外部電極
２４ 共通外部電極
２５ 取り出し用共通外部電極
３１ 活性部
３２ 不活性部
３３ 電極膜
３４ スリット溝
４１ 共通配線電極
４２ 個別配線電極
５０ ドライバＩＣ
１５１ 第１ＦＰＣ
１５２ 第２ＦＰＣ
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電層と内部電極を交互に積層した複数の圧電柱が溝を介して形成され、前記複数の圧電柱を架橋する不活性部を有する圧電部材を備え、
前記圧電部材の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面には、前記内部電極が交互に引き出されて接続される外部電極を形成するための電極層が形成され、
前記圧電部材の両端面のうち、各圧電柱の個別外部電極を形成する端面側の前記不活性部の部分には、前記圧電柱並び方向に沿ってスリット溝が形成され、
前記スリット溝で前記個別外部電極を形成する側の端面の前記電極層が分割されている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記スリット溝で分割された前記電極層のうち、前記圧電柱の部分は前記個別外部電極となり、前記不活性部の部分は反対側の端面の共通外部電極と接続され、外部に共通電極を取り出すための取り出し用共通外部電極となっ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。
【請求項３】
前記圧電部材の前記複数の圧電柱は、交互に、駆動信号を与える駆動柱と、前記駆動信号を与えない非駆動柱であり、
前記圧電部材には前記駆動柱を駆動するための信号を与える配線部材が接続され、
前記配線部材は、各駆動柱に対応する個別配線電極と、各駆動柱に共通の共通配線電極とを有し、
前記共通配線電極は、前記取り出し用共通外部電極の前記非駆動柱に対応する部分に接続されている
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。
【請求項４】
前記配線部材は、前記個別配線電極と前記共通配線電極とが異なる層に形成された２層構造であることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記配線部材は、複数の前記共通配線電極を相互に接続する架橋配線電極を有していることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記配線部材は、前記個別配線電極が形成された第１配線部材と、前記共通配線電極が形成された第２配線部材とからなることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記圧電部材の前記複数の圧電柱は、交互に、駆動信号を与える駆動柱と、前記駆動信号を与えない非駆動柱であり、
前記圧電部材には前記駆動柱を駆動するための信号を与える配線部材が接続され、
前記配線部材は、各駆動柱に対応する個別配線電極と、各駆動柱に共通の共通配線電極とを有し、
前記共通配線電極は、前記取り出し用共通外部電極に接続されている
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。
【請求項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を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８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。
【請求項１】
圧電層と内部電極を交互に積層した複数の圧電柱が溝を介して形成され、前記複数の圧電柱を架橋する不活性部を有する圧電部材を備え、
前記圧電部材の圧電柱並び方向と直交する方向の両端面には、前記内部電極が交互に引き出されて接続される外部電極を形成するための電極層が形成され、
前記圧電部材の両端面のうち、各圧電柱の個別外部電極を形成する端面側の前記不活性部の部分には、前記圧電柱並び方向に沿ってスリット溝が形成され、
前記スリット溝で前記個別外部電極を形成する側の端面の前記電極層が分割されている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記スリット溝で分割された前記電極層のうち、前記圧電柱の部分は前記個別外部電極となり、前記不活性部の部分は反対側の端面の共通外部電極と接続され、外部に共通電極を取り出すための取り出し用共通外部電極となっ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。
【請求項３】
前記圧電部材の前記複数の圧電柱は、交互に、駆動信号を与える駆動柱と、前記駆動信号を与えない非駆動柱であり、
前記圧電部材には前記駆動柱を駆動するための信号を与える配線部材が接続され、
前記配線部材は、各駆動柱に対応する個別配線電極と、各駆動柱に共通の共通配線電極とを有し、
前記共通配線電極は、前記取り出し用共通外部電極の前記非駆動柱に対応する部分に接続されている
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。
【請求項４】
前記配線部材は、前記個別配線電極と前記共通配線電極とが異なる層に形成された２層構造であることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記配線部材は、複数の前記共通配線電極を相互に接続する架橋配線電極を有していることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記配線部材は、前記個別配線電極が形成された第１配線部材と、前記共通配線電極が形成された第２配線部材とからなることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記圧電部材の前記複数の圧電柱は、交互に、駆動信号を与える駆動柱と、前記駆動信号を与えない非駆動柱であり、
前記圧電部材には前記駆動柱を駆動するための信号を与える配線部材が接続され、
前記配線部材は、各駆動柱に対応する個別配線電極と、各駆動柱に共通の共通配線電極とを有し、
前記共通配線電極は、前記取り出し用共通外部電極に接続されている
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。
【請求項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を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１３−６５６６３（Ｐ２０１３−６５６６３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２９２５（Ｐ２０１１−２０２９２５）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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