液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置
【課題】 圧電体の劣化の少ない液体吐出ヘッドを製造する。
【解決手段】 基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、下部電極層上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、圧電体層により覆われた領域の範囲内であって、前記領域よりも狭い領域について、基板の圧電体層の形成された面の反対面より、基板を下部電極層までエッチングするエッチング工程と、エッチング工程終了後、圧電体層の熱処理を行う熱処理工程と、熱処理工程終了後、エッチング工程においてエッチングされた基板面に、耐インク性を有する材料からなる耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層を形成する振動板層形成工程と、圧電体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにより上記課題を解決する。
【解決手段】 基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、下部電極層上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、圧電体層により覆われた領域の範囲内であって、前記領域よりも狭い領域について、基板の圧電体層の形成された面の反対面より、基板を下部電極層までエッチングするエッチング工程と、エッチング工程終了後、圧電体層の熱処理を行う熱処理工程と、熱処理工程終了後、エッチング工程においてエッチングされた基板面に、耐インク性を有する材料からなる耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層を形成する振動板層形成工程と、圧電体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにより上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法及び前記液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関するものであり、特に、液体吐出ヘッドを製造するための製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の変位を利用して圧力室の壁面を変化させ、圧力室内のインクを加圧することで圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出するヘッド（液体吐出ヘッド）を搭載したインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
近年、インクジェット記録装置に用いられるヘッドには高集積化が求められて、ヘッドの高集積化を実現するとともに高信頼性や高性能を確保するために、構造や製造上の様々な工夫がなされている。例えば、吐出力発生素子として薄膜の圧電素子（圧電アクチュエータ）を用いる場合、基板（振動板）にエアロゾルデポジション（ＡＤ）法やゾルゲル法、スパッタリング、ＣＶＤ、スクリーン印刷法などの薄膜形成技術により圧電体層及び電極を形成（成膜）する方法がある。
【０００４】
特許文献１では、インク貯留室と振動板を接合した状態で圧電体膜を成膜し、その後、前記圧電体膜に、アニール処理を施すことで圧電体膜を結晶化させる工程を有した液体移送装置の製造方法が開示されている。具体的には、振動板をインク貯留部に組み付けた剛性の高い状態で圧電体膜を成膜するので、振動板の厚さが１０μｍ〜５０μｍ程度の薄いものであっても圧電体成膜時の衝撃力に十分に耐えることができる技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、圧電体中の鉛（Ｐｂ）がシリコン基板中に拡散することを防止するために、振動板と下部電極の間に拡散防止のための絶縁層を設ける方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３では、振動板を構成している材料が圧電体に拡散して圧電特性を低下させることに着目し、圧電体層を形成した後に、振動板を圧力室側から形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３５０１３号公報
【特許文献２】特開２００５−１６８１７２号公報
【特許文献３】特開２００４−９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ステンレス（ＳＵＳ）などの鉄もしくはクロム等を含有する金属を用いた振動板（基板）にＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ3 、チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体を成膜し、６００℃以上の高温でアニール処理を行うと、振動板に含まれる鉄及びクロムが圧電体に拡散して圧電体の性能を劣化させてしまうといった問題がある。圧電体内に鉄が拡散すると、圧電ｄ定数や絶縁性能の低下といった圧電素子の性能劣化を引き起こしてしまう。
【０００８】
特許文献１に記載された発明では、６００℃から７５０℃（ＡＤ法）、６００℃〜１２００℃（ゾルゲル法）の高温雰囲気で数時間の熱処理（アニール処理）が行われるが、振動板としてステンレス基板を用いると、振動板に含有する鉄及びクロムが圧電素子に拡散して圧電素子の性能を劣化させてしまう。また、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）により成膜された圧電素子のアニール処理には大気雰囲気が必要であり、同時にアニールされる振動板はその表面が酸化してしまい、振動板の耐久性劣化や他の部材との接合性が悪くなるといった問題が発生する。
【０００９】
また、振動板は薄い方が良好な特性を得ることができるが、１０〔μｍ〕以下の厚さのステンレス基板を用いて加工等を行うことは圧延時のピンホールの問題などから困難である。また、大型の液体吐出ヘッドを製造する場合、基板の厚さを均一にする必要があるが、均一に１０〔μｍ〕以下の厚さの大型の基板を作製すること自体困難である。
【００１０】
特許文献２に記載された発明では、Ｐｂの拡散を完全に防止するためには、拡散防止のための絶縁層の厚さを厚くすることが必要となるため、これにより、圧電体自体の特性は劣化しないものの、振動板が厚くなり変位量が小さくなってしまい、液体吐出ヘッドとしての特性は低下してしまう。
【００１１】
特許文献３に記載された発明では、基板上に圧電体を高温で形成するものであるため、圧電体層を形成する際に、基板に含まれる構成材料の基板から圧電体への拡散や、圧電体から基板へのＰｂ等の拡散が生じ、圧電体の特性を劣化させるとともに、圧電体と基板との密着性を低下させてしまう。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板に含まれる構成材料の基板から圧電体への拡散や、圧電体から基板へのＰｂ等の拡散を防止し、圧電体の性能が劣化することなく、高い信頼性の液体吐出ヘッドを製造する方法を提供するとともに、歩留まりの高い画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、前記下部電極層上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層により覆われた領域の範囲内であって、前記領域よりも狭い領域について、前記基板の圧電体層の形成された面の反対面より、前記基板を下部電極層までエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程終了後、前記圧電体層の熱処理を行う熱処理工程と、前記熱処理工程終了後、前記エッチング工程においてエッチングされた基板面に、耐インク性を有する材料からなる耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層を形成する振動板層形成工程と、前記圧電体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記上部電極層形成工程において、形成される上部電極層が、圧電体層及び下部電極層を介し、前記エッチング工程により基板がエッチングされた領域の範囲内であって、前記領域と同じ、または、前記領域よりも狭い領域であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記圧電体層形成工程における圧電体層の形成方法が、エアロゾルデポジション法またはスクリーン印刷法で形成することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記振動板層形成工程における振動板層の形成方法がＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記振動板層形成工程における振動板層が、ＳｉＣＮ、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２からなる材料により構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記基板を構成する材料の熱膨張係数をＳｋ、前記下部電極層を構成する材料の熱膨張係数をＣｋ、前記圧電体層を構成する材料の熱膨張係数をＰｋとした場合、Ｓｋ＜Ｃｋ＜Ｐｋ 又は、Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋであることを特徴とする請求項１から５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６に記載された液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による液体吐出ヘッドの製造方法によれば、基板から圧電体への基板を構成する原子の拡散、圧電体から基板への圧電体を構成する原子の拡散を防止することができるため、圧電体の性能の劣化や、基板と圧電体との密着性を低下させることなく、高い信頼性の液体吐出ヘッドを製造することができる。また、ピンホールなどの欠陥がない１０〔μｍ〕以下の薄い振動板を形成することができ、圧電アクチュエータとして高い変位特性を得ることができる。更には、これにより製造された液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置は、振動板成膜と同時に圧力室内面に耐インクコートが施されるため、インク及び振動板の性能劣化がなく、低コストで信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
〔液体吐出ヘッド〕
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図１、図２に基づき説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程を示す。図２は、工程の流れを示す。
【００２４】
最初、図２に示すステップ１０２（Ｓ１０２）の下部電極層形成工程を行う。具体的には、図１（ａ）に示すように、厚さＨｔ：１００〔μｍ〕に加工したステンレスからなる基板６１の一方の面の略全面に、下部電極層６２を形成する。下部電極層６２は、ＰｔやＩｒ等の金属からなる材料により構成されており、スパッタリング法、真空蒸着法、スクリーン印刷法等の手法により、厚さが０．１〜３〔μｍ〕となるように形成する。尚、基板６１を構成する材料はステンレス以外の金属もしくはＳｉであってもよい。
【００２５】
次に、図２に示すステップ１０４（Ｓ１０４）の圧電体層形成工程を行う。具体的には図１（ｂ）に示すように、下部電極層６２上に、ＡＤ法またはスクリーン印刷法により圧電体層６３を形成する。ＡＤ法、スクリーン印刷法ともに、後の熱処理工程により熱処理（アニール処理）が行われるが、スクリーン印刷法の場合は、印刷された圧電体のペーストの乾燥と密着性の向上のため、６００℃以下で仮焼成を行う。６００℃以上では、基板６１がステンレスの場合では、基板６１からＦｅ等が圧電体層６３に拡散したり、圧電体層６３からＰｂ等が基板６１に拡散したりするため、これにより圧電体層６３の特性が劣化するからである。
【００２６】
また、圧電体層６３は下部電極層６２の略全面に形成してもよいが、図３に示すように下部電極層６２上に各々の圧力室に対応させて、分離して形成してもよい。圧電体層６３を分離して形成することにより、電圧を印加した場合の変位量を大きくすることができ、クロストークも低下させることができ、応力等による基板６１のそりが少ないといった利点があるため望ましい。本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、厚さがＰｔ、一辺の幅がＰｗである正方形の圧電体層６３のパターンを形成した。
【００２７】
この後、図２に示すステップ１０６（Ｓ１０６）のエッチング工程を行う。具体的には図１（ｃ）に示すように、基板６１の圧電体層６３の形成されている面の反対面に圧力室となる領域をエッチングにより形成する。
【００２８】
本実施の形態では、基板６１の圧電体層６３の形成されている面の全面にレジストを塗布するか、あるいは、基板６１の両面にレジストを塗布する。具体的には、スピンコーターやディップコート等の手法によりレジストの塗布を行う。この後、プリベークを行い、基板６１の圧電体層６３の形成されている面の反対面に、形成される圧力室の形状のパターンを有するマスクを用い露光装置により露光し、現像を行う。これにより、圧力室の形成される領域のみレジストが除去される。この後、基板６１のレジストの形成されている面に、基板６１のレジストの除去された領域のエッチングを行うため、エッチング液を垂らす、又は、基板６１をエッチング液に浸漬させることにより、ウエットエッチングを行う。
【００２９】
ウエットエッチングに用いられる溶液は、基板６１がステンレスである場合には、塩化第２鉄溶液が用いられ、基板６１がＳｉである場合には、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液が用いられる。
【００３０】
ウエットエッチングは、図１（ｃ）に示すように、基板６１においてレジストの形成されていない領域の基板材料が完全に除去されるまで行われる。即ち、基板６１のレジストの形成されている面の反対面に形成されている下部電極層６２の裏面が完全に露出するまで行われる。
【００３１】
このため、基板６１において圧力室となる領域の幅Ｈｗは、圧電体層６３の形成された幅Ｐｗよりも狭く、圧電体層６３の形成されている領域は、下部電極層６２を介し基板６１のエッチングされていない領域と、圧電体層６３の両側で重複していることが必要となる。何故ならば、下部電極層６２は、非常に薄いため基板６１における圧力室となる領域の幅Ｈｗよりも、圧電体層６３の形成される幅が狭い場合、即ち、下部電極層６２を介し、基板６１と圧電体層６３とが重複していない場合には、エッチング後の形態を維持することが困難となるからである。よって、圧電体層６３の幅Ｐｗは、基板６１に形成される圧力室となる領域の幅Ｈｗよりも広く形成されている必要がある。言い換えるならば、圧力室形成のため基板６１がエッチングされた領域については、下部電極層６２を介し、圧電体層６３に覆われた構造となっている。
【００３２】
本実施の形態では、圧電体層６３は、厚さＰｔ：８〔μｍ〕、一辺の幅Ｐｗ：３００〔μｍ〕である略正方形に形成されており、圧力室は基板６１を一辺の幅Ｈｗ：２５０〔μｍ〕である略正方形の領域をエッチングすることにより形成している。このため、基板６１のエッチングされていない領域と、圧電体層６３の形成された領域とは、圧電体層６３の周辺部において、両側それぞれ２５〔μｍ〕、計５０〔μｍ〕、下部電極層６２を介し重複した構造となっている。
【００３３】
尚、基板６１と圧電体層６３との重複領域は、エッチング後の形態安定性から、圧電体層６３の幅Ｈｗの５〔％〕以上重複していることが望ましい。あまりにこの幅が狭いと形態安定の維持が困難となるからである。本実施の形態においては、圧電体層６３の幅Ｐｗが、３００〔μｍ〕であるのに対し、重複領域の幅は５０〔μｍ〕であるため、圧電体層６３と基板６１のエッチングされていない領域とは、１６．７％重複している。
【００３４】
この後、図２に示すステップ１０８（Ｓ１０８）の熱処理工程を行う。具体的には、圧電体層６３をＡＤ法により形成した場合には、７００℃以上で、圧電体層６３をスクリーン印刷法により形成した場合には、８５０℃以上で熱処理（アニール）を行う。この熱処理は、圧電体層６３の圧電体の結晶性を向上させ、圧電体の特性を向上させる効果がある。尚、一般に、ＡＤ法の場合には、熱処理温度は、７００℃〜１０００℃、スクリーン印刷法の場合には、８５０℃〜１３００℃程度となるため、基板６１の材料の選択や、基板６１の耐熱性を考慮して成膜方法を選択する。
【００３５】
このため、基板６１を構成する材料の熱膨張係数をＳｋ、下部電極層６２を構成する材料の熱膨張係数をＣｋ、圧電体層６３を構成する材料の熱膨張係数をＰｋとした場合、Ｓｋ＜Ｃｋ＜Ｐｋ又は、Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋであることが好ましい。即ち、下部電極層６２を構成する材料の熱膨張係数Ｃｋの値が、基板６１及び圧電体層６３を構成する双方の材料と比べ著しく大きかったり、小さかったりすると、圧電体層６３の剥離等が生じるからである。よって、基板６１、下部電極層６２、圧電体層６３の順に熱膨張係数が上昇するか下降するような材料で構成することが好ましい。本実施の形態では、基板６１はＳＵＳ３０４（熱膨張係数：１０．４×１０−６）、下部電極層６２はＰｔ（白金、熱膨張係数：８．８×１０−６）、圧電体層６３はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、熱膨張係数：８×１０−６）で構成されており、Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋの関係が成立している。尚、基板６１にＳｉ（熱膨張係数：２．８×１０−６）を用いる場合には、下部電極層６２、圧電体層６３の材料を上記熱膨張係数の関係に基づき選定することにより、圧電体層６３の剥離を防止することが可能である。
【００３６】
尚、本実施の形態のおいては、ウエットエッチングによる基板６１のエッチング方法について説明したが、ＲＩＥ等のドライエッチング法によっても、本実施の形態と同様にエッチングを行うことが可能である。
【００３７】
次に、図２に示すステップ１１０（Ｓ１１０）の振動板層形成工程を行う。具体的には図１（ｄ）に示すように、基板６１のエッチングされた面に耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層６４を形成する。この振動板層６４は、振動板と耐インク膜とを兼用するものであり、下部電極層６２の表面においては厚く、それ以外の基板６１の表面には薄く形成されている。振動板層６４を構成する材料としては、ＳｉＣＮ、ＳｉＯ２、ＺｉＯ２等がある。尚、耐インク膜は、基板６１がステンレスにより形成されている場合、基板６１とインクとが接触することにより、基板６１に含まれるＦｅ（鉄）等がインクに溶けることにより、インクに悪影響を与えることを防止するために設けられる。このため、振動板層６４は、基板６１をエッチングすることにより形成された圧力室の壁面のすべての面に成膜することができる方法であることが必要である。本実施の形態では、ＣＶＤ法によりＳｉＣＮ膜の成膜を行った。
【００３８】
具体的に、ＣＶＤ法の一つであるプラズマＣＶＤ法によりＳｉＣＮ（炭窒化シリコン）膜を成膜する方法について説明する。
【００３９】
プラズマＣＶＤ装置の真空チャンバー内に、基板６１のエッチングがされた面に振動板層６４が形成されるよう設置した後、排気する。真空チャンバー内を所定の圧力まで排気した後、真空チャンバー内にＳｉＨ４（シラン）、ＮＨ３（アンモニア）、ＣＨ４（メタン）の混合ガスを導入する。この後、ＲＦ電界を印加しプラズマを発生させる。このときに印加するＲＦパワーは５００〔Ｗ〕であり、振動板６１は３５０〔℃〕に加熱されている。真空チャンバー内に導入されたＳｉＨ４（シラン）、ＮＨ３（アンモニア）、ＣＨ４（メタン）の混合ガスは、プラズマ中で反応し、これにより生じたＳｉＣＮが膜として振動板６１上に形成される。この時の真空チャンバー内の圧力は６７〔Ｐａ〕である。この成膜法で成膜されたＳｉＣＮ膜は緻密なアモルファス膜となる。これにより、ＳｉＣＮ膜は、は下部電極層６２上には、振動板として機能する膜として、８〔μｍ〕形成され、基板６１のエッチングにより形成された圧力室側面には、耐インク層として機能する膜として、２〔μｍ〕形成される。
【００４０】
尚、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）についても、プラズマＣＶＤ法で形成することが可能であるが、成膜時の基板温度は５５０〔℃〕で行われる。
【００４１】
この後、図２に示すステップ１１２（Ｓ１１２）の上部電極層形成工程を行う。具体的には図１（ｅ）に示すように、上部電極層６５としてＡｕ（金）等の導電性材料をスパッタリング法により形成する。尚、上部電極層６５の形成される幅Ｃｗは、基板６１にエッチングにより形成された圧力室の幅Ｈｗと同じか、それよりも狭い領域に形成する。具体的には、上部電極層６５の幅Ｃｗは、圧力室の幅Ｈｗの８０％〜１００％となるよう、上部電極層６５が、圧電体層６３、下部電極層６２を介し、基板６１のエッチングされていない領域と重複しない領域に形成する。
【００４２】
本実施の形態では、上部電極層６５は一辺の幅Ｃｗが、２２５〔μｍ〕の正方形状に形成されており、エッチングにより形成された圧力室の幅Ｈｗ：２５０〔μｍ〕に対し、９０〔％〕である。このように、圧力室の形成されている領域よりも、狭い領域に上部電極層６５を形成するのは、圧電体層６３と基板６１が下部電極層６２を介し、重なっている領域では、熱処理工程において、基板６１から圧電体層６３への原子の拡散、又は、圧電体層６３から基板６１への原子の拡散が生じているため、この領域の圧電体層６３は特性上劣化しているからである。特に、基板６１の材料としてステンレスを用いた場合では、基板６１から圧電体層６３にＦｅが拡散し、この領域の圧電体層６３は、導電性を有してしまうため、上部電極層６５と下部電極層６２との間に電界を印加しても電流が流れてしまい、変位が生じず圧電素子としての機能を発揮しないからである。
【００４３】
この後、図２に示すステップ１１４（Ｓ１１４）のノズルプレート接着工程を行う。具体的には、図４に示すようにノズルプレート６６を基板６１のエッチングのされた面に接着する。これにより液体吐出ヘッドが完成する。
【００４４】
尚、本実施の形態では、ステップ１１２において上部電極層６５の形成を行ったが、上部電極層６５の形成は、ステップ１０４の圧電体層形成工程以降であればよい。具体的には、ステップ１０４の圧電体層形成工程とステップ１０６のエッチング工程の間、ステップ１０６のエッチング工程とステップ１０８の熱処理工程の間、ステップ１０８の熱処理工程とステップ１１０の振動板形成工程の間のいずれにおいても上部電極層６５の形成を行うことが可能である。
【００４５】
このように形成された液体吐出ヘッドは、加工精度やコストの観点から、Ｓｉ（シリコン）または、ステンレス（ＳＵＳ）を基板として用い、圧電体をＡＤ法及びスクリーン印刷法により形成した場合、高温（７００〔℃〕以上）での焼成が必要となる。しかしながら、本発明では、基板６１と圧電体層６３とは下部電極層６２を介し、圧電体層６３の両端で重複しているため、基板６１から圧電体層６３への元素の拡散による圧電体層６３の特性劣化といった影響を低減することができる。
【００４６】
さらに圧力室では、インクに与える悪影響を防止するため、圧力室壁面に耐インク膜を形成する必要があるが、本発明では、この耐インク膜と振動板とを同一材料により同時に形成しているため、工程の簡略化、コストダウンが図れる。
【００４７】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図５に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」と称する場合あり）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６（記録媒体）の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６を備えている。
【００４８】
図５では、給紙部１８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。
【００４９】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図５のように、裁断用のカッター２８が設けられており、前記カッター２８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２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、前記固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００５０】
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あるいは無線タグ等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、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類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。
【００５１】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、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２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６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。
【００５２】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００５３】
ベルト３３は、記録紙１６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孔（不図示）が形成されている。図５に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。 ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図５中不図示、図９に符号８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図５において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図の左から右へと搬送される。
【００５４】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３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３６が設けられている。ベルト清掃部３６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、ある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。
【００５５】
なお、吸着ベルト搬送部２２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にローラが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００５６】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６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。
【００５７】
図６は、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を示す要部平面図である。
【００５８】
図６に示すように、印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドを有している。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００５９】
記録紙１６の搬送方向に沿って上流側（図６の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００６０】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙送り方向について記録紙１６と印字部１２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１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙送り方向と直交する主走査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。
【００６１】
なお本例では、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は限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。
【００６２】
図５に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４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、警告音発生手段等）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。
【００６３】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、前記イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００６４】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００６５】
印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００６６】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２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ため、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００６７】
多孔質のペーパ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ができ、画像の耐候性がアップする効果がある。
【００６８】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４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４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００６９】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６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１０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２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６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４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００７０】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００７１】
〔液体吐出ヘッドの構成〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００７２】
図７（ａ） はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図７（ｂ） はその一部の拡大図である。また、図７（ｃ） はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。
【００７３】
記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図７（ａ）〜（ｃ） に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室（液室）５２、供給口５４等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）を狭め、高密度化を達成している。
【００７４】
紙送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図７（ａ）の構成に代えて、図７（ｃ） に示すように、複数のノズル５１が２次元状に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【００７５】
なお、本例では圧力室５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル５１や供給口５４の配置も図７（ａ）〜（ｃ）に示す配置に限定されず、圧力室５２の略中央部にノズル５１を配置してもよいし、圧力室５２の側壁側に供給口５４を配置してもよい。
【００７６】
図７（ｂ） に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００７７】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００７８】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造や、２列の千鳥配置されたノズル列を有する構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００７９】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録媒体の幅方向（主走査方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【００８０】
特に、図７（ａ）〜（ｃ）に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。
【００８１】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【００８２】
なお、本実施形態ではフルラインヘッドを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、記録紙１６の幅よりも短い長さのノズル列を有する短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させながら、記録紙１６の幅方向の印字を行うシリアル型ヘッドにも適用可能である。
【００８３】
尚、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部に形成されたノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して不図示の共通流路（共通液室）と連通されている。前記共通流路は不図示のインク供給タンクと連通しており、前記インク供給タンクから供給されるインクは前記共通流路を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００８４】
〔液体吐出ヘッドの構造〕
次に、液体吐出ヘッドの構造の詳細について図３に基づき説明する。
【００８５】
図３は、インク室ユニット５３の立体的構成を示す断面図である。
【００８６】
図３に示すように、インク室ユニット５３は、ノズルプレート６６に設けられたインクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、不図示の供給口を介してインクを供給する不図示の共通液室と連通している。圧力室５２の一面（図では天面）は振動板層６４により形成された振動板５６で構成され、その上部には、下部電極層６２が形成され、更にその上部には、振動板５６を変形させる超音波発生素子である圧電体層６３が接合されており、圧電体層６３の上面には上部電極層６５が形成されている。この下部電極層６２、圧電体層６３、上部電極層６５により圧電素子５８が形成される。
【００８７】
圧電体層６３は、下部電極層６２と上部電極層６５によって挟まれており、下部電極層６２と上部電極層６５との間に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電体層６３の変形によって振動板５６が変形し、圧力室５２の容積が縮小して、圧力室５２内のインクに圧力がかかり、ノズル５１からインクが吐出されるような構造となっている。下部電極層６２と上部電極層６５との間に印加されていた電圧が解除されると圧電体層６３がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、不図示の共通液室から不図示の供給口を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。また、振動板層形成工程において、振動板５６の形成と同時に圧力室５２の側面に形成された耐インク層６７により、基板６１を構成する材料がインクに溶け込み、悪影響を与えることを防止している。
【００８８】
〔吐出回復装置〕
図８は、インクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク９０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図５で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク９０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図８のインクタンク９０は、先に記載した図５のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００８９】
図８に示したように、インクタンク９０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ９２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
【００９０】
なお、図８には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【００９１】
また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ９４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード９６とが設けられている。
【００９２】
これらキャップ９４及びクリーニングブレード９６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動されるようになっている。
【００９３】
キャップ９４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ９４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ９４で覆うようになっている。
【００９４】
クリーニングブレード９６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード９６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄化するようになっている。
【００９５】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ９４に向かって予備吐出が行われる。
【００９６】
すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ（圧電素子５８）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧電素子５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧電素子５８を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード９６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。
【００９７】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ９４を当て、吸引ポンプ９７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク９８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。
【００９８】
具体的には、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、圧電素子５８を動作させる予備吐出ではノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ９４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ９７で吸引する動作が行われる。
【００９９】
ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図８で説明したキャップ９４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。
【０１００】
また、好ましくは、キャップ９４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。
【０１０１】
〔制御系の説明〕
図９はインクジェット記録装置１０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１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。
【０１０２】
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６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７０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８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。メモリ７４は、通信インターフェース７０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７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４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。
【０１０３】
システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２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、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
【０１０４】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２（図５に図示）等のヒータ８９を駆動するドライバである。
【０１０５】
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４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、生成した印字制御信号をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０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ヘッドドライバ８４を介してヘッド１２のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御（打滴制御）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。
【０１０６】
プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０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８２に一時的に格納される。なお、図９において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２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。
【０１０７】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子５８を駆動する。ヘッドドライバ８４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。
【０１０８】
印字検出部２４は、図５で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６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８０に提供する。
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。
【０１０９】
なお、システムコントローラ７２及びプリント制御部８０は、１つのプロセッサから構成されていてもよいし、システムコントローラ７２とモータドライバ７６及びヒータドライバ７８とを一体に構成したデバイスや、プリント制御部８０とヘッドドライバとを一体に構成したデバイスを用いてもよい。
【０１１０】
以上、本発明に係る液体吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明した。本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことは可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程図
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法のフローチャート
【図３】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法において圧電体層を形成した状態の上面図
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドの断面図
【図５】本発明に係る画像形成装置の全体構成図
【図６】本発明に係る画像形成装置の印字部周辺の要部平面図
【図７】液体吐出ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図８】液体吐出ヘッドのインク供給系の概略を示す構成図
【図９】本発明に係る画像形成装置のシステム構成例を示す要部ブロック図
【符号の説明】
【０１１２】
６１…基板、６２…下部電極層、６３…圧電体層、６４…振動板層、６５…上部電極層、６６…ノズルプレート、Ｈｔ…基板厚、Ｐｔ…圧電体層厚、Ｐｗ…圧電体層幅、Ｈｗ…基板エッチング幅、Ｃｗ…上部電極層幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法及び前記液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関するものであり、特に、液体吐出ヘッドを製造するための製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の変位を利用して圧力室の壁面を変化させ、圧力室内のインクを加圧することで圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出するヘッド（液体吐出ヘッド）を搭載したインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
近年、インクジェット記録装置に用いられるヘッドには高集積化が求められて、ヘッドの高集積化を実現するとともに高信頼性や高性能を確保するために、構造や製造上の様々な工夫がなされている。例えば、吐出力発生素子として薄膜の圧電素子（圧電アクチュエータ）を用いる場合、基板（振動板）にエアロゾルデポジション（ＡＤ）法やゾルゲル法、スパッタリング、ＣＶＤ、スクリーン印刷法などの薄膜形成技術により圧電体層及び電極を形成（成膜）する方法がある。
【０００４】
特許文献１では、インク貯留室と振動板を接合した状態で圧電体膜を成膜し、その後、前記圧電体膜に、アニール処理を施すことで圧電体膜を結晶化させる工程を有した液体移送装置の製造方法が開示されている。具体的には、振動板をインク貯留部に組み付けた剛性の高い状態で圧電体膜を成膜するので、振動板の厚さが１０μｍ〜５０μｍ程度の薄いものであっても圧電体成膜時の衝撃力に十分に耐えることができる技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、圧電体中の鉛（Ｐｂ）がシリコン基板中に拡散することを防止するために、振動板と下部電極の間に拡散防止のための絶縁層を設ける方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３では、振動板を構成している材料が圧電体に拡散して圧電特性を低下させることに着目し、圧電体層を形成した後に、振動板を圧力室側から形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３５０１３号公報
【特許文献２】特開２００５−１６８１７２号公報
【特許文献３】特開２００４−９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ステンレス（ＳＵＳ）などの鉄もしくはクロム等を含有する金属を用いた振動板（基板）にＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ3 、チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電体を成膜し、６００℃以上の高温でアニール処理を行うと、振動板に含まれる鉄及びクロムが圧電体に拡散して圧電体の性能を劣化させてしまうといった問題がある。圧電体内に鉄が拡散すると、圧電ｄ定数や絶縁性能の低下といった圧電素子の性能劣化を引き起こしてしまう。
【０００８】
特許文献１に記載された発明では、６００℃から７５０℃（ＡＤ法）、６００℃〜１２００℃（ゾルゲル法）の高温雰囲気で数時間の熱処理（アニール処理）が行われるが、振動板としてステンレス基板を用いると、振動板に含有する鉄及びクロムが圧電素子に拡散して圧電素子の性能を劣化させてしまう。また、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）により成膜された圧電素子のアニール処理には大気雰囲気が必要であり、同時にアニールされる振動板はその表面が酸化してしまい、振動板の耐久性劣化や他の部材との接合性が悪くなるといった問題が発生する。
【０００９】
また、振動板は薄い方が良好な特性を得ることができるが、１０〔μｍ〕以下の厚さのステンレス基板を用いて加工等を行うことは圧延時のピンホールの問題などから困難である。また、大型の液体吐出ヘッドを製造する場合、基板の厚さを均一にする必要があるが、均一に１０〔μｍ〕以下の厚さの大型の基板を作製すること自体困難である。
【００１０】
特許文献２に記載された発明では、Ｐｂの拡散を完全に防止するためには、拡散防止のための絶縁層の厚さを厚くすることが必要となるため、これにより、圧電体自体の特性は劣化しないものの、振動板が厚くなり変位量が小さくなってしまい、液体吐出ヘッドとしての特性は低下してしまう。
【００１１】
特許文献３に記載された発明では、基板上に圧電体を高温で形成するものであるため、圧電体層を形成する際に、基板に含まれる構成材料の基板から圧電体への拡散や、圧電体から基板へのＰｂ等の拡散が生じ、圧電体の特性を劣化させるとともに、圧電体と基板との密着性を低下させてしまう。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板に含まれる構成材料の基板から圧電体への拡散や、圧電体から基板へのＰｂ等の拡散を防止し、圧電体の性能が劣化することなく、高い信頼性の液体吐出ヘッドを製造する方法を提供するとともに、歩留まりの高い画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、前記下部電極層上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層により覆われた領域の範囲内であって、前記領域よりも狭い領域について、前記基板の圧電体層の形成された面の反対面より、前記基板を下部電極層までエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程終了後、前記圧電体層の熱処理を行う熱処理工程と、前記熱処理工程終了後、前記エッチング工程においてエッチングされた基板面に、耐インク性を有する材料からなる耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層を形成する振動板層形成工程と、前記圧電体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記上部電極層形成工程において、形成される上部電極層が、圧電体層及び下部電極層を介し、前記エッチング工程により基板がエッチングされた領域の範囲内であって、前記領域と同じ、または、前記領域よりも狭い領域であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記圧電体層形成工程における圧電体層の形成方法が、エアロゾルデポジション法またはスクリーン印刷法で形成することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記振動板層形成工程における振動板層の形成方法がＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記振動板層形成工程における振動板層が、ＳｉＣＮ、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２からなる材料により構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記基板を構成する材料の熱膨張係数をＳｋ、前記下部電極層を構成する材料の熱膨張係数をＣｋ、前記圧電体層を構成する材料の熱膨張係数をＰｋとした場合、Ｓｋ＜Ｃｋ＜Ｐｋ 又は、Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋであることを特徴とする請求項１から５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６に記載された液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による液体吐出ヘッドの製造方法によれば、基板から圧電体への基板を構成する原子の拡散、圧電体から基板への圧電体を構成する原子の拡散を防止することができるため、圧電体の性能の劣化や、基板と圧電体との密着性を低下させることなく、高い信頼性の液体吐出ヘッドを製造することができる。また、ピンホールなどの欠陥がない１０〔μｍ〕以下の薄い振動板を形成することができ、圧電アクチュエータとして高い変位特性を得ることができる。更には、これにより製造された液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置は、振動板成膜と同時に圧力室内面に耐インクコートが施されるため、インク及び振動板の性能劣化がなく、低コストで信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
〔液体吐出ヘッド〕
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図１、図２に基づき説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程を示す。図２は、工程の流れを示す。
【００２４】
最初、図２に示すステップ１０２（Ｓ１０２）の下部電極層形成工程を行う。具体的には、図１（ａ）に示すように、厚さＨｔ：１００〔μｍ〕に加工したステンレスからなる基板６１の一方の面の略全面に、下部電極層６２を形成する。下部電極層６２は、ＰｔやＩｒ等の金属からなる材料により構成されており、スパッタリング法、真空蒸着法、スクリーン印刷法等の手法により、厚さが０．１〜３〔μｍ〕となるように形成する。尚、基板６１を構成する材料はステンレス以外の金属もしくはＳｉであってもよい。
【００２５】
次に、図２に示すステップ１０４（Ｓ１０４）の圧電体層形成工程を行う。具体的には図１（ｂ）に示すように、下部電極層６２上に、ＡＤ法またはスクリーン印刷法により圧電体層６３を形成する。ＡＤ法、スクリーン印刷法ともに、後の熱処理工程により熱処理（アニール処理）が行われるが、スクリーン印刷法の場合は、印刷された圧電体のペーストの乾燥と密着性の向上のため、６００℃以下で仮焼成を行う。６００℃以上では、基板６１がステンレスの場合では、基板６１からＦｅ等が圧電体層６３に拡散したり、圧電体層６３からＰｂ等が基板６１に拡散したりするため、これにより圧電体層６３の特性が劣化するからである。
【００２６】
また、圧電体層６３は下部電極層６２の略全面に形成してもよいが、図３に示すように下部電極層６２上に各々の圧力室に対応させて、分離して形成してもよい。圧電体層６３を分離して形成することにより、電圧を印加した場合の変位量を大きくすることができ、クロストークも低下させることができ、応力等による基板６１のそりが少ないといった利点があるため望ましい。本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、厚さがＰｔ、一辺の幅がＰｗである正方形の圧電体層６３のパターンを形成した。
【００２７】
この後、図２に示すステップ１０６（Ｓ１０６）のエッチング工程を行う。具体的には図１（ｃ）に示すように、基板６１の圧電体層６３の形成されている面の反対面に圧力室となる領域をエッチングにより形成する。
【００２８】
本実施の形態では、基板６１の圧電体層６３の形成されている面の全面にレジストを塗布するか、あるいは、基板６１の両面にレジストを塗布する。具体的には、スピンコーターやディップコート等の手法によりレジストの塗布を行う。この後、プリベークを行い、基板６１の圧電体層６３の形成されている面の反対面に、形成される圧力室の形状のパターンを有するマスクを用い露光装置により露光し、現像を行う。これにより、圧力室の形成される領域のみレジストが除去される。この後、基板６１のレジストの形成されている面に、基板６１のレジストの除去された領域のエッチングを行うため、エッチング液を垂らす、又は、基板６１をエッチング液に浸漬させることにより、ウエットエッチングを行う。
【００２９】
ウエットエッチングに用いられる溶液は、基板６１がステンレスである場合には、塩化第２鉄溶液が用いられ、基板６１がＳｉである場合には、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液が用いられる。
【００３０】
ウエットエッチングは、図１（ｃ）に示すように、基板６１においてレジストの形成されていない領域の基板材料が完全に除去されるまで行われる。即ち、基板６１のレジストの形成されている面の反対面に形成されている下部電極層６２の裏面が完全に露出するまで行われる。
【００３１】
このため、基板６１において圧力室となる領域の幅Ｈｗは、圧電体層６３の形成された幅Ｐｗよりも狭く、圧電体層６３の形成されている領域は、下部電極層６２を介し基板６１のエッチングされていない領域と、圧電体層６３の両側で重複していることが必要となる。何故ならば、下部電極層６２は、非常に薄いため基板６１における圧力室となる領域の幅Ｈｗよりも、圧電体層６３の形成される幅が狭い場合、即ち、下部電極層６２を介し、基板６１と圧電体層６３とが重複していない場合には、エッチング後の形態を維持することが困難となるからである。よって、圧電体層６３の幅Ｐｗは、基板６１に形成される圧力室となる領域の幅Ｈｗよりも広く形成されている必要がある。言い換えるならば、圧力室形成のため基板６１がエッチングされた領域については、下部電極層６２を介し、圧電体層６３に覆われた構造となっている。
【００３２】
本実施の形態では、圧電体層６３は、厚さＰｔ：８〔μｍ〕、一辺の幅Ｐｗ：３００〔μｍ〕である略正方形に形成されており、圧力室は基板６１を一辺の幅Ｈｗ：２５０〔μｍ〕である略正方形の領域をエッチングすることにより形成している。このため、基板６１のエッチングされていない領域と、圧電体層６３の形成された領域とは、圧電体層６３の周辺部において、両側それぞれ２５〔μｍ〕、計５０〔μｍ〕、下部電極層６２を介し重複した構造となっている。
【００３３】
尚、基板６１と圧電体層６３との重複領域は、エッチング後の形態安定性から、圧電体層６３の幅Ｈｗの５〔％〕以上重複していることが望ましい。あまりにこの幅が狭いと形態安定の維持が困難となるからである。本実施の形態においては、圧電体層６３の幅Ｐｗが、３００〔μｍ〕であるのに対し、重複領域の幅は５０〔μｍ〕であるため、圧電体層６３と基板６１のエッチングされていない領域とは、１６．７％重複している。
【００３４】
この後、図２に示すステップ１０８（Ｓ１０８）の熱処理工程を行う。具体的には、圧電体層６３をＡＤ法により形成した場合には、７００℃以上で、圧電体層６３をスクリーン印刷法により形成した場合には、８５０℃以上で熱処理（アニール）を行う。この熱処理は、圧電体層６３の圧電体の結晶性を向上させ、圧電体の特性を向上させる効果がある。尚、一般に、ＡＤ法の場合には、熱処理温度は、７００℃〜１０００℃、スクリーン印刷法の場合には、８５０℃〜１３００℃程度となるため、基板６１の材料の選択や、基板６１の耐熱性を考慮して成膜方法を選択する。
【００３５】
このため、基板６１を構成する材料の熱膨張係数をＳｋ、下部電極層６２を構成する材料の熱膨張係数をＣｋ、圧電体層６３を構成する材料の熱膨張係数をＰｋとした場合、Ｓｋ＜Ｃｋ＜Ｐｋ又は、Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋであることが好ましい。即ち、下部電極層６２を構成する材料の熱膨張係数Ｃｋの値が、基板６１及び圧電体層６３を構成する双方の材料と比べ著しく大きかったり、小さかったりすると、圧電体層６３の剥離等が生じるからである。よって、基板６１、下部電極層６２、圧電体層６３の順に熱膨張係数が上昇するか下降するような材料で構成することが好ましい。本実施の形態では、基板６１はＳＵＳ３０４（熱膨張係数：１０．４×１０−６）、下部電極層６２はＰｔ（白金、熱膨張係数：８．８×１０−６）、圧電体層６３はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、熱膨張係数：８×１０−６）で構成されており、Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋの関係が成立している。尚、基板６１にＳｉ（熱膨張係数：２．８×１０−６）を用いる場合には、下部電極層６２、圧電体層６３の材料を上記熱膨張係数の関係に基づき選定することにより、圧電体層６３の剥離を防止することが可能である。
【００３６】
尚、本実施の形態のおいては、ウエットエッチングによる基板６１のエッチング方法について説明したが、ＲＩＥ等のドライエッチング法によっても、本実施の形態と同様にエッチングを行うことが可能である。
【００３７】
次に、図２に示すステップ１１０（Ｓ１１０）の振動板層形成工程を行う。具体的には図１（ｄ）に示すように、基板６１のエッチングされた面に耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層６４を形成する。この振動板層６４は、振動板と耐インク膜とを兼用するものであり、下部電極層６２の表面においては厚く、それ以外の基板６１の表面には薄く形成されている。振動板層６４を構成する材料としては、ＳｉＣＮ、ＳｉＯ２、ＺｉＯ２等がある。尚、耐インク膜は、基板６１がステンレスにより形成されている場合、基板６１とインクとが接触することにより、基板６１に含まれるＦｅ（鉄）等がインクに溶けることにより、インクに悪影響を与えることを防止するために設けられる。このため、振動板層６４は、基板６１をエッチングすることにより形成された圧力室の壁面のすべての面に成膜することができる方法であることが必要である。本実施の形態では、ＣＶＤ法によりＳｉＣＮ膜の成膜を行った。
【００３８】
具体的に、ＣＶＤ法の一つであるプラズマＣＶＤ法によりＳｉＣＮ（炭窒化シリコン）膜を成膜する方法について説明する。
【００３９】
プラズマＣＶＤ装置の真空チャンバー内に、基板６１のエッチングがされた面に振動板層６４が形成されるよう設置した後、排気する。真空チャンバー内を所定の圧力まで排気した後、真空チャンバー内にＳｉＨ４（シラン）、ＮＨ３（アンモニア）、ＣＨ４（メタン）の混合ガスを導入する。この後、ＲＦ電界を印加しプラズマを発生させる。このときに印加するＲＦパワーは５００〔Ｗ〕であり、振動板６１は３５０〔℃〕に加熱されている。真空チャンバー内に導入されたＳｉＨ４（シラン）、ＮＨ３（アンモニア）、ＣＨ４（メタン）の混合ガスは、プラズマ中で反応し、これにより生じたＳｉＣＮが膜として振動板６１上に形成される。この時の真空チャンバー内の圧力は６７〔Ｐａ〕である。この成膜法で成膜されたＳｉＣＮ膜は緻密なアモルファス膜となる。これにより、ＳｉＣＮ膜は、は下部電極層６２上には、振動板として機能する膜として、８〔μｍ〕形成され、基板６１のエッチングにより形成された圧力室側面には、耐インク層として機能する膜として、２〔μｍ〕形成される。
【００４０】
尚、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）についても、プラズマＣＶＤ法で形成することが可能であるが、成膜時の基板温度は５５０〔℃〕で行われる。
【００４１】
この後、図２に示すステップ１１２（Ｓ１１２）の上部電極層形成工程を行う。具体的には図１（ｅ）に示すように、上部電極層６５としてＡｕ（金）等の導電性材料をスパッタリング法により形成する。尚、上部電極層６５の形成される幅Ｃｗは、基板６１にエッチングにより形成された圧力室の幅Ｈｗと同じか、それよりも狭い領域に形成する。具体的には、上部電極層６５の幅Ｃｗは、圧力室の幅Ｈｗの８０％〜１００％となるよう、上部電極層６５が、圧電体層６３、下部電極層６２を介し、基板６１のエッチングされていない領域と重複しない領域に形成する。
【００４２】
本実施の形態では、上部電極層６５は一辺の幅Ｃｗが、２２５〔μｍ〕の正方形状に形成されており、エッチングにより形成された圧力室の幅Ｈｗ：２５０〔μｍ〕に対し、９０〔％〕である。このように、圧力室の形成されている領域よりも、狭い領域に上部電極層６５を形成するのは、圧電体層６３と基板６１が下部電極層６２を介し、重なっている領域では、熱処理工程において、基板６１から圧電体層６３への原子の拡散、又は、圧電体層６３から基板６１への原子の拡散が生じているため、この領域の圧電体層６３は特性上劣化しているからである。特に、基板６１の材料としてステンレスを用いた場合では、基板６１から圧電体層６３にＦｅが拡散し、この領域の圧電体層６３は、導電性を有してしまうため、上部電極層６５と下部電極層６２との間に電界を印加しても電流が流れてしまい、変位が生じず圧電素子としての機能を発揮しないからである。
【００４３】
この後、図２に示すステップ１１４（Ｓ１１４）のノズルプレート接着工程を行う。具体的には、図４に示すようにノズルプレート６６を基板６１のエッチングのされた面に接着する。これにより液体吐出ヘッドが完成する。
【００４４】
尚、本実施の形態では、ステップ１１２において上部電極層６５の形成を行ったが、上部電極層６５の形成は、ステップ１０４の圧電体層形成工程以降であればよい。具体的には、ステップ１０４の圧電体層形成工程とステップ１０６のエッチング工程の間、ステップ１０６のエッチング工程とステップ１０８の熱処理工程の間、ステップ１０８の熱処理工程とステップ１１０の振動板形成工程の間のいずれにおいても上部電極層６５の形成を行うことが可能である。
【００４５】
このように形成された液体吐出ヘッドは、加工精度やコストの観点から、Ｓｉ（シリコン）または、ステンレス（ＳＵＳ）を基板として用い、圧電体をＡＤ法及びスクリーン印刷法により形成した場合、高温（７００〔℃〕以上）での焼成が必要となる。しかしながら、本発明では、基板６１と圧電体層６３とは下部電極層６２を介し、圧電体層６３の両端で重複しているため、基板６１から圧電体層６３への元素の拡散による圧電体層６３の特性劣化といった影響を低減することができる。
【００４６】
さらに圧力室では、インクに与える悪影響を防止するため、圧力室壁面に耐インク膜を形成する必要があるが、本発明では、この耐インク膜と振動板とを同一材料により同時に形成しているため、工程の簡略化、コストダウンが図れる。
【００４７】
〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図５に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」と称する場合あり）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６（記録媒体）の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６を備えている。
【００４８】
図５では、給紙部１８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。
【００４９】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図５のように、裁断用のカッター２８が設けられており、前記カッター２８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２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、前記固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００５０】
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あるいは無線タグ等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、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類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。
【００５１】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、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２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６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。
【００５２】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくともヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００５３】
ベルト３３は、記録紙１６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孔（不図示）が形成されている。図５に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。 ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図５中不図示、図９に符号８８で図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図５において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図の左から右へと搬送される。
【００５４】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３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３６が設けられている。ベルト清掃部３６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、ある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。
【００５５】
なお、吸着ベルト搬送部２２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にローラが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００５６】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６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。
【００５７】
図６は、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を示す要部平面図である。
【００５８】
図６に示すように、印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドを有している。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００５９】
記録紙１６の搬送方向に沿って上流側（図６の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００６０】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙送り方向について記録紙１６と印字部１２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１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙送り方向と直交する主走査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。
【００６１】
なお本例では、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は限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。
【００６２】
図５に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４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、警告音発生手段等）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。
【００６３】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、前記イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００６４】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００６５】
印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００６６】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２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ため、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００６７】
多孔質のペーパ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ができ、画像の耐候性がアップする効果がある。
【００６８】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４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４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００６９】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６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１０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２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６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４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００７０】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００７１】
〔液体吐出ヘッドの構成〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００７２】
図７（ａ） はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図７（ｂ） はその一部の拡大図である。また、図７（ｃ） はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。
【００７３】
記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図７（ａ）〜（ｃ） に示したように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室（液室）５２、供給口５４等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）を狭め、高密度化を達成している。
【００７４】
紙送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図７（ａ）の構成に代えて、図７（ｃ） に示すように、複数のノズル５１が２次元状に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【００７５】
なお、本例では圧力室５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル５１や供給口５４の配置も図７（ａ）〜（ｃ）に示す配置に限定されず、圧力室５２の略中央部にノズル５１を配置してもよいし、圧力室５２の側壁側に供給口５４を配置してもよい。
【００７６】
図７（ｂ） に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００７７】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００７８】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造や、２列の千鳥配置されたノズル列を有する構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００７９】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録媒体の幅方向（主走査方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【００８０】
特に、図７（ａ）〜（ｃ）に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。
【００８１】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【００８２】
なお、本実施形態ではフルラインヘッドを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、記録紙１６の幅よりも短い長さのノズル列を有する短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させながら、記録紙１６の幅方向の印字を行うシリアル型ヘッドにも適用可能である。
【００８３】
尚、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部に形成されたノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して不図示の共通流路（共通液室）と連通されている。前記共通流路は不図示のインク供給タンクと連通しており、前記インク供給タンクから供給されるインクは前記共通流路を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００８４】
〔液体吐出ヘッドの構造〕
次に、液体吐出ヘッドの構造の詳細について図３に基づき説明する。
【００８５】
図３は、インク室ユニット５３の立体的構成を示す断面図である。
【００８６】
図３に示すように、インク室ユニット５３は、ノズルプレート６６に設けられたインクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、不図示の供給口を介してインクを供給する不図示の共通液室と連通している。圧力室５２の一面（図では天面）は振動板層６４により形成された振動板５６で構成され、その上部には、下部電極層６２が形成され、更にその上部には、振動板５６を変形させる超音波発生素子である圧電体層６３が接合されており、圧電体層６３の上面には上部電極層６５が形成されている。この下部電極層６２、圧電体層６３、上部電極層６５により圧電素子５８が形成される。
【００８７】
圧電体層６３は、下部電極層６２と上部電極層６５によって挟まれており、下部電極層６２と上部電極層６５との間に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電体層６３の変形によって振動板５６が変形し、圧力室５２の容積が縮小して、圧力室５２内のインクに圧力がかかり、ノズル５１からインクが吐出されるような構造となっている。下部電極層６２と上部電極層６５との間に印加されていた電圧が解除されると圧電体層６３がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、不図示の共通液室から不図示の供給口を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。また、振動板層形成工程において、振動板５６の形成と同時に圧力室５２の側面に形成された耐インク層６７により、基板６１を構成する材料がインクに溶け込み、悪影響を与えることを防止している。
【００８８】
〔吐出回復装置〕
図８は、インクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク９０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図５で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク９０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図８のインクタンク９０は、先に記載した図５のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００８９】
図８に示したように、インクタンク９０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ９２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。
【００９０】
なお、図８には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【００９１】
また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ９４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード９６とが設けられている。
【００９２】
これらキャップ９４及びクリーニングブレード９６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動されるようになっている。
【００９３】
キャップ９４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ９４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ９４で覆うようになっている。
【００９４】
クリーニングブレード９６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード９６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄化するようになっている。
【００９５】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ９４に向かって予備吐出が行われる。
【００９６】
すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ（圧電素子５８）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧電素子５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧電素子５８を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード９６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。
【００９７】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ９４を当て、吸引ポンプ９７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク９８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。
【００９８】
具体的には、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、圧電素子５８を動作させる予備吐出ではノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ９４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ９７で吸引する動作が行われる。
【００９９】
ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図８で説明したキャップ９４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。
【０１００】
また、好ましくは、キャップ９４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。
【０１０１】
〔制御系の説明〕
図９はインクジェット記録装置１０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１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。
【０１０２】
通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６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７０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８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦メモリ７４に記憶される。メモリ７４は、通信インターフェース７０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７２を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ７４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。
【０１０３】
システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２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、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。
【０１０４】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２（図５に図示）等のヒータ８９を駆動するドライバである。
【０１０５】
プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、メモリ７４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、生成した印字制御信号をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０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ヘッドドライバ８４を介してヘッド１２のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御（打滴制御）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。
【０１０６】
プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０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８２に一時的に格納される。なお、図９において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２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。
【０１０７】
ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの圧電素子５８を駆動する。ヘッドドライバ８４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。
【０１０８】
印字検出部２４は、図５で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６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８０に提供する。
プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいてヘッド５０に対する各種補正を行う。
【０１０９】
なお、システムコントローラ７２及びプリント制御部８０は、１つのプロセッサから構成されていてもよいし、システムコントローラ７２とモータドライバ７６及びヒータドライバ７８とを一体に構成したデバイスや、プリント制御部８０とヘッドドライバとを一体に構成したデバイスを用いてもよい。
【０１１０】
以上、本発明に係る液体吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明した。本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことは可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程図
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法のフローチャート
【図３】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法において圧電体層を形成した状態の上面図
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドの断面図
【図５】本発明に係る画像形成装置の全体構成図
【図６】本発明に係る画像形成装置の印字部周辺の要部平面図
【図７】液体吐出ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図８】液体吐出ヘッドのインク供給系の概略を示す構成図
【図９】本発明に係る画像形成装置のシステム構成例を示す要部ブロック図
【符号の説明】
【０１１２】
６１…基板、６２…下部電極層、６３…圧電体層、６４…振動板層、６５…上部電極層、６６…ノズルプレート、Ｈｔ…基板厚、Ｐｔ…圧電体層厚、Ｐｗ…圧電体層幅、Ｈｗ…基板エッチング幅、Ｃｗ…上部電極層幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、
前記下部電極層上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層により覆われた領域の範囲内であって、前記領域よりも狭い領域について、前記基板の圧電体層の形成された面の反対面より、前記基板を下部電極層までエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程終了後、前記圧電体層の熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理工程終了後、前記エッチング工程においてエッチングされた基板面に、耐インク性を有する材料からなる耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層を形成する振動板層形成工程と、
前記圧電体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記上部電極層形成工程において、形成される上部電極層が、圧電体層及び下部電極層を介し、前記エッチング工程により基板がエッチングされた領域の範囲内であって、前記領域と同じ、または、前記領域よりも狭い領域であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧電体層形成工程における圧電体層の形成方法が、エアロゾルデポジション法またはスクリーン印刷法で形成することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記振動板層形成工程における振動板層の形成方法がＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記振動板層形成工程における振動板層が、ＳｉＣＮ、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２からなる材料により構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板を構成する材料の熱膨張係数をＳｋ、前記下部電極層を構成する材料の熱膨張係数をＣｋ、前記圧電体層を構成する材料の熱膨張係数をＰｋとした場合、
Ｓｋ＜Ｃｋ＜Ｐｋ 又は、 Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋ
であることを特徴とする請求項１から５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１から６に記載された液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
基板上に下部電極層を形成する下部電極層形成工程と、
前記下部電極層上に圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層により覆われた領域の範囲内であって、前記領域よりも狭い領域について、前記基板の圧電体層の形成された面の反対面より、前記基板を下部電極層までエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程終了後、前記圧電体層の熱処理を行う熱処理工程と、
前記熱処理工程終了後、前記エッチング工程においてエッチングされた基板面に、耐インク性を有する材料からなる耐インク膜と振動板とを兼用する振動板層を形成する振動板層形成工程と、
前記圧電体層上に上部電極層を形成する上部電極層形成工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記上部電極層形成工程において、形成される上部電極層が、圧電体層及び下部電極層を介し、前記エッチング工程により基板がエッチングされた領域の範囲内であって、前記領域と同じ、または、前記領域よりも狭い領域であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧電体層形成工程における圧電体層の形成方法が、エアロゾルデポジション法またはスクリーン印刷法で形成することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記振動板層形成工程における振動板層の形成方法がＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記振動板層形成工程における振動板層が、ＳｉＣＮ、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２からなる材料により構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板を構成する材料の熱膨張係数をＳｋ、前記下部電極層を構成する材料の熱膨張係数をＣｋ、前記圧電体層を構成する材料の熱膨張係数をＰｋとした場合、
Ｓｋ＜Ｃｋ＜Ｐｋ 又は、 Ｐｋ＜Ｃｋ＜Ｓｋ
であることを特徴とする請求項１から５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項１から６に記載された液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドを有す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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２８３７２９（Ｐ２００７−２８３７２９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１６７０３（Ｐ２００６−１１６７０３）
【出願日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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