積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置
【課題】積層圧電素子において側面からの電極取り出しを可能として配線数を低減する。
【解決手段】第１電極、圧電材料、第２電極、圧電材料と順に複数積層して構成された積層圧電素子であって、前記圧電材料を挟んで対向する前記第１電極と前記第２電極に電圧を付与することにより前記圧電材料が能動的に伸縮可能となる前記積層圧電素子の活性部が、行方向及び列方向の２次元的に複数配列され、前記第１電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち行方向の複数の活性部で共通であり、かつ、前記第２電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち列方向の複数の活性部で共通であることを特徴とすることを特徴とする積層圧電素子を提供することにより前記課題を解決する。
【解決手段】第１電極、圧電材料、第２電極、圧電材料と順に複数積層して構成された積層圧電素子であって、前記圧電材料を挟んで対向する前記第１電極と前記第２電極に電圧を付与することにより前記圧電材料が能動的に伸縮可能となる前記積層圧電素子の活性部が、行方向及び列方向の２次元的に複数配列され、前記第１電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち行方向の複数の活性部で共通であり、かつ、前記第２電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち列方向の複数の活性部で共通であることを特徴とすることを特徴とする積層圧電素子を提供することにより前記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被記録媒体上に画像を形成する画像形成装置として、インクを液滴としてノズル（液滴吐出口）から被記録媒体に向けて吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置においても、写真プリントと同様の高精細、高画質の画像を形成することが望まれており、そのためにはノズルを小さくしてノズルから吐出されるインク液滴を小さくするとともに、ノズルを高密度に配置する必要がある。
【０００４】
しかしノズルピッチを小さくしてノズルを１列に高密度配置するのは製造上等の制約があり、純粋なノズルピッチを縮めずにノズル配置を高密度化するためにはノズルを（２次元）マトリクス状に配置することが必須となる。
【０００５】
その一方で、高粘度のインクを吐出するためには、インクを吐出するための発生圧力が大きくなければならない。例えば、圧電素子（ピエゾ素子）の変形によって圧力室の一部を構成する振動板を変形させ、圧力室の容積を変化（減少）させて圧力室内のインクに圧力を加えてノズルから液滴として吐出する圧電方式の場合には、圧電素子を複数積層することで発生圧力を大きくすることが考えられる。
【０００６】
例えばこのような積層圧電素子を用いたものとして、圧電材料と導電性材料の中間電極を交互に積層し焼成して形成した積層圧電素子を、スライシング等により電極を持たない基部（共通台座）を残してカットして溝を形成して、各個々の圧電素子を機械的に分離独立させ、各圧電素子単体ごとに、それぞれの側面から１対の対向電極を引き出すようにして、積層された電極を利用して最表面側に電極を取り出すようにして形成した圧電素子を有するインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００７】
また、インクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるバブルジェット方式でノズルをマトリクス配置したものとして、例えば、複数のセグメント線及びコモン線が格子状に組み合うように配置され、各セグメント線と各コモン線が交叉する点の近傍に、ノズル、ノズルにインクを供給するインク流路及び発熱抵抗体が配置された平面プリンタが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開平８−１１３０４号公報
【特許文献２】特開平３−２６１５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、積層圧電素子を形成した後、一旦溝をつけてから溝の側面に電極を形成する必要があるため、ノズル高密度配置のため溝が細い場合や、高粘度インクを吐出したいとき等の大きな発生力が必要な場合には、圧電総数が多く積層圧電素子の厚みが厚く、溝が深くなり、そのため溝の底部が隠れてしまい、側面に電極を形成することが困難あるいは不可能であるという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載のものは、バブルジェット型のインクジェットプリンタに限定されており、高粘度のインクを吐出するのには向いておらず、さらに、記録画像の階調制御を行うことができないため高画質の画像を形成することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、積層圧電素子において側面からの電極取り出しを可能として配線数を低減しつつノズルの高密度配置を実現し、クロストークを防止するとともに階調制御を可能として高画質の画像形成を行なえるようにした積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１電極、圧電材料、第２電極、圧電材料と順に複数積層して構成された積層圧電素子であって、前記圧電材料を挟んで対向する前記第１電極と前記第２電極に電圧を付与することにより前記圧電材料が能動的に伸縮可能となる前記積層圧電素子の活性部が、行方向及び列方向の２次元的に複数配列され、前記第１電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち行方向の複数の活性部で共通であり、かつ、前記第２電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち列方向の複数の活性部で共通であることを特徴とすることを特徴とする積層圧電素子を提供する。
【００１２】
また、請求項２に示すように、前記積層された第１電極及び第２電極の配線をそれぞれ前記積層圧電素子の端面から取り出すようにしたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、電極配線の取り出しが容易となりノズルの高密度化を図るとともに、制御回路及び駆動ドライバの個数を削減することが可能となり、ヘッド製造時のハンドリングが容易となる。
【００１４】
また、請求項３に示すように、前記第１電極及び第２電極への電圧付与によって活性化しない不活性部の少なくとも一部が凹形状あるいは貫通形状に形成されていることを特徴とする。これにより、各活性部が独立に形成され、各活性部における駆動変位量が拡大されるとともに、隣り合った活性部同士のクロストークを防止することが可能となる。
【００１５】
また、請求項４に示すように、前記２次元的に配列された前記第１電極と前記第２電極から成る電極対が、それぞれ独立に駆動可能な複数の領域に分割されたことを特徴とする。特に、請求項５に示すように、前記複数の領域は、前記２次元的配列の略中央部を通り前記行方向及び列方向に平行な２直線によって４分割されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、同時に駆動できる活性部の個数を増やすことが可能となる。
【００１７】
また、請求項６に示すように、前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関し一つ置きに共通であることを特徴とする。これによっても隣り合う活性部でのクロストークを防止することができる。
【００１８】
また、請求項７に示すように、前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関して一つ置きに共通であり、かつ隣り合った２つの行方向の第１電極が、千鳥状に互い違いに共通であり同時に駆動されるように接続されたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、隣り合う活性部でのクロストーク及び液滴干渉を防止することができる。
【００２０】
また、請求項８に示すように、前記電極対を、前記行方向及び列方向の２次元方向の他に、これらに垂直な積層方向に対しても、層毎にそれぞれ独立に駆動可能なように重ねて形成したことを特徴とする。
【００２１】
これにより、電圧を変えずに駆動変位量を可変とすることにより階調制御が可能となるとともに、駆動タイミングを可変とすることができる。
【００２２】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層圧電素子を駆動アクチュエータとして用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供する。
【００２３】
これにより、電極配線取り出しが容易となりノズルの高密度化が実現され、また高粘度インクの吐出及び階調制御が可能となる。さらにクロストーク及び液滴干渉の防止が可能となる。
【００２４】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２５】
これにより、高画質な画像形成が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明に係る積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置によれば、電極配線の取り出しが容易となりノズルの高密度化を図るとともに、制御回路及び駆動ドライバの個数を削減することが可能となり、ヘッド製造時のハンドリングが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明に係る積層圧電素子を用いた液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【００２９】
図１に示したように、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印字ヘッド（インクジェット記録ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部と、各印字ヘッド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、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６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とを備えている。
【００３０】
図１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。
【００３１】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター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、該固定刃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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、ローラー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部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３５】
ベルト３３は、記録紙１６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（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー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。
【００３６】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１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１の左から右へと搬送される。
【００３７】
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ー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００３８】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００３９】
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。
【００４０】
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搬送方向（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となっている（図２参照）。各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、図２に示すように、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。
【００４１】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１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印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド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。
【００４２】
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、紙搬送方向（副走査方向）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一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）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、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（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。
【００４３】
なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応した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、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（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か、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）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）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【００４４】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙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。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００４５】
また本例では、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印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００４６】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド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印字ヘッド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。
【００４７】
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、該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。
【００４８】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド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、受光素子が二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。
【００４９】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド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。
【００５０】
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ので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５１】
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で画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５２】
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ー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５３】
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（図示省略）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。
【００５４】
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。
【００５５】
次に、印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド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によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。
【００５６】
図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図示しない共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００５７】
図３に示すように、各圧力室５２は、上方から見ると略正方形状をしており、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。
【００５８】
また、図３中のIV-IV 線に沿った断面図を図４に示す。
【００５９】
図４に示すように、圧力室ユニット５４は、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、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通流路５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる積層圧電素子５８が接合されている。
【００６０】
詳しくは、後述するが、積層圧電素子５８は、電極層と圧電体層が交互に積層されて形成されている。積層圧電素子５８は、２つの電極（共通電極と個別電極（詳しくは後述））によって挟まれた圧電素子が積層されて構成されており、これらの電極に駆動電圧を印加することによって圧電素子が変形して（結局積層圧電素子５８全体が変形して）振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。積層圧電素子５８がもとに戻ると、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通流路５５から供給口５３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。
【００６１】
また、図５は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図５に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。
【００６２】
図６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６０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１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６０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６のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００６３】
図６に示したように、インクタンク６０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６２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。
【００６４】
なお、図６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。
【００６５】
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６４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６６とが設けられている。
【００６６】
これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６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。
【００６７】
キャップ６４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６４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６４で覆うようになっている。
【００６８】
クリーニングブレード６６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６６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を清浄するようになっている。
【００６９】
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６４に向かって予備吐出が行われる。
【００７０】
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６４を当て、吸引ポンプ６７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６８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粘度が上昇して固化した劣化インクの吸い出しが行われる。
【００７１】
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（積層圧電素子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（積層圧電素子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積層圧電素子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６６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。
【００７２】
また、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、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。
【００７３】
すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、積層圧電素子５８を動作させてもノズル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６４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６７で吸引する動作が行われる。
【００７４】
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６で説明したキャップ６４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。
【００７５】
また、好ましくは、キャップ６４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。
【００７６】
図７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。
【００７７】
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、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、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（図示省略）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、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ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。画像メモリ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の磁気媒体を用いてもよい。
【００７８】
システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ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、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。
【００７９】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ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等のヒーター８９を駆動するドライバである。
【００８０】
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、画像メモリ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（印字データ）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を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【００８１】
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７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、画像メモリ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。
【００８２】
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印字ヘッド５０のアクチュエータ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。
【００８３】
印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）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に提供するものである。
【００８４】
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印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。
【００８５】
以下、本発明にかかる積層圧電素子の構成について説明する。
【００８６】
図８は、本発明の積層圧電素子の第１実施例を示す平面図である。図８に示すように、本発明の積層圧電素子５８は、複数の帯状の行電極（第１電極）９０（Ｘ1 行、・・・、Ｘm 行）と複数の帯状の列電極（第２電極）９２（Ｙ1 列、・・・、Ｙn 列）が薄膜状の圧電体９４を挟んで格子状に組み合うように構成されている。
【００８７】
なお、ここで格子状と言うのは、各行電極９０と列電極９２は必ずしも直交するのではなく、図８に示すように列電極９２が行電極９０に対して９０°よりもわずかに小さい角度で斜めに交わるように配列されている状態をも言うものとする。
【００８８】
そして、この各行電極９０と各列電極９２との交点９６は、図３に示すように印字ヘッド５０上に千鳥状の２次元マトリクス状に配列された各圧力室５２の位置に対応し、その交点９６を通る行電極９０と列電極９２の両方に電圧が印加されたときにその間に挟まれた圧電体９４の部分が変形して圧力室５２内のインクがその圧力室５２に連通するノズル５１から吐出されるようになっている。すなわち、この行電極９０と列電極９２との交点９６の部分は、インクを吐出する際に駆動する活性部となる。
【００８９】
このとき、交点９６において圧電体９４を挟む行電極９０と列電極９２はこの活性部を活性化させるための電極対を形成する。図８に示すように、各行電極９０（Ｘ1 行、・・・、Ｘm 行）は、各行方向の複数の活性部において共通となっており、同時に各列電極９２（Ｙ1 列、・・・、Ｙn 列）は、各列方向の複数の活性部において共通となっている。
【００９０】
図９（Ａ）に、図８に示す積層圧電素子５８の一部を拡大して斜視図で示す。図９（Ａ）は、図８左下の、行電極９０（Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 ）及び列電極９２（Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 ）の部分を示すものである。図９（Ａ）に示すように、各行電極９０、列電極９２は、それぞれ複数（図９（Ａ）に示す例では３層）積層されている。また、図９（Ａ）では図示は省略したが、各行電極９０と列電極９２で形成される電極対の間にはそれぞれ活性部となる薄膜の圧電体９４（図８あるいは図１０参照）が挟まれている。
【００９１】
また、図９（Ａ）に示すように、それぞれ複数層に積層された各行電極９０（Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 ）同士は、積層圧電素子５８の側面である端部９０ａにおいてそれぞれ導通するように接続されており、この端部９０ａ（積層圧電素子５８の側面）から行電極９０への配線を取り出すことができるようになっている。また、列電極９２についても同様であり、各列電極９２（Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 ）同士は、積層圧電素子５８の他の側面である端部９２ａにおいてそれぞれ導通するように接続されており、ここから列電極９２への配線を取り出すことができる。
【００９２】
図９（Ａ）中の行電極９０と列電極９２の交点９６部分のX-X 線に沿った断面図を図１０に示す。図１０に示すように、積層圧電素子５８の行電極９０と列電極９２の交点９６においては、行電極９０と列電極９２が圧電体９４を挟んで交互に積層されている。
【００９３】
行電極９０及び列電極９２は、一方が共通電極、他方が個別電極であり、例えば、行電極Ｘi に電圧をかけておき、列電極Ｙj を選択して電圧をかけると（ｉ，ｊ）の位置（図８あるいは図３で、下からｉ番目、左からｊ番目）にある圧力室５２からインクが吐出されるようになっている。このようにして、２次元マトリクス状に配列された任意の活性部を自由に駆動することができる。
【００９４】
また、このとき行電極９０のＸ1 行に対する列電極９２のＹ1 、・・・、Ｙn 列はいずれも同時駆動が可能であり、行電極９０のＸ1 行を電圧オンにして（Ｘ2 、・・・、Ｘm
行は電圧オフとする。）、これに対して（Ｘ1 行で）インクを吐出すべきノズルに対応する列電極９２をＹ1 、・・・、Ｙn 列の中から選択し、電圧オンとすることにより、Ｘ1 行上の所定のノズルからインク吐出が行われる。
【００９５】
次に行電極９０のＸ2 行を電圧オンとして（Ｘ2 行以外の行電極９０は電圧オフとする。）、これに対し（Ｘ2 行で）インクを吐出すべきノズルに対応する列電極９２をＹ1 、・・・、Ｙn 列の中から選択し、電圧オンとすることにより、Ｘ2 行上の所定のノズルからインクが吐出される。
【００９６】
以下、順次Ｘ3 行からＸm 行上のノズルからのインク吐出を行い、終了すると記録紙１６を紙送りして再びＸ1 行から同様にして駆動を行う。従って、駆動周波数は純粋な１素子個別電極と比較して遅くなる。しかし、その分、駆動ドライバ数を低減することができるという効果を有する。
【００９７】
このようにｍ行ｎ列に配列された行電極９０及び列電極９２を駆動することにより、ｍ×ｎ個の圧力室５２に対応するノズル５１からインクが吐出されて画像が形成される。このとき各行電極９０、列電極９２から引き出す配線の数は、それぞれ端部９０ａ、９２ａから引き出すことができるため、行電極９０についてｍ本、列電極９２についてｎ本の計ｍ＋ｎ本となる。従って、ｍ×ｎ個の各個別の電極（圧電体活性部）をｍ＋ｎ本の配線で駆動することができる。このように本実施形態では、電極から取り出す配線数を削減することが可能となる。
【００９８】
なお、ｍ＋ｎ駆動で、圧電体の積層方向に別々に各電極（行電極９０、列電極９２）から配線を取り出すことにより、１つの圧力室に対して複数のアクチュエータを持つ構成とすることができる。さらに、この場合、この１つの圧力室に対して積層された複数のアクチュエータを別々に配線された電極により独立に駆動することで圧力室に発生する吐出圧力を制御して、吐出するインクの粒径を制御することにより階調制御を行うことが可能となる。
【００９９】
また、１つの圧力室に対応した複数のアクチュエータのうち一部をリフィル駆動用のアクチュエータとして使用することも可能である。
【０１００】
なお、積層圧電素子５８は、以上説明したように圧電体９４と行電極９０、列電極９２を交互に積層して形成された全部一体の構成としてもよいし、あるいは図９（Ａ）の積層圧電素子５８の角部に太枠で示したような、行電極９０も列電極９２も存在しない駆動に使用されない不要部分（不活性部）１００の一部または全部を、例えばサンドブラスト等により削り取ることにより、この不要部分（不活性部）１００を凹形状あるいは貫通形状とすることにより各活性部を独立に駆動できるようにして、積層圧電素子５８の変位効率を向上させるような構成としてもよい。
【０１０１】
例えば、図９（Ｂ）の（１）に符号１００で示す積層圧電素子５８の角部のような、行電極９０も列電極９２も存在しない不要部分を、図９（Ｂ）の（２）のように除去してもよい。このとき図９（Ｂ）の（２）に示すように、複数層に積層された各電極９０，９２を形成する各層間には圧電体９４が挟まれて積層されている。なお、図９（Ｂ）に示す例では、このような不要部分１００として各行電極９０（Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3）及び各列電極９２（Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 ）間のどちらの電極も存在しない部分を全て上から下まで除去して貫通形状としているが、このように完全には除去せずに不要部分の底部を残した凹形状としてもよい。
【０１０２】
このように形成することにより、隣り合った活性部同士でのクロストークや液滴干渉を防止することが可能となる。
【０１０３】
以上説明した第１実施例における、各圧力室に対応するいわゆる活性部が２次元マトリクス状に配列された積層圧電素子においては、その側面から電極を取り出すことができるため、電極配線の取り出しが容易であり、制御回路及び駆動ドライバの個数を削減することができ、またその結果ハンドリングが容易となるという効果を有する。
【０１０４】
しかし、このように電極を配置すると（図８参照）、同じ行電極の上に並ぶノズルを同時に駆動することはできるが、例えば選択される列電極のパターンが同じでないと、隣の行電極を同時に駆動することができない場合がある。
【０１０５】
次に説明する第２実施例の積層圧電素子は、このような問題に対処するためのものである。図１１に、第２実施例の積層圧電素子を示す。
【０１０６】
図１１は、前述した図８と同様の平面図である。図１１に示すように、第２実施例の積層圧電素子１５８においては、太い破線で示すように、行電極及び列電極を積層圧電素子１５８の中央部で行方向及び列方向に平行な直線によってそれぞれ２つに分割し、行電極９０−１、９０−２及び列電極９２−１、９２−２とすることにより、積層圧電素子１５８が、左上、右上、左下、右下の４つのブロックに分割される。このように電極を分け、各ブロック毎に各２方向の端部から電極配線を引き出すようにして、各ブロック毎の電極を独立に駆動することで、各異なるブロックごとの電極に対応するノズルは、それぞれ独立して駆動することができる。
【０１０７】
これにより同時に駆動することのできる電極の本数、すなわち同時に駆動できるノズル数を増やすことができ、より高速の印字が可能となる。なお、このように独立に駆動できる複数領域への分割は図１１に示したような、４分割に限定されるものではなく、任意の数に分割することにより、同時駆動できるノズル数を増やすことが可能である。
【０１０８】
次に第３実施例の積層圧電素子について説明する。
【０１０９】
図１２は、第３実施例の積層圧電素子の概略構成を示す斜視透視図である。図１２は、特に電極の配置を示したものであり、各電極に挟まれる圧電体は図示を省略している。
【０１１０】
図１２に示すように、本実施例の積層圧電素子２５８は、行方向、列方向に加え、積層方向に２種類以上のパターン電極を持たせるようにしたものである。行方向は、行電極２９０のうち例えばＸ11行は、２本の平行な電極（行電極）Ｘ11ａ及びＸ11ｂ上に形成された後述する列電極とともに活性部を活性化させる電極対を形成する電極によって構成されている。電極Ｘ11ｂ上には、活性部に対応する電極対を形成する電極Ｘ11-1、Ｘ11-3等が、また電極Ｘ11ａ上には、同様に活性部に対応する電極対を形成する電極Ｘ11-2等が、それぞれ互い違いに、かつ１つ置きに形成されている。
【０１１１】
また、列方向も同様に、例えば列電極２９２のうちＹ11列は、２本の平行な電極（列電極）Ｙ11ａ及びＹ11ｂ上にそれぞれ形成された活性部に対応する電極対を形成する電極Ｙ11-1及びＹ11-2等によって構成されている。
【０１１２】
図１２の各行電極２９０及び各列電極２９２の積層構造をその上部の４層について図１３（ａ）〜（ｄ）に分解して各層毎に示す。
【０１１３】
図１３（ａ）は、図１２における最上層の電極を形成する行電極２９０−１を示し、例えば電極Ｘ11ａ上に電極Ｘ11-2等が形成されている。図１３（ｂ）は、図１２における上から２番目の電極層を形成する行電極２９０−２を示し、例えば電極Ｘ11ｂ上に電極Ｘ11-1、Ｘ11-3等が形成されている。
【０１１４】
図１３（ｃ）は、さらにその下の電極層を形成する列電極２９２−１を示し、例えば電極Ｙ11ｂ上に電極Ｙ11-2等が形成されている。また、図１３（ｄ）は、さらにその下の電極層を形成する列電極２９２−２を示し、例えば電極Ｙ11ａ上に電極Ｙ11-1等が形成されている。
【０１１５】
このように、行電極２９０−１、２９０−２、・・・及び列電極２９２−１、２９２−２、・・・がその間に圧電体（図示省略）を挟んで積層されて図１２に示すような積層圧電素子２５８が形成される。そして、図１２に示すように、行電極Ｘ11上の電極Ｘ11-1の
下には列電極Ｙ11上の電極Ｙ11-1が配置されて電極対を形成し、さらにその下に同様にして電極対を形成する行電極及び列電極が配置される。
【０１１６】
また、行電極Ｘ11上の電極Ｘ11-2の下には、列電極Ｙ12上の電極Ｙ12-1が配置されて電極対を形成するとともに、行電極Ｘ12上の電極Ｘ12-1の下には列電極Ｙ11上の電極Ｙ11-2が配置されて電極対が形成される。そして、いずれもそれぞれの下に電極対を形成する行電極、列電極がさらに配置されている。
【０１１７】
図１４は、各行電極２９０、列電極２９２の配置を模式的に示す平面図である。行電極２９０を形成する電極Ｘａ上には電極Ｘ-12 、Ｘ-14 が形成され、同様に電極Ｘｂ上には電極Ｘ-11 、Ｘ-13 が形成され、しかも電極Ｘａ上に形成される電極（Ｘ-12 、Ｘ-14 等）と、電極Ｘｂ上に形成される電極（Ｘ-11 、Ｘ-13 等）は、それぞれ互い違いに１つ置きに配置されている。
【０１１８】
また、列電極２９２についても同様であり、電極Ｙａ上に形成される電極Ｙ-11 、Ｙ-13 と電極Ｙｂ上に形成される電極Ｙ-12 、Ｙ-14 は、それぞれ互い違いに１つ置きに配置されている。なお、電極Ｙｂ上に形成される電極Ｙ-12 は行電極２９０の電極Ｘ-11 の下に配置されているため、図には表示されていない。
【０１１９】
図１４は、平面図であったが、図１２において例えば行電極Ｘ11に沿った部分の断面図を図１５に示す。図１５に示すように、圧電体９４を挟んで行電極と列電極が交互に積層されている。
【０１２０】
図１３に各電極の積層構造を示したが、実際にこの積層構造を形成する様子を図１６（ａ）〜（ｄ）に示す。実際の積層圧電素子の製作においては、各電極パターンが形成されたグリーンシートを薄膜圧電体のシートと順番に交互に積層して形成される。図１６（ａ）〜（ｄ）はその積層の順番を示すものであり、行電極２９０−１、行電極２９０−２、列電極２９２−１、列電極２９２−２の順番に積層される。
【０１２１】
このように、行電極２９０−１、２９０−２及び列電極２９２−１、２９２−２と、それぞれ２層ずつ全体で４層積層したものを１組として、さらにこの組を２組積層して、それぞれ第１組を行電極１、列電極１とし、第２組を行電極２、列電極２として、行方向、列方向の他に積層方向（Ｔ方向）をも用いて、後で説明するように、クロストーク、記録紙１６上に隣接して着弾した液滴同士が混合する等の干渉を起こす液滴干渉を防ぐ配置で駆動することができるようにしてもよい。
【０１２２】
図１７に、このような駆動方法の一例を示す。
【０１２３】
例えば、図１２において電極Ｘ11ａとＸ12ａを接続し、これらの上に形成された電極Ｘ12-1、Ｘ11-2、Ｘ12-3等を同時に駆動することができるようにすると、図１７に破線Ａで示した折れ線ライン上の電極が駆動される。
【０１２４】
また、図１２において電極Ｘ11ｂとＸ12ｂを接続し、これらの上に形成された電極Ｘ11-1、Ｘ12-2、Ｘ11-3等を同時に駆動することができるようにすることで、図１７に実線Ｂで示した折れ線ライン上の電極を同時に駆動することができる。
【０１２５】
このように電極の接続（配線）を工夫することで、同じ行方向において隣接した電極を同時に駆動しないようにすることにより、クロストーク及び液滴干渉を防止することが可能となる。
【０１２６】
次に、前述した行方向及び列方向の他に第３の方向であるＴ方向（積層方向あるいは斜め方向）にも電極を駆動する方法について図を用いて説明する。
【０１２７】
図１８は、積層圧電素子２５８の平面図であり、各圧力室上に圧電体を挟んで電極層が積層されて形成された積層圧電素子（の活性部）が行方向及び列方向に配列された様子を示している。
【０１２８】
図１８中のXIX-XIX 線に沿った断面図を図１９に示す。図１９に示す例では、行電極２９０と列電極２９２がそれぞれ２層ずつ積層された４層からなる電極層の組（第１組と第２組）が２組Ｔ方向に積層されている。
【０１２９】
このように電極を積層して、さらに行方向、列方向の他にＴ方向（積層方向）にも電極を独立に駆動することができるように配線を工夫することで、クロストーク、液滴干渉を防止することが可能となる。また、積層方向に電極の組を複数積層してそれぞれ独立に駆動可能とした場合に、一方の電極の組を圧力室内のインク圧力を検出して吐出状態を判断するためのセンサとして用いるようにしてもよい。
【０１３０】
なお、図１９では、積層方向（Ｔ方向）に２組の電極層を配置したが、第３組、第４組とさらに多くの電極層を積層してもよい。このように多数の電極層をＴ方向に積層して各層を独立に駆動することで発生圧力を複数段階に制御して階調制御を容易に行うことが可能となる。また、リフィル駆動用のアクチュエータとして構成することもできる。
【０１３１】
以上説明した実施形態によれば、電極を行方向、列方向に配置して側面から配線するようにしたため、電極の行数及び列数をいくらでも増やすことができる。また、積層のマトリクス構造であるため、従来の単板の圧電素子の場合と比較して高い発生圧力を得ることができ、高粘度インクの吐出が可能である。
【０１３２】
また、積層数を増やすことで低電圧で大きな発生圧力を得ることができ、駆動効率を向上させることができ、さらに、マトリクスに対応した長尺の１枚ものを作製した場合には単板よりもハンドリングが容易である。
【０１３３】
また、行方向列方向に配線してマトリクス駆動とし、配線数を減らしたため、従来ノズル数分だけ必要であった駆動ドライバの数を低減することが可能である。
【０１３４】
以上、本発明の積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置について詳細に説明したが、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ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に係る積層圧電素子を用いた液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】圧力室の構造例を示す、図３中のIV-IV 線に沿った断面図である。
【図５】印字ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図６】インクジェット記録装置のインク供給系の構成を示した概略図である。
【図７】インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。
【図８】本発明の積層圧電素子の第１実施例を示す平面図である。
【図９（Ａ）】図８の積層圧電素子の一部を拡大して示す斜視図である。
【図９（Ｂ）】（１）、（２）は図９（Ａ）の積層圧電体の不要部分を除去する様子を示す斜視図である。
【図１０】図９（Ａ）中のX-X 線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の積層圧電素子の第２実施例を示す平面図である。
【図１２】本発明の積層圧電素子の第３実施例を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、図１２の積層圧電素子を形成する電極の積層構造を示す分解図である。
【図１４】各行電極及び列電極の配置を模式的に示す平面図である。
【図１５】各行電極及び列電極の積層構造を模式的に示す断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、第３実施例の積層圧電素子の電極層の積層順序を示す説明図である。
【図１７】第３実施例の積層圧電素子の駆動方法の一例を示す説明図である。
【図１８】積層圧電素子の電極の配列方法を示す平面図である。
【図１９】積層方向に複数組の電極層を積層した様子を示す図１８中のXIX-XIX 線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通流路、５６…振動板、５８…積層圧電素子、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…ブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒーター、９０…行電極、９２…列電極、９４…圧電体、９６…（行電極と列電極の）交点、１００…不要部分、２９０…行電極、２９２…列電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被記録媒体上に画像を形成する画像形成装置として、インクを液滴としてノズル（液滴吐出口）から被記録媒体に向けて吐出し、画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置においても、写真プリントと同様の高精細、高画質の画像を形成することが望まれており、そのためにはノズルを小さくしてノズルから吐出されるインク液滴を小さくするとともに、ノズルを高密度に配置する必要がある。
【０００４】
しかしノズルピッチを小さくしてノズルを１列に高密度配置するのは製造上等の制約があり、純粋なノズルピッチを縮めずにノズル配置を高密度化するためにはノズルを（２次元）マトリクス状に配置することが必須となる。
【０００５】
その一方で、高粘度のインクを吐出するためには、インクを吐出するための発生圧力が大きくなければならない。例えば、圧電素子（ピエゾ素子）の変形によって圧力室の一部を構成する振動板を変形させ、圧力室の容積を変化（減少）させて圧力室内のインクに圧力を加えてノズルから液滴として吐出する圧電方式の場合には、圧電素子を複数積層することで発生圧力を大きくすることが考えられる。
【０００６】
例えばこのような積層圧電素子を用いたものとして、圧電材料と導電性材料の中間電極を交互に積層し焼成して形成した積層圧電素子を、スライシング等により電極を持たない基部（共通台座）を残してカットして溝を形成して、各個々の圧電素子を機械的に分離独立させ、各圧電素子単体ごとに、それぞれの側面から１対の対向電極を引き出すようにして、積層された電極を利用して最表面側に電極を取り出すようにして形成した圧電素子を有するインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００７】
また、インクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるバブルジェット方式でノズルをマトリクス配置したものとして、例えば、複数のセグメント線及びコモン線が格子状に組み合うように配置され、各セグメント線と各コモン線が交叉する点の近傍に、ノズル、ノズルにインクを供給するインク流路及び発熱抵抗体が配置された平面プリンタが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開平８−１１３０４号公報
【特許文献２】特開平３−２６１５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、積層圧電素子を形成した後、一旦溝をつけてから溝の側面に電極を形成する必要があるため、ノズル高密度配置のため溝が細い場合や、高粘度インクを吐出したいとき等の大きな発生力が必要な場合には、圧電総数が多く積層圧電素子の厚みが厚く、溝が深くなり、そのため溝の底部が隠れてしまい、側面に電極を形成することが困難あるいは不可能であるという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載のものは、バブルジェット型のインクジェットプリンタに限定されており、高粘度のインクを吐出するのには向いておらず、さらに、記録画像の階調制御を行うことができないため高画質の画像を形成することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、積層圧電素子において側面からの電極取り出しを可能として配線数を低減しつつノズルの高密度配置を実現し、クロストークを防止するとともに階調制御を可能として高画質の画像形成を行なえるようにした積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１電極、圧電材料、第２電極、圧電材料と順に複数積層して構成された積層圧電素子であって、前記圧電材料を挟んで対向する前記第１電極と前記第２電極に電圧を付与することにより前記圧電材料が能動的に伸縮可能となる前記積層圧電素子の活性部が、行方向及び列方向の２次元的に複数配列され、前記第１電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち行方向の複数の活性部で共通であり、かつ、前記第２電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち列方向の複数の活性部で共通であることを特徴とすることを特徴とする積層圧電素子を提供する。
【００１２】
また、請求項２に示すように、前記積層された第１電極及び第２電極の配線をそれぞれ前記積層圧電素子の端面から取り出すようにしたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、電極配線の取り出しが容易となりノズルの高密度化を図るとともに、制御回路及び駆動ドライバの個数を削減することが可能となり、ヘッド製造時のハンドリングが容易となる。
【００１４】
また、請求項３に示すように、前記第１電極及び第２電極への電圧付与によって活性化しない不活性部の少なくとも一部が凹形状あるいは貫通形状に形成されていることを特徴とする。これにより、各活性部が独立に形成され、各活性部における駆動変位量が拡大されるとともに、隣り合った活性部同士のクロストークを防止することが可能となる。
【００１５】
また、請求項４に示すように、前記２次元的に配列された前記第１電極と前記第２電極から成る電極対が、それぞれ独立に駆動可能な複数の領域に分割されたことを特徴とする。特に、請求項５に示すように、前記複数の領域は、前記２次元的配列の略中央部を通り前記行方向及び列方向に平行な２直線によって４分割されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、同時に駆動できる活性部の個数を増やすことが可能となる。
【００１７】
また、請求項６に示すように、前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関し一つ置きに共通であることを特徴とする。これによっても隣り合う活性部でのクロストークを防止することができる。
【００１８】
また、請求項７に示すように、前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関して一つ置きに共通であり、かつ隣り合った２つの行方向の第１電極が、千鳥状に互い違いに共通であり同時に駆動されるように接続されたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、隣り合う活性部でのクロストーク及び液滴干渉を防止することができる。
【００２０】
また、請求項８に示すように、前記電極対を、前記行方向及び列方向の２次元方向の他に、これらに垂直な積層方向に対しても、層毎にそれぞれ独立に駆動可能なように重ねて形成したことを特徴とする。
【００２１】
これにより、電圧を変えずに駆動変位量を可変とすることにより階調制御が可能となるとともに、駆動タイミングを可変とすることができる。
【００２２】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層圧電素子を駆動アクチュエータとして用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供する。
【００２３】
これにより、電極配線取り出しが容易となりノズルの高密度化が実現され、また高粘度インクの吐出及び階調制御が可能となる。さらにクロストーク及び液滴干渉の防止が可能となる。
【００２４】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２５】
これにより、高画質な画像形成が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明に係る積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置によれば、電極配線の取り出しが容易となりノズルの高密度化を図るとともに、制御回路及び駆動ドライバの個数を削減することが可能となり、ヘッド製造時のハンドリングが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明に係る積層圧電素子を用いた液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【００２９】
図１に示したように、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印字ヘッド（インクジェット記録ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部と、各印字ヘッド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、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６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とを備えている。
【００３０】
図１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。
【００３１】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター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、該固定刃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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、ローラー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部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３５】
ベルト３３は、記録紙１６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（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー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。
【００３６】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１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１の左から右へと搬送される。
【００３７】
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ー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００３８】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００３９】
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。
【００４０】
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搬送方向（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となっている（図２参照）。各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、図２に示すように、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。
【００４１】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１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印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド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。
【００４２】
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、紙搬送方向（副走査方向）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一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）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、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（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。
【００４３】
なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応した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、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（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か、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）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）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【００４４】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙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。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００４５】
また本例では、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印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００４６】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド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印字ヘッド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。
【００４７】
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、該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。
【００４８】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド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、受光素子が二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。
【００４９】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド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。
【００５０】
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ので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５１】
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で画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５２】
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ー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５３】
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（図示省略）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。
【００５４】
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。
【００５５】
次に、印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド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によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。
【００５６】
図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図示しない共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００５７】
図３に示すように、各圧力室５２は、上方から見ると略正方形状をしており、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。
【００５８】
また、図３中のIV-IV 線に沿った断面図を図４に示す。
【００５９】
図４に示すように、圧力室ユニット５４は、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、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通流路５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる積層圧電素子５８が接合されている。
【００６０】
詳しくは、後述するが、積層圧電素子５８は、電極層と圧電体層が交互に積層されて形成されている。積層圧電素子５８は、２つの電極（共通電極と個別電極（詳しくは後述））によって挟まれた圧電素子が積層されて構成されており、これらの電極に駆動電圧を印加することによって圧電素子が変形して（結局積層圧電素子５８全体が変形して）振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。積層圧電素子５８がもとに戻ると、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通流路５５から供給口５３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。
【００６１】
また、図５は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図５に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。
【００６２】
図６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６０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１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６０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６のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００６３】
図６に示したように、インクタンク６０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６２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。
【００６４】
なお、図６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。
【００６５】
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６４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６６とが設けられている。
【００６６】
これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６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。
【００６７】
キャップ６４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６４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６４で覆うようになっている。
【００６８】
クリーニングブレード６６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６６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を清浄するようになっている。
【００６９】
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６４に向かって予備吐出が行われる。
【００７０】
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６４を当て、吸引ポンプ６７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６８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粘度が上昇して固化した劣化インクの吸い出しが行われる。
【００７１】
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（積層圧電素子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（積層圧電素子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積層圧電素子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６６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。
【００７２】
また、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、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。
【００７３】
すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、積層圧電素子５８を動作させてもノズル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６４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６７で吸引する動作が行われる。
【００７４】
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６で説明したキャップ６４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。
【００７５】
また、好ましくは、キャップ６４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。
【００７６】
図７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。
【００７７】
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、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、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（図示省略）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、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ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。画像メモリ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の磁気媒体を用いてもよい。
【００７８】
システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ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、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。
【００７９】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ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等のヒーター８９を駆動するドライバである。
【００８０】
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、画像メモリ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（印字データ）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を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【００８１】
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７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、画像メモリ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。
【００８２】
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印字ヘッド５０のアクチュエータ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。
【００８３】
印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）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に提供するものである。
【００８４】
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印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。
【００８５】
以下、本発明にかかる積層圧電素子の構成について説明する。
【００８６】
図８は、本発明の積層圧電素子の第１実施例を示す平面図である。図８に示すように、本発明の積層圧電素子５８は、複数の帯状の行電極（第１電極）９０（Ｘ1 行、・・・、Ｘm 行）と複数の帯状の列電極（第２電極）９２（Ｙ1 列、・・・、Ｙn 列）が薄膜状の圧電体９４を挟んで格子状に組み合うように構成されている。
【００８７】
なお、ここで格子状と言うのは、各行電極９０と列電極９２は必ずしも直交するのではなく、図８に示すように列電極９２が行電極９０に対して９０°よりもわずかに小さい角度で斜めに交わるように配列されている状態をも言うものとする。
【００８８】
そして、この各行電極９０と各列電極９２との交点９６は、図３に示すように印字ヘッド５０上に千鳥状の２次元マトリクス状に配列された各圧力室５２の位置に対応し、その交点９６を通る行電極９０と列電極９２の両方に電圧が印加されたときにその間に挟まれた圧電体９４の部分が変形して圧力室５２内のインクがその圧力室５２に連通するノズル５１から吐出されるようになっている。すなわち、この行電極９０と列電極９２との交点９６の部分は、インクを吐出する際に駆動する活性部となる。
【００８９】
このとき、交点９６において圧電体９４を挟む行電極９０と列電極９２はこの活性部を活性化させるための電極対を形成する。図８に示すように、各行電極９０（Ｘ1 行、・・・、Ｘm 行）は、各行方向の複数の活性部において共通となっており、同時に各列電極９２（Ｙ1 列、・・・、Ｙn 列）は、各列方向の複数の活性部において共通となっている。
【００９０】
図９（Ａ）に、図８に示す積層圧電素子５８の一部を拡大して斜視図で示す。図９（Ａ）は、図８左下の、行電極９０（Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 ）及び列電極９２（Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 ）の部分を示すものである。図９（Ａ）に示すように、各行電極９０、列電極９２は、それぞれ複数（図９（Ａ）に示す例では３層）積層されている。また、図９（Ａ）では図示は省略したが、各行電極９０と列電極９２で形成される電極対の間にはそれぞれ活性部となる薄膜の圧電体９４（図８あるいは図１０参照）が挟まれている。
【００９１】
また、図９（Ａ）に示すように、それぞれ複数層に積層された各行電極９０（Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 ）同士は、積層圧電素子５８の側面である端部９０ａにおいてそれぞれ導通するように接続されており、この端部９０ａ（積層圧電素子５８の側面）から行電極９０への配線を取り出すことができるようになっている。また、列電極９２についても同様であり、各列電極９２（Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 ）同士は、積層圧電素子５８の他の側面である端部９２ａにおいてそれぞれ導通するように接続されており、ここから列電極９２への配線を取り出すことができる。
【００９２】
図９（Ａ）中の行電極９０と列電極９２の交点９６部分のX-X 線に沿った断面図を図１０に示す。図１０に示すように、積層圧電素子５８の行電極９０と列電極９２の交点９６においては、行電極９０と列電極９２が圧電体９４を挟んで交互に積層されている。
【００９３】
行電極９０及び列電極９２は、一方が共通電極、他方が個別電極であり、例えば、行電極Ｘi に電圧をかけておき、列電極Ｙj を選択して電圧をかけると（ｉ，ｊ）の位置（図８あるいは図３で、下からｉ番目、左からｊ番目）にある圧力室５２からインクが吐出されるようになっている。このようにして、２次元マトリクス状に配列された任意の活性部を自由に駆動することができる。
【００９４】
また、このとき行電極９０のＸ1 行に対する列電極９２のＹ1 、・・・、Ｙn 列はいずれも同時駆動が可能であり、行電極９０のＸ1 行を電圧オンにして（Ｘ2 、・・・、Ｘm
行は電圧オフとする。）、これに対して（Ｘ1 行で）インクを吐出すべきノズルに対応する列電極９２をＹ1 、・・・、Ｙn 列の中から選択し、電圧オンとすることにより、Ｘ1 行上の所定のノズルからインク吐出が行われる。
【００９５】
次に行電極９０のＸ2 行を電圧オンとして（Ｘ2 行以外の行電極９０は電圧オフとする。）、これに対し（Ｘ2 行で）インクを吐出すべきノズルに対応する列電極９２をＹ1 、・・・、Ｙn 列の中から選択し、電圧オンとすることにより、Ｘ2 行上の所定のノズルからインクが吐出される。
【００９６】
以下、順次Ｘ3 行からＸm 行上のノズルからのインク吐出を行い、終了すると記録紙１６を紙送りして再びＸ1 行から同様にして駆動を行う。従って、駆動周波数は純粋な１素子個別電極と比較して遅くなる。しかし、その分、駆動ドライバ数を低減することができるという効果を有する。
【００９７】
このようにｍ行ｎ列に配列された行電極９０及び列電極９２を駆動することにより、ｍ×ｎ個の圧力室５２に対応するノズル５１からインクが吐出されて画像が形成される。このとき各行電極９０、列電極９２から引き出す配線の数は、それぞれ端部９０ａ、９２ａから引き出すことができるため、行電極９０についてｍ本、列電極９２についてｎ本の計ｍ＋ｎ本となる。従って、ｍ×ｎ個の各個別の電極（圧電体活性部）をｍ＋ｎ本の配線で駆動することができる。このように本実施形態では、電極から取り出す配線数を削減することが可能となる。
【００９８】
なお、ｍ＋ｎ駆動で、圧電体の積層方向に別々に各電極（行電極９０、列電極９２）から配線を取り出すことにより、１つの圧力室に対して複数のアクチュエータを持つ構成とすることができる。さらに、この場合、この１つの圧力室に対して積層された複数のアクチュエータを別々に配線された電極により独立に駆動することで圧力室に発生する吐出圧力を制御して、吐出するインクの粒径を制御することにより階調制御を行うことが可能となる。
【００９９】
また、１つの圧力室に対応した複数のアクチュエータのうち一部をリフィル駆動用のアクチュエータとして使用することも可能である。
【０１００】
なお、積層圧電素子５８は、以上説明したように圧電体９４と行電極９０、列電極９２を交互に積層して形成された全部一体の構成としてもよいし、あるいは図９（Ａ）の積層圧電素子５８の角部に太枠で示したような、行電極９０も列電極９２も存在しない駆動に使用されない不要部分（不活性部）１００の一部または全部を、例えばサンドブラスト等により削り取ることにより、この不要部分（不活性部）１００を凹形状あるいは貫通形状とすることにより各活性部を独立に駆動できるようにして、積層圧電素子５８の変位効率を向上させるような構成としてもよい。
【０１０１】
例えば、図９（Ｂ）の（１）に符号１００で示す積層圧電素子５８の角部のような、行電極９０も列電極９２も存在しない不要部分を、図９（Ｂ）の（２）のように除去してもよい。このとき図９（Ｂ）の（２）に示すように、複数層に積層された各電極９０，９２を形成する各層間には圧電体９４が挟まれて積層されている。なお、図９（Ｂ）に示す例では、このような不要部分１００として各行電極９０（Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3）及び各列電極９２（Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 ）間のどちらの電極も存在しない部分を全て上から下まで除去して貫通形状としているが、このように完全には除去せずに不要部分の底部を残した凹形状としてもよい。
【０１０２】
このように形成することにより、隣り合った活性部同士でのクロストークや液滴干渉を防止することが可能となる。
【０１０３】
以上説明した第１実施例における、各圧力室に対応するいわゆる活性部が２次元マトリクス状に配列された積層圧電素子においては、その側面から電極を取り出すことができるため、電極配線の取り出しが容易であり、制御回路及び駆動ドライバの個数を削減することができ、またその結果ハンドリングが容易となるという効果を有する。
【０１０４】
しかし、このように電極を配置すると（図８参照）、同じ行電極の上に並ぶノズルを同時に駆動することはできるが、例えば選択される列電極のパターンが同じでないと、隣の行電極を同時に駆動することができない場合がある。
【０１０５】
次に説明する第２実施例の積層圧電素子は、このような問題に対処するためのものである。図１１に、第２実施例の積層圧電素子を示す。
【０１０６】
図１１は、前述した図８と同様の平面図である。図１１に示すように、第２実施例の積層圧電素子１５８においては、太い破線で示すように、行電極及び列電極を積層圧電素子１５８の中央部で行方向及び列方向に平行な直線によってそれぞれ２つに分割し、行電極９０−１、９０−２及び列電極９２−１、９２−２とすることにより、積層圧電素子１５８が、左上、右上、左下、右下の４つのブロックに分割される。このように電極を分け、各ブロック毎に各２方向の端部から電極配線を引き出すようにして、各ブロック毎の電極を独立に駆動することで、各異なるブロックごとの電極に対応するノズルは、それぞれ独立して駆動することができる。
【０１０７】
これにより同時に駆動することのできる電極の本数、すなわち同時に駆動できるノズル数を増やすことができ、より高速の印字が可能となる。なお、このように独立に駆動できる複数領域への分割は図１１に示したような、４分割に限定されるものではなく、任意の数に分割することにより、同時駆動できるノズル数を増やすことが可能である。
【０１０８】
次に第３実施例の積層圧電素子について説明する。
【０１０９】
図１２は、第３実施例の積層圧電素子の概略構成を示す斜視透視図である。図１２は、特に電極の配置を示したものであり、各電極に挟まれる圧電体は図示を省略している。
【０１１０】
図１２に示すように、本実施例の積層圧電素子２５８は、行方向、列方向に加え、積層方向に２種類以上のパターン電極を持たせるようにしたものである。行方向は、行電極２９０のうち例えばＸ11行は、２本の平行な電極（行電極）Ｘ11ａ及びＸ11ｂ上に形成された後述する列電極とともに活性部を活性化させる電極対を形成する電極によって構成されている。電極Ｘ11ｂ上には、活性部に対応する電極対を形成する電極Ｘ11-1、Ｘ11-3等が、また電極Ｘ11ａ上には、同様に活性部に対応する電極対を形成する電極Ｘ11-2等が、それぞれ互い違いに、かつ１つ置きに形成されている。
【０１１１】
また、列方向も同様に、例えば列電極２９２のうちＹ11列は、２本の平行な電極（列電極）Ｙ11ａ及びＹ11ｂ上にそれぞれ形成された活性部に対応する電極対を形成する電極Ｙ11-1及びＹ11-2等によって構成されている。
【０１１２】
図１２の各行電極２９０及び各列電極２９２の積層構造をその上部の４層について図１３（ａ）〜（ｄ）に分解して各層毎に示す。
【０１１３】
図１３（ａ）は、図１２における最上層の電極を形成する行電極２９０−１を示し、例えば電極Ｘ11ａ上に電極Ｘ11-2等が形成されている。図１３（ｂ）は、図１２における上から２番目の電極層を形成する行電極２９０−２を示し、例えば電極Ｘ11ｂ上に電極Ｘ11-1、Ｘ11-3等が形成されている。
【０１１４】
図１３（ｃ）は、さらにその下の電極層を形成する列電極２９２−１を示し、例えば電極Ｙ11ｂ上に電極Ｙ11-2等が形成されている。また、図１３（ｄ）は、さらにその下の電極層を形成する列電極２９２−２を示し、例えば電極Ｙ11ａ上に電極Ｙ11-1等が形成されている。
【０１１５】
このように、行電極２９０−１、２９０−２、・・・及び列電極２９２−１、２９２−２、・・・がその間に圧電体（図示省略）を挟んで積層されて図１２に示すような積層圧電素子２５８が形成される。そして、図１２に示すように、行電極Ｘ11上の電極Ｘ11-1の
下には列電極Ｙ11上の電極Ｙ11-1が配置されて電極対を形成し、さらにその下に同様にして電極対を形成する行電極及び列電極が配置される。
【０１１６】
また、行電極Ｘ11上の電極Ｘ11-2の下には、列電極Ｙ12上の電極Ｙ12-1が配置されて電極対を形成するとともに、行電極Ｘ12上の電極Ｘ12-1の下には列電極Ｙ11上の電極Ｙ11-2が配置されて電極対が形成される。そして、いずれもそれぞれの下に電極対を形成する行電極、列電極がさらに配置されている。
【０１１７】
図１４は、各行電極２９０、列電極２９２の配置を模式的に示す平面図である。行電極２９０を形成する電極Ｘａ上には電極Ｘ-12 、Ｘ-14 が形成され、同様に電極Ｘｂ上には電極Ｘ-11 、Ｘ-13 が形成され、しかも電極Ｘａ上に形成される電極（Ｘ-12 、Ｘ-14 等）と、電極Ｘｂ上に形成される電極（Ｘ-11 、Ｘ-13 等）は、それぞれ互い違いに１つ置きに配置されている。
【０１１８】
また、列電極２９２についても同様であり、電極Ｙａ上に形成される電極Ｙ-11 、Ｙ-13 と電極Ｙｂ上に形成される電極Ｙ-12 、Ｙ-14 は、それぞれ互い違いに１つ置きに配置されている。なお、電極Ｙｂ上に形成される電極Ｙ-12 は行電極２９０の電極Ｘ-11 の下に配置されているため、図には表示されていない。
【０１１９】
図１４は、平面図であったが、図１２において例えば行電極Ｘ11に沿った部分の断面図を図１５に示す。図１５に示すように、圧電体９４を挟んで行電極と列電極が交互に積層されている。
【０１２０】
図１３に各電極の積層構造を示したが、実際にこの積層構造を形成する様子を図１６（ａ）〜（ｄ）に示す。実際の積層圧電素子の製作においては、各電極パターンが形成されたグリーンシートを薄膜圧電体のシートと順番に交互に積層して形成される。図１６（ａ）〜（ｄ）はその積層の順番を示すものであり、行電極２９０−１、行電極２９０−２、列電極２９２−１、列電極２９２−２の順番に積層される。
【０１２１】
このように、行電極２９０−１、２９０−２及び列電極２９２−１、２９２−２と、それぞれ２層ずつ全体で４層積層したものを１組として、さらにこの組を２組積層して、それぞれ第１組を行電極１、列電極１とし、第２組を行電極２、列電極２として、行方向、列方向の他に積層方向（Ｔ方向）をも用いて、後で説明するように、クロストーク、記録紙１６上に隣接して着弾した液滴同士が混合する等の干渉を起こす液滴干渉を防ぐ配置で駆動することができるようにしてもよい。
【０１２２】
図１７に、このような駆動方法の一例を示す。
【０１２３】
例えば、図１２において電極Ｘ11ａとＸ12ａを接続し、これらの上に形成された電極Ｘ12-1、Ｘ11-2、Ｘ12-3等を同時に駆動することができるようにすると、図１７に破線Ａで示した折れ線ライン上の電極が駆動される。
【０１２４】
また、図１２において電極Ｘ11ｂとＸ12ｂを接続し、これらの上に形成された電極Ｘ11-1、Ｘ12-2、Ｘ11-3等を同時に駆動することができるようにすることで、図１７に実線Ｂで示した折れ線ライン上の電極を同時に駆動することができる。
【０１２５】
このように電極の接続（配線）を工夫することで、同じ行方向において隣接した電極を同時に駆動しないようにすることにより、クロストーク及び液滴干渉を防止することが可能となる。
【０１２６】
次に、前述した行方向及び列方向の他に第３の方向であるＴ方向（積層方向あるいは斜め方向）にも電極を駆動する方法について図を用いて説明する。
【０１２７】
図１８は、積層圧電素子２５８の平面図であり、各圧力室上に圧電体を挟んで電極層が積層されて形成された積層圧電素子（の活性部）が行方向及び列方向に配列された様子を示している。
【０１２８】
図１８中のXIX-XIX 線に沿った断面図を図１９に示す。図１９に示す例では、行電極２９０と列電極２９２がそれぞれ２層ずつ積層された４層からなる電極層の組（第１組と第２組）が２組Ｔ方向に積層されている。
【０１２９】
このように電極を積層して、さらに行方向、列方向の他にＴ方向（積層方向）にも電極を独立に駆動することができるように配線を工夫することで、クロストーク、液滴干渉を防止することが可能となる。また、積層方向に電極の組を複数積層してそれぞれ独立に駆動可能とした場合に、一方の電極の組を圧力室内のインク圧力を検出して吐出状態を判断するためのセンサとして用いるようにしてもよい。
【０１３０】
なお、図１９では、積層方向（Ｔ方向）に２組の電極層を配置したが、第３組、第４組とさらに多くの電極層を積層してもよい。このように多数の電極層をＴ方向に積層して各層を独立に駆動することで発生圧力を複数段階に制御して階調制御を容易に行うことが可能となる。また、リフィル駆動用のアクチュエータとして構成することもできる。
【０１３１】
以上説明した実施形態によれば、電極を行方向、列方向に配置して側面から配線するようにしたため、電極の行数及び列数をいくらでも増やすことができる。また、積層のマトリクス構造であるため、従来の単板の圧電素子の場合と比較して高い発生圧力を得ることができ、高粘度インクの吐出が可能である。
【０１３２】
また、積層数を増やすことで低電圧で大きな発生圧力を得ることができ、駆動効率を向上させることができ、さらに、マトリクスに対応した長尺の１枚ものを作製した場合には単板よりもハンドリングが容易である。
【０１３３】
また、行方向列方向に配線してマトリクス駆動とし、配線数を減らしたため、従来ノズル数分だけ必要であった駆動ドライバの数を低減することが可能である。
【０１３４】
以上、本発明の積層圧電素子及びこれを用いた液滴吐出ヘッド並びにこれを有する画像形成装置について詳細に説明したが、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ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に係る積層圧電素子を用いた液滴吐出ヘッドを有する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】圧力室の構造例を示す、図３中のIV-IV 線に沿った断面図である。
【図５】印字ヘッドの他の例を示す平面図である。
【図６】インクジェット記録装置のインク供給系の構成を示した概略図である。
【図７】インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。
【図８】本発明の積層圧電素子の第１実施例を示す平面図である。
【図９（Ａ）】図８の積層圧電素子の一部を拡大して示す斜視図である。
【図９（Ｂ）】（１）、（２）は図９（Ａ）の積層圧電体の不要部分を除去する様子を示す斜視図である。
【図１０】図９（Ａ）中のX-X 線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の積層圧電素子の第２実施例を示す平面図である。
【図１２】本発明の積層圧電素子の第３実施例を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、図１２の積層圧電素子を形成する電極の積層構造を示す分解図である。
【図１４】各行電極及び列電極の配置を模式的に示す平面図である。
【図１５】各行電極及び列電極の積層構造を模式的に示す断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、第３実施例の積層圧電素子の電極層の積層順序を示す説明図である。
【図１７】第３実施例の積層圧電素子の駆動方法の一例を示す説明図である。
【図１８】積層圧電素子の電極の配列方法を示す平面図である。
【図１９】積層方向に複数組の電極層を積層した様子を示す図１８中のXIX-XIX 線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通流路、５６…振動板、５８…積層圧電素子、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…ブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒーター、９０…行電極、９２…列電極、９４…圧電体、９６…（行電極と列電極の）交点、１００…不要部分、２９０…行電極、２９２…列電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、圧電材料、第２電極、圧電材料と順に複数積層して構成された積層圧電素子であって、
前記圧電材料を挟んで対向する前記第１電極と前記第２電極に電圧を付与することにより前記圧電材料が能動的に伸縮可能となる前記積層圧電素子の活性部が、行方向及び列方向の２次元的に複数配列され、
前記第１電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち行方向の複数の活性部で共通であり、かつ、前記第２電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち列方向の複数の活性部で共通であることを特徴とすることを特徴とする積層圧電素子。
【請求項２】
前記積層された第１電極及び第２電極の配線をそれぞれ前記積層圧電素子の端面から取り出すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の積層圧電素子。
【請求項３】
前記第１電極及び第２電極への電圧付与によって活性化しない不活性部の少なくとも一部が凹形状あるいは貫通形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層圧電素子。
【請求項４】
前記２次元的に配列された前記第１電極と前記第２電極から成る電極対が、それぞれ独立に駆動可能な複数の領域に分割されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項５】
前記複数の領域は、前記２次元的配列の略中央部を通り前記行方向及び列方向に平行な２直線によって４分割されていることを特徴とする請求項４に記載の積層圧電素子。
【請求項６】
前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関し一つ置きに共通であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項７】
前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関して一つ置きに共通であり、かつ隣り合った２つの行方向の第１電極が、千鳥状に互い違いに共通であり同時に駆動されるように接続されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項８】
前記電極対を、前記行方向及び列方向の２次元方向の他に、これらに垂直な積層方向に対しても、層毎にそれぞれ独立に駆動可能なように重ねて形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層圧電素子を駆動アクチュエータとして用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の液滴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】
第１電極、圧電材料、第２電極、圧電材料と順に複数積層して構成された積層圧電素子であって、
前記圧電材料を挟んで対向する前記第１電極と前記第２電極に電圧を付与することにより前記圧電材料が能動的に伸縮可能となる前記積層圧電素子の活性部が、行方向及び列方向の２次元的に複数配列され、
前記第１電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち行方向の複数の活性部で共通であり、かつ、前記第２電極は、前記２次元的に配列された複数の活性部のうち列方向の複数の活性部で共通であることを特徴とすることを特徴とする積層圧電素子。
【請求項２】
前記積層された第１電極及び第２電極の配線をそれぞれ前記積層圧電素子の端面から取り出すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の積層圧電素子。
【請求項３】
前記第１電極及び第２電極への電圧付与によって活性化しない不活性部の少なくとも一部が凹形状あるいは貫通形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層圧電素子。
【請求項４】
前記２次元的に配列された前記第１電極と前記第２電極から成る電極対が、それぞれ独立に駆動可能な複数の領域に分割されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項５】
前記複数の領域は、前記２次元的配列の略中央部を通り前記行方向及び列方向に平行な２直線によって４分割されていることを特徴とする請求項４に記載の積層圧電素子。
【請求項６】
前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関し一つ置きに共通であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項７】
前記第１電極及び第２電極はそれぞれ前記活性部に関して一つ置きに共通であり、かつ隣り合った２つの行方向の第１電極が、千鳥状に互い違いに共通であり同時に駆動されるように接続されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項８】
前記電極対を、前記行方向及び列方向の２次元方向の他に、これらに垂直な積層方向に対しても、層毎にそれぞれ独立に駆動可能なように重ねて形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層圧電素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層圧電素子を駆動アクチュエータとして用いたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の液滴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（Ａ）】
【図９（Ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９（Ａ）】
【図９（Ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−１９７１２（Ｐ２００６−１９７１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５９９２２（Ｐ２００５−１５９９２２）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．バブルジェット
２．イ−サネット
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．バブルジェット
２．イ−サネット
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]