JP4307808B2

JP4307808B2 - 液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4307808B2
Application number: JP2002249098A
Authority: JP
Inventors: 賢一尾方
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2004082608A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧液室、加圧室、液室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを加圧する圧力発生手段（圧力変換手段、アクチュエータ手段、駆動手段などとも称される。）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。
【０００３】
インクジェットヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧するエネルギーを発生する圧力発生手段として、圧電素子などの電気機械変換素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体（電気熱変換体）を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板を静電力によって変形させる静電型アクチュエータを用いて、振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどが知られている。
【０００４】
ところで、インクジェット記録装置における高速、高密度、高画質化に対応するため１ヘッド当たりのノズル数を増やすことが行われる。しかしながら、このようにノズル数の多いヘッドでは、特に、多チャンネル駆動する（複数のチャンネルを同じに駆動する）と、振動板の振動や液室の圧力変動が、ヘッドを支持している支持基板に伝播して支持基板が共振し、滴吐出に影響を与えて画質が低下するという問題が発生する。
【０００５】
そこで、例えば特許第第２９５２９９５号公報に開示されているように、インクの吐出圧を生成する圧電素子を完全に分断し、圧電素子内の振動の伝播をゼロにするようにしたヘッドがある。また、特許第２９３０５６２号公報に開示されているように、圧電素子を１チャンネル毎にブロック化して完全に分離するとともに、圧電素子を固定する基台に圧電素子のブロックごとにビームが形成されて全体として櫛形状とすることで基台を介する振動伝播を抑制するようにしたヘッドがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように圧電素子を完全に分断したヘッドにあっては、圧電素子を固定している基台を介しての振動伝播、あるいは、基台自身の共振による滴吐出特性の影響を抑えることができないという課題がある。
【０００７】
そこで、圧電素子を固定する基台に圧電素子のブロックごとビームを形成して全体として櫛形状として基台を介する振動伝播を低減することが行われるが、この構造では、圧電素子を固定する基台の形状が細かく複雑で脆弱な構造となるとともに、加工工数がかかり低コスト化を図れないという不都合がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドを支持している支持基板の振動を抑制し、安定した噴射特性が得られる液滴吐出ヘッド及びそれを用いて高画質記録を行うことができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段の一端を接合する支持基板は、その長手方向の両端面のみが固定部材に連結手段を介して固定され、連結手段は、支持基板の両端面と固定部材との間で、支持基板の圧力発生手段を取り付ける面と反対側の面側に偏って介在し、支持基板における、長手方向の長さをＬ、圧力発生手段取付面に垂直な方向の高さをＨとしたとき、Ｌ／Ｈが３以上６以下である構成とした。
【００１１】
また、支持基板のヤング率が１００ＧＰａ以上であることが好ましい。また、支持基板は、その長手方向中央にて、長手方向に垂直な断面について、面対称となっていないことが好ましい。
【００１３】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１乃至図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの組み立て斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う（図１のＡ−Ａ線に沿う）断面説明図、図３は同ヘッドの液室短手方向に沿う（図１のＢ−Ｂ線に沿う）断面説明図、図４は同ヘッドの圧電駆動体の拡大説明図である。
【００１５】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路形成基板（液室基板）１と、この流路形成基板１の下面に接合した振動板２と、流路形成基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル４が連通する流路である加圧液室６、加圧液室６に流体抵抗部となるインク供給路７を介してインクを供給する共通液室８を形成している。
【００１６】
そして、振動板２の面外側（液室６と反対面側）に各加圧液室６に対応して圧力発生手段としての圧電駆動体１１の各積層型圧電素子１２を接合し、この積層型圧電素子１２を形成する圧電駆動体１１は支持基板１３に接合して固定している。
【００１７】
この圧電駆動体１１は、図４にも示すように、各加圧液室６に対応して振動板２に接合する圧電素子１２と各加圧液室６間の隔壁部６ａに対応して振動板２に接合する支柱部１４とをダイシングソーなどによる溝加工で櫛歯状に形成したものである。なお、支柱部１４の構成は圧電素子１２と同様な構成であるが駆動波形を印加しないので単なる支柱として機能する。
【００１８】
また、流路形成基板１及び振動板２を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に接着接合し、このフレーム部材１７と支持基板１３とは後述するように接着剤などで相互に固定している。そして、このフレーム部材１７には共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給口１８を形成し、このインク供給口１８は図示しないインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００１９】
さらに、圧電素子１２には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル１９を接続し、このＦＰＣケーブル１９には各圧電素子１２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。
【００２０】
ここで、流路形成基板１は、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、各加圧液室６等の液室流路を形成している。
【００２１】
振動板２はニッケル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で製造している。この振動板２は加圧液室６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部及び圧電素子１２と接合するための中央厚肉部を形成するとともに、隔壁部６ａに対応する部分にも周囲厚肉部を形成し、平坦面側を流路形成基板１に接着剤接合し、周囲厚肉部をフレーム部材１７に接着剤接合している。
【００２２】
ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル４を形成し、流路形成基板１に接着剤接合している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
【００２３】
支持基板１３は、圧電素子１２の変位を精度よく振動板２の変形に作用させるため、金属ないしはセラミクスのような高剛性材料で形成する。この支持基板１３は、インク吐出性能を達成すべくヘッドを支持する他に、ヘッド組立て時の組立性にも大きく関連している。
【００２４】
例えば、ヘッドの高密度化に伴い、圧電素子１２は図４に示すように厚みＸｐと高さＹｐのアスペクト比（Ｙｐ／Ｘｐ）が大きい脆弱な構造となる。このような形状は、前述したように、ダイシングソーなどによる溝加工で形成するが、その際に圧電素子１２が支持基板１３に接合されていると、圧電素子１２が安定し加工しやすくなる。また、その後の振動板２との接合工程でのハンドリング性が非常に良好となる。なお、支持基板１３を磁性材料で形成すれば、支持基板自身の形状加工やインクジェットヘッドの一連の加工／組立の工程においてヘッドをマグネット吸着することができ、作業性を向上させることができる。
【００２５】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、圧電素子１２に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が伸び方向に変位して振動板２をノズル４方向に変形させ、加圧液室６の容積／体積変化によって加圧液室６内のインクが加圧され、ノズル４からインク滴が吐出（噴射）される。
【００２６】
そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子１２への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻って加圧液室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、インク供給口１８から共通液室８、インク供給路７を経て加圧液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のインクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のために圧電素子１２にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。
【００２７】
なお、上記の説明ではノズルは上向きで図示しているが、画像を形成する部材、例えば紙などに向けてインクを噴射する場合は、インクを噴射する向きは鉛直下向きである場合が多く、画像形成時、即ちインク噴射時には水平に搬送される画像形成部材（紙など）の鉛直方向上から、インク滴が画像形成部材に向かって飛翔する。
【００２８】
ここで、支持基板１３とインク吐出性能（吐出特性）との関係について説明する。高画質化、印字速度の高速化のために、ヘッドは狭ピッチで多数ノズルが配列された構造となるが、このようなヘッドで多チャンネルを同時に駆動すると、振動板の振動や液室の圧力変動が支持基板に伝播し、最悪の場合は支持基板が共振し、画像品質を低下させることになる。特に、その共振周波数が加圧液室やインク流路の圧力波の共振周波数と一致すると、ノズルからインクが噴射しなくなる等の問題を生じる。この支持基板は、ヘッド部に比して大型であり、振動した場合には画像に対する影響が大きい。
【００２９】
そこで、本発明者は、支持基板１３の共振特性について、構造及び材質をパラメータとして、実験を繰り返した。そして、支持基板１３の共振特性確認、及び各支持基板を用いてヘッドを組み立てた際の、吐出能力評価を行った。
【００３０】
先ず、図３に示すように、支持基板１３の長手方向長さ（長さ）Ｌと、圧電素子取り付け面を底面とした場合の高さ方向長さ（高さ）Ｈの比（Ｈ／Ｌ）が異なる複数種の支持基板１３を用意し、振動特性の評価を行った。
【００３１】
ここでは、支持基板１３としてＳＵＳ４３０を用い、寸法は長さＬ＝３６ｍｍとし、高さＨは、比（Ｌ／Ｈ）＝２．６、３．６、５．１４、１２．０となるように設定した。なお、支持基板１３の短手方向長さ（図２における支持基板１３の横方向幅）は３．８ｍｍとした。
【００３２】
これら４種類の高さＨを有する支持基板１３について周波数に対する変位量を測定した。このとき、低周波数（〜７００００Ｈｚ）に対する共振特性の結果を図５に、高周波数（１００〜２００ｋＨｚ）に対する共振特性の結果を図６にそれぞれ示している。
【００３３】
まず、図５の低周波数特性からは、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が１２の場合のみ大きな共振が発生していることが分かる。このことから、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）がある値より大きくなると、低周波で非常に大きな共振が発生することが分かる。
【００３４】
一方、図６の高周波数特性からは、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が２．６の場合のみ大きな共振が発生していることが分かる。このことから、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）がある値より小さくなると、高周波で非常に大きな共振が発生することが分かる。
【００３５】
これらの共振点における支持基板１３の異常振動は、吐出特性に重大な影響を及ぼすと考えられる。そこで、支持基板１３の基板形状と吐出性能の関係を調べるため、各支持基板１３を用いたヘッドを作製して吐出性能の確認を行った。
【００３６】
ここでは、支持基板１３上に１９６列の圧電素子１２を配置し、それぞれに加圧液室６及びこれにつながるノズル（吐出口）４を配置した。この状態で、１９６列全てを同時駆動した際、全チャンネルが安定して吐出するか否かにて、性能を評価した。この結果を表１に示している。なお、同表中、「○」は安定、「×」は不安定であることを表している。
【００３７】
【表１】

【００３８】
この表１の結果から、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が６を越えるときには、低周波共振の影響を受けて、安定した滴吐出が得られず、また、、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が３未満のときにも、やはり安定した吐出が得られない。
【００３９】
したがって、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が６以下になるように支持基板１３を形成することによって、低周波共振による支持基板３の振動を抑えることができて、安定した噴射特性が得られる。また、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が３以上になるように支持基板１３を形成することによって、高周波共振による支持基板３の振動を抑えることができて、安定した噴射特性が得られる。
【００４０】
すなわち、より好ましくは、支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が３以上６以下の範囲内になるように支持基板１３を形成することであり、これにより高周波数帯域にわたって安定した噴射特性を得ることができる。
【００４１】
次に、支持基板１３の材質について検討した。ここでは、支持基板１３を形成する部材として表２に示す材質のものを用いて、前述したように、支持基板１３上に１９６列の圧電素子１２を配置し、それぞれに加圧液室６及びこれにつながるノズル（吐出口）４を配置した。この状態で、１９６列全てを同時駆動した際、全チャンネルが安定して吐出するか否かにて、性能を評価した。なお、同表中、「○」は安定、「×」は不安定であることを表している。
【００４２】
【表２】

【００４３】
この表２の結果から、支持基板１３をヤング率が約１００ＧＰａ以上の部材で形成することによって安定して噴射特性が得られることが分かる。
【００４４】
次に、支持基板１３の固定構造について説明する。支持基板１３は、何らかの手段で固定する必要があるので、図７に示すように、フレーム部材１７に連結手段である接着層２０を介して、支持基板１３の長手方向両端面を固定している。
【００４５】
この場合、支持基板１３の底面もしくは短手方向両端面を固定するような構造では、ヘッド設計、特に圧電駆動体を駆動するためのＦＰＣ等の配線配置が難しくなる。また、両端固定は接着面積、作業手順が少ない等から工法も単純化できる。長手方向両端面を固定する構造は、上述したような共振が発生しやすい構造となるが、上述したように支持基板１３の長さＬと高さＨの比（Ｌ／Ｈ）が３以上及び／又は６以下の範囲内になるようにすることで、この構造でも特性上問題なく実施することができる。
【００４６】
なお、ここでは、接着層２０を介して支持基板１３を固定部材であるフレーム部材１７に固定しているが、その他、例えば支持基板１３を固定部材に直接ネジで締結して固定することもできる。また、固定部材であるフレーム部材１７に液室が配置されている流路板１、振動板２及びノズル板３のユニットを接合している構成としているが、必ずしも両者を接続しなくてもよい。
【００４７】
この連結手段によって支持基板を固定部材に取り付ける場合、連結手段の位置は、支持基板における圧力発生手段取り付け面の対向面を支持基板の底面とした場合、少なくとも底面に当たる高さ位置に存在し、そこから高さ方向に伸びるように配置するのが良い。これにより、支持基板の振動をより抑えることができる。
【００４８】
この連結手段の位置についての実験結果について説明する。図８に示すように、連結手段としての接着層２０の位置を異ならせた３種類のヘッドを作製して、支持基板１３の共振特性を調べた。
【００４９】
すなわち、図８（Ａ）に示すように支持基板１３の底面１３ａ付近のみに接着層２０を配置したもの（これを「Ａタイプ」という。）、同図（Ｂ）に示すように支持基板１３の高さ方向略真中付近にのみに接着層２０を配置したもの（これを「Ｂタイプ」という。）、同図（Ｃ）に示すように支持基板１３の長手方向端面全体に接着層２０を配置したもの（これを「Ｃタイプ」という。）を作製した。（C-TYPE)の比較である。
【００５０】
このとき、支持基板１３の寸法はＬ＝３６ｍｍ、Ｈ＝１０ｍｍとした。また、接着層２０の高さはＡタイプ及びＢタイプが３ｍｍ、Ｃタイプが１０ｍｍである。さらに、Ｂタイプの接着層２０と支持基板１３の底面１３ａとの間隔は４ｍｍとした。
【００５１】
この結果を図１０に示している。これより、Ｂタイプのみ４０ｋＨｚ付近で特に大きな共振が発生していることが分かる。
【００５２】
したがって、連結手段は支持基板の底面付近まで伸びるような配置とすることが良く、この構成であれば、支持基板の高さ方向全体、すなわち、支持基板は、その長手方向の両端が固定部材に連結手段を介して固定され、この連結手段は、支持基板の両端面の略全面と固定部材との間に介在している構成（上記Ｃタイプの構成）、あるいは一部、すなわち、連結手段は、支持基板の両端面と固定部材との間で、支持基板の圧力発生手段を取り付ける面と反対側の面側に偏って介在している構成（上記Ａタイプの構成）のいずれでも良い。
【００５３】
また、支持基板は、その構造を非対称形にすれば、共振ピークを鈍らせることができ、共振による特性劣化を抑えることができる。特に、この場合は、支持基板の長手方向両端を固定点とする振動モードが発生するため、長手方向中央にて、長手方向に垂直な断面について、面対称となっていない、すなわち、左右非対称となる形状が良い。このためには、例えば、支持基板に肉抜き部を設け、これが非対称になるような配置とすることができる。
【００５４】
次に、具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
高さ３ｍｍ、長さ３６ｍｍ、幅３．７ｍｍのＳＵＳ４３０製の支持基板１３に、圧力発生手段としての積層型圧電素子（圧電駆動体１１）を嫌気性接着剤を用いて接合した。そして、ダイシングソーを用いてこの圧電駆動体１１に溝加工を行い、図４のような圧電素子１２を含む形状に加工した。なお、各圧電素子１２の幅Ｘｐ＝０．１ｍｍ、高さＹｐ＝０．７ｍｍとした。そして、この溝加工した圧電駆動体１１の圧電素子１２の側面に通電部材１９としてのＦＰＣをはんだを用いて接合しアクチュエータユニットを製作した。
【００５５】
次に、電鋳工法で製作したノズル板３と振動板２とエッチング工法で製作したシリコン製の流路板１を高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。
【００５６】
この振動板２の裏面に先に製作したアクチュエータユニットの圧電素子１２及び支柱部１４上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に、樹脂製のフレーム部材１７、即ち固定部材を、振動板２の裏面及び支持基板１３の長手方向両端面と嫌気性接着剤（接着層２０）で接着し、インクジェットヘッドを完成した。このとき、フレーム部材１７と支持基板１３の長手方向両端面とは両端面全面で接着した。
【００５７】
このインクジェットヘッドをプリンタに塔載して印字試験を行ったところ、不良画質が発生した。そこで、支持基板１３の高さを７mmに変え、同様の試験を行ったところ、不良画質を発生することのない、良好な結果が得られた。
【００５８】
（実施例２）
高さ３ｍｍ、長さ３６ｍｍ、幅３．７ｍｍのＳＵＳ４３０製の支持基板１３に、圧力発生手段としての積層型圧電素子（圧電駆動体１１）を嫌気性接着剤を用いて接合した。そして、ダイシングソーを用いてこの圧電駆動体１１に溝加工を行い、図４のような圧電素子１２を含む形状に加工した。なお、各圧電素子１２の幅Ｘｐ＝０．１ｍｍ、高さＹｐ＝０．７ｍｍとした。そして、この溝加工した圧電駆動体１１の圧電素子１２の側面に通電部材１９としてのＦＰＣをはんだを用いて接合しアクチュエータユニットを製作した。
【００５９】
次に、電鋳工法で製作したノズル板３と振動板２とエッチング工法で製作したシリコン製の流路板１を高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。
【００６０】
この振動板２の裏面に先に製作したアクチュエータユニットの圧電素子１２及び支柱部１４上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に、樹脂製のフレーム部材１７、即ち固定部材を、振動板２の裏面及び支持基板１３の長手方向両端面の全面で嫌気性接着剤（接着層２０）で接着し、インクジェットヘッドを完成した。このとき、支持基板１３の端面とフレーム部材１７との接着は、端面の底部側（積層圧電素子取り付け面の反対側）から３ｍｍ、もしくは上部側（積層圧電素子取り付け面側）から３ｍｍの二種類のヘッドを用意した。
【００６１】
このインクジェットヘッドをプリンタに塔載し、印字試験を行ったところ、上部側から接着したヘッドでは不良画質が発生したが、底部側から接着したヘッドでは不良画質が発生することはなかった。
【００６２】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同記録装置の斜視説明図、図１１は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００６３】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１１６に排紙する。
【００６４】
印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向（図１１で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。
【００６５】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００６６】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００６７】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【００６８】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００６９】
そして、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６とを配設している。
【００７０】
記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドは気泡排出性が高く、加圧液室への十分な流量を確保でき、共通液室を伝搬する圧力波を低減できるので、高効率の噴射特性を長期間安定して得ることができる。
【００７１】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００７２】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００７３】
このようにこのインクジェット記録装置においては、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを備えているので、支持基板の振動による噴射特性の乱れが抑制されて、安定した噴射特性が得られるので、ノズルの高密度配置が可能になり、高速で高画質記録を行うことができる。
【００７４】
なお、上記実施形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。また、上記実施形態においては、本発明を振動板変位方向と液滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式のヘッドに適用したが、振動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジシュータ方式のヘッドにも同様に適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、圧力発生手段の一端を接合する支持基板は、その長手方向の両端面のみが固定部材に連結手段を介して固定され、連結手段は、支持基板の両端面と固定部材との間で、支持基板の圧力発生手段を取り付ける面と反対側の面側に偏って介在し、支持基板における、長手方向の長さをＬ、圧力発生手段取付面に垂直な方向の高さをＨとしたとき、Ｌ／Ｈが３以上６以下である構成としたので、低コストで、支持基板の振動を抑制することができて、安定した噴射特性が得られる。
【００７６】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載したので、安定した噴射特性が得られて高品質画像を高速で記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの組み立て斜視説明図
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図
【図３】同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図
【図４】同ヘッドの圧電駆動体の説明図
【図５】支持基板の低周波数に対する共振特性の測定結果の説明図
【図６】支持基板の高周波数に対する共振特性の測定結果の説明図
【図７】支持基板の固定構造の説明に供する説明図
【図８】支持基板と固定部材との連結手段の位置と共振特性の関係の測定に用いる異なる構成の説明図
【図９】支持基板と固定部材との連結手段の位置と共振特性の関係の説明図
【図１０】本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図
【図１１】同記録装置の側面説明図
【符号の説明】
１…流路形成基板、２…振動板、３…ノズル板、４…ノズル、６…加圧液室、７…インク供給路、８…共通液室、１１…圧電駆動体、１２…圧電素子、１３…支持基板、１４…支柱部、１７…フレーム部材（固定部材）。

Claims

液滴を吐出するノズルが連通する加圧液室の少なくとも１つの壁面を構成する振動板と、この振動板を介して前記加圧液室内の液体を加圧するための圧力発生手段と、この圧力発生手段の一端を接合する支持基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記支持基板は、その長手方向の両端面のみが固定部材に連結手段を介して固定され、
前記連結手段は、前記支持基板の両端面と前記固定部材との間で、前記支持基板の前記圧力発生手段を取り付ける面と反対側の面側に偏って介在し、
前記支持基板における、長手方向の長さをＬ、圧力発生手段取付面に垂直な方向の高さをＨとしたとき、Ｌ／Ｈが３以上６以下である
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記支持基板のヤング率が１００ＧＰａ以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記支持基板は、その長手方向中央にて、長手方向に垂直な断面について、面対称となっていないことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
インク滴を吐出するインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。