JP5754188B2 - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

液体吐出ヘッドとして、液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する個別液室（加圧室、圧力室、個別液室、加圧液室、加圧液室などとも称される。）と、個別流路に連通する流体抵抗部と、各個別液室に液体を供給する共通液室からの液体を導入する液体導入部とを形成する流路板と、個別液室、流体抵抗部及び液体導入部の壁面を形成する薄肉部と厚肉部とからなる振動板部材と、振動板部材の個別液室に対する振動領域を変位させる圧電部材とを有する圧電型ヘッドが知られている。

ところで、高画質画像を高速で形成するために、個別液室が小さくなる傾向にあり、ピ圧電型ヘッドにあっては、個別液室の長手方向（個別液室の並び方向と短手方向といい、短手方向と直交する方向を長手方向という。）の長さよりも、圧電部材（圧電素子）の長手方向が長くなり、更には流体抵抗部を超えて液体導入部まで圧電素子の方が長くなる場合もある。

ここで、振動板部材を薄肉部の厚肉部の二層構造とした場合、上述したように圧電素子の長手方向長さが長くなると、振動板部材と圧電素子との干渉を回避するために、振動板部材の流体抵抗部や液体導入部の壁面を形成する部分を薄肉部にしなければならなくなる。

ところが、液体導入部や流体抵抗部の壁面が薄肉部で形成されると、滴吐出時の圧力変動によって薄肉部が振動するようになり、個別液室の固有振動モードとは別の固有振動が生じて滴吐出制御の制御性が悪くなり、吐出性能が低下するという問題を生じる。

そこで、従来、流体抵抗部を振動板部材の厚肉部の上部に重なるように個別液室から屈折させて配置するヘッドが知られている（特許文献１）。

また、加圧液室の長手方向において、圧力発生手段の長さは加圧液室の長さより大きく形成され、圧力発生手段の供給路側端部は供給路と対向する振動板の領域と対向しないで、加圧液室と対向する振動板の領域に対して対向する位置に配置したものが知られている（特許文献２）。

特開２００７−１４４７０６号公報 特開２００７−１７６１５３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されている構成にあっては、圧電部材が流体抵抗部よりも上流側の液体導入部まで臨んでいる場合には、液体導入部の壁面を形成する振動板部材の部分で固有振動が発生するという課題が残っている。また、流路板をシリコン基板のエッチングで形成する場合に、特許文献１に開示されているような流体抵抗部構造を形成することができないという課題もある。

また、特許文献２に開示されている構成にあっては、圧電素子の片側に振動板部材の厚肉部を寄せて接合するが、圧電素子の中央に振動板部材の厚肉部を配置しようとすると、流体抵抗部の壁面を形成する振動板部材の領域を薄肉部にしなければ圧電素子と干渉するため、液室に対向する振動領域以外の薄肉部で固有振動が発生するという課題を解決することができない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体導入部における圧電部材と振動板部材との干渉を避けつつ、振動板部材の液体導入部領域における固有振動を低減し、安定した滴吐出特性を確保することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する個別液室と、前記個別液室に連通する流体抵抗部と、各個別液室に液体を供給する共通液室からの液体を導入する液体導入部とを形成する流路板と、
前記個別液室、前記流体抵抗部及び前記液体導入部の壁面を形成する薄肉部と厚肉部とからなる振動板部材と、
前記振動板部材の前記個別液室に対する振動領域を変位させる電気機械変換素子と、
前記振動板部材の前記個別液室間の隔壁に対応する支柱と、を有し、
前記支柱は前記個別液室の並び方向と直交する方向の一端部側が前記液体導入部に対向し、
前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の薄肉部は、平面で見て、前記液体導入部側と反対側の面に設けられている前記個別液室の並び方向と直交する方向に沿って形成された厚肉部で分割され、
前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の薄肉部を分割する厚肉部に、前記支柱が接合されている
構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、振動板部材の液体導入部領域における固有振動を低減し、安定した滴吐出特性を確保することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、圧電部材は個別液室の並び方向と直交する方向の一端部側が液体導入部に対向し、液体導入部の壁面を形成する振動板部材の薄肉部は、平面で見て、液体導入部側と反対側の面に設けられている個別液室の並び方向と直交する方向に沿って形成された厚肉部で分割されている構成としたので、液体導入部における圧電部材と振動板部材の干渉を避けつつ、振動板部材のコンプライアンスを低減することができて、振動板部材の液体導入部領域における固有振動を低減し、安定した滴吐出特性を確保することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、圧電部材は個別液室の並び方向と直交する方向の一端部側が液体導入部に対向し、液体導入部の壁面を形成する振動板部材の薄肉部は、平面で見て、流路板に設けられている個別液室の並び方向と直交する方向に沿って形成され、液体導入部の壁面を形成している薄肉部に接合された支持部で分割されている構成としたので、液体導入部における圧電部材と振動板部材の干渉を避けつつ、振動板部材のコンプライアンスを低減することができて、振動板部材の液体導入部領域における固有振動を低減し、安定した滴吐出特性を確保することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えるので、高画質画像を形成できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向に沿う要部断面説明図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿う液室短手方向の要部断面説明図である。 本発明の第１実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する図１のＹ−Ｙ線に沿う要部平断面説明図である。 比較例の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。 本発明の第２実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第３実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第４実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第５実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第６実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第７実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第８実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明の第９実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造の説明に供する要部平断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例の説明に供する機構部の側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの液室長手方向に沿う要部断面説明図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿う液室短手方向の要部断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路部材としての流路板（流路基板、液室基板）１と、この流路板１の下面に接合した振動板部材２と、流路板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がノズル連通路（連通管）５を介してそれぞれ連通する個別液室としての複数の加圧液室（以下、単に「液室」ともいう。）６が形成され、フレーム部材１７に形成した共通液室１０から振動板部材２に形成した流入口９を介して各加圧液室６に液体導入部８及び流体抵抗部７を介してインクを供給する。ここでノズル板３と流路板１は一体で形成される構成であってもよい。

流路板１は、シリコン基板を異方性エッチングして、ノズル連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７、液体導入部８などの開口部や溝部をそれぞれ形成している。ノズル連通路５及び加圧液室６などを形成するエッチングで残された部分が流路間隔壁（液室間隔壁）３０となる。

振動板部材２は、加圧液室６、流体抵抗部８及び液体導入部８の壁面を形成する壁面部材であり、変形可能な第１層２Ａと、第１層２Ａ上に積層した第２層２Ｂとからなり、各液室６の壁面を形成する変形可能な第１層２Ａで形成された薄肉部である振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａに第２層２Ｂで形成した島状凸部２ｂに、振動領域２ａを変形させ、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての柱状の電気機械変換素子である積層型圧電部材１２の圧電柱１２Ａが接合されている。

圧電部材１２はハーフカットダイシングにより櫛歯状に圧電柱１２Ａ、１２Ｂを形成したものであり、圧電柱１２Ａは駆動波形を印加する駆動圧電柱となり、圧電柱１２Ｂは駆動波形を印加しないで流路間隔壁３０を支持する支柱である非駆動圧電柱となる。すなわち、圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは加圧液室６の配列密度の２倍の密度で配列された所謂バイピッチ構造としている。この圧電部材１２の下端面はベース部材１３に接合している。

そして、駆動圧電柱１２Ａは、振動板部材２の振動領域２ａに設けられた島状凸部（厚肉部）２ｂに接着剤で接合されている。非駆動圧電柱１２Ｂは、振動板部材２の流路間隔壁３０に対応して設けられた厚肉部２ｃに接着剤で接合されている。

この圧電部材１２は、例えば厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層２１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層し、内部電極２２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極２３及び共通電極２４にそれぞれ電気的に接続したものである。そして、個別電極２３にはＦＰＣ１５の個別電極ラインが半田接合され、また、共通電極２４は圧電部材１２の端部に電極層を設けて個別電極２３側端面に回し込んでＦＰＣ１５のＧＮ電極（共通電極ライン）に接続している。ＦＰＣ１５には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動柱１２Ａへの駆動電圧印加を制御している。

ノズル板３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板３には各加圧液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。

また、ＦＰＣ１５を実装した（接続した）圧電柱１２Ａ及びベース部材１３などで構成される圧電型アクチュエータの外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部からインクを供給するために連結管を介して供給口を形成し、この供給口は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。

このヘッドでは、圧電柱１２Ａ、１２Ｂは３００ｄｐｉの間隔でダイシングされており．それが対向して２列配置され、加圧液室６及びノズル４は、１列１５０ｄｐｉの間隔で２列がそれぞれ千鳥配置に整列しており，３００ｄｐｉの解像度を１スキャンで得ることができる構成としている。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動圧電柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電柱１２Ａが収縮し、振動板部材２の液室壁面を形成する振動領域２ａが下降して加圧液室６の容積が膨張することで、加圧液室６内にインクが流入し、その後圧電柱１２Ａに印加する電圧を上げて圧電柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材２の振動領域２ａをノズル４方向に変形させて液室６の容積を収縮させることにより、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。

そして、圧電柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材２の振動領域２ａが初期位置に復元し、液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

次に、本発明の第１実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図３も参照して説明する。なお、図３は同実施形態の説明に供する図１のＹ−Ｙ線に沿う要部平断面説明図である。
振動板部材２の振動領域２ａを変位させる駆動圧電柱１２Ａは、液室長手方向において、流体抵抗部７を経て液体導入部８に対向する位置まで延びている。したがって、駆動圧電柱１２Ａと振動板部材２との干渉を避けるために、駆動圧電柱１２と対向する振動板部材２の領域は第１層２Ａのみで形成される薄肉部２ｄとしている。なお、液体導入部８の幅（液室短手方向の幅：液室並び方向の幅）は、流体抵抗部７の幅よりも広く形成されている。

そして、平面で見て（上方から見て）、流体抵抗部７は、個別液室６の並び方向で、個別液室６に対して液室間隔壁３０、３０の一方の隔壁側に片寄って形成されている。さらに、液体導入部８は、個別液室の並び方向で、流体抵抗部７に対して、流体抵抗部７の片寄り方向に片寄って形成されている。

ここで、個別液室６及び流体抵抗部７の液室短手方向の一方の壁面３０ａ、７ａは個別液室６の長手方向に沿って同一面に形成し、流体抵抗部７の液室短手方向の他方の壁面７ｂ及び液体導入部８の一方の壁面８ａは個別液室６の長手方向に沿って同一面に形成している。

また、振動板部材２には、非駆動圧電柱１２Ｂを接合する厚肉部２ｃから非駆動圧電柱１２Ｂに沿って液室長手方向にフレーム部材１７と接合する厚肉部２ｅ（図１参照）まで延びる厚肉部２ｆを形成している。

これにより、液体導入部８の壁面を形成する振動板部材２の薄肉部２ｄは、平面で見て、液体導入部８側と反対側の面に設けられている個別液室の並び方向と直交する方向（液室長手方向）に沿って形成された厚肉部２ｆによって２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２に分割される。

このように構成することで、液体導入部８の振動板部材２の薄肉部２ｄ１、２ｄ２の幅を狭くすることができる。薄膜の構造コンプライアンスは幅の５乗に比例するため、構造コンプライアンスを小さくすることができる。特に、本実施形態においては、液体導入部８のインクの圧縮性の流体コンプライアンスの数分の１にまで小さくすることができる。

ここで、比較例について図４を参照して説明する。なお、図４は図３と同様な要部平断面説明図である。
この比較例では、個別液室６、流体抵抗部７及び液体導入部８の液室長手方向に沿う液室短手方向の中心線が同一線上に並ぶ位置に形成されている。そして、前述したように、駆動圧電柱１２Ａが液体導入部８に対向する位置まで延びていることから、駆動圧電柱１２Ａに対向する領域では振動板部材２は薄肉部２ｄとしなければならない。そのため、全体が１枚の薄肉部２２ｄとなり、液体導入部８の壁面を形成する薄肉部２２ｄの構造コンプライアンスが大きくなり、滴吐出時の圧力変動による固有振動が発生して、滴吐出特性が不安定になる。

これに対して、本実施形態では、上述したように液体導入部８の壁面を形成している振動板部材２の薄肉部２ｄ１、２ｄ２の幅を狭くなって構造コンプライアンスが小さくなるため、滴吐出時の圧力変動による固有振動が低減ないし防止されて、安定した滴吐出特性が得られる。

次に、本発明の第２実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図５も参照して説明する。なお、図５は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、液体導入部８の壁面を形成している振動板部材２の薄肉部２ｄの分割された２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２の幅を同じにしている。つまり、液体導入部８を、厚肉部２ｆで分割される２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２の幅が同じになる位置及び形状に形成している。

つまり、振動板部材２の薄肉部２ｄの分割された２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２の構造コンプライアンスは、液体導入部８の幅、薄肉部２ｄを分割する厚肉部２ｆの幅が同じであれば、厚肉部２ｆが液体導入部８の液室短手方向の中心軸位置に配置されるとき最も小さくすることができるので、前記第１実施形態に比べてより効果的に構造コンプライアンスを小さくすることができ、滴吐出特性を安定化させることができる。

次に、本発明の第３実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図６も参照して説明する。なお、図６は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、液体導入部８の壁面を形成している振動板部材２の薄肉部２ｄを分割する厚肉部２ｆの幅を、液室間隔壁３０に対向する厚肉部２ｃの幅よりも広く形成している。

これにより、液体導入部８の壁面を形成する振動板部材２の薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２の幅を前記第１、第２実施形態よりも狭くすることができ、更に構造コンプライアンスを小さくすることができ、滴吐出特性を安定化させることができる

次に、本発明の第４実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図７も参照して説明する。なお、図７は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、上記第３実施形態において、液体導入部８の壁面を形成している振動板部材２の薄肉部２ｄの分割された２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２の幅を同じにしている。

これにより、前記第２実施形態と前記第３実施形態とを合わせた作用効果を得ることができて、一層構造コンプライアンスを小さくすることができ、滴吐出特性を安定化させることができる

次に、本発明の第５実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図８も参照して説明する。なお、図８は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、流体抵抗部７の他方の壁面７ｂ（個別液室６の壁面と同一面でない壁面）と液体導入部８の一方の壁面８ａとは短手方向にずらして形成し、液体導入部８の壁面を形成している振動板部材２の薄肉部２ｄの分割された２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２の幅を同じにしている。

シリコン基板のウエットエッチングで流路を形成する場合であっても、流体抵抗部７の幅よりも狭い範囲であれば、本実施形態のように液体導入部８の位置をさらにずらすことができるので、流体抵抗部７の設計自由度と、液体導入部８の構造コンプライアンスの低減の両立を図ることができる。

次に、本発明の第６実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図９も参照して説明する。なお、図９は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、前記比較例と同様に、個別液室６、流体抵抗部７及び液体導入部８の液室長手方向に沿う液室短手方向の中心線が同一線上に並ぶ位置に形成されている。そして、前述したように、駆動圧電柱１２Ａが液体導入部８に対向する位置まで延びていることから、液体導入部８の駆動圧電柱１２Ａに対向する領域では振動板部材２は薄肉部２ｄとしている。

そこで、流路板１側に、液体導入部８の壁面を形成する振動板部材２の薄肉部２ｄを接合固定する島状の支持部（隔壁部）３１を設けている。この支持部３１の幅は流体抵抗部７と同じ幅としている。

このように、液体導入部８の壁面を形成する振動板部材２の薄肉部２ｄを流路板１の支持部３１に接合固定することで、液体導入部８の壁面を形成する振動板部材２の薄肉部２ｄは２つの薄肉部領域２ｄ１、２ｄ２に分割されたことと同じになる。

したがって、前記第１実施形態で説明したと同様に、液体導入部８の振動板部材２の薄肉部２ｄ１、２ｄ２の幅を狭くすることができ、薄膜の構造コンプライアンスは幅の５乗に比例するため、構造コンプライアンスを小さくすることができて、滴吐出時の圧力変動による固有振動が低減ないし防止されて、安定した滴吐出特性が得られる。

次に、本発明の第７実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図１０も参照して説明する。なお、図１０は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、流路板１の支持部３１は、振動板部材２の厚肉部２ｅまで延ばして設けられている。また、支持部３１の幅も流体抵抗部７の幅よりも広く形成している。ただし、図１０中の矢印で示した支持部３１、３１同士の間隔３２は滴吐出に影響を及ぼすような抵抗（流体抵抗）にならない距離とする。

このように構成することで、液体導入部８の振動板部材２の薄肉部２ｄ１、２ｄ２の幅を更に狭くすることができ、構造コンプライアンスを大幅に小さくすることができて、より滴吐出特性が安定する。

次に、本発明の第８実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図１１も参照して説明する。なお、図１１は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、流路板１に、個別液室６と液体導入部８との間で、支持部３１の個別液室６側から連続する隔壁部３３を形成することで、流体抵抗部７を、第１流路７ａと第２流路７ｂの２本に分割している。

このように、実質的には流体抵抗部７を形成するための隔壁部３３を液体導入部８側に延長することで、簡単な構成で、液体導入部８の壁面を形成する薄肉部２ｄの構造コンプライアンスを低減することができる。

次に、本発明の第９実施形態における液体導入部から加圧液室に至る流路構造について図１２も参照して説明する。なお、図１２は同実施形態の説明に供する図３と同様な要部平断面説明図である。
本実施形態では、前記第８実施形態において、液体導入部８側の支持部３１の幅を流体抵抗部間隔壁部３３の幅よりも広く形成している。ただし、図１２中の矢印で示した支持部３１、３１同士の間隔３２は滴吐出に影響を及ぼすような抵抗（流体抵抗）にならない距離とする。

これにより、液体導入部８の振動板部材２の薄肉部２ｄ１、２ｄ２の幅を更に狭くすることができ、構造コンプライアンスを大幅に小さくすることができて、より滴吐出特性が安定する。

なお、上記各実施形態の液体吐出ヘッドにインクを供給するタンクを一体にしたインクカートリッジを構成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は同装置の機構部の側面説明図、図１４は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドと同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッドユニット２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。

また、記録ヘッド２３４のタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。

なお、ここでは、画像形成装置としてシリアル型画像形成装置で説明しているが、本発明に係る液体吐出ヘッドはライン型画像形成装置にも搭載することができる。また、液体吐出ヘッドとしてバイピッチ構造の構成で説明しているが、ノーマルピッチ構造（前記２つの圧電柱１２Ａ、１２Ｂをいずれも駆動柱とするもの）の構成にも同様に適用することができる。

１ 流路板
２ 振動板部材
３ ノズル板
４ ノズル
５ ノズル連通路
６ 加圧液室（個別液室）
７ 流体抵抗部
８ 液体導入部
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
１２Ａ、１２Ｂ 圧電柱
１７ フレーム部材
３０ 液室間隔壁
３１ 支持部
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ 記録ヘッド

Claims (12)

1. 液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する個別液室と、前記個別液室に連通する流体抵抗部と、各個別液室に液体を供給する共通液室からの液体を導入する液体導入部とを形成する流路板と、
   前記個別液室、前記流体抵抗部及び前記液体導入部の壁面を形成する薄肉部と厚肉部とからなる振動板部材と、
   前記振動板部材の前記個別液室に対する振動領域を変位させる電気機械変換素子と、
   前記振動板部材の前記個別液室間の隔壁に対応する支柱と、を有し、
   前記支柱は前記個別液室の並び方向と直交する方向の一端部側が前記液体導入部に対向し、
   前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の薄肉部は、平面で見て、前記液体導入部側と反対側の面に設けられている前記個別液室の並び方向と直交する方向に沿って形成された厚肉部で分割され、
   前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の薄肉部を分割する厚肉部に、前記支柱が接合されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記厚肉部で分割されている前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の薄肉部の前記個別液室の並び方向の幅が同じ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。
3. 前記流体抵抗部は、前記個別液室の並び方向で、前記個別液室に対して液室間隔壁の一方隔壁側に片寄って形成され、
   前記液体導入部は、前記個別液室の並び方向で、前記流体抵抗部に対して、前記流体抵抗部の片寄り方向に片寄って形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記流体抵抗部及び前記液体導入部の前記個別液室の並び方向の一方の壁面は前記個別液室の長手方向に沿って同一面であることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記個別液室及び前記流体抵抗部の前記個別液室の並び方向の一方の壁面は前記個別液室の長手方向に沿って同一面であることを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記振動板部材の前記個別液室に対応する振動領域には前記個別液室の長手方向に前記電気機械変換素子が当接する厚肉部が形成され、
   前記液体導入部に対応する厚肉部の前記個別液室の並び方向の幅が、前記振動領域に対応する厚肉部の前記個別液室の並び方向の幅よりも広い
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する個別液室と、前記個別液室に連通する流体抵抗部と、各個別液室に液体を供給する共通液室からの液体を導入する液体導入部とを形成する流路板と、
   前記個別液室、前記流体抵抗部及び前記液体導入部の壁面を形成する薄肉部と厚肉部とからなる振動板部材と、
   前記振動板部材の前記個別液室に対する振動領域を変位させる電気機械変換素子と、を有し、
   前記電気機械変換素子は前記個別液室の並び方向と直交する方向の一端部側が前記液体導入部に対向し、
   前記電気機械変換素子に対向し、前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の部分は薄肉部であり、
   前記液体導入部の壁面を形成する前記振動板部材の薄肉部には、平面で見て、前記流路板に設けられ、前記個別液室の並び方向と直交する方向に沿って形成された支持部が接合され、
   前記液体導入部の壁面を形成している薄肉部は前記支持部で分割されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 前記流路板の支持部は、島状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記流路板の支持部は、前記振動板部材の前記厚肉部が形成されている部分まで延びていることを特徴とする請求項７又は８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記流体抵抗部は、隔壁部にて２つの経路に分割されていることを特徴とする請求項７ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記流体抵抗部を分割している隔壁部と前記支持部とは連続して形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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