JP2007076126A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層型圧電素子が小型化することでベース部材のアスペクト比が大きくなり、加工時の応力、振動によって圧電素子の損傷が生じやすくなっている。
【解決手段】 圧電素子１２を接合するベース部材１３は、圧電素子１２との接合面１３ａの液室長手方向幅Ｄ１を、圧電素子１２との接合面１３ａと反対側の面１３ｂの液室長手方向幅Ｄ２よりも狭くし、階段形状に形成することで、圧電素子１２との接合面１３ａの面積を反対側の面（裏面）１３ｂの面積よりも小さくしている。
【選択図】 図５

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関し、特に、ベース部材に駆動素子を接合した液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いて、記録紙等の被記録媒体（以下「用紙」と称するが、材質を紙に限定するものではなく、記録媒体、転写紙、転写材、被記録材などとも称される。）に記録液としてのインク滴を吐出して記録（画像形成、印写、印字、印刷なども同義語で使用する。）を行なうものである。

液体吐出ヘッドとしての例えばインクジェットヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段として圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のｄ３３又はｄ３１方向の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積／圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。
特開２００３−２１１６５８号公報 特開２００４−３２２５０５号公報

これらの特許文献１、２に記載のヘッドにおいては、圧電素子を接合する支持基板（ベース部材）の幅を圧電振動子の幅よりも小さくしている。

ここで、特許文献１に記載されている従来の液体吐出ヘッドについて、図１６及び図１７を参照して説明する。
この液体吐出ヘッドは、複数の貫通孔と、インク流路となる各個別の液室を形成したシリコン基板などからなる流路板５０１と、この流路板５０１の上面にはＮｉ電鋳などで複数の吐出孔（ノズル）を形成したノズル板５０２を接合し、流路板５０１の下面にはＮｉ電鋳などで形成した振動板５０３を接合し、インク流路を構成している。

また、振動板５０３の下面には金属で形成したベース部材５０４上に積層型圧電素子５０５を２列設けたアクチュエータ部を接合している。圧電素子５０５の外側には共通インク流路を形成したフレーム部材５０６を振動板５０３と接合し、各個別液室へインクを供給する。

この液体吐出ヘッドでは、圧電素子５０５に駆動電圧を印加することにより、圧電素子５０５の積層方向（図の上下方向）に変位が生じ振動板５０３が各個別の液室側へ変形変位して液室の容積が減少し、液室内圧が上昇して連通孔を通じてノズル板５０２の吐出孔より液滴が吐出される。

圧電素子のような駆動素子を用いる液体吐出ヘッドにおいては、ヘッドの特性を決める駆動素子（圧電素子）がコスト的に極めて大きな割合を占めている。特に、積層型圧電素子は高価であることから、圧電素子の大きさはヘッドの印写特性が維持できる最小のサイズにすることが好ましい。

ところが、駆動素子の小型化は、この駆動素子を接合するベース部材の小型化も招くこととなるが、一方で、ヘッドの高さは、液室に記録液を供給するための共通液室の液容量を稼ぐため、あるいは、被記録媒体を搬送するとき被記録媒体をできる限りヘッドに近い部分に抑えるためのコロを配置する上で、低くすることに制約がある。

その結果、ベース部材は、幅が細く、高さの高い、いわゆるアスペクト比の高い構造とならざるを得ない。

一方、一般的に積層型圧電素子を用いる場合、個別の駆動素子（圧電素子）に分割するためには、圧電素子をベース部材に接合した後、ダイシングソーやワイヤーソーを用いて溝加工を施すことによって個々の圧電素子に分割することが行なわれている。

そのため、個別に分割するときに、圧電素子にかかる応力によってベース部材が振動し、個別の圧電素子に倒れが発生してしまう現象が確認されている。ベース部材のアスペクト比が高くなるなどほど、応力によって振動を引き起こしやすく、圧電素子を加工するときの歩留まりが著しく低下するという課題が生じている。

この点を上述した図１６及び図１７を参照して説明すると、圧電素子５０５を小型化するとベース部材５０４も狭幅化（幅Ｄを狭くすること）が必須となる。一方で、フレーム部材５０６の中に形成された共通液室５０７は供給液量の確保、印写時の液振動のダンピングのためにも一定量が必要であり、フレーム部材５０４の高さＨを低くすることはできない。このため、フレーム部材５０６と高さをそろえる必要のあるアクチュエータ部の高さＨは低くすることができず、ベース部材５０４のアスペクト比は大きくなる。このようなアスペクト比の大きいアクチュエータ部の形状は、圧電素子５０５の個別分割加工時の応力による振動を受け易く、個別分割された圧電素子５０５の倒れや内部極剥離を引き起こす原因となるのである。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、駆動素子の小型化を図りながら、駆動素子加工時の応力、振動にも耐えられて生産性に優れた構造を有する液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、ベース部材は、駆動素子を接合する面の面積が、この駆動素子を接合する面と反対側の面の面積よりも小さい構成とした。

ここで、駆動素子が積層型圧電素子であることが好ましい。また、ベース部材はノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見て階段状の形状であることが好ましい。あるいは、ベース部材はノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見て駆動素子を接合する面から斜めに切り欠かれている形状であることが好ましい。若しくは、ベース部材はノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見てレール状の形状であることが好ましい。

また、ベース部材の駆動素子を接合する面は駆動素子の接合面の外形よりも小さいことが好ましい。さらに、圧電素子端面の端面電極にフレキシブルプリント基板が直接電気的に接続されていることが好ましい。また、ノズルの並び方向と直交する方向のベース部材の少なくとも一方の端面と圧電素子の少なくとも一方の端面とが同じ面に位置することが好ましい。さらに、液滴の吐出方向が液室での記録液の流れ方向と異なるサイドシュータ方式で液滴を吐出させる構成であることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、ベース部材は、前記駆動素子を接合する面の面積が、この駆動素子を接合する面と反対側の面の面積よりも小さい構成としたので、駆動素子を小型化してもベース部材に駆動素子を接合して分割加工を行なうときの応力、振動を低減することができ、生産性が向上する。

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ているので、小型化、低コスト化を図ることができる。

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第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図３は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、例えば単結晶シリコン基板で形成した流路板１と、この流路板１の上面に接合したノズル形成部材であるノズル板２と、この流路板１の下面に接合した振動板３とを有し、これらによって液滴を吐出するノズル４が連通路５を介して連通する加圧液室６、流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板３に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０から記録液（例えばインク）を供給する。

そして、液室６の壁面を形成する振動板３の面外側（液室６と反対面側）に、各加圧液室６に対応して、振動板３に形成した図示しない連結部を介して駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての積層型圧電素子１２の上端面を接合している。また、積層型圧電素子１２の下端面はベース部材１３に接合している。

ここで、圧電素子１２は、圧電材料層２１と内部電極２２ａ、２２ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２ａ、２２ｂをそれぞれ端面に引き出して端面電極（外部電極）２３ａ、２３ｂに接続し、端面電極２３ａ、２３ｂに電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。

そして、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１５を接続し、このＦＰＣケーブル１５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図示しない駆動回路（ドライバＩＣ）を実装する。

なお、液室短手方向（ノズル４の並び方向）では、図３に示すように、圧電素子１２と支柱部１２Ａを交互に配置したバイピッチ構造とすることもできるし、あるいは、図４に示すように、支柱部１２を設けないノーマルピッチ構造とすることもできる。

このヘッドでは、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室６内インクを加圧する構成とし、更に、液滴の吐出方向が液室６での記録液の流れ方向と異なるサイドシュータ方式で液滴を吐出させる構成としている。サイドシュータ方式とすることで、圧電素子１２の大きさが略ヘッドの大きさとなり、圧電素子１２の小型化を直接ヘッドの小型化に結びつけることができ、ヘッドの小型化を図り易い。

さらに、これらの圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、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には前述した共通液室１０を形成するとともに、この共通液室１０に外部から記録液を供給するための供給口１９を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクや記録液カートリッジなどの記録液供給源に接続される。

ここで、流路板１は、例えば結晶面方位（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、連通路５、加圧液室６となる貫通穴、流体抵抗部７、連通部８などを構成する溝部をそれぞれ形成している。なお、加圧液室６はそれぞれ隔壁６ａにて隔てられている。

ノズル板２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、シリコーン樹脂などによって形成した撥水層を設けている。

振動板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。この振動板３は加圧液室６に対応する部分を、変形を容易にするための薄肉部とし、中央部には圧電素子１２と接合するための図示しない連結部を設けている。

圧電素子１２は、積層型圧電素子部材をベース部材１３の接合した後、ダイシングソーなどによって溝加工を施すことによって分割して形成したものである。前述した図３のバイピッチ構造をとるときの支柱部１２Ａは、溝加工によって形成される圧電素子部材であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱として機能するだけである。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて複数の圧電素子２に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が変位して振動板３をノズル板２方向に変形させ、液室６の容積（体積）変化によって液室６内の液体を加圧することで、ノズル板２のノズル４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室６内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室６内には若干の負圧が発生する。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液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室１０から液室６内に記録液が充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル４から吐出される。

なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式（振動板３を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式）、引き−押し打ち方式（振動板３を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後押出す方式）などの方式で駆動することもできる。

そこで、この液体吐出ヘッドにおけるアクチュエータ部の詳細について図５をも参照して説明する。
ここで、ベース部材１３は、圧電素子１２との接合面１３ａの液室長手方向幅Ｄ１を、圧電素子１２との接合面１３ａと反対側の面１３ｂの液室長手方向幅Ｄ２よりも狭くし、圧電素子１２との接合面１３ａの面積を反対側の面（以下「裏面」ともいう。）１３ｂの面積よりも小さくしている。なお、液室長手方向はノズル４の並び方向と直交する方向でもある。

具体的には、ベース部材１３の液室長手方向端面の圧電素子１２との接合面１３ａ側を切り欠いて、ノズル４の並び方向と直交する方向に沿う面（断面でもよい。）で見て階段状（凸形状）になるように形成し、圧電素子１２との接合面１３ａを有する狭幅部１３Ａと、裏面１３ｂを有する広幅部１３Ｂとを有する構造ないし形状にしたものである。

このように、ベース部材１３を圧電素子１２の接合面１３ａよりもベース部材裏面１３ｂの面積を大きくすることにより、アスペクト比の増大を抑え、圧電素子１２の個別分割加工時にも安定で振動の少ない形状を確保することができる。

例えば、図６に示すように、ベース部材１３上に積層型圧電素子部材３１、３１を接着剤接合した後、ダイシングベース３２にベース部材１３を固定した状態で、ダインシングソーのブレード３３で積層型圧電素子部材３１、３１に溝３４を加工して個々の圧電素子１２、１２に分割する（積層型圧電素子部材３１のベース部材１３側の一部を残すハーフカットでもよい。）とき、圧電素子部材３１の幅（液室長手方向の幅）が短くなっても、ベース部材１３の裏面１３ｂの面積としては相対的に広い面積を確保することができるので、ダイシングベース３２との間で十分な固定力を確保することができ、分割時に圧電素子部材３１に加わる応力や振動が低減し、個別に分割された圧電素子１２の倒れや内部電極２２ａ、２２ｂの剥離などが引き起こされることが低減する。

また、アクチュエータ部の組立て作業性や信頼性を確保するためには、上述したように圧電素子１２の端面電極２３ａにＦＰＣ１５を直接電気的に接続することが好ましい。この場合、図７に示すように、ヒータチップ３５によってＦＰＣ１５を圧電素子１２の端面電極２３ａに押圧して半田接合で電気的に接続する方法を用いる。

この場合、ベース部材１３の圧電素子接合面１３ａが圧電素子１２より大きい（液室長手方向の幅が広い）場合には、ヒータチップ３５がベース部材１３の端面と接触して十分な加圧ができないし、接触しないように圧電素子１２部のみ加熱しても、熱がベース部材１３に逃げてしまうことになり、電気的接続の信頼性を確保できなくなる。

したがって、圧電素子１２の端面電極２３ａよりもベース部材１３の端面を距離Ｂだけ後退させ、ベース部材１２の後退部位の高さＡは０．５ｍｍ以上確保することが好ましい。ベース部材１２の後退部位の高さＡが０．５ｍｍより小さいと、ヒータチップ３５の熱がベース部材１３に逃げてしまい、十分な加熱を与えることができない。

ここで、ベース部材１３は圧電素子接合面１３ａを有する狭幅部１３Ａは、幅が狭いので、相対的に圧電素子１２の端面電極２３ａをその端面１３Ａａよりも突出させて接合することができるとともに、狭幅部１３Ａの高さとして上述した高さＡを確保しているので、圧電素子１２の端面電極２３ａにＦＰＣ１５を直接電気的に接続したときの電気的接続の信頼性が向上する。

このようにベース部材の圧電素子接合面側の幅（ノズルの並び方向と直交する方向の幅、液室長手方向の幅）Ｄ１を狭く、接合面と反対側の裏面の幅Ｄ２を広くすることによって、加工時の応力、振動の低減と、電気的接続の信頼性向上を図ることができる。

なお、ここでは、ベース部材１３に圧電素子１２の列を２列設ける構成で説明した、図８に示すように、圧電素子１２を１列設ける構成とすることもできる。また、ベース部材１３は、一部材でも、複数の部材を貼り合わせたものでも良い。さらに、圧電素子も、上述したように積層方向に変位する場合でも、圧電素子を横９０度回転して積層方向に垂直に変位させる場合でも、いずれの構成とすることもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態以降のベース部材１３について図９以降を参照して説明する。
図９に示す第２実施形態のベース部材１３は、圧電素子１２との接合面１３ａ側の端部を斜めに切り欠いた（いわば面取りした）形状である。つまり、ベース部材はノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見て駆動素子を接合する面から斜めに切り欠かれている形状である。このような形状にしても上記と同様の作用効果を得ることができる。

図１０に示す第３実施形態のベース部材１３は、ベース部材１３の狭幅部１３Ａに、接合面１３ａの幅Ｄ１よりも狭い幅Ｄ３の最狭幅部１３Ｃを形成し、ノズルの並び方向と直交する方向に沿う面（図の面）で見てレール状の形状に形成したものである。これにより、最狭幅部１３Ｃの外側に、例えばＦＰＣ１５に実装するドライバＩＣ２０を配置することができるようになる。なお、ここでは、ベース部材１３のノズル並び方向全体を最狭幅部１３Ｃとしているが、ドライバＩＣ２０を配置するためだけであれば、図１１に示すように、掘り込み部１３Ｄとすることもできる。

図１２に示す第４実施形態のベース部材１３は、裏面１３ｂを有する広幅部１３Ｂのノズル並び方向と直交する方向の端面１３Ｂａが、圧電素子１２の端面（ここでは端面電極２３ａの外表面）とが同じ面に位置している。つまり、ベース部材１３の裏面１３ｂを有する広幅部１３Ｂの幅Ｄ２を圧電素子１２、１２の配置基準として用いて、前述した圧電素子部材３１をベース部材１３に接合するときに、圧電素子部材３１とベース部材１３の広幅部１３Ｂの端面１３Ｂａを突き当て部材４０に突き当てることで、圧電素子部材３１の位置決めを容易に行なえるようにして、生産性を向上させたものである。

上記各実施形態において、ベース部材の駆動素子を接合する面は駆動素子の接合面の外形よりも小さくする、つまり、圧電素子を接合した状態で、圧電素子の端面電極よりもベース部材の接合面が後退している構成としている。言い換えれば、１列に複数の駆動素子を接合する場合には、駆動素子の並び方向と直交する方向の端面間の幅（図８の幅Ｄ４）よりもベース部材の接合面の幅Ｄ１を小さくし、複数列に複数の駆動素子を接合する場合には、各列の駆動素子の並び方向と直交する方向の最もはなれた端面間の幅（例えば図５の幅Ｄ５）よりもベース部材の接合面の幅Ｄ１を小さくしている。これによって、ＦＰＣケーブルなど電気的接続を直接行なうことができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた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は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１４は同装置の要部平面説明図である。

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ１０３には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する独立した４個の本発明に係る液体吐出ヘッド１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙで構成した記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。

キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体（用紙）１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３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１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された加圧コロ１２５Ａ及び先端加圧コロ１２５Ｂとを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、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。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

さらに、図１４に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６を配置している。

この維持回復機１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７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１５８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なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１２６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１２１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１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２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１１２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１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１５５内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動されて、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズル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、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。

このようにこの画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、小型化、低コスト化を図ることができる。そして、図１５に示すように、記録ヘッド１０７の高さＨＨについては小型化しても確保することができるので、先端加圧コロ１２５Ｂをより記録ヘッド１０７に近づけて配置することができ、用紙１１２が記録ヘッド１０７に擦れることを防止できる。

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態を示す分解斜視図である。 同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの液室短手方向に沿うバイピッチ構造の断面説明図である。 同ヘッドの液室短手方向に沿うノーマルピッチ構造の断面説明図である。 同ヘッドのアクチュエータ部断面説明図である。 同アクチュエータ部の分割工程の説明に供する斜視説明図である。 同アクチュエータ部のＦＰＣ接続工程の説明に供する断面説明図である。 同アクチュエータ部の他の例を示す断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態を示すアクチュエータ部の断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態を示すアクチュエータ部の断面説明図である。 同実施形態の他の例を示す斜視説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態を示すアクチュエータ部の断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 同じく要部平面説明図である。 同じく記録ヘッドと先端加圧コロの配置説明に供する説明図である。 従来の液体吐出ヘッドの断面説明図である。 同じく分解斜視説明図である。

符号の説明

１…流路板
２…ノズル板
３…振動板
４…ノズル
６…液室
１２…圧電素子
１３…ベース部材
１３Ａ…狭幅部
１３Ｂ…広幅部
１３ａ…接合面
１３ｂ…裏面
１７…フレーム部材
１０３…キャリッジ
１０７…記録ヘッド

Claims (10)

1. 記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室内の記録液を加圧する駆動素子とを備え、この駆動素子をベース部材に接合した液体吐出ヘッドにおいて、前記ベース部材は、前記駆動素子を接合する面の面積が、この駆動素子を接合する面と反対側の面の面積よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記駆動素子が積層型圧電素子であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ベース部材は前記ノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見て階段状の形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ベース部材は前記ノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見て前記駆動素子を接合する面から斜めに切り欠かれている形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ベース部材は前記ノズルの並び方向と直交する方向に沿う面で見てレール状の形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース部材の前記駆動素子を接合する面は、前記駆動素子の外形よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 請求項２ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子端面の端面電極にフレキシブルプリント基板が直接電気的に接続されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 請求項２ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの並び方向と直交する方向の前記ベース部材の少なくとも一方の端面と前記圧電素子の少なくとも一方の端面とが同じ面に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記液滴の吐出方向が前記液室での記録液の流れ方向と異なるサイドシュータ方式で前記液滴を吐出させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 記録液の記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置において、請求項１ないし９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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