JP2009226942A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドのスリム化を図ることで共通液室や連結管の断面積が狭くなって共通液室内へのインクの充填性が低下し、液体の途切れや気泡の残留が多くなる。
【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル４が配列され、各ノズル３はそれぞれ個別液室６に連通し、各個別液室６にインクを供給する共通液室１０を備え、共通液室長手方向の両端部に共通液室１０と繋がる開口部２１、２１を有し、共通液室短手方向における開口部２１の幅は、共通液室１０の短手方向の幅よりも大きく、且つ開口部２１が共通液室１０のヘッド外周側隔壁である壁面２５よりも内側に設けられている。
【選択図】図２

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、「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、パターン材料なども含まれる。

一般的に液体吐出ヘッドは、液体を液滴として吐出する複数設けられたノズル（ノズル孔）と、各ノズル孔に対して独立した個別液室が構成されており、ノズル孔と個別液室は連通状態である。個別液室内に圧力発生手段を用いて圧力を発生させ、内部に充填されている液体をノズル孔より液滴となって吐出させる。各独立した個別液室は液体供給路を介して共通液室と連通しており、液体供給口から共通液室内に供給された液体は、各独立した個別液室内及びノズル孔まで分配されるようになっている。なお、圧力発生手段は圧電素子等の電気機械変換素子、またはヒータ等の電気熱変換素子などからなるエネルギー発生手段を備え、画像情報によって素子を駆動させること利用し、複数のノズル孔から選択的に液体を吐出できるものである。

そこで、例えば用紙に対しインクを噴射して記録する画像形成装置としてのインクジェット記録装置において、用紙に対しインクを吐出して記録する記録ヘッドと、該記録ヘッドが搭載されガイドレールに沿って移動可能に設けられたキャリッジと、該キャリッジを移動させる手段を備え、記録ヘッドのノズル面をメンテナンスするための、ワイパ、及びキャップ、キャップに連通し吸引を行う維持回復機構を備え、更に、記録ヘッドへインクを供給及び一時貯蔵するサブタンク（ヘッドタンクとも称される）が存在し、このサブタンクはメインタンクよりチューブなどのインク供給路にて連結され、メインタンクからサブタンクへ供給ポンプによってインクを送るシステムを利用した装置が知られている。

このような装置において、記録ヘッドからのインクの吐出を安定化させるために、記録ヘッドのインクを所定の負圧に維持することが重要であり、記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路に負圧発生手段が配置されているものが多い。負圧発生手段としては、スポンジ等のインクを吸収する吸収体を利用したものや、ヘッドタンクの一部を可とう性フィルムで覆い、内部のばねの付勢によって負圧発生を行っているもの、水頭差を利用したものが知られている。

ところで、液体吐出ヘッドにおいては、インク供給口から供給されるインクが共通液室及び個別液室内に途切れること無く充填されている必要がある。特に、共通液室においては、複数の個別液室が配列される部分がインクで一様に満たされることによって各個別液室内にもインクが満たされることとなる。共通液室内へ向かう流路の形状によってインクの充填性に問題がある場合、個別液室内のインクは途切れてしまう。また、インク充填後、気泡が残留状態であれば、個別液室へインク供給がされず、吐出不良など安定的な吐出が得られなくなる。そのため、共通液室内へのインク充填性を確保する流路形状と気泡残留を限りなく減らすことが必要である。

そこで、従来、例えば特許文献１には、インクを吐出するインク吐出口を備えた複数の圧力室と、複数の圧力室にインク供給口を介して連通するリザーバを有し、リザーバは、その一端にインクを貯溜するインクタンクと接続される第１のインク口と、他端に第２のインク口とを有し、且つ第１のインク口から第２のインク口に向かって断面積が小さく形成されており、第１のインク口から第２のインク口に至るリザーバ内の最小となる断面積は、インクタンクからインク口に至る少なくとも一方の流路の断面積よりも大きく、第１のインク口から第２のインク口に至るリザーバ内のインピーダンスは、複数のインク供給口からインク吐出口に至るインピーダンスの総和／インク口の数よりも小さい構成とすることが記載されている。

また、特許文献２には、インクを吐出する吐出口と、この吐出口に連通するインク流路と、このインク流路にインクを供給する共通インク室と、この共通インク室にインク貯留部からのインクを供給するインク連絡口と、インク流路に設けられた圧力発生手段とを有し、共通インク室には、複数のインク流路の開口部を複数のインク流路群に分けるために開口部近傍に仕切り部材が形成され、この仕切り部材はインク連絡口の位置に対し遠方になるほど共通インク室への張り出し長さが長く形成されている構成とすることが記載されている。

また、特許文献３には共通液室に連通する供給口を複数設けることが記載されている。

また、特許文献４には個別液室と共通液室との間に開閉扉を設けてインク充填時に個別液室にインクを流入させないようにすることが記載されている。

特許第３１６１０９５号公報 特許第３２５７１４０号公報 特開２００７−０３０４９５号公報 特開２００７−０５０６７１号公報 特開２００２−２８３５８５号公報 特許第３０９７３２１号公報 特開２００３−３２６７１４号公報 特開２００３−１１３６７号公報

最近では、複数の記録ヘッドを並べて長尺のラインヘッドを構成することが行われており、装置の小型化の要求に対応するべく、記録ヘッドの小型化、スリム化が必要となっている。特に、記録ヘッドの幅方向のダウンサイジングが、装置のサイズに大きく影響するため、各構成部材のスリム化を行い、限りなく幅の狭い記録ヘッドを実現することが求められている。

しかしながら、単純な構成部品のスリム化を行うと、インクの流路構成もおのずと縮小化することとなる。特に、共通液室の幅を狭くすることがスリム化に効果があるが、共通液室の幅を狭くすることで、インク供給時（充填時）の流体抵抗が増加してしまい、インクの充填効率が低下する。さらに、サブタンク等から共通液室へインクを送る連結管においても、共通液室の幅を狭くすることで、連結管の共通液室との繋がる断面積が小さくなってしまい、インクの充填効率は更に悪いものになるという課題がある。

例えば特許文献１の構成では、共通液室幅内に供給口が存在するため、所望の供給口の開口断面積を確保しようとすると共通液室の幅が広がってしまうこととなり、小型化、スリム化に寄与しないという課題がある。また、特許文献２の構成では、個別液室への液体の流れを整流するための仕切り部材が、共通液室内に張り出した構成としているため、仕切り部材の張り出し分、共通液室幅は大きくなってしまい、記録ヘッドのスリム化には効果がない。また、インクの充填性においても、仕切り部材がインクの流れを阻害することとなり、インクの途切れ、即ち気泡の発生を招く可能性があるという課題がある。

また、最近のインク吐出ヘッド及び画像記録装置では、滴の吐出領域を大きくし、一度に広範囲の画像形成を行って高速化を図ることが進められている。吐出領域を大きくすること、即ち複数のノズルの列が長くなる長尺化を図るもので、共通液室の長さも長くなる傾向にある。これに伴い、共通液室端部の残留気泡は益々増えることとなる。特に、共通液室内が空の状態である時からインクを供給する初期の充填では、共通液室の端部に気泡が顕著に残ってしまうという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、共通液室内へのインクの充填性を向上させ、液体の途切れ、残留気泡を低減して、ヘッドの小型化、スリム化を図れるように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、
液滴を吐出する複数のノズルが配列され、各ノズルはそれぞれ個別液室に連通し、各個別液室に液体を供給する共通液室を備え、
前記共通液室長手方向の両端部に前記共通液室と繋がる開口部を有し、
共通液室短手方向における前記開口部の幅は、前記共通液室幅よりも大きく、且つ前記開口部が前記共通液室のヘッド外周側隔壁よりも内側に設けられている
構成とした。

ここで、前記共通液室と繋がる開口部の共通液室側の交点は丸み形状に形成され、前記交点は最も端の個別液室に対して丸みの半径分以上離れた位置に存在する構成とできる。

また、前記共通液室の両端部の開口部から液体が供給される構成とできる。

また、前記共通液室の両端部の開口部の一方から液体が供給され、他方から液体が排出される構成とできる。

また、前記共通液室は液体の流れ方向と直交する断面の形状がＶ字形状であり、その表面は鏡面状に形成されている構成とできる。

また、前記共通液室の内壁面には親水性を持った表面コートが施されている構成とできる。

また、前記共通液室の液体の流れの下流端部となる部分に気泡排出管が設けられている構成とできる。この場合、前記気泡排出管はこの液体吐出ヘッドに連結され、この液体吐出ヘッドに液体を供給する液体タンク内に臨む構成とできる。また、前記気泡排出管は、前記液体を液滴として吐出するノズルよりも開口断面積が小さい構成とできる。

また、前記共通液室の前記開口部に対向する壁面が変位可能に形成されている構成とできる。

この場合、前記共通液室の変位可能な壁面が前記個別液室の壁面を形成する部材で形成されている構成とできる。

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たものである。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、共通液室長手方向の両端部に共通液室と繋がる開口部を有し、共通液室短手方向における開口部の幅は、共通液室幅よりも大きく、且つ開口部が共通液室のヘッド外周側隔壁よりも内側に設けられている構成としたので、小型化、スリム化を図っても共通液室内へのインクの充填性が向上し、液体の途切れ、残留気泡を低減することができる。

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ているので、装置本体の小型化を図れる。

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説明図である、 同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの平面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿うフレーム部材の断面説明図である。 同じく他の例を示すフレーム部材の断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態を示す液体吐出ヘッド及びサブタンクの模式的説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態の外観斜視説明図である。 図７のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。 図７のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。 図７のＹ−Ｙ線に沿う断面説明図である。 共通液室端部の要部拡大斜視断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態の断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例を示す機構部の全体構成を説明する概略構成図である。 同じく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は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図、図３は同ヘッドの平面説明図、図４はノズル配列方向と直交する方向に沿うフレーム部材の断面説明図である。

この液体吐出ヘッド１００は、ＳＵＳ基板で形成した流路基板（液室基板）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板部材２と、流路基板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５を介してそれぞれ連通する個別流路としての複数の個別液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）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を介して各個別液室６にインクを供給する。

流路基板１は、流路板１Ａと連通板１Ｂとを接着して構成している。この流路基板１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで個別液室６などの開口をそれぞれ形成している。振動板部材２は各液室６に対応してその壁面を形成する各振動領域（ダイアフラム部）を有し、振動領域の面外側（液室６と反対面側）に、振動領域を変形させ、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）としての積層型圧電素子１２、１２の各圧電素子柱１２Ａが接合されている。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、駆動信号を与えるためにＦＰＣ１５が接続されている。

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には各個別液室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）圧電素子１２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ユニットの外周側には、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。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子柱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素子柱１２Ａが収縮し、振動板２が下降して液室６の容積が膨張することで、液室６内にインクが流入し、その後圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板２をノズル４方向に変形させて液室６の容積／体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、圧電素子柱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２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。

そこで、この液体吐出ヘッドにおける共通液室について前述した図２ないし図４を参照して詳細に説明する。
フレーム部材１７の中央部にインク滴吐出の圧力発生手段である圧電素子１２が配置され、その外側となる部分に圧電素子１２と平行に共通液室１０、１０が配置されている。そして、共通液室１０の両端部には開口部２１、２１が設けられ、この開口部２１、２１に連続してそれぞれ連結管２４、２４が一体に設けられている。この連結管２４の入口側がインク供給口（又はインク排出口）３１となる。

開口部２１は、図３にも示すように、共通液室短手方向における幅Ｗ１が共通液室１０の短手方向の幅Ｗ２よりも大きく、かつ、共通液室１０のヘッド外周側側壁である壁面２５に接し、開口部２１の中心が内側に存在するように配置している。これにより、開口部２１の面積を大きくすることができ、通過するインクに対する抵抗を低減することができる。

また、開口部２１の開口断面積（インクの流れ方向と直交する方向の断面の面積）と共通液室１０の開口断面積とを略同じにして、連結管２４から共通液室１０のインク供給の下流となる部分まで、同一な抵抗流路となるように構成している。ここでは、共通液室１０の幅を従来の１／２とした時に作られる共通液室１０の短手方向の断面積と略同一となるように開口部２１の断面積を決定している。これにより、流路抵抗が一様となることで共通液室１０内のインク充填性が向上する。

また、共通液室１０と繋がる開口部２１の共通液室側の交点には丸み形状部２７が形成され、インクの流れを阻害しないようにしている。交点部２６は、配列された複数の個別液室６のうちの端部の個別液室６に対して、施した丸み形状部２７の半径分離れた位置に存在する、つまり、距離Ｌが丸み形状部２７の半径以上である構成とし、丸み形状部２７が個別液室６に対応する共通液室１０にかからないようにしている。

これにより、連結管２４を通って開口部２１を通過したインクが、略直角方向へ向きを変えて共通液室１０へ流れることとなるが、このとき、複数の個別液室６が対応する共通液室１０の形状を同じにすることで、各個別液室１０に対するインク供給が安定して、各個別液室１０に均等に且つ途切れることが無くインクを充填することができる。

つまり、共通液室と繋がる開口部の共通液室側の交点には丸み形状が施され、その交点は複数の個別液室群における端部の液室に対して丸みの半径分以上離れた位置に存在することで、共通液室へのインクの流れ性が向上し、個別液室に対する共通液室の形状が、どの個別液室に対しても一様となって個別液室へのインク充填性が安定する。

この液体吐出ヘッドにおいては、共通液室１０の両端部にそれぞれ開口部２１が配置されて連結管２４が配置されているので、両側の開口部２１、２１から同時にインクを供給することができる。両側からインクの供給を行うことで、共通液室１０の充填距離が半減され、インク供給に対する流路の流体抵抗が半減し、共通液室１０内の充填性及び個別液室６内の充填効率が高いものとなり、また、充填時のインクの途切れ等を起こしにくくなる。

また、両側に設けた開口部２１、２１の一方の開口部２１からインクを供給して、他方の開口部２１からインクを排出することもでき、この場合には、共通液室１０内が行き止まり形状とならず、インクがスムーズに流れることとなる。所定の量のインクを流した後供給手段を止めることで共通液室１０内及び個別液室６内はインクで満たされる。共通液室１０内のインク充填効率が向上することと、インク供給時に共通液室１０内で発生する気泡を排出することが容易となる。

このように、この液体吐出ヘッドでは、共通液室長手方向両端部に開口部を有し、共通液室短手方向における開口部の幅は、共通液室幅よりも大きく、且つ開口部が共通液室のヘッド外周側隔壁よりも内側に設けられているので、ヘッドを小型化、スリム化（幅を狭く）を図っても開口部の断面積を大きくとることができて、共通液室へのインクの流れがスムーズになり、インクの充填性が向上し、液体の途切れや気泡を限りなく除去できるようになる。これにより、充填不良による吐出不良を低減することができる。

次に、共通液室１０は、図４に示すように、短手方向の断面形状で、上方（個別液室６と反対側）に頂点を持つＶ字形状に形成している。このＶ字形状となる内壁面２９は、インクの流れを阻害しない様、凹凸の無い、表面粗さの極めて低い面状態としている。例えば、鏡面状態とすることで、インクと共通液室１０の内壁面２９との接触部の抵抗軽減の効果を持ち、インクが共通液室１０内で流れやすくなるので、共通液室１０内はインクの途切れもなく確実にインクで満たされることとなる。

鏡面状態の表面を作る１つの方法としては、共通液室１０の内面をバフ研磨等で磨き処理をすることで可能となる。共通液室１０をＶ字形状断面とすることによって、内壁面２９全てを研磨処理するときの処理性が向上する。

また、図５に示すように、共通液室１０の内壁面２９全面に表面コート層３０を施すこともできる。このコート層３０として親水性を持つコート膜とすることで、インクが濡れ広がる効果を利用して、インクと共通液室１０の内壁面の接触部の抵抗を抑え、インクの流れを助長させることができる。共通液室１０の内壁面が親水効果ですばやく濡れることで、共通液室１０内の液の途切れのない、効率の良いインク充填が行える。親水性をもつ材料としては、例えば二酸化チタンをコートすることで効果を発揮する。

このように、共通液室の断面の形状がＶ字形状とすることで、共通液室内壁面全体を容易に研磨して、凹凸の無い、表面抵抗の小さい表面状態とすることができ、磨き処理をして表面をつるつるの状態とすることで抵抗が減少し、インクの接触抵抗の軽減でインクの充填効率が向上する。共通液室の内壁面の磨き処理（鏡面状態の表面処理）は、例えばバフを使った研磨処理とすることで、表面状態を均一化し、微細な凹凸を除去できる。また、共通液室の内壁面に親水性を持った表面コートを施すことで、内壁面でのインクの濡れ広がる効果が利用でき、インクが流れやすい状態となり、共通液室のインク充填にインクの途切れ等が発生することを低減ないし防止できる。

次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６は液体吐出ヘッド及びサブタンクの模式的説明図である。
この実施形態では、液体吐出ヘッド１００のフレーム部材１７の設けた共通液室１０の長手方向の略中央部（インクの流れの下流端部分となる。）に気泡排出管３８を設けている。この気泡排出管３８は連結管２４と同じ方向に突出して設けられ、また、ノズル４よりも断面積の小さい管路としている。

一方、液体タンクとしてのサブタンク１０１は、インクを収容するタンク本体１０２と、タンク本体１０２内に図示しないメインタンクからのインクが供給されるインク供給チューブを連結する連結部１０３と、この連結部１０３を通じて供給されるインクをタンク本体１０２内に導入する導入部１０４と、タンク本体１０２を大気に開放する開閉可能な大気開放弁機構１０５などを備えている。

そして、液体吐出ヘッド１００の連結管２４、２４をヘッドタンク１０１のタンク本体１０２と気密性を保って連結されている。また、気泡排出管３８もサブタンク１０１のタンク本体１０２と気密性を保って連結されている。

ここで、サブタンク１０１から液体吐出ヘッド１００にインクを充填するとき、サブタンク１０１に設けた大気開放弁機構１０５を開き、サブタンク本体１０２内が大気と連通した状態で、ヘッド１００にインク供給を行う。サブタンク１０１からヘッド１００に供給されるインクは、２つの連結管２４、２４を通って開口部２１、２１に到達する。更に、開口部２１、２１から共通液室１０内に流入するインクは、共通液室１０の中央に向かって流れ、最終的に共通液室１０の略中央部で最下流となって合流する。

このとき、共通液室１０内の押し出せなかった空気が、インクの流れの下流端部分である中央部に移動し、気泡排出管３８を通ってヘッドタンク１０１のタンク本体１０２内へ放出される。タンク本体１０２内へ放出された空気は、大気開放弁機構１０５が開状態となっているので、大気へ放出できることとなる。気泡排出管３８は、ノズル４よりも小さな開口（管路）として、共通液室１０に充填されたインクが気泡排出管３８に積極的に入り難くしており、空気が優先的に排出されることになる。これにより、共通液室１０内に空気や気泡が残らず充填ができ、個別液室６へ安定的にインク供給を行うことができる。

なお、前記実施形態で説明したように、共通液室１０の内壁面２９に施した、鏡面状態やコート層３０を設けた表面の状態は、共通液室１０の内壁面に限定しなくても良い。インクの流れる経路となる部分の施しても構わない。例えば、開口部２１を含む連結管２４の内壁面に実施しても効果を発揮する。更に、気泡排出管３８の内壁面を同様の表面状態としてもよい。

このように、共通液室の液体の流れの下流端部となる部分に気泡排出管を設けることによって、共通液室に流入し、個別液室、ノズルを通じて抜け切らない気泡、空気を例えばサブタンクに排出することができるようになり、気泡の残留を低減、防止することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図７ないし図１１を参照して説明する。なお、図７は同実施形態の液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図８は図７のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図９は図７のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図、図１０は図７のＹ−Ｙ線に沿う断面説明図、図１１は共通液室端部の要部拡大斜視断面説明図である。
この液体吐出ヘッド１００では、共通液室１０の供給口１９に繋がる開口部２１に対向する壁面を形成している振動板部材３に、同開口部２１に対向して変形可能な部分（変形可能部分）４１を形成している。振動板部材３は、前述したように、個別液室６の壁面を形成する部材である。なお、その他の構成は前記第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

このように構成することで、連通管２４を通じて共通液室１０にインクを流入させるための圧力がかかっている状態では、共通液室１０の壁面である変形可能部分４１が図９及び図１０の白抜き矢印で示すように撓むようになる。したがって、開口部２１から共通液室１０の個別液室６に並びに沿う部分１０Ａへの流路が直角に曲がっている構成に比べて、インクの流れがスムーズになる。

つまり、一般的に、曲がり管では、曲がりの外側では圧力が高く、内側では圧力が低い状態が発生し、主流に直交する成分の二次流れが生じる。このため流れの剥離が生じ、これが損失となってスムーズな流れが妨げられる。流れがスムーズでないと、淀みが発生して、共通液室１０の充填性の悪化、ひいては液滴の安定吐出を妨げることになる。この実施形態のように、流体の流れの曲がりの外側において高まる圧力に応じて変形する箇所（変形可能部分４１）があることで、外側圧力の増加を抑制し、もって流れの剥離を抑制できるので、スムーズな流れを実現することができる。

また、個別液室の壁面を形成する部材である振動板部材に変形可能部分を設けることによって、共通液室の壁面に容易に変形可能部分を形成することができる。

つまり、角部における流体の流れをスムーズにするための手段としては、Ｒ（アール）をつけることが一般的である。しかしながら、一般的にフレーム部材（ヘッドのハウジング部材）は樹脂成型部材（モールド品）や切削部材であることが多く、振動板部材と接合するフレーム部材１７の面で共通液室１０の端部の角部にアールを付けることは困難である。特に、モールド品では、型が抜けなくなる構成になって製作が困難を極めることになる。

これに対し、例えば振動板部材をＮｉ電鋳や樹脂と金属の積層部材など構成することで、その一部を薄肉部とすることで容易に変形可能部分とすることができ、部品数を増やことがなく、コストの増加も招かない。

また、上述した共通液室１０の壁面の変形可能部分４１は共通液室１０にインクが充填された状態においては、ヘッド駆動時に個別液室６で生じる圧力変動が共通液室１０に伝播したときに、この圧力変動を吸収、減衰させるダンパとして機能する。

このように、変形可能部分４１にダンパとしての機能を持たせる場合、制振剤を付与することが効果的である。制振剤としては、例えば、シリコーンゲル（例えば、スリーボンド社製二液熱硬化型のシリコーンゲルＴＢ１２３０Ｈ）などを使用することができる。

また、この実施形態では、図８及び図１０に示すように、共通液室１０と連通管２４が開口部２１を介して連通している箇所、すなわち、変形可能部分４１を形成している箇所には、共通液室１０から各個別液室６につながる流入口９を設けていない。すなわち、この部位では、共通液室１０内の圧力変動が他の部位と異なり、その影響が個別液室６内のインクに及び、滴吐出特性が不安定になるおそれがあることから、流入口９を設けないことで滴吐出特性が不安定になることを防止している。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態の断面説明図である。
ここでは、共通液室１０の開口部２１に対向する壁面を振動板部材２とは別部材の変形可能部材４２で形成している。変形可能部材４２としては、例えば、ポリイミド樹脂などの比較的剛性の低い材料で形成することが好ましい。また、インクの透気、透湿を生じ難い材料であることが好ましい。また、変形可能部材４２は、樹脂層の上に金属の薄膜を蒸着などで成膜して形成することもできる。

このように構成することで、振動板部材２として、変位可能部材４２とは別に、アクチュエータ手段である圧電素子１２からの力を効率的に個別液室６に伝達するための、材質、厚みなどの選択することができ、設計の自由度が向上する。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備え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全体構成を説明する概略構成図、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２０１Ａ、２０１Ｂ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からなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）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つのノズル列を有し、記録ヘッド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、記録ヘッド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。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０ｋ、２１０ｃ、２１０ｍ、２１０ｙ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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット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、この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、装置の小型化を図れる。

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、レジスト、ＤＮＡ試料などを用いる液体吐出ヘッドや画像形成装置にも適用することができる。また、ライン型液体吐出ヘッドやライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。

１…流路板
２…ノズル板
３…振動板部材
４…ノズル
６…個別液室
１０…共通液室
１２…圧電素子
１７…フレーム部材
２１…開口部
３８…気泡排出管
４１…変形可能部分
４２…変形可能部材
２３４…キャリッジ
２３５…記録ヘッド

Claims (12)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが配列され、各ノズルはそれぞれ個別液室に連通し、各個別液室に液体を供給する共通液室を備え、
   前記共通液室長手方向の両端部に前記共通液室と繋がる開口部を有し、
   共通液室短手方向における前記開口部の幅は、前記共通液室幅よりも大きく、且つ前記開口部が前記共通液室のヘッド外周側隔壁よりも内側に設けられている
   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、前記共通液室と繋がる開口部の共通液室側の交点は丸み形状に形成され、前記交点は最も端の個別液室に対して丸みの半径分以上離れた位置に存在することを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項1又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の両端部の開口部から液体が供給され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、前記共通液室の両端部の開口部の一方から液体が供給され、他方から液体が排出されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記共通液室は液体の流れ方向と直交する断面の形状がＶ字形状であり、その表面は鏡面状に形成されてい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体吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の内壁面には親水性を持った表面コートが施されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の液体の流れの下流端部となる部分に気泡排出管が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 請求項７に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記気泡排出管はこの液体吐出ヘッドに連結され、この液体吐出ヘッドに液体を供給する液体タンク内に臨むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 請求項７又は８に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記気泡排出管は、前記液体を液滴として吐出するノズルよりも開口断面積が小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の前記開口部に対向する壁面が変位可能に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
11. 請求項１０に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記共通液室の変位可能な壁面が前記個別液室の壁面を形成する部材で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
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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