JP2011025663A - 液体吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの一部が液導入部の隔壁によって遮られて僅かな異物の滞留によってフィルタ面積に対する機能しないフィルタ部の割合が大きくなって、圧力損失が大きくなり、液供給性が低下する。
【解決手段】ノズル４が連通する複数の液室６にそれぞれ通じる複数の液導入部８と、複数の液室６に液体を供給する共通液室１８と、液導入部８と共通液室１８との間に配置され、複数の液室６のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部２０を形成する振動板部材３とを備えて、複数の液導入部８の隔壁１０の一部に凹部１０ａが形成されることで、液導入部８は各液室６に対応する個別液導入部８ａと、振動板部材３のフィルタ部２０側の一部がノズル配列方向の全領域にわたって相互に連通する連通部８ｂとを有し、振動板部材３のフィルタ部２０には共通液室１８側に補強リブ２１が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する液体吐出ヘッド及び同ヘッドを備える液滴吐出装置並びに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３次元的に造形して形成された像も含まれる。

ところで、液体吐出ヘッドは、タンクから共通液室を経由して、共通液室から複数の個別液室（圧力室、個別供給流路）へインクを供給し、各個別液室に供給されたインクに選択的に圧力を付与することによりノズルから液滴を吐出する。このとき、供給させるインクに不純物、汚染物質などの異物が混入していると個別液室が塞たり、ノズルでの詰りから吐出不良を起こすことになる。

そこで、従来、共通液室への供給口部にフィルタを設けるものもある（特許文献１）が、フィルタをノズルや個別液室に近い位置に配置する方がフィルタによる異物除去性が高くなることから、共通液室と個別流路への個別液供給部との間に介在する振動板部材にフィルタ部を形成し、更に個別液室に対する液供給性を確保するために、個別液供給路間の隔壁部の振動板部材と反対側に連通部を形成して、複数の個別液供給路を相互に連通させることが知られている（特許文献２）。

特開２００７−０７６０９３号公報 特開２００８−２１３１９６号公報

しかしながら、上述したように、個別液供給路間の隔壁部の振動板部材と反対側に連通部を形成して、複数の個別液供給路を相互に連通させた場合、フィルタ側には個別液供給路間の隔壁が臨むことになり、フィルタの一部が同隔壁によって遮られるためにフィルタ面積が狭くなり、実質的に個別流路毎にフィルタを設けたことと同じになる。そのため、僅かな異物の滞留によってフィルタ面積に対する機能しないフィルタ部の割合が大きくなって、フィルタ部による圧力損失が大きくなり、液供給性が低下するおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ部の面積を確保して液供給性の低下を防止しつつ、フィルタ部の剛性を確保して安定したフィルタ性能を維持でき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、液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルが連通する複数の個別液室と、
前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の液導入部と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記液導入部と前記共通液室との間に配置され、前記複数の個別液室のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部を形成するフィルタ部と、を備え、
前記複数の液導入部の前記フィルタ部に面する少なくとも一部がノズル配列方向に相互に連通し、
前記フィルタ部にはノズル配列方向で２以上の液室に対応する間隔で複数のリブが形成され、前記リブにより前記フィルタ部が複数に分割されている
構成とした。

ここで、前記フィルタ部が前記個別液室の一部の壁面を形成する振動板部材である構成とできる。

また、前記複数の個別液室と、前記複数の液導入部は１つの部材に形成されている構成とできる。

また、前記リブの形成された部位に対応する液導入部の隔壁は互いに連通していない構成とできる。

また、前記共通液室と前記振動板部材を挟んで反対側にダンパ室が配置され、前記共通液室を形成する部材は前記振動板部材と接合する側から離れるに従い開口面積が小さくなる形状の前記共通液室を形成している構成とできる。

また、前記リブは前記フィルタ部の液体流れ方向上流側に形成されたリブと、液体流れ方向下流側に形成されたリブを有する構成とできる。

この場合、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブは前記液導入部の隔壁に対応する位置に配置されている構成とできる。

また、前記液体流れ方向上流側に形成されたリブと、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブとは、液体の流れ方向に沿って重なるようにほぼ同一直線状に配置されている構成とできる。

また、前記液体流れ方向上流側に形成されたリブが、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブ同士のリブ間隔の中間位置に配置されている構成とできる。

また、前記液体流れ方向上流側に形成されたリブと、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブとの少なくとも一方が個別液室の４〜１６個毎の隔壁に対応した位置に設けられている構成とできる。

また、前記フィルタ部の一側面にヒータが取り付けられている構成とできる。

また、前記液体が紫外線硬化型液体である構成とできる。

本発明に係る液滴吐出装置は、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、複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の液導入部と共通液室との間に配置され、複数の個別液室のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部を形成するフィルタ部を備え、複数の液導入部のフィルタ部に面する少なくとも一部がノズル配列方向に相互に連通し、フィルタ部にはノズル配列方向で２以上の液室に対応する間隔で複数のリブが形成され、リブによりフィルタ部が複数に分割されている構成としたので、フィルタ部が液導入部の隔壁で遮蔽されることがなく、フィルタ部の面積を確保して液供給性の低下を防止することができ、しかもフィルタ部の剛性を確保することができて、安定したフィルタ性能を維持できるようになる。

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、信頼性が向上し、安定した滴吐出を行って高画質画像を形成することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態の分解斜視説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 同ヘッドの流路板を振動板部材側から見た平面説明図である。 同流路板の振動板部材側から見た要部斜視説明図である。 同ヘッドの振動板部材を共通液室側から見た平面説明図である。 同ヘッドのフィルタ部の連通孔の配置の異なる例を説明する拡大説明図である。 同ヘッドのフィルタ部の連通孔の形状の異なる例を説明する拡大説明図である。 リブを設ける間隔（ノズル数）と圧力損失比率の関係の一例の説明に供する説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態の図３と同様な断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態の分解斜視説明図である。 図１２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。 同液体吐出ヘッドの各構成部品をノズル側から見た平面説明図である。 同じく各構成部品を圧電アクチュエータ側から見た平面説明図である。 ノズル実装密度と格子比率の関係を説明する説明図である。 図９の要部拡大図である。 同実施形態のインクの流れを比較例と共に説明する断面説明図である。 同実施形態の熱対流を比較例と共に説明する断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態の断面説明図である。 同液体吐出ヘッドの振動板部材の平面説明図である。 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。 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す機構部全体の概略構成図である。 同装置の記録ヘッドの説明図である。

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３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と直交する方向に沿う断面説明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路部材（液室形成部材）としての流路板（リストリクタプレート）１と、この流路板１の上面に接合したノズル板２と、流路板１の下面に接合した振動板部材３とを有し、これらによってインク滴を吐出する複数のノズル４が連通する個別液室である各加圧液室６、各加圧液室６にインクを供給する流体抵抗部７、液導入部８を形成し、後述するフレーム部材１７に形成した共通流路である共通液室１８から振動板部材３に形成したフィルタ部２０、液導入部８、流体抵抗部７を介して各加圧液室６にインクが供給される。

ここで、流路基板１は、例えばＳＵＳをプレス加工して各加圧液室６、流体抵抗部７、液導入部８などの開口をそれぞれ形成している。ノズル板２は、各加圧液室６に対応して例えば直径１０〜３０μｍのノズル４を形成し、流路基板１に接着剤で接合している。このノズル板２は、Ｎｉ電鋳で形成しているが、その他のステンレスなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものなど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。

振動板部材３は、例えばＮｉ電鋳によって、液室６の一部の壁面を形成する振動板領域３Ａ及び後述するフィルタ部２０を構成する第１層３ａ及び厚肉部となる第２層３ｂを形成している。

そして、この振動板部材３の振動板領域３Ａの面外側（加圧液室６と反対面側）には、振動板領域３ａを変形変位させる圧電アクチュエータ１１を設けている。圧電アクチュエータ１１は、複数の圧電素子柱１２ａを形成した圧電素子部材１２をベース基板１３上に接合して構成している。なお、圧電素子部材１２はベース基板１３に接合固定して溝加工（スリット加工）によって分断することのない溝を形成することで、複数の圧電素子柱１２ａを形成したものであり、圧電素子部材１２としては、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸（ＰＺＴ）と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極とを交互に積層した積層型圧電素子を用いている。また、圧電アクチュエータ１１の圧電素子柱１２ａには駆動信号を与えるＦＰＣなどのフレキシブル配線基板１６が接続されている。

さらに、振動板部材３の周囲には圧電アクチュエータ１１の周囲を囲むフレーム部材１７を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材１７には共通液室１８を形成している。この共通液室１８には液供給口１９ａを介して外部からインクが供給され、液排出口１９ｂを介して外部にインクが排出される循環方式としている。また、この共通液室１８は、振動板部材３に設けたフィルタ部２０を介して液導入部８、流体抵抗部７及び加圧液室６に連通している。

このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば圧電素子部材１２の圧電素子柱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、振動板部材３の振動板領域３Ａが変形して加圧液室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、その後圧電素子柱１２ａに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱１２ａを積層方向に伸長させ、振動板領域３Ａをノズル４方向に変形させて加圧液室６の容積、体積を収縮させることにより、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領域３Ａが初期位置に復元し、加圧液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１８から加圧液室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うこともできる。

次に、この液体吐出ヘッドにおける流路板１の液導入部８及びフィルタ部２０の詳細について図４ないし図６をも参照して説明する。なお、図４は流路板の振動板部材側から見た平面説明図、図５は同流路板の振動板部材側から見た要部斜視説明図、図６は振動板部材を共通液室側から見た平面説明図である。

流路板１に設けた各加圧液室６にそれぞれ連通する液導入部８の隔壁１０には、振動板部材３側の一部に隣り合う個別の液導入部を相互に連通させる凹部１０ａが形成されており、液導入部８は、各加圧液室６に対応する個別液導入部８ａと凹部１０ａで連通された連通部８ｂとにより構成される。凹部１０ａはハーフエッチングで形成している。これにより、複数の液導入部８はフィルタ部である振動板部材３に面する一部がノズル配列方向にわたって相互に連通した構成となる。

これにより、フィルタ部２０が液導入部８の隔壁１０で遮蔽されることがなくなり、フィルタ部２０の面積を確保して液供給性の低下を防止することができる。

ここで、凹部１０ａは１つの部材である流路板１をハーフエッチングすることで形成されている。このような形状は液導入部８の形成された第１の流路板と凹部１０ａの形成された第２の流路板を貼り合わせて形成することもできるが、部品点数が多くなり、張り合わせの工数が増えるなどの課題や貼り合わせ時の位置ずれによる段差が気泡滞留等を引き起こすといった課題がある。１つの部材で形成することによりこれらの課題を解決することができる。

さらに、このような構成の場合、第２の流路板の凹部１０ａの個別液室側端部（図５の符号２２位置）は他の流路板の部分と連結されない自由端となってしまい、折れ、曲がり、位置ズレ等を生じやすいという課題がある。これに対して、1つの部材をハーフエッチングすることで凹部１０ａを形成することにより、凹部に面する端部を自由端とすることなく、安定した形状を形成することができる。

一方、振動板部材３の第１層３ａには共通液室１８と液導入部８との間に、複数の液室６のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部２０を形成している。このフィルタ部２０は、図７（ａ）に示すように複数の連通孔２０ａを千鳥状に配置し、あるいは、同図（ｂ）に示すように格子状に配置して構成している。また、このフィルタ部２０を構成する連通孔２０ａの内部形状（内側形状）は、図８（ａ）に示すようなテーパ形状、あるいは、同図（ｂ）に示すような、ホーン形状に形成し、この連通孔１０ａの穴径は流路板１側の径でノズル４と同等かそれ以下の径となるよう形成されている。

フィルタ部２０の連通孔２０ａをこれらの形状とすることにより、流体抵抗を小さくすることが可能となり、加圧液室６へ安定した液供給が行える。また、連通孔２０ａの平面形状は、円形に限るものではなく、単位面積当たりの連通孔１０ａの開口率も流体抵抗に大きく影響する要素であり、効率よく連通孔２０ａを整列することが可能である多角形とすることもできる。

そして、この振動板部材３のフィルタ部２０には、共通液室１８側に、所要の間隔（２以上の液室６に対応する間隔）で、第２層３ｂで形成した補強用のリブ（補強リブ）２１を設けている。つまり、液導入部８の隔壁１０に凹部（連通部）１０ａを形成したことにより、振動板部材３のフィルタ部２０が滴吐出による圧力変動によって変位するおそれがあるので、フィルタ部２０にリブ２１を設けて、滴吐出に伴う圧力変動によってフィルタ部２０が変形することを抑制している。

ここで、このリブ２１を設ける間隔が広いほどフィルタ面積を大きく確保できる一方、フィルタの強度は低下するという関係がある。これについてフィルタの開口面積に起因する圧力損失比率とリブを設ける間隔（ノズル数）の関係を図１３に示す。

リブ間隔を広げれば圧力損失比は低下していくが、図９に示すように間隔がノズル数にして１６個分を超えると圧力損失比はほとんど変化しなくなり、リブがない（ノズル数１９２）場合と比較しても１〜２％しか相違しない。このことから、リブ間隔はノズル数、すなわち加圧液室数に対して１６個分程度の間隔で設けることが好ましい。具体的には個別液室数８〜３２個分で設けることが実用的である。なお、図９における格子比率とは、配置される加圧液室間隔壁の幅／加圧液室の幅で求めた値である。図９から明らかなようにいずれの格子比率の液室構成であっても、リブの間隔は加圧液室数に対して１６個分程度で圧力損失の変化がなくなる。

このように、複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の液導入部と共通液室との間に配置され、複数の個別液室のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部を形成するフィルタ部を備え、複数の液導入部はフィルタ部側の一部がノズル配列方向に相互に連通し、フィルタ部にはリブが設けられている構成とすることで、フィルタ部が液導入部の隔壁で遮蔽されることがなく、フィルタ部の面積を確保して液供給性の低下を防止することができ、しかもフィルタ部の剛性を確保することができて、安定したフィルタ性能を維持できるようになる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は図３と同様な断面説明図である。
ここでは、振動板部材３のリブ２１を設けた部分に対応する液導入部８の隔壁１０については連通部（凹部）１０ａを形成しないでそのまま残している構成としている。これにより、振動板部材３の圧力変動による変形をより確実に抑えることができる。また隔壁１０をフィルタ部に接合する際に接着剤がはみ出し、フィルタ部の連通孔２０ａを閉塞することが考えられるが、連通孔２０ａが形成されていないリブ位置で接合することにより新たな連通孔２０ａの閉塞を引き起こすことなく接合ができ、フィルタ面積が低減することを抑制できる。

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１１を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
この実施形態は、振動板部材３の第１層３ａで共通液室１８に壁面の一部を構成するダンパ３０を形成し、このダンパ３０を挟んで共通液室１８と反対側に流路板１で形成したダンパ室３１を設けている。そして、共通液室１８を形成するフレーム部材１７には、振動板部材３側から第１段差部１７ａを設け、フィルタ部２０及びダンパ３０側にそれぞれ設け、更にフィルタ部２０側には第２段差部１７ｂを設けている。なお、振動板部材３は、第１層３ａ、第２層３ｂ、第３層３ｃの３層構造として、第１層３ａで振動板領域３Ａ、フィルタ部２０及びダンパ３０を構成している。

図１１では、共通液室に段差を設けた構成としているが、これに限るものではなく、振動板部材から離れるに従い、開口面積が小さくなる形状であればよい。例えば傾斜面やラウンド面で形成することができる。また、図９のように液導入部とダンパの両方向に向かって開口面積を広げてもよいし、どちらか一方でもよい。

ここで、段差を設けた構成であれば、フレーム部材の加工が容易になるという優れた点があり、傾斜面やラウンド面とすれば、気泡等の滞留を抑制できるという優れた点がある。

このように、フレーム部材１７に段差部を設けて共通液室１８を形成することにより、フィルタ部２０とダンパ３０とを並べて配置した場合もフレーム部材１７を大きくすることなく、フィルタ部２０及びダンパ３０に臨む共通液室１８の面積を確保することができ、ヘッドの小型化を図れる。また、フレームの肉厚も振動板近傍のみ薄くなり、他の領域は厚みを確保できるため、ヘッドの強度も向上する。

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２ないし図１６を参照して説明する。なお、図１２は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図１３は図１２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図１４は図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図１５は同液体吐出ヘッドの各構成部品をノズル側から見た平面説明図、図１６は同じく各構成部品を圧電アクチュエータ側から見た平面説明図である。

ここでは、まず、図１２に示すように、フレーム部材１７の共通液室１８の一方の側面にはヒータ４０が取り付けられている。このヒータ４０は、ノズル１の配列方向に沿って、かつ共通液室１８のほぼ全長にわたって延びている。

すなわち、この実施形態の液体吐出ヘッドでは、インクとして紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を使用している。このＵＶインクは、常温では比較的高粘度のものが多いことから、ヒータ４０を用いてＵＶインクを予め加熱して、低粘度化するようにしている。

次に、フィルタ部２０の構成について説明すると、振動板部材３を前記第３実施形態と同様に３層構造としているが、この実施形態では中間の第２層でフィルタ部２０を形成し、このフィルタ部２０の液体流れ方向上流側（共通液室側）に上流側リブ２１ａを、下流側（液導入部側）に下流側リブ２１ｂを、それぞれ第３層、第１層で形成している。

そして、この実施形態では、液導入部８の隔壁１０に前述した凹部１０ａを形成せずに、液導入部８も各液室毎に独立させた形状とし、フィルタ部２０を仕切る各下流側リブ２１ｂは導入部８の隔壁１０に対向しており、隔壁１０と下流側リブ２１ｂの接触面は接着剤で一体に接着される。すなわち、相互に連通する液導入部をフィルタ部材自体の下流側リブ２１ｂによって形成しているために、隔壁１０に凹部１０ａを形成する必要がなくなり、加工工程を簡略化できる。

これらの上流側リブ２１ａ及び下流側リブ２１ｂは、いずれも、ノズル配列方向と直交する方向に延びており、かつ、ノズル配列方向に沿って等間隔に複数本形成されている。また、上流側リブ２１ａ及び下流側リブ２１ｂは、液体の流れ方向に沿って重なるように同一直線上に配置されている。

ここで、ノズル実装密度と格子比率の関係について改めて図１７を参照して説明すると、液室６のノズル配列方向の幅寸法をＷａ、隔壁１０のノズル配列方向の幅寸法をＷｂとした場合、前記格子比率は、Ｗｂ／Ｗａで表せる。なお、図１４に示すように、各液室間隔壁１０のノズル配列方向の幅寸法はリブ２１ａ、２１ｂ（区別しないときは、前記実施形態と同様に「リブ２１」という。）のノズル配列方向の幅寸法Ｗｂと同じとしている。

図１７の上段は、液室６の幅寸法をＷａ、隔壁１０の幅寸法をＷｂとしたときの格子部比率をＡとする。同図の中段は、液室３の幅寸法をＷａ／２とし、隔壁１０の幅寸法はそのままのＷｂとしたとき、格子部比率は２Ａになる。さらに同図の下段は、液室６の幅寸法をＷａ／４とし、隔壁１０の幅寸法はそのままのＷｂとしたとき、格子比率は４Ａになる。同図に示すようにノズル４は液室６の中央位置に配置されるから、同図の上段は低ノズル密度のノズル配置となり、同図の下段は高ノズル密度のノズル配置となる。

この場合、高密度実装を達成するために、液室６の幅を狭くする必要があるが、取扱性の強度、プレートを積層する場合は接着圧力に耐え得る強度が要求されるため、液室の比率と同等に隔壁１０の幅を狭くすることはできない。

また、このような隔壁１０をフィルタ部２０に直接接合した場合には、隔壁１０によるフィルタ部の遮蔽面積が大きくなり、圧力損失が大きくなってしまう。そのため、本発明では、リブ２１を設けることにより、フィルタ部２０の強度を保ちつつ、圧力損失も抑える構成としている。

前述した図９のノズル１ないし３２の部分を拡大したものを図１８に示している。ここで、図１８について説明すると、同図は前記リブ２１の配置間隔とその時のフィルタ部２０での圧力損失の関係を表している。縦軸の圧力損失比率は、液室間隔壁１０（１チャンネル）毎にリブ２１ａ、２１ｂを配置した場合（すなわち、リブ２１ａ、２１ｂの設置数が隔壁１０の設置数と同じ場合）を１として、その比率（そのリブ配置条件での圧力損失／１チャンネル毎に格子部を配置した場合の圧力損失）として表示してある。横軸のリブ位置はリブ２１ａ、２１ｂの配置間隔を示しており、例えばリブ位置（リブの配置間隔）が４ということは、隣り合うリブ２１、２１間に４つの液室があることを示している。なお、同図中の線Ａは前記格子比率が０．３、線Ｂは前記格子比率が０．６の場合のリブ間隔（ノズル数）と圧力損失比率との関係を示している。

この図から明らかなように、線Ａ，Ｂともリブ位置（リブの配置間隔：ノズル数）が２の場合は圧力損失比率がまだ高いが、ノズル数（リブ間の液室数）が４→８→１６と、リブ間隔があくことにより、圧力損失が小さくなっていることが分かる。なお、同図に示すように、ノズル数が１６を超えても圧力損失の低減効果は殆ど変わらず、むしろ全体的にリブの設置数が減り、それに伴ってリブの設置によるフィルタ部の機械的強度の増大ならびにヒータからの熱の均一分布などの効果が十分に得られなくなる。したがって、リブ２１ａ、２１ｂは、４〜１６個毎の液室間隔壁に対応した位置に設けることが好ましい。

また、格子比率については、流路板の強度の観点から、格子比率を０．３以上にすることが好ましい。

また、フィルタ部２０の両面にリブ２１ａ、２１ｂを所定の間隔をおいて周期的に配置し、フィルタ部２０の上下両方が凹部になるように形成することにより、フィルタ部の取扱性の向上が図れる。

このように構成したこの実施形態における作用について図１９を参照して説明する。なお、図１９（ａ）は本実施形態のインクの流れを、（ｂ）は下流側リブ２１ｂを設けない比較例のインクの流れを説明する説明図である。

同図（ｂ）に示すように下流側リブ２１ｂを設けない場合、フィルタ部２０の下に共通液室１８のままの広い面積の空間が形成される。そのためフィルタ部２０の通過前後の断面積に急激な変化があり拡乱流１１８ｃが発生し、そのために圧力損失が生じる。また、拡乱流１１８ｃの発生に伴ってフィルタ部２０の近傍においてインク流れに淀みが出て気泡が発生して、インクの吐出特性に悪影響を及ぼす。

これに対し、同図（ａ）に示すようにフィルタ部２０を境にして、その上流側と下流側の同じ位置に上流側リブ２１ａと下流側リブ２１ｂを設けることにより、フィルタ部２０の上流側が複数の上流側インク室１０８ａに、下流側が液導入部８の一部となる複数の下流側インク室１０８ｂにそれぞれ分割されている。したがって、フィルタ通過前後の断面積は同じである。前記上流側インク室１０８ａに流れ込んだインク流１１８ａは、フィルタ部２０を通過して、インク流１１８ｂとしてそのまま下流側インク室１０８ｂを通過する。したがって、下流側リブ２１ｂがインクの整流板としても機能し、前述のような拡乱流１１８ｃの発生、フィルタ部２０の近傍での流れの淀みあるいは気泡の発生といった問題は生じにくい。

次に、ヒータ４０を使用した場合の熱対流について図２０を参照して説明する。なお、図２０（ａ）は本実施形態の熱対流を、（ｂ）は下流側リブ２１ｂを設けない比較例の熱対流を説明する説明図である。
前述したヒータ４０によってインクを加熱し低粘度化してインクを吐出させるヘッドにおいて、高速印字のため単位時間あたりの液滴量の多い吐出の場合、供給口部１９付近では十分に加温されずインク温度は低い。一方、フレーム部材１７の共通液室１８付近ではヒータ４０によって加熱されるため共通液室１８側のインク温度は高くなる。

そのため、図２０（ａ），（ｂ）に示すように、とも、共通液室２０内では比較的大きな熱対流１２１ａを生じ、次の上流側リブ２１ａで区切られた上流側インク室１０８ａでは比較的小さな熱対流１２１ｂを生じる。

一方、下流側インク室１０８ｂでは、下流側リブ２１ｂを設けない場合、同図（ｂ）に示すように、大きな下流側インク室１０８ｂが形成されているので、供給口部１９付近ではインク温度は低く、共通液室１８側のインク温度は高いという影響が出て、比較的大きな熱対流１２１ｃを生じる。このように大きな空間内で熱対流１２１ｃが起こると、インク室１０８ｂ内で温度分布が生じ、それによって各液室６へ供給されるインク粘度が変わってしまい、ノズル４間の吐出性能にばらつきが生じるという問題がある。

これに対し、下流側リブ２１ｂを設けて複数の下流側インク室１０８ｂに分割した本実施形態では、同図（ａ）に示すように、熱対流１２１ｃは比較例の場合に比べて小さくなる。そのためインク粘度の分布を低減し、ノズル４間の吐出性能のばらつきが少なくなる。

次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドついて図２１及び図２２を参照して説明する。なお、図２１は同液体吐出ヘッドの断面説明図、図２２（ａ）はノズル側から見た振動板部材の平面説明図、同図（ｂ）圧電アクチュエータ側から見た振動板部材の平面説明図である。

ここでは、上記第４実施形態において、フィルタ部２０に設ける上流側リブ２１ａと下流側リブ２１ｂの設置位置が、投影面上において異なっており、各上流側リブ２１ａは下流側リブ２１ｂの配置間隔の中間に位置している。なお、この場合、上流側リブ２１ａ同士の配置間隔、下流側リブ２１ｂ同士の配置間隔は等間隔である。

なお、上流側リブ２１ａ、下流側リブ２１ｂの配置間隔を、４，６，８，・・・のように複数毎に隔壁１０と対応するように設計すれば、上流側リブ２１ａと隔壁１０が上下同一直線上に配置され、上流側リブ２１ａと下流側リブ２１ｂの設置位置を互いにずらすことによる圧力損失の増大は実質的にない。

このように、上流側リブ２１ａと下流側リブ２１ｂを互いにノズル配列方向にずらして設けることにより、フィルタ部２０におけるリブと接合する厚肉部面積を２倍とすることができ、フィルタ部２０の機械的強度を増し、作業上での破断リスクを低減することができる。同様の効果を得ようと単純に２倍の配置ピッチでリブを設けると、フィルタ部の透過面積が減少し、圧力損失が増加してしまう。したがって、リブの配置による圧力損失の増大を抑えつつ、取扱性を向上することができる。

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２３及び図２４を参照して説明する。なお、図２３は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図２４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、同ヘッドに駆動信号を与える電気回路基板と、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、信頼性が向上する。

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他の例について図２５を参照して説明する。なお、図２５は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。

また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。

ここで、画像形成部４０２は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する、ライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドと当該液体吐出ヘッドにインクを供給するサブタンクを一体化して構成した記録ヘッド４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。

なお、１つの記録ヘッド４１１は、図２６に示すように、複数（この例では６個）のサブタンク一体型の本発明に係る液体吐出ヘッド５０１Ａ〜５０１Ｆをベース部材５０２に所定の位置関係で配列して構成しているが、１つのフルライン型液体吐出ヘッドで構成することもできる。

また、各記録ヘッド４１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｙ、４１２ｍ、４１２ｃ、４１２ｋ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。

給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。

また、搬送ガイド部材４４３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。

搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。なお、搬送機構としては例えばエアー吸引によって搬送ベルトに被記録媒体を吸着させるものなども使用できる。

この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９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、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電され、帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。

そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。

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備えているので、信頼性が向上する。

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、前述したように、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、また、前述したように狭義のインク以外の液体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。

１ 流路板
２ ノズル板
３ 振動板部材
４ ノズル
６ 液室
７ 流体抵抗部
８ 液導入部
８ａ 個別液導入部
８ｂ 連通部
１０ 隔壁
１０ａ 凹部
１１ 圧電アクチュエータ
１２ 圧電素子部材
１２ａ 圧電素子柱
１３ ベース部材
１６ フレキシブル配線基板
１７ フレーム部材
１８ 共通液室
２０ フィルタ部
２０ａ 連通孔
２１ リブ
２１ａ 上流側リブ
２１ｂ 下流側リブ
３０ ダンパ
３１ ダンパ室
４０ ヒータ
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）

Claims (14)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが連通する複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の液導入部と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
   前記液導入部と前記共通液室との間に配置され、前記複数の個別液室のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部を形成するフィルタ部と、を備え、
   前記複数の液導入部の前記フィルタ部に面する少なくとも一部がノズル配列方向に相互に連通し、
   前記フィルタ部にはノズル配列方向で２以上の液室に対応する間隔で複数のリブが形成され、前記リブにより前記フィルタ部が複数に分割されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記フィルタ部が前記個別液室の一部の壁面を形成する振動板部材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. 前記複数の個別液室と、前記複数の液導入部は１つの部材に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. 前記リブの形成された部位に対応する液導入部の隔壁は互いに連通していないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記共通液室と前記振動板部材を挟んで反対側にダンパ室が配置され、前記共通液室を形成する部材は前記振動板部材と接合する側から離れるに従い開口面積が小さくなる形状の前記共通液室を形成していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記リブは前記フィルタ部の液体流れ方向上流側に形成されたリブと、液体流れ方向下流側に形成されたリブを有する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. 前記液体流れ方向下流側に形成されたリブは前記液導入部の隔壁に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記液体流れ方向上流側に形成されたリブと、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブとは、液体の流れ方向に沿って重なるようにほぼ同一直線状に配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記液体流れ方向上流側に形成されたリブが、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブ同士のリブ間隔の中間位置に配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記液体流れ方向上流側に形成されたリブと、前記液体流れ方向下流側に形成されたリブとの少なくとも一方が個別液室の４〜１６個毎の隔壁に対応した位置に設けられていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記フィルタ部の一側面にヒータが取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか液体吐出ヘッド。
12. 前記液体が紫外線硬化型液体であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
13. 請求項１ないし１２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液体吐出装置。
14. 請求項１ないし１２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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