JP2011173319A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動板部材のピンホールからの液体の漏れを、変位効率の低下、初期充填性の低下、接合性の低下を抑制することなく防止することが困難である。
【解決手段】ノズル４が連通する液室６の壁面の一部を形成する振動領域２ａ及び圧電部材１２の駆動圧電素子柱１２Ａと接合する島状凸部１２ｂを有する振動板部材２は、圧電部材１２側の表面となる金属層からなる第１層２Ａと、第１層２Ａ上に形成された第２層（中間層）２Ｂと、第２層２Ｂ上に形成された液室側の表面層となる第３層（接合層）３Ｃとの３層構造とし、中間層である第２層２Ｂは撥水層で形成している。
【選択図】図５

Description

本発明は特に振動板部材を有する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。

従来の液体吐出ヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段としての圧電体、例えば、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た圧電アクチュエータを備え、積層型圧電素子のｄ３３またはｄ３１方向の変位で液室の壁面を形成する振動板部材の変形可能な振動領域を変形させ、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圧電型ヘッドが知られている。また、振動板部材を使用する液体吐出ヘッドとしては静電型ヘッドなどもある。

このような液体吐出ヘッドに使用される振動板部材（振動板とも称される。）としては、例えば電鋳によって形成したものが知られている。

ところで、画像形成装置においては、高速高解像度記録のためにノズルピッチが小さくなる傾向にあり、その結果、液室間のピッチも小さくなる。このようなノズル、液室の狭ピッチ化に伴って、隣接ビット間での相互干渉が大きくなって吐出が不安定になったり、吐出不良が生じたりする。この隣接ビット間の干渉を抑え、効率的な振動板変位を得るために振動板部材の振動領域（ダイアフラム部）の薄膜化を行うことが必要となるが、薄膜化するとダイアフラム部にピンホールが発生しやすくなるという問題が生じる。

また、共通液室におけるインクの残留振動を抑制するために、振動板部材の共通液室の壁面を変形可能な領域（ダンパ部）とし、このダンパ部のコンプライアンスを大きくすることが考えられるが、コンプライアンスを大きくするためには、ダンパ部を薄膜化するか面積を大きくする必要がある。薄膜化すると上述のようにピンホールが発生しやすくなり、また面積を大きくしても確率的にピンホールが発生しやすくなる。

振動板部材のダイアフラム部にこのようなピンホールが生じると、液室内のインクを加圧したときにピンホールからインクが漏れ、アクチュエータの誤作動等が生じることになる。

そこで、Ｎｉ電鋳部品である振動板部材のピンホール対策も兼ねて、金属層に樹脂を塗布してピンホールを樹脂で埋めるようにすることが行なわれている。

また、特許文献１には、解決課題は異なるが振動板部材のダイアフラム部の両面あるいは片面の表面に撥水膜を形成する構成も開示されている。

特開２００９−０６６７９４号公報

しかしながら、樹脂を塗布してピンホールを完全に埋めるためには塗布膜厚が厚くなり、ダイアフラム部の振動特性（変位効率）が低下することになるという課題がある。また、特許文献１に開示されているように振動板部材の液室側表面に撥水層を形成すると、初期充填時の充填性が低下し、気泡が残留して、吐出不良（吐出不能や噴射曲がりなど）を生じ易くなり、また液室を形成する流路部材との接合性も低下するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板部材の変位効率の低下、初期充填性の低下、接合性の低下を抑制しつつ、ピンホールが発生しても液体の漏れを防止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、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルが連通する液室と、
前記液室の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域を有する振動板部材と、を備え、
前記振動板部材の振動領域は少なくとも３層以上の構造であり、
両側の表面層の間の中間層が撥水層で形成されている
構成とした。

ここで、前記中間層は、アルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテルである構成、シリコーンである構成、前記中間層はＰＴＦＥを含む共析メッキ膜である構成とできる。

また、前記振動板部材の液室と反対側の表面層が金属層であり、前記中間層は前記液室と反対側の表面層を形成する前記金属層よりも撥水性が高い構成とできる。

この場合、前記振動板部材の液室側の表面層が金属層であり、前記中間層は前記液室側の表面層を形成する前記金属層よりも撥水性が高い構成とできる。

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、振動板部材の振動領域は少なくとも３層以上の構造であり、両側の表面層の間の中間層が撥水層で形成されている構成としたので、振動板部材の変位効率の低下、初期充填性の低下、接合性の低下を抑制しつつ、ピンホールが発生しても液体の漏れを防止できる。

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、高い信頼性が得られ、高画質画像を形成することができるようになる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例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と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う一例の断面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う他の例の断面説明図である。 本発明の振動板部材の説明に供する１つの液室部分の断面説明図である。 同振動板部材の拡大断面説明図である。 同振動板部材の第１層の製造工程の一例の説明に供する説明図である。 同振動板部材の第２層によるピンホールのメニスカス保持力の説明に供する説明図である。 本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。 同機構部の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全体構成図である。

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と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３及び図４は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図、図４は１つの液室部分の拡大断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路板（流路部材、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を形成する振動板部材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がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部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に振動板部材２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からインクを供給する。

流路板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、連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路板１は、例えば単結晶シリコン基板をエッチングして形成することなどもできる。

振動板部材２は、詳細は後述するが、各液室６に対応してその壁面の一部を形成する変形可能な各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、この振動領域２ａの中に、面外側（液室６と反対面側）に島状凸部２ｂが設けられ、この島状凸部２ｂに振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１００を配置している。

この圧電アクチュエータ１００は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝を加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を駆動圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を非駆動圧電素子柱１２Ｂとして区別している。そして、駆動圧電素子柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材２の島状凸部２ｂに接合している。また、非駆動圧電素子柱１２Ｂの上端面は液室間隔壁６Ａに対応する位置で振動板部材２の厚肉部（島状凸部２ｂと同じ厚さ）２ｃに接合される。

ここで、圧電部材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、即ち圧電部材１２の振動板部材２に略垂直な側面（積層方向に沿う面）に引き出して、この側面に形成された個別外部電極２３及び共通外部電極２４に接続し、外部電極２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。なお、内側の共通外部電極２４は圧電部材１２の非駆動部に設けられた内部電極２２Ｃを通じて個別外部電極２３側の端面に引き出している。

また、圧電部材１２には駆動圧電素子柱１２Ａに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材（配線部材）としてのフレキシブル配線基板であるＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、図示しないが駆動圧電素子柱１２Ａに駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が搭載され、また、ＦＰＣ１５は樹脂部材１６にてベース部材１３に固定されている。

なお、ここでは、上述したように、圧電部材１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を駆動圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を非駆動圧電素子柱１２Ｂとして、図３に示すように、駆動用圧電素子柱１２Ａと支柱用圧電素子柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、図４に示すように、すべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。

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。

さらに、これらの圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成される圧電アクチュエータ１００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を形成し、更に共通液室１０に外部からインク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駆動用圧電素子柱１２Ａ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柱１２Ａが変位して振動板２の振動領域２ａをノズル板３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３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、圧電素子柱１２Ａ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内にインクが充填され、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２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２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振動板部材の詳細について図５及び図６も参照して説明する。なお、図５は１つの液室に対応する部分の断面説明図、図６は振動板部材の拡大断面説明図である。
振動板部材２は、アクチュエータ（圧電部材１２）側の表面となる金属層からなる第１層２Ａと、第１層２Ａ上に形成された撥水層からなる第２層（中間層）２Ｂと、第２層２Ｂ上に形成された液室側の表面層となる第３層（接合層）３Ｃとの３層構造としている。

第１層２Ａは、Ｎｉ電鋳（エレクトロフォーミング法）で形成して、島状凸部２ｂを一体に設けている。

この第１層２Ａの製造工程について図７を参照して説明する。同図（ａ）に示すように電鋳支持基板４１に薄肉部（ダイアフラム部）２ａの一部を形成する第一層４２を形成し、同図（ｂ）に示すように厚肉部（島状凸部２ｂ、厚肉部２ｃ）間に相当する部分が窓となるレジストパターン４４を形成して例えばニッケル電鋳を行うことで、同図（ｃ）に示すように、第一層４２上にニッケルが析出され堆積してニッケル層４５が形成され、更に電鋳を継続することで、同図（ｄ）に示すように、窓から突出するまでニッケル層４５が成長すると、エッジ効果によりパターン４４の表面方向にも肥大して所謂オーバーハング部が生じる。このプロセスを継続していくと、同図（ｅ）に示すようにニッケル層４５は厚み方向と平面方向にさらに伸長し、所定の成長の段階で電鋳を終了した後、パターン４４を除去することで、同図（ｆ）に示すように、凹部により囲まれた断面鋲型のアイランド状厚肉部（島状凸部２ｂ、厚肉部２ｃ）を備えた金属膜（メッキ膜）が得られる。

このような製造方法を用いることで、振動板部材２のダイアフラム部２ａを構成する薄肉部と島状凸部２ｂ、厚肉部２ｃを構成する厚肉部を同一の工程で作製できる。また、厚肉部のパターン形成にフォトリソグラフィを用いることができ、高いパターン精度が得られる。

本発明では、この第１層２Ａの流路板を接合する側に、撥水層（第２層２Ｂ）と接合層（第３層２Ｃ）とを、例えばそれぞれの１００ｎｍの厚みで順次形成している。

第２層（中間層）２Ｂは、例えばアルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテル、シリコーン、ＰＴＦＥの共析メッキ膜などで形成した撥水層である。

このうち、撥水層として、アルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテルを成膜する方法としては、同材料からなるオプツールＤＳＸ（商品名、ダイキン工業社製）を２００〜４００℃で真空蒸着することでインクに対する必要な撥水性を得ることができる。なお、蒸着の条件は、オプツールＤＳＸ原液をロータリーポンプにより１０-１Ｐａ程度まで減圧し、その状態で室温から徐々に約４５０℃まで昇温させることで蒸着する。蒸着後の膜は、およそ７０℃で１０分間加熱乾燥処理を施すことで得る。

この第２層２Ｂを形成する撥水層は第１層２Ａにピンホールが発生している場合でもインクの漏れを抑制する。すなわち、図８に示すように、ピンホール５１におけるインクメニスカス５２の保持力（メニスカス保持力）は、ピンホール半径ａ、インクの表面張力γ、インクと基材の接触角をθとすると、２πａγｃｏｓθで表すことができる。このメニスカス保持力がインク圧力による力より大きければ、インクの漏れを抑制できる。メニスカス保持力を高めるためには、接触角θを大きくする必要があり、撥水層（第２層２Ｂ）を設けることにより、大きな接触角θを得ることができ、ピンホール５１からのインクの漏れを抑制できる。

なお、ここで、撥水層（第２層２Ｂ）の厚さは、数ｎｍと単分子膜程度の厚さが好ましい。このようにすることで、Ｎｉと強固に結合した撥水層となり、接合層（第３層２Ｃ）との密着性も高くなる。

第３層（接合層）２Ｃは、例えばＳｉＯ_２で形成している。

ＳｉＯ_２層の成膜方法としては、
（１）ＳｉＯ_２を真空中で蒸発させ薄膜形成する。または、Ｓｉを蒸発させ、酸素プラズマ中を通過させて誘電体を基板上で形成する真空蒸着法、
（２）ＳｉＯ_２をターゲット材料として、Ａｒプラズマなどで原子やクラスターをたたき出し基板上に薄膜形成する酸化物スパッタリング法、
（３）Ｓｉターゲットを原料とし、酸素を含む反応性ガスで参加しながら基板上に薄膜形成する反応性スパッタリング法、
（４）基板を回転しながら、Ｓｉターゲットでのスパッタ−金属薄膜形成と異なるゾーンでの酸化を繰り返し実施しＳｉＯ_２薄膜を形成するメタモードスパッタリング法、
などが挙げられる。

このように、第２層２Ｂとしてアルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテル層、第３層２ＣとしてＳｉＯ_２層を用いた場合、両層を真空雰囲気下で連続形成できるため、生産性も高く、膜質、層間の密着性も安定した３層膜を形成できる。

また、第２層２ＢとしてＰＴＦＥの共析メッキ膜、第３層２Ｃとして第１層と同じＮｉ電鋳膜を採用すると、図７で説明した製造工程における第１層の製造工程において、第３層２Ｃ、第２層２Ｂ、第１層２Ａを順次メッキすることにより、層間密着性の高い３層膜を形成することもできる。

撥水層上にこの第３層２Ｃを形成することで振動板部材２と流路板１とを接着剤接合するときに、接着剤の濡れ性を高め、接合を良好に行なうことができる。接合層がないと、撥水層（第２層２Ｂ）と接着剤との濡れ性が著しく悪く、接合不良につながる。

ここで、振動板部材２の中間層（第２層２Ｂ）は液室６と反対側の表面層である金属層（第１層２Ａ）よりも撥水性が高く、また、中間層（第２層２Ｂ）は液室６側の表面層である金属層（第３層２Ｃ）よりも撥水性が高い構成となる。

上述したように中間層を撥水層とすることで、ピンホールを埋めるほどの厚さの層を形成する必要がなく、スパッタ法などの薄膜成膜法にて形成した厚みでも十分にメニスカス保持力によってピンホールからのインクの漏れを抑制することができる。これにより、振動板部材の変位効率の低下を低減することができる。また、流路部材と接合する接合面側に接合層を設けていることができ、インクの初期充填性の低下や接合強度の低下などを防止することができる。

このように、振動板部材の振動領域は少なくとも３層以上の構造であり、両側の表面層の間の中間層が撥水層で形成されている構成とすることで、振動板部材の変位効率の低下、初期充填性の低下、接合性の低下を抑制しつつ、ピンホールが発生しても液体の漏れを防止することができる。

なお、本発明に係る液体吐出ヘッドは、ヘッドにインクを供給するカートリッジを一体化した構成のヘッド一体型カートリッジ又はカートリッジ一体型のヘッドとして構成することもできる。また、上記実施形態では、振動板部材が３層構造である例で説明しているが４層以上の層構成とすることもでき、この場合、両面の表面層以外の中間層の少なくとも１層を撥水層とすればよい。

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９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１０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、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。

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、増粘したインク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インク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ているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、高速で、高画質画像を形成することができる。

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他の例について図１１を参照して説明する。なお、図１１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、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（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。

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４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（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。

なお、ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドにインクを供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。

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４２３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。

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、この高電位に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、この画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、高速で、高画質画像を形成することができる。

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、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（流路部材）
２ 振動板部材
２Ａ 第１層（表面層；金属層）
２Ｂ 第２層（中間層；撥水層）
２Ｃ 第３層（表面層；接合層；金属層）
２ａ 振動領域（ダイアフラム部）
２ｂ 島状凸部
３ ノズル板
４ ノズル
６ 液室
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
１２Ａ 駆動圧電素子柱
１２Ｂ 非駆動圧電素子柱
１３ ベース部材
１５ ＦＰＣ（配線部材）
１００ 圧電アクチュエータ
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ 記録ヘッド

Claims (7)

1. 液滴を吐出するノズルと、
   前記ノズルが連通する液室と、
   前記液室の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域を有する振動板部材と、を備え、
   前記振動板部材の振動領域は少なくとも３層以上の構造であり、
   両側の表面層の間の中間層が撥水層で形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記中間層はアルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテル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. 前記中間層はシリコーン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。
4. 前記中間層はＰＴＦＥを含む共析メッキ膜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。
5. 前記振動板部材の液室と反対側の表面層が金属層であり、前記中間層は前記液室と反対側の表面層を形成する前記金属層よりも撥水性が高いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記振動板部材の液室側の表面層が金属層であり、前記中間層は前記液室側の表面層を形成する前記金属層よりも撥水性が高いことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
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を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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