JP2012143975A - 液体吐出ヘッド、振動板部材の製造方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動板部材の第１凸部の高さが第２凸部の高さよりも高く形成されると、振動板部材と圧電部材を接合したときに、振動領域が液室側に初期状態で押圧されて振動領域の変位が制限を受け、安定した滴吐出特性が得られなくなる。
【解決手段】振動板部材３の振動領域３１には第１凸部３２が形成され、各液室２２の間の隔壁（液室間隔壁）１２２に対応して第２凸部３３が形成され、第１凸部３２には圧電部材４２の駆動柱１４２ａが接合され、第２凸部３３には圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂが接合され、振動領域３１には、第１凸部３２の両側と液室隔壁１２２との間に、液室２２側に凸となる凹凸形状の撓み部３４が形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は液体吐出ヘッド、振動板部材の製造方法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（インクジェット記録装置）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は、従来から、液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する液室を形成する流路板と、液室の一部の壁面を形成する変形可能な振動領域を有し、流路板に接合された振動板部材と、振動板部材の振動領域に接合された駆動柱と、振動板部材の液室間の隔壁に対応する部位に接合された非駆動柱とを有する圧電部材とを備え、振動板部材は、振動領域に形成された駆動柱を接合する第１凸部と、液室間の隔壁に対応する部位に形成された第２凸部とを有するものが知られている（特許文献１）。

また、圧電型ヘッドにおいて、振動板の一部に部分的に撓み部を形成して剛性を小さくなる構造部分を設けたものも知られている（特許文献２）。

特開２００７−２７６１４９号公報 特開２００４−０６６６５２号公報

しかしながら、上述したような液体吐出ヘッドにおいて、振動板部材の第１凸部の高さが第２凸部の高さよりも高く形成されると、振動板部材と圧電部材を接合したときに、振動領域が液室側に初期状態で押圧されて振動領域の変位が制限を受け、安定した滴吐出特性が得られなくなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、安定した滴吐出特性が得ら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それぞれ連通する液室を形成する流路板と、
前記液室の一部の壁面を形成する変形可能な振動領域を有し、前記流路板に接合された振動板部材と、
前記振動板部材の振動領域に接合された駆動柱と、前記振動板部材の前記液室間の隔壁に対応する部位に接合された非駆動柱と、を有する圧電部材と、を備え、
前記振動板部材は、前記振動領域に形成された前記駆動柱を接合する第１凸部と、前記液室間の隔壁に対応する部位に形成された第２凸部と、を有し、
前記振動板部材の振動領域には、前記第１凸部と前記液室間の隔壁との間に凹凸形状の撓み部が形成されている
構成とした。

ここで、前記振動板部材の第２凸部のノズル配列方向の幅が前記隔壁の幅よりも狭い構成とできる。

また、前記撓み部のノズル配列方向と直交する方向の長さが前記第１凸部のノズル配列方向と直交する方向の長さよりも長い構成とできる。

また、前記撓み部は前記液室側に凸形状である構成とできる。

また、前記撓み部は前記液室側と反対側に凸形状である構成とできる。

本発明に係る振動板部材の製造方法は、
本発明に係る液体吐出ヘッドにおける振動板部材を製造する方法であって、
支持基板に凹凸を形成する工程と、
前記支持基板に金属膜を成膜する工程と、
前記支持基板の金属膜上に第１のニッケル電鋳膜を形成する第１の電鋳工程と、
前記第１の電鋳工程で形成された第１のニッケル電鋳膜上に前記第１、第２凸部となる第２のニッケル電鋳膜を一体形成する第２の電鋳工程と、
前記支持基板から前記第１、第２のニッケル電鋳膜で構成されるシート状のニッケル電鋳膜を剥離する工程と、
を順次行う
構成とした。

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、振動板部材は、振動領域に形成された駆動柱を接合する第１凸部と、液室間の隔壁に対応する部位に形成された第２凸部と、を有し、振動板部材の振動領域には、第１凸部と液室間の隔壁との間に凹凸形状の撓み部が形成されている構成としたので、安定した滴吐出特性が得られる。

本発明に係る振動板部材の製造方法によれば、支持基板に凹凸を形成する工程と、支持基板に金属膜を成膜する工程と、支持基板の金属膜上に第１のニッケル電鋳膜を形成する第１の電鋳工程と、第１の電鋳工程で形成された第１のニッケル電鋳膜上に第１、第２凸部となる第２のニッケル電鋳膜を一体形成する第２の電鋳工程と、支持基板から第１、第２のニッケル電鋳膜で構成されるシート状のニッケル電鋳膜を剥離する工程と、を順次行う構成としたので、本発明に係る液体吐出ヘッドにおける振動板部材を簡単な構成で得ることができる。

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、高品質画像を形成することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す概略分解斜視説明図である。 同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの圧電アクチュエータの斜視説明図である。 同アクチュエータの断面説明図である。 同ヘッドの液室短手方向に沿う要部断面説明図である。 （ａ）は同じく振動板部材の振動領域の要部断面説明図、（ｂ）は同じく振動領域の透過状態で示す平面説明図である。 比較例の説明に供するヘッドの液室短手方向に沿う要部断面説明図である。 第１実施形態と第２実施形態の作用効果の違いの説明に供する要部断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの液室短手方向に沿う要部断面説明図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の振動領域の要部断面説明図、（ｂ）は同じく透過状態で示す平面説明図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の振動領域の要部断面説明図、（ｂ）は同じく透過状態で示す平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の製造方法の第１実施形態の説明に供する振動板部材のノズル配列方向の要部断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の製造方法の第２実施形態の説明に供する振動板部材のノズル配列方向の要部断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の説明に供する側面説明図である。 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機構部全体の概略構成図である。

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は同ヘッドの概略分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図、図３は圧電アクチュエータの斜視説明図、図４は同圧電アクチュエータの断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板（流路部材）２と、振動板部材３と、圧電アクチュエータ４と、フレーム部材５とで構成され、ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって液室（流路）ユニット６が構成される。
ている。

ノズル板１には、液滴を吐出する複数のノズル１１が例えば６００ｄｐｉピッチで形成されている。複数のノズル１１の列（これを「ノズル列」という。）は４列配置している。また、ノズル板１の液滴吐出側の面には図示しないがフッ素系の撥水処理膜が形成されている。このノズル板１は、ＳＵＳなどの金属板（部材）で形成されている。なお、ノズル板１は１枚構成としないで複数枚を並べて配置した構成とすることもできる。

流路部材である流路板２には、ノズル１１が連通する液室２２などが形成されている。液室２２は、各ノズル１１に対応し、各ノズル列に対応して４列配置している。この流路板２は、ＳＵＳなどの金属板をプレス加工して形成している。

振動板部材３には、各液室２２に対応し、かつ各液室２２の一面を形成するダイヤフラム状の振動領域（ダイヤフラム部）３１が形成され、この振動領域３１には第１凸部３２が形成され、また、後述する図５に示すように、各液室２２の間の隔壁（液室間隔壁）１２２に対応して第２凸部３３が形成されている。

圧電アクチュエータ４は、１つのベース部材４１上に、各液室２２に対応する複数の圧電柱４２ａ、４２ｂを形成した４個の積層型圧電部材４２Ａ〜４２Ｄ（以下、区別しないときは「圧電部材４２）という。）を配置している。各圧電部材４２は、圧電層と内部電極とを交互に積層して内部電極を交互に異なる端面に引き出して端面電極に接続した部材に対し、ハーフカットダイシングを施して溝を形成することで、複数の圧電柱１４２ａ、１４２ｂ（区別しないときは「圧電柱１４２」という。）を一体的に分割形成したものである。

そして、圧電部材４２の複数の圧電柱１４２を、１本おきに（交互に）、駆動信号を印加する駆動圧電柱（以下、「駆動柱」ともいう。）１４２ａと、液室間隔壁を支持する支持部材となる非駆動圧電柱（以下、「非駆動柱」ともいう。）１４２ｂとして使用し、各圧電部材４２の駆動柱４２ａの端面電極に駆動柱４２ａに対して駆動信号を伝達する信号伝達ケーブルとしてのＦＰＣケーブル４３Ａ〜４３Ｄ（以下、区別しないときは「ＦＰＣケーブル４３」という。）を半田接合している。

なお、圧電部材４２の両端面の端面電極のうち共通電極となる側はカットされない内部電極を通じて個別電極側の端面電極と同じ端面に引き回されているので、圧電部材４２の一方の端面側にＦＰＣケーブル４３を半田接合することができる。また、ここではハーフカットダイシングによって複数の圧電柱１４２が一体的な圧電部材を用いているが、個々の圧電柱に完全に分割した構成とすることもできる。

ベース部材４１の圧電部材４２を接合する側は、圧電柱１４２の並び方向（圧電柱の列に沿う方向）と直交する方向の断面形状が凹凸形状になるように形成され、それぞれの凸部４１ａの最上面に圧電部材４２が接合配置されている。ここでは、圧電柱１４２の列が４つであり、各凸部４１ａに２列ずつ配置できるので、ベース部材４１の断面形状は凹形状としている。なお、圧電素子柱の列数は４列に限るものではなく、１列以上であればよい。

また、ベース部材４１には圧電部材４２Ｂと４２Ｃとの間に貫通穴４４を形成し、ベース部材４１の端部に位置しない圧電部材４２Ｂに接続したＦＰＣケーブル４３Ｂと圧電素子部材４２Ｃに接続したＦＰＣケーブル４３Ｃとは、この貫通穴４４を通じてベース部材４１の背面側（圧電部材４２を接合する側と反対側）に引き出している。なお、ベース部材４１の端部に位置する圧電部材４２Ａに接続したＦＰＣケーブル４３Ａと圧電部材４２Ｄに接続したＦＰＣケーブル４３Ｄとは、そのまま、ベース部材４１の側面に沿って引き出されている。

ベース部材４１は、例えば樹脂などでも可能であるが、金属材料であることが好ましい。剛性の高い金属材料を採用することで、圧電柱１４２の振動が本体に伝達することを抑制することができる。また、金属材料でベース部材４１を形成することで、ベース部材４１の加工方法の選択範囲が広がり、例えばメタルインジェクションや引き抜き加工を採用することによってベース部材の材料、加工コストを低減することができるようになる。

フレーム部材５は、振動板部材３の供給口３３を介して各液室２２にインクを供給する共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを形成している。各共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５２Ｄには外部から図示しない供給路を介してインクが供給される。また、フレーム部材５にはベース部材４１を収納する収納部５２Ａ、５２Ｂを形成し、これらの収納部５２Ａ，５２Ｂ間の共通液室５１Ｂ、５１Ｃを形成する中央部分５３は、ベース部材４１の貫通穴４４を貫通している。このフレーム部材５は例えば樹脂部材で形成している。なお、フレーム部材５は複数の部材に分割することもできる。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱１４２ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱１４２ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３１が下降して液室２２の容積が膨張することで、液室２２内にインクが流入し、その後駆動柱１４２に印加する電圧を上げて駆動柱１４２を伸長させ、振動領域３１をノズル１１方向に変形させて液室２２の容積を収縮させることにより、液室２２内のインクが加圧され、ノズル１１からインクの滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動柱１４２に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動領域３１が初期位置に復元し、液室２２が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室５１から液室２２内にインクが充填される。そこで、ノズル１１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振動板部材の詳細について図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドの液室短手方向（ノズル配列方向）に沿う要部断面説明図、図６（ａ）は同じく振動板部材の振動領域の要部断面説明図、（ｂ）は同じく振動領域の透過状態で示す平面説明図である。

振動板部材３には、前述したように、各液室２２の一面を形成するダイヤフラム状の振動領域（ダイヤフラム部）３１には第１凸部３２が形成され、また、各液室２２の間の隔壁（液室間隔壁）１２２に対応して第２凸部３３が形成されている。そして、第１凸部３２には圧電部材４２の駆動柱１４２ａが接合され、第２凸部３３には圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂが接合されている。

ここで、第１凸部３２の高さＨ１は第２凸部３３の高さＨ２よりも高く（Ｈ１＞Ｈ２）形成されている。また、第２凸部３３のノズル配列方向の幅Ｘ２は、液室間隔壁１２２のノズル配列方向の幅Ｘ１よりも狭く（Ｘ２＜Ｘ１）形成されている。

そして、振動領域３１には、第１凸部３２の両側と液室隔壁１２２との間に、液室２２側に凸となる凹凸形状の撓み部３４が形成されている。この撓み部３４は、図６に示すように、液室長手方向に沿って形成され、撓み部３４の長さＬ２は、第１凸部３１の長さＬ１よりも長く（Ｌ２＞Ｌ１）形成されている。

この振動板部材３１は、流路板２と接着剤５１と接合され、圧電部材４２の駆動柱１４２ａと第１凸部３２及び非駆動柱１４２ｂと第２凸部３３が接着剤５２でそれぞれ接合されている。

この場合、振動板部材３を圧電部材３２に接合したとき、第１凸部３２の高さＨ１は第２凸部３３の高さＨ２よりも高いので、撓み部３４が形成されていないと、図７に示すように、振動板部材３の振動領域３１が液室２２側に撓んで張った状態になる。このように、初期状態で振動領域３１が張った状態になると、振動板領域３１の剛性が高くなり、振動板領域３１が撓み難くなって駆動時の滴吐出特性が安定しなくなる。

これに対して、本実施形態では、振動板部材３の振動領域３１には、第１凸部３２の両側と液室隔壁１２２との間に凹凸形状の撓み部３４が形成されているので、撓み部３４にて振動領域３１の張りが吸収されるので、振動板領域３１の剛性が高くなりすぎず、振動板領域３１が撓みやすくなり、安定した滴吐出特性が得られる。

また、本実施形態において、振動板部材３の第２凸部３３のノズル配列方向の幅Ｘ２は液室間隔壁１２２のノズル配列方向の幅Ｘ１よりも狭く（Ｘ２＜Ｘ１）形成されているので、振動板部材３と流路板２との接合に要求される接合精度は、液室間隔壁１２２と振動板部材３の第２凸部３３の幅の差の１／２（＝ｄ１）ではなく、隔壁１２２の液室側端と撓み部３４との距離（＝ｄ２）により決定される。

このとき、前述したように撓み部３４によって振動領域３１の剛性が低下するので、例えば、液室間隔壁１２２の幅及び第２凸部３３の幅が同じであればｄ２＞ｄ１とすることができ、より大きな接合精度許容幅を得ることができる。また、接合精度許容幅を同じとすれば、液室間隔壁幅をより大きくすることができクロストークの防止等の性能向上を図れる。

このように、振動板部材は、振動領域に形成された駆動柱を接合する第１凸部と、液室間の隔壁に対応する部位に形成された第２凸部と、を有し、第１凸部の高さが第２凸部の高さより高く、振動板部材の振動領域には、第１凸部と液室間の隔壁との間に凹凸形状の撓み部が形成されている構成とすることで、安定した滴吐出特性が得られる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図８を参照して説明する。なお、図８は同ヘッドの液室短手方向（ノズル配列方向）に沿う要部断面説明図である。
本実施形態では、振動板部材３の振動領域３１には、第１凸部３２の両側と液室隔壁１２２との間に、液室２２側と反対側に凸となる凹凸形状の撓み部３４が形成されている。

このように構成することで、図９（ａ）に示すように、第１実施形態のように撓み部２４を液室側に凸とした場合には、流路板２と振動板部材３とのズレ量が大きくなると、撓み部３４と液室間隔壁１２２との間に気泡６０がトラップされる可能性があるのに対し、図９（ｂ）に示すように、第２実施形態のように撓み部２４を液室側と反対側に凸とした場合には、流路板２と振動板部材３とのズレ量が大きくなっても、撓み部３４と液室間隔壁１２２との間に気泡がトラップされることがなくなる。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０を参照して説明する。なお、図１０（ａ）は同じく振動板部材の振動領域の要部断面説明図、（ｂ）は同じく透過状態で示す平面説明図である。
本実施形態では、振動板部材３の振動領域３１の撓み部３４は、第１凸部３２の全周にわたって形成している。これにより、振動板部材３の振動領域３１の剛性増加をより低減することができる。

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１１を参照して説明する。なお、図１１（ａ）は同じく振動板部材の振動領域の要部断面説明図、（ｂ）は同じく透過状態で示す平面説明図である。
本実施形態では、振動板部材３の振動領域３１の撓み部３４は、第１凸部３２の全周にわたって複数に分割して形成している。これにより、振動板部材３の振動領域３１の剛性増加をより低減することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の製造方法の第１実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は振動板部材のノズル配列方向の要部断面説明図である。
まず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板５０１上にリソグラフィー技術を用いてレジストパターン５０２を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、レジストパターン５０２をマスクとし、ＩＣＰドライエッチング装置にて、シリコン基板５０１の等方性エッチングを行うことにより、シリコン基板５０１にはラウンド形状の凹部５０３を形成する。なお、このときのエッチング条件としては、ＳＦ_６ガス３５０ｓｃｃｍ、コイルＲＦパワー２５００Ｗ、圧力１３０Ｐａ、プラテンパワー０Ｗ、エッチング深さは２μｍとした。

次に、図１２（ｃ）に示すように、レジストパターン５０２をアッシング装置を用いて除去し、次にＴｉをスパッタ装置を用いてＴｉ膜５０４を形成する。このときの膜厚は２０００Åとした。これにより、電鋳支持基板５０９を形成する。

次に、図１２（ｄ）に示すように、レジストパターン５０２をマスクとして、Ｔｉ膜５０４上に電鋳により第１Ｎｉ膜５０５を成長させる。この時の膜厚は３μｍとした。これにより、第１Ｎｉ膜５０５にて撓み部３４を有する振動領域３１が形成される。

次に、図１２（ｅ）に示すように、リソグラフィー技術を用いてレジストパターン５０６を形成する。

そして、図１２（ｆ）に示すように、レジストパターン５０６をマスクとして、第１Ｎｉ膜５０５上に電鋳により更に第２Ｎｉ膜５０７を成長させる。これにより、振動領域３１に第１凸部３２が形成される。

次いで、図１２（ｇ）に示すように、レジストパターン５０６をアッシング装置を用いて除去する。

その後、図１２（ｈ）に示すように、振動領域３１、第１凸部３２、撓み部３４などを有するＮｉ膜５１０を電鋳基板５０９より剥離する。これにより、第１凸部３２と反対側（液室２２側）に凸となる撓み部３３が形成されたＮｉ振動板である振動板部材３（前記第１実施形態の振動板部材）が完成する。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の製造方法の第２実施形態について図１３を参照して説明する。なお、図１３は振動板部材のノズル配列方向の要部断面説明図である。
まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板６０１上にリソグラフィー技術を用いてレジストパターン６０２を形成する。次に、図１３（ｂ）に示すように、レジストパターン６０２をマスクとし、シリコン基板６０１の等方性エッチングを行うことにより、シリコン基板６０１に凸部６０３を形成する。

次に、図１３（ｃ）に示すように、レジストパターン６０２をアッシング装置を用いて除去し、次にＴｉをスパッタ装置を用いてＴｉ膜６０４を形成する。このときの膜厚は２０００Åとした。これにより、電鋳支持基板６０９を形成する。

次に、図１３（ｄ）に示すように、レジストパターン６０２をマスクとして、Ｔｉ膜６０４上に電鋳により第１Ｎｉ膜６０５を成長させる。この時の膜厚は３μｍとした。これにより、第１Ｎｉ膜６０５にて撓み部３４を有する振動領域３１が形成される。

次に、図１３（ｅ）に示すように、リソグラフィー技術を用いてレジストパターン６０６を形成する。

そして、図１３（ｆ）に示すように、レジストパターン６０６をマスクとして、第１Ｎｉ膜６０５上に電鋳により更に第２Ｎｉ膜６０７を成長させる。これにより、振動領域３１に第１凸部３２が形成される。

次いで、図１３（ｇ）に示すように、レジストパターン６０６をアッシング装置を用いて除去する。

その後、図１３（ｈ）に示すように、Ｎｉ膜５１０を電鋳基板６０９より剥離する。これにより、第１凸部３２と同じ側（液室２２側と反対側）に凸となる撓み部３４が形成されたＮｉ振動板である振動板部材３（第２実施形態の振動板部材）が完成する。

上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。

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１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同装置の機構部の説明に供する側面説明図、図１５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備えているので、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。

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１６を参照して説明する。なお、図１６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、ブランク、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液体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を備えているので、安定した滴吐出を行って、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 ノズル板
２ 流路部材（流路板）
３ 振動板部材
４ 圧電アクチュエータ
５ フレーム部材
１１ ノズル
１２、１２Ａ〜１２Ｄ ノズル列
２２ 液室
１２２ 液室間隔壁
３１ 振動領域
３２ 第１凸部
３３ 第２凸部
３４ 撓み部
４１ ベース部材
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 圧電部材
１４２ａ 駆動柱
１４２ｂ 非駆動柱
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. 液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する液室を形成する流路板と、
   前記液室の一部の壁面を形成する変形可能な振動領域を有し、前記流路板に接合された振動板部材と、
   前記振動板部材の振動領域に接合された駆動柱と、前記振動板部材の前記液室間の隔壁に対応する部位に接合された非駆動柱と、を有する圧電部材と、を備え、
   前記振動板部材は、前記振動領域に形成された前記駆動柱を接合する第１凸部と、前記液室間の隔壁に対応する部位に形成された第２凸部と、を有し、
   前記振動板部材の振動領域には、前記第１凸部と前記液室間の隔壁との間に凹凸形状の撓み部が形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記振動板部材の第２凸部のノズル配列方向の幅が前記隔壁の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記撓み部のノズル配列方向と直交する方向の長さが前記第１凸部のノズル配列方向と直交する方向の長さよりも長い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. 前記撓み部は前記液室側に凸形状である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. 前記撓み部は前記液室側と反対側に凸形状である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。
6. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおける振動板部材を製造する方法であって、
   支持基板に凹凸を形成する工程と、
   前記支持基板に金属膜を成膜する工程と、
   前記支持基板の金属膜上に第１のニッケル電鋳膜を形成する第１の電鋳工程と、
   前記第１の電鋳工程で形成された第１のニッケル電鋳膜上に前記第１、第２凸部となる第２のニッケル電鋳膜を一体形成する第２の電鋳工程と、
   前記支持基板から前記第１、第２のニッケル電鋳膜で構成されるシート状のニッケル電鋳膜を剥離する工程と、
   を順次行う
   ことを特徴とする振動板部材の製造方法。
7. 請求項１ないし５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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