JP2013063551A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液室６と共通液室１０とは振動板部材３を挟んで反対側に配置され、振動板部材３は、第１層３Ａ、第２層３Ｂ、第３層３Ｃの三層構造であり、液室６の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域３ａは、液室６側の最表面の第１層３Ｃで形成され、共通液室１０の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ領域２１は、共通液室１０側の最表面の第３層３Ｃで形成されている。
【選択図】図１
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、例えばインクジェット記録装置が知られている。
液体吐出ヘッドとしては、例えば、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、ノズルに連なって通じる複数の個別流路を形成する流路板と、複数の個別流路に液体を供給する共通流路を形成する共通流路部材と、流路板と共通流路部材との間に設けられた振動板部材とを備えて、個別流路と共通流路とは、振動板部材を挟んで反対側に配置され、振動板部材は、複数の層から構成され、個別流路の壁面を形成する変形可能な振動領域と共通流路の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ領域とを同じ層で形成したものが知られている（特許文献１）
しかしながら、特許文献１に開示されているように複層構造の振動板部材の同じ層によって振動領域と共通流路の壁面となるダンパ領域を形成すると、共通流路側に開口した凹部が形成されることになる。
このように、共通流路内の壁面に凹部が形成されると、例えば初期充填などで共通流路内に混入した気泡が凹部の角部などでトラップされて排出されなくなる。共通流路内に気泡が残留すると、いずれは気泡が個別流路やノズルに移動して滴の噴射曲がりや滴吐出不能などの吐出不良が発生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、気泡排出性を向上して安定した滴吐出を行え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形成されたノズル板と、
前記ノズルに連なって通じる複数の個別流路を形成する流路板と、
前記複数の個別流路に液体を供給する共通流路を形成する共通流路部材と、
前記流路板と前記共通流路部材との間に設けられた振動板部材と、を備え、
前記個別流路と前記共通流路とは、前記振動板部材を挟んで反対側に配置され、
前記振動板部材は、
複数の層から構成され、
前記個別流路の壁面を形成する変形可能な振動領域と前記共通流路の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ領域とを異なる層で形成し、
前記振動領域は個別流路側の最表面の層で形成され、前記ダンパ領域は共通流路側の最表面の層で形成されている
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、個別流路の壁面を形成する変形可能な振動領域と共通流路の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ領域とを異なる層で形成し、振動領域は個別流路側の最表面の層で形成され、ダンパ領域は共通流路側の最表面の層で形成されている構成としたので、ダンパ領域の共通流路壁面が平坦な面となって気泡排出性が向上し、安定した滴吐出を行うことができる。
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。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図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２は同ヘッド同ヘッドの液室短手方向（ノズル配列方向）に沿う断面説明図、図３は同ヘッドの要部概略斜視説明図、図４は図３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、ノズル板１と、流路板（液室基板）２と、振動板部材３とを積層接合し、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１００と、このヘッドのフレームを構成する共通液室部材２０とを備えている。
ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって、液滴を吐出する複数のノズル４に連なって通じ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。以下、「液室」という。）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に通じる液体導入部８を形成している。
そして、振動板部材３の液室６と反対側に配置された共通液室部材２０の共通液室１０から振動板部材３に形成した供給口（開口）９を介して液体導入部８、流体抵抗部７を経て液室６に液体を供給する。
ここで、ノズル板１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）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。ノズル板１には、各液室６に対応して例えば直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板２と接着剤接合している。また、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。
流路板２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、或いはシリコン基板をエッチングするなどして、液室６、流体抵抗部７、液体導入部８などの溝部や開口をそれぞれ形成している。
振動板部材３は、流路板２側から第１層３Ａと第２層３Ｂと第３層３Ｃの三層構造で形成された複層部材である。
そして、この振動板部材３は、各液室６に対応してその壁面の一部を形成する第１層３Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）３ａを有している。この振動領域３ａの中に、面外側（液室６と反対面側）に第２層３Ｂ及び第３層３Ｃで形成された島状凸部３ｂが設けられている。そして、この島状凸部３ｂに振動領域３ａ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（ここでは図示しないが、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加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱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柱を駆動圧電柱（駆動柱）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柱を非駆動圧電柱（非駆動柱）１２Ｂとして区別している。そして、駆動圧電柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材３の島状凸部３ｂに接合している。
ここで、圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動圧電柱１２Ａの外部電極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としてのＦＰＣ１５が接続されている。
また、振動板部材３は、共通液室１０の壁面の一部を形成する第３層３Ｃで形成されたダンパ領域２１を有している。
振動板部材３のダンパ領域２１の共通液室１０側と反対側には第１層３Ａ、第２層３Ｂで凹部３ｄが形成される。この振動板部材３の凹部３ｄに対応して流路板２には凹部１ｄが形成される。これらの凹部３ｄ、１ｃでダンパ領域２１に対応するダンパ室２２を形成している。
そして、流路板２にはダンパ室２２に通じる大気連通路２３を形成し、大気連通路２３の他方側は振動板部材３に形成した開口部２４を介して大気に通じている。
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１２Ａ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１２Ａが収縮し、振動板部材３の液室壁面を形成する振動領域３ａ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、その後駆動柱１２Ａに印加する電圧を上げて駆動柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３ａをノズル４方向に変形させて液室６の容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、駆動柱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部材３の振動領域３ａ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。
このような滴吐出動作において、液室６内の圧力変動が共通液室１０に伝播されると、ダンパ領域２１が変形（変位）して圧力変動が吸収ないし減衰される。
ここで、前述したように、振動板部材３は、液室６の壁面を形成する変形可能な振動領域３ａと共通液室１０の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ領域２１とを異なる層で形成し、振動領域３ａは個別流路（液室６）側の最表面の層である第１層３Ａで形成され、ダンパ領域２１は共通流路（共通液室１０）側の最表面の層である第３層３Ｃで形成されている。
これにより、共通液室１０のダンパ領域２１の部分で凹凸が生じなくなり、気泡がトラップされにくくなり、気泡排出性が向上する。また、振動領域３ａとダンパ領域２１が異なる層で形成されていることで、各領域の厚さを異ならせることができて、振動特性やダンパ特性を個々に設定することが容易になる。
次に、本実施形態における振動板部材の製造工程の一例について図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は振動領域部分の断面説明図、図６はダンパ領域部分の断面説明図である。また、ここではニッケル電鋳によって製造する例で説明する。
まず、振動領域部分について説明すると、図５（ａ）に示すように、電鋳基板５０１に電鋳によって第１層３Ａとなるニッケル電鋳膜５０２を厚さ２μｍ〜５μｍで形成する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、ニッケル電鋳膜５０２上に厚肉部間（島状凸部３ｂと振動領域３ａ外周側の厚肉部との間）に相当する部分が窓となる第２層用のレジストパターン５０３を形成してニッケル電鋳を行うことで、図５（ｃ）に示すように、第２層３Ｂとなるニッケル電鋳膜５０４を形成する。
さらに、図５（ｄ）に示すように、第３層用のレジストパターン５０５を形成して再度電鋳を行うことで、第３層３Ｃとなるニッケル電鋳膜５０６を形成する。
その後、電鋳基板５０１からニッケル電鋳膜を剥離し、レジストパターン５０３、５０５を除去することで、図５（ｆ）に示すように、島状凸部３ｂを有する振動領域３ａを含む三層構造の振動板部材３が得られる。なお、積層数は三層に限るものではない。
次に、ダンパ領域部分について説明すると、図６（ａ）に示すように、電鋳基板５０１にダンパ領域２１及び開口９に対応するレジストパターン６０２、６０３を形成して、図６（ｂ）に示すように、電鋳によって第１層３Ａとなるニッケル電鋳膜５０２を形成する。
次いで、図６（ｃ）に示すように、ニッケル電鋳膜５０２上に第２層用のレジストパターン６０５、６０６を形成してニッケル電鋳を行うことで、図６（ｄ）に示すように、第２層３Ｂとなるニッケル電鋳膜５０４を形成する。
ここで、図６（ｅ）に示すように、ダンパ領域２１に対応する部分のみ、選択的に導電層６０８を形成する。方法としては、たとえばダンパ領域２１のみが開口したステンレスマスクをエッチング等で作製し、ワークとマスクを接触した状態でＮｉスパッタ等を行うことで形成できる。また、形成方法は、スパッタに限らず、イオンプレーティングなどでもよい。
その後、図６（ｆ）に示すように開口９に対応する部分に第３層用のレジストパターン６０９を形成して再度電鋳を行うことで、図６（ｇ）に示すように、第３層３Ｃとなるニッケル電鋳膜５０６を形成する。このとき、ダンパ領域２１の部分は、導電層６０８が形成されているので電鋳膜５０６が成長する
次いで、電鋳基板５０１からニッケル電鋳膜を剥離し、レジストパターン６０２、６０３、６０５、６０６、６０９を除去することで、図６（ｈ）に示すように、ニッケル電鋳膜５０６（第３層３Ｃ）で形成されたダンパ領域２１を有する三層構造の振動板部材３が得られる。なお、積層数は三層に限るものではない。
この場合、ダンパ領域２１となる電鋳膜５０６と電鋳基板５０１とは密着していないため、電鋳基板５０１から電鋳膜を剥がすときの負荷が小さくなり、ダンパ領域２１の面積を広くしても破れなどの生じることを防止できる。
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７及び図８を参照して説明する。なお、図７は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図８は図４と同様な断面説明図である。
本実施形態では、振動板部材３の第１、第２層３Ａ、３Ｂに形成される凹部３ｄと流路板２との間でダンパ室２２を形成し、流路板２の凹部３ｄに対向する面は平坦面としている。そして、振動板部材３の第１層３Ａと第３層３Ｃとの間に大気連通路２３を形成している。
これにより、流路板の凹部の加工工程を省略できる。
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９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図１０は図４と同様な断面説明図である。
本実施形態では、振動板部材３の第１層３Ａと第３層３Ｃとの間でダンパ室２２を形成し、第１層３Ａと第３層３Ｃとの間に大気連通路２３を形成している。
これにより、流路板の凹部の加工工程を省略できる。
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ないし図１３を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図１２は図４と同様な断面説明図、図１３は同ヘッドのダンパ領域を共通液室側から見た平面説明図である。
本実施形態では、ダンパ領域２１に、共通液室１０側に向かって突出する複数の凸状部２５を設けている。ここでは、凸状部２５は図１３に示すように平面形状で正方形状としている。
このように、第３層３Ｃの共通液室１０側に凸状となるように凸状部２５を形成することにより、第３層３Ｃよりも凹部となって気泡の滞留する角部は形成されないため、気泡排出性を大きく損なうことはない。
これにより、ダンパ領域２１のコンプライアンスを高めることができ、減衰特性を向上することができる。
この場合、平板のコンプライアンス値は、図１４に示す説明図に記載している（１）式で求められる。同（１）式で分かるように、コンプライアンス値Ｃは、液室短手方向の幅Ｗの５乗で計算されるので、凸状部２５を形成し、共通液室短手方向（図１１の左右方向）の第３層３Ｃの長さ（幅Ｗ）を大きくすることで、コンプライアンス値Ｃを増大することができる。
次に、上記第４実施形態の振動板部材の製造工程の一例について図１５を参照して説明する。なお、図１５はダンパ領域部分の断面説明図であり、前記図６と対応する部分には同一符号を付している。
図１５（ａ）に示すように、電鋳基板５０１にダンパ領域２１及び開口９に対応するレジストパターン６０２、６０３を形成して、図１５（ｂ）に示すように、電鋳によって第１層３Ａとなるニッケル電鋳膜５０２を形成する。
次いで、図１５（ｃ）に示すように、ニッケル電鋳膜５０２上に第２層用のレジストパターン６０５、６０６を形成してニッケル電鋳を行うことで、図１５（ｄ）に示すように、第２層３Ｂとなるニッケル電鋳膜５０４を形成する。
そして、図１５（ｅ）に示すように、第３層用のレジストパターンとして、ダンパ領域２１の凸状部２５に形状に対応するレジストパターン６１０を形成するとともに、開口９に対応する部分にレジストパターン６０９を形成する。
次いで、図１５（ｆ）に示すように、ダンパ領域２１に対応する部分のみ、選択的に導電層６０８を形成する。方法としては、たとえばダンパ領域２１のみが開口したステンレスマスクをエッチング等で作製し、ワークとマスクを接触した状態でＮｉスパッタ等を行うことで形成できる。また、形成方法は、スパッタに限らず、イオンプレーティングなどでもよい。
その後、図１５（ｇ）に示すように、再度電鋳を行うことで、第３層３Ｃとなるニッケル電鋳膜５０６を形成する。このとき、ダンパ領域２１の部分は、導電層６０８が形成されているので電鋳膜５０６が成長する
次いで、電鋳基板５０１からニッケル電鋳膜を剥離し、レジストパターン６０２、６０３、６０５、６０６、６０９を除去することで、図１６（ｈ）に示すように、ニッケル電鋳膜５０６（第３層３Ｃ）で形成された凸状部２５を含むダンパ領域２１を有する三層構造の振動板部材３が得られる。なお、積層数は三層に限るものではない。
なお、上記第４実施形態における凸状部２５の形状は、共通液室側から見た平面形状で正方形状に限るものではなく、図１６（ａ）〜（ｄ）に示すように、長方形状、円形状、三角形状、六角形状であってもよく、その他の多角形状や楕円形状であってもよい。これらの形状は、前記図１５（ｅ）で形成するレジストパターン６１０の形状を設定することで得ることができる。
ここで、円形状にした場合には電鋳の際の電流密度が集中する点が少なくなって膜厚の均一化を図れる。また、多角形状にした場合には凸状部を小さな隙間で並べることができる。また、凸状部を複数設けることで、コンプライアンス値に５乗で影響を与える短手方向寸法を大きくすることができる。
なお、上記各実施形態においては、振動板部材を三層構造としているが、二層構造でもよく、あるいは、四層以上の構造でもよい。また、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１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同装置の機構部を説明する概略側面説明図、図１８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２４７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、安定した滴吐出特性が得られ、安定し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１９を参照して説明する。なお、図１９は同装置の側面説明図である。
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、複数のサブタンク一体型の本発明に係る液体吐出ヘッドをベース部材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記録ヘッドとして備えているので、安定した滴吐出特性が得られ、安定して高画質画像を形成することができる。
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
また、「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、特に限定しない限り、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。
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板部材
３Ａ 第１層
３Ｂ 第２層
３Ｃ 第３層
３ａ 振動領域
４ ノズル
６ 液室（個別流路）
１０ 共通液室（共通流路）
１２ 圧電部材
１３ ベース部材
２０ 共通液室部材
２１ ダンパ領域
２２ ダンパ室
２３ 大気連通路
２４ 開口
２５ 凸状部
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｄ 記録ヘッド
Claims (6)
- 液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルに連なって通じる複数の個別流路を形成する流路板と、
前記複数の個別流路に液体を供給する共通流路を形成する共通流路部材と、
前記流路板と前記共通流路部材との間に設けられた振動板部材と、を備え、
前記個別流路と前記共通流路とは、前記振動板部材を挟んで反対側に配置され、
前記振動板部材は、
複数の層から構成され、
前記個別流路の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域と前記共通流路の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ領域とを異なる層で形成し、
前記振動領域は個別流路側の最表面の層で形成され、前記ダンパ領域は共通流路側の最表面の層で形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記流路板と前記振動板部材のダンパ領域を形成する層との間に形成される空間を大気に通じさせる大気連通路を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記流路板には、前記振動板部材のダンパ領域に対向して凹部が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。
- 前記ダンパ領域の前記共通流路側の表面に凸状部が形成されてい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。
- 前記凸状部は平面で見て多角形状若しくは円形状又は楕円形状であることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
- 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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