JP2016074149A - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子と振動板との接合において、接合用接着剤と速硬化性接着剤との混じり合いを防止することができ、端部付近の加圧液室に配置される圧電素子と振動板との接合の不均一を防止できる液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】加圧液室３の壁の一部を構成する振動板７及び振動板７を有する基板９が、圧電素子１４と接着剤４１、４２により接合され、圧電素子１４により振動板７を介して加圧液室３が加圧されることで液滴が吐出される液滴吐出ヘッドであって、圧電素子１４は、振動板７を有する基板９と対向する面であって、加圧液室３が配置されない領域に凸部４６を一つ以上有し、振動板７を有する基板９は、凸部４６と嵌合する凹部４７を一つ以上有していることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

従来から、プリンタ、ファクシミリ、画像形成装置等の液滴吐出ヘッドとして、圧電素子、振動板、加圧液室を備え、圧電素子により振動板を介して加圧液室が加圧されることで液滴が吐出される液滴吐出ヘッドが知られている。

液滴吐出ヘッドでは、加圧液室を構成する振動板と圧電素子は高精度に位置決めして接合する必要がある。その接合には接合用接着剤が一般に使用されるが、速硬化性がないため、速硬化性接着剤を用いて圧電素子と振動板を仮固定する方法が採用されることが多い。振動板と圧電素子に接合用接着剤が塗布されない位置（例えば端部）において、振動板又は圧電素子に段差を設け、この段差に速硬化性接着剤を用い、振動板と圧電素子とを仮固定し、接合用接着剤と速硬化性接着剤の混じり合いを防止する技術が知られている。

特許文献１には、接合用接着剤と速硬化性接着剤の混じり合いを防ぎ、仮固定時に所期の接着強度を確保する目的で、振動板が圧電素子の接合用接着剤が塗布されない領域に対向する凹部を設け、この凹部に速硬化性接着剤を用いることにより振動板と圧電素子を固定することが開示されている。

しかし、今までの技術における振動板と圧電素子とを仮固定する構成では、加圧液室は複数の異材質の構成部品からなり、ノズルプレート、液室プレート、振動板を積層接着して構成されている。このため、異材質の線膨張係数の差に伴い、加熱硬化後に反り状の変形を生じる場合があり、反り状の変形を有した振動板と圧電素子を接着固定する構成となってしまう。また、構成部品単体でも加工方法に伴い、反り状の変形を持った構成部品を積層接着する場合もある。例えば特許文献２では、流路プレートを金属板のプレス加工を行うことにより部品精度の向上を図っているが、それにより加工後にプレートの反り状態が生じてしまう。

そのため、圧電素子の中央部と端部において、反り状の変形を有した振動板とが接着することとなり、接着時の加圧状態に差が生じ、端部での圧電素子と振動板との接合が不均一になるという問題があった。さらには、圧電素子の端部側の加圧液室に対しても接合状態に影響を与える可能性があるため、インク吐出速度が吐出位置によって異なる等の特性ばらつきの要因になるという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、振動板及び振動板を有する基板と圧電素子との接合において、接合用接着剤と速硬化性接着剤との混じり合いを防止することができ、端部付近の加圧液室に配置される圧電素子と振動板との接合の不均一を防止できる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、加圧液室の壁の一部を構成する振動板及び該振動板を有する基板が、圧電素子と接着剤により接合され、前記圧電素子により前記振動板を介して前記加圧液室が加圧されることで液滴が吐出される液滴吐出ヘッドであって、前記圧電素子は、前記振動板を有する基板と対向する面であって、前記加圧液室が配置されない領域に凸部を一つ以上有し、前記振動板を有する基板は、前記凸部と嵌合する凹部を一つ以上有していることを特徴とする。

本発明によれば、振動板及び振動板を有する基板と圧電素子との接合において、接合用接着剤と速硬化性接着剤との混じり合いを防止することができ、端部付近の加圧液室に配置される圧電素子と振動板との接合の不均一を防止できる液滴吐出ヘッドを提供することができる。

液滴吐出ヘッドの一例における側面の断面図である。 液滴吐出ヘッドの一例における主要部の斜視図である。 液滴吐出ヘッドの一例における要部をノズル側から見た場合の平面図を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの一例における流路ユニット、圧電アクチュエータ及びフレームの接合工程を説明する模式図である。 本発明の液滴吐出ヘッドにおける圧電素子の接合構成の一例を説明する模式図である。 本発明の液滴吐出ヘッドにおける圧電素子の接合構成の他の例を説明する模式図である。 本発明の液滴吐出ヘッドにおける圧電素子の接合構成の他の例を説明する模式図である。 従来の液滴吐出ヘッドにおける圧電素子の接合構成の一例を説明する模式図である。 従来の液滴吐出ヘッドにおける圧電素子の接合構成の他の例を説明する模式図である。 従来の液滴吐出ヘッドにおける圧電素子の接合構成の他の例を説明する模式図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の概略を示す斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の概略を示す断面図である。

以下、本発明に係る液滴吐出ヘッド及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

＜液滴吐出ヘッド＞
＜＜液滴吐出ヘッドの全体的構成＞＞
まず、図１、図２及び図３を参照して、本発明による液滴吐出ヘッドの全体的構成の一例を説明する。本実施形態の液滴吐出ヘッドは、加圧液室の壁の一部を構成する振動板振動板及び該振動板を有する基板が、圧電素子と接着剤により接合され、前記圧電素子により前記振動板を介して前記加圧液室が加圧されることで液滴が吐出される。

図１は液滴吐出ヘッドの一例における側面の断面図である。図１には、ノズル１、オリフィスプレート２、加圧液室３、チャンバプレート４、個別供給路５、リストリクタプレート６、振動板７、フィルタ８、ダイアフラムプレート９、共通インク供給路１１、フレーム１２、圧電素子１４、ベース部材１５が図示されている。圧電素子１４が変位することにより、振動板７が振動し、加圧液室３の圧力が変化する。これにより、ノズル１から液滴が吐出される。また、共通インク供給路１１はフィルタ８を介して、個別供給路５と連通しており、インクが加圧液室３に供給される。

図２は液滴吐出ヘッドの一例における主要部の斜視図であり、図３は液滴吐出ヘッドの一例における要部をノズル１側から見た場合の平面図を示す模式図である。図２及び図３には、オリフィスプレート２、チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９、圧電アクチュエータ１６が図示されている。
図２及び図３におけるオリフィスプレート２には複数のノズル１が列状に形成されており、チャンバプレート４には加圧液室３が複数形成されている。また、リストリクタプレート６には、共通インク供給路１１と加圧液室３とを連結し、加圧液室３へのインク流入を制御する個別供給路５が複数形成されている。ダイアフラムプレート９には、圧電素子１４の変位を効率よく加圧液室３に伝えるための振動板７が形成されている。また、ダイアフラムプレート９の共通インク供給路１１に面する領域には、多数の小孔で形成されたフィルタ８が設けられている。
なお、ダイアフラムプレート９は本発明における「振動板を有する基板」の一実施形態であり、弾性を有することが好ましい。

以下の説明において、オリフィスプレート２、チャンバプレート４及びリストリクタプレート６を総称する場合は流路プレート２９と称することがある。また、オリフィスプレート２、チャンバプレート４、リストリクタプレート６及びダイアフラムプレート９を組み合わせたものを総称する場合は流路ユニット３０と称することがある。
なお、チャンネルと表記する場合、液滴吐出位置の一単位を意味することがあり、すなわち一つのノズル１及びこれに対応する一つの加圧液室３を有する一単位を意味することがある。

液滴吐出ヘッドにおいて、ノズル１、加圧液室３、個別供給路５の開口形状の加工精度は、液滴吐出ヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。そのため、複数のチャンネル間において、これらのチャンネル精度のバラツキを低く抑えるため、流路プレート２９の製法には高い加工精度が要求される。

例えば特許文献２では、流路プレート２９を金属板のプレス加工を行うことにより加工精度の向上を図ることが提案されている。金属板のプレス加工としては、ステンレスの精密プレス法等が挙げられる。精密プレス法は熱による伸縮の影響を受けないため、他の製造方法として挙げられる電鋳や金属のエッチングなどの加工法と比較して、各チャンネルを位置精度良く形成することが可能である。
しかし、金属板のプレス加工を行うことにより、流路プレートには、板を加圧することによる剪断力が加わるために、プレートに反りや撓みが生じてしまうという問題がある。プレートの反りやうねり、変形にばらつきが生じると、振動板と圧電素子との組合せに関して均一性が十分に得られない場合があった。

本発明において、図２及び図３に示される液滴吐出ヘッドのように、複数の部材を積層することにより形成されている場合、これら複数の部材のうち、加圧液室３を構成する部材の少なくとも一つは、金属板のプレス加工により形成されていることが好ましい。これにより、各チャンネルを位置精度良く形成することが可能である。
詳細は後述の図４等にて行うが、本発明によれば、金属板のプレス加工によりプレートに反りやうねり等が生じた場合であっても、圧電素子との接合を良好に行うことができる。
なお、図２及び図３においては、加圧液室３を構成する部材としては、チャンバプレート４及びリストリクタプレート６が挙げられる。

ダイアフラムプレート９には、圧電素子１４の変位を効率よく伝えるために、圧電素子１４と当接する部分の外周、または外周の一部分の可動部を薄膜部とした振動板７が各々のチャンネルに配設されている。振動板の薄膜部の厚みは、２〜１０μｍが好ましい。
ダイアフラムプレート９及び振動板７は、ニッケル電鋳、ステンレス板のハーフエッチング、又はポリイミドとステンレスの積層板のエッチングにより作製したもの等が挙げられる。特に制限されるものではないが、これらの中でも、電鋳により形成されることが好ましい。

フレーム１２には、圧電アクチュエータ挿入開口部１０と共通インク供給路１１が形成されている。フレーム１２は、インクタンクからインクを共通インク供給路１１まで導くインク導入部１３が接合されており、例えばステンレス材の切削加工又は樹脂材のモールド成型で製作することができる。
また、図２ではフレーム１２の圧電アクチュエータ挿入開口部１０が大きく開口しているように図示されているが、圧電素子１４ごとに仕切りを有するように開口させてもよい。この場合、フレーム１２の剛性を高め、複数のチャンネルを駆動させたときの相互干渉、いわゆるクロストークを低減することができる。

圧電アクチュエータ１６は、複数の圧電素子１４と、それを固定するためのベース部材１５とを有する。圧電素子１４は、加圧液室３、振動板７及びダイアフラムプレート９の各々に対応するように配置され、圧電素子１４の一端面は振動板７に接着される。
圧電素子１４としては、特に制限されるものではないが、例えば積層型圧電素子を用いることができる。
積層型圧電素子としては、特に制限されるものではないが、例えば、厚さ１０〜５０μｍ／層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）と、厚さ数μｍ／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もの等が挙げられる。

流路ユニット３０と圧電アクチュエータ１６のベース部材１５の両端には位置決めするための案内穴が配置されることが好ましい。この場合、流路ユニット３０と圧電アクチュエータ１６との接合組立において、精密加工を行い、位置決めピンによって一時的に連結し、接着することにより精度良く組み立てることができる。

それぞれの圧電素子１４には外部駆動回路から独立した電気信号を送るための個別電極３１及び共通電極があり、外部駆動回路からのケーブルに接続されている。これらの電極により、外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電素子１４に印加され、圧電素子１４は歪を生じる。そして、圧電素子１４は、ベース部材１５上に保持されているため、振動板７に優先的に変位を与えることとなり、加圧液室３の圧力を高め、液滴を吐出する。

液滴吐出ヘッドが液滴を吐出する原理は上記通りであり、記録媒体上にインク画像を形成する装置に用いられる。

図４に、液滴吐出ヘッドの一例における流路ユニット、圧電アクチュエータ及びフレームの接合工程を説明する模式図を示す。接合工程は、（ａ）流路ユニット接合工程、（ｂ）アクチュエータ接合工程、（ｃ）フレーム接合工程からなる。

流路ユニット３０は、図４（ａ）に示すように、それぞれのプレート（オリフィスプレート２、チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９）を積層して、加圧面の平坦度が確保された高剛性の加圧ジグ３８によって加圧されながら接着される。図４（ａ）の矢印は、加圧ジグ３８による加圧の方向を模式的に示したものである。
ここでは、それぞれのプレートはたわみ方向が同一方向となるように積層される。これは、たわみ方向が相反するように積層するとプレート間にギャップなどが生じてしまい、インク流路内でリークを起こす可能性があるためである。

図４（ａ）ではそれぞれのプレートの変極点３７が模式的に示されており、たわみの変極点３７の外側も加圧ジグ３８によってある程度平坦化されるが、圧電アクチュエータ１６と接合できるほどの平坦面とはならない。
しかし、図４（ｂ）に示すように、たわみの変極点３７を圧電アクチュエータ１６の外側にすることにより、圧電アクチュエータ１６と接合する面は平坦化される。そして、流路ユニット３０におけるダイアフラムプレート９は、他の流路プレートの形状にならうことになる。

その後、図４（ｃ）に示すように、圧電アクチュエータ１６に流路ユニット３０を接合したものをフレーム１２に接合する。このとき、流路ユニット３０がフレーム１２側に対して凹となるように接合することにより、流路ユニット３０とフレーム１２とをより密着させることができるため、接合強度を強固にすることができる。この場合、フレーム１２と流路ユニット３０との間でのインク漏れの発生を抑制することができる。
また、剛性の高いフレーム１２と流路ユニット３０とを接合するため、たわみの変極点３７もフレーム１２にならって接合される。

＜＜従来の液滴吐出ヘッド＞＞
次に、従来の液滴吐出ヘッドについて説明する。
図８に、従来技術による振動板７及びダイアフラムプレート９と圧電素子１４の接合構成を示す。説明のために、圧電素子１４とダイアフラムプレート９との間は隙間をあけて図示されている。なお、以下の説明において、加圧液室３が形成される領域であって、インク吐出がなされる領域をインク吐出チャンネル領域と称することがある。

図８では、流路ユニット３０、加圧液室３、圧電素子１４、速硬化性接着剤４１、接合用接着剤４２、凸部４６が図示されている。図８において、インク吐出チャンネル領域の圧電素子１４と振動板７との接合には、接合用接着剤４２が用いられる。接合用接着剤４２は硬化に時間がかかるので、生産性を向上させるため、圧電素子１４の端部側に速硬化性接着剤４１を塗布し、仮固定される。仮固定がされない場合、圧電素子１４とダイアフラムプレート９の接合において、位置ずれが生じ、液滴の吐出不良が生じることがある。

ここで、接合用接着剤４２と速硬化性接着剤４１を用いた場合、これらが混じると硬化不良となる可能性がある。そのため、圧電素子１４の端部付近に凸部４６を設け、この凸部４６により速硬化性接着剤４１が所期の接着面に保持され、接合強度を確保するとともに、インク吐出チャンネル領域側への速硬化性接着剤４１の侵入防止を図る構成としている。

しかし、この構成では図４に示されるような流路ユニット３０が反りを有している場合に問題が生ずる。図９に、従来技術による圧電素子１４と、流路ユニット３０が反りを有している場合の振動板７及びダイアフラムプレート９との接合構成を示す。図９に示されるように、変極点３７から外側の領域において、接合時に流路ユニット３０が圧電素子１４の凸部４６に干渉してしまうこととなる。さらに、インク吐出チャンネル領域においても端部側の駆動部１７数チャンネルにわたって影響を受けてしまうこととなる。これにより、接合加圧が不均一となってしまい、接合が不均一になることで、インク滴の吐出速度などの特性のばらつきが発生する可能性がある。

図１０に、従来技術による上記問題に対応するための接合の構成例を示す。従来では、上記の接合が不均一になるという問題を避けるため、圧電素子１４の凸部４６に対して逃げの部分を設けるという観点から、ダイアフラムプレート９に貫通穴４８を追加した構成にしていた。なお、図１０では、説明のために、ダイアフラムプレート９とリストリクタプレート６との間は隙間をあけて図示されている。
しかし、この構成では、液滴吐出ヘッドの実使用時に、インクのプライミング、パージ、洗浄時に規定以上の負荷がかかるという問題がある。このため、流路ユニット３０の積層接着部にインクリークが発生した場合には、ダイアフラムプレート９に貫通穴４８があることから、インクが圧電アクチュエータ１６側に流れ込み、電気的故障を引き起こす可能性があった。

＜＜本発明の液滴吐出ヘッド＞＞
図５に、本発明における液滴吐出ヘッドの振動板７及びダイアフラムプレート９と圧電素子１４の接合構成の一例を示す。図５では、インク吐出チャンネル領域より圧電素子１４の端部側の位置において、圧電素子１４とダイアフラムプレート９の各々にスリット部４３、４４が設けられている。

本実施形態において、圧電素子１４は、ダイアフラムプレート９と対向する面であって、加圧液室３が配置されない領域に凸部４６を一つ以上有し、ダイアフラムプレート９は、凸部４６と嵌合する凹部４７を一つ以上有していることを特徴とする。なお、図５に示されるように、ダイアフラムプレート９の凹部４７は、ダイアフラムプレート９を貫通しておらず、図１０の貫通穴４８と異なるものである。

図５では、圧電素子１４における凸部４６が複数設けられ、スリット部４３を形成しており、またダイアフラムプレート９における凹部４７が複数設けられ、スリット部４４を形成している。このとき、図示されるように、凸部４６と凹部４７とが嵌合することから、スリット部４３とスリット部４４とがかみ合うこととなる。なお、詳細は後述するが、凸部４６及び凹部４７は複数設けられていることが好ましいが、一つずつであってもよい。

このような構成によれば、圧電素子１４とダイアフラムプレート９の各々のスリット部４３、４４との間にギャップが形成されるので、この形成されるギャップにより接合用接着剤４２と速硬化性接着剤４１の混じり合いを防止することができる。

また、図４に示されるような反りを有する流路ユニット３０の場合について、図６に、本実施形態における液滴吐出ヘッドの圧電素子１４とダイアフラムプレート９との接合構成を説明する模式図を示す。これによれば、反りを有する流路ユニット３０の場合であっても、変極点３７から外側における反りの影響がある領域についても、スリット部４３、４４が櫛歯状になることで流路ユニット３０の反りの逃げを持つことができる。これと同時に、速硬化性接着剤４１が接合用接着剤４２側に侵入することを効果的に防ぐことができる。

このため、図４（ｂ）に示されるようなアクチュエータ接合工程において、流路ユニット３０の反りの逃げを持つことができ、インク吐出チャンネル領域への反りの影響を少なくすることができるため、圧電素子１４と振動板７との接着を均一化することができる。これにより、振動板７の変位をインク吐出チャンネル領域内において均一化することができ、吐出チャンネルの配置位置によってインク吐出速度が異なる等の特性ばらつきを低減することができる。

よって、本発明によれば、振動板７及びダイアフラムプレート９と圧電素子１４の接合において、接合用接着剤４２と速硬化性接着剤４１との混じり合いを防止することができ、インク吐出チャンネル領域において、端部側に配置される圧電素子１４と振動板７との接合を均一化することができる。

圧電素子１４に凸部４６（又はスリット部４３）を形成する方法としては、特に制限されるものではないが、例えばダイシングソー等を用いてダイシング加工を行うことによりスリット加工を施す方法等が挙げられる。
ダイアフラムプレート９に凹部４７（又はスリット部４４）を形成する方法としては、特に制限されるものではないが、例えばエッチング又は電鋳によりパターン形成する方法等が挙げられる。これらの中でも電鋳により形成されるのが好ましい。
電鋳により形成される場合、通常、振動板は圧電素子の変位を効率よく伝えるために電鋳法により可動部を薄膜とした２層構造とする場合が多く、それと同じ層間厚さに設定することで、従来の製造プロセスを変えることなく製造することができる。

次に、圧電素子１４とダイアフラムプレート９のスリット部４３、４４との間に形成されるギャップについて説明する。図５に示されるように、ギャップをα、圧電素子１４の櫛幅をβ、ダイアフラムプレート９のスリット幅をγとすると、α＝（γ−β）／２となる。ただし、γ≧βである。

ギャップ（α）は、圧電素子１４の櫛幅（β）、振動板のスリット幅（γ）により調整することができるため、条件に応じて適宜変更が可能である。例えば速硬化性接着剤４１の粘度に応じた適切な寸法に設定することで、接着剤の侵入防止を最適に防止することができる。
このため、上記α、β、γの値は特に制限されるものでないが、圧電素子１４のスリット部４３形成において、インク吐出チャンネル領域における分割溝１１３の溝幅と等しい場合、インク吐出チャンネル領域の溝加工と同様の加工条件で形成できるため好ましい。

ダイアフラムプレート９は圧電素子１４の変位を効率よく伝えるために、圧電素子１４の方向に対して、厚肉部と薄肉部の順で構成される積層構造とする場合が多い。薄肉部はダイアフラムプレート９における可動部となり、圧電素子１４側の最表層として形成される。この場合、凹部４７は薄肉部に形成されていることが好ましい。また、その場合、凹部４７の深さは薄肉部の膜厚より小さいことが好ましい。これにより、従来の製造プロセスを変えることなく製造が可能となる。

また、圧電素子１４における凸部４６の高さと、ダイアフラムプレート９における凹部４７の深さとの関係は特に制限されるものではなく、条件に応じて適宜変更が可能である。そのため、凸部４６の高さが、凹部４７の深さよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

図５では、圧電素子１４において、凸部４６と隣接して谷部４９が形成されている。本発明においては、谷部４９は形成されていてもよく、形成されていなくてもよい。谷部４９は、凸部４６を形成するための前段階として形成されることが多い。そのため、谷部４９が形成されていると、凸部４６を形成しやすくなり好ましい。なお、谷部４９の深さは、特に制限されるものではなく、圧電素子１４の厚みより小さければよい。

図７に、本発明における液滴吐出ヘッドの振動板７及びダイアフラムプレート９と圧電素子１４の接合構成について、他の例を説明する模式図を示す。図７に示されるように、圧電素子１４の端部付近に１個所の凸部４６を設け、ダイアフラムプレート９側に圧電素子１４の１個所の凹部４７を設ける構成としてもよい。なお、この場合、凹部４７は、凸部４６の逃げの部分として機能する。

このとき、凸部４６を狭幅にした場合は、速硬化性接着剤４１の侵入を防止する効果が低くなるため、広幅にすることが好ましい。広幅にする場合、ダイアフラムプレート９に薄膜の角穴層を広範囲に設けることになり、薄膜の角穴層は加圧されない範囲となるため、圧電素子１４とダイアフラムプレート９の接合状態を考慮し、適宜幅を調整すればよい。

また、本発明に用いられる接着剤について説明する。
速硬化性接着剤４１としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。例えば瞬間接着剤を用いることも可能である。この他にも、紫外線硬化型接着剤などの光硬化接着剤も速硬化性接着剤４１として用いることができる。特に、速硬化性接着剤４１として紫外線硬化型接着剤を用いれば、短時間で硬化させることができる。
接合用接着剤４２としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。例えば、エポキシ系接着剤等が挙げられる。

＜画像形成装置＞
以上に説明した本発明による液滴吐出ヘッドを用いる画像形成装置の一例を図１１及び図１２により説明する。図１１は画像形成装置の概略斜視図、図１２は同装置の内部構成を説明するための概略断面図である。

この画像形成装置は、装置本体３０１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、それに搭載した液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部３０２、液滴吐出ヘッドの圧電素子に記録信号に応じた駆動信号を印加したり、モーター類を駆動させたりするための制御回路を搭載した回路基板等を収納している。また、装置本体３０１の下部には前方側から多数枚の用紙３０３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイ）３０４を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙３０３を手差しで給紙するための手差しトレイ３０５を開倒することができ、給紙カセット３０４或いは手差しトレイ３０５から給送される用紙３０３を取り込み、印字機構部３０２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３０６に排紙する。

印字機構部３０２は、左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１１と従ガイドロッド３１２とでキャリッジ３１３を主走査方向（図１２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。このキャリッジ３１３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よる液滴吐出ヘッド３１４を、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ３１３には液滴吐出ヘッド３１４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ３１５を交換可能に装着している。なお、ＹＭＣＫのインク滴を吐出する１個の液滴吐出ヘッドを用いることもできる。

インクカートリッジ３１５は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド３１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。このとき、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド３１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。

ここで、キャリッジ３１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド３１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド３１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ３１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター３１７で回転駆動される駆動プーリ３１８と従動プーリ３１９との間にタイミングベルト３２０を張装している。このタイミングベルト３２０をキャリッジ３１３に固定し、主走査モーター３１７の正逆回転によりキャリッジ３１３が往復駆動される。

一方、給紙カセット３０４にセットした用紙３０３を液滴吐出ヘッド３１４の下方側に搬送するために、給紙カセット３０４から用紙３０３を分離給送する給紙ローラ３２１及びフリクションパッド３２２と、用紙３０３を案内するガイド部材３２３と、給紙された用紙３０３を反転させて搬送する搬送ローラ３２４と、この搬送ローラ３２４の周面に押し付けられる搬送コロ３２５及び搬送ローラ３２４からの用紙３０３の送り出し角度を規定する先端コロ３２６とを設けている。搬送ローラ３２４は副走査モーター３２７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ３１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ３２４から送り出された用紙３０３を液滴吐出ヘッド３１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材３２９を設けている。この印写受け部材３２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３０３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３３１、拍車３３２を設けている。さらに用紙３０３を排紙トレイ３０６に送り出す排紙ローラ３３３及び拍車３３４と、排紙経路を形成するガイド部材３３５、３３６とを配設している。

記録時には、前記制御回路によって、キャリッジ３１３を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド３１４を駆動することにより、停止している用紙３０３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３０３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３０３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３０３を排紙する。

また、キャリッジ３１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド３１４の吐出不良を回復するための回復装置３３７を配置している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ３１３は、印字待機中には回復装置３３７側に移動させられてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド３１４のインク吐出口部分をキャッピングされ、吐出口部分を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全てのノズルのインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド３１４の吐出口部分を密封し、チューブを通して吸引手段でノズルからインクとともに気泡等を吸い出す。そして、吐出口部分に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

１ ノズル
２ オリフィスプレート
３ 加圧液室
４ チャンバプレート
５ 個別供給路
６ リストリクタプレート
７ 振動板
８ フィルタ
９ ダイアフラムプレート
１０ 圧電アクチュエータ挿入開口部
１１ 共通インク供給路
１３ インク導入部
１２ フレーム
１４ 圧電素子
１５ ベース部材
１６ 圧電アクチュエータ
１７ 非駆動部
１８ 駆動部
２９ 流路プレート
３０ 流路ユニット
３１ 個別電極
３７ 変極点
３８ 加圧ジグ
４１ 速硬化性接着剤
４２ 接合用接着剤
４３、４４ スリット部
４６ 凸部
４７ 凹部
４８ 貫通穴
４９ 谷部
１１３ 分割溝
３０１ 装置本体
３０２ 印字機構部
３０３ 用紙
３０４ 給紙カセット
３０５ 手差しトレイ
３０６ 排紙トレイ
３１１ 主ガイドロッド
３１２ 従ガイドロッド
３１３ キャリッジ
３１４ 液滴吐出ヘッド
３１５ インクカートリッジ
３１７ 主走査モーター
３１８ 駆動プーリ
３１９ 従動プーリ
３２０ タイミングベルト
３２１ 給紙ローラ
３２２ フリクションパッド
３２３、３３５、３３６ ガイド部材
３２４ 搬送ローラ
３２５、３３１ 搬送コロ
３２６ 先端コロ
３２７ 副走査モーター
３２９ 印写受け部材
３３３ 排紙ローラ
３３２、３３４ 拍車
３３７ 回復装置

特開２００３−２７６２０７号公報 特許第５５１５４６９号公報

Claims (7)

1. 加圧液室の壁の一部を構成する振動板及び該振動板を有する基板が、圧電素子と接着剤により接合され、前記圧電素子により前記振動板を介して前記加圧液室が加圧されることで液滴が吐出される液滴吐出ヘッドであって、
   前記圧電素子は、前記振動板を有する基板と対向する面であって、前記加圧液室が配置されない領域に凸部を一つ以上有し、
   前記振動板を有する基板は、前記凸部と嵌合する凹部を一つ以上有していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記凸部及び凹部が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記凸部は、前記圧電素子のダイシング加工により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記振動板を有する基板は、前記圧電素子の方向に対して、厚肉部と薄肉部の順で構成され、前記凹部は薄肉部に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記振動板を有する基板は、電鋳により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記液滴吐出ヘッドは、複数の部材を積層することにより形成され、前記複数の部材のうち、前記加圧液室を構成する部材の少なくとも一つは、金属板のプレス加工により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。