JP4986546B2

JP4986546B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法

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Publication number: JP4986546B2
Application number: JP2006237507A
Authority: JP
Inventors: 貢入野田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: US20080055362A1; JP2008055828A; US7950780B2

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、「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をも意味する。また、「液体」とは、記録液、インクに限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではない。また、「液体吐出装置」とは液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されない。

液体吐出ヘッドとしては、個別流路（以下「加圧液室」ともいう。）内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子などで構成される圧電アクチュエータを用いたもの、発熱抵抗体などで構成されるサーマルアクチュエータを用いたもの、静電力を発生する静電アクチュエータを用いたものなどが知られている。

ところで、液体吐出ヘッドにおいては、液体を充填するときに流路内に気泡が残留すると、ノズルから液滴を吐出することができなくなったり（ノズルダウン）、液滴の吐出方向が曲がったりするなどの吐出不良が生じることから、気泡排出性を向上することが求められている。そのため、従来から流路の内壁面に対して親水化或いは撥水化の表面処理を施したヘッドが知られている。

例えば、特許文献１にはノズルの内壁面に親水化処理を施すことが記載されている。
特開昭６１−１４１５６５号公報

特許文献２には、インクジェットプリンタヘッド本体のインクと接する部位に撥水処理を施すことが記載されている。
特開２００１−１７９９９６号公報

特許文献３には、流路と該流路と連通するノズルを有し、流路の一部又は全体が圧電材料で構成され、流路のインクと接する面に絶縁層を形成し、流路の絶縁層上にアルミナまたはジルコニアからなる親水膜により被覆されている構成としたインクジェットヘッドが記載されている。
特許第３１７３１８７号公報

特許文献４には、液体を吐出するオリフィスを構成する部材の外表面であるフェイス面は超親水性を有する材料でコーティングされているヘッドが記載されている。
特開２００１−１９５５９９号公報

特許文献５には、天板部材の共通液室内壁から吐出口に至るまでの全インク流路内壁に光触媒機能を有する無機質の親水性物質からなる膜が直接形成されているヘッドが記載されている。
特開平１１−１９８３７７号公報

特許文献６には、インク流路を限界する壁状の部材を形成した第１基板と吐出口及びインク流の上面を限界する第２基板とを、インクに対する濡れ性が第２基板と同等以上の接着層を介して接合したヘッドが記載されている。
特開昭６３−１２２５５１号公報

特許文献７には、樹脂成形ノズル構成部材を圧力室側から酸素プラズマドライエッチングしてノズルを貫通させたヘッドが記載されている。
特開平１１−０５８７４５号公報

特許文献８には、インクキャビティを有する流路板と、インクキャビティに対応する駆動圧電体を複数の溝部により区画し、更に溝部に弾性体からなる充填材を充填した圧電体とを、吸水率の小さい薄膜部材を介して接合したヘッドが記載されている。
特開平０５−１５５０１５号公報

しかしながら、例えば、特許文献３に記載のヘッドのように、流路のインクと接する面に絶縁層を形成し、流路の絶縁層上にアルミナまたはジルコニアからなる親水膜により被覆されている構成としたものにあっては、具体的には、絶縁層は有機絶縁層を熱分解ＣＶＤ法によって形成するため、流路内部において膜厚や膜質分布を生じ、このような有機絶縁膜表面上に親水膜としてアルミナゾルやジルコニウムゾルを希釈した液体を循環させて熱処理を行いコーティングしているので、下地の有機絶縁膜の膜厚や膜質分布の影響を受け、その親水特性は流路によってばらつきを生じ均一な気泡排出特性が得られないといった課題がある。

一方、特許文献１、２、４、５、７に記載されているように、流路の内壁面に直接親水化処理膜、或いは、撥水化処理膜を形成したものあっては、流路を形成している部材の材質の影響を受け易く、親水性或いは撥水性にバラツキが生じるという課題がある。また、流路の内壁面に撥水化処理を行ったものは気泡排出性が悪いという課題もある。

ところで、画像形成装置においては、より高品位な画像を、より速い印刷速度で出力できることが求められるようになっているが、特に印刷速度の向上に対して、ヘッドの長尺化が試みられており、媒体の幅全領域を覆うことのできるフルライン型ヘッドも実用化されつつある。

このようなライン型ヘッドなどの長尺ヘッドにおいては、個別液室を形成する流路部材も大型化することになり、より低コストで複雑な流路形状を形成しようとする場合、シリコンなどの高価な部材を用いるよりは、ＳＵＳなどの金属部材の積層構造、例えば２層構造を採用することが好ましい。

この場合、流路部材は複数の金属部材を接着剤で接合することになるが、接液性を考慮すると、エポキシ樹脂のような親水性の低い接着剤を用いることになる。しかしながら、個別流路の内壁面の一部の親水性が低いと上述したように気泡排出性が悪くなるという課題を生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、流路部材の材料選択の幅を広げつつ気泡排出性を向上する液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置及び画像形成装置、この液体吐出ヘッドの製造方法を提供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、
液体を吐出するノズルが連通する複数の個別流路を形成する流路部材を有し、
前記流路部材は複数の部材が接着剤で接合されて構成され、
前記個別流路の側壁面には前記接着剤の層が形成され、
前記接着剤の層は、光照射により親水作用を示す光触媒作用を有する物質を含む
構成とした。

本発明に係る液体吐出装置及び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の製造方法は、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する方法であって、個別流路を形成する流路部材を構成する複数の部材にスプレー法で前記光触媒作用を有する物質を含む接着剤を塗布して、複数の部材を接合する構成とした。

本発明によれば、個別流路を形成する流路部材として接液性を考慮することなく選択することができて材料選択の幅が広がるとともに、光触媒作用を有する物質を含む層を有することで気泡排出性が向上する。また、光触媒作用を有する層で接着剤も覆われるため、接着剤に直接液が接することがなく、接液性を考慮することなく接着剤を選定することができ、材料選択の幅が広がる。

本発明に係る液体吐出装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出を行うことができる。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、安定した滴吐出を行うことができ、高画質画像を形成できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する方法であって、個別流路を形成する流路部材を構成する複数の部材にスプレー法で光触媒作用を有する物質を含む接着剤を塗布して、複数の部材を接合する構成としたので、簡単なプロセスで本発明に係る液体吐出ヘッドを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、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は同液体吐出ヘッドの側面説明図、図２は同じく平面説明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う液室並び方向と直交する方向に沿う断面説明図、図４は液室並び方向に沿う断面説明図図である。

この液体吐出ヘッドＨは、ＳＵＳ基板で形成した流路基板（液室基板）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板２と、流路基板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）を吐出するノズル４が連通する個別流路としての加圧液室（圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、加圧液室６に液体であるインク（記録液）を供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、複数の加圧液室６に記録液を供給する共通液室８を形成している。なお、共通液室８には図示しない記録液タンクから供給路を介して記録液が供給される。

ここで、流路基板１は、複数の部材であるリストリクタプレート１Ａとチャンバーブレート１Ｂとを接着剤２１によって接合して構成している。この流路基板１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜きなどの機械加工することで、各加圧液室６、流体抵抗部７、共通液室８などの開口をそれぞれ形成している。なお、流体抵抗部７は、リストリクタプレート１Ａの部分を開口し、チャンバーブレート１Ｂの部分を開口しないことで形成している。

振動板２は、流路基板１を構成するチャンバーブレート１Ｂに接着剤２１で接着接合している。この振動板２は、例えば、ポリイミドなどの樹脂部材１１ＡにＳＵＳ基板から形成した凸部１１Ｂを接合して形成している。この他、例えば、ニッケルの金属プレートから形成したものなどを用いることもできる。なお、上述したように流体抵抗部７の振動板２側のチャンバーブレート１Ｂを振動板２と接合することで、振動板２の薄いポリイミドなどの樹脂部材１１Ａを介して加圧液室６内の圧力が外部に逃げることを防ぎ、効率的に液滴を吐出することが可能になる。

ノズル板３は、各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍの多数のノズル４を形成し、流路基板１のリストリクタプレート１Ａに接着剤接合している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、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。

そして、振動板２の面外側（加圧液室６と反対面側）に凸部１１Ｂを介して各加圧液室６に対応して圧力発生手段（アクチュエータ手段）を構成する積層型圧電素子１２Ａをそれぞれ接合し、また、液室６間の隔壁に対応して支柱部１２Ｂを接合している。複数の圧電素子１２Ａ及び支柱部１２Ｂは、ベース部材１３に接合した１つの圧電素子部材１２に溝加工（スリット加工）によって分断することなく形成したものであり、圧電素子部材１２は複数個圧電素子１２Ａ及び支柱部１２Ｂの並び方向に沿ってベース部材１３上に固定配置している。なお、支柱部１２Ｂも圧電素子であるが駆動電圧を印加しないので単なる支柱部となっているだけである。また、圧電素子１２Ａの一端面には駆動波形を与えるためのＦＰＣケーブル１４を接続している。

なお、圧電素子１２Ａの圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子１２Ａの圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。

ベース部材１３は金属材料で形成することが好ましい。ベース部材１３の材質（材料）が金属であれば、圧電素子１２Ａの自己発熱による蓄熱を防止することができる。

さらに、振動板２の周囲にはフレーム部材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、振動板２の樹脂部材１１Ａで構成した変形可能な部分としてのダイアフラム部１９を介して共通液室８に隣接するバッファ室１８を形成している。ダイアフラム部１９は共通液室８及びバッファ室１８の壁面を形成する。なお、バッファ室１８と共通液室８との間の壁部を形成する変形可能な部分としてのダイアフラム部１９を、振動板２を構成する部材で形成しているが、振動板２と兼用せずに別部材とすることもできる。

また、フレーム部材１７にはこのバッファ室１８と外部（大気）とを連通する連通路２０を形成している。この場合、連通路２０はノズル４が形成された面と反対側（フレーム部材１７の面）に開口することで大気と連通する。つまり、ノズル面側に開口させると、ノズル面をワイピングしたときなどに記録液が連通路２０を通じてバッファ室１８内に侵入するおそれがある（そのため、所謂ノズルカバーなどで覆われた空間に開口させる必要がある。）、ノズル面とは反対側に開口することでバッファ室１８内への記録液の侵入を防止することができる。

また、連通路２０はダイアフラム部１９に対向しない位置に形成している。これにより、連通路２０内に異物が挿入されてダイアフラム部１９が損傷されることを防止できる。

また、この液体吐出ヘッドでは、圧電素子１２Ａ及び支柱部１２Ｂは３００ｄｐｉの間隔で形成し、それが対向して２列に並んでいる構成としている。また、加圧液室６及びノズル４は１列１５０ｄｐｉの間隔で２列を千鳥状に並べて配置しており、３００ｄｐｉの解像度を１スキャンで得ることができる。この場合、１列に並ぶ複数の圧電素子１２は、交互に駆動する圧電素子１２Ａと単なる支柱部となる駆動されない圧電素子１２Ｂとなる。

また、上述したようにこの液体吐出ヘッドは、ほとんどの部材をＳＵＳから形成し、その熱膨張係数を揃えているので、ヘッドの組立中、あるいは、使用中における熱膨張による種々の不具合を避けることができる。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子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１２Ａが収縮し、振動板２が下降して加圧液室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１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板２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内の記録液が加圧され、ノズル４から記録液の滴が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子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２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８から加圧液室６内に記録液が充填される。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。

そして、この液体吐出ヘッドでは、液滴吐出に伴って加圧液室６から共通液室８に圧力変動が伝播した場合、共通液室８内に圧力変動が伝播したときには、バッファ室１８のダイアフラム部１９が変形（変位）して圧力変動が吸収される。

このとき、多数のノズル４が同時に駆動されて液滴が吐出され、共通液室８に大きな圧力変動が伝播された場合でも、バッファ室１８が連通路２０を介して外部に連通しているので、ダイアフラム部１９は十分に変形することができて、大きな圧力変動でも効率的に吸収することができる。

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。

そこで、この液体吐出ヘッドにおける流路部材１の構成について詳細に説明する。
流路部材１は、前述したように、複数の部材であるリストリクタプレート１Ａとチャンバーブレート１Ｂとを接着剤２１によって接合したものである。この接着剤２１として、光照射により親水性を示す光触媒作用を有する物質、例えば酸化チタンを含有する接着剤を用いている。そして、リストリクタプレート１Ａ及びチャンバーブレート１Ｂの内側壁面、つまり、加圧液室６の側壁面、流体抵抗部７の側壁面及び液体の流れに沿う方向の面、共通液室８の側壁面には、接着剤２１の層（接着剤層）２１ａ〜２１ｅを形成し、接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面は光触媒作用を発現させて親水性を持たせている。

ここで、この本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を適用したこの液体吐出ヘッドの製造工程について説明すると、上述した光触媒作用を有する物質、例えば酸化チタンを含有する接着剤２１を、リストリクタプレート１Ａ及びチャンバーブレート１Ｂの一方若しくは他方に、スプレー法によって塗布した後、リストリクタプレート１Ａ及びチャンバーブレート１Ｂを接合する。

このようにスプレー法によって接着剤２１を塗布することで、リストリクタプレート１Ａの内壁面には上述したように光触媒作用を有する物質を含む接着剤層２１ａ〜２１ｅが形成される。また、この場合、スプレー法によって接着剤２１を塗布することで、接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面には着滴したときにモホロジーが形成されて滑らかな凹凸が生じる。

そこで、接着剤２１による接合を行った後、光触媒作用を有する物質である酸化チタンを含有する接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面に対してＵＶ光を照射して光触媒作用を有する物質の光触媒作用を顕現化させる処理を行うことで、効率的に接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面を親水性に改質させる。あるいは、接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面に対してＯ_２プラズマ処理を行うことで、プラズマ処理による表面の凹凸形成と同時に、Ｏ_２プラズマの発光波長であるＵＶ光の照射が行われて、効率的に接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面を親水性に改質させることができる。

これにより、加圧液室６の側壁面を形成している接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面が親水性（親水性とは、吐出する液体に対する静的接触角が２０°以下の状態をいう。）を持つことになり、この液体吐出ヘッドに液体を充填するときに気泡が付着しにくくなり、気泡排出性が向上する。それとともに、光触媒作用を有する物質を流路部材１（リストリクタプレート１Ａ及びチャンバーブレート１Ｂ）に直接塗布などによって成膜しているのではなく、接着剤２１の層が介在するので、光触媒作用は流路部材１の材質などによる影響を受けることがなく、親水性の特性が安定する。この結果、流路部材となる部材として、本実施形態のようにＳＵＳなどの相対的にコストが安価な部材を用いることができ、しかも複数の部材の接合を行うことによって所要の流路形状も確保することができるので、流路部材の材料選択の幅が広がる。また、光触媒作用により接着剤２１の濡れ性が改善するため、接着剤の基体は接液性の良好な撥水系の樹脂材料を選定することができ、ヘッドの接合信頼性、耐久性も向上する。

また、本実施形態では、新たに光触媒作用を有する物質を接着剤層の表面にコーティングする工程が不要となるためコストの低減も図れる。なお、光触媒作用の効果である親水性と浄化作用の長期的な効果を確保するために、接着剤にシリカ（ＳｉＯ_２）微粒子を含有させることもできる。この場合、このシリカは複数の部材間の接合を安定して行うためのギャップを形成するためのギャップ剤としても機能させることができる。

また、加圧液室６の側壁面を形成している接着剤層２１ａ〜２１ｅの表面が凹凸形状であることから、この点でも気泡が付着しにくくなり、気泡排出性が向上する。この場合、上述したようにモホロジーによる滑らかな凹凸形状をそのまま利用しても気泡排出性が向上するし、あるいは、Ｏ_２プラズマ処理による粗面化を行っても気泡排出性が向上する。

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は同ヘッドの液室並び方向と直交する方向に沿う断面説明図、図６は液室並び方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドでは、流路部材１を構成する複数の部材であるリストリクタプレート１Ａとチャンバーブレート１Ｂとを接合する接着剤２２として、第１実施形態と異なり、光触媒作用を有する物質を含有しない通常のエポキシ系樹脂接着剤を用いて、リストリクタプレート１Ａ及びチャンバーブレート１Ｂの一方若しくは他方にスプレー法によって塗布して、リストリクタプレート１Ａ及びチャンバーブレート１Ｂを接合している。

このようにスプレー法によって接着剤２２を塗布することで、リストリクタプレート１Ａの内壁面、つまり、加圧液室６の側壁面、流体抵抗部７の側壁面及び液体の流れに沿う方向の面、共通液室８の側壁面に、接着剤２２の層（接着剤層）２２ａ〜２２ｅが形成される。また、この場合、スプレー法によって接着剤２２を塗布することで、接着剤層２２ａ〜２２ｅの表面には着滴したときにモホロジーが形成されて凹凸が生じる。

さらに、この接着剤層２２ａ〜２２ｅの表面に光照射により親水性を示す光触媒作用を有する物質からなる層（以下「光触媒層」という。）２３を形成した。具体的には、光触媒作用を有する物質としては酸化チタンを用いた。そして、接着剤層２２ａ〜２２ｅの表面をアルコールで希釈した後、スプレーコーティング、スピンコーティング、ディッピング等の方法により、有機チタン化合物を接着剤層２２ａ〜２２ｅの表面に塗布し加熱乾燥して光触媒層２３を形成し、ＵＶ光を照射した。或いは、無機チタン化合物の水溶液を上記の方法で塗布して過熱乾燥を行って光触媒層２３を形成することもできる。

この場合、光触媒層２３は接着剤層の表面に形成し、流路部材１の側壁面に直接形成しないので、流路部材１を構成する材料の影響を受けることなく、光触媒作用を有する物質の層（光触媒層２３）を側壁面に形成することができる。つまり、上記第１実施形態と同様に、流路部材となる部材として、本実施形態のようにＳＵＳなどの相対的にコストが安価な部材を用いることができ、しかも複数の部材の接合を行うことによって所要の流路形状も確保することができるので、流路部材の材料選択の幅が広がる。また、光触媒作用を有する層２３で接着剤２２ａ〜２２ｅも覆われるため、接着剤に直接液が接することがなく、接液性を考慮することなく接着剤を選定することができ、材料選択の幅が広がる。

また、加圧液室６の側壁面を形成している光触媒層２３が親水性を持つことになり、この液体吐出ヘッドに液体を充填するときに気泡が付着しにくくなり、気泡排出性が向上する。さらに、光触媒層２３の酸化による表面の清浄作用により液充填中における分散された固体成分の側壁表面への付着による親水性劣化を抑制できるため、長期間にわたって安定した気泡排出特性を得ることができる。

また、上述したようにモホロジーによる滑らかな凹凸形状が接着剤層２２ａ〜２２ｅの表面に形成されることから、光触媒層２３の表面もその滑らかな凹凸形状が再現されることでも気泡排出性が向上する。Ｏ_２プラズマ処理によって別途光触媒層２３の表面の粗面化を行っても気泡排出性が向上する。

なお、上記実施形態と同様に、光触媒作用の効果である親水性と浄化作用の長期的な効果を確保するために、接着剤にシリカ（ＳｉＯ_２）微粒子を含有させることもできる。この場合、このシリカは複数の部材間の接合を安定して行うためのギャップを形成するためのギャップ剤としても機能させることができる。

また、ＵＶ光照射を行うことによって、自然光よりも効率的に親水化を行うことができる。

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液体吐出装置を含む画像形成装置の一例について図７を参照して説明する。なお、図７は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
この画像形成装置は、媒体の印字領域幅以上の長さのノズル列（ノズル４を並べたもの）を有するフルライン型ヘッドからなる記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置である。

この画像形成装置は、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１０１ｋ、１０１ｃ、１０１ｍ、１０１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド１０１）という。）を備え、各記録ヘッド１０１はノズル４を形成した面を下方に向けて図示しないヘッドホルダに装着している。また、各記録ヘッド１０１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１０２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１０１と維持回復機構１０２とを相対的に移動させて、記録ヘッド１０１のノズル面に維持回復機構１０２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１０１は、用紙搬送方向上流側から、ブラック、シアン、マゼンダ、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記録液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１０３は、用紙１０４を載置する底板１０５と、用紙１０４を給送するための給紙コロ（半月コロ）１０６を備えている。底板１０５はベース１０８に取り付けられた回転軸１０９を中心に回転可能であって、加圧ばね１１０によって給紙コロ１０６側に付勢されている。なお、給紙コロ１０６に対向して、用紙１０４の重送を防止するため、人工皮、コルク材等の摩擦係数の大きい材質からなる図示しない分離パッドが設けられている。また、底板１０５と給紙コロ１０６の当接を解除する図示しないリリースカムが設けられている。

そして、この給紙トレイ１０３から給紙された用紙１０４を搬送ローラ１１２とピンチローラ１１３との間に送り込むために用紙１０４を案内するガイド部材１１０、１１１を設けている。

搬送ローラ１１２は、図示しない駆動源によって回転されて、送り込まれる用紙１０４を記録ヘッド１０１に対向して配置したプラテン１１５に向けて搬送する。プラテン１１５は、記録ヘッド１０１と用紙１０４とのギャップを維持することができるものであれば、剛体構造体でもよいし、搬送ベルトなどを用いることもできる。

プラテン１１５の下流側には、画像が形成された用紙１０４を排紙するための排紙ローラ１１６及びこれに対向する拍車１１７を配置し、排紙ローラ１１６によって画像が形成された用紙１０４を排紙トレイ１１８に排紙する。

また、排紙トレイ１１８と反対側には、用紙１０４を手差し給紙するための手差しトレイ１２１と、手差しトレイ１２１に載置された用紙１０４を給紙する給紙コロ１２２を配置している。この手差しトレイ１２１から給紙される用紙１０４はガイド部材１１１に案内されて搬送ローラ１１２とピンチローラ１１３との間に送り込まれる。

この画像形成装置においては、待機状態では、リリースカムが給紙トレイ１０３底板１０５を所定位置まで押し下げ、底板１０５と給紙コロ１０６との当接を解除している。そして、この状態で、搬送ローラ１１２が回転されることによって、この回転駆動力が図示しないギア等により給紙コロ１０６及び図示しないリリースカムに伝達されて、リリースカムが底板１０５から離れて底板１０５が上昇し、給紙コロ１０６と用紙１０４が当接し、給紙コロ１０６の回転に伴って用紙１０４がピックアップされて給紙が開始され、図示しない分離爪によって一枚ずつ分離される。

そして、給送コロ１０６の回転によって用紙１０４がガイド部材１１０、１１１に案内されて搬送ローラ１１２とピンチローラ１１３との間に送り込まれ、搬送ローラ１１２によって用紙１０４がプラテン１１５上に送り出される。その後、用紙１０４の後端は給紙コロ１０６のＤカット部に対向して当接が解除され、搬送ローラ１１２によってプラテン１１５上に搬送される。なお。給紙コロ１０６と搬送ローラ１１２との間に、補助的に、搬送回転対を設けることもできる。

このようにしてプラテン１１５上を搬送される用紙１０４に対して、記録ヘッド１から液滴を吐出して画像を形成し、画像が形成された用紙１０４は排紙ローラ１１６によって排紙トレイ１１８に排紙される。なお、画像形成時における紙搬送の速度と液滴吐出のタイミングは図示しない制御部によって制御される。

このように、気泡排出性の高い本発明に係るライン型の液体吐出ヘッドを備えることによって、安定した滴吐出特性が得られるので、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液体吐出装置を含む画像形成装置の他の例について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図９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２０１Ａ、２０１Ｂ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２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）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つのノズル列を有し、記録ヘッド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、記録ヘッド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。

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ヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」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３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０ｋ、２１０ｃ、２１０ｍ、２１０ｙ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図２０の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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット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。

このようなシリアル型画像形成装置であっても、気泡排出性の高い本発明に係る液体吐出ヘッドを備えることによって、安定した滴吐出特性が得られるので、高速で高画質画像を記録できるようになる。

なお、上記実施形態では本発明に係る液体吐出装置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も適用することができる。また、記録液以外の液体を用いる液体吐出装置や画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態の側面説明図である。同じく平面説明図である。図２のＡ−Ａ線に沿う液室並び方向と直交する方向の断面説明図である。同じく液室並び方向の断面説明図である。本発明に係る液体吐出ヘッドの液室並び方向と直交する方向の断面説明図である。同じく液室並び方向の断面説明図である。本発明に係る液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置を備えた本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。本発明に係る液体吐出装置を含む画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。同じく要部平面説明図である。

符号の説明

１…流路部材
２…振動板
３…ノズル板
４…ノズル
５…ノズル連通路
６…加圧液室
８…共通液室
１２Ａ…圧電素子
１３…ベース部材
１８…バッファ室
１９…ダイアフラム部
２０…連通路
２１…接着剤
２１ａ〜２１ｅ…接着剤層
２２…接着剤
２３…光触媒層
１０１…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１３４…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）

Claims

液体を吐出するノズルが連通する複数の個別流路を形成する流路部材を有し、
前記流路部材は複数の部材が接着剤で接合されて構成され、
前記個別流路の側壁面には前記接着剤の層が形成され、
前記接着剤の層は、光照射により親水作用を示す光触媒作用を有する物質を含む
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記個別流路の側壁面に形成された光触媒作用を有する前記接着剤の層の表面は凹凸が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
液体吐出ヘッドから液滴を吐出する液体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする液体吐出装置。
液体吐出ヘッドから液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の液体吐出ヘッドを製造する方法であって、前記個別流路を形成する流路部材を構成する複数の部材にスプレー法で前記光触媒作用を有する物質を含む接着剤を塗布して、前記複数の部材を接合することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。