JP5471459B2 - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

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としてインクジェット記録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。

このような液体吐出記録方式の画像形成装置に使用される液体吐出ヘッドは、一般に、液滴を吐出する複数のノズル列を有し、各ノズルが連通した複数の加圧液室（加圧室、圧力室、個別液室などとも称される）を有し、複数の加圧液室に共通液室（共通流路）から供給路部を介してインクを供給する構成とされている。

ところで、画像形成装置としては、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。そのため、ノズルの数及び密度共に増加する傾向にあり、その結果、加圧液室間の間隔が狭くなり、また駆動周波数も高くなる傾向にある。

このようにノズル数の増加、高密度化に伴って加圧液室間隔が狭くなると、所要の加圧液室に滴吐出を行う圧力を加えたときに、他の隣接する加圧液室にも圧力変動が生じる相互干渉が発生しやすくなる。相互干渉が生じると、圧力を加えない加圧液室に対応するノズルから滴吐出が行われたり、吐出する滴の吐出状態が不安定になって、画像品質が低下することになる。特に、加圧液室を貫通部と非貫通部で形成する構成にあっては、貫通部の隔壁剛性が弱くなり、相互干渉が大きくなる傾向にあり、相互干渉を低減することは画像品質を確保する上で重要な課題となっている。

そこで、従来、複数の加圧液室をノズル配列方向と直交する方向に位置をずらして千鳥状に配列にしたものがある（特許文献１）。この構成にあっては、共通液室と各加圧液室をつなぐ供給路の長さが異なることから、各供給路の流体抵抗を揃えるようにしたものがある（特許文献２）。

特開２００５−３４９９８号公報 特開２００２−８６７１７号公報

上述した特許文献１に開示されているように複数の加圧液室を千鳥状に配置することで、加圧液室を形成する貫通部の隔壁の剛性を上げることができ、相互干渉対策として有効であるが、隣接する加圧液室間で、共通液室と加圧液室をつなぐ供給路の長さが異なることになり、滴吐出特性が１ノズル毎に変わってしまい、高品位な画像を形成することができなくなる。

また、特許文献２に開示されているような供給路の流体抵抗を揃える構成にあっては、供給路のインダクタンス等は互いに異なる値となる。滴吐出特性は、流体抵抗のみならず、インダクタンス等も同様に寄与するため、隣り合うノズル間で十分に滴吐出特性を揃えることができないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、相互干渉を抑制しつつ、滴吐出特性を揃えて、高品位な画像形成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と、
前記ノズルが連通する複数の加圧液室と、
前記複数の加圧液室に液体を供給する共通液室と、を有し、
隣接する２つの加圧液室は、
ノズル配列方向と直交する方向で異なる位置に配置されて、
前記加圧液室と前記共通液室との間の距離が長い第１供給路部を有する第１の加圧液室と、
前記距離が短い第２供給路部を有する第２の加圧液室とからなり、
前記第１供給路部及び前記第２供給路部に形成される流路の高さ及び幅が同じであり、
前記第１供給路部に形成される流路の本数は、第２供給路部に形成される流路の本数より多く設けられ、
前記第１供給路部に形成される流路の長さと前記第２供給路部に形成される流路の長さとの比が、前記第１供給路部に形成される流路の本数と前記第２供給路部に形成される流路の本数との比と同じである
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ものである。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、加圧液室間の隔壁の厚みを確保して相互干渉を抑制でき、滴吐出特性を揃えて、高品位な画像形成を行えるようにすることができる。

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るので、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第１実施形態の外観斜視説明図である。 同じく図３のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。 同ヘッドの流路構成を説明する平面説明図である。 第１供給路部の他の例を示す要部平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態の説明に供する図３のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態の説明に供する図３のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 同じく図３のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 同じく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第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は同じく図３のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図３は同ヘッドの流路構成を説明する平面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、流路部材としての流路板（流路基板、液室基板）１と、この流路板１の一面に接合した振動板部材２と、流路板１の振動板部材の接合面とは反対側の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がノズル連通路５を介してそれぞれ連通する個別流路としての複数の加圧液室６が形成され、フレーム部材１７に形成した共通液室１０から振動板部材２に形成した流入口９を介して各加圧液室６に第１又は第２供給路部７Ａ、７Ｂ（区別しないときは「供給路部７」という。）を介してインクを供給する（図２では第１供給路部７Ａを図示している。）。

流路板１は、シリコン基板を異方性エッチングして、ノズル連通路５、加圧液室６、供給路部７などの開口部や溝部をそれぞれ形成している。振動板部材２は各加圧液室６及び供給路部７の壁面を形成する壁面部材であり、各液室６に対応する各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａの面外側（液室６と反対面側）に設けた島状凸部２ｂに、振動領域２ａを変形させ、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての柱状の積層型圧電素子（圧電素子柱）１２が接合されている。また、圧電素子柱１２の下端面はベース部材１３に接合し、駆動信号を与えるためにＦＰＣ１５が接続されている。

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には各加圧液室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の液滴吐出面（吐出方向の表面）には撥水層を設けている。

また、ＦＰＣ１５を実装した（接続した）圧電素子柱１２及びベース部材１３などで構成される圧電型アクチュエータユニットの外周側には、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に連結管１９を介してインクが供給される供給口２０を形成し、この連結管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。

このヘッドでは、圧電素子柱１２は３００ｄｐｉの間隔でダイシングされており．それが対向して２列配置され、加圧液室６及びノズル４は、１列１５０ｄｐｉの間隔で２列がそれぞれ千鳥配置に整列しており，３００ｄｐｉの解像度を１スキャンで得ることができる構成としている。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子柱１２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柱１２が収縮し、振動板部材２の液室壁面を形成するダイアフラム部が下降して液室６の容積が膨張することで、液室６内にインクが流入し、その後圧電素子柱１２に印加する電圧を上げて圧電素子柱１２を積層方向に伸長させ、振動板部材２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、圧電素子柱１２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２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。そして、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。

次に、このヘッドにおける流路構成について前述した図３を参照して説明する。
前述したように、複数のノズル４を千鳥状に配置した２列のノズル列４Ａ、４Ｂを有し、各ノズル列４Ａ、４Ｂに対応する複数の加圧液室６は、それぞれノズル配列方向に沿って千鳥状に配置されて、ノズル配列方向（図３で上下方向）と直交する方向（液室長手方向）で異なる位置に配置されている。

この場合、隣り合う加圧液室６が千鳥配列にしているが、各加圧液室６の長手方向（図３でノズル配列方向と直交する方向：液室長手方向）の長さはすべて同じとし、また貫通部であるノズル連通路５の液室長手方向の長さも同じにしている。隣り合うチャネル（加圧液室）で、貫通部であるノズル連通路５の隔壁が重ならないように、液室長手方向にずらした千鳥配列として、隔壁の剛性を確保している。

そして、複数の加圧液室６の千鳥配列に対応して、各加圧液室６の配列で構成される各加圧液室列６１Ａ、６１Ｂと共通液室１０との間には、加圧液室６と共通液室１０との間の距離が長い第１供給路部７Ａと、加圧液室６と共通液室１０との間の距離が短い第２供給路部７Ｂとが設けられている。なお、第１供給路部７Ａが設けられた加圧液室６が「第１の加圧液室、第２供給路部７Ｂが設けられた加圧液室６が「第２の加圧液室」である（以下では、供給路部で区別し、第１、第２の加圧液室という表記はしていない。）。

ここで、第１供給路部７Ａには、共通液室１０側に通じる非狭窄部である導入部８と、この導入部８と加圧液室６とをつなぐ２本の流体抵抗部（狭窄部）である流路７１ａ、７１ｂが形成されている。また、第２供給路部７Ｂには、共通液室１０側に通じる非狭窄部である導入部８と、１本の流体抵抗部（狭窄部）である流路７２が形成されている。これにより、隣り合うチャネルで、１本と２本の流路が交互に配置される。

このように第１供給路部７Ａに形成される流路の本数は第２供給路部７Ｂに形成される流路の本数より多くして、第１供給路部７Ａと第２供給路部７Ｂとは流体抵抗及びインダクタンスが略同じである構成としている。

具体的には、加圧液室６の長さを１２００μｍ、ノズル連通路５の長さを２００μｍとし、加圧液室６を交互に２００μｍだけ液室長手方向に交互にずらして配置し、第１供給路部７Ａの２本の流路７１ａ、７１ｂの長さＬｒｆ１、幅Ｗｒｆ１、第２供給路部７Ｂの１本の流路７２の長さＬｒｆ２、幅Ｗｒｆ２、第１供給路部７Ａ、第２供給路部７Ｂのそれぞれに対応する導入部８の長さＬｉ１、Ｌｉ２、幅Ｗｉ１、Ｗｉ２を、次のとおりにした。なお、長さは液室長手方向の長さ、幅は液室短手方向の幅である。

第１供給路部７Ａの２本の流路７１ａ、７１ｂは、
長さ：Ｌｒｆ１＝４００μｍ
幅 ：Ｗｒｆ１＝２５μｍ
とし、
第２供給路部７Ｂの１本の流路７２は、
長さ：Ｌｒｆ２＝２００μｍ
幅 ：Ｗｒｆ２＝２５μｍ
とし、
導入部８は、
長さ：Ｌｉ１＝Ｌｉ２＝１００μｍ
幅 ：Ｗｉ１＝Ｗｉ２＝１４０μｍ
とした。

流路の進行方向の断面積が略矩形の場合、その流路のインダクタンスＬは、次の（１）式で計算される。ここで、（１）式中、ρ、ｌ、h、ｗはそれぞれ，流路を流れる液体の密度、流路の長さ、高さ、幅である。

また、同様の流路の流体抵抗Ｒは、次の（２）式で計算される。ここで、μは流路を流れる液体の粘度である。

これらの式から明らかなように、流路の長さと、抵抗、インダクタンスはそれぞれ比例する。したがって、同じ流路本数であれば長さを倍にすれば、抵抗も倍、インダクタンスも倍となる。

ここで、両部の流路本数を同じ（例えば一本）とした場合には、流路７１ａ、７１ｂと流路７２の流路長さの差による抵抗、インダクタンスの差を流路高さｈ、幅ｗを変えることで補う必要がある。しかし、（１）、（２）式で明らかなように、両式ではｈとｗの次数が異なるため、同じ流路本数で抵抗とインダクタンスを同時に揃えることは困難となる。

本発明はこれらの事実に鑑み、長い流路となる側を短い流路となる側よりも多くの本数の流路で構成することを特徴としている。このように、流路を並列で配置すれば、例えば二本の場合には、抵抗、インダクタンスともに一本の場合の半分になるため、抵抗、インダクタンスの制御を容易に行うことができる。

このような構成とすることで、隣り合うチャネル間で第１、第２供給路部７Ａ、７Ｂの流体抵抗（Ｒ）及びインダクタンス（Ｌ）を揃える（略同じにする）ことができる。なお、第１、第２供給路部７Ａ、７Ｂの各流路７１ａ、７１ｂ、７２の深さは略同じとしている。

この場合、第１、第２供給路部７Ａ、７Ｂの各流路７１ａ、７１ｂ、７２の深さを略同じにすることで、流路板１にエッチング工法を用いて供給路部７を加工することが容易になる。また，隣り合う加圧液室６の液室長手方向のずらし量と、第２供給路部７Ｂの流路７２の長さＬｒｆ２を同じにすることで、第２供給路部７Ｂの流体抵抗Ｒ２を第１供給路部７Ａの流体抵抗Ｒ１と、第２供給路部７ＢのインダクタンスＬ２を第１供給路部７ＡのインダクタンスＬ１と揃えることができる。

なお、第１、第２供給路部７Ａ、７Ｂの各流路７１ａ、７１ｂ、７２、導入部８の各寸法は上記の例に限定されるものではなく、隣り合うチャネル間で第１供給路部７Ａ、７Ｂの流体抵抗（Ｒ）及びインダクタンス（Ｌ）が同じになるように形成されていればよい。また、流体抵抗部となる流路の本数は，隣り合うもので，それぞれ１本と２本としたが、これに限るものではなく、１本と３本、２本と４本など、他の本数の組合せとすることもできる。

また、第１供給路部の２本以上の流路は完全に独立している例で説明しているが、例えば図４（ａ）に示すように、断続的な隔壁７３にて一部がつながれた複数本の流路７１ａ、７１ｂに分離した構成、図４（ｂ）に示すように、流路７４の途中から複数本の流路７１ａ、７１ｂに分離（分岐）した構成とすることもできる。図４（ｂ）のような構成とすることで、加圧液室６への液体の流れの滞りがなくなり、充填性が向上するという新たな効果も有する。

このように、隣接する２つの加圧液室は、ノズル配列方向と直交する方向で異なる位置に配置されて、加圧液室と共通液室との間の距離が長い第１供給路部を有する第１の加圧液室と、距離が短い第２供給路部を有する第２の加圧液室とからなり、第１供給路部に形成される流路の本数は第２供給路部に形成される流路の本数より多く、第１供給路部と第２供給路部は流体抵抗及びインダクタンスが略同じである構成とすることで、加圧液室間の隔壁の厚みを確保して相互干渉を抑制でき、滴吐出特性を揃えて、高品位な画像形成を行えることができるようになる。

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は図３のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図、図６は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。
ここでは、振動板部材２を変形可能な部分を形成する第１層２Ａと、厚肉の第２層２Ｂの２層構造とし、第１層２Ａで第１供給路部７Ａ、第２供給路部７Ｂの流体抵抗部となる流路７１ａ、７１ｂ（図面上は７１で表記）、７２の壁面を形成している。つまり、振動板部材２は壁面部材となる。

この場合、第１供給路部７Ａの流路７１ａ、７１ｂと第１層２Ａとが重なる面積は、第２供給路部７Ｂの流路７２と第１層２Ａとが重なる面積よりも小さくして、隣り合うチャネル間で第１供給路部７Ａ、７Ｂの流体抵抗（Ｒ）及びインダクタンス（Ｌ）とともに、コンプライアンス（Ｃ）を揃えている（略同じにしている）。なお、第１供給路部７Ａの第１層２Ａで形成される部分以外は第１層２Ａ及び第２層２Ｂの厚肉部に接合して壁面を形成している。

すなわち、前記第１実施形態においては、隣り合うチャネル間の第１供給路部７Ａ、７Ｂの流体抵抗（Ｒ）及びインダクタンス（Ｌ）を揃えることができたが，コンプライアンス（Ｃ）については揃っていない。

ここで、薄膜のコンプライアンスＣは、次の（３）式で計算される。

つまり、薄膜のコンプライアンスは、薄膜の長さに比例する。また、流路が二本あれば、倍のコンプライアンスを持つので，第１供給路部のコンプライアンスは、第２供給路部に比べ、長さが二倍で、二本流路で略４倍のコンプライアンスになる。

そこで、第１供給路部７Ａの流路７１ａ、７１ｂと変形可能な部分である第１層２Ａとが重なる面積は、第２供給路部７Ｂの流路７２と変形可能な部分である第１層２Ａとが重なる面積よりも小さくすることで、コンプライアンスＣ１、Ｃ２の値を近づけるようにしている。なお、両者の値を近づけるためには流路７１ａ、７１ｂと重なる部分には変形可能な部分を設けず、流路７２と重なる部分にだけ変形可能部分を設ける構成としてもよい。

具体的には、前記第１実施形態と同様に、流路７１ａ、７１ｂの長さＬｒｆ１＝４００μｍ、流路７２の長さＬｒｆ２＝２００μｍであり、流路７１ａ、７１ｂが第１層２Ａと対向している長さＬｃ１を１００μｍとし、流路７２が第１層２Ａと対向している長さＬｃ２を２００μｍとしている（ノズル配列方向の幅は同じである。）。なお、流路７１ａ、７１ｂの残りの３００μｍの長さに相当する部分は第１層２Ａ及び第２層２Ｂからなる厚肉部に対向させて接着している。

このように、Ｒ、Ｌ、Ｃの全ての値を全てのチャネルで略等しくすることで、各チャンネル（各ノズル）の滴吐出特性の均一化を図ることができる。

なお、コンプライアンスＣの調整は、変形可能な部分で形成される流路の壁面の長さ及び幅の少なくともいずれか一方を異ならせることで行なうことができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は図３のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図、図８は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。
ここでは、振動板部材２を第１層２Ａ、第２層２Ｂ、第３層２Ｃの３層構造としている。この場合、第１供給部７Ａの流路７１ａ、７１ｂの第１層２Ａで形成される部分以外の部分は第１層２Ａ及び第２層Ｂからなる部分に接合されて壁面が形成され、圧電素子柱１２は第１層２Ａないし第３層２Ｃからなる部分に接合されている。

すなわち、上述したように加圧液室６が千鳥状に配置されていることで、すべての加圧液室６の加圧液室長手方向の中心と圧電素子柱１２の長手方向の中心とを合わせることができない。この場合、圧電素子柱１２の位置を１チャネル置きに変えれば中心を合せることはできるが、複数の圧電素子柱１２をバルク状の圧電素子部材をダイシングして櫛歯状に圧電素子柱１２を形成するときには、圧電素子柱１２を加圧液室６に合せて千鳥配列にすることは困難になる。ここで、加圧液室６と圧電素子柱１２の中心が合っていないと、圧電素子柱１２の変位によって生じる加圧液室６の排除体積がチャネル毎に異なることとなり、滴吐出特性が均一でなくなる。

そのため、圧電素子柱１２の活性部（比較的平らに持ち上がる部位）をできるだけ加圧液室６に対向する位置に配置することが好ましい。そこで、振動板部材２を３層構造とし、第１供給路部７Ａの変形可能でない壁面を形成する部分を２層構造とし、圧電素子柱１２を接合する部分を３層構造とすることで、圧電素子柱１２の不活性部が振動板部材と干渉することを避けられるようにして、圧電素子柱１２の活性部に対応する位置に島状凸部２ｂを配置できるようにしている。

これにより、さらに滴吐出特性を均一にすることができ、吐出効率も向上することが可能となる。

なお、上記各実施形態の液体吐出ヘッドにインクを供給するタンクを一体にしたインクカートリッジを構成することもできる。

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と同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した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ユニット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、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。

また、記録ヘッド２３４のタンク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、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構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るので、各ノズルからの滴吐出特性のバラツキが低減して、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ライン型記録ヘッド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、ライン型記録ヘッドは１本のヘッドでもよいし、複数のヘッドを配列したものでもよい。

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るので、各ノズルからの滴吐出特性のバラツキが低減して、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、前述したように、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、また、前述したように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
２ 振動板部材
３ ノズル板
４ ノズル
５ ノズル連通路
６ 加圧液室
７Ａ 第１供給路部
７Ｂ 第２供給路部
８ 導入部
１０ 共通液室
１２ 圧電素子柱
１７ フレーム部材
７１ａ、７１ｂ 流路
７２ 流路
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ 記録ヘッド

Claims (5)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが連通する複数の加圧液室と、
   前記複数の加圧液室に液体を供給する共通液室と、を有し、
   隣接する２つの加圧液室は、
   ノズル配列方向と直交する方向で異なる位置に配置されて、
   前記加圧液室と前記共通液室との間の距離が長い第１供給路部を有する第１の加圧液室と、
   前記距離が短い第２供給路部を有する第２の加圧液室とからなり、
   前記第１供給路部及び前記第２供給路部に形成される流路の高さ及び幅が同じであり、
   前記第１供給路部に形成される流路の本数は、第２供給路部に形成される流路の本数より多く設けられ、
   前記第１供給路部に形成される流路の長さと前記第２供給路部に形成される流路の長さとの比が、前記第１供給路部に形成される流路の本数と前記第２供給路部に形成される流路の本数との比と同じである
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１、第２供給路部は、前記流路をなす幅の狭い狭窄部と、前記狭窄部よりも幅の広い非狭窄部とからなり、
   前記第２供給路部の流路は１本であり、
   前記第１給路部の流路は２本である
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記加圧液室及び前記第１、第２供給路部の流路を形成する流路部材と、前記加圧液室及び前記第１、第２供給路部の流路の一面を形成する壁面部材とが接合され、
   前記壁面部材には少なくとも前記第２供給路部に対向する部分に変形可能な部分が形成され、前記第２供給路部の流路に対向する前記変形可能な部分の面積が前記第１供給路部の流路に対向する前記変形可能な部分の面積よりも大きい
   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. 前記壁面部材は３層構造であり、前記第１供給路部の流路の一部は前記壁面部材の２層構造部分と対向していることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 請求項１ないし４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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