JP5500017B2 - 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（例えば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圧力室（加圧室、圧力発生室、個別液室、加圧液室などとも称される）を有し、複数の圧力室に共通液室（共通流路）から液体導入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、液体吐出ヘッドにおいては、圧力室内に気泡（空気）が存在すると、加圧エネルギーが液滴の吐出ではなく、その気泡の圧縮に使われるため、滴吐出不良（噴射曲がりや吐出不能）が発生する。また、圧力室内に異物が流入すると，ノズルなどにその異物が滞留し，これも噴射曲がりなどの要因となり，安定吐出を妨げることになる。

そこで、従来から振動板部材にフィルタ部を設けるもの（特許文献１）、共通液室にフィルタ部を設けるもの（特許文献２）、インク供給経路にフィルタ部を設けるもの（特許文献３）などが知られている。

特開平６−２５５１０１号公報 特開２００９−０６６９０４号公報 特開平１０−３１５４８４号公報

上述したように圧力室と共通液室との間に複数の開口を有するフィルタ部を設ける構成にあっては、圧力室の端部とフィルタ部との接合部でインクの流れに対して陰になる部分が発生すると、この部分で気泡がトラップされ、除去することが困難になり、吐出不良の原因となる．

この場合、フィルタ部の開口の面密度を高くして陰になる部分を少なくすることが考えられるが、フィルタ部の物理的強度が低下するという課題が生じる。また、開口の密度を高くすると、隣り合う開口が結合して、結果としてフィルタとしての濾過性能の低下を招くおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ部における気泡の滞留を低減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圧力室と、
前記複数の圧力室に連通する共通液室と、
前記共通液室から前記圧力室へ液体の導入部となる液体導入部と、を有し、
前記液体導入部と前記共通液室との間には複数の開口を有するフィルタ部が設けられ、
前記共通液室から前記複数の開口を通過して前記液体導入部に向かう液体の流れの方向と前記液体導入部から前記圧力室に向かう液体の流れの方向が略直交し、
前記フィルタ部の一部の開口は前記液体導入部の上流側端の辺を横断して設けられ、
前記液体導入部の上流側端の辺における単位長さあたりの開口の数が、前記液体導入部の液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺における単位長さあたりの開口の数よりも多い
構成とした。

ここで、前記フィルタ部の複数の開口は前記液体導入部の上流側端部に沿う方向と交差する方向に配列されている構成とできる。

この場合、前記フィルタ部の複数の開口は、平面で見たときに正三角形の頂点位置に円形に形成し配置され、前記開口の直径は前記正三角形の一辺の長さの半分より大きい構成とできる。

また、前記液体導入部の液体の流れ方向の上流側における前記開口の密度が、液体の流れ方向の下流側における前記開口の密度よりも高い構成とできる。

また、前記液体導入部の上流側端部を横断して設けられた開口は長孔である構成とできる。

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、液体導入部と共通液室との間には複数の開口を有するフィルタ部が設けられ、共通液室から複数の開口を通過して液体導入部に向かう液体の流れの方向と液体導入部から圧力室に向かう液体の流れの方向が略直交し、フィルタ部の一部の開口は液体導入部の上流側端部を横断して設けられ、液体導入部の上流側端の辺における単位長さあたり開口の数が、前記液体導入部の液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺における単位長さあたり開口の数よりも多い構成としたので、液体導入部の上流側端部で液体の流れに対して陰になる部分が小さくなり、気泡の滞留が低減し、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。 同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドのフィルタ部分の要部拡大断面説明図である。 同じくフィルタ部分の拡大断面説明図である。 同じくフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。 同ヘッドの作用効果の説明に供するフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。 本発明の第２実施形態におけるヘッドのフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。 同じく開口の配置説明に供する説明図である。 同じく３つの開口と液体導入部の上流端の辺の関係の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態におけるヘッドのフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。 同じく作用説明に供するフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。 本発明の第４実施形態におけるヘッドのフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。 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）の断面説明図、図３は同じく同ヘッドの液室短手方向（ノズル配列方向）の断面説明図である。

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２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（以下、「連通管」という。）５を介してそれぞれ連通する個別流路としての複数の圧力室（圧力発生室）６が形成されている。

そして、圧力室６のインクの流れ方向上流側には流体抵抗部７及び液体導入部８がそれぞれ形成され、後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０から振動板部材２に形成されたフィルタ部３０を介してインクが液体導入部８に導入され、液体導入部８から流体抵抗部７を介して圧力室６にインクが供給される。

流路板１は、シリコン基板を異方性エッチングして、連通管５、圧力室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。連通管５及び圧力室６などを形成するエッチングで残された部分が流路間隔壁となる。

振動板部材２は各圧力室６及び流体抵抗部７などの壁面を形成する壁面部材であり、変形可能な第１層２Ａと、第１層２Ａ上に積層した第１層２Ａより厚い第２層２Ｂとからなり、各圧力室６の壁面を形成する変形可能な第１層２Ａで形成された振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａに第２層２Ｂで形成した島状凸部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）としての柱状の電気機械変換素子である積層型圧電部材１２の圧電素子柱１２Ａが接合されている。

圧電部材１２はハーフカットダイシングにより櫛歯状に圧電柱１２Ａ、１２Ｂを形成したものであり、圧電柱１２Ａは駆動波形を印加する駆動圧電柱となり、圧電柱１２Ｂは駆動波形を印加しないで流路間隔壁６ａを支持する支柱である非駆動圧電柱となる。すなわち、圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは圧力室６の配列密度の２倍の密度で配列された所謂バイピッチ構造としている。この圧電素子部材１２の下端面はベース部材１３に接合している。

この圧電部材１２は、例えば厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層し、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極及び共通電極にそれぞれ電気的に接続したものである。そして、個別電極にはＦＰＣ１５の個別電極ラインが半田接合され、また、共通電極は圧電部材１２の端部に電極層を設けて個別電極側端面に回し込んでＦＰＣ１５のＧＮＤ電極（共通電極ライン）に接続している。ＦＰＣ１５には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動圧電柱１２Ａへの駆動電圧印加を制御している。

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には各圧力室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の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は圧力室６側と反対の面）には撥水層を設けている。

また、ＦＰＣ１５を実装した（接続した）圧電部材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、圧電柱１２は６００ｄｐｉ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、圧力室６及びノズル４は、１列３００ｄｐｉの間隔で２列がそれぞれ千鳥配置に整列しており，６００ｄｐｉ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、例えば駆動圧電柱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圧電柱１２Ａが収縮し、振動板部材２の圧力室６の壁面を形成するダイアフラム部２ａが下降して圧力室６の容積が膨張することで、圧力室６内にインクが流入し、その後駆動圧電柱１２Ａに印加する電圧を上げて駆動圧電柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材２をノズル４方向に変形させて圧力室６の容積を収縮させることにより、圧力室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、駆動圧電柱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２が初期位置に復元し、圧力室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から圧力室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。

次に、この液体吐出ヘッドにおけるフィルタ部分の構成について図４ないし図６を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの要部拡大断面説明図、図５は同じくフィルタ部分の拡大断面説明図、図６は同じくフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。
フィルタ部３０には複数の開口（孔）３１が形成されている。複数の開口３１の液体の流れの方向と直交する方向の断面積は、ノズル４の液体の流れの方向に直交する方向の断面積よりも小さく形成されている。ここでは、開口３１を略円形（円形を含む）に形成し、ノズル４の径を２０μｍとし、開口３１の径は１５μｍとしている。

なお、共通液室１０から複数の開口３１を通過して液体導入部８に向かう液体の流れの方向と液体導入部８から圧力室６に向かう液体の流れの方向が略直交している。

そして、フィルタ部３０の一部の開口３１（これを「開口３１ａ」とする。）は、図６に示すように、液体導入部８の上流側端の辺８ａを横断して設けられている。

ここで、液体導入部８の上流側端の辺８ａにおける単位長さあたりの開口３１ａの数を、液体導入部８の液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺８ｂにおける単位長さあたりの開口３１の数よりも多くしている（図６の例では辺８ｂにおける開口３１の数は開口３１ａがないので「０」である。）。

また、ここでは、液体導入部８の液体の流れ方向において、開口密度の異なる上流側の領域３２Ａと下流側の領域３２Ｂとを有し、上流側領域３２Ａにおける開口３１（３１ａを含む）の密度が、下流側領域３２Ｂにおける開口３１の密度よりも高い構成としている。

このように構成したので、液体導入部８の液体の流れの方向の上流側端部において開口３１の陰になる部分が小さくなり、気泡の滞留が低減し、安定した滴吐出を行うことができる。

この点について図７を参照して具体的に説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、液体導入部８の上流端の辺８ａに接して複数の開口３１が配置されている場合には、液体の流れが悪くなる液体導入部８の上流端領域８Ａにおいて開口３１の陰になる部分が小さく、液体の流れが悪くとも気泡がトラップされるおそれは少なくなる。

ところが、振動板部材２とフレーム部材１７との接合位置ズレが発生した場合、例えば図７（ｂ）に示すように、液体導入部８の上流端領域８Ａにおいて液体導入部８の上流端の辺８ａに接する開口３１がなくなり、あるいは、図７（ｃ）に示すように、液体導入部８の上流端領域８Ａにおいて液体導入部８の上流端の辺８ａに接する開口３１が減少する。このようになると、開口３１の陰になる部分が増加して、気泡が陰の部分にトラップされやすくなる。そして、一度トラップされた気泡は除去することが困難になり、吐出不良の原因となる。この場合、開口３１の面密度を上げて、陰になる部分の面積を極力少なくしようとすると、フィルタ部３０の物理的強度が不足するおそれがあるなどの不都合を生じる。

これに対し、上記実施形態のように、フィルタ部３０の一部の開口３１ａは液体導入部８の上流側端の辺８ａを横断して設けられ、液体導入部８の上流側端の辺８ａにおける単位長さあたりの開口３１の数が、液体導入部８の液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺８ｂにおける単位長さあたりの開口３１の数よりも多くすることで、液体導入部の上流側端部で液体の流れに対して陰になる部分（領域）が小さくなる。これにより、フィルタ部における気泡の滞留が極めて少なくなり、安定した滴吐出を行うことができる。また、液体導入部の上流側のみ開口の配置密度を上げることで、不要にフィルタ部の開口数を増やすことによるフィルタ部の剛性の低下を回避でき、加工が煩雑になることを抑えることができる。

このとき、液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺８ｂにおける単位長さあたりの開口３１の数が、液体導入部８の上流側端の辺８ａにおける単位長さあたりの開口３１の数よりも多いと、液体の流れは上流側の辺以外の辺８ｂ側からの流れが優先され、開口３１があったとしても結果的に上流端部が陰になってしまうため、液体導入部８の上流側端の辺８ａにおける単位長さあたりの開口３１の数が、液体導入部８の液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺８ｂにおける単位長さあたりの開口３１の数よりも多くすることが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態について図８ないし図１０を参照して説明する。なお、図８は同実施形態におけるヘッドのフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図、図９は同じく開口の配置説明に供する説明図、図１０は同じく３つの開口と液体導入部の上流端の辺の関係の説明に供する説明図である。

ここでは、フィルタ部３０の各開口３１（３１ａを含む）は、開口３１の中心を一つの頂点とする正三角形Ｔの各頂点の位置に，他の開口３１の中心が配置されている。そして、液体導入部８の液体の流れ方向の上流側端の辺８ａは略直線であり，該直線の辺８ａは，正三角形Ｔの一つを見たとき，図１０に示すように、その頂点を結ぶ直線ａ１〜ａ３と平行ではなく，かつ，頂点と中点とを結ぶ直線ｂ１〜ｂ３とも平行ではない配置としている。

なお、流路板１を単結晶シリコン基板で形成した場合、図９に示すように、液体導入部８の液体の流れ方向の上流側端の辺８ａは辺８ｂと直交する直線８ｃに対して１９．４７１°の傾きで形成される。

このようにフィルタ部３０の各開口３１を配置することで、振動板部材２とフレーム部材１７との接合位置ズレが生じても、液体導入部８の上流側端の辺８ａを横断する開口３１ａを配置することができる。また、前記開口は円形であり、直径が前記正三角形の一辺の長さの半分以上であることが好ましい。直径が１辺の長さの半分であるとすると、1つの頂点の開口に接し、頂点と中点とを結ぶ直線ｂ１〜ｂ３に平行な直線は必ず同じ正三角形Tの他の頂点の開口にも接することになる。すなわち、言い換えるならば、直径が１辺の長さの半分より大きければ、頂点と中点とを結ぶ直線ｂ１〜ｂ３と平行な直線であったとしても、この直線は必ず隣接する開口のどちらを横切ることになり、確実に上流側端の辺８ａを横切る開口を形成することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同実施形態におけるヘッドのフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。
ここでは、液体導入部８の液体の流れ方向の上流側端の辺８ａを横断するフィルタ部３０の開口３１ａを液体の流れ方向に沿う長孔としている。

このように構成することで、図１２（ａ）に示すように流路板１がフィルタ部３０に対して液体の流れ方向にずれて接合された場合、図１２（ｂ）に示すように流路板１がフィルタ部３０に対して液体の流れ方向と逆方向にずれて接合された場合でも、フィルタ部３０の開口３１ａが液体導入部８の液体の流れ方向の上流側端の辺８ａを確実に横断し、液体の流れに対して陰になる部分が少なくなる。

また、開口３１ａ、３１ａ間の開口ではない部分に関しても，その両側の開口３１ａから流れてくる液体で補完されるため，気泡がトラップされることはない

なお、この例では、ノズル４の出口側開口径が２０μｍであるので、開口３１は１５μｍとし、長孔開口３１ａの開口幅は１０μｍとし、長さは２０μｍとしている。流路板１とフィルタ部３０を形成している振動板部材２の部品形成精度と接合ずれが±１０μｍ程度であるので，開口３１ａの長さを２０μｍとすることで，公差の最大値をとった場合でも，流れの陰になる部分をなくすことができる。また最大公差でできた場合でも，長孔開口３１ａの開口面積はノズル４の出口開口面積より小さく設定されているので，フィルタとしての機能には問題がない。

次に、本発明の第４実施形態について図１３を参照して説明する。なお、図１３は同実施形態におけるヘッドのフィルタ部を透過状態にして共通液室側から見た平面説明図である。
ここでは、液体導入部８の液体の流れの方向上流端の辺８ａを平面で見たときに曲線形状としている。このような形状は、例えばＳＵＳ材をプレス加工して圧力室６や液体導入部８を形成するときに得られる。

そして、液体導入部８の液体の流れの方向上流端の辺８ａを横断する開口３１ａは前記第３実施形態と同様に長孔としている。

これにより、前記第３実施形態と同様に、流路板１がフィルタ部３０に対して液体の流れ方向又はその逆方向にずれて接合された場合でも、フィルタ部３０の開口３１ａが液体導入部８の液体の流れ方向の上流側端の辺８ａを確実に横断し、液体の流れに対して陰になる部分が少なくなる。また、必然的に一番上流端（液体導入部８の中央寄り）の部分の開口領域が大きくなるため、接合ずれが起こったとしても常に一番上流端からの液体の流れが一番大きくなる。

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全体構成を説明する概略構成図、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、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、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、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、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック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からなる記録ヘッドを備えているので、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 圧力発生室
７ 流体抵抗部
８ 液体導入部
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
１２Ａ、１２Ｂ 圧電素子柱
１７ フレーム部材
３０ フィルタ部
３１ 開口
３１ａ 横断する開口
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ 記録ヘッド

Claims (6)

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圧力室と、
   前記複数の圧力室に連通する共通液室と、
   前記共通液室から前記圧力室へ液体の導入部となる液体導入部と、を有し、
   前記液体導入部と前記共通液室との間には複数の開口を有するフィルタ部が設けられ、
   前記共通液室から前記複数の開口を通過して前記液体導入部に向かう液体の流れの方向と前記液体導入部から前記圧力室に向かう液体の流れの方向が略直交し、
   前記フィルタ部の一部の開口は前記液体導入部の上流側端の辺を横断して設けられ、
   前記液体導入部の上流側端の辺における単位長さあたりの開口の数が、前記液体導入部の液体の流れ方向の上流側の辺以外の辺における単位長さあたりの開口の数よりも多い
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記フィルタ部の複数の開口は前記液体導入部の上流側端部に沿う方向と交差する方向に配列され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。
3. 前記フィルタ部の複数の開口は、平面で見たときに正三角形の頂点位置に円形に形成し配置され、前記開口の直径は前記正三角形の一辺の長さの半分より大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記液体導入部の液体の流れ方向の上流側における前記開口の密度が、液体の流れ方向の下流側における前記開口の密度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液体導入部の上流側端部を横断して設けられた開口は長孔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。
6. 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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