JP6070250B2 - 液体吐出ヘッド、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド、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。

液体吐出ヘッドにおいては、液滴を吐出させるために個別流路を加圧したとき、個別流路で生じた圧力変動が、圧力波となって、複数の個別流路に液体を供給する共通液室（共通流路）にも伝播する。この共通液室に伝播した圧力波が、個別流路に逆伝播すると、個別流路の圧力を変動させ、ノズルのメニスカスを制御できなくなり、所要の滴速度、滴量（滴体積）で液滴を吐出できなくなったり、滴不吐出を引き起こすことになる。また、共通液室に伝播した圧力波が隣接する個別流路に伝播して液体にも影響が及ぶ相互干渉が生じると、意図しないノズルからの液滴の漏洩や吐出、吐出状態の不安定を誘発することになる。

そこで、従来から、例えば、共通液室の壁面の一部を変形可能なダンパ領域として、共通液室に伝搬した圧力波を減衰させ、流路板の大きさを小さくするために、流路板は、ノズル配列方向と直交する方向の端面がダンパ領域にかからない大きさしている（特許文献１）。

特開２０１１−０５６９２４号公報

ところで、ダンパ領域による減衰効果（ダンパ性能）は、ダンパ領域の変形量（体積変化率）に比例し、ダンパ領域が平面視形状で長方形形状である場合、変形量は、長辺の１乗、短辺の５乗、及び厚さの−３乗に比例する。そのため、ダンパ領域の短辺をより大きくすることが、ダンパ性能を高める上で効果的である。

ここで、液体吐出ヘッドに設けられたダンパ領域の短辺をノズル配列方向と直交する方向の長さとし、ダンパ領域の長辺をノズル配列方向の長さとするとき、ダンパ領域の短辺を大きくすることによって、ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の長さ（これを「ヘッド幅」とする。）が大きくなり、ヘッドが大型化するという課題が生じる。

一方、液体吐出ヘッドはその性能を維持するため維持回復動作が行われるとき、ノズル面がキャップ部材でキャッピングされる。このキャップ部材によるノズル面のキャッピングを確実に行うためには、ヘッドの短辺の長さ（ヘッド幅）を長くして、キャップ部材によるキャッピング領域を確保する必要がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッド全体の大型化を抑制しつつ、キャッピング領域を確保しながら、ダンパ性能を向上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、
前記ノズルが通じる複数の個別液室が形成された流路板と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室が形成された共通液室部材と、
前記共通液室の壁面を形成する変形可能なダンパ領域と、を備え、
前記流路板のノズル配列方向と直交する方向の端部が、前記ダンパ領域の一部に対向し、
前記流路板の前記ダンパ領域に対向する部分には、前記ダンパ領域側に、前記ダンパ領域の変形を許容する逃げ部が設けられている
構成とした。

本発明によれば、ヘッド全体の大型化を抑制しつつ、キャッピング領域を確保しながら、ダンパ性能を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略外観斜視説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。 同実施形態におけるダンパ領域と流路板との関係の説明に供する図２のＣ−Ｃ線に沿う断面説図である。 同じくダンパ領域が外方（共通液室と反対方向）に変形した状態の図２と同様な断面説明図である。 同実施形態の説明に供する模式的説明図である。 比較例１の液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。 図７のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。 同実施形態におけるキャッピング状態の説明に供する断面説明図である。 同比較例１におけるキャッピング不良の説明に供する断面説明図である。 同実施形態における流路板端面の仕上がり状態とダンパ領域に対する影響の説明に供する断面説明図である。 同比較例１における流路板端面の仕上がり状態がダンパ領域に対して影響を与えることの説明に供する断面説明図である。 同実施形態の１つの作用効果の説明に供する説明図である。 同実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。 同実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の他の例の説明に供する断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。 同実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。 同実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。 同実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。 本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。 同じくダンパ領域が変形した状態の断面説明図である。 本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。 同じくダンパ領域が変形した状態の断面説明図である。 本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドの図４と同様な断面説明図である。 流路板を多数個取りするときの配置例の一例の説明に供する平面説明図である。 同じく他の一例の説明に供する平面説明図である。 本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図である。 同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図である。 同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１０実施形態に係る液体吐出ヘッドの共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１１実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図である。 同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１２実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図である。 同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の説明に供する機構部の側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。

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３を参照して説明する。図１は同ヘッドの概略外観斜視説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。

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、薄膜部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧力発生手段である圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材（共通流路部材）としてフレーム部材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に通じる個別液室６、個別液室６に液体を供給する流体抵抗部を兼ねた液体供給路７と、液体供給路７に連なる液導入部８とを形成している。個別液室６は圧力室、加圧液室、加圧室、圧力発生室などとも称される。

そして、フレーム部材２０の共通流路としての共通液室１０から振動板部材３に形成した開口部９を通じて、液導入部８、液体供給路７を経て複数の個別液室６に液体を供給する。振動板部材３の開口部９にはフィルタ部が設けられる。

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、各個別液室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１の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は個別液室６側と反対の面）には撥液層を設けている。

流路板２は、単結晶シリコン基板をエッチングして、個別液室６、液体供給路７、液導入部８などを構成する溝部を形成している。なお、流路板２は、例えばＳＵＳ基板などの金属板を酸性エッチング液でエッチングし、あるいはプレスなどの機械加工を行って形成することもできる。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する壁面部材を兼ね、第１層３Ａと第２層３Ｂの２層構造としているが、三層以上の構造とすることもできるし、１層構造とすることもできる。ここでは、振動板部材３の第１層３Ａによって個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を有している。

そして、この振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０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１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１は、図示しないベース部材上に接着剤接合した積層型の圧電部材１２に、ハーフカットダイシングによって溝加工をして、所要数の柱状の圧電素子（圧電柱）１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成したものである。

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、駆動柱１２Ａは振動板部材３の振動領域３０に第２層３Ｂで形成した島状の凸部３ａに接合されており、非駆動柱１２Ｂは振動板部材３の同じく凸部３ｂに接合されている。

この圧電部材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フレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。

フレーム部材２０は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、図示しないヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。

また、共通液室１０の一部の壁面は、振動板部材３を構成する第１層３Ａをダンパ部材として使用し、第１層３Ａで形成された変形可能な領域としてのダンパ領域２１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の振動領域３０が下降して個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。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３０をノズル４方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させる。これにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液滴が吐出（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３０が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液体供給路７を通じて個別液室６内に液体が充填される。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、本実施形態におけるダンパ領域と流路板との関係について図４及び図５も参照して説明する。図４は図２のＣ−Ｃ線に沿う断面説図、図５はダンパ領域が外方（共通液室と反対方向）に変形した状態の図２と同様な断面説明図である。

この液体吐出ヘッドでは、流路板２のノズル配列方向の端部２ａは、ダンパ領域２１の一部に対向している。

そして、流路板２のダンパ領域２１に対向する端部２ａ部分には、ダンパ領域２１側に、ダンパ領域２１の変形（図５参照）を許容する逃げ部２２が形成されている。

このとき、流路板２の端部２ａのノズル配列方向と直交する方向の端面２ｂは、滴吐出方向を上方とするとき、ダンパ領域２１の上方に位置することになる。

ここで、逃げ部２２は、共通液室１０からの液供給方向に沿う断面で見たとき、振動板部材３（ダンパ部材）側からの段差形状に形成している。

ここで、図６を参照してノズル配列方向における流路板２の外形形状について説明する。図６（ａ）は図１の矢印Ｙ１方向から見た平面模式的説明図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ１方向から見た（ａ）の線Ｂ１−Ｂ１に沿う部分の模式的断面説明図である。

流路板２のノズル配列方向における外形は、ダンパ領域２１に対向する領域では上述の段差形状からなる逃げ部２２が形成され、ダンパ領域２１が形成されていない部分に対向する領域では逃げ部２２が形成されずに振動板部材３と接着剤８０で接合されている。

これにより、ダンパ領域２１が形成されていない箇所では流路板２と振動板部材３との接合領域を確保することができる。

このように、流路板２の端部２ａに逃げ部２２を設け、流路板２の端部２ａをダンパ領域２１の一部に対向させている。これによって、流路板２のノズル配列方向と直交する方向の長さ（以下、これを「短辺方向の長さ」又は「幅」という。）を短くすることなく、ダンパ領域２１の幅を長くすることができる。

つまり、流路板２上でダンパ領域２１と干渉する部分に、逃げ部２２を設けることで、流路板２とダンパ領域２１とが干渉することなく、かつ、ヘッド全体の大きさを変えることなく、ダンパ領域２１を大きくすることができる。

ここで、比較例１について図７及び図８を参照して説明する。図７は同比較例１の図２と同様な断面説明図、図８は図７のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。

この比較例１では、流路板２の端部２ａがダンパ領域２１に対向しないように、端部２ａの端面２ｂがダンパ領域２１にかからない構成としている。

この比較例１において、ダンパ領域２１の幅Ｌ２を大きくするためには、流路板２の幅を同じとすれば、ダンパ領域２１をノズル配列方向と直交する方向で、ノズル側と反対側に延ばすことになり、ヘッドが大型化する。一方、ヘッドの幅をそのままにして、ダンパ領域２１の幅Ｌ２を大きくするためは、流路板２の幅を小さくすることになる。

これに対し、本実施形態によれば、ダンパ領域２１の幅Ｌ１は、図２に示すように、比較例１のダンパ領域２１の幅Ｌ２（流路板２の端部２ａの端面２ｂまでの長さ）よりも大きくすることができる。

これにより、例えば、ダンパ領域２１の変形量は、ダンパ領域２１の幅（短辺の長さ）の５乗に比例するため、ダンパ領域２１の幅を、仮に元の長さの１．２倍にした場合、およそ２．５倍の変形量の増加を図ることができる。

また、本実施形態における液体吐出ヘッドでは、ノズル板１及び流路板２の幅が短くならないので、図９に示すように、維持回復用のキャップ部材４０によるキャッピング領域を確保することができて、キャッピング性を損なうことがない。

一方、比較例１の構成において、ヘッドの幅を同じにして、本実施形態と同じダンパ領域２１の幅Ｌ１を確保するためには、流路板２及びノズル板１の幅を小さくすることになるため、図１０に示すように、キャップ部材４０によるキャッピング領域が小さくなる。キャッピング領域を小さくすることで、キャッピング不良が生じ易くなる。キャッピング不良が生じた場合、ヘッドの待機中にノズル４内にあるインクが乾燥することで不吐出の原因となり、高品位な画像出力を形成できなくなる。

また、本実施形態における液体吐出ヘッドでは、逃げ部２２が形成された流路板２の端面２ｂがダンパ領域２１との接合部に接しないため、流路板２の外形精度を低くすることができる。つまり、図１１に示すように、逃げ部２２を設けることによって、流路板２の端面２ｂの加工精度が低くとも、ダンパ領域２１と干渉する可能性が低くなる。

これに対し、比較例１の構成にあっては、図１２に示すように、流路板２の端面２ｂの精度が低いと、振動板部材３との接合部の位置によってダンパ領域２１と干渉する可能性があり、干渉するとダンパ領域２１の変形が抑制されて、ダンパ性能が低下する。

また、本実施形態のようにダンパ領域の面積を大きくすると、薄い部材で形成されるダンパ領域の強度は低下し、ダンパの破損リスクが高くなる。例えば、液体吐出ヘッドは記録紙と近接して配置されるため、ダンパ領域も記録紙に近接した状態となる。記録紙がダンパ領域に干渉すると、強度が低いダンパが欠損してしまうおそれがある。そのため、ノズルカバーのようなダンパ領域を保護する機構が別途必要であったが、本実施形態では流路板の端部がダンパ領域に対向しているため、別途保護機構を設けずとも記録紙との干渉を低減することができる。さらに、本実施形態ではダンパ領域内で応力集中が生じて破損が起こりやすい端部付近のみを流路板の端部と対向させることで効率的にダンパの破損リスクを低減することができる。

さらに、本実施形態の流路板の逃げ部を、流路板とノズル板とを位置合わして接合するときに、流路板を保持する部材（流路板保持部材）との係り合い部とすることで高精度な接合を得ることができる。

例えば、図１３に示すように、流路板２の逃げ部２２が形成されている面に当って接する流路板保持部材５０１の面に流路板２の逃げ部２２（凹形状）と係り合う凸部５０１ａを設ける。流路板保持部材５０１の凸部５０１ａと逃げ部２２が係り合うように位置合わせして、流路板２を流路板保持部材５０１に設置した状態で、ノズル板１を流路板２に位置合わせして、加圧部材５０２で加圧して接着剤接合する。

これにより、流路板２の外面が流路板保持部材５０１に当って接して固定されるだけでなく、逃げ部２２と流路板保持部材５０１の凸部５０１ａが係り合う状態でノズル板１と接合されるため、高精度にノズル板１と接合できる。

このように、流路板のノズル配列方向と直交する方向の端部が、ダンパ領域の一部に対向し、流路板のダンパ領域に対向する部分には、ダンパ領域側に、ダンパ領域の変形を許容する逃げ部が設けられている構成とすることで、ヘッド全体の大型化を抑制しつつ、キャッピング領域を確保しながら、ダンパ性能を向上することができる。

この場合、ダンパ領域を形成するダンパ部材は樹脂材料などで形成することもできるが、本実施形態のように振動板部材と同一の部材で作製することにより、部品点数を少なくして、コストを低減できる。

上述した実施形態では、逃げ部２２はダンパ領域２１が形成されていない領域に対向する箇所では形成されていないが、前述した図６（ｃ）に示すように、逃げ部２２を流路板２のノズル配列方向の全域に亘って形成しても良い。なお、図６（ｃ）は図６（ｂ）と同様な模式的断面説明図である。

次に、前記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図１４を参照して説明する。図１４は同製造方法の説明に供する断面説明図である。

ここでは、図１４（ａ）に示すように、個別液室６、液体供給路７及び液導入部８で構成されている流路である個別流路６１と、個別流路６１をノズル４に通じる通路６２を形成した中間部材４０３を得る。

そして、図１４（ｂ）に示すように、中間部材４０３の逃げ部２２となる部分にパンチ４１１によるプレス加工を施して、図１４（ｃ）に示すように、逃げ部２２を形成して流路板２を得る。なお、この場合の中間部材４０３は金属部材である。

次に、前記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の他の例について図１５を参照して説明する。図１５は同製造方法の説明に供する断面説明図である。

ここでは、図１５（ａ１）に示す個別流路６１及び逃げ部２２を形成する第１基材４０２Ａに、図１５（ｂ１）に示すように、パンチ４１２によるプレス加工（打ち抜き加工）を施し、図１５（ｃ１）に示すように、個別流路６１となる貫通穴４０２ａ及び逃げ部２２となる貫通穴４０２ｂを形成した第１流路板２Ａを得る。一方、図１５（ａ２）に示す通路６２を形成する第２基材４０２Ｂに、図１５（ｂ２）に示すように、パンチ４１２によるプレス加工（打ち抜き加工）を施し、図１５（ｃ２）に示すように、通路６２となる貫通穴４０２ｃを形成した第２流路板２Ｂを得る。

そして、図１５（ｄ）に示すように、第１流路板２Ａと第２流路板２Ｂとを接合して、個別流路６１、逃げ部２２、通路６２を形成した流路板２を得る。

つまり、本実施形態のように、流路板２の逃げ部２２の形状が、共通液室１０からの液供給方向に沿う断面で見たとき、垂直段差形状であるときには、プレス加工で逃げ部を形成することができる。また、流路板２を２部材以上で構成することで、抜き加工によって個別流路と逃げ部を同時に形成することができる。

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１６を参照して説明する。図１６は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。

本実施形態では、流路板２の逃げ部２２の高さＨを個別液室６の高さと同じにしている。

これにより、流路板２の加工をエッチングや抜き加工により作製する場合、同じ工程で逃げ部２２と個別液室６を含む個別流路６１を形成することができる。なお、個別流路６１は、本実施形態では、個別液室６、液体供給路７及び液導入部８で構成されている流路である。

次に、上記第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図１７を参照して説明する。

ここでは、図１７（ａ）に示すような流路板２となる基材４０２に、図１７（ｂ）に示すように逃げ部２２と個別流路６１となる部分にエッチングを施して掘り込み４０２ｄ、４０２ｅを形成し、図１７（ｃ）に示すように、逃げ部２２と個別流路６１を形成し、更にノズル４に通じる通路６２を形成する。

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１８を参照して説明する。図１８は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。

本実施形態では、流路板２の逃げ部２２の形状を、共通液室１０からの液供給方向に沿う断面で見たとき、ノズル配列方向と直交する方向で、漸次、ダンパ領域２１から離れる方向に傾斜するテーパ形状としている。

次に、上記第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図１９を参照して説明する。

ここでは、図１９（ａ）に示すように、個別流路６１及び通路６２を形成した中間部材４０３に、図１９（ｂ）に示すように、中間部材４０３の逃げ部２２となる部分に加工手段４１４によって面取り加工を施して、図１９（ｃ）に示すように、逃げ部２２を形成して流路板２を得る。

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２０を参照して説明する。図２０は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図である。

本実施形態では、流路板２の逃げ部２２の形状を、共通液室１０からの液供給方向に沿う断面で見たとき、ノズル配列方向と直交する方向で、漸次、ダンパ領域２１から離れるラウンド形状としている。

次に、上記第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図２１を参照して説明する。

ここでは、図２１（ａ）に示すように、個別流路６１及び通路６２を形成した中間部材４０３に、図２１（ｂ）に示すように、中間部材４０３の逃げ部２２となる部分に等方性エッチングを施して、図２１（ｃ）に示すように、逃げ部２２を形成して流路板２を得る。

次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図、図２３は同じくダンパ領域が変形した状態の断面説明図である。

本実施形態では、流路板２の逃げ部２２の形状を、共通液室１０からの液供給方向に沿う断面で見たとき、ノズル配列方向と直交する方向で、段階的にダンパ領域２１から離れる２段（３段以上でもよい。複数段（ここでは、二段であるが、三段以上でもよい。）の垂直段差形状としている。

このように構成すれば、ダンパ領域２１が変形したときに、流路板２の端部２ａと干渉し難くすることができる。

次に、本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２４及び図２５を参照して説明する。図２４は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの図２と同様な断面説明図、図２５は同じくダンパ領域が変形した状態の断面説明図である。

本実施形態では、流路板２の逃げ部２２の形状を、共通液室１０からの液供給方向に沿う断面で見たとき、ノズル配列方向と直交する方向で、段階的にダンパ領域２１から離れる２段（３段以上でもよい。）のラウンド形状としている。

このように構成すれば、ダンパ領域２１が変形したときに、流路板２の端部２ａと干渉し難くすることができる。

次に、本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２６を参照して説明する。図２６は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの図４と同様な断面説明図である。

本実施形態では、流路板２の逃げ部２２のダンパ領域２１との境になる壁面２ｃを鋸歯形状としている。

このように、鋸歯形状とすることで、シリコンなどの異方性を持つ材料で作製をすることができる。

次に、流路板を多数個取りするときの配置例の異なる例について図２７及び図２８を参照して説明する。
※図２７，２６からは逃げ部が段差形状でないように見られるため図の説明を追記します。
図２７、図２８は流路板の振動板と接合される面から見た図です。

流路板２の逃げ部２２は、図２７に示すように、流路板２ごとに対向するように配置してもよい。加工部分が同一箇所に集まることで加工工数を減らすことができる。あるいは、逃げ部２２は、流路板２の四隅ではなく、図２８に示すように、二箇所に配置することもでき、流路板２ごとに対向していなければよい。

次に、本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２９及び図３０を参照して説明する。図２９は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図、図３０は同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドでは、前記第１実施形態等の液導入部８をノズル配列方向で相互に通じることで、すべての個別液室６に通じる液導入部８１を有している。この場合、共通液室１０を第１共通液室とするとき、液導入部８１は第２共通液室としての機能を有する。

また、共通液室１０には、フレーム部材２０に設けられ、外部のヘッドタンクやメインタンクなどの液体を貯蔵（貯留）する図示しない液体貯蔵部から液体が供給される液体供給部である液供給口部１９が通じている。

また、ダンパ領域２１は、ノズル配列方向で、２箇所に分割されて設けられている。

ここで、流路板２に設けられた液導入部８１は、共通液室１０に通じる通路８２が形成された部分以外の領域が、共通液室１０に対向しない位置に配置されている。液導入部８１の共通液室１０に通じる通路８２は、ノズル配列方向で、液供給口部１９と反対側の端部側に配置されている。

そして、流路板２には、共通液室１０に対向しない位置に配置された液導入部８１を形成する部分に、ダンパ領域２１を避ける切り欠き部１２１が形成されている。

このように、液導入部８は通路８２以外の領域で共通液室１０と対向しない配置とすることで、流路板２にノズル配列方向と直交する方向に凹部となる切り欠き部１２１を設けることができる。これにより、この流路板２の切り欠き部１２１にダンパ領域２１を配置することができ、ダンパ領域２１の幅を広くすることができる。

そして、共通液室１０の一端部の液供給口部１９から液体を供給し、他端部の通路８２から液導入部８１に液体を導入することにより、共通液室１０における液体の流速を低下させずに、共通液室１０の液体を液導入部８１に導入することができる。これにより、共通液室１０に気泡が溜まった場合でも効率よく排出することが可能となる。

この場合、共通液室１０の断面形状が通路８２側の端部で、通路８２に向かって傾斜する形状であることにより、気泡排出性が更に向上する。

次に、本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図３１及び図３２を参照して説明する。図３１は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図、図３２は同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第８実施形態において、共通液室１０から液導入部８１への通路８２は、ノズル配列方向において、両端部（通路８２Ａ、８２Ｃ）及び中央部（通路８２Ｂ）の３箇所（４箇所以上でもよい。）に設けている。

そして、流路板２には、２つのダンパ領域２１に対応して２箇所の切り欠き部１２１、１２１を設けている。

このように、複数の通路８２を介して共通液室１０から液導入部８に液体を導入することによって、共通液室１０から液導入部８への液体供給不足（リフィル性の低下）による吐出不良を低減できる。

次に、本発明の第１０実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図３３を参照して説明する。図３３は同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第９実施形態において、共通液室１０の中央部の通路８２Ｂに対応する箇所で深さを浅くしている。

このように構成することで、中央部の通路８２Ｂからも気泡を排出しやすくすることが可能となり、より効率的な気泡排出性を得ることができる。

次に、本発明の第１１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図３４及び図３５を参照して説明する。図３４は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図、図３５は同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第９実施形態において、共通液室１０に通じる液供給口部１９をノズル配列方向で中央部に配置している。

このように構成しても、液体の流れのよどみ部を生じることなく、共通液室１０の両端部での流速の確保と、液導入部８への通路８２の流体抵抗値による圧力損失を低減することができる。

次に、本発明の第１２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図３６及び図３７を参照して説明する。図３６は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部平断面説明図、図３７は同実施形態の共通液室形状のノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態においては、共通液室１０から液導入部８１への通路８２はノズル配列方向の中央部に配置し、共通液室１０のノズル配列方向の両端部に液供給口部１９Ａ、１９Ｂを配置している。この場合、通路８２は、前記第１１実施形態に比べてノズル配列方向の長さを長くしている。

このように構成しても、液体の流れのよどみ部を生じることなく、共通液室１０の両端部での流速の確保と、液導入部８への通路８２の流体抵抗値による圧力損失を低減することができる。

なお、上記第８ないし第１２実施形態においては、流路板２の共通液室１０に対向しない位置に配置された液導入部８１を形成する部分に、ダンパ領域２１を避ける切り欠き部１２１を設けているが、前述した第１実施形態などと同じ構成とすることもできる。

つまり、共通液室１０に対向しない位置に配置された液導入部８１を形成する流路板２の部分は、ダンパ領域２１の一部に対向し、流路板２のダンパ領域２１に対向する部分には、ダンパ領域２１側に、ダンパ領域２１の変形を許容する逃げ部２２が設けられている構成とすることもできる。

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図３８及び図３９を参照して説明する。図３８は同装置の機構部の側面説明図、図３９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る。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ている。そして、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を搭載している。記録ヘッド２３４は、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。一方の記録ヘッド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）の液滴を吐出する。他方の記録ヘッド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のヘッドタンク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に対向する分離パッド２４４を備えている。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とを備えている。また、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ッ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。）を備えている。また、維持回復機構２８１は、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を配置している。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る。さらに、用紙２４２は先端を搬送ガイド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。

そして、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、高画質画像を安定して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る。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する。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る。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
４ ノズル
５ 個別流路
６ 個別液室
８ 液導入部
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
２０ フレーム部材
２１ ダンパ領域
２２ 逃げ部
８１ 液導入部
８２ 通路
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド

Claims (12)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室が形成された流路板と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室が形成された共通液室部材と、
   前記共通液室の壁面を形成する変形可能なダンパ領域と、を備え、
   前記流路板のノズル配列方向と直交する方向の端部が、前記ダンパ領域の一部に対向し、
   前記流路板の前記ダンパ領域に対向する部分には、前記ダンパ領域側に、前記ダンパ領域の変形を許容する逃げ部が設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記流路板の逃げ部の高さは、前記個別液室の高さと同じ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. 前記流路板の逃げ部は、前記共通液室からの液供給方向に沿う断面で見たとき、段差形状、テーパ形状、ラウンド形状、鋸歯形状の少なくともいずれかであ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。
4. 前記流路板の逃げ部は、前記共通液室からの液供給方向に沿う断面で見たとき、複数段の段差形状であ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。
5. 液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に通じる液導入部と、が形成された流路板と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室が形成された共通液室部材と、
   前記共通液室の壁面を形成する変形可能なダンパ領域と、を備え、
   前記液導入部は、前記共通液室に通じる通路が形成された部分以外の領域が前記共通液室に対向しない位置に配置され、
   前記共通液室に対向しない位置に配置された前記液導入部を形成する前記流路板の部分には、前記ダンパ領域を避ける切り欠き部が形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
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、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に通じる液導入部と、が形成された流路板と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室が形成された共通液室部材と、
   前記共通液室の壁面を形成する変形可能なダンパ領域と、を備え、
   前記液導入部は、前記共通液室に通じる通路が形成された部分以外の領域が前記共通液室に対向しない位置に配置され、
   前記共通液室に対向しない位置に配置された前記液導入部を形成する前記流路板の部分は、前記ダンパ領域の一部に対向し、
   前記流路板の前記ダンパ領域に対向する部分には、前記ダンパ領域側に、前記ダンパ領域の変形を許容する逃げ部が設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 前記共通液室には、液体を貯蔵する液体貯蔵部から液体が供給される液体供給部が形成され、
   前記液体供給部は、ノズル配列方向において、前記共通液室の端部に形成され、
   前記液導入部と前記共通液室とを通じる前記通路は、少なくとも前記液体供給部と反対側の端部に設けられている
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記共通液室には、液体を貯蔵する液体貯蔵部から液体が供給される液体供給部が形成され、
   前記液体供給部は、ノズル配列方向において、前記共通液室の中央部に形成され、
   前記液導入部と前記共通液室とを通じる前記通路は、ノズル配列方向において、少なくとも前記共通液室の両端部に設けられている
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記共通液室には、液体を貯蔵する液体貯蔵部から液体が供給される液体供給部が形成され、
   前記液体供給部は、ノズル配列方向において、前記共通液室の両端部に形成され、
   前記液導入部と前記共通液室とを通じる前記通路は、前記両端部に形成された前記液体供給部の間に設けられている
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記液導入部と前記共通液室とを通じる前記通路に対応する前記共通液室の箇所では、前記共通液室の深さが他の箇所よりも浅いことを特徴とする請求項５ないし９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記ダンパ領域が、前記個別液室の壁面を形成している振動板部材の一部で形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
12. 請求項１ないし１１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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