JP6186700B2 - 液滴吐出ヘッド、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、該液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置、及び前記液滴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、複写機、プロッタあるいはこれらの内の複数の機能を複合した装置として、例えばインク等の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置が知られている。画像形成装置としては、記録媒体（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、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら液滴吐出ヘッドからインク滴を吐出させて、記録媒体にインクを付着させて画像形成を行うものが知られている。

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。

この液滴吐出ヘッドとしては、例えば、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の液室を備え、該液室の少なくとも一部の壁面を振動板で形成し、この振動板を圧電素子等の圧力発生手段により変形させ、液室の容積を変化させることによりインク滴を吐出させる圧電型の液滴吐出ヘッドが知られている。

画像形成装置においては高画質化が要求されており、これに応えるためにインク滴の小滴化が図られている。微小なノズルから、数ｐＬ〜数十ｐＬのインク滴を真っ直ぐ安定して吐出させるには、ヘッド内に異物を侵入させないことが重要となってくる。
インク製造工程で混入した異物やインク供給系に付着している異物等が存在すると、該異物が液滴によって流されて、ノズルを詰まらせて吐出不良が発生させたり、ノズル端に付着して噴射曲がりを発生させたりすることがある。

異物による吐出不良の発生を防ぐために、ヘッド内に異物を捕獲するためのフィルタを配置する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
フィルタは、できるだけノズルに近い位置に配置することにより、清浄度を確保できるエリアが狭められ、安定で高い清浄度を保つことが可能になる。特許文献１には、インク流路である加圧液室の一壁面を形成する振動板部材にフィルタ機能を有する開口部を設けた液体吐出ヘッドが記載されている。

特許文献１に記載の液滴吐出ヘッドを図１６に示す。図１６の破線で囲んだ領域に示すように、フィルタ部９に近接する流路板１は、振動板２の３層構造からなる部分と、部品の積層方向に重なるように配置されている。
このような液滴吐出ヘッドの製造方法において、流路板と振動板との接合強度を確保するために、振動板の３層構造部分と流路板とは、積層方向に重なった状態で流路板側と振動板側とから加圧治具を用いて加圧接合が行われる。

しかしながら、上記の加圧接合の方法では、流路部材と振動板との間に塗布された接着剤が加圧により溢出し、振動板に形成されたフィルタ部に達すると、毛細管力も働きフィルタ孔を通って接着剤が流れ出し、さらに流れ出した接着剤が加圧用の治具に付着することにより歩留まりが低下してしまう可能性がある。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、振動板と流路部材との間に必要とされる接合強度が確保され、かつ接合に用いた接着剤の流出が抑制された液滴吐出ヘッド、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルを形成するノズル板と、前記ノズルが連通する加圧液室を形成する流路部材と、前記加圧液室内の一面を形成する振動板とを少なくとも備える液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路部材と前記振動板との接合面は接着剤により接合され、前記振動板は部位によって積層数が異なる積層構造であり、前記加圧液室へ液体を供給可能な開口部に複数のフィルタ孔が形成されたフィルタ部を有し、前記フィルタ部に当接または近接する前記流路部材の側壁と、前記振動板の積層数が最も多い部位である厚肉部とが、積層方向において重ならなく、前記振動板が３層からなる積層構造であり、前記厚肉部は、前記フィルタ部が形成された第１層、該第１層に積層された第２層及び該第２層に積層された第３層で構成された部位であることを特徴とする液滴吐出ヘッドである。

本発明の液滴吐出ヘッドによれば、振動板と流路部材との間に必要とされる接合強度が確保され、かつ接合に用いた接着剤の流出が抑制された液滴吐出ヘッドを提供することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態の説明に供する同ヘッドの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。 本発明の第１実施形態の説明に供する振動板と流路部材との接合工程の例を示した断面模式図である。 図３の部分拡大図と加圧力の勾配の例を示した説明図である。 従来の振動板と流路部材との接合工程の例を示した断面模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態の振動板の加圧面を流路部材側と反対側から見た模式図である。 図６のＢ−Ｂ断面の例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する振動板と流路部材との接合方法の例を示した断面模式図である。 本発明の第３実施形態の説明に供する振動板と流路部材との接合方法の例を示した断面模式図である。 振動板のブリッジ部の機能の説明に供する平面説明図である。 ブリッジ部を切断した個片の振動板の説明に供する平面説明図である。 本発明の第４実施形態の説明に供する振動板の加圧面を示す模式図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す機構部の側面図である。 本発明の画像形成装置の他の例を示す外観斜視図である。 本発明の画像形成装置の他の例を示す側面図である。 従来の液滴吐出ヘッドの一例を示す断面模式図である。

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て説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の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。

図１は本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態の説明に供する液滴吐出ヘッドの外観斜視説明図、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）の断面説明図である。
図２に示すように、液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル（ノズル孔）４を形成するノズル板３と、ノズル４が連通する加圧液室（流路）６を形成する流路部材（流路板）１と、加圧液室内６の一面を形成する振動板２とを少なくとも備えるとともに、この順に積層されてなる。
流路部材１と振動板２との接合面は、接着剤により接合される。
さらに、この液滴吐出ヘッドは、加圧液室６に液体を供給する流体抵抗部を兼ねた液体供給路１１、ベース部材１５、圧電部材１２に接続する給電部材１６、共通液室８、共通液室８を形成するフレーム部材１７を備える。

フレーム部材１７の共通流路としての共通液室８から振動板２に形成したフィルタ部９を通じて、液体供給路１１を経て複数の加圧液室６に液体を供給する。

ここで、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３には、各加圧液室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１と接着剤接合している。また、このノズル板３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は加圧液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。

流路板１は、単結晶シリコン基板をエッチングして、加圧液室６、液体供給路１１を構成する溝部を形成している。なお、流路板１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２は部位によって積層数が異なる積層構造であり、図１の例では加圧液室６側から第１層２ａ、第２層２ｂ、第３層２ｃからなる３層構造のニッケルプレートで形成したもので、例えば電鋳によって作製している。この振動板２の第１層２ａには、共通液室８から加圧液室６へ液体を供給可能な開口部７が形成されている。そして、開口部７には複数の加圧液室６のノズル配列方向の全領域にわたって液体をろ過するフィルタ部９が形成されている。このフィルタ部９は、複数の連通孔であるフィルタ孔を千鳥状に配置し、あるいは、格子状に配置して構成している。また、このフィルタ部９を構成するフィルタ孔の内部形状（内側形状）は、テーパ形状、あるいは、ホーン形状に形成されている。このフィルタ孔の穴径は流路板１側の径でノズル４と同等かそれ以下の径となるよう形成されている。

さらに、振動板２は、流路板１の加圧液室６の壁面を形成する壁面部材を兼ね、加圧液室６に対応する部分に第１層２ａで形成した変形可能な振動領域２Ａを有している。この振動領域２Ａの中央部に、第２層２ｂ、第３層２ｃの２層構造の凸部２Ｂを形成し、この凸部２Ｂに後述する圧電アクチュエータ１８を構成する圧電部材１２を接合している。

そして、この振動板２の個別液室６とは反対側に、振動板２の振動領域２Ａ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１８を配置している。

この圧電アクチュエータ１８は、ベース部材１５上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱（不図示）を所定の間隔で櫛歯状に形成している。

圧電部材１２の圧電柱は、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不図示の駆動圧電柱（駆動柱）、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不図示の非駆動圧電柱（非駆動柱）として区別している。

そして、駆動柱を振動板２の振動領域２Ａに形成した島状の凸部２Ｂに接合している。また、非駆動柱を振動板２の凸部（不図示）に接合している。

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給電部材１６が接続されている。

フレーム部材１７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８が形成されている。

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が収縮し、振動板２の振動領域２Ａ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内に液体が流入し、その後駆動柱に印加する電圧を上げて駆動柱を積層方向に伸長させ、振動板２の振動領域２Ａをノズル４方向に変形させて加圧液室６の容積を収縮させることにより、加圧液室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の振動領域２Ａ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から液体供給路１１を通じて加圧液室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、本発明の第１実施形態について図３及び図４を参照して説明する。図３は本発明の第１実施形態の説明に供する流路部材１と振動板２との接合工程の状態の例を示した断面模式図である。図４は、図３の流路部材１と振動板２との接合部分のうち一点破線で囲んだ部分を拡大して示した説明図である。

まず、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドにおける流路部材１の外周部分と振動板２との接合部の構成について説明を行う。図３に示すように、フィルタ部９の液室長手方向における外周側に、第１層２ａ、第２層２ｂ、第３層２ｃが積層された積層数が最も多い部位である（破線で囲んで示す）厚肉部２０が形成されている。また、流路部材１の外周部分にはフィルタ部９に当接している側壁１ａが形成されている。尚、側壁１ａはフィルタ部９に当接している場合に限らず、近接していても良い。

本実施形態の構成では、厚肉部２０は側壁１ａよりも液滴吐出ヘッドの外周縁に近い位置に配置され、厚肉部２０と側壁１ａとが液滴吐出ヘッドを構成する部材の積層方向において重ならないように構成されている。つまり、隔壁１ｂにおける部材の積層方向からの投影領域には厚肉部２０は位置していない。

振動板２と流路部材１を接合するために、側壁１ａと振動板２の接合面には接着剤４０が塗布されている。

ここで、振動板２と流路部材１は、各ノズル４に対応した流路である加圧液室６を形成するため、隔壁となる壁面の接合部を確実に封止する必要がある。そのために、製造工程において、振動板２と流路部材１の二つの部品のみを接合する方法が有効である。そのため、図３に示すように、振動板２及び流路部材１を加圧治具４１、４２により挟みこみ、振動板２側から加圧力４２ａと流路部材１側から加圧力４１ａを付与し、振動板２及び流路部材１の接合面に塗布された接着剤４０を加圧硬化させる。

このとき、側壁１ａはフィルタ部９に当接又は近接しているため、側壁１ａと振動板２の接合面に塗布された接着剤４０が加圧によりフィルタ部９を通って厚肉部２０まで流れ出してしまうことがある。

図５に示す従来の構成では、流路部材１と振動板２との接合強度を確保するために、側壁１ａと厚肉部２０を、ヘッドを構成する部材の積層方向において重ねるように配置していた。これにより、振動板２側から付与される加圧力４２ａが加わる方向と流路部材１側から付与される加圧力４１ａが加わる方向を対向させて、側壁１ａと厚肉部の接合面で大きな加圧力を得るようにしていた。

しかし、この構成では接着剤４０の流れ出し量が多くなり、フィルタ部９を構成する連通孔であるフィルタ孔を通って厚肉部２０まで流れ出した接着剤は加圧治具４２まで到達し、振動板２と加圧治具４２とが接着されてしまう。これにより、加圧治具４２を外すときに振動板２と流路部材１との接合が剥がれる不良が発生してしまう。

一方、上述したように、本実施形態の構成では、図３に示すように厚肉部２０と側壁１ａとがヘッドを構成する部材の積層方向において重ならないように構成されている。これにより、図４に示すように、流路部材１と振動板２とを加圧治具４１及び４２で加圧する際、２つの加圧治具からの加圧力４１ａ及び４２ａが加わる方向は対向せず、加圧力がかかる方向はずれている。
このため、流路部材１の側壁１ａが、振動板２の厚肉部２０から離れる位置にあるほど、その箇所での加圧力は低下する。一方、側壁１ａと厚肉部２０とが近接している部分では、２つの加圧治具からの加圧力の影響が大きいため、その箇所では加圧力が大きくなる。

すなわち、側壁１ａにおけるフィルタ部９に近い部分程加圧力が低下するため、接着剤４０の流れ出し量が低減され、接着剤４０が振動板２側の加圧治具４２に到達することを回避できる。一方、流路部材１の外周部に近くなるにつれ加圧力は増大するため、確実な接着を行うことができ、高いシール性が得られる。
このように、加圧力に勾配を持たせることが可能となり、振動板と流路部材との間に必要とされる接合強度が確保され、かつ接合に用いた接着剤の流れ出し量を低減することができる。

このように、振動板に形成されたフィルタ部に当接または近接する流路部材の側壁と、振動板の積層数が最も多い厚肉部とが、積層方向において重ならないように配置して、振動板と流路部材を接着剤により接合する構成とすることにより、振動板と流路部材との間に必要とされる接合強度が確保され、かつ接合に用いた接着剤の流れ出し量を低減することができる。

次に、流路部材側と反対側から振動板の加圧面を見た模式図を図６に示す。図６において、斜線のハッチング部分は振動板２の厚肉部２０の第３層２ｃを示し、ノズル配列方向（紙面の左右方向）に配列された厚肉部２０の第３層２ｃは流路部材１に設けられた複数の加圧液室６を隔てる隔壁に相当する箇所に配置された厚肉部２０の第３層２ｃである。

図６に示すように、フィルタ部９は複数の加圧液室６ごとに区切られており、複数の加圧液室６に連通していることが好ましい。これにより、加圧液室６当たりの開口面積を広く確保することが可能となり、フィルタの圧力損失を低減することができ、十分な通液量を確保することができる。また、異物等によって部分的にフィルタが目詰まりした場合においても、他のエリアからインク供給が可能となるため、吐出性能の信頼性を確保することができる。

図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
隔壁１ｂと、第１層２ａ、第２層２ｂ、第３層２ｃが積層された厚肉部は積層方向において重なるように形成されている。これにより、隔壁１ｂと振動板２とのシール性を確保し、加圧液室６内の液体の漏れを防ぐことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。
図８は、本発明の第２実施形態の説明に供する流路部材と振動板との接合工程の状態の例を示した断面模式図である。

前記第１実施形態の構成では、振動板２の第２層２ｂと第３層２ｃのいずれも、側壁１ａとヘッドを構成する部材の積層方向において重ならないように構成されていたが、本実施形態の構成では、振動板２の第２層２ｂは側壁１ａと重なっているが、第３層２ｃは側壁１ａと重なっていない構成になっている。つまり、第３層２ｃのみが側壁１ａにおける部材の積層方向からの投影領域には位置していない構成となっている。尚、この構成以外については図２に示す第１実施形態における液滴吐出ヘッドの構成と同じである。

これにより、前記第１実施形態の構成と同様に、厚肉部２０は側壁１ａと重なっていないため、加圧力に勾配を持たせることが可能であり、振動板２と流路部材１との間に必要とされる接合強度が確保され、かつ接合に用いた接着剤４０の流れ出し量を低減することができる。さらに、本実施形態の構成では、第２層２ｂが側壁１ａと重なっているため、前記第１実施形態の構成よりも接合強度が得られる。

次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。
図９は、本発明の第３実施形態の説明に供する流路部材と振動板との接合工程の状態の例を示した断面模式図である。

本実施形態の構成では、振動板２の第３層２ｃが側壁１ａと重なっているが、第２層２ｂは側壁１ａと重なっていない構成である。つまり、第２層２ｂのみが側壁１ａにおける部材の積層方向からの投影領域に位置していない。この構成により、第１層２ａと第３層２ｃとの間でフィルタ部９側に開口した凹部２２が形成される。

これにより、前記第１実施形態及び前記第２実施形態の構成と同様に、厚肉部２０は側壁１ａと重なっていないため、加圧力に勾配を持たせることが可能であり、振動板２０と流路部材１との間に必要とされる接合強度が確保され、かつ接合に用いた接着剤４０の流れ出し量を低減することができる。さらに、本実施形態の構成では、厚肉部２０側に流れ出した接着剤４０は凹部２２によりトラップされるため、より確実に接着剤が加圧治具４２に到達することを回避できる。

なお、前記第１実施形態、第２実施形態で説明した接着剤４０の流れ出しは、流出が広範に生じた場合を模式的に示したものであり、これに限定されず、より流出が抑制された態様であることが好ましい。
さらに、振動板２の積層数は３層に限定されず、振動板２の積層数が最も多い厚肉部が流路部材１の側壁１ａと積層方向において重ならない限り、上記効果が得られる。

次に、本発明の第４実施形態について図１０、図１１、図１２を参照して説明する。 図１０は、振動板のブリッジ部の機能の説明に供する平面説明図である。図１１は、ブリッジ部を切断した個片の振動板の説明に供する平面説明図である。図１２は本発明の第４実施形態における振動板の加圧面を示す模式図である。

まず図１０、図１１を用いて振動板２のブリッジ部３５について説明する。積層構造を有する振動板２は、例えば電気鋳造で製作する場合、基板上に複数のチップを一度に製作することが高生産性の点から好ましく、複数の部品を連結させて一括でハンドリングするため、製造工程中では部材の外周に部材同士を繋ぐブリッジ部３５を設けている。この製造工程中で用いるブリッジ部３５は振動板２を個片に分割する際に、図１０に示すように破線で示す部分をカットすることでヘッドとして組み立てた後も残る場合と、ヘッド組立て時にブリッジ部３５を完全に除去する場合もある。

ところが、振動板２は、ダイヤフラム部分や共通液室のダンパー部を構成する厚みの薄い部分がある部材であり、振動板２を個片に分割する際に、ブリッジ部周辺の変形が顕著になって接合不良を生じることがある。この点について図１１を参照して説明する。ここではブリッジ部３５が残った状態の個片に分割された振動板２を示している。振動板２のブリッジ部３５周辺（図中の点線領域）では、ブリッジ部３５の切断時の応力により変形が生じている。そのため、ブリッジ部３５周辺のみ加圧不良が発生しやすくなり、流路部材１との接合不良が生じてしまう。

次に本実施形態の振動板の構成について図１２を参照して説明する。本実施形態の振動板２では、図１２に示すように、ブリッジ部３５に対向する位置にブリッジ部３５に振動板の第１層目２ａ、第２層２及び第３層目２ｃが積層された厚肉部２０を設けている。これによって、変形の大きい部分を局所的に加圧することが可能となり、接合不良の発生を低減することができる。

上述のように、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル４を形成するノズル板３と、ノズル４が連通する加圧液室６を形成する流路部材１と、加圧液室内の一壁面を形成する振動板２とを少なくとも備えるとともに、この順に積層してなる方法において、振動板２は部位によって積層数が異なる積層構造とし、加圧液室６に液体を供給可能な開口部７に複数のフィルタ孔が形成されたフィルタ部９を形成し、流路部材１と振動板２との接合面に接着剤を塗布し、フィルタ部９に当接または近接する流路部材１の側壁１ａと、振動板２の積層数が最も多い厚肉部２０とを、積層方向において重ならないように積層し、側壁１ａ及び厚肉部２０を加圧し、流路部材１と振動板２とを接合する工程を含む。

〔画像形成装置〕
本発明の画像形成装置は、本発明の液滴吐出ヘッドを少なくとも備える。
本発明の画像形成装置の一実施態様として、図１３に装置の機構部の側面図を示す。
画像形成装置５０は、ブラック（Ｂ）とシアン（Ｃ）とマゼンタ（Ｍ）とイエロー（Ｙ）の４色にそれぞれ対応した本発明の液滴吐出ヘッド５Ｂ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙを有する。各液滴吐出ヘッド５には維持機構装置５１があり、パージ処理、ワイピング処理などの保全動作時には液滴吐出ヘッド５のノズル面に対向する位置に移動する。
液滴吐出ヘッド５は、記録媒体の印字領域幅以上の長さのノズル列を有するライン型からなる。

給紙トレイ５２は厚板５３と、記録紙３０を給紙する給送回転体５４がベース５５に取り付けられている。厚板５３はベース５５に取り付けられた回転軸を中心に回転可能であり、圧板ばね５６により給紙回転体５４に押圧される。給紙回転体５４と対向する圧板５３の部位には記録紙３０の重送を防止するため、人工皮等の摩擦係数の大きい材質からなる不図示の分離パッドが設けられている。また、圧板５３と回転給紙体５４の当接を解除する不図示のリリースカムが設けられている。

画像記録装置５０は、待機状態ではリリースカムが圧板５３を所定位置まで押し下げている。これにより圧板５３と給送回転体５４の当接は解除される。この状態で搬送ローラ５７の有する駆動力がギア等により給送回転体５４及びリリースカムに伝達されると、リリースカムが圧板５３から離れて圧板５３は上昇して記録紙３０が給送回転体５４に当接し、給送回転体５４の回転に伴い記録紙３０はピックアップされ給紙を開始し、不図示の分離爪によって１枚ずつ分離される。給送回転体５４は記録紙３０をプラテン５８に送り込むべく回転する。記録紙３０はガイド５５，６０の間を通過して搬送ローラ５７まで導かれプラテン５８まで搬送される。その後、再び記録紙３０と給送回転体５４との当接を解除した待機状態となって搬送ローラ５７からの駆動力が切られる。また、手差しトレイ６１から供給された記録紙３０も給送回転体６２により搬送ローラ５７からプラテン５８まで搬送される。プラテン５８まで搬送された記録紙３０は液滴吐出ヘッド５Ｂ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙにより紙搬送速度と液滴吐出のタイミングを制御された信号に基づき所望の画像が形成される。画像が記録された記録紙３０は排紙ローラ６３と拍車６４とにより搬送されて排紙トレイ６５に排出される。
このようにライン型の液滴吐出ヘッド５Ｂ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙを使用して記録紙３０に所望の画像を迅速に形成することができる。

次に、本発明の液滴吐出ヘッド５を搭載した他の画像形成装置の態様について、図１４に示す斜視図と、図１５に示す機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。
画像形成装置１００は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１とキャリッジ１０１に搭載した液滴吐出ヘッド５及び液滴吐出ヘッド５に対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される印字機構部１０３等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙３０を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着されている。また、記録紙３０を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５を有し、給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録紙３０を取り込み、印字機構部１０３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１０６に排紙する。

印字機構部１０３は、図示しない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１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド５を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１０１には液滴吐出ヘッド５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１０２を交換可能に装着している。

インクカートリッジ１０２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５へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド５へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド５としては各色の液滴吐出ヘッド５を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。

ここでキャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９で回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装し、このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定しており、主走査モータ１０９の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。

一方、給紙カセット１０４にセットした記録紙３０を液滴吐出ヘッド５の下方側に搬送するために、給紙カセット１０４から記録紙３０を分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、記録紙３０を案内するガイド部材１１５と、給紙された記録紙３０を反転させて搬送する搬送ローラ１１６と、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録紙３０の送り出し角度を規定する先端コロ１１８とを有する。搬送ローラ１１６は副走査モータによってギア列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録紙３０を液滴吐出ヘッド５の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録紙３０を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１を設け、さらに記録紙３０を排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５，１２６とを配設している。

この画像形成装置１００で記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド５を駆動することにより、停止している記録紙３０にインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録紙３０を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または記録紙３０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記録紙３０を排紙する。

また、キャリッジ１０１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５の吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７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１０１は印字待機中にはこの回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド５をキャッピングして吐出口部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、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

また、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５の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面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（不図示）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。

上記のように、図１３に示した画像形成装置５０、図１４及び図１５に示した画像形成装置１００について説明したが、本発明の液滴吐出ヘッド５を、インク以外の液滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する装置に適用しても良い。
本発明の液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置は、インク等の液体に混入した異物によるノズル詰まりや、吐出時における液体の噴射曲がりの発生がなく、高品位な画像を形成することができる。

１ 流路部材（流路板）
２ 振動板
２ａ 第１層
２ｂ 第２層
２ｃ 第３層
２Ａ 振動領域
２Ｂ 凸部
３ ノズル板
４ ノズル（ノズル孔）
５ 液滴吐出ヘッド
６ 加圧液室（流路）
７ 開口部
８ 共通液室
９ フィルタ部
１１ 液体供給路
１２ 圧電部材
１５ ベース部材
１６ 給電部材
１７ フレーム部材
１８ 圧電アクチュエータ（駆動手段）
２０ 振動板厚肉部
２２ 振動板凹部
３５ ブリッジ部
４０ 接着剤
４１、４２ 加圧部材
５０、１００ 画像形成装置

特開２００８−２１３１９６号公報

Claims (5)

1. 液滴を吐出するノズルを形成するノズル板と、前記ノズルが連通する加圧液室を形成する流路部材と、前記加圧液室内の一面を形成する振動板とを少なくとも備える液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記流路部材と前記振動板との接合面は接着剤により接合され、
   前記振動板は部位によって積層数が異なる積層構造であり、前記加圧液室へ液体を供給可能な開口部に複数のフィルタ孔が形成されたフィルタ部を有し、
   前記フィルタ部に当接または近接する前記流路部材の側壁と、前記振動板の積層数が最も多い部位である厚肉部とが、積層方向において重ならなく、
   前記振動板が３層からなる積層構造であり、
   前記厚肉部は、前記フィルタ部が形成された第１層、該第１層に積層された第２層及び該第２層に積層された第３層で構成された部位であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記第１層と、前記第２層のみが積層方向において前記流路部材の前記側壁と重なり、前記第３層は積層方向において前記側壁と重ならないことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記第１層と前記第３層のみが積層方向において前記流路部材の前記側壁と重なり、前記第２層は積層方向において前記側壁と重ならないことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１から３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。
5. 液滴を吐出するノズルを形成するノズル板と、前記ノズルが連通する加圧液室を形成する流路部材と、前記加圧液室内の一壁面を形成する振動板とを少なくとも備えるとともに、この順に積層してなる液滴吐出ヘッドの製造方法において、
   前記振動板は部位によって積層数が異なる積層構造とし、前記加圧液室に液体を供給可能な開口部に複数のフィルタ孔が形成されたフィルタ部を形成し、
   前記流路部材と前記振動板との接合面に接着剤を塗布し、
   前記フィルタ部に当接または近接する前記流路部材の側壁と、前記振動板の積層数が最も多い厚肉部とを、積層方向において重ならないように積層し、前記側壁及び前記厚肉部を加圧し、前記流路部材と前記振動板とを接合する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。