JP6260853B2 - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドから液滴を記録材上に吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。

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液滴を搬送される記録材に対して吐出して画像形成を行うものである。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。

ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、ＯＨＰ、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材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記録材に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。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。

液滴吐出ヘッドとしては、複数のノズルと、各ノズルに連通した複数の個別液室と、各個別液室内を昇圧するエネルギーを発生するアクチュエータと、各個別液室に連通する共通液室とを備えた構成が知られている。この液滴吐出ヘッドでは、インクを共通液室から各ノズルに連通する各個別液室に供給し、各個別液室に対応するアクチュエータを駆動することで各個別液室内を昇圧してノズルからインクの液滴を吐出させる。

この際、個別液室内で生じた圧力変動が、各個別液室に連通する共通液室にも伝播する。共通液室に伝播した圧力変動によって隣接する個別液室内のインクにも影響が及ぶ相互干渉が発生すると、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し、結果として高品位な画像出力を得ることを妨げる。

上記相互干渉の問題を解決すべく、共通液室の一壁面を変形可能な樹脂膜等のダンパ膜で形成し、ダンパ膜を介して共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室と、この空気貯留室を外部に連通させるための連通路とを有するダンパ機構を設けた構成が知られている（例えば、特許文献１）。この構成では、各個別液室内を昇圧するようアクチュエータを駆動した際に共通液室に伝播した圧力変動を、共通液室の一壁面を形成するダンパ膜が共通液室と対向する空気貯留室側に変形することで空気貯留室に逃す。空気貯留室は連通路により外部と連通しているので、空気貯留室内の圧力は外部と同圧に保たれる。

特許文献２には、ダンパ膜を介して共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室を外部に連通させるための連通路を、細長い通路とした液滴吐出ヘッドが記載されている。

特許文献３には、共通液室の上部に空気層があり、空気層が開閉可能な弁により外部と連通可能となる液滴吐出ヘッドが記載されている。

特許文献１の液滴吐出ヘッドでは、共通液室と振動板を挟んで対向する空気貯留室が、通気路を介して大気に開放されている。空気貯留室が大気に開放される構成では、徐々に、共通液室内のインク中の水分が水蒸気となって、樹脂膜を透過して空気貯留室に拡散した後、連通路を介して大気へ拡散する。このように共通液室内のインクから水分が揮発すると、インクの粘度が次第に上昇して、良好な吐出性能が得られなくなる。一方、外部と連通する連通路を設けずに空気貯留室を密閉すると、共通液室内のインクの粘度の上昇は防止されるが、空気貯留室内の圧力が増加して樹脂膜が空気貯留室側に変形し難くなりダンパ効果が低下する。

特許文献２の液滴吐出ヘッドでは、空気貯留室と外部とを細長い通路で連通することで、共通液室内のインク中の水分の揮発をある程度抑制できるが、さらに高いレベルでの揮発の抑制が望まれている。

特許文献３の液滴吐出ヘッドでは、共通液室に伝播した圧力変動を、共通液室の上部の空気層の体積が変化することで減衰する。空気層の弁は、通常は閉じられた状態で、インクからが水蒸気が蒸発し、空気層から外部に拡散することを抑制する。また、空気層の圧力が予め定められた範囲内からはずれると、空気層の弁を開けて圧力を調整し、空気層が共通液室の圧力変動を減衰する効果を維持している。しかしながら、この液滴吐出ヘッドは、共通液室のインクと空気層との間にダンパ膜を有していない。このため、インクが直接空気層に触れることになり、インクへの気泡混入が避けられず、良好な吐出性能を維持することが難しい。また、ダンパ膜を設けずに空気層のみで共通液室の圧力変動を減衰する効果を得ようとすると、大きな空気層を設ける必要があり、液滴吐出ヘッドの大型化を招いてしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制し、長期に渡って良好な吐出性能を得ることのできる液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するための複数のノズルと、該ノズルに連通する複数の個別液室と、該複数の個別液室に連通する共通液室と、該個別液室内を昇圧するためのアクチュエータと、該共通液室の少なくとも一部を形成する可撓性部材と、該可撓性部材を介して該共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、上記空気貯留室と外部とを連通可能とする弁を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制し、長期に渡って良好な吐出性能を得ることができるという優れた効果がある。

本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部断面図である。 空気貯留室と外部とを連通可能とする弁の一例の説明図である。 空気貯留室と外部とを連通可能とする弁の他の例の説明図である。 本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたシリアル型インクジェット記録装置の概略構成を示す説明図である。 図４のシリアル型インクジェット記録装置の要部平面図である 本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の液滴吐出ヘッドを一実施形態としてのインクジェット記録ヘッドを用いて説明する。なお、以下の説明では、インクジェット記録ヘッドの各個別液室内を昇圧するエネルギーを発生するアクチュエータとして圧電素子を用いている。このアクチュエータは、幅広い物性のインクに対応可能である反面、従来、個別液室の配列の高密度化・ヘッドの小型化が困難とされてきた。しかし、近年、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いることにより、高密度化・小型化する方法が確立されてきている。すなわち、個別液室に薄膜形成技術を用いて振動板、電極層、圧電体層などを積層したユニモルフ型のアクチュエータ形成する。これを、フォトリソグラフィ等の半導体デバイス製造プロセスを用いて個別の圧電素子と電極・配線部材等にパターニングすることで高密度化・小型化を図っている。

図１は本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部断面図である。このインクジェット記録ヘッドは、ノズル板１、個別液室基板２、振動板３、圧電素子４、駆動ＩＣ５、保持基板６、フレーム部材７、ダンパ層８等を備えている。個別液室基板２は、個別液室１０の隔壁部、流体抵抗（不図示）、インク供給口１１を形成する基板である。個別液室基板２に、個別液室１０の一面を形成する振動板３を積層する。振動板３上には個別液室１０内を昇圧するためのアクチュエータとしての圧電素子４と、圧電素子４に駆動信号を出力する駆動ＩＣ５と、圧電素子４と駆動ＩＣ５との配線（不図示）等が形成されている。また、振動板３には、個別液室１０へのインク供給口１１に対応して開口部が形成されている。個別液室基板２の振動板３が積層された面と反対側の面にノズル９を有するノズル板１を接合する。また、圧電素子４や駆動ＩＣ５が形成された個別液室基板２上に、インク流路となる開口部１２を有する保持基板６と、共通液室１４を形成するフレーム部材７を積層する。

このような、フレーム部材７、保持基板６、振動板３、個別液室基板２、ノズル板１の積層構造によりインク流路が形成される。詳しくは、フレーム部材７の共通液室１４から、保持基板６の開口部１２、振動板３の開口部、個別液室基板２のインク供給口１１、流体抵抗（不図示）を介して個別液室１０内にインクを供給する。個別液室基板２の一壁面を形成する振動板３上に形成された圧電素子４を駆動して振動板３を変位することで、個別液室１０内を昇圧させて、ノズル９からインク滴を吐出する。圧電素子４は、圧電体を下部電極と上部電極で挟んだ構成で、上部電極、下部電極からそれぞれ引き出された配線部材に接続された駆動ＩＣ５により駆動される。

また、フレーム部材７は内部に共通液室１４の上面を形成する可撓性部材からなるダンパ層８を有しており、ダンパ層８の上部には空気貯留室１５が形成され、空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁２０が形成されている。圧電素子４を駆動して個別液室１０内を昇圧させてノズル９からインク滴を吐出する際、個別液室１０内で生じた圧力変動が連通する共通液室１４にも伝播する。共通液室１４に伝播した圧力変動を、共通液室１４の上面を形成するダンパ層８が共通液室１４と対向する空気貯留室１５側に変形することで空気貯留室１５に逃す。これにより、共通液室１４に伝播した圧力変動によって隣接する個別液室１０内のインクにも影響が及ぶ相互干渉を防止する。

以下、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成部材について詳細に説明する。
ノズル板１は、インク吐出用のノズル９が配列している基板であり、材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。例えば、ＳＵＳ，ニッケル等の金属または合金、シリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料などを挙げることができる。ノズル９の加工方法は、基板の材料の特性と要求される精度・加工性から任意のものを選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザー加工法等、フォトリソグラフィ法等が挙げられる。ノズル９の開口径、配列数，配列密度は、インクジェット記録ヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。

個別液室基板２には、個別液室１０の隔壁部、流体抵抗部（不図示）、インク供給口１１が形成される。個別液室基板２の材料は加工性・物性から任意のものを用いることができるが、例えば、３００ｄｐｉ（約８５［μｍ］ピッチ）ではフォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。個別液室１０の加工は任意のものを用いることができるが、前述のフォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも、振動板３の個別液室１０側を二酸化シリコン膜等とすることで、エッチストップ層とできるため、個別液室１０の高さを高精度に制御することができる。

個別液室１０はインクに圧力を加え、ノズル９から液滴を吐出させる機能を有する。個別液室基板２には、個別液室１０の一壁面を形成する振動板３と、下部電極、圧電体、上部電極が積層された圧電素子４とが一体的に形成される。振動板３は任意のものを用いることができるが、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としても良い。積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４とＳｉＯ_２の積層の場合は、引張り応力となるＳｉ_３Ｎ_４と圧縮応力となるＳｉＯ_２を交互に積層し、応力緩和する構成が例として挙げられる。

振動板３の厚さは、所望の特性に応じて選択できるが、概ね、０．５〜１０［μｍ］の範囲が好ましく、さらに好ましくは１．０〜５．０［μｍ］の範囲である。振動板３が薄すぎる場合はクラック等により振動板３が破損しやすくなり、厚すぎる場合は変位量が小さくなり吐出効率が低下してしまう。また、薄すぎる場合は、振動板３の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない課題がある。

圧電素子４を構成する、下部電極(不図示）、上部電極(不図示）は導電性のある任意の材料を用いることができる。例えば、金属，合金，導電性化合物が上げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でも良い。また、圧電体と反応したり、拡散したりしない材料を選定する必要があるため、安定性の高い材料を選定する必要がある。また、必要に応じて圧電体、振動板３との密着性を考慮し、密着層を形成しても良い。電極材料の例としては、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｉｒ酸化物，Ｐｄ，Ｐｄ酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。また、振動板３との密着層としては、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｒ等が例示できる。

圧電体を形成する構成する圧電体材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体の成膜方法は任意の手法を用いることができ、例としてはスパッタリング法，ゾルゲル法が挙げられ、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。上部電極、圧電体は個別液室１０ごとにパターニングする必要がある。パターニングは通常のフォトリソグラフィ法を用いることができる。また、圧電体の成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることもできる。

圧電素子４は個別液室１０の上部に形成される必要がある。個別液室１０を区画する隔壁部上に形成した場合、振動板３の変形を阻害してしまうため、吐出効率の低下や応力集中による圧電素子の破損等の原因となる。

個別液室基板２には、個別液室１０に連通する流体抵抗部（不図示）が形成される。流体抵抗部はインク供給口１１から個別液室１０にインクを供給する機能を有する。と同時に、圧電素子４を駆動することにより個別液室１０に発生する圧力により、インクの逆流を防止しノズル９から吐出させる機能を有する。そのため、個別液室１０のインク流動方向の断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。個別液室基板２にシリコンを用い、個別液室１０と流体抵抗部をフォトリソグラフィ法によるエッチングを用いて形成した場合、個別液室１０と同一の条件で加工できるメリットがある。流体抵抗部の高さを個別液室１０より低くすることで、流体抵抗を高めるためには、個別液室１０のオーバーエッチング量を時間管理で制御する必要がある。このため、エッチングレートのばらつきにより、流体抵抗を均一にすることができない。その結果、吐出均一性が悪化する。

流体抵抗部はインク供給口１１および保持基板６に形成される開口部１２を通じて、フレーム部材７に形成される共通液室１４に連通する。個別液室１０は隔壁部により区画されており、それぞれに対応する圧電素子４が形成される。個別液室１０の高さはヘッド特性から任意に設定できるが、２０〜１００［μｍ］の範囲とすることが好ましい。また、個別液室１０の隔壁部は配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、隔壁部の幅は１０〜３０［μｍ］とすることが好ましい。また、隔壁部の幅が狭い場合は、隣接する個別液室１０の圧電素子４を駆動した場合に、隣接する個別液室１０間の相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなる。隔壁部の幅を狭くする場合は、液室高さを低くすることで対応する。

図示は省略するが、圧電素子４への配線を説明する。個別液室１０の上部に配列した圧電素子４に駆動信号を入力するために、圧電素子４を構成する上部電極から個別配線を引き出し、下部電極から共通配線を引き出す。上部電極からは、個別配線を介して個別配線パッドまで引き出され、駆動ＩＣ５と接続される。さらに、駆動ＩＣ５から配線を介して長手方向の一端側に設けられた接続パッドまで引き出される。下部電極は、共通配線を介して接続パッドまで引き出される。接続パッドは、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略す）によりヘッド外部回路に接続される。ヘッド外部回路からＦＰＣを介して駆動ＩＣ５に駆動制御信号が送られる。

上記配線は同一材料・同一工程で形成することが好ましい。配線材料としては、抵抗値の低い金属・合金・導電性材料を用いることができる。また、上部電極、下部電極としてはコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｃｒなどが例示でき、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としても良い。コンタクト抵抗を下げる材料としては、任意の導電性化合物を用いても良い。例えば、Ｔａ_２Ｏ_５，ＴｉＯ_２，ＴｉＮ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｎＯ等の酸化物、窒化物およびその複合化合物が挙げられる。

配線の膜厚は任意に設定できるが、３［μｍ］以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を採用することが好ましい。これらの配線は、後述の保持基板６との接合面にもなるため、高さ均一性を確保できる膜厚・成膜方法を取る必要がある。

上述の個別液室基板２は２０〜１００［μｍ］厚と薄いため、個別液室基板２の剛性を確保するために保持基板６をノズル板１と対向する側に接合する。保持基板６の材料は任意の材料を用いることができるが、個別液室基板２の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンやＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａl_２Ｏ_３等のセラミックス材料とすることが好ましい。

また、保持基板６は個別液室配列方向に連通した開口部１２を有しており、共通液室１４の一部を形成する。また、圧電素子４を駆動して振動板３が変位できる空間を確保するため、保持基板６の圧電素子４に対向する領域に保持基板凹部１３を形成する。なお、図示しないが、保持基板凹部１３は個別液室１０ごとに区画し、個別液室隔壁上で接合されることが好ましい。これにより、板厚の薄い個別液室基板２の剛性を高めることができ、圧電素子４を駆動した際の隣接個別液室間の相互干渉を低減することが可能となる。そのため、保持基板６は樹脂などの低剛性材料ではなく、シリコンなどの高剛性材料が好ましい。また、保持基板凹部１３は個別液室１０ごとに区画されるため、高密度化のためには高度な加工精度が要求され、３００ｄｐｉヘッドにおいては保持基板６の隔壁幅を５〜２０［μｍ］とすることが望ましい。

フレーム部材７は、各個別液室１０に供給するインクを収容する個別液室配列方向に長尺な共通液室１４と、共通液室１４の上面を形成する可撓性部材からなるダンパ層８と、ダンパ層８を介して共通液室１４と対向する空気貯留室１５とが形成されたものである。また、フレーム部材７は空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁２０を備えている。

フレーム部材７は、必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができるが、コスト面から樹脂を成形することが好ましく、エポキシ、ポリフェニルサルファイドなどの材料を用いることが好ましい。開口を有するフレーム部材７自体を射出成形で成形した後、ダンパ層８を形成する。ダンパ層８としては、例えば、シリコーンエラストマーを射出成形によって成形したものが挙げられる。コンプライアンスを高くするため、ダンパ層８はできるだけ薄く形成し、且つ、ヤング率の低い材料を用いることが好ましい。ダンパ層８の厚さは５０〜５００［μｍ］、ヤング率としては１０［ＭＰａ］以下が好ましい。

空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁２１について、図面に基づき説明する。図２は、空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁の一例の説明図である。図２は、弁２１として、２枚の板状部２１ａ、２１ｂを棒状部２１ｃで繋いだ形状の一つの弁２１を、フレーム部材７の開口１７に設けた構成である。弁２１の材料としては、密度が低いことが好ましく、樹脂が適している。この弁２１の閉塞部としての板状部２１ａの幅は開口１７の幅よりも広く、棒状部２１ｃの長さは開口１７の高さより長い。

空気貯留室１５の圧力が外部１６の圧力とほぼ同じ状態では、図２（ａ）に示すように、弁２１の自重で板状部２１ａが開口１７を塞ぐため弁２１が閉じた状態となっている。インクジェット記録ヘッドの非駆動時（圧電素子４が駆動されず、個別液室１０内に圧力が発生されていないとき）は、空気貯留室１５の圧力は変化しないため、弁２１が閉じた状態が維持され、空気貯留室１５は密閉状態となる。よって、共通液室１４からダンパ層８を介して空気貯留室１５に水蒸気が拡散しても、外部１６までは拡散しないので、共通液室１４内のインクの粘度増加を抑制できる。

一方、インクジェット記録ヘッドの駆動（圧電素子４が駆動されて個別液室１０内に圧力が発生されているとき）に伴いダンパ層８が変形して、空気貯留室１５に圧力変動が生じる。この圧力変動により空気貯留室１５の圧力が外部１６の圧力より高くなると、図２（ｂ）に示すように、板状部２１ｂが押上げられて板状部２１ａが開口１７から浮き上がり弁２１が開いた状態となると共に、空気が空気貯留室１５内から外部１６へ流れる（図中矢印Ａ）。これにより、空気貯留室１５の圧力は外部１６と同圧になり、その後、弁２１は自重で閉じた状態に戻る。つまり、インクジェット記録ヘッドの駆動に伴い弁２１が開き、外部１６と空気貯留室１５とが連通する。これにより、ダンパ層８が変形し難くなることが防止され、良好なダンパ効果を維持できる。

さらに、空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁を設けることで、空気貯留室１５を密閉した構成で生じる、使用環境による外部１６の圧力（大気圧）変化に起因するインクジェット記録ヘッドの不具合の発生を防止することができる。具体的には、使用環境が高地の場合は外部１６の圧力（大気圧）は低くなるが、空気貯留室１５を密閉していると空気貯留室１５の圧力は変化しないため、空気貯留室１５の圧力が外部１６の圧力より高くなる。このため、空気貯留室１５の圧力によりダンパ層８が共通液室１４側に変形して、共通液室１４と連通するノズル９からインクが漏れてしまう虞がある。一方、使用環境が低地の場合は、外部１６の圧力（大気圧）は高くなるが、空気貯留室１５を密閉していると空気貯留室１５の圧力は変化しないため、外部１６の圧力が空気貯留室１５の圧力と比べて高くなる。このため、ダンパ層８が空気貯留室１５側に変形して、空気貯留室１５が収縮した状態となる。空気貯留室１５が収縮した状態が維持されると、ノズル９からヘッド内部に空気を巻き込んでしまい、個別液室１０内に空気が入り込み、インク吐出性能に影響を及ぼす虞がある。

本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、使用環境が高地で外部１６の圧力が低いと、空気貯留室１５内の圧力が、外部１６の圧力と比べて高くなり、弁２１を押し上げるように板状部２１ｂに作用する。具体的には、外部１６と空気貯留室１５内との圧力差と、弁２１の自重との関係で、弁２１を押し上げる力が弁２１を押し下げる力よりも大きくなると、図２（ｂ）に示すように、弁２１が開いた状態になり、空気が空気貯留室１５内から外部１６へ流れる（図中矢印Ａ）。これにより、空気貯留室１５内の圧力は外部１６の圧力（大気圧）と同圧となり、ノズル９からインクが漏れてしまうことを防止できる。

一方、使用環境が低地で外部１６の圧力が高いと、ノズル９からインクジェット記録ヘッド内に空気を引き込む力が働き、ダンパ層８には空気貯留室１５を収縮させる力が働く。その力により弁２１が浮き上がって開いた状態となり、外部１６から空気貯留室１５内に空気が導入される（図中矢印Ｂ）。これにより、空気貯留室１５内の圧力は外部１６の圧力と同圧となり、空気貯留室１５が収縮した状態が解消されるため、ノズル９から空気を巻き込んでしまうことを防止できる。

図３は、空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁の他の例の説明図である。図３は、弁として、外部１６から空気貯留室１５への吸気をおこなう吸気弁２２と、空気貯留室１５からから外部１６への排気を行う排気弁２３との２つの弁を、フレーム部材７の開口１８，１９にそれぞれ設けた構成である。吸気弁２２と排気弁２３は、それぞれ板状部２２ａ、２３ａと板状部２２ａ，２３ａを付勢するための弾性部材であるバネ２２ｂ、２３ｂとを有している。吸気弁２２の開口１８は、その上部および下部に幅方向内側に延伸する延伸部２４ａ，２４ｂを有しており、開口１８の上部および下部は延伸部２４ａ、２４ｂにより板状部２２ａの幅よりも狭くなっている。吸気弁２２のバネ２２ｂは開口１８の下部の延伸部２４ｂに固定されており、板状部２２ａを開口１８の上部の延伸部２４ａに向かって付勢する。また、排気弁２３の開口１９は、その上部および下部が幅方向内側に延伸する延伸部２５ａ，２５ｂを有しており、開口１９の上部および下部は延伸部２５ａ，２５ｂにより板状部２３ａの幅よりも狭くなっている。排気弁２３のバネ２３ｂは開口１９の上部の延伸部２５ａに固定されており、板状部２３ａを開口１９の下部の延伸部２５ｂに向かって付勢する。

空気貯留室１５の圧力が外部１６の圧力とほぼ同じ場合は、図３（ａ）に示すように、吸気弁２２の板状部２２ａはバネ２２ｂにより付勢され上部の延伸部２４ａに突き当たって開口１８上部を塞いでおり、吸気弁２２は閉じた状態となる。また、排気弁２３の板状部２３ａはバネ２３ｂにより付勢され下部の延伸部２５ｂに突き当たって開口１９下部を塞いでおり排気弁２３は閉じた状態となる。インクジェット記録ヘッドの非駆動時は、空気貯留室１５の圧力は変化しないため、吸気弁２２、排気弁２３とも閉じた状態となり、空気貯留室１５は密閉状態となる。このため、共通液室１４からダンパ層８を介して空気貯留室１５に水蒸気が拡散しても、外部１６までは拡散しないので、共通液室１４内のインクの粘度増加を抑制できる。

インクジェット記録ヘッドの駆動に伴い、ダンパ層８が変形して空気貯留室１５の圧力が外部１６の圧力より高くなると、図３（ｂ）に示すように、排気弁２３の板状部２３ａは空気貯留室１５の圧力により押されて下部の延伸部２５ｂより浮き上がって開いた状態となる。一方、吸気弁２２の板状部２２ａも空気貯留室１５の圧力により押されるが、上部の延伸部２４ａに突き当たって開口１８上部を塞いでおり、吸気弁２２は閉じたままの状態となる。排気弁２３が開いた状態になると、開口１９を介して空気が空気貯留室１５内から外部１６へ流れ（図中矢印Ａ）、空気貯留室１５内の圧力は外部１６の圧力と同圧になる。つまり、インクジェット記録ヘッドの駆動に伴い排気弁２３が開き、外部１６と空気貯留室１５とが連通するため、インクジェット記録ヘッドの駆動に伴いダンパ層８が変形し難くなることが防止され、良好なダンパ効果を維持できる。

また、使用環境による外部１６の圧力（大気圧）変化に対するインクジェット記録ヘッドの不具合の発生を防止することができる。
使用環境が高地で外部１６の圧力が空気貯留室１５内の圧力よりも低い場合、図３（ｂ）に示すように排気弁２３が外部１６側へ持ち上げられる。つまり、排気弁２３の自重と、バネ２３ｂによる排気弁２３への付勢力と、外部１６の圧力と空気貯留室１５内との圧力差との関係で、排気弁２３を押し上げる力が排気弁２３を押し下げる力よりも大きくなると、排気弁２３が開いた状態になる。排気弁２３が開いた状態になると、開口１９を介して空気が空気貯留室１５から外部１６へ流れ（図中矢印Ａ）、空気貯留室１５内の圧力は外部１６の圧力と同圧となる。これにより、高地において、空気貯留室１５の膨張によりダンパ層８が共通液室１４側に変形し、共通液室１４と連通するノズル９からインクが漏れてしまうことを防止できる。

一方、使用環境が低地で外部１６の圧力が高くなった場合、図３（ｃ）に示すように、吸気弁２２の板状部２２ａは外部１６の圧力により押されて上部の延伸部２４ａより離れて開いた状態となる。一方、排気弁２３の板状部２３ａも外部１６の圧力により押されるが、下部の延伸部２５ｂに突き当たって開口１９下部を塞いでおり排気弁２３は閉じたままの状態となる。吸気弁２２が開いた状態になると、開口１８を介して空気が外部１６から空気貯留室１５内へ流れ（図中矢印Ｂ）、空気貯留室１５内の圧力は外部１６の圧力と同圧になる。これにより、低地において、空気貯留室１５が収縮した状態が解消されるため、ノズル９から空気を巻き込むことが防止できる。

図３の構成では、バネ２２ｂ、２３ｂなどの弾性部材を用いて吸気弁２２と排気弁２３との二つの弁がそれぞれ開閉する構成としている。これは、図２に示す、弁２１の自重で開閉する構成に比べて、より広範囲な圧力変動に対応可能というメリットがある。

以下、本実施形態の具体的なインクジェット記録ヘッドの製造工程を実施例に基づき詳細に説明する。
＜実施例１＞
個別液室基板２を直径６インチのシリコンウェハを用いて作成する。厚さ６００［μｍ］のシリコンウェハ上に、ＳｉＯ_２ ０．６［μｍ］、Ｓｉ １．５［μｍ］、ＳｉＯ_２ ０．４［μｍ］を積層することで３層構成の振動板３を形成した。この振動板３上に、下部電極（不図示）としてＴｉ ２０［ｎｍ］、Ｐｔ ２００［ｎｍ］をスパッタリング法で成膜した。下部電極上に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を有機金属溶液に用いたゾルゲル法で厚さ２［μｍ］を成膜した後、７００℃で焼成し、ＰＺＴの圧電体膜（不図示）を形成した。その後、圧電体膜上にＰｔ ２００［ｎｍ］をスパッタリング法で成膜して上部電極（不図示）とした。

上部電極の形成後に、上部電極、圧電体膜、下部電極をドライエッチング法でパターニングすることで、個別液室１０に対応した圧電素子４と測温抵抗体（不図示）を形成した。圧電素子４の配列ピッチは８５［μｍ］とし、圧電体の幅は４０［μｍ］とした。圧電素子４の長手方向の長さは１０００［μｍ］とし、１列あたりの圧電素子４の配列数は３００個の４列配置とした。また、振動板３の可動部は個別液室１０の隔壁上の部分にかからないようにした。これより、個別液室１０に対応した振動板３の変形を阻害することがない。測温抵抗体は、個別液室基板２上の接続パッド（不図示）に近い位置に形成した。接続パッドに近い位置に形成することで、ＦＰＣ（付図素）を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるエネルギーによる温度状態を示すことが可能になり、精度良く圧電素子４の駆動制御が可能となる。

次に、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜（不図示）を成膜し、上部電極上および下部電極上の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成後、Ｔｉ ５０［ｎｍ］とＡｌ ２［μｍ］を順次積層しドライエッチングすることで、配線層を形成した。

その後、振動板３の個別液室１０へのインク供給口１１に対応した位置をドライエッチングで除去し、開口部を形成して、アクチュエータとインク流路が形成された個別液室基板２が完成する。

次に、保持基板６を直径６インチのシリコンウェハを用いて作成する。まず、シリコンウェハを厚さ４００［μｍ］に研磨し、個別液室基板２側に酸化膜などを形成する。その後、その酸化膜を保持基板凹部１３および開口部１２が開口するようにフォトリソグラフィによりパターニングする。さらにその上にレジストを形成し、開口部１２だけが開口するようにレジストをフォトリソグラフィによりパターニングする。そして、ＩＣＰエッチングで、個別液室基板２側から開口部１２を貫通形成する。その後、個別液室基板２側のレジストのみを除去し、はじめにパターニングした酸化膜パターンをマスクとして、ＩＣＰエッチングでハーフエッチングする。最後に酸化膜を除去すると、個別液室基板２側の保持基板凹部１３と貫通する開口部１２とを形成することができる。

このようにして作成した保持基板６の接合面にエポキシ系接着剤をフレキソ印刷機で膜厚２［μｍ］で塗布し接合、接着剤を硬化することで保持基板６を、上記のように作製した個別液室基板２に接合した。その後、保持基板６と接合された個別液室基板２上に駆動ＩＣ５を物理的および電気的に接合して実装した。

その後、６００［μｍ］の個別液室基板２を８０［μｍ］まで研磨した後に、個別液室１０、流体抵抗部（不図示）をＩＣＰドライエッチング法で形成した。個別液室１０の幅は６０［μｍ］とし、流体抵抗部の幅は３０［μｍ］、長さは３００［μｍ］とした。流体抵抗部、個別液室１０のエッチングは振動板３に到達するまで行い同一の高さとした。また、インク供給口１１に対応する部分の振動板３は事前にエッチングをしており貫通口を形成することができる。

上記ウェハをダイシングによりチップに切り出した後に、保持基板６と同様の手法でノズル板１と個別液室基板２とを接合した。ノズル板１は、厚さ３０［μｍ］のＳＵＳ材にプレス加工で直径２０［μｍ］のノズル９を８５［μｍ］ピッチで形成したものを用いた。

次に、フレーム部材７を、ポリフェニルサルファイドを用いて形成した。フレーム部材７は、共通液室１４と空気貯留室１５とを形成する空間と、図２に示す開口１７とを有するようポリフェニルサルファイドを射出成形で成形する。その後、射出成形によってシリコーンエラストマーからなるダンパ層８をフレーム部材７内部の共通液室１４と空気貯留室１５との間に形成する。空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁２０として、図２にしめす弁２１を弾性体を射出成形などで形成し、フレーム部材７に形成された開口１７部へ押し込んでセットする。このフレーム部材７を保持基板６上に接合する。

さらに、フレーム部材７の共通液室１４をインクタンク（不図示）と接続する。また、個別配線パッド部にＡＣＦ接合やワイヤーボンディングにてヘッド外部回路へ接続されるＦＰＣを接合する。このような製造工程により、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制して長期に渡って良好な吐出性能を得るインクジェット記録ヘッドが得られた。

＜実施例２＞
実施例２は、実施例１と空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁２０の構成が異なるものであり、それ以外は実施例１と同じである。実施例１において、フレーム部材７を形成する際、共通液室１４と空気貯留室１５とを形成する空間と、図３に示す形状の開口１８、１９とを有するように射出成形する。その後、射出成形によってシリコーンエラストマーからなるダンパ層８をフレーム部材７内部の共通液室１４と空気貯留室１５との間に形成する図３に示す、板状部とバネからなる吸気弁２２、排気弁２３を形成し、それぞれを開口１８、１９へセットする。このような製造工程により、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制して長期に渡って良好な吐出性能を得るインクジェット記録ヘッドが得られた。

次に、実施形態に係る本発明の液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図４は、本実施形態の一例のインクジェット記録装置２０１の全体構成を示す側面図である。図５は、図４のインクジェット記録装置２０１の要部構成を示す平面図である。
このインクジェット記録装置２０１はシリアル型のインクジェット記録装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主ガイドロッド２３１、従ガイドロッド２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持する。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図５中の矢示方向（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に、本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４を装着している。

この記録ヘッド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滴吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成している。そして、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。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、各色毎の液滴吐出ヘッドを備えることもできる。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サブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」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に対向している。そして、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。この給紙部から給紙された用紙２４２が記録ヘッド２３４の下方側に送り込まれる。このために、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とが備わっている。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とを備えている。そして、排紙ローラ２６２の下方には排紙トレイ２０３が備わっている。

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、増粘したインク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インク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。そして、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はガイド部材２４５で案内される。そして、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る。この場合、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、インクジェット記録装置２０１では、本発明に係る液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出をおこなうことができて、高速で、印字ムラのない高画質画像を形成することができる。

次に、実施形態に係る本発明の液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の他の構成例について説明する。図６は本実施形態の他の例のインクジェット記録装置４０１の全体構成を示す側面図である。このインクジェット記録装置４０１はライン型のインクジェット記録装置であり、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を備えている。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する。その後、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を備えている。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内に取り込む。そして、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個の液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙを備えている。なお、記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙの色を区別しないときには、以下、「記録ヘッド４１１」という。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に対応して記録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を備えている。なお、維持回復機構４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙの色を区別しないときには、以下、「維持回復機構４１２」という。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。ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、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。

さらに、ライン型記録ヘッドとしては、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又は複数の記録ヘッドを用いることもできる。また、記録ヘッドとこの記録ヘッドにインク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内に給紙される。そして、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、搬送ベルト４３３、帯電ローラ４３４、プラテン部材４３５及び押さえコロ４３６を有している。そして、搬送ベルト４３３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である。帯電ローラ４３４は、搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラである。プラテン部材４３５は、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部材である。押さえコロ４３６は、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付けている。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も有している。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る。そして、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。これにより、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、インクジェット記録装置４０１では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、印字ムラのない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に係る液滴吐出ヘッドをインクジェット記録装置のインク滴を吐出する記録ヘッドに適用した例を用いて説明した。これに限らず、インク以外の液体の滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。

また、上述では個別液室１０に圧力変動を発生させて、ノズル９からインク滴を吐出する圧力発生手段として、圧電素子４を用いた圧電アクチュエータ方式を採用している。しかし、これに限らず、静電アクチュエータ方式、また、ヒータなどを用いて個別液室１０内に気泡を発生させて、個別液室を昇圧させてノズルからインク滴を吐出するサーマル方式を用いた液滴吐出ヘッドにも適用することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様ごとに特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
インクなどの液滴を吐出するための複数のノズル９と、ノズルに連通する複数の個別液室１０と、複数の個別液室に連通する共通液室１４と、個別液室内を昇圧するための圧電素子４などのアクチュエータと、共通液室の少なくとも一部を形成するダンパ層８などの可撓性部材と、可撓性部材を介して共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室１５とを備えたインクジェット記録ヘッドなどの液滴吐出ヘッドである。この液滴吐出ヘッドにおいて、空気貯留室１５と外部１６とを連通可能とする弁２０を備える。

（態様Ａ）においては、共通液室と可撓性部材を介して対向する空気貯留室の圧力が変動したとき、弁を開放して空気貯留室と外部とを連通し、空気貯留室部を外部と同圧に保つ。これにより、空気貯留室の圧力変動により可撓性部材が空気貯留室側に変形し難くなることが抑制され、良好なダンパ効果が維持される。また、これ以外は、弁を閉じて空気貯留室を外部と遮断して密閉状態とする。このため、共通液室から可撓性部材を介して空気貯留室に水蒸気が拡散しても、外部までは拡散しないので、共通液室内のインクの粘度増加を抑制できる。

（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、弁は空気貯留室内と外部との圧力差に連動して開閉可能である。これによれば、特許文献３の液体吐出ヘッドに記載されたポンプを使用して弁の開閉にする構成に比べて、簡易な構成で弁を開閉できるという効果がある。さらに、弁は空気貯留室内と外部との圧力差に連動して開閉可能なため、上記実施形態について説明したように、使用環境による外部の圧力（大気圧）変化によるインクジェット記録ヘッドの不具合の発生も防止することができる。詳しくは、使用環境が高地で外部の圧力が空気貯留室内の圧力よりも低い場合、弁が開いて空気を空気貯留室から外部へ流すことで空気貯留室内と外部とを同圧として、高地におけるノズルからインクが漏れてしまうという不具合を防止できる。一方、使用環境が低地で外部の圧力が空気貯留室内の圧力よりも高い場合、弁が開いて空気を外部から空気貯留室内へ流すことで空気貯留室と外部とを同圧として、低地におけるノズルから空気を巻き込むという不具合を防止できる。

（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、弁２１は空気貯留室に設けられた外部と連通する開口１７を塞ぐ板状部２１ａなどの閉塞部を有し、弁の自重と、空気貯留室内と外部との圧力差との関係により閉塞部が移動して開口を開閉するよう構成する。これによれば、上記図２について説明したように、良好なダンパ効果が維持と、共通液室内のインクの粘度増加抑制と効果とを得られる弁が具現化できる。

（態様Ｄ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、排気弁２３などの弁は、空気貯留室に設けられた外部と連通する開口１９を塞ぐ板状部２３ａなどの閉塞部と、閉塞部を付勢するバネ２３ｂなどの弾性部材とを有し、弁の自重と、弾性部材の付勢力と、空気貯留室内と外部との圧力差との関係により閉塞部を移動させて開口１９を開閉するよう構成する。これによれば、上記図３について説明したように、良好なダンパ効果が維持と、共通液室内のインクの粘度増加抑制と効果とを得られる弁が具現化できる。

（態様Ｅ）
（態様Ｄ）において、弁として、空気貯留室内から外部へ排気する排気弁２３と、外部から空気貯留室内への吸気する吸気弁２２とを備える。これによれば、弁の自重と、圧力差と、弾性部材の付勢力とを用いて吸気弁と排気弁との二つの弁がそれぞれ開閉する構成とすることで、弁の自重と圧力差とで一つの弁が開閉する(態様Ｃ）の構成に比べて、より広範囲な圧力変動に対応可能というメリットがある。

（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）の何れかの液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置などの画像形成装置である。これによれば、長期に渡って良好な画像が得られる。

１ ノズル板
２ 個別液室基板
３ 振動板
４ 圧電素子
５ 駆動ＩＣ
６ 保持基板
７ フレーム部材
８ ダンパ層
９ ノズル
１０ 個別液室
１１ インク供給口
１２ 開口部
１３ 保持基板凹部
１４ 共通液室
１５ 空気貯留室
１６ 外部
１７、１８，１９ 開口
２０、２１ 弁
２１ａ、２１ｂ 板状部
２１ｂ 棒状部
２２ 吸気弁
２２ａ 板状部
２２ｂ バネ
２３ 排気弁
２２ａ 板状部
２２ｂ バネ
２４ａ、２４ｂ 延伸部（吸気弁）
２５ａ、２５ｂ 延伸部（排気弁）
２０１ インクジェット記録装置（シリアル型）
４０１ インクジェット記録装置（ライン型）

特許４２８５４５号公報 特開２００２−１０３６０８号公報 特開２０１２−２１０７６９号公報

Claims (7)

1. 液滴を吐出するための複数のノズルと、該ノズルに連通する複数の個別液室と、該複数の個別液室に連通する共通液室と、該個別液室内を昇圧するためのアクチュエータと、該共通液室の少なくとも一部を形成する可撓性部材と、該可撓性部材を介して該共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   上記空気貯留室と外部とを連通可能とする弁を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記可撓性部材の前記空気貯留室側への変形に応じて、前記弁が開くことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１または２の液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁は上記空気貯留室内と外部との圧力差に連動して開閉可能なことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至３何れかの液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁は上記空気貯留室に設けられた外部と連通する開口を塞ぐ閉塞部を有し、該弁の自重と、該空気貯留室内と外部との圧力差との関係により、該閉塞部が移動して該開口を開閉するよう構成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項１乃至３いずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁は上記空気貯留室に設けられた外部と連通する開口を塞ぐ閉塞部と、該閉塞部を付勢する弾性部材とを有し、該弁の自重と、該弾性部材の付勢力と、該空気貯留室内と外部との圧力差との関係により、該閉塞部が移動して該開口を開閉するよう構成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項５の液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁として、上記空気貯留室内から外部へ排気する弁と、外部から該空気貯留室内へ吸気する弁とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 請求項１乃至６の何れかの液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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