(57)【要約】【課題】液体流路中にゴミや異物が混入することを抑制できるとともに安価で高精度に作製して信頼の高い液体吐出ヘッドを得る。【解決手段】液体吐出ヘッド３４の共通液室２０８と連結管２０９を樹脂で一体に形成し、共通液室２０８と連結管２０９の流路を継ぎ目なしにするとともに、連結管２０９の共通液室２０８側と反対側の端部には接着剤などの封止材２１５をコーティングして、成形時に連結管２０９の流路の先端開口端部稜線部に発生したバリ除去後の微小な破断面を封止部材２１５で覆い、ゴミ発生を確実に抑制し、ノズルからの液体の不吐出等の不具合を解消して安定して液体を吐出させる。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を液滴として吐出する複数のノズルと、個々のノズルに対し連通して液体に圧力を印加する個別液室と、個別液室内の液体に圧力を発生させるための圧力発生駆動手段及び各個別液室に液体を供給する共通液室と共通液室につながる連結管とを構成するフレーム部とを有し、液体貯留ユニットが連結管と嵌合し、液体供給手段により液体貯溜ユニットに貯溜した液体を液体供給手段により連結管を通して共通液室に供給される液滴吐出ヘッドにおいて、
前記フレーム部を樹脂射出成形で前記共通液室と連結管とを継ぎ目なく一体に成形し、前記連結管の共通液室側と反対側の端部には、前記フレーム部の材料とは異なる樹脂層がコーティングされていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記フレーム部の連結管は前記共通液室を構成する部材と別個に形成され、前記連結管は前記共通液室を構成する部材に前記樹脂層を形成する接着剤により封止固定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。
【請求項３】
前記フレーム部の連結管と前記液体貯留ユニットとの間にシール部材が存在し、シール部材が連結管と接着固定されて連結管の管端部を被覆することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記樹脂層は、ゴム等の反発弾性効果のあるエポキシ接着剤で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記フレーム部は、熱硬化性樹脂で形成されていること特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記フレーム部を形成する熱硬化性樹脂には、添加剤としてシリカが少なくとも８５％配合されていることを特徴とする請求項５の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記添加剤のシリカは、球状又は粉砕状であることを特徴とする請求項６記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記フレーム部の連結管は、前記液体貯留ユニットのフィルタを有するフィルタユニットと嵌合することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
液体を液滴として吐出する複数のノズルと、個々のノズルに対し連通して液体に圧力を印加する個別液室と、個別液室内の液体に圧力を発生させるための圧力発生駆動手段及び各個別液室に液体を供給する共通液室と共通液室につながる連結管とを構成するフレーム部とを有し、液体貯留ユニットが連結管と嵌合し、液体供給手段により液体貯溜ユニットに貯溜した液体を液体供給手段により連結管を通して共通液室に供給される液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記フレーム部を樹脂射出成形で前記共通液室と連結管とを継ぎ目なく一体に形成し、前記連結管の前記共通液室側と反対側の端部に樹脂層を形成する接着剤を塗布し、前記共通液室側から前記連結管の流路内に加圧空気を導入しながら前記樹脂層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドからインク滴を吐出させて記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばインク滴等の液滴を吐出する液体吐出ヘッドと液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、ファクシミリ、複写装置あるいはこれらの内の複数の機能を複合した複合機等の画像形成装置として、液体の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した液体吐出装置を用いて、記録媒体を搬送しながら、液体、例えばインクを記録媒体に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる）を行うものがある。ここで画像形成装置は、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をも意味する。また、液体とはインクに限るものではなく、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像を形成するものに限らない。
【０００３】
一般的に液体吐出ヘッドは、液体を液滴として吐出する複数設けられたノズル孔と、各ノズル孔に対して独立した個別液室が構成されており、ノズル孔と個別液室は連通状態である。個別液室内に圧力発生手段を用いて圧力を発生させ、内部に充填されている液体をノズル孔より液滴となって吐出させる。各独立した個別液室は液体供給路を介して共通液室と連通しており、液体供給口から共通液室内に供給された液体は、各独立した個別液室内及びノズル孔まで液体を分配するようになっている。圧力発生手段は圧電素子等の電気機械変換素子またはヒータ等の電気熱変換素子などからなるエネルギー発生手段を備え、画像情報によってこれらの素子を駆動させ、複数のノズル孔から選択的に液体を吐出させる。
【０００４】
例えば記録媒体に対しインクを噴射して記録するインクジェット記録装置において、記録媒体に対しインクを吐出して記録する液体吐出ヘッドである記録ヘッドと、記録ヘッドが搭載されガイドレールに沿って移動可能に設けられたキャリッジと、キャリッジを移動させる手段と、記録ヘッドのノズル面をメンテナンスするためのワイパとキャップ及びキャップに連通し吸引を行う機構を備えた印字機構の記録ヘッドへ供給するインクを一時貯蔵して記録ヘッドに供給するヘッドタンクを有し、ヘッドタンクはメインタンクよりチューブにて連結され、メインタンクからヘッドタンクへ供給ポンプによってインクを送るシステムを利用した方法は知られている。
【０００５】
このようなインクジェット記録装置で記録ヘッドからインクの吐出を安定化させるために、記録ヘッドのインクを所定の負圧に維持することが重要とされている。記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路に負圧発生手段が施されているものが多い。負圧発生手段としては、スポンジ等のインクを吸収する吸収体を利用したものや、ヘッドタンクの一部を可撓性フィルムで覆い、内部のばねの付勢によって負圧発生を行っているもの、水頭差を利用したものが知られている。このような記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置においては、記録ヘッドは通常直径数十μｍ程度の大きさの小径のノズルから数ピコリットル〜数十ピコリットルのインク液滴を吐出させて記録媒体例えば記録用紙に画像を形成する。この場合、記録液であるインクはインクカートリッジから記録ヘッドへ供給される。
【０００６】
このカートリッジから記録ヘッドに対してインクを供給するインク経路が接着剤によって塞がれるのを防止するため、特許文献１に示されたインクジェットプリントヘッドは、カートリッジを着脱自在に収容するヘッドフレームを樹脂で形成し、このヘッドフレームのヘッド基板を取り付ける面に、ヘッド基板を嵌入する凹部を設け、この凹部の面にインク供給口を設け、インク供給口の開口周縁部にシリコンゴム等のシール材を塗布している。そしてヘッド基板をヘッドフレームの凹部に嵌入して圧接してヘッド基板の裏面でシール材を圧縮してヘッド基板のインク導入口とヘッドフレームのインク供給口との連通位置をシールしている。
【０００７】
また、液体吐出ヘッド内にごみや異物が混入してノズルが目詰まりすると滴吐出不良が生じるため、液体吐出ヘッドにインクを供給するインク供給経路の一部にフィルタを設けてインクを濾過するようにしている。液体吐出ヘッドの構成、材質によってはフィルタを液体吐出ヘッドに直接固定することができず、ユニット化したフィルタを液体吐出ヘッドとは別体に設け、液体吐出ヘッドとフィルタユニットをシール部材により連結している。この液体吐出ヘッドとフィルタユニットをシール部材で連結するときに、シール部材によるごみが発生して液体吐出ヘッド内に侵入してノズルの目詰まりが生じるのを防止するため、特許文献２に示すように、液体吐出ヘッドの共通液室と一体となって流路を形成するフレーム部材の管状の連結部と嵌め合わせるフィルタユニットの管状の連結部との間で径方向と面方向の異なる方向の２個所の封止部でシールし、２方向の封止部間に密閉空間を形成している。
【０００８】
さらに、液体吐出ヘッドの個別液室へ液体を供給する共通液室を備わる部品には、振動板や個別液室、ノズル板等のヘッド基板を装着するために、高精度な樹脂で形成されたものが知られている。
【特許文献１】特開平９−１２３４６３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１８６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成では、ヘッドフレームを樹脂で構成する際に、金型の構成上、凹部とインク供給口の交わる稜線が金型のパーティングラインとなるため、この部分にバリが発生し、このバリを除去するとき、機械的なバリ除去処理では破断部が発生し、液体吐出ヘッドにインクを供給しているときに破断部からゴミが発生しインク流路内を通ってノズルの目詰まりを招くおそれがある。また、インク供給口の開口周縁部にシリコンゴム等のシール材を塗布しているが、バリ除去処理で生じた破断部に対する対策はされていなく、ゴミの抑制についてはなんら考慮されていない。
【００１０】
また、特許文献２に示すように、フレーム部材を樹脂で製作する場合、共通液室と一体となって流路形成されており、管状の連結部のフィルタ側の開口部が金型上のパーティングラインとなり、この稜線にバリの発生を招くこととなる。この稜線を機械的なバリ除去処理を実施した場合、２方向のシール部材を使用することで、連結部の面に接触するシール部材が、バリ除去後の破断部と接触し、樹脂粉等のゴミや異物を流路内に混入させてしまう可能性がある。これによりゴミや異物がノズル孔まで到達して不吐出等の不具合となる。
【００１１】
また、安価な構成をとるためには、フレーム部材に樹脂を使用して生産性を向上するとともにノズル板や個別液室、振動板などのヘッド基板を高精度に装着するため、フレーム部品の形状精度は高いものが要求される。この要求を達成するための樹脂として成形加工時の樹脂の粘性が低く、流動性が高いものが好ましい。さらに、寸法精度の安定性を考慮すると、ベースレジン単体では難しく、添加剤を配合したものとなる。このように高流動な樹脂を採用することにより、金型内の微小な隙間へも樹脂が充填されてバリとして発生する。このバリを機械的に除去した場合、バリの付け根から欠け落ち、除去した稜線部に破断面が発生する。その破断面は樹脂粉や配合した添加材等が露出した状態となっており、液体やインクの流れや振動によって脱落する。この脱落した部分がゴミや異物となりノズルの目詰まりを発生するという短所がある。
【００１２】
この発明は、このような短所を改善し、液体流路中にゴミや異物が混入することを抑制できるとともに安価で高精度に作製して信頼の高い液体吐出ヘッドとその製造方法及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の液体吐出ヘッドは、液体を液滴として吐出する複数のノズルと、個々のノズルに対し連通して液体に圧力を印加する個別液室と、個別液室内の液体に圧力を発生させるための圧力発生駆動手段及び各個別液室に液体を供給する共通液室と共通液室につながる連結管とを構成するフレーム部とを有し、液体貯留ユニットが連結管と嵌合し、液体供給手段により液体貯溜ユニットに貯溜した液体を液体供給手段により連結管を通して共通液室に供給される液滴吐出ヘッドにおいて、前記フレーム部を樹脂射出成形で前記共通液室と連結管とを継ぎ目なく一体に成形し、前記連結管の共通液室側と反対側の端部には、前記フレーム部の材料とは異なる樹脂層がコーティングされていることを特徴とする。
【００１４】
前記フレーム部の連結管は前記共通液室を構成する部材と別個に形成され、前記連結管は前記共通液室を構成する部材に前記樹脂層を形成する接着剤により封止固定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記フレーム部の連結管と前記液体貯留ユニットとの間にシール部材が存在し、シール部材が連結管と接着固定されて連結管の管端部を被覆することを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記樹脂層は、ゴム等の反発弾性効果のあるエポキシ接着剤で形成されていることが望ましい。
【００１７】
また、前記フレーム部は、熱硬化性樹脂で形成されていること特徴とする。この熱硬化性樹脂には、添加剤としてシリカが少なくとも８５％配合されていることが望ましい。また、添加剤のシリカは、球状又は粉砕状であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記フレーム部の連結管は、前記液体貯留ユニットのフィルタを有するフィルタユニットと嵌合することを特徴とする。
【００１９】
この発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液体を液滴として吐出する複数のノズルと、個々のノズルに対し連通して液体に圧力を印加する個別液室と、個別液室内の液体に圧力を発生させるための圧力発生駆動手段及び各個別液室に液体を供給する共通液室と共通液室につながる連結管とを構成するフレーム部とを有し、液体貯留ユニットが連結管と嵌合し、液体供給手段により液体貯溜ユニットに貯溜した液体を液体供給手段により連結管を通して共通液室に供給される液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記フレーム部を樹脂射出成形で前記共通液室と連結管とを継ぎ目なく一体に形成し、前記連結管の前記共通液室側と反対側の端部に樹脂層を形成する接着剤を塗布し、前記共通液室側から前記連結管の流路内に加圧空気を導入しながら前記樹脂層を形成することを特徴とする。
【００２０】
この発明の画像形成装置は、前記液体吐出ヘッドからインク滴を吐出させて記録媒体に画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明は、共通液室と連結管を樹脂で一体に形成し、共通液室と連結管の流路を継ぎ目なしにするとともに、連結管の共通液室側と反対側の端部には樹脂層をコーティングして、成形時に連結管の流路の先端開口端部稜線部に発生したバリ除去後の微小な破断面を樹脂層で覆うことで、ゴミ発生を確実に抑制でき、ノズルからの液体の不吐出等の不具合を解消することができ、安定して液体を吐出させることができる。
【００２２】
また、共通液室を形成する部材と連結管を別個に形成することにより、共通液室を構成する部材の形状が簡略化され、金型からの離型が容易になり、精度向上を図ることができる。さらに、連結管と共通液室を構成する部材とを、各部材のバリ除去後の破断方向を合わせて接着固定によって組み付けることで、はみ出した接着剤が樹脂層を形成して封止固定することにより、連結管と共通液室を構成する部材の成形時に発生したバリ除去後の微小な破断面を樹脂層で覆うことで、ゴミ発生を確実に抑制できる。
【００２３】
また、フレーム部の連結管と液体貯留ユニットとの間をシールするシール部材を連結管と接着固定して連結管の管端部を接着剤によって被覆することにより、部品点数を増やすことなくバリ除去後の微小な破断面を覆うとともに液体の漏れ防止を図ることができる。
【００２４】
また、樹脂層をゴム等の反発弾性効果のあるエポキシ接着剤で形成することにより、バリ除去後の微小な破断面を確実に被覆するとともにシール効果を高めることができる。
【００２５】
さらに、フレーム部を高流動で寸法安定性の高い熱硬化性樹脂で形成することにより、フレーム部を高精度に形成することができるとともに接着性が良好であるからヘッド基板との接着の信頼性が向上し、品質の高い液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００２６】
この熱硬化性樹脂には、添加剤としてシリカが少なくとも８５％配合することにより、温度変化にも変形が起きず、線膨張係数を小さくすることができ、高精度なフレーム部を安定して形成することができる。また、添加剤のシリカを球状又は粉砕状にすることにより、異方性が小さくなって温度変化による変形に方向性が無く、寸法精度の安定性を高めることができる。
【００２７】
また、フレーム部の連結管を液体貯留ユニットのフィルタを有するフィルタユニットと嵌合させることで、共通液室に供給される液体にゴミが混入することを防いでノズルの目詰まりによる液体の不吐出等の不具合を解消できる。
【００２８】
さらに、フレーム部を樹脂射出成形で共通液室と連結管とを継ぎ目なく一体に形成し、連結管の共通液室側と反対側の端部に樹脂層を形成する接着剤を塗布し、共通液室側から前記連結管の流路内に加圧空気を導入しながら樹脂層を形成することにより、フレーム部の流路を通る加圧空気の流れにより未硬化の接着剤が流路内にせり出すのを抑えることができ、フレーム部の流路内に樹脂層がせり出して流路が狭くなることを防止できる。
【００２９】
この発明の液体吐出ヘッドから顔料や染料インクのインク滴を吐出させて記録媒体に画像を形成することにより、高品質な画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１〜図３は、この発明の画像形成装置の構成を示し、図１は画像形成装置を前方側から見た斜視図、図２は機構部の全体構成を示す側面図、図３は機構部の要部を示す平面図である。図１に示すように、画像形成装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された記録用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された記録用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。また、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。
【００３１】
このカートリッジ装填部４には、色の異なる液体（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の液体カートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは液体カートリッジ１０という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、液体カートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。
【００３２】
この画像形成装置の機構部は、図２に示すように、フレーム２０を構成する左右のメイン側板２１ａ、２１ｂに横架した主ガイドロッド３１と従ガイドロッド３２とでキャリッジ３３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、図３に示すようにキャリッジ主走査方向に移動走査する。このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する複数のノズル列を有する液体吐出ヘッド３４を複数のノズル（吐出口）を主走査方向と交叉する方向に配列し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。液体吐出ヘッド３４は、図４に示すように、ノズル面１００にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各液滴を吐出する複数のノズル２０２を並べたノズル列１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｋを備えている。この液体吐出ヘッド３４は、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００３３】
また、キャリッジ３３には、各液体吐出ヘッド３４に各色の液体を供給するための各色の液体貯溜タンク３５（一体でもよい）を搭載している。この各色の液体貯溜タンク３５には各色の可撓性を有する供給チューブ３６を介して、カートリッジ装填部４に装着された各色の液体カートリッジ１０から各色の液体が補充供給される。このカートリッジ装填部４には液体カートリッジ１０内の液体を送液するための送液手段である供給ポンプユニット２４が設けられている。なお、供給チューブ３６は前ステー２９上に保持部材３７にて途中部分が保持されている。
【００３４】
また、給紙トレイ２の記録用紙積載部（圧板）４１上に積載した記録用紙４２を給紙するための給紙部として、記録用紙積載部４１から記録用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。そして給紙部から給紙された記録用紙４２を液体吐出ヘッド３４の下方側に送り込むために、記録用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された記録用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４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５１を備えている。
【００３５】
この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３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５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。さらに、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してプラテン部となるガイド部材５７を配置している。
この搬送ベルト５１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５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向に周回移動する。
【００３６】
さらに、液体吐出ヘッド３４で記録された記録用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から記録用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロ６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。
【００３７】
また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される記録用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。
【００３８】
さらに、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ヘッド３４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８１を配置している。この維持回復機構８１には、液体吐出ヘッド３４の各ノズル２０２を一括してキャピングするためのキャップ部材８２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８３と、増粘した液体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８４などを備えている。そして、この維持回復機構８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ８２に排出された液体、あるいはワイパーブレード８３に付着してワイパークリーナ８５で除去された液体、空吐出受け８４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。
【００３９】
また、図３に示すように、キャリッジ３３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液体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８８を配置し、この空吐出受け８８には液体吐出ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。
【００４０】
このように構成した画像形成装置においては、給紙トレイ２から記録用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された記録用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０度搬送方向を転換される。このとき、図示しない制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ５６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５１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。このプラスとマイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に記録用紙４２が給送されると、記録用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって記録用紙４２が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド３４を駆動することにより、停止している記録用紙４２に液滴を吐出して１行分を記録し、記録用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は記録用紙４２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、記録用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。
【００４１】
また、記録待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ部材８２で液体吐出ヘッド３４の吐出面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことにより液体乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ部材８２で液体吐出ヘッド３４の吐出面をキャッピングした状態でここでは図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し、増粘した液体を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しない液体を吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。
【００４２】
この画像形成装置に使用する液体吐出ヘッド３４は、図５の分解斜視図に示すように、ノズル板２０１と流路板２０４と振動板２０５とフレーム部材２０７と圧電素子群２１０及びベース２１１を有する。ノズル板２０１にはインク滴を吐出するためのノズル孔２０２が複数存在し、直線状に２列形成されている。このノズル板２０１は、例えばＮｉ電鋳で製作したり、あるいはステンレス材料をプレスによって加工されている。流路板２０４にはノズル板２０１のノズル孔２０２が連通する様に複数の溝形状をした個別液室２０３が形成されている。この流路板２０４はＳｉ単結晶基板をエッチング加工されたものを使用したり、あるいはステンレス材料をプレスによって製作されたものを使用することができる。振動板２０５はＮｉ電鋳あるいはステンレス材料によって製作されている。このノズル板２０１と流路板２０４及び振動板２０５は積層して接合してヘッド基板２１２を構成している。流路板２０４の個別液室２０３はノズル孔２０２よりインクを吐出するための圧力伝搬と液体供給路を担っている。個別液室２０３には振動板２０５に形成した液体供給口２０６からノズル孔２０２に液体供給される。
【００４３】
圧電素子群２１０は、流路板２０４に設けられた個別液室２０３のインクを加圧する圧力を発生するための駆動手段であり、ノズル２０２の列に対応するようにベース２１１上に接合配置している。なお、圧電素子群２１０は具体的には２つの圧電素子群をノズル孔２０２の各々に対応するように櫛歯状に溝加工して形成している。そして、駆動のためのＦＰＣ（図示しない）を接合し状態で、振動板２０５に当接するようにフレーム部材２０７の内部に組み込まれている。この圧電素子群２１０の変位により振動板２０５が変形し、個別液室２０３のインク圧力を上昇させてノズル孔２０２よりインク滴として吐出させる。
【００４４】
振動板２０５の液体供給口２０６は、構造部材でもあるフレーム部材２０７に形成した共通液室２０８に繋がっており、供給液室２０８からインクを個別液室２０３に分配供給する。このフレーム部材２０７は、強度及び精度を必要とするため、粉砕または球状のシリカ（ＳｉＯ２）の粉末を含有する熱硬化性エポキシ樹脂によって形成されている。なお、ここでは、共通液室２０８を形成する構造部材としてのフレーム部材７は、シリカの粉末が含有する熱硬化性エポキシ樹脂によって製作しているが、含有物としては金属粉末でも構わない。また、基材となる樹脂においては、熱可塑性樹脂、例えばポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）で製作されたものでも可能である。２箇所の共通液室２０８には、それぞれに独立して液体を供給するための連結管２０９が備わっており、ノズル孔２０２までインクの流路が形成される。
【００４５】
この液体吐出ヘッド３４のフレーム部材２０７に有する連結管２０９は、図６の断面図に示すように、共通液室２０８の略中央部に対応する位置に配置され、共通液室２０８の開口部２１３は共通液室２０８の幅と同じ幅に形成されている。このフレーム部材２０７の共通液室２０８の開口部２１３を有する面に振動板２０５と流路板２０４及びノズル板２０１が一体となったヘッド基板２１２が平面精度良く接着固定されている。このヘッド基板２１２を接着固定したフレーム部材２０７の連結管２０９は液体貯溜タンク３５の液体供給路２２１にフィルタ２２２を有するフィルタユニット２２０にリング状のシール部材２２３を介して連結されている。
【００４６】
フレーム部材２０７は、安価で生産性良く作製するため、樹脂材料で射出成形にて製作されている。このフレーム部材２０７を作製する樹脂材料は、ヘッド基板２１２を接合する共通液室２０８の開口部２１３を有する面の平面精度を高くするため、高流動で寸法安定性の高い樹脂を使用する。また、接合安定性を考慮し、接着性の良好なものを採用している。特に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が良好であり、寸法精度の安定性と接着性から好ましい。さらに、高流動で寸法安定性が高いとともに温度変化にも安定することを必要とし線膨張係数を小さく、また異方性を限りなく小さくすることが必要であり、エポキシ樹脂に添加剤を配合したものが好ましい。この添加剤としては粒形または粉砕状のシリカを配合することにより、低異方性が達成でき、充填量を少なくとも８５％にすることにより高精度で安定性の高いフレーム部材２０７を製作できる。
【００４７】
このフレーム部材２０７の共通液室２０８と連結管２０９で形成されるインク流路は継ぎ目を持たない一体形状で形成され、フレーム部材２０７を射出成形するときに流路経路の間にバリや段差を発生させないようにしている。このようなフレーム部材２０７の共通液室２０８と連結管２０９の流路２１４を作製する金型は一体に形成され、共通液室２０８の開口側から抜けるため連結管２０９の流路２１４の先端開口端部２１４ａが金型のパーティングラインとなり、開口端部２１４ａの稜線部にバリが発生し、機械的に除去することが必要となる。バリ除去後の開口端部２１４ａの稜線部には微小な破断面が存在する。この破断面からエポキシ樹脂に配合した添加剤の脱落や樹脂紛の脱落の可能性がある。これを防ぐため、バリを除去した開口端部２１４ａの稜線部の内周全体に接着剤などの封止材２１５をコーティングして封止する。この封止材２１５はフレーム部材２０７と接着性の良い同じエポキシ系の接着剤を塗布して樹脂層を形成することが望ましい。このバリを除去した開口端部２１４ａの稜線部に封止材２１５を塗布してコーティングするとき、連結管２０９の流路２１４内に封止材２１５がせり出して流路２１４が狭くなることを防止する必要がある。
【００４８】
この封止材２１５をフレーム部材２０７の連結管２０９のバリを除去した開口端部２１４ａの稜線部に塗布してコーティングする方法を図７の断面図を参照して説明する。
【００４９】
まず、フレーム部材２０７の連結管２０９のバリを除去した開口端部２１４ａの稜線部に封止材２１５をニードル等で塗布する。その後、エア排気口３０１を有する排気側カバー３００で連結管２０９を覆い、エア供給口３０２を有するエア供給側カバー３０３で共通液室２０８の開口部２１３全体を密封する。そしてエア供給側カバー３０３のエア供給口３０２から加圧空気を圧送し、連結管２０９の流路２１４を通して排気側カバー３００のエア排気口３０１から排出しながら封止材２１５を硬化させる。このように封止材２１５を硬化するとき、連結管２０９の流路２１４を通る加圧空気の流れにより未硬化の封止材２１５が内径側にせり出すのを抑えることができ、連結管２０９の流路２１４内に封止材２１５がせり出して流路２１４が狭くなることを防止できる。
【００５０】
前記説明ではフレーム部材２０７を共通液室２０８の構成部と連結管２０９を一体に形成した場合について説明したが、共通液室２０８の構成部と連結管２０９を別個に作製して接合しても良い。図８は、共通液室２０８及び共通液室２０８の略中央部に対応する位置に形成された管路２１６を有するフレーム２０７ａと連結管２０９を別個に作製して接合したフレーム部材２０７の構成を示す。図に示すように、フレーム２０７ａの管路２１６に対して連結管２０９の流路２１４が同軸になるように連結管２０９がフレーム２０７ａに接合して固定されている。このフレーム２０７ａと連結管２０９は前述のエポキシ樹脂で射出成形にて製作されている。このフレーム２０７ａと連結管２０９をそれぞれ作製するとき、フレーム２０７ａの管路２１６の共通液室２０８とは反対側端部２１７の稜線部にバリが発生し、連結管２０９の流路２１４の開口端部２１４ａの稜線部にもバリが発生するように製作している。それぞれの部品のバリ発生部は、バリ除去による破断部が存在する。このフレーム２０７ａと連結管２０９をエポキシ系の接着剤で接合するとき、バリの除去部同士が向かい合う様に接着剤を介して組まれ、接着剤がフレーム２０７ａの管路２１６と連結管２０９の流路２１４側にはみ出し、それぞれのはみ出し部２１５aによって破断部を封止する。また、連結管２０９の流路２１４のフレーム２０７ａ側と反対側の開口端部２１４ｂにバリ発生部を設定して製作した場合は、前記説明のように稜線部のバリ除去をした部分も封止材２１５で封止しても構わない。この封止材２１５で封止するとき及びはみ出し部２１５aを形成する際には、図７に示した場合と同様にフレーム２０７ａの管路２１６と連結管２０９の流路２１４に加圧空気を流して封止材２１５がせり出してフレーム２０７ａの管路２１６と連結管２０９の流路２１４が狭くなることを防ぐ。
【００５１】
このようにフレーム２０７ａと連結管２０９を別個に作製することにより、フレーム２０７ａの形状が容易になり、金型からの離型が容易になってフレーム２０７ａの精度を向上することができる。
【００５２】
また、前記説明では、ヘッド基板２１２を接着固定したフレーム部材２０７の連結管２０９は液体貯溜タンク３５の液体供給路２２１にフィルタ２２２を有するフィルタユニット２２０にリング状のシール部材２２３を介して連結した場合について説明したが、図９の断面図に示すように、中央に貫通孔と連結管２０９の外側に嵌合する孔を有し、断面が略Ｕ字形状をして連結管２０９の外側となる円筒部と上面を覆うシール部材２２３ａを使用しても良い。このシール部材２２３ａを連結管２０９に取り付けるとき、あらかじめ連結管２０９の端部の上面には接着剤を塗布してあり、シール部材２２３ａを連結管２０９の外側に圧入して装着する。このシール部材２２３ａの装着により、連結管２０９に塗布した接着剤がはみ出し、封止材２１５となってバリを除去した開口端部２１４ａの稜線部の全周に渡って封止される。
【００５３】
このバリを除去した開口端部２１４ａの稜線部に塗布する封止材２１５は固化するものでなく反発弾性を持ったもの、例えばゴム弾性エポキシ樹脂等であっても良い。このようにゴム弾性エポキシ樹脂等の弾性を有する封止材２１５を使用することにより、連結管２０９に液体貯溜タンク３５のフィルタユニット２２０を装着するときシール部材２２３ａのシール機能と封止材２１５の封止機能の両機能が達成される。
【００５４】
このようにして連結管２０９の開口端部２１４ａの稜線部の封止とフィルタユニット２２０との間のシールを行うことができ、部品点数を削減することができる。
【００５５】
このように構成した液体吐出ヘッド３４に使用するインクの種類としは顔料と染料のどちらの種類でも構わない。顔料としては特に限定はないが、例えば以下に挙げる顔料が好適に用いられる。また、これら顔料は複数種類を混合して用いても良い。
【００５６】
有機顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられる。また、無機顔料として酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉が挙げられる。
【００５７】
これらの顔料の粒子径は0.01〜0.30μｍで用いることが好ましい。0.01μｍ以下では粒子径が染料に近づくため、耐光性、フェザリングが悪化してしまう。また、0.30μｍ以上では、吐出口の目詰まりやフィルタでの目詰まりが発生し、吐出安定性を得ることができない。
【００５８】
ブラック顔料インクに使用されるカーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法で製造されたカーボンブラックで、一次粒径が、15〜40ミリミクロン、ＢＥＴ法による比表面積が、50〜300平方メートル／ｇ、ＤＢＰ吸油量が、40〜150ｍｌ／100ｇ、揮発分が0.5〜10％、ｐＨ値が２〜９を有するものが好ましい。
【００５９】
カラー顔料の具体例を以下に挙げる。有機顔料としてアゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラツク、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられ、無機顔料として酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉等が挙げられる。
【００６０】
また、使用する各インクに含有される顔料は新たに製造されたものでも使用可能である。
【００６１】
顔料は高分子分散剤や界面活性剤を用いて水性媒体に分散させることでインクジェット用記録液とすることができる。このような有機顔料粉体を分散させるための分散剤としては、通常の水溶性樹脂や水溶性界面活性剤を用いることができる。水溶性樹脂の具体例としては、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル等、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体等から選ばれた少なくとも２つ以上の単量体からなるブロック共重合体、あるいはランダム共重合体、又はこれらの塩等が挙げられる。これらの水溶性樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であり、これらの中でも重量平均分子量3000〜20000のものが、インクジェット用インクに用いた場合に、分散液の低粘度化が可能であり、かつ分散も容易であるという利点があるので特に好ましい。
【００６２】
高分子分散剤と自己分散型顔料を同時に使うことは、適度なドット径を得られるため好ましい組み合わせである。その理由は明かでないが、以下のように考えられる。高分子分散剤を含有することで記録紙への浸透が抑制される。その一方で、高分子分散剤を含有することで自己分散型顔料の凝集が抑えられるため、自己分散型顔料が横方向にスムーズに拡がることができる。そのため、広く薄くドットが拡がり、理想的なドットが形成できると考えられる。また、顔料は親水性基を有する樹脂によって被覆し、マイクロカプセル化することで、分散性を与えることもできる。水不溶性の顔料を有機高分子類で被覆してマイクロカプセル化する方法としては、従来公知のすべての方法を用いることが可能である。従来公知の方法として、化学的製法、物理的製法、物理化学的方法、機械的製法などが挙げられる。
【００６３】
マイクロカプセルの壁膜物質を構成する材料として使用される有機高分子類（樹脂）としては、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリウレア、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、多糖類、ゼラチン、アラビアゴム、デキストラン、カゼイン、タンパク質、天然ゴム、カルボキシポリメチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸の重合体または共重合体、（メタ）アクリル酸エステルの重合体または共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アルギン酸ソーダ、脂肪酸、パラフィン、ミツロウ、水ロウ、硬化牛脂、カルナバロウ、アルブミンなどが挙げられる。
【００６４】
これらの中ではカルボン酸基またはスルホン酸基などのアニオン性基を有する有機高分子類を使用することが可能である。また、ノニオン性有機高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレートまたはそれらの（共）重合体）、２−オキサゾリンのカチオン開環重合体などが挙げられる。特に、ポリビニルアルコールの完全ケン物は、水溶性が低く、熱水には解け易いが冷水には解けにくいという性質を有しており特に好ましい。
【００６５】
また、マイクロカプセルの壁膜物質を構成する有機高分子類の量は、有機顔料またはカーボンブラックなどの水不溶性の色材に対して１重量％以上20重量％以下である。有機高分子類の量を上記の範囲にすることによって、カプセル中の有機高分子類の含有率が比較的低いために、有機高分子類が顔料表面を被覆することに起因する顔料の発色性の低下を抑制することが可能となる。有機高分子類の量が１重量％未満ではカプセル化の効果を発揮しづらくなり、逆に２０重量％を越えると、顔料の発色性の低下が著しくなる。さらに他の特性などを考慮すると有機高分子類の量は水不溶性の色材に対し５〜10重量％の範囲が好ましい。
【００６６】
さらに、色材として自己分散性の顔料である有機顔料または自己分散性のカーボンブラックを用いれば、カプセル中の有機高分子類の含有率が比較的低くても、顔料の分散性が向上するために、十分なインクの保存安定性を確保することが可能となるので本発明にはより好ましい。なお、マイクロカプセル化の方法によって、それに適した有機高分子類を選択することが好ましい。微細で、且つ均一なマイクロカプセル化顔料を得るためには、勿論前記以外にも従来公知のカプセル化法すべてを利用することが可能である。
【００６７】
マイクロカプセル化の方法として転相法または酸析法を選択する場合は、マイクロカプセルの壁膜物質を構成する有機高分子類としては、アニオン性有機高分子類を使用する。転相法は、水に対して自己分散能または溶解能を有するアニオン性有機高分子類と、自己分散性有機顔料または自己分散型カーボンブラックなどの色材との複合物または複合体、あるいは自己分散性有機顔料または自己分散型カーボンブラックなどの色材、硬化剤およびアニオン性有機高分子類との混合体を有機溶媒相とし、該有機溶媒相に水を投入するか、あるいは水中に該有機溶媒相を投入して、自己分散（転相乳化）化しながらマイクロカプセル化する方法である。上記転相法において、有機溶媒相中に、記録液用のビヒクルや添加剤を混入させて製造しても何等問題はない。特に、直接インク用の分散液を製造できることからいえば、記録液の液媒体を混入させる方がより好ましい。
【００６８】
一方、酸析法は、アニオン性基含有有機高分子類のアニオン性基の一部または全部を塩基性化合物で中和し、自己分散性有機顔料または自己分散型カーボンブラックなどの色材と、水性媒体中で混練する工程および酸性化合物でｐＨを中性または酸性にしてアニオン性基含有有機高分子類を析出させて、顔料に固着する工程とからなる製法によって得られる含水ケーキを、塩基性化合物を用いてアニオン性基の一部または全部を中和することによりマイクロカプセル化する方法である。このようにすることによって、微細で顔料を多く含むアニオン性マイクロカプセル化顔料を含有する水性分散液を製造することができる。
【００６９】
また、上記に挙げたようなマイクロカプセル化の際に用いられる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルキルアルコール類；ベンゾール、トルオール、キシロールなどの芳香族炭化水素類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類；クロロホルム、二塩化エチレンなどの塩素化炭化水素類；アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類；メチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類などが挙げられる。なお、上記の方法により調製したマイクロカプセルを遠心分離または濾過などによりこれらの溶剤中から一度分離して、これを水および必要な溶剤とともに撹拌、再分散を行い、目的とする本発明に用いることができるインクを得る。以上の如き方法で得られるカプセル化顔料の平均粒径は50ｎｍ〜180ｎｍであることが好ましい。このように樹脂被覆することによって顔料が印刷物にしっかりと付着することにより、印刷物の擦過性を向上させることができる。
【００７０】
染料としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料に分類される染料で耐水、耐光性が優れたものが用いられる。これら染料は複数種類を混合して用いても良いし、あるいは必要に応じて顔料等の他の色材と混合して用いても良い。
【００７１】
前記説明では液体吐出ヘッド３４をインクジェット方式の画像形成装置に適用した場合について示したが、液晶画面等のカラーフィルタ製造時の着色等やインク以外の液滴、例えばパターニング用の液体レジストの吐出や遺伝子分析試料を吐出するためなどにも適用することできる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】この発明の画像形成装置を前方側から見た斜視図である。
【図２】画像形成装置の機構部の全体構成を示す側面図である。
【図３】画像形成装置の機構部の要部を示す平面図である。
【図４】液体吐出ヘッドのノズル面を示す平面図である。
【図５】液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図６】液体吐出ヘッドのフレーム部材の構成を示す断面図である。
【図７】フレーム部材の連結管の流路の先端開口端部のバリ除去した稜線部を封止材のコーティング方法を示す断面図である。
【図８】フレーム部材の他の構成を示す断面図である。
【図９】ヘッド基板を取り付けたフレーム部材とフィルタユニットの連結状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１；画像形成装置本体、５；液体貯溜タンク、３４；液体吐出ヘッド、
２０１；ノズル板、２０２；流路板、２０３；個別液室、２０４；流路板、
２０５；振動板、２０６；液体供給口、２０７；フレーム部材、
２０７ａ；フレーム、２０８；共通液室、２０９；連結管、２１０；圧電素子群、
２１１；ベース、２１２；ヘッド基板、２１３；共通液室の開口部、
２１４；連結管の流路、２１５；封止材、２１６；管路、２２０；フィルタユニット、
２２１；液体供給路、２２２；フィルタ、２２３；シール部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010064415.tif 000009
【図８】
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【図９】
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