(57)【要約】  【課題】高画質かつ高速かつ高品質の液滴吐出ヘッドを実現すべく、異物の混入していない液体を安定して供給すると共に、余剰な圧力波を素早く減衰することが可能な液滴吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置を提供する。  【解決手段】複数のノズル２ａを有するノズル板２と、各ノズルが連通する液室１ａと、流体抵抗１ｂを有する流路板１と、液室内の液体を加圧する駆動手段５と、液体を液室に供給するための供給口３ｄを有する振動板３と、液体を貯蔵する共通液室１ｃを有するフレーム７と、共通液室と振動板との間の供給口に設けられた複数の孔部を有するフィルタ３ｆとを有する液滴吐出ヘッド４において、供給口は液室と流体抵抗を除く流路に設けられ、供給口と対向する流路板に薄膜部１ｅを形成し、薄膜部と対向するノズル板には薄膜部との接触を回避する凹部２ｂを形成した。【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を有するノズル板と、前記液体を蓄え前記各ノズルが連通する液室と、前記液室まで前記液体を流す流路に形成された流体抵抗を有する流路板と、前記液室内の前記液体を加圧すべく圧力を発生させる駆動手段と、前記液室の少なくとも一面の壁面を形成し前記液体を前記液室に供給するための供給口を有する振動板と、前記液室に流すまで前記液体を貯蔵する共通液室を有するフレームと、前記共通液室と前記振動板との間の前記供給口に設けられた複数の孔部を有するフィルタとを有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記供給口は前記液室と前記流体抵抗を除く前記流路に設けられ、前記供給口と対向する前記流路板には薄膜部が形成され、前記薄膜部と対向する前記ノズル板には前記薄膜部との接触を回避する凹部が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記孔部はテーパ形状であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記薄膜部はその外周部にさらに薄膜化された最薄膜部を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記薄膜部の内部にはさらに薄膜化された部位が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項６】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の液滴吐出ヘッドを有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】
本発明は、主に圧電素子からなる駆動手段により振動板を変位させてノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等の画像形成装置として使用するインクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドは、液滴であるインク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（圧力室、加圧液室、液室、インク室、インク流路等とも称される）と、吐出室内のインクを加圧するエネルギを発生するアクチュエータ手段（エネルギ発生手段）とを備え、アクチュエータ手段を駆動することで吐出室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドは、インク滴（記録液滴）を吐出させるためのアクチュエータ手段の種類によって幾つかの方式に大別される。液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで液室内の圧力を変化させてインク滴を吐出させるピエゾ方式、液室内部に発熱体素子を配置して通電による発熱体の加熱により気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるインクジェット方式のものが、例えば「特許文献１」に開示されている。
【０００４】
また、液室の壁面を形成する振動板と、振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させ、液室内の圧力体積比を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型のものが、例えば「特許文献２」に開示されている。
【０００５】
近年、高画質化の要求から複数のノズルを有するマルチノズルヘッドを使用し、さらに液滴のサイズを小さくすべく液室をより小さく形成する傾向にある。ノズルピッチを細かくするためには、液室の幅方向を短くするだけでなく長さ方向も短くする必要がある。これは、液室の圧力共振周波数を高めることで小さな液滴を吐出させるためである。
【０００６】
また、液室を小さくしたとしても、アクチュエータ素子による駆動エネルギが液室には十分に伝搬されると共に、複数の液室を隔てている隔壁部分にはその駆動エネルギが伝わらないように構成する必要がある。さらに、各ノズルから吐出する液滴吐出特性を均一にする必要があり、各ヘッド間で液室の容積や抵抗に違いがないことが重要となるために高精度な加工と高精度な接合とが必須となっている。
【０００７】
また高速化の要求から連続吐出を行うことが求められ、液滴を吐出させるために発生させた圧力波を吐出後には素早く減衰させなければならない。しかし、液室を小さくすることにより液滴を吐出させるために発生させた圧力波は減衰されにくく、圧力波をダンピングさせる機構を設ける必要があり、液室以外の領域を小型化することが困難となる。
【０００８】
さらに高画質化の要求から、液室構造以外の要因、例えばインク粘度、気泡、異物といったものも吐出特性に大きな影響を与えることが知られていえる。このうちインク粘度に関しては、インクの温度を管理するために熱源をインクジェットヘッドに搭載させる構成、例えば「特許文献３」に開示されているようにインク温度により供給量を調整する構成が挙げられる。気泡に関しては、例えば「特許文献４」に開示されているように、気泡をトラップする空間を液室内に設ける構成が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、異物に関しては上述の構成では全く効果がなく、例えば「特許文献５」に開示されているように、振動板供給口にフィルタを形成する構成が挙げられる。これによりヘッド完成後に異物による吐出不良は低下するが、フィルタに異物が詰まってしまうと液体供給量が不足してしまい、やはり吐出不良が発生してしまう。また、フィルタ径を小さくして小さな異物をも除去しようとすると、フィルタの抵抗により液室への液体供給量が不足してしまうという問題点がある。
【００１０】
本発明は上述の問題点を解決し、高画質かつ高速かつ高品質の液滴吐出ヘッドを実現すべく、異物の混入していない液体を安定して供給すると共に、余剰な圧力波を素早く減衰することが可能な液滴吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、液体を液滴として吐出する複数のノズルを有するノズル板と、前記液体を蓄え前記各ノズルが連通する液室と、前記液室まで前記液体を流す流路に形成された流体抵抗を有する流路板と、前記液室内の前記液体を加圧すべく圧力を発生させる駆動手段と、前記液室の少なくとも一面の壁面を形成し前記液体を前記液室に供給するための供給口を有する振動板と、前記液室に流すまで前記液体を貯蔵する共通液室を有するフレームと、前記共通液室と前記振動板との間の前記供給口に設けられた複数の孔部を有するフィルタとを有する液滴吐出ヘッドにおいて、前記供給口は前記液室と前記流体抵抗を除く前記流路に設けられ、前記供給口と対向する前記流路板には薄膜部が形成され、前記薄膜部と対向する前記ノズル板には前記薄膜部との接触を回避する凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、共通液室に面する供給口のほぼ全域にフィルタを形成することにより、フィルタの孔部の径をノズルの径よりも小さくした場合であっても液体を不足することなく供給することができる。また、ノズルから液体を吐出させるために発生させた圧力の残留圧力振動をノズル板と流路板に設けた薄膜部と流体抵抗部とフィルタ抵抗で囲まれた領域で減衰させることにより、短時間で次の液滴を吐出することが可能となる。また、各ノズルに連通した凹部で個別に圧力振動を減衰させるので、残留圧力振動が他のノズル及び液室に影響することがなく、吐出品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドの要部概略図である。
【図３】本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドの要部概略図である。
【図４】本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドの要部概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられるニッケル電鋳による２層振動板の電鋳工程を説明する概略図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に用いられる液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に用いられる液滴吐出ヘッドの要部概略図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に用いられるノズル板の概略図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に用いられる流路板の概略図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に用いられる振動板の概略図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の変形例に用いられるノズル板の概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に用いられる流路板の概略図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に用いられる流路板の概略図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の変形例に用いられる流路板の概略図である。
【図１５】本発明の一実施形態に用いられるエッジシュータ方式の液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図１６】本発明の一実施形態に用いられるサイドシュータ方式の液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図１７】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。
【図１８】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等からなる被記録媒体に対して記録を行うプリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用可能である。なお、本発明における記録とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけではなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することも含む。以下に本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は圧電素子を駆動手段とした液滴吐出ヘッドの液室長軸方向（ノズル配列方向と交差する方向）に沿う断面図、図２及び図３は液室短軸方向（ノズル配列方向）に沿う断面図である。本実施形態では液室短軸方向を中心に説明し、また接合面に関して平面であることを中心に説明するが、部材表面に複数の凹凸があってもよく、さらに吐出する液体はインクでなくともよい。各図面には記載されていないが、各接合面は接着剤により接合されており、接着剤の塗布厚さは０．４〜１０μｍ程度である。
【００１６】
図１に示す液滴吐出ヘッド４は、液室１ａ及び流体抵抗部１ｂを形成する液室基板としての流路板１と、流路板１の上面に接合された液滴を吐出するノズル２ａが形成されたノズル板２と、流路板１の下面に接合され薄肉部３ａを有する振動板３と、振動板３に接合され液室１ａの内圧を変化させる駆動手段としての積層圧電素子５と、積層圧電素子５を固定するベース基板６とを有している。図１において、接着層は他の部材に比してその厚さが薄いために図示しておらず、また振動板３としては図２に示すような３層のもの、図３に示すような２層の凸部３ｂと厚肉部３ｃとを有するもの等を用いてもよい。
【００１７】
本実施形態では、積層圧電素子５として圧電材料層と内部電極とを交互に積層したものが用いられ、圧電方向としては上下方向の変位を用いて液室１ａ内の液体を加圧する構成としている。また本実施形態では、図２に示すような積層圧電素子５はハーフカットのダイシング加工により櫛歯状に分割され、交互に圧電素子駆動部５ａと支持部（非駆動部）５ｂとして使用しており、この構造をバイピッチ構造と呼ぶ。支持部５ｂにより流路ユニットを支えているので、液室１ａの圧力上昇によって流路板１が持ち上がることを防止し、いわゆる相互干渉を抑えることについて非常に有効である。また、より液室１ａを高密度化させた図４に示すような積層圧電素子５の圧電素子駆動部５ａをノズルピッチと同間隔とし、支持部５ｂを形成しない構造（ノーマルピッチ構造）を採用してもよい。
【００１８】
流路板１の材質としては、ケイ素、ニッケル、４２アロイ、ＳＵＳ３０４あるいは他のステンレス材料等が挙げられる。流路板１の液体に接する面には、酸化ケイ素膜、窒化チタン膜、あるいは金属膜やポリイミド等の有機樹脂膜からなる耐液性薄膜を成膜してもよい。このような耐液性薄膜を形成することにより流路板材料が液体に対して溶出しにくくなり、また濡れ性も向上するために気泡の滞留が生じにくく安定した液滴吐出が可能となる。本発明における層や膜は、実質的に平らな全ての構造物を含む。
【００１９】
図１及び図２に示した構成では、流路板１の厚さ４０〜６００μｍ（流路板１を積層することにより液室１ａを形成することも考えられる）、液室１ａの長手方向長さ４００〜１６００μｍ、液室１ａの幅１２０〜１３０μｍとしている。流路隔壁の幅は振動板３との接合面において約１５〜５０μｍ（液室ピッチ１５０ｄｐｉ）である。また図４に示すように、流路板１の厚さ１００〜６００μｍ（流路板１を積層することにより液室１ａを形成することも考えられる）、液室１ａの長手方向長さ４００〜１２００μｍ、液室１ａの幅５０〜７０μｍ（液室ピッチ３００ｄｐｉのため）としてもよい。
【００２０】
ノズル板２は金属材料、例えば電鋳工法によるニッケルメッキ膜等で形成したものであり、液滴を飛翔させるための微細な吐出口である多数のノズル２ａを有している。ノズル２ａの内部形状（内側形状）はホーン形状（ほぼ円柱形状またはほぼ円錐台形状でもよい）であり、その径は液滴吐出側の直径で約１５〜３５μｍである。本実施形態では、ノズル２ａの直径は１８〜２４μｍとし、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉ／３００ｄｐｉとした。また、ノズル板２としては樹脂材料を用いる場合もある。
【００２１】
ノズル板２の液体吐出面（ノズル表面側）には、撥水性の表面処理を施した撥水処理層２ｄ（図２参照）が設けられている。四フッ化エチレンニッケル共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性を有するフッ素樹脂、例えばフッ化ピッチ等を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、液体物性に応じて選定した撥水処理層２ｄを設け、液体の液滴形状や飛翔特性を安定化させ、高品位の画像品質を得られるように構成している。
【００２２】
外部から液体を供給するための供給口３ｄと共通液室１ｃとなる彫り込みが形成されるフレーム７は、エポキシ系樹脂の射出形成により形成している。樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド等であってもよい。
【００２３】
上述のように構成された液滴吐出ヘッド４において、記録信号に応じて圧電素子駆動部５ａに駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することにより、圧電素子駆動部５ａに積層方向の変位が生じて振動板３を介して液室１ａが加圧されて圧力が上昇し、ノズル２ａから液滴が吐出される。その後、液滴吐出の終了に伴って液室１ａ内の液体圧力が減少し、液体の流れの慣性と駆動パルスの放電過程とによって液室１ａ内に負圧が発生して液体充填工程へと移行する。このとき、液体タンクから供給された液体は共通液室１ｃに流入し、共通液室１ｃから供給口３ｄを介して流体抵抗部１ｂを通り液室１ａ内に充填される。
【００２４】
流体抵抗部１ｂは、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果がある反面、表面張力による再充填（リフィル）に対して抵抗となる。流体抵抗部１ｂを適宜に選択することにより、残留圧力の減衰とリフィル時間とのバランスが取れ、次の液滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くすることができる。また、残留圧力を減衰させるため、振動板３にダンピング機能を持たせたダンパ部３ｅを設けることにより、より駆動周期を短くすることができる。
【００２５】
上述の構成において、凸部３ｂ及び厚肉部３ｃの形状として、凸部３ｂの周囲を薄肉部３ａで囲み、その周囲を厚肉部３ｃによって囲む構成がある。この形成方法としては、電鋳工法によるニッケルメッキ膜を２層重ねる方法があり、この電鋳工法によって突起物、例えばリブを形成してもよい。
【００２６】
ここで、ニッケル電鋳による２層振動板の電鋳工程について図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、電鋳支持基板２１１に薄肉部２０８を形成する第１層２１２を形成し、図５（ｂ）に示すように、厚肉部２０７間に相当する部分が窓２１３となるレジストパターン２１４を形成してニッケル電鋳を行う。これにより図５（ｃ）に示すように、第１層２１２上にニッケルが析出され堆積してニッケル層２１５が形成され、さらに電鋳を継続することで図５（ｄ）に示すように、窓２１３から突出するまでニッケル層２１５が成長する。そして、エッジ効果によりレジストパターン２１４の表面方向にも肥大してオーバーハング部２１５ａが形成される。このプロセスを継続すると、図５（ｅ）に示すように、ニッケル層２１５は厚み方向と平面方向とにさらに伸長し、所定の成長の過程で電鋳を終了した後にレジストパターン２１４を除去する。これにより図５（ｆ）に示すように、凹部２１６により囲まれた断面鋲型のアイランド状厚肉部２０６を備えた振動板が得られる。
【００２７】
また振動板３としては、金属層や樹脂層を有する構成が考えられる。金属層を構成する部材としてはニッケル、４２アロイ、ＳＵＳ３０４が考えられ、酸化ケイ素やチタン等の金属膜を表面に形成することにより液体の透湿を懸念する必要がなくなる。振動板３を樹脂層とすると、金属層に比して薄肉部３ａの剛性が低くなることにより積層圧電素子５の変位効率を阻害することがなくなる。また、流路板１が金属である場合、樹脂層と金属との接合は金属同士の接合に比して接合強度が増強される。樹脂層は圧延フィルムであってもよく、これにより厚みが薄くなってもピンホール等の欠陥がほとんど皆無で信頼性の高い製品を提供することができる。
【００２８】
本実施形態において、振動板３と駆動手段である積層圧電素子５との接合領域に、接着剤に対して親和性を示す処理、例えば水酸基や酸化ケイ素薄膜層を形成すること等を行うことも考えられる。酸化ケイ素薄膜層の形成には比較的熱のかからない、すなわち振動板３に熱的影響が発生しない範囲の温度で成膜可能な方法で形成する。具体的には、スパッタリング、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ（化学蒸着法）、Ｐ−ＣＶＤ（プラズマ蒸着法）等が適している。本実施形態では、ケイ素のスパッタリング後にスパッタ膜に対して酸化処理をして酸化ケイ素膜を生成している。酸化ケイ素膜の膜厚は、密着力が確保できる範囲で必要最小限の厚さとすることが、工程時間及び材料費から見て有利である。本実施形態では、酸化ケイ素膜の厚さを１０〜２０００Åの範囲で使用している。
【００２９】
本実施形態の撥水処理では、メッキ被膜あるいは撥水剤コーティング等の周知の方法で撥水膜を形成している。撥水処理方法として、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータ等の方法が使用可能であり、それ以外にも真空蒸着によって成膜する方法も使用されている。この方法によれば、撥水膜の密着性が向上する。本実施形態において、薄肉部の厚さは２〜１０μｍ、液室短手方向の薄肉部領域の長さは１０〜５０μｍである。
【００３０】
本実施形態では、樹脂層としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いているが、延伸可能な他の高分子材料、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリバラバン酸（ＰＰＡ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリオレフィン（ＡＰＯ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニリデン樹脂やポリカーボネート樹脂等を用いてもよい。
【００３１】
図６ないし図１０は、本発明の特徴部を採用した第１の実施形態を示している。図６において、振動板３の供給口３ｄには、異物を除去するための複数の孔部を有するフィルタ３ｆが設けられている。フィルタ３ｆの孔部の径は５〜２０μｍ程度であり、ノズル２ａの径よりも小さくなるように形成されている。本実施形態では、振動板３に形成されている供給口３ｄに関し、共通液室１ｃに面しているほぼ全域をフィルタ３ｆが設けられる領域としている。ここで、接着剤の流れ出しを堰き止める領域をフィルタ３ｆに設けてもよい。
【００３２】
フィルタ３ｆに対向するノズル板２側の流路板１の壁面には、ダンパ機能を持たせるために彫り込まれたダンパ室１ｄと薄肉化処理を施した薄膜部としての液室ダンパ１ｅとが設けられている。また、液室ダンパ１ｅに面したノズル板２には、液室ダンパ１ｅとの接触を回避する凹部としての空気を流す空間であるダンパ空気室２ｂが設けられている。流路板１の薄肉化処理やノズル板２におけるダンパ空気室２ｂの形成方法としてはエッチング法が挙げられる。
【００３３】
上述の構成により、共通液室１ｃに面する供給口３ｄのほぼ全域にフィルタ３ｆを形成することにより、フィルタの孔部の径をノズル２ａの径よりも小さくした場合であっても液体を不足することなく供給することができる。また、ノズル２ａから液体を吐出させるために発生させた圧力の残留圧力振動をノズル板２と流路板１に設けた液室ダンパ１ｅと流体抵抗部１ｂとフィルタ３ｆのフィルタ抵抗で囲まれた領域で減衰させることにより、短時間で次の液滴を吐出することが可能となる。また、各ノズル２ａに連通したダンパ空気室２ｂで個別に圧力振動を減衰させるので、残留圧力振動が他のノズル２ａ及び液室１ａに影響することがなく、吐出品質を向上することができる。さらに、液滴吐出ヘッド４の製作時の初期段階で液室１ａ内に異物が混入しないようにフィルタ３ｆによって供給口３ｄを閉塞することができるので、液滴吐出ヘッドの歩留まりを向上することができ高品質で高速な液滴吐出ヘッドを安価に提供することができる。
【００３４】
図７（ａ）は、液滴吐出ヘッド４が上からノズル板２、流路板１、振動板３と重ね合わされた状態を示しており、図７（ｂ）は図７（ａ）の１−１断面である液室１ａの断面を、図７（ｃ）は図７（ａ）の２−２断面であるダンパ室１ｄ及びダンパ空気室２ｂの断面をそれぞれ示している。また図８はノズル板２を示しており、ノズル板２にはノズル２ａに対応して空間であるダンパ空気室２ｂが形成されている。ダンパ空気室２ｂはダンパ空気通路２ｃを介して外部に連通されており、ダンパ空気室２ｂ内の空気が出し入れされることによりダンパ空気室２ｂ内の液体残留圧力振動が減衰される。なお、ダンパ空気室２ｂ内に高粘度のジェル等を封入してもよく、この場合にはダンパ空気通路２ｃが外部に連通していなくてもよい。
【００３５】
図１１は、ダンパ空気通路の変形例を示している。この変形例に示すダンパ空気通路２ｅは、ノズル２ａに対応して設けられたダンパ空気室２ｂとそれぞれ個別に形成されていることにより、別チャンネルの圧力振動が及ぼす影響をより受けにくくなるように構成されている。
【００３６】
図９は流路板１を示しており、流路板１は液室１ａ領域、流体抵抗部１ｂ領域、ダンパ室１ｄ領域の３つの領域を有している。流路板１の形成方法として、液室１ａ領域及び流体抵抗部１ｂ領域はプレス加工等の機械加工やエッチング加工が挙げられ、ダンパ室１ｄ領域はエッチング加工等でハーフエッチングして薄膜領域を形成する方法が挙げられる。本実施形態では、薄膜として１〜２０μｍの厚みを有するものを考えている。
【００３７】
図１０（ａ）は振動板３を示している。本実施形態ではフィルタ３ｆ領域の全域にわたって孔部が形成されている構成としているが、接着剤の流れ出し等でフィルタ３ｆの孔部が詰まらないように、フィルタ３ｆ領域の外周部に孔部を持たない領域を設けてもよい。この領域としては、５〜５０μｍが好ましい。
【００３８】
図１０（ｂ）、（ｃ）はフィルタ３ｆの孔部形状を示している。図１０（ｂ）はストレート形状のタイプＡであり、このような孔部形状であってもフィルタとしての役割を十分に果たす。図１０（ｃ）は厚み方向に共通液室１ｃ側からダンパ室１ｄ側に向けて、すなわち内部側から外部側に向けて次第に直径が小さくなるテーパ形状のタイプＢを示している。共通液室１ｃ側からダンパ室１ｄ側への液体の流れではフィルタ３ｆにより異物を引っ掛けることができ、ダンパ室１ｄ側から共通液室１ｃ側への液体の流れではダンパ室１ｄ側の孔径が小さいことによりフィルタ３ｆの流体抵抗が高く、残留圧力を減衰させる効果を向上することができる。これにより、高品質かつ長寿命の液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００３９】
図１２は、本発明の第２の実施形態に用いられる流路板を示している。この流路板１Ａは、上述した流路板１と比較すると、ダンパ室１ｄ領域の液室ダンパ１ｅの膜厚が異なる点を除いては同一である。流路板１Ａは、液室ダンパ１ｅの膜厚が一定ではなく、ダンパ室１ｄを形成する壁面に沿って５〜２０μｍ程度の幅でさらに薄膜化された部位である最薄膜化層１ｆが形成されている。最薄膜下層１ｆは、液室ダンパ１ｅに比してその厚みが５〜１５μｍ程度薄くなるように形成されている。この構成とすることにより、ダンパ室１ｄに変形容易な最薄膜下層１ｆを設けることで残留圧力振動を減衰させる効率が向上し、より素早く残留圧力振動を減衰することができる。
【００４０】
図１３は、本発明の第３の実施形態に用いられる流路板を、図１４は本発明の第３の実施形態の変形例に用いられる流路板をそれぞれ示している。図１３に示す流路板１Ｂは、上述した流路板１Ａと比較すると、最薄膜下層１ｆがダンパ室１ｄを形成する壁面に沿って形成されているのみでなく、液室ダンパ１ｅを２つに分割するようにも形成されている点において相違している。また、図１４に示す流路板１Ｃは、最薄膜下層１ｆがダンパ室１ｄを形成する壁面に沿って形成されていると共に、液室ダンパ１ｅを３以上の複数に分割するように形成されている。この構成によれば、液室ダンパ１ｅと最薄膜下層１ｆとがそれぞれ複数個に分割されているので、第２の実施形態よりもさらに残留圧力振動の減衰効果を向上することができる。
【００４１】
本発明が適用可能な液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドは、インク流路から吐出口にかけての形状が直線的であるエッジシュータ方式、インク流路の向きと吐出口の向きとが異なるサイドシュータ方式の何れでもよい。以下に、このインクジェットヘッドの一例を示す。
【００４２】
先ず、エッジシュータ方式のインクジェットヘッドを説明する。エッジシュータ方式のインクジェットヘッド１０を示す図１５において、このインクジェットヘッド１０は、吐出エネルギ発生体１７（発生体１７に吐出信号を印加する電極及び発生体１７に必要に応じて設けられる保護層等は省略）を有する基板１１に、流路１４の側壁及びオリフィス１５を構成する壁材１２及び流路１４の覆いを構成する天板１３を積層した構成を有している。
【００４３】
このインクジェットヘッド１０においては、インクが蓄えられている図示しない液室から流路１４にインクが充填された状態で、図示しない電極を介して記録信号を吐出エネルギ発生体１７に印加すると、発生体１７から発生した吐出エネルギが流路１４内のインクに発生体１７上方（吐出エネルギ作用部）で作用し、結果としてインクがオリフィス１５から液滴として吐出される。吐出されたインク滴は、オリフィス１５の前方に送り込まれた記録紙等の被記録材に付着する。
【００４４】
このようなエッジシュータ方式のインクジェットヘッドでは、各部分の精度よい微細化やオリフィスのマルチ化、あるいは小型化が極めて容易であり、また量産性に富むという利点を有する。その一方で、インク滴吐出時の応答周波数やインク的の飛翔速度に限界がある。また、電熱変換素子が発熱することでインク中に気泡が発生するが、この気泡が温度低下により収縮し、吐出エネルギ発生体１７近辺で消滅する際の衝撃により吐出エネルギ発生体１７が徐々に破壊される。この現象はキャビテーション現象と呼ばれ、エッジシュータ方式のインクジェットヘッドにおいて特に顕著である。このためエッジシュータ方式のインクジェットヘッドは、寿命が比較的短い。
【００４５】
次に、サイドシュータ方式のインクジェットヘッドを説明する。サイドシュータ方式のインクジェットヘッド２０を示す図１６において、このインクジェットヘッド２０は天板２３にオリフィス２５を設け、流路２４内の吐出エネルギ作用部へのインクの流れ方向２１とオリフィス２５の開口中心軸２２とを直角とした構成である。
【００４６】
上述の構成とすることにより、吐出エネルギ発生体２７からのエネルギをより効率よくインク滴の形成及びその飛翔運動エネルギへと変換でき、またインクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有し、吐出エネルギ発生体２７に発熱素子を用いた場合において特に効果的である。またサイドシュータ方式であれば、エッジシュータ方式において問題となる、気泡消滅時の衝撃により吐出エネルギ発生体を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象の発生を回避することができる。つまり、サイドシュータ方式において気泡が成長して成長した気泡がオリフィスに達すれば、気泡が大気に通じることになり温度低下による気泡の収縮が発生しない。このため、インクジェットヘッドの寿命が長いという長所を有する。
【００４７】
次に、上述した液滴吐出ヘッド４またはインクジェットヘッド１０，２０を備えた画像形成装置１００について説明する。図１７及び図１８において、図示しない左右の側板に張架されたガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を摺動自在に保持し、主走査モータ１０４の作動によりタイミングベルト１０５を介して図１８に矢印で示す主走査方向にキャリッジ１０３を移動走査する。キャリッジ１０３には、例えばイエロ（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４個の液滴吐出ヘッドである記録ヘッド１０７が、複数の液滴吐出口を主走査方向と直交する方向に配列されており、液滴吐出方向を下方に向けて装着されている。液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子等の圧電アクチュエータを用いたものを使用している。
【００４８】
またキャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するためのサブタンク１０８がそれぞれの色毎に搭載されている。各サブタンク１０８には、図示しないインク供給チューブを介してメインタンクであるインクカートリッジからインクが補充される。本実施形態では、サブタンク１０８と記録ヘッド１０７とでヘッドカートリッジ１０６を構成しているが、サブタンク１０８を別に設ける構成、サブタンク１０８を用いずにインクカートリッジをキャリッジ１０３に搭載する構成等を採用してもよい。
【００４９】
画像形成装置１００の下部には、給紙カセット１１０等の用紙積載部（圧板）１１１上に積載された用紙１１２を給紙する給紙部が配設されている。この給紙部は、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ状の給紙ローラ１１３、給紙ローラ１１３に対向配置された高摩擦抵抗部材からなる分離パッド１１４を有しており、分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００５０】
また、給紙部から給送された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送する搬送ベルト１２１、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟持して搬送するカウンタローラ１２２、ほぼ鉛直上方に送られる用紙１１２をほぼ直角に方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせる搬送ガイド１２３、押さえ部材１２４によって搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５、及び搬送ベルト１２１の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ１２６等を備えている。
【００５１】
無端状ベルトからなる搬送ベルト１２１は搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されており、副走査モータ１３１からの駆動力をタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して伝達されることにより搬送ローラ１２７が図１７のベルト走行方向である副走査方向に周回する。搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９が設けられている。搬送ローラ１２７の軸には図１８に示すようにスリット円板１３４が取り付けられており、スリット円板１３４の近傍にはスリット円板１３４の回転を検知するセンサ１３５が設けられ、スリット円板１３４とセンサ１３５とによってエンコーダ１３６が構成されている。
【００５２】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触して搬送ベルト１２１の走行に伴い従動回転し、加圧力として支軸の両端にそれぞれ２．５Ｎの荷重が掛けられている。キャリッジ１０３の前方には、図１７に示すようにスリットが形成されたエンコーダスケール１４２が配設され、キャリッジ１０３の前面にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３が配設されている。これ等によりキャリッジ１０３の主走査方向位置（ホームポジションに対する位置）を検知するエンコーダ１４４が構成されている。
【００５３】
記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙する排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離する分離部、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４が設けられている。また装置背面部には、両面給紙ユニット１６１が着脱自在に設けられている。両面給紙ユニット１６１は、搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させ、再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に向けて給送する。
【００５４】
上述のように構成された画像形成装置１００では、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給送され、ほぼ鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟持されて搬送され、さらに先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５によって搬送ベルト１２１に押し付けられ、ほぼ直角に搬送方向を転換される。
【００５５】
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返されるように交番電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番帯電電圧パターン、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と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とが交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力によって吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００５６】
そこで、キャリッジ１０３を移動させつつ画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２に液滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の記録動作を行う。記録終了信号または用紙１１２の後端が記録領域に達した信号を受けることにより、記録動作が終了して用紙１１２が排紙トレイ１５４に排出される。
【００５７】
両面画像形成の場合には、表面（最初に画像形成する面）の記録が終了したときに搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が画像形成面となる状態）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給送し、タイミング制御を行って上述と同様に搬送ベルト１２１上に搬送し、裏面に画像形成を行った後に排紙トレイ１５４に排出する。
【００５８】
本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ、複写機、これ等の複合機等にも適用可能であり、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料等を吐出する液滴吐出ヘッドやヘッドカートリッジ、これ等を備えた画像形成装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  流路板（液室基板）
１ａ  液室
１ｂ  流体抵抗
１ｃ  共通液室
１ｅ  薄膜部（液室ダンパ）
１ｆ  最薄膜化層
２  ノズル板
２ａ  ノズル
２ｂ  凹部（ダンパ空気室）
３  振動板
３ｄ  供給口
３ｆ  フィルタ
４  液滴吐出ヘッド
５  駆動手段（積層圧電素子）
７  フレーム
１０，２０  液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）
１００  画像形成装置
１０６  ヘッドカートリッジ
１０７  液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開平１０−１００４０１号公報
【特許文献２】特開平２−２８９３５１号公報
【特許文献３】特開２００６−３０６０６６号公報
【特許文献４】特開２００８−８７４６４号公報
【特許文献５】特許第４３９４９７３号公報
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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