(57)【要約】【課題】両開口端を結ぶ最短の直線よりも長い大気連通路を、ヘッドフレームを分割することなく形成することで、液漏れの発生を防止可能な液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】ノズル１１と、個別液室２７と、共通液室３１と、ノズルから液滴を吐出させるための圧力発生手段２０と、共通液室の壁面の一部に設けられる変形可能なダンパ３３と、ダンパを介して共通液室に隣接し、大気と連通する大気連通孔４２ａを有するダンパ室３４と、を備え、水平方向に規定される仮想平面において少なくとも一つの屈曲部を有する単位経路を有し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の仮想平面上の単位経路と連結されることにより一の連通路が形成された大気連通路部材８０をさらに備え、連通路の一方の開口端はダンパ室の空間に開放し、他方の開口端は大気連通孔と接続している液滴吐出ヘッド。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通する個別液室と、
前記個別液室に供給する液体を貯留する共通液室と、
前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力発生手段と、
前記共通液室の壁面の一部に設けられる変形可能なダンパと、
前記ダンパを介して前記共通液室に隣接し、大気と連通する大気連通孔を有するダンパ室と、を備え、
水平方向に規定される仮想平面において少なくとも一つの屈曲部を有する単位経路を有し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の仮想平面上の単位経路と連結されることにより一の連通路が形成された大気連通路部材をさらに備え、
前記大気連通路部材の前記連通路の一方の開口端は前記ダンパ室の空間に開放し、他方の開口端は前記ダンパ室の前記大気連通孔と接続していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ダンパ室は、前記共通液室を画成するフレームの内部に形成され、
前記大気連通路部材は、前記ダンパ室の内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記大気連通路部材は、前記単位経路が溝状に形成された連通路基板が複数積層されてなり、前記単位経路の端部において、他の前記連通路基板上の前記単位経路と連結されることにより一の連通路が形成され、
積層された最下段の前記連通路基板の前記単位経路の一端が前記ダンパ室の空間に開放し、積層された最上段の前記連通路基板の前記単位経路の一端が前記ダンパ室の前記大気連通孔と接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記大気連通路部材は、水平面の長手方向に貫通する複数の管状経路、及び前記管状経路の開口面において隣接する２つの前記管状経路を接続する溝状連結経路が形成された大気連通路ユニットと、該大気連通路ユニットの前記管状経路の開口面を被覆するシール部材とからなり、
２つの前記管状経路が前記溝状連結経路を介して接続されて前記単位経路を形成し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の単位経路の開口面と垂直方向に形成された溝状連結経路を介して連結されることにより一の連通路が形成され、
垂直方向に形成された溝状連結経路のうち、最下部の一端が前記ダンパ室の空間に開放し、最上部の一端が前記ダンパ室の前記大気連通孔と接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記大気連通路部材は、水平面の長手方向に貫通する複数の管状経路、及び前記管状経路の開口面において隣接する２つの前記管状経路を接続する溝状連結経路が形成された大気連通路ユニットを有し、該大気連通路ユニットの前記管状経路の開口面は前記フレームの内壁で被覆され、
２つの前記管状経路が前記溝状連結経路を介して接続されて前記単位経路を形成し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の単位経路の開口面と垂直方向に形成された溝状連結経路を介して連結されることにより一の連通路が形成され、
垂直方向に形成された溝状連結経路のうち、最下部の一端が前記ダンパ室の空間に開放し、最上部の一端が前記ダンパ室の前記大気連通孔と接続していることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ダンパ室の前記大気連通孔は、前記ダンパ室の壁面を構成する流路部材に形成された孔部であり、
前記大気連通路部材及び前記流路部材は樹脂からなり、
前記大気連通路部材と前記流路部材とが接着剤により接合され、前記大気連通路部材の前記連通路と前記流路部材の前記大気連通孔とが接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記ダンパが、熱硬化性エラストマーからなるダイアフラムであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの前記共通液室に供給する液体を格納する液体貯蔵部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド、または請求項８に記載の液滴吐出装置を備え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、液滴吐出ヘッド、該液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置及び前記液滴吐出ヘッドまたは前記液滴吐出装置を備えた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタまたはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ、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、液滴吐出ヘッドで構成した液滴吐出装置を用いて、記録材（以下、用紙ともいうが材質を限定するものではなく、記録媒体、シート、被記録媒体、記録用紙、転写材、記録紙なども同義で使用する）を搬送しながら、液体としてのインクを記録材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）を行なう、いわゆるインクジェット方式の画像形成装置（以下、インクジェット記録装置ともいう）が知られている。
【０００３】
インクジェット記録装置は、記録が必要な時にのみインクの微小液滴を吐出するように構成された液滴吐出装置を備えるものが主流になっている。この液滴吐出装置としては、インクを充填した液室（共通液室）の壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ、液室内の圧力を高めノズルからインクを吐出させる圧電式と、通電によって発熱する発熱体を液室内に設けて発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高めてインクを吐出させるサーマル方式と、が知られている。いずれの方式においても、液滴吐出装置を駆動させるための駆動回路からの駆動信号で圧力発生源を駆動させ、吐出口からインク液滴を吐出させて記録媒体上に着弾させている。
【０００４】
共通液室内の圧力変動によって、ノズルと連通する個別液室の液体にも影響が及ぶと、ノズルからの意図しない液滴の漏洩や吐出等が生じることがある。このような圧力伝播による影響があると、液滴の吐出が不安定となり、高品質な画像を得ることができない。
【０００５】
そこで、共通液室の壁面の一部に圧力伝播による影響を吸収するための弾性または可撓性を有する部材（ダンパ）を設けることが知られている。
ダンパには薄さ、柔軟性が要求されるため、透気透湿しやすい材質を用いることが一般的であるが、ダンパ部材として透気透湿しやすい材質を用いることにより、共通液室内のインクの水分蒸発が進み、インクが乾燥することで、吐出不具合に繋がってしまうおそれがある。
【０００６】
これを回避するために、ダンパを介し、インクと接する面と反対側の空間（以下「ダンパ室」、「バッファ室」等という）については、大気に直接触れないように密閉された空間とすることが考えられる。
しかしながら、ダンパ室を密閉空間とした場合、環境温度の変化などによって閉じ込められた空気の膨張が発生したときにダンパが変位してしまい、吐出による共通液室への圧力変動を吸収するというダンパの機能が損なわれてしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、ダンパ室と外部（大気）とを連通させる大気連通路を形成した液滴吐出ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特許文献１には、バッファ室とヘッド外部とを連通する連通路とを有し、共通流路とバッファ室との間の壁部は、変形可能な部分と、この変形可能な部分よりも厚みのある部分を有し、連通路のバッファ室側の開口部は壁部に対向する位置に設けられ、かつ、変形可能な部分よりも厚みのある部分に対向している液体吐出ヘッドが開示されている。
【０００８】
特許文献１のように、ヘッドフレームそのものに大気連通路が形成される構成、または振動板や個別液室が形成されたプレートに大気連通路を設ける構成では、大気連通路の長さが規制され、所望の長さに変えることは困難である。
これに対し、特許文献２には、大気開放孔が両端の開口面を結ぶ最短の直線よりも長い長孔を介して大気に開放されているインクジェット式記録ヘッドが開示されている。具体的には、らせん状または一部が網目状に形成された大気連通孔が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載された記録ヘッドでは、大気開放孔の両端の開口面を結ぶ長孔の形状をらせん状や網目状とすることにより経路長を稼いでいる。このような直線状以外の形状の大気連通路をヘッドフレームに設けるためには、例えば、ヘッドフレームを分割した部材の断面に連通路の一部を形成し、これらを接合させる工程が必要となる。
しかしながら、ヘッドフレームを分割した部品を接合する場合、接合面の完全な封止が困難であり、液漏れが生じてしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、両開口端を結ぶ最短の直線よりも長い大気連通路を、ヘッドフレームを分割することなく形成することで、液漏れの発生を防止可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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と、前記ノズルと連通する個別液室と、前記個別液室に供給する液体を貯留する共通液室と、前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力発生手段と、前記共通液室の壁面の一部に設けられる変形可能なダンパと、前記ダンパを介して前記共通液室に隣接し、大気と連通する大気連通孔を有するダンパ室と、を備え、水平方向に規定される仮想平面において少なくとも一つの屈曲部を有する単位経路を有し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の仮想平面上の単位経路と連結されることにより一の連通路が形成された大気連通路部材をさらに備え、前記大気連通路部材の前記連通路の一方の開口端は前記ダンパ室の空間に開放し、他方の開口端は前記ダンパ室の前記大気連通孔と接続していることを特徴とする液滴吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の液滴吐出ヘッドによれば、両開口端を結ぶ最短の直線よりも長い大気連通路を、ヘッドフレームを分割することなく形成することで、液漏れの発生を防止可能な液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の画像形成装置の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】本実施形態の液滴吐出装置の基本構成の一例を示す断面図である。
【図３】大気連通路部材の一例を示す（Ａ）断面模式図、（Ｂ）分解斜視図、（Ｃ）上面模式図である。
【図４】大気連通路部材の一例を示す（Ａ）全体模式図、（Ｂ）長手方向の側面図、（Ｃ）短手方向の側面図、（Ｄ）仮想平面上の単位経路の説明図である。
【図５】本実施形態の液滴吐出装置の基本構成の一例を示す断面図である。
【図６】本実施形態の液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータユニット及びノズル板の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置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。
【００１５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、以下の各実施形態にて説明するように、液滴を吐出するノズル（ノズル１１）と、前記ノズルと連通する個別液室（個別液室２７）と、前記個別液室に供給する液体を貯留する共通液室（共通液室３１）と、前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力発生手段（アクチュエータユニット２０）と、前記共通液室の壁面の一部に設けられる変形可能なダンパ（ダンパ３３）と、前記ダンパを介して前記共通液室に隣接し、大気と連通する大気連通孔（大気連通孔４２ａ）を有するダンパ室（ダンパ室３４）と、を備え、水平方向に規定される仮想平面（仮想平面８７）において少なくとも一つの屈曲部を有する単位経路を有し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の仮想平面上の単位経路と連結されることにより一の連通路が形成された大気連通路部材（大気連通路部材８０）をさらに備え、前記大気連通路部材の前記連通路の一方の開口端は前記ダンパ室の空間に開放し、他方の開口端は前記ダンパ室の前記大気連通孔と接続している。
また、本発明に係る液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドと前記液滴吐出ヘッドの前記共通液室に供給する液体を格納する液体貯蔵部（インクタンク６０）とを備え、本発明に係る画像形成装置は、前記液滴吐出ヘッド、または前記液滴吐出装置を備える。
なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示している。
【００１６】
（液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置）
図２は、液滴吐出装置の基本構成を示す断面図である。
図２に示す液滴吐出装置１は、液滴を吐出するアクチュエータユニット２０およびノズル板１０が、フレーム３０に装着されている。
【００１７】
アクチュエータユニット２０およびノズル板１０の部分断面図（液滴吐出ヘッド本体の中心から左側半分の断面図）を図６に示す。
ノズル板１０には複数のノズル１１が形成されている。個別液室基板２２は、ノズル板１０の上面に配置されている。この個別液室基板２２には、複数の個別液室２７が形成されている。各個別液室２７は各ノズル１１と連通しており、その上壁は振動板２４で形成されている。各個別液室２７の一方には流体抵抗２８が配置され液体供給口２３と連通している。又、振動板２４の中央には駆動回路部材２６が設置され、その両側には圧電素子２５が設置されている。圧電素子２５の上下には電極（図示せず）形成され、その電極パターン（図示せず）から、個別配線を通じて駆動回路部材２６につながっている。保持基板２１は、個別液室基板２２の上面に配置されている。この保持基板２１には、振動板２４に対応する位置に凹部２９が形成されている。この凹部２９は圧電素子２５を囲うように配置されている。
【００１８】
（ノズル板）
ノズル板１０はインク吐出用のノズル１１が配列されている基板であり、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。例としてはＳＵＳ、Ｎｉ等の金属または合金やシリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料を挙げることができる。ノズルの加工方法としては、材料の特性と要求される精度・加工性から任意に選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法等、フォトリソグラフィ法等を例示できる。ノズルの開口径、配列数、配列密度は、インク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。
【００１９】
（個別液室基板）
個別液室基板２２には、個別液室２７、インク供給路、インク供給口２３が形成される。個別液室基板２２の材料は、加工性・物性から任意に選択することができるが、300dpi（約85μｍピッチ）以上ではフォトリソグラフィ法により加工可能なシリコン基板を用いることが好ましい。液室の加工方法としては、任意の方法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、ウェットエッチング法及びドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの方法でも振動板２４の個別液室２７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、液室高さを高精度に制御することができる。
【００２０】
個別液室２７はインクに圧力を加え、ノズルから液滴を吐出させる機能を有する。個別液室２７上部には振動板２４が形成される。
振動板２４の材料としては任意の材料を選択することができるが、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、引張応力となるＳｉ３Ｎ４と圧縮応力となるＳｉＯ２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。
【００２１】
振動板２４の厚さは、所望の特性に応じて選択できるが、概ね0.5μｍ〜10μｍの範囲が好ましく、1.0μｍ〜5.0μｍの範囲がより好ましい。振動板２４が薄すぎる場合はクラック等により振動板２４が破損しやすくなり、また振動板２４の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない。一方、振動板２４が厚すぎる場合は変位量が小さくなりと出効率が低下してしまう。
【００２２】
振動板２４の上には、下部電極、圧電体、及び上部電極が積層された圧電素子２５が形成される。
下部電極、上部電極は、図示しないが、導電性のある任意の材料を用いることができる。例としては金属、合金、導電性化合物が挙げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でも良い。また、圧電体と反応せず、拡散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２４、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２４との密着層としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ等が例示できる。
【００２３】
圧電素子２５を構成する圧電体の材料としては、圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例としては、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、例えば、スパッタリング法、ゾルゲル法が挙げられ、これらの中でも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２７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。
【００２４】
圧電素子２５は個別液室２７上部に形成される必要がある。個別液室２７を区画する隔壁上に形成した場合、振動板２４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２５の破損等の原因となる。
【００２５】
個別液室基板２２には個別液室２７に連通する流体抵抗２８が形成される。流体抵抗２８は、共通液室３１から個別液室２７にインクを供給する機能を有すると同時に、圧電素子２５を駆動することにより個別液室２７に発生する圧力により、インクの逆流を防止しノズルから吐出させる機能を有する。そのため、個別液室２７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２２にシリコンを用い、個別液室２７と流体抵抗２８を、フォトリソグラフィ法+エッチング法を用いて形成した場合、個別液室２７と同一の条件で加工できるメリットがある。流体抵抗２８は振動板２４が開口するインク供給口２３を通じて共通液室３１に連通する。
【００２６】
個別液室２７は隔壁により区画されており、それぞれに対応する圧電素子２５が形成される。個別液室２７の高さはヘッド特性から任意に設定できるが、20〜100μｍの範囲とすることが好ましい。また、個別液室２７の隔壁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、300dpiでは隔壁幅は10〜30μｍとすることが好ましい。また、隔壁幅が狭い場合は隣接する個別液室２７の圧電素子２５を駆動した場合に隣接液室間の相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなる。隔壁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。
【００２７】
（配線）
図示しないが、配列した圧電素子２５に駆動信号を入力するために、上部電極から個別配線を引き出し、下部電極から配線を引き出す構成をとる。上部電極からは、配列する上部電極から配線層の一部である個別配線を介して、個別配線パッドまで引き出され、駆動ＩＣと接続され、駆動ＩＣからさらに配線を介して接続パッドまで引き出される、下部電極は、配線を介して接続パッドまで引き出される。配線は同一材料、同一工程で形成することが望ましい。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。例としては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。例としては、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、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。膜厚は任意に設定できるが、3μｍ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２１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。
【００２８】
（保持基板）
個別液室基板２２は20〜100μｍと薄いため、個別液室基板２２の剛性を確保するために保持基板２１をノズル板１０と対抗する側に接合する。
保持基板２１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２２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、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のセラミクス材料とすることが好ましい。
【００２９】
保持基板２１は、個別液室２７配列方向に連通した開口部を有し、共通液室３１の一部となる。さらに圧電素子２５を駆動し振動板２４が変位できる空間を確保するため、個別液室２７に対抗する領域に凹部２９を形成する。凹部２９は個別液室２７ごとに区画し、個別液室２７隔壁上で接合されることが好ましい。それにより、板厚の薄い個別液室基板２２の剛性を高めることが出来、圧電素子２５を駆動した際の隣接液室間の相互干渉を低減することが可能となる。そのためには、保持基板２１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２１の凹部２９は、個別液室２７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２１隔壁幅を5〜20μｍとすることが望ましい。
【００３０】
図２の全体構成図に示すように、アクチュエータユニット２０の個別液室２７へ液体を供給するための共通液室３１がフレーム３０に形成されており、共通液室３１は、フレーム３０に設けられた連結管３２と、流路部材４０、弾性部材７０、連結経路部材５０のそれぞれに設けられた、インク経路４１，７１，５１を介してインクタンク６０と連通している。
【００３１】
フレーム３０は、液滴吐出ヘッド全体を保持する役割を有し、共通液室３１と一体的に形成されている。
フレーム３０の材料としては、例えば、Ｓ４５Ｃなどの鉄、ＳＵＳ等の合金、シリコン、セラミックス等の無機材料、エポキシやＰＰＳなどの樹脂材料などを挙げることができ、必要な剛性や加工性に応じて適宜選択することができるが、これらの中でも耐腐食性があり、発塵性が低いものが好ましい。なお、エポキシやＰＰＳなどの樹脂材料の場合、他部品との接合時に、熱収縮による寸法誤差が問題になる可能性があるため、ガラス繊維を30〜50％含有して用いることが好ましい。
フレーム３０の加工方法としては、材料に応じて選択することができ、例えば、エッチング、プレス加工、レーザ加工、フォトリソグラフィ法、射出成形などが挙げられる。
【００３２】
インクタンク６０は、共通液室３１へ供給するインクを貯留するタンク部である。インクタンク６０には、連結経路部材５０が嵌合されるとともに、連結経路部材５０および流路部材４０の間には、シートパッキンなどの弾性部材７０が設けられ、液体の漏れを防ぐように構成されている。
【００３３】
また、インクタンク６０から形成された連結経路部材５０のインク経路５１および弾性部材７０のインク経路７１は、フレーム３０に設けられた連結管３２と連通するために、流路部材４０のインク経路４１にて経路変換を行っている。
【００３４】
また、フレーム３０の共通液室３１側の壁面の一部には、圧力変動を吸収するためのダンパ３３が設けられている。ダンパ３３は、ノズル１１からのインクの吐出により共通液室３１内に発生する圧力伝播の吸収をするための弾性または可撓性を有する部材である。
【００３５】
ダンパ３３は厚さが薄く、剛性が低いほうが望ましく、共通液室３１と一体成形されることが好ましい。
ダンパ３３の材質としては、例えば、ＳＵＳ等の合金やＮｉなどの金属材料、シリコン、セラミックス等の無機材料、エポキシ、ＰＰＳ等の樹脂材料、ゴム（原料ゴム）や熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー（弾力ゴム）などの弾性体を挙げることができる。これらの中でも、熱硬化エラストマーからなるダイアフラムであることが好ましい。熱硬化エラストマーは弾性率が低いため、厚みをもたせることが可能であり、効率よく圧力変動を減衰させることができる。また、フレーム３０との一体成形が可能になるため、部品製作工数を低減することができ、コストダウンをはかることができる。
【００３６】
ダンパ３３は弾性や可撓性を有する部材であるため、水分を透過してしまう懸念がある。そして、共通液室３１内の水分蒸発が進んでしまうとインクは増粘し、不吐出などの吐出不良に繋がってしまう。
【００３７】
これを抑制するために、ダンパ３３の共通液室３１とは反対側において、流路部材４０は、フレーム３０の上部で蓋をし、その外周を封止している。完全に封止した場合、フレーム３０と流路部材４０との間に形成されるダンパ室３４は密閉された空間となってしまうため、空気の逃げ場がなく、ダンパ３３の変位の妨げになる。また、環境変化などで気圧変動がある場合、ダンパ室３４の内圧が上がってしまうため、ダンパ室３４を大気と連通させておく必要がある。
【００３８】
図２に示す液滴吐出装置１では、ダンパ室３４を大気と連通させる手段として、流路部材４０に形成された孔部である大気連通路４２、及び大気連通路部材８０が設けられている。
大気連通路４２は、流路部材４０の下面でダンパ室３４と貫通する大気連通孔４２ａと、流路部材４０の上面で大気連通孔４２ａから往復するスネーク状の凹形状部であるパターン状の溝４２ｂが形成され、貫通孔４２ａとパターン状の溝４２ｂの形成位置を覆うようにカバーシール９０が貼付されて形成される。なお、カバーシール９０の貼付は、パターン状の溝４２ｂがそれぞれ隔てられるように、接着剤にてシールされる。
【００３９】
流路部材４０の材料としては、耐腐食性があり、発塵性が低いものが好ましく、例えば、ＳＵＳ等の合金やＮｉなどの金属材料、シリコン、セラミックス等の無機材料、エポキシ、ＰＰＳ、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーなどの樹脂材料などが挙げられる。これらのうち、射出成形が可能な樹脂材料（例えば、ポリアセタールなど）がより好ましい。
【００４０】
一方、大気連通路部材８０は、水平方向に規定される仮想平面において、少なくとも一つの屈曲部を有し、該屈曲部を介して経路の進行方向が異なる連続した単位経路を有し、前記単位経路が垂直方向に複数設けられ、前記単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の仮想平面上の単位経路と連結されることにより一の連通路が形成されてなる。大気連通路部材８０の前記連通路の一方の開口端はダンパ室３４の空間に開放し、他方の開口端は大気連通孔４２ａと接続している。
【００４１】
大気連通路部材８０は、共通液室３１を画成するフレーム３０の内部、具体的には図２に示すようにフレーム３０の内部に形成されたダンパ室３４の内部に設けられていることが好ましい。
大気連通路部材８０をフレーム３０の内部に設けることにより、ダンパ３３からの水分蒸発量を抑制する効果が得られる。この効果が得られる理由について、ダンパ３３が高分子フィルムからなる場合を例として説明する。
一般に、高分子フィルムのガス透過量は下記の式で表される。
Ｑ＝Ｄ×Ｓ×（ｐ１−ｐ２）×Ａ×ｔ／Ｌ
（ただし、Ｑはガス透過量、Ｄは拡散係数、Ｓは溶解度係数、（ｐ１−ｐ２）はフィルムの両側の圧力差、Ａは断面積、ｔは時間、Ｌは厚さをそれぞれ表す。）
上記の式で示すように、ガス透過量はフィルム両側の圧力差に比例する。
【００４２】
フレーム３０の内部に大気連通路部材８０を設けることでダンパ室３４の容積が小さくなり、フィルムから蒸発した水分によりダンパ室３４の水蒸気の分圧が上昇しやすくなる。そのため、ダンパ３３を介した両側の圧力差が小さくなり、水分蒸発量を抑制できると考えられる。
また、フレーム３０の内部に設置されることにより、異物などによる詰まりが発生することも防止できる。
このように、フレーム３０の内部に大気連通路部材８０を設けることにより、ダンパ３３の機能を確実に発揮させるとともに、吐出される液体の増粘を防止し、吐出性能の向上を図ることができる。すなわち、ダンパ室３４は、フレーム３０の内部に形成され、大気連通路部材８０は、ダンパ室３４の内部に設けられていることが好ましい。
【００４３】
（第１の実施形態）
本実施形態の液滴吐出装置は、複数の積層された基板により構成された大気連通路部材８０を備える。
図３は、本実施形態の大気連通路部材８０を示す図であり、図３（Ａ）は断面模式図、図３（Ｂ）は分解斜視図、図３（Ｃ）は上面模式図である。なお、図３（Ａ）は、図３（Ｂ）及び（Ｃ）のＡ−Ａで示す位置の断面図である。また、図３（Ｂ）中の矢印は、ダンパ室３４内部から外部（大気）への気体の流れる方向を示している。
【００４４】
大気連通路部材８０は、水平方向に規定される仮想平面において、屈曲部を有し、該屈曲部を介して進路が１８０度異なった連続した単位経路８３が溝状に形成された連通路基板８１が複数積層されてなる。単位経路８３の端部において、垂直方向で隣接する他の連通路基板８１上の単位経路８３と連結されることにより一の連通路が形成される。具体的には、単位経路８３の一方の端部に連通路基板貫通孔８２が形成され、連通路基板貫通孔８２を介して隣接する連通路基板８１上の単位経路８３が連結される。
積層された最下段の連通路基板８１（図３では８１ｂ）の単位経路の一端の連通路基板貫通孔８２がダンパ室３４の空間に開放し、積層された最上段の連通路基板８１（図３では８１ａ）の単位経路８３の一端の連通路基板貫通孔８２がダンパ室３４の大気連通孔４２ａと接続している。
【００４５】
図３（Ｂ）に示すように、溝状の単位経路８３と連通路基板貫通孔８２とを備えた連通路基板８１を、連通路基板貫通孔８２の位置が隣接する基板間で対称に配置されるように交互に重ねることにより、立体的な連通路が形成される。
このように、複数の連通路基板８１を積層する構成とすることにより、形成される連通路の長さを、大気連通路部材８０としての金型を変更することなく積層する連通路基板８１の数により調整することができるため、コストダウンを実現できる。
図３（Ａ）では連通路基板８１を２つ積層した態様を示しているが、積層数は限定されない。
【００４６】
大気連通路部材８０を構成する連通路基板８１の材料としては、耐腐食性があり、発塵性が低いものが好ましく、例えば、ＳＵＳ等の合金やＮｉなどの金属材料、シリコン、セラミックス等の無機材料、エポキシ、ＰＰＳ、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーなどの樹脂材料などが挙げられる。これらのうち、射出成形が可能な樹脂材料（例えば、ポリアセタールなど）がより好ましい。
【００４７】
流路部材４０と大気連通路部材８０とがそれぞれ樹脂からなり、大気連通路部材８０と流路部材４０とが接着剤により接合され、大気連通路部材８０の連通路と流路部材４０の大気連通孔４２ａとが接続されてなることが好ましい。
大気連通路を形成するためにフレーム３０を分割した部品を作成し、これらを接合する方法では、工程数が多くなり、高い接合精度が要求されるためにコスト増加につながる。これに対し、本実施形態の構成では、フレーム３０を分割することなく、所望の長さの大気連通路を容易に形成することができ、安価に大量生産を行うことができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
本実施形態の液滴吐出装置は、複数の単位経路が形成された一体型の大気連通路ユニットにより構成された大気連通路部材８０を備える。
図４は、本実施形態の大気連通路部材８０を示す図であり、図４（Ａ）は大気連通路部材８０の後述する大気連通路ユニット８９の全体模式図、図４（Ｂ）は大気連通路部材８０の長手方向の側面図、図４（Ｃ）は大気連通路ユニット８９の短手方向の側面図、図４（Ｄ）は仮想平面上の単位経路の説明図である。図４（Ｂ）及び図４（Ｄ）中の矢印は、ダンパ室３４内部から外部（大気）への気体の流れる方向を示している。
【００４９】
大気連通路部材８０は、水平面の長手方向に貫通する複数の管状経路８５、及び管状経路８５の開口面８４において隣接する２つの前記管状経路を接続する溝状連結経路８６が形成された大気連通路ユニット８９と、大気連通路ユニット８９の管状経路８５の開口面８４を被覆するシール部材８８とからなる。
【００５０】
水平方向において、２つの管状経路８５が水平方向に形成された溝状連結経路８６を介してコの字状の単位経路を形成し、単位経路が垂直方向に複数設けられ、単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の単位経路の開口面と垂直方向に形成された溝状連結経路８６を介して連結されることにより、またシール部材８８により被覆されることにより、一の連通路が形成される。
【００５１】
図４（Ｄ）に示すように、水平方向に規定される仮想平面８７において、屈曲部を有する単位経路（屈曲部を介し進行方向が１８０度異なる経路が連続した単位経路）が形成され、単位経路が垂直方向に複数設けられ、単位経路の端部において垂直方向で隣接する他の仮想平面上の単位経路と連結されることにより一の連通路が形成されている。
形成された連通路は、垂直方向に形成された溝状連結経路８６のうち、最下部の一端８６ａがダンパ室３４の空間に開放し、最上部の一端８６ｂがダンパ室３４の大気連通孔４２ａと接続している。
【００５２】
本実施形態の大気連通路部材８０は、一体型のユニットからなるため、複数の部材を積層させるための接合工程を短縮することができる。
【００５３】
また、大気連通路ユニット８９は、フレーム３０に直接取り付けられた態様であってもよい。例えば、フレーム３０に大気連通孔を設けておき、該大気連通孔と大気連通路ユニット８９の開口端とを接続することにより、一の連通路を形成してもよい。
大気連通路部材８０は、水平面の長手方向に貫通する複数の管状経路８５、及び管状経路８５の開口面８４において隣接する２つの前記管状経路を接続する溝状連結経路８６が形成された大気連通路ユニット８９を有し、大気連通路ユニット８９の管状経路８５の開口面８４はフレーム３０の内壁で被覆され、２つの管状経路８５が溝状連結経路８６を介して接続されて単位経路を形成する態様であってもよい。この態様によれば、シール部材８８を省略することができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
本実施形態の液滴吐出装置は、大気連通路部材８０と流路部材４０とが一体に構成された部材を備える。
図５に本実施形態の液滴吐出装置１の断面図を示す。図５に示す液滴吐出装置１は、大気連通路部材８０と流路部材４０とが一体に形成されている以外は、図２に示す液滴吐出装置１と同じ構成である。
【００５５】
本実施形態における大気連通路部材８０は、例えば、図４に示す形状を有し、連通路を構成する複数の管状経路８５を、流路部材４０の抜き方向と同じとすることで、一体的に成形することができる。
【００５６】
なお、上述の第１〜第３の実施形態において、大気連通路部材の単位経路としては、屈曲部を介して進路が１８０度異なる単位経路の例を示したが、屈曲部を介した前後において経路の曲がる角度、経路の進行方向（進路とも表現される）は限定されず、また単位経路中に設けられる屈曲部の数も限定されない。
少なくとも１つの屈曲部有し、該屈曲部を介して経路が曲げられた単位経路を備える大気連通路部材であれば、透気透湿を低減する抵抗通路として作用する。
【００５７】
（画像形成装置）
以下、本発明に係る液滴吐出ヘッドまたは液滴吐出装置１を備えた画像形成装置の一実施形態について、図１（Ａ）に示す斜視図と、図１（Ｂ）に示す機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。
【００５８】
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装置１及び液滴吐出装置１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Ｐ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Ｐ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Ｐ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。
【００５９】
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装置１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には液滴吐出装置１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。
【００６０】
インクカートリッジ１０２は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出装置１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装置１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、液滴吐出装置１としては各色の液滴吐出装置１を複数用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出装置１でもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
一方、給紙カセット１０４にセットした記録紙Ｐを液滴吐出装置１の下方側に搬送するために、給紙カセット１０４から記録紙Ｐ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Ｐを案内するガイド部材１１５と、給紙された記録紙Ｐ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Ｐ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。
【００６３】
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Ｐを液滴吐出装置１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Ｐ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Ｐ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。
【００６４】
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装置１を駆動することにより、停止している記録紙Ｐにインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録紙Ｐ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Ｐ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Ｐを排紙する。
【００６５】
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、液滴吐出装置１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装置１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。
【００６６】
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装置１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。
【００６７】
本明細書における「記録」には、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（単に液滴を媒体に着弾させること）も含むものとする。また、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する。
【００６８】
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。
【符号の説明】
【００６９】
１  液滴吐出装置
１０  ノズル板
１１  ノズル
２０  アクチュエータユニット（圧力発生手段）
２１  保持基板
２２  個別液室基板
２３  液体供給口
２４  振動板
２５  圧電素子
２６  駆動回路部材
２７  個別液室
２８  流体抵抗
２９  凹部
３０  フレーム
３１  共通液室
３２  連結管
３３  ダンパ
３４  ダンパ室
４０  流路部材
４１  インク経路
４２  大気連通路
４２ａ  大気連通孔
４２ｂ  パターン状の溝
５０  連結経路部材
５１  インク経路
６０  インクタンク
７０  弾性部材（液体封止部材）
７１  インク経路
８０  大気連通路部材
８１  連通路基板
８２  連通路基板貫通孔
８４  管状経路開口部
８５  管状経路
８６  溝状連結経路
８７  仮想平面
８８  シール部材
８９  大気連通路ユニット
１００  画像形成装置
１０１  キャリッジ
１０２  インクカートリッジ
１０３  印字機構部
１０４  給紙カセット
１０５  手差しトレイ
１０６  排紙トレイ
１０７  主ガイドロッド
１０８  従ガイドロッド
１０９  主走査モータ
１１０  駆動プーリ
１１１  従動プーリ
１１２  タイミングベルト
１１３  給紙ローラ
１１４  フリクションパッド
１１５  ガイド部材
１１６  搬送ローラ
１１７  搬送コロ
１１８  先端コロ
１１９  印写受け部材
１２０  搬送コロ
１２１  拍車
１２３  排紙ローラ
１２４  拍車
１２５，１２６  ガイド部材
１２７  回復装置
Ｐ  記録紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２００２−１２７４０７号公報
【特許文献２】特許第５００４４９７号公報
【図１】
2015116769.tif 000003
【図２】
2015116769.tif 000004
【図４】
2015116769.tif 000005
【図６】
2015116769.tif 000006
【図３】
2015116769.tif 000007
【図５】
2015116769.tif 000008