(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが配列されたノズル列を形成するノズル列形成部材と、各ノズルに対して供給される液体を貯留する個別液室をノズル列に沿って配列して形成するよう該ノズル列形成部材に積層される液室形成部材とを有するノズルユニットと、該複数の個別液室に連通する共通液室を形成する、一部または全部が樹脂部材により形成された共通液室部材と、各個別液室内の液体を昇圧することにより該個別液室内の液体を対応するノズルから吐出させる吐出駆動手段とを有し、上記ノズルユニットの各個別液室の入口開口部と上記共通液室の出口開口部とが連通するように該ノズルユニットと該共通液室部材とを接合し、該共通液室内の液体が該個別液室へ供給されるように構成した液体吐出ヘッドにおいて、
上記ノズル列の配列方向に対して直交する幅方向に関して、上記ノズルユニットのノズル列形成部材に積層される液室形成部材の端部を該ノズル列形成部材より短く設けて、該液室形成部材の端部側面位置に各個別液室の入口開口部を形成し、上記共通液室の出口開口部を形成する上記共通液室部材の該ノズルユニットとの対向面のうち端部側部分に、金属部材からなり該ノズルユニット側に延伸する延伸部を設け、該延伸部を該ノズル列形成部材に接合し、上記共通液室部材の該ノズルユニットとの対向面のうち内側部分を該液室形成部材に接合することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１の液体吐出ヘッドにおいて、上記延伸部により形成される液室の壁面が、上記共通液室部材の樹脂部材で形成される液室の端部側壁面より内側に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２の液体吐出ヘッドにおいて、上記ノズルユニットの液室形成部材は、上記ノズル列形成部材に、液体流路を形成するための流路板と振動板とを積層して接合したものであり、上記吐出駆動手段は、上記振動板を駆動することにより各個別液室内の液体を昇圧させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１、２または３の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記延伸部は３枚以上の金属板を積層した金属積層板で構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の上記ノズルユニットとの対向面のうち内側部分が樹脂部材で構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１、２、３または４の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の上記ノズルユニットとの対向面のうち内側部分が金属部材で構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６の液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の上記ノズルユニットとの対向部が金属板状部材の積層で構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項７の液体吐出ヘッドにおいて、上記延伸部により形成される液室の壁面が、上記共通液室部材の金属板状部材で形成される液室の端部側壁面より内側に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記ノズル列が並列に複数配置され、かつ、各ノズル列に沿って配列された複数の個別液室に連通する共通液室をノズル列ごとに備えた共通液室部材を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
液体吐出ヘッドから記録材に対して液滴を吐出して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記液体吐出ヘッドとして、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とするもの画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッド、及び、これを用いて記録材に対して液滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の液体吐出ヘッドは、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置の記録ヘッドとして用いられる。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、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。
【０００３】
液体吐出ヘッドは、一般に、液滴を吐出する多数のノズル（吐出口）と、これらのノズルがそれぞれ連通する個別液室（圧力発生室、圧力室、加圧液室、インク室、インク流路等とも称される。）と、これらの個別液室内の液体を昇圧させる吐出駆動手段とを備え、記録の必要なノズルのみから液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。このような液体吐出ヘッドは、吐出駆動手段を駆動することで個別液室内の液体を昇圧し、その圧力によりノズルを塞ぐメニスカス状態の液体をノズルから押し出して液滴を吐出させる。液滴を吐出させるための吐出駆動手段には、いくつかの種類が存在する。例えば、個別液室の壁の一部を薄い振動板で構成し、これに圧電素子を配置し、その圧電素子に所定の駆動電圧を印加して圧電素子を変形させることで振動板を変形させ、これにより個別液室内の圧力を変化させて液滴を吐出させるピエゾ方式が挙げられる。また、例えば、個別液室の内部に発熱体を配置し、この発熱体に通電して発熱体を加熱するによって個別液室内の液体中に気泡を発生させ、これにより個別液室内の液体を昇圧して液滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式が挙げられる。また、例えば、個別液室の壁を構成する振動板と、この振動板に対向して個別液室外部に配置された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て、これにより個別液室内の圧力を変化させて液滴を吐出させる静電方式も提案されている。
【０００４】
図７は、従来の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。
この液体吐出ヘッド３００は、多数のノズル（吐出口）３ａが配列された２つのノズル列が並列に配置されたノズルユニット１０と、共通液室Ｂを有する共通液室部材２０とを備えている。ノズルユニット１０は、ノズル３ａが形成されたノズル基板３、流路板１、振動板２等の薄層板部材を積層して、各ノズル３ａに対して供給される液体を貯留する個別液室Ａがノズル列に沿って形成された構成となっている。共通液室部材２０の共通液室Ｂはノズル列ごとに設けられている。各共通液室Ｂは、対応するノズル列に沿って配列された複数の個別液室Ａに連通するよう、共通液室部材２０とノズルユニット１０が互いに接合された構造となっている。
【０００５】
特許文献１には、共通液室部材全体を樹脂の射出成型により作製した液体吐出ヘッドが開示されている。また、特許文献２には、共通液室を形成する貫通孔を備えたほぼ同じ厚さの複数の金属板を貫通孔が互いに重複するように積層して拡散接合することにより共通液室部材を作製した液体吐出ヘッドが開示されている。また、特許文献３には、共通液室部材を樹脂部材と金属部材とを接合して作製したものであって、共通液室部材の外周部が樹脂部材で作製された液体吐出ヘッドが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示の液体吐出ヘッドのように共通液室部材を樹脂材料で形成した場合、金属製の共通液室部材をもつものよりも安価に製造することが可能であるが、次のような問題点がある。以下、図７を参照して説明する。
【０００７】
液体吐出ヘッド３００は、薄層板部材を積層したノズルユニット１０を、共通液室部材２０の対向面２３，２４である接合面に密着するように接合している。このため、接合面の平面度が悪いと、この接合面に沿ってノズルユニットのノズル面の平面度も悪くなる。ノズル面の平面度が悪いと、液滴が記録材上の目標着弾位置からずれて着弾してしまう現象（印字のヨレ）が発生してしまう。樹脂材料で作製される共通液室部材２０においては、接合面である対向面２３，２４について高い平面度を確保することは困難である。そのため、印字のヨレが発生しやすいという問題点がある。
【０００８】
一方、特許文献２に開示された液体吐出ヘッドの共通液室部材２０は、金属製のものである。このような金属製の共通液室部材であれば、樹脂製の共通液室部材よりも、ノズルユニット１０との接合面について高い平面度を確保することが可能である。よって、ノズルユニット１０のノズル面の平面度を高めることができ、印字ヨレの発生を抑制できる。
【０００９】
しかしながら、共通液室部材２０を金属材料で形成する場合、その製造コストは、共通液室部材２０を樹脂材料で形成する場合と比較して高いものとなる。例えば、金属ブロックを切削して共通液室を形成する場合、その切削加工のコストは、一般に、樹脂成形で共通液室を形成する場合よりも高いものとなる。また、例えば、上記特許文献２に開示の液体吐出ヘッドのように複数の金属板を積層して共通液室部材２０を形成する場合には、各金属板に共通液室を形成する貫通孔を空ける加工処理はエッチングやプレス加工等により低コストで行うことができるので、金属ブロックを切削する場合に比べて共通液室を形成するための加工処理に関しては低コスト化を実現できる。しかしながら、複数の金属板を接合する処理が必要となるので、一般に、樹脂成形で共通液室を形成する場合よりも、やはり製造コストは高いものとなる。特に、上記特許文献２に開示の液体吐出ヘッドのように複数の金属板を拡散接合する場合には、真空中で１０００℃以上の温度に加熱した２つの金属板を加圧することにより接合するという処置が必要なので、特に製造コストが高いものとなる。したがって、より低コストに印字ヨレの発生という問題点を解消することが望まれる。
【００１０】
特許文献３に開示された液体吐出ヘッドは、共通液室部材２０を樹脂材料と金属材料とを併用して形成しているので、その製造コストは、共通液室部材２０全体を樹脂材料で形成する場合に較べると高いが、共通液室部材２０全体を金属材料で形成する場合に較べると低いものとなる。しかし、共通液室部材２０の外周部を樹脂部材で作製しているので、ノズルユニット１０との接合面は高い平面度を確保することは困難であり、特許文献１と同様に、印字のヨレが発生しやすいという問題点がある。
【００１１】
さらに、液体吐出ヘッド３００全体を低コストで製造するには、上述のように共通液室部材２０の製造コストを低く抑えるとともに、ノズルユニット１０の製造コストも低く抑えることが望まれる。ノズルユニット１０は、図７に示したように、ノズル３ａが形成されたノズル基板３、流路板１，振動板２等のノズルユニット用板部材をそれぞれ微細に加工した上で積層して作製している。このようなノズルユニット用板部材１，２，３を単一のシート素材から複数個製作する場合、ノズルユニット用板部材一個当たりの加工費を少なくするためには、１シート素材当たりの取り数を増やして、１回の加工で作製されるノズルユニット用板部材の数を増やすことが望まれる。
【００１２】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、印字ヨレの発生を抑制しつつ、従来よりも製造コストを低く抑えることのできる液体吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数のノズルが配列されたノズル列を形成するノズル列形成部材と、各ノズルに対して供給される液体を貯留する個別液室をノズル列に沿って配列して形成するよう該ノズル列形成部材に積層される液室形成部材とを有するノズルユニットと、該複数の個別液室に連通する共通液室を形成する、一部または全部が樹脂部材により形成された共通液室部材と、各個別液室内の液体を昇圧することにより該個別液室内の液体を対応するノズルから吐出させる吐出駆動手段とを有し、上記ノズルユニットの各個別液室の入口開口部と上記共通液室の出口開口部とが連通するように該ノズルユニットと該共通液室部材とを接合し、該共通液室内の液体が該個別液室へ供給されるように構成した液体吐出ヘッドにおいて、
上記ノズル列の配列方向に対して直交する幅方向に関して、上記ノズルユニットのノズル列形成部材に積層される液室形成部材の端部を該ノズル列形成部材より短く設けて、該液室形成部材の端部側面位置に各個別液室の入口開口部を形成し、上記共通液室の出口開口部を形成する上記共通液室部材の該ノズルユニットとの対向面のうち端部側部分に、金属部材からなり該ノズルユニット側に延伸する延伸部を設け、該延伸部を該ノズル列形成部材に接合し、上記共通液室部材の該ノズルユニットとの対向面のうち内側部分を該液室形成部材に接合することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の液体吐出ヘッドにおいて、上記延伸部により形成される液室の壁面が、上記共通液室部材の樹脂部材で形成される液室の端部側壁面より内側に位置することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の液体吐出ヘッドにおいて、上記ノズルユニットの液室形成部材は、上記ノズル列形成部材に、液体流路を形成するための流路板と振動板とを積層して接合したものであり、上記吐出駆動手段は、上記振動板を駆動することにより各個別液室内の液体を昇圧させることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記延伸部は３枚以上の金属板を積層した金属積層板で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の上記ノズルユニットとの対向面のうち内側部分が樹脂部材で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３または４の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の上記ノズルユニットとの対向面のうち内側部分が金属部材で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の上記ノズルユニットとの対向部が金属板状部材の積層で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の液体吐出ヘッドにおいて、上記延伸部により形成される液室の壁面が、上記共通液室部材の金属板状部材で形成される液室の端部側壁面より内側に位置することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの液体吐出ヘッドにおいて、上記ノズル列が並列に複数配置され、かつ、各ノズル列に沿って配列された複数の個別液室に連通する共通液室をノズル列ごとに備えた共通液室部材を有することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、液体吐出ヘッドから記録材に対して液滴を吐出して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記液体吐出ヘッドとして、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、一部または全部が樹脂部材で形成された共通液室部材のノズルユニットとの対向面のうち端部側部分に金属部材からなる延伸部を設ける。また、ノズルユニットは、ノズル列形成部材に積層される液室形成部材の端部をノズル列形成部材より短く設けて、液室形成部材の端部側面位置に各個別液室の入口開口部を形成する。この構成で、ノズル列形成部材の端部に液室形成部材が積層されていないため、共通液室部材の延伸部をノズル列形成部材の端部に接合できる。一方、ノズル列形成部材に液室形成部材が積層される内側では、共通液室部材の対向面のうち内側部分を液室形成部材に接合する。これにより、共通液室部材がノズルユニットに接合され、共通液室の出口開口部と個別液室の入口開口部とが連通する。
本発明では、金属部材からなる延伸部をノズル列形成部材に接合することにより、樹脂部材で構成される接合面を接合する場合と比較して、延伸部の接合面について高い平面度を得ることができる。さらに、延伸部を直接ノズル列形成部材に接合するため、よりノズル面の平面度を得やすい。これらにより、ノズル面の平面度を保って、印字ヨレの発生を抑制することができる。
また、本発明では、延伸部を設ける共通液室部材の一部または全部が樹脂部材で形成されているので、共通液室部材の全体を金属部材で形成する場合と比較して、共通液室部材の製造コストを低く抑えることができる。
さらに、本発明では、ノズル列形成部材に積層される液室形成部材の端部をノズル列形成部材より短く設けて、液室形成部材の端部側面位置に各個別液室の入口開口部を形成している。この構成は、図７に示す従来の液体吐出ヘッドで、ノズル列形成部材と同じ幅で液室形成部材を積層し、液室形成部材の上面位置に各個別液室の入口開口部を形成する構成に較べ液室形成部材が幅方向に小さくなる。このため、１シート素材当たりの取り数を増やすことができ、１回の加工で作製される液室形成部材の数を増やすことが可能となる。これにより、液室形成部材一個当たりの加工費を少なくなり、ノズルユニットの製造コストを低く抑えることができる。
このように、本発明の構成では、印字ヨレの発生を抑制しつつ、共通液室部材の製造コストを低く抑えることに加えて、ノズルユニットの製造コストも低く抑えることができ、液体吐出ヘッド全体の製造コストを従来よりも抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、印字ヨレの発生を抑制しつつ、従来よりも製造コストを低く抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図。
【図２】同液体吐出ヘッドをノズル列に沿って切断した断面図。
【図３】延伸部を構成する金属積層板の板枚数ごとのそり量を示すグラフ。
【図４】変形例１における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図。
【図５】変形例２における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図。
【図６】実施形態におけるインクジェット方式の画像形成装置を示す説明図。
【図７】従来の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
図２は、本実施形態における液体吐出ヘッド１００をノズル列に沿って切断した断面図である。
なお、以下の説明では、ノズル列に対して直交する方向（図１中左右方向）を幅方向という。
本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、主に、ノズルユニット１０と、共通液室部材としてのフレーム部材２０と、吐出駆動手段としての圧電素子ユニット３０とから構成される。
【００１８】
ノズルユニット１０は、液体流路を形成するための流路板１と、流路板１の上面に接合された振動板２と、流路板１の下面に接合されたノズル基板３とが積層された構成となっている。これらの板部材を積層することで、ノズルユニット１０には、ノズル基板３に形成された各ノズル３ａに個別に連通する個別液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）Ａが形成される。本実施形態では、液体吐出ヘッド１００の長尺方向に沿って多数のノズルが配列されたノズル列を２つ備える場合について説明するが、ノズル列の数は単数でも良く、また、２以上の多数でも良い。
【００１９】
圧電素子ユニット３０は、ベース部材３１と、２つの圧電素子部材３２とから構成されている。これらの圧電素子部材３２は、ノズル列ごとに設けられ、対応するノズル列に沿って延びていている。各圧電素子部材３２は、その一端（図中上面）がベース部材３１に保持され、他端（図中下面）が後述するようにノズルユニット１０に接着剤で接合されている。１つの圧電素子部材３２は、複数の圧電素子柱３２ａ，３２ｂをハーフカットの溝加工（スリット加工）によって分断することなくことなく形成した構造となっている。各圧電素子柱３２ａは、１つおきに、駆動する第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）３２ａと、駆動しない第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）３２ｂとして使用される。各圧電素子部材３２の一端面には駆動波形を与えるための給電部材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）が接続されている。
【００２０】
フレーム部材２０は、各ノズル列に沿って配列された個別液室Ａの各列に連通する２つの共通液室Ｂを備えている。後述するように、フレーム部材２０をノズルユニット１０に接着剤により接合し、これにより、フレーム部材２０の共通液室Ｂから各個別液室Ａに液体である記録液としてのインクが供給される構造となる。
【００２１】
本実施形態におけるフレーム部材２０は樹脂部材２２から形成されている。樹脂部材２２としては、エポキシ樹脂や熱可塑性樹脂などが挙げられる。さらに、フレーム部材２０のノズルユニット１０との対向面２３，２４のうち、端部側(外側）部分２３に金属部材からなる延伸部２５を設ける。金属部材としては、耐液性のあるＳＵＳ材料が望ましい。また、本実施形態におけるノズルユニット１０は、ノズル基板３に積層される流路板１、振動板２の端部をノズル基板３より短く設けて、流路板１、振動板２の端部側面位置に各個別液室の入口開口部３ｂを形成する。
【００２２】
このようなフレーム部材２０とノズルユニット１０との構成で、ノズル基板３の端部には流路板１と振動板２とが積層されていないため、フレーム部材２０の延伸部２５をノズル基板３の端部に接合できる。延伸部２５とノズル基板３との接合は、接着剤などのシール機能を有する材料によって行うことでシールされる。一方、ノズル基板３に流路板１と振動板２とが積層される内側では、フレーム部材２０の対向面のうち内側部分２４を振動板２の外面（個別液室Ａとは反対側の面）に接着剤で接合される。これらの接合により、フレーム部材２０がノズルユニット１０に接合され、共通液室Ｂの出口開口部３ｃと個別液室Ａの入口開口部３ｂとが連通する。これにより、図示しないインクカートリッジから搬送されてくるインクがフレーム部材２０内の共通液室Ｂを通じて各個別液室Ａへ供給される。なお、各部材を接合するための接着層は、他部材に比べると格段に薄いために図示を省略する。
【００２３】
本実施形態のフレーム部材２０は、図１に示すように、ノズルユニット１０との対向面の端部側部分２３に設けた延伸部２５により形成される共通液室Ｂの内壁が、樹脂部材２２により形成される共通液室Ｂの端部側内壁より内側(図１中、Ｌ１分右側）に位置する。
【００２４】
また、フレーム部材２０の延伸部２５の厚さＬ２は、流路板１と振動板２とを合わせた厚さ、すなわち、ノズルユニット１０との対向面の内側部分２４による接合面と、延伸部２５のよる接合面との距離に比べてわずかに小さくなっている。
【００２５】
延伸部２５は、複数の金属板を積層した金属積層板で構成され、本実施形態においては３枚の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃを接着して積層した構成となっている。本実施形態のように延伸部２５を金属積層板で構成する場合、本実施形態で用いる金属板においては、２枚の金属板からなる金属積層板で延伸部２５を構成すると、図３のグラフで示すように、その金属積層板にそりが生じ、その接合面の平面度を高めることができない。よって、ノズルユニット１０のノズル面（ノズル基板３の外面）の平面度も高めることができず、印字のヨレが発生しやすくなる。一方、３枚以上の金属板からなる金属積層板で延伸部２５を構成すれば、図３のグラフで示すように、金属積層板のそりが十分に抑制でき、フレーム部材２０の接合面について高い平面度を得ることができる。
【００２６】
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１００の動作について説明する。
本実施形態における液体吐出ヘッド１００は、例えば、圧電素子ユニット３０の第２の圧電素子柱３２ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって、第２の圧電素子柱３２ａが収縮し、振動板２の対応部分が下降して個別液室Ａの容積を膨張させることができる。これにより、共通液室Ｂ内のインクが、対応する個別液室Ａ内に流入する。その後、第２の圧電素子柱３２ａに印加する電圧を上げて第２の圧電素子柱３２ａを積層方向に伸長させると、振動板２の対応部分がノズル方向へ変位し、その個別液室Ａの容積を収縮させることができる。これにより、その個別液室Ａ内のインクが昇圧されて、その個別液室Ａに連通したノズル３ａからインク滴が吐出（噴射）される。そして、第２の圧電素子柱３２ａ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の対応部分が初期位置に復元し、これにより個別液室Ａが膨張して負圧が発生する。このとき、個別液室Ａ内には共通液室Ｂからのインクが充填され、ノズルのメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴の吐出のための動作に移行する。
【００２７】
本実施形態の構成では、フレーム部材２０のノズルユニット１０との対向面のうち端部側部分２３に設ける延伸部２５のみを金属部材で形成し、フレーム部材２０の他部を樹脂部材２２で形成し、これらを接合した構造としている。このように、フレーム部材２０の多くの部分を、低コストの処理で実現できる樹脂部材とした分、フレーム部材２０の全体を金属部材で形成する場合と比較して、フレーム部材２０の製造コストを低く抑えることができる。しかも、フレーム部材２０の金属部材からなる延伸部２５を接合することにより、樹脂部材で構成される部分を接合する場合と比較して、その接合面について高い平面度を得ることができる。さらに、延伸部２５を直接ノズル基板３に接合するため、よりノズル面の平面度を得やすい。これらにより、ノズル面の平面度を保って、印字ヨレの発生を抑制することができる。また、このようにフレーム部材２０の延伸部２５を金属部材２１で形成することで接合面の高い平面度が確保されるので、樹脂部材２２の樹脂成型において平面精度を出す必要がなくなる結果、樹脂部材２２の材料としてより低コストの樹脂材料を採用できる。
【００２８】
さらに、本実施形態の構成は、図７に示す従来の液体吐出ヘッド３００で、ノズル基板３と同じ幅で流路板１と振動板２とを積層し、フレーム部材２０のノズルユニット１０側の対向面２３，２４を振動板２の上面に接合して、振動板２上面の開口部を介して共通液室Ｂと連通する構成に較べ、流路板１と振動板２とが幅方向に小さくなる。このため、１回の加工で作製される流路板１と振動板２の数を増やすことが可能となり、流路板１または振動板２、一個当たりの加工費を少なくして、ノズルユニット１０の製造コストを低く抑えることができる。
【００２９】
なお、ノズルユニット１０を構成する流路板１、振動板２、ノズル基板３の材質は、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ノズル面には、インクとの撥液性を確保するため、メッキ被膜あるいは撥液剤コーティングなどの周知の方法で撥液膜を形成するのが好ましい。
【００３０】
また、図１の構成では、流路板１の側面位置に各個別液室Ａの入口開口部３ｂが形成され、インクをフレーム部材２０内の共通液室Ｂを通じて各個別液室Ａへ供給している。このため、図７のように、各個別液室Ａの入口開口部３ｂを幅方向に設ける必要が無く、ノズルユニット１０の狭幅化も実現できる。さらに、ノズルユニット１０の狭幅化に伴いフレーム部材２０の狭幅化も実現でき、液体吐出ヘッド１００全体の小型化につながる。
【００３１】
このように、本実施形態の構成では、印字ヨレを抑制しつつ、フレーム部材２０の製造コストを低く抑えることに加えて、ノズルユニット１０の製造コストも低く抑えることができ、液体吐出ヘッド１００全体の製造コストを従来よりも抑えることができる。
【００３２】
また、図１の構成では、ノズルユニット１０との対向面の端部側部分２３に設けた延伸部２５により形成される液室の壁面が、樹脂部材２２により形成される共通液室Ｂの壁面より内側(図１中、Ｌ１分右側）に位置する。これにより、延伸部２５による液室Ｂの壁面と各個別液室Ａの入口開口部３ｂ（流路板１端部）との距離Ｌ３を小さくしている。これは、金属部材は樹脂部材に較べて加工精度を高めることができるので、延伸部２５を金属部材で構成することにより上記配置が可能となる。これにより、樹脂フレームにノズル基板３を接合する場合に比べ、ノズル基板３とフレーム部材２０との接合幅Ｌ４を広くとることができ、接合信頼性をあげることができる。
【００３３】
また、図１の構成では、延伸部２５の厚さＬ２は、流路板１と振動板２とを合わせた厚さに比べてわずかに小さくしている。これにより、ノズル基板３全体を加圧することで、振動板２とフレーム部材２０のノズルユニット１０側の対向面のうち内側部分２４とを所望の圧力で加圧し接合できる。また、ノズル基板３も延伸部２５との接合面において、シール機能を有する接着剤材料によりインクの流れ出しを抑えた状態で接合できる。
【００３４】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態における液体吐出ヘッドの一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図４は、本変形例１における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
本変形例１におけるフレーム部材２０は、延伸部２５が、金属積層板で構成されるものではなく、一つの金属ブロックで構成されている。本変形例１においても、上記実施形態と同様に、印字ヨレを抑制しつつ、フレーム部材２０の製造コストを低く抑えることに加えて、ノズルユニット１０の製造コストも低く抑えることができ、液体吐出ヘッド全体の製造コストを従来よりも抑えることができる。
【００３５】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態における液体吐出ヘッドの更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図５は、本変形例２における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
図５に示すフレーム部材２０は、金属部材２１と樹脂部材２２とで形成している。詳しくは、前記実施形態と異なり、延伸部２５だけでなく、フレーム部材２０のノズルユニット１０側の対向面２３，２４を金属部材で構成している。図５では、フレーム部材２０は、樹脂部材２２に、ノズルユニット１０側の対向面２３，２４を形成する複数の金属板と、延伸部２５を形成する複数の金属板とを積層している。この構成では、延伸部２５をノズルユニット１０のノズル基板３の端部に接着剤で接合し、金属板からなる内側の対向面２４をノズルユニット１０の振動板２に接着剤で接合する。これらの接合により、フレーム部材２０がノズルユニット１０に接合され、共通液室Ｂの出口開口部３ｃと個別液室Ａの入口開口部３ｂとが連通する。これにより、図示しないインクカートリッジから搬送されてくるインクがフレーム部材２０内の共通液室Ｂを通じて各個別液室Ａへ供給される。
延伸部２５の厚さＬ２は、流路板１と振動板２とを合わせた厚さ、すなわち、ノズルユニット１０との対向面の内側部分２４による接合面と、延伸部２５のよる接合面との距離に比べてわずかに小さくなっている。この構成では、内側部分も金属部材で構成された接合面とすることができるので、振動板２との接合面の平面性を高めることができる。このため、接合部の信頼性をあげることができ、よりノズル面の平面性を向上させることができる。
【００３６】
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１００をインクジェット方式の画像形成装置の記録ヘッドとして利用した一例について説明する。
図６は、本実施形態におけるインクジェット方式の画像形成装置を示す説明図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体２０１の内部に画像形成部２０２等を有し、装置本体２０１の下方側に多数枚の記録材（用紙）２０３を積載可能な給紙トレイ２０４を備え、この給紙トレイ２０４から給紙される用紙２０３を取り込み、搬送機構２０５によって用紙２０３を搬送しながら画像形成部２０２によって所要の画像を記録した後、装置本体２０１の側方に装着された排紙トレイ２０６に用紙２０３を排紙する。
【００３７】
また、装置本体２０１に対して着脱可能な両面ユニット２０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構２０５によって用紙２０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット２０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構２０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ２０６に用紙２０３を排紙する。
【００３８】
ここで、画像形成部２０２は、例えばブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の各色インクの液滴を吐出する、フルライン型の４個の液体吐出ヘッド１００で構成した記録ヘッド２１１ｋ，２１１ｃ，２１１ｍ，２１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド２１１」という。）を備え、各記録ヘッド２１１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２１３に装着している。また、各記録ヘッド２１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構２１２ｋ，２１２ｃ，２１２ｍ，２１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構２１２」という。）を備え、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２１１と維持回復機構２１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド２１１のノズル面に維持回復機構２１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。
【００３９】
なお、ここでは、記録ヘッド２１１は、用紙搬送方向上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色インク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。また、ライン型ヘッドとしては、各色インク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又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液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。
【００４０】
給紙トレイ２０４の用紙２０３は、給紙コロ（半月コロ）２２１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２０１内に給紙され、搬送ガイド部材２２３のガイド面２２３ａに沿ってレジストローラ２２５と搬送ベルト２３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材２２６を介して搬送機構２０５の搬送ベルト２３３に送り込まれる。また、搬送ガイド部材２２３には両面ユニット２０７から送り出される用紙２０３を案内するガイド面２２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構２０５から戻される用紙２０３を両面ユニット２０７に案内するガイド部材２２７も配置している。
【００４１】
搬送機構２０５は、駆動ローラである搬送ローラ２３１と従動ローラ２３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト２３３と、この搬送ベルト２３３を帯電させるための帯電ローラ２３４と、画像形成部２０２に対向する部分で搬送ベルト２３３の平面性を維持するプラテン部材２３５と、搬送ベルト２３３から送り出す用紙２０３を搬送ローラ２３１側に押し付ける押さえコロ２３６と、その他図示しないが、搬送ベルト２３３に付着した記録液（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を有している。この搬送機構２０５の下流側には、画像が記録された用紙２０３を排紙トレイ２０６に送り出すための排紙ローラ２３８及び拍車２３９を備えている。
【００４２】
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト２３３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２３４と接触することで正極性に帯電される。この場合、帯電ローラ２３４の帯電電圧は所定の時間間隔で極性を切り替えることによって、搬送ベルト２３３を所定の帯電ピッチで帯電させる。ここで、この高電位に帯電した搬送ベルト２３３上に用紙２０３が給送されると、用紙２０３内部が分極状態になり、搬送ベルト２３３上の電荷と逆極性の電荷が用紙２０３の搬送ベルト２３３と接触している面に誘電され、搬送ベルト２３３上の電荷と搬送される用紙２０３上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い、用紙２０３は搬送ベルト２３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト２３３に強力に吸着した用紙２０３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２３３を周回させて用紙２０３を移動させ、記録ヘッド２１１から液滴を吐出することで、用紙２０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙２０３は排紙ローラ２３８によって排紙トレイ２０６に排紙される。
【００４３】
この画像形成装置においては、上述した液体吐出ヘッド１００からなる記録ヘッド２１１を備えているので、高い信頼性が得られる記録ヘッドを用いて高速で画像を形成することができる。
なお、本実施形態では、本発明に係る液体吐出ヘッド１００をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置あるいは画像形成装置以外の装置にも適用することができる。
【００４４】
以上、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００は、ノズル３ａが配列されたノズル列を形成するノズル列形成部材としてのノズル基板３と、各ノズル３ａに対して供給される液体であるインクを貯留する個別液室としての個別液室Ａをノズル列に沿って配列して形成するようノズル基板３に積層される液室形成部材としての流路板１と、振動板２とを有するノズルユニット１０と、ノズル列に沿って配列された複数の個別液室Ａに連通する共通液室Ｂを形成する、一部または全部が樹脂部材により形成された共通液室部材としてのフレーム部材２０と、各個別液室Ａ内の液体を昇圧することにより個別液室Ａ内の液体を対応するノズルから吐出させる吐出駆動手段としての圧電素子ユニット３０とを有し、ノズルユニット１０の各個別液室Ａの入口開口部３ｂとこれに対応するフレーム部材２０の共通液室Ｂの出口開口部３ｃとが連通するようにノズルユニット１０とフレーム部材２０とを接合し、共通液室Ｂ内の液体が個別液室Ａへ供給されるように構成されている。この液体吐出ヘッド１００において、ノズル列の配列方向に対して直交する幅方向に関して、ノズルユニット１０のノズル基板３に積層される流路板１と振動板２との端部をノズル基板３より短く設けて、流路板１と振動板２の端部側面位置に各個別液室Ａの入口開口部３ｂを形成する。また、フレーム部材２０の出口開口部３ｃを形成するノズルユニット側対向面のうち端部側部分２３にノズルユニット１０側へ延伸する延伸部２５を金属部材により設けて、延伸部２５とノズル基板３とを接合し、ノズルユニット側対向面のうち内側部分２４を振動板２と接合する。この構成では、金属部材から構成された延伸部２５をノズル基板３に接合することにより、その接合面について高い平面度を得ることができ、ノズル面の平面度を保って、印字ヨレの発生を抑制することができる。また、延伸部２５を設けるフレーム部材２０の一部または全部が樹脂部材で形成されているので、フレーム部材２０の全体を金属部材で形成する場合と比較して、フレーム部材２０の製造コストを低く抑えることができる。さらに、ノズル基板３に積層される流路板１と振動板２との端部を短く設けて、その端部側面位置に各個別液室Ａの入口開口部３ｂを形成している。この構成は、図７に示す従来の液体吐出ヘッド３００のノズル基板３と同じ幅の流路板１と振動板２とを積層し、振動板２の上面位置に入口開口部３ｂを形成する構成に較べ、流路板１と振動板２とを幅方向に小さくできる。これにより、１シート素材当たりの取り数を増やすことができ、１回の加工で作製される流路板１と振動板２との数を増やすことが可能となる。このため、流路板１と振動板２と一個当たりの加工費を少なくなり、ノズルユニット１０の製造コストを低く抑えることができる。このように、本発明の構成では、印字ヨレの発生を抑制しつつ、フレーム部材２０の製造コストを低く抑えることに加えて、ノズルユニット１０の製造コストも低く抑えることができ、液体吐出ヘッド１００全体の製造コストを従来よりも抑えることができる。
また、本実施形態では、延伸部２５により形成される液室の壁面が、フレーム部材２０の樹脂部材２２で形成される液室の端部側壁面より内側に位置する。これにより、延伸部２５により形成される液室の壁面と各個別液室Ａの入口開口部３ｂ（流路板１端部）との距離Ｌ３を小さくしている。これは、金属部材は樹脂部材に較べて加工精度を高めることができるので、延伸部２５を金属部材で構成することにより可能となる。これにより、樹脂フレームにノズル基板３を接合する場合に比べ、ノズル基板３とフレーム部材２０との接合幅Ｌ４を広くとることができ、接合信頼性をあげることができる。
また、本実施形態では、フレーム部材２０の延伸部２５の厚さＬ２は、流路板１と振動板２とを合わせた厚さに比べてわずかに小さくしている。これにより、ノズル基板３全体を加圧することで、振動板２とフレーム部材２０のノズルユニット１０側の対向面のうち内側部分２４とを所望の圧力で加圧し接合できる。また、ノズル基板３も延伸部２５との接合面において、シール機能を有する接着剤材料によりインクの流れ出しを抑えた状態で接合できる。
また、本実施形態では、吐出駆動手段は、圧電素子ユニット３０によりノズル基板３と、流路板１と、振動板２とを積層して接合して形成した個別液室Ａの振動板２を駆動して、各個別液室Ａ内のインクを昇圧させるものである。これにより、ノズルユニット１０をより低コストに製造することができる。
また、本実施形態（変形例１を除く。）において、延伸部２５は、３枚以上の金属板を積層した金属積層板で構成されているので、延伸部を反り無く低コストに製造することができる。
また、本実施形態（変形例２を除く）においては、フレーム部材２０のノズルユニット１０との対向面のうち、内側部分２４が樹脂部材２２で構成されているので、フレーム部材２０の低コスト化に優れる。
また、変形例２では、フレーム部材２０のノズルユニット１０との対向面のうち、内側部分２４が金属部材２１で構成されているので、内側の接合面についても高い平面度を得ることができ、より効果的にノズル面の平面度を保って、印字ヨレの発生を抑制することができる。
また、変形例２では、フレーム部材２０のノズルユニット１０側の対向部が金属板状部材の積層で構成されているので、ノズルユニット側対向面２３，２４を反り無く低コストに製造することができる。
また、変形例２では、延伸部２５により形成される液室の壁面が、フレーム部材２０の金属部材２１で形成される液室の端部側壁面より内側に位置する。これにより、共通液室部分の内壁は階段状となり、徐々に内側へ変位したものとなるので、共通液室Ｂ内のインクをスムーズにノズルユニット１０の個別液室Ａへ送り込むことができる。
また、本実施形態によれば、ノズル列が並列に複数配置され、かつ、各ノズル列に沿って配列された複数の個別液室Ａに連通する共通液室Ｂをノズル列ごとに備えたフレーム部材２０を有する液体吐出ヘッド１００である。このような複数のノズル列を有することにより、高速対応が可能と成る。
【符号の説明】
【００４５】
１  流路板
２  振動板
３  ノズル基板
３ａ  ノズル
３ｂ  入口開口部（個別液室）
３ｃ  出口開口部（共通液室）
１０  ノズルユニット
２０  フレーム部材（共通液室部材）
２１  金属部材
２２  樹脂部材
２３  ノズルユニット側の対向面のうち端部側部分
２４  ノズルユニット側の対向面のうち内側部分
２５  延伸部
３０  圧電素子ユニット
３１  ベース部材
３２  圧電素子部材
１００，３００  液体吐出ヘッド
２１１ｋ，２１１ｃ，２１１ｍ，２１１ｙ  記録ヘッド
Ａ  個別液室
Ｂ  共通液室
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００７−１４４７０６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１６６３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１４７４３号公報
【図１】
0005769056.tif 000002
【図２】
0005769056.tif 000003
【図３】
0005769056.tif 000004
【図４】
0005769056.tif 000005
【図５】
0005769056.tif 000006
【図６】
0005769056.tif 000007
【図７】
0005769056.tif 000008