(57)【要約】  【課題】  ノズル板の材質が圧力室板の材質と異なっていても、使用環境の温湿度等の変化に因る反りの問題を回避して、吐出性能を良好にすること。  【解決手段】    ノズル板２１は、ノズル板２１を貫通し圧力室５２に連通する複数のノズル５１と、ノズル５１の周囲に形成され、ノズル板２１を貫通し圧力室板２２を露出させている凹部３０とを有する。凹部３０は、各ノズル５１毎に囲む各閉曲線上にそれぞれ複数配置されている。または、凹部３０は、複数のノズル５１からなるノズル群毎に囲む各閉曲線上にそれぞれ複数配置されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が充填される圧力室が形成されている圧力室板と、
前記圧力室板に接合されているノズル板と、
を備え、
前記ノズル板は、
前記ノズル板を貫通し前記圧力室に連通する複数のノズルと、
前記ノズルの周囲に形成され、前記ノズル板を貫通し前記圧力室板を露出させている凹部と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記凹部は、前記複数のノズルを各ノズル毎に囲む各閉曲線上にそれぞれ複数配置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】
前記凹部は、前記複数のノズルを各ノズル毎に囲む同心の複数の閉曲線上にそれぞれ複数配置され、同心の異なる閉曲線上の前記凹部同士が互い違いとなるように千鳥配列されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記凹部の形状および配置のパターンの対称軸は、前記ノズルの開口形状の対称軸と一致し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５】
前記ノズルの開口形状が正多角形であり、
前記複数の凹部は、前記各ノズル毎に、前記ノズルの開口形状である正多角形の各内角の２等分線に関してそれぞれ対称、且つ、前記正多角形の各辺の垂直２等分線に関してそれぞれ対称なパターンで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ノズルの開口形状が星形多角形であり、
前記複数の凹部は、前記各ノズル毎に、前記ノズルの開口形状である星形多角形の各内角の２等分線に関してそれぞれ対称なパターンで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記凹部は、前記複数のノズルを各ノズル群毎に囲む各閉曲線上にそれぞれ複数配置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８】
前記凹部は、前記ノズルを囲む閉曲線を描くように形成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９】
前記ノズル板には、前記ノズル板の全面を複数の分割エリアに分割する貫通孔列または溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記ノズルは、テーパ形状を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
液体が充填される圧力室が形成されている圧力室板と、前記圧力室板に接合されているノズル板と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズル板に、前記ノズル板を貫通し前記圧力室に連通する複数のノズルと、前記ノズルの周囲に配置され、前記ノズル板を貫通し前記圧力室板を露出させる凹部とを形成する工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記凹部は、前記ノズルの形成方法と同一の形成方法で形成することを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記凹部は、前記ノズル板の厚み方向の断面において前記ノズルと同一断面形状で且つ前記ノズルと同時に形成することを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えた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】
本発明は液体吐出ヘッドおよびその製造方法に係り、特にノズル板を圧力室板に接合してなる液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルが形成されているノズル板と圧力室などが形成されている圧力室板とを接合する場合、一般に、接着剤、拡散接合、共晶接合、金属溶着、陽極接合などが用いられる。
【０００３】
特許文献１には、同時に複数のノズルを効率よく且つ精度よく加工することを課題として、１枚のノズル板に加工がなされるノズルの総数を、必要なノズル数≦総加工ノズル数の加工条件を満たすように加工するようにしたものが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ノズル板と相手基材にアライメントマークをつけ、これを合わせて位置決めするようにしたものが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、接着固定する温湿度でノズル部材を保管して、接合時の熱膨張問題を避けるようにしたものが記載されている。
【０００６】
特許文献４には、ノズル板となるプレートを基材に接合後に、精度良くノズル孔を開けるようにしたものが記載されている。
【０００７】
特許文献５には、ノズル支持部材を用いてノズル板を基材に接合するようにしたものが記載されている。
【特許文献１】特開２００１-３２２２８１号公報
【特許文献２】特開２００２-９６４７３号公報
【特許文献３】特開２００３-２７６２０５号公報
【特許文献４】特開２００５-１３１９５０号公報
【特許文献５】特開２００３-２４６０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ノズル板を圧力室板に接合してなる液体吐出ヘッドにおいて、加工温度と使用温度が違う場合には、ノズル板の熱膨張率と圧力室板の熱膨張率の違い等により、ノズル板に反り変形が発生するという課題がある。ノズル板と圧力室板との接合時に熱膨張率問題を避けるようにしたもの（特許文献３に記載）も提案されているが、接合後の使用環境に於いて温湿度が変化すると、ノズル板全体に反り変形が生じてしまい、各ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向がズレて、着弾位置精度が悪化するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノズル板の材質が圧力室板の材質と異なっていても、使用環境の温湿度等の変化に因る反りの問題を回避して、吐出性能が良好な液体吐出ヘッドおよびその製造方法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】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体が充填される圧力室が形成されている圧力室板と、前記圧力室板に接合されているノズル板と、を備え、前記ノズル板は、前記ノズル板を貫通し前記圧力室に連通する複数のノズルと、前記ノズルの周囲に形成され、前記ノズル板を貫通し前記圧力室板を露出させている凹部と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１１】
この発明によれば、ノズルの周囲の凹部は圧力室板が露出されており異種材料が接合されていない状態なので、熱膨張差に因る歪みが蓄積されることがなく、使用環境においてノズルの周囲で発生する応力が凹部で緩和される。したがって、たとえノズルの縁の剛性が低い構造であったとしても、ノズルは、ノズルの周囲に発生した応力に因る望ましくない形状変化をすることがなくなり、吐出のための望ましい形状変化を専らすることになり、着弾位置精度よく吐出することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記凹部は、前記複数のノズルを各ノズル毎に囲む各閉曲線上にそれぞれ複数配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１３】
この発明によれば、各ノズル毎に個別に応力緩和を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記凹部は、前記複数のノズルを各ノズル毎に囲む同心の複数の閉曲線上にそれぞれ複数配置され、同心の異なる閉曲線上の前記凹部同士が互い違いとなるように千鳥配列されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１５】
この発明によれば、凹部がノズルの周囲で千鳥状に形成されているので、大きな応力緩和効果が期待できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記凹部の形状および配置のパターンの対称軸は、前記ノズルの開口形状の対称軸と一致していることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１７】
この発明によれば、ノズルの開口形状が円形状である場合に限らず、多角形状や星形形状であっても、ノズルの形状の対称性を損なうことなく応力緩和を行うことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記ノズルの開口形状が正多角形であり、前記複数の凹部は、前記各ノズル毎に、前記ノズルの開口形状である正多角形の各内角の２等分線に関してそれぞれ対称、且つ、前記正多角形の各辺の垂直２等分線に関してそれぞれ対称なパターンで形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記ノズルの開口形状が星形正多角形であり、前記複数の凹部は、前記各ノズル毎に、前記ノズルの開口形状である星形正多角形の各内角の２等分線に関してそれぞれ対称なパターンで形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記凹部は、前記複数のノズルを各ノズル群毎に囲む各閉曲線上にそれぞれ複数配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２１】
この発明によれば、ノズル群ごとに分離することによりノズル面の反り防止の効果および剛性保持の効果を期待することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記凹部は、前記ノズルを囲む閉曲線を描くように形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２３】
この発明によれば、凹部自体が閉曲線を構成しているので、大きな応力緩和効果が期待できる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発明において、前記ノズル板には、前記ノズル板の全面を複数の分割エリアに分割する貫通孔列または溝が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２５】
この発明によれば、ノズル板の全面が貫通孔列または溝によって複数の分割エリアに分割されているので、分割エリアの境界で歪みの伝達を阻止して、ノズル面の全面における歪みが一定値以上とならないようにすることができ、液体吐出ヘッド全体として反る現象が軽減される。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発明において、前記ノズルは、テーパ形状を有することを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
【００２７】
高粘度液の吐出において、通常は吐出時に液柱が粘性の影響を受けてなかなか引きちぎれず、微液滴の形成が困難である。本発明によれば、ノズルをテーパ形状で形成することにより、液体吐出ヘッド内の加圧（液柱形成）〜負圧（液滴形成）を行う際に、ノズルの縁がしなって径が拡がった後にしぼむ作用が得られ、液滴の引きちぎりに貢献する効果が得られる。なお、テーパ形状を有するノズルの縁は剛性が低く柔らかいが、そのノズルの周囲に凹部が形成されているので、この凹部の存在により、ノズルの周囲の応力が凹部で開放され、ノズル形状が保たれる。したがって、高粘度液を、微液滴として、しかも着弾位置精度よく、吐出することが可能となる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、液体が充填される圧力室が形成されている圧力室板と、前記圧力室板に接合されているノズル板と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル板に、前記ノズル板を貫通し前記圧力室に連通する複数のノズルと、前記ノズルの周囲に配置され、前記ノズル板を貫通し前記圧力室板を露出させる凹部とを形成する工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記凹部は、前記ノズルの形成方法と同一の形成方法で形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００３０】
この発明によれば、凹部をノズルと同一の形成方法で形成するので、凹部を形成しない従来の製造方法と比較して製造コストをあまり上げることなく、凹部を形成した液体吐出ヘッドを提供できる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記凹部は、前記ノズル板の厚み方向の断面において前記ノズルと同一断面形状で且つ前記ノズルと同時に形成することを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【００３２】
この発明によれば、凹部をノズルと同一断面形状で同時に形成するので、凹部を形成しない従来の製造方法と比較して製造にかかる時間を長くすることなく、凹部を形成した液体吐出ヘッドを提供できる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ノズル板の材質が圧力室板の材質と異なっていても、使用環境の温湿度等の変化に因る反りの問題を回避して、吐出性能を良好とすることができる。ノズル形状は、ノズル板の厚み方向に均一なストレート形状のみに限定されず、テーパ形状のようにノズルの縁が剛性の低い構造となっている場合に特に顕著な効果が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００３７】
［液体吐出ヘッド］
図１は、液体吐出ヘッド５０の一例の全体構成を示す平面透視図である。
【００３８】
図１に一例として示す液体吐出ヘッド５０は、いわゆるフルライン型の液体吐出ヘッドであり、被吐出媒体１１６の搬送方向（図中に矢印Ｓで示す副走査方向）と直交する方向（図中に矢印Ｍで示す主走査方向）において、被吐出媒体１１６の幅Ｗｍに対応する長さにわたり、被吐出媒体１１６に向けてインクを打滴する多数のノズル５１（液体吐出口）を２次元的に配列させた構造を有している。
【００３９】
液体吐出ヘッド５０は、液体を吐出するノズル５１、ノズル５１に連通する圧力室５２、圧力室５２へ液体を供給するための液体供給口５３などを含んでなる複数の液体吐出素子５４が、主走査方向Ｍおよび主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θ（０度＜θ＜９０度）をなす斜め方向の２方向に沿って配列されている。なお、図１では、図示の便宜上、一部の液体吐出素子５４のみ描いている。
【００４０】
ノズル５１は、具体的には、主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θをなす斜め方向において、一定のピッチｄで配列されており、これにより、主走査方向Ｍに沿った一直線上にｄ×ｃｏｓθの間隔で配列されたものと等価に取り扱うことができる。
【００４１】
図１の２−２線に沿った垂直断面を、図２に示す。
【００４２】
図２において、液体吐出ヘッド５０は、液体を吐出するノズル５１と、ノズル５１に連通し液体が充填される圧力室５２と、圧力室５２へ液体を供給するための液体供給口５３と、液体供給口５３を介して圧力室５２に連通する共通流路５５と、圧力室５２内の圧力を変化させるアクチュエータとしての圧電素子５８を含んで構成される。
【００４３】
なお、図２には、図示の便宜上、ひとつの液体吐出素子５４のみ描かれているが、液体吐出ヘッド５０は、実際には、図１に示したように２次元配列された複数の液体吐出素子５４によって構成されている。ひとつの液体吐出素子５４は、具体的には、ノズル５１、圧力室５２、液体供給口５３、および、圧電素子５８を、それぞれひとつずつ有する。すなわち、液体吐出ヘッド５０は、実際には、複数のノズル５１、複数の圧力室５２、複数の液体供給口５３、および、複数の圧電素子５８を備えている。
【００４４】
液体吐出ヘッド５０は、ノズル５１が形成されているノズル板２１を、圧力室５２などが形成されている圧力室板２２に接合して、構成されている。すなわち、ノズル板２１の一方の面は、図１に示すようにノズル５１が２次元配列されたノズル面２１ａとなっており、ノズル板２１の他方の面は、圧力室板２２に接合された接合面２１ｂとなっている。
【００４５】
圧力室板２２には、圧力室５２と、液体供給口５３と、共通流路５５が形成されている。
【００４６】
圧力室板２２のノズル板２１との接合面２１ｂとは反対側の面には振動板２３が接合されており、圧力室５２の上面板を構成している。振動板２３上には、圧電素子５８が形成されている。
【００４７】
なお、本発明における圧力室板２２は、ノズル板２１の接合対象材をいう。図２に示す圧力室板２２は一例であり、このような場合に特に限定されない。圧力室板２２は、複数のプレートが積層された構造体であってもよい。また、圧力室板２２に共通流路５５が形成されておらず、振動板２３および圧電素子５８を挟んで圧力室５２の配置側とは反対側（図２の圧電素子５８の上側）に、共通流路５５がいわゆる背面流路として形成されていてもよい。
【００４８】
ノズル板２１は、ノズル板２１を貫通し圧力室５２に連通するノズル５１と、ノズル５１の周囲に形成され、ノズル板２１を貫通し圧力室板２２を露出させている凹部３０を有する。
【００４９】
すなわち、ノズル板２１側から液体吐出ヘッド５０を見たとき、ノズル板２１の凹部３０の奥面３０ａ（すなわち圧力室５１板の露出部分である）は、圧力室板２２の材料（例えば、シリコン、ＳＵＳ（ステンレス）材）とは異なる材料（例えばポリイミド）からなるノズル板２１が接合されていない領域となっている。
【００５０】
このような凹部３０が形成されているノズル板２１には各種あるので、以下、各種の実施例に分けて説明する。
【００５１】
［実施例１］
図３は、圧力室板２２に接合されているノズル板２１の一部をノズル面２１ａ側から見た様子を示す、実施例１の要部斜視図である。また、図３に示すノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を拡大して、図４の要部拡大平面図に示す。
【００５２】
図３に示すように、ノズル板２１には、複数のノズル５１が２次元配列されて形成されている。また、図４に示すように、各ノズル５１を中心として各ノズル５１毎に囲む閉曲線としての円３０１の周上に、複数の凹部３０が等間隔で配置されている。
【００５３】
詳細には、ノズル５１の軸線が通るノズル５１の中心５１ｃとそのノズル５１を囲む各凹部３０の中心３０ｃとの距離が、そのノズル５１を囲む全て凹部３０について等しい。また、円３０１の周上に、複数の凹部３０が均等に配置されている。これにより、各ノズル５１毎に各ノズル５１の周囲で応力が均等に緩和される。
【００５４】
なお、図３および図４では、円形状の開口を有する凹部３０としての擬似孔（ダミーホール）の径が、ノズル５１の径よりも小さい場合を示しているが、擬似孔の径をノズル５１の径よりも大きくしてもよい。
【００５５】
［実施例２］
図５は、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例２の要部拡大平面図である。
【００５６】
図５において、ノズル５１の軸線５１ｃを中心としてノズル５１毎に同心の異なる円３０１、３０２の周上に、それぞれ８個の凹部３０が配置されている。これらの凹部３０は、ノズル５１の軸線５１ｃを中心とする各放射線上に配置されている。すなわち、複数の凹部３０が同心円３０１、３０２上に放射状に配置されている。複数の凹部３０は、同心の異なる円３０１、３０２上の凹部３０同士が（すなわち、第１の同心円３０１上の凹部３０と第２の同心円３０２上の凹部３０とが）、互い違いとなるように千鳥配列されている。言い換えると、第１の同心円３０１上の凹部３０と、第２の同心円３０２上の凹部３０とは、異なる放射線上に配置されている。
【００５７】
なお、図３、図４および図５では、ノズル５１の開口形状が円形状である場合を例に示したが、ノズル５１の開口形状は特に円形状に限定されない。ノズル５１の開口形状は、例えば、図６（Ａ）に示す正方形（正四角形）、または、図６（Ｂ）に示す正六角形、または、図６（Ｃ）に示す星形十角形であってもよい。正三角形などの他の多角形状、あるいは、楕円形などの他の円形状であってもよい。
【００５８】
［実施例３］
図７は、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例３の要部拡大平面図である。
【００５９】
図７において、ノズル５１は、正方形の開口形状を有する。凹部３０は、ひとつのノズル５１に対して４つ配置されている。これらの４つの凹部３０は、ノズル５１の開口形状である正方形の各内角の２等分線（第１対称軸３４１および第２対称軸３４２）、および、その正方形の各辺の垂直２等分線（第３対称軸３４３および第４対称軸３４４）を、対称軸セットとして、合計４本の対称軸３４１〜３４４に関して対称なパターンで形成されている。すなわち、ノズル５１の形状の対称軸と、凹部３０の形状および配置のパターンの対称軸とが、一致している。ここで、凹部３０の「パターン」とは、ひとつのノズル５１を囲む複数の凹部３０の集りがなす模様をいう。
【００６０】
本例では、４つの凹部３０が、ノズル５１の軸線５１ｃを中心とする円３０１と、第３対称軸３４３および第４対称軸３４４（すなわちノズル５１の開口形状である正方形の各辺の垂直２等分線）との交点に、配置されている。
【００６１】
［実施例４］
図８は、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例４の要部拡大平面図である。
【００６２】
図８において、ノズル５１は、正方形の開口形状を有する。凹部３０は、ひとつのノズル５１に対して４つ配置されている。これらの４つの凹部３０は、ノズル５１の開口形状である正方形の各内角の２等分線（第１対称軸３４１および第２対称軸３４２）、および、その正方形の各辺の垂直２等分線（第３対称軸３４３および第４対称軸３４４）を、対称軸セットとして、合計４本の対称軸３４１〜３４４に関して対称なパターンで形成されている。すなわち、ノズル５１の形状の対称軸と、凹部３０の形状および配置のパターンの対称軸とが、一致している。以上は、図７に示した第３実施例と同じである。
【００６３】
本例では、４つの凹部３０が、ノズル５１の軸線５１ｃを中心とする円３０１と、第１対称軸３４１および第２対称軸３４２（すなわちノズル５１の断面形状である正方形の各内角の２等分線）との交点に、配置されている。
【００６４】
［実施例５］
図９は、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例５の要部拡大平面図である。
【００６５】
実施例１、実施例２、実施例３および実施例４の説明では、図３、図５、図６および図７に示したように、凹部３０が円形状の開口形状を有する場合を例に示したが、凹部３０の開口形状は特に円形状に限定されない。
【００６６】
図９において、凹部３０は、スリット状の開口を有する。４つの凹部３０は、ノズル５１の軸線５１ｃを中心とする円３０１と、第３対称軸３４３および第４対称軸３４４（すなわちノズル５１の断面形状である正方形の各辺の垂直２等分線）との交点に、ノズル５１の開口形状である正方形の各辺と対向して配置されている。その他の点は、図７に示す実施例３と同じであり、既に説明した内容については、ここではその説明を省略する。
【００６７】
なお、図９では、ノズル５１が正方形の開口形状を有し、凹部３０がスリットとして略長方形状の開口形状を有している場合を例に説明したが、本発明はこのような場合に特に限定されない。例えば、ノズル５１が円形状の開口形状を有し、凹部３０がノズル５１の軸線５１ｃを中心とする円３０１に沿った、弧形状の開口形状を有するスリットであってもよい。
【００６８】
［実施例６］
図１０は、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例６の要部拡大平面図である。
【００６９】
図１０において、ノズル５１は、星形十角形の開口形状を有する。この星形十角形は、詳細には、１０個の内角のうちで５個の内角が鋭角（＜９０度）であり他の５個の内角が鈍角（＞９０度）である。ここで、５個の鋭角は同一角度であり、５個の鈍角は同一角度である。また、１０本の辺の長さが等しい。
【００７０】
凹部３０は、ひとつのノズル５１に対して５つ配置されている。これらの５つの凹部３０は、ノズル５１の開口形状である星形十角形の各内角の２等分線３５１、３５２、３５３、３５４、３５５を、対称軸セットとして、合計５本の対称軸３５１〜３５５に関して対称なパターンで形成されている。
【００７１】
５つの凹部３０は、ノズル５１の軸線５１ｃを中心とする円３０１と、星形十角形の各内角の２等分線３５１〜３５５との交点であって、鈍角（＜９０度）からなる５個の内角がなすＶ字に対向して配置されている。
【００７２】
なお、図１０に示す凹部３０は、円形の開口形状を有するが、凹部３０の開口形状は円形状に特に限定されない。例えば、多角形やスリットであってもよい。
【００７３】
［実施例７］
図１１は、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例７の要部拡大平面図であり、ノズル板２１上のひとつのノズル５１およびその周辺を示す。
【００７４】
図１１において、ノズル５１は、正六角形の開口形状を有する。凹部３０は、ひとつのノズル５１に対して６つ配置されている。これらの６つの凹部３０は、ノズル５１の開口形状である正六角形の各内角の２等分線３６１、３６２、３６３、および、その正六角形の各辺の垂直２等分線３６４、３６５，３６３を、対称軸セットとして、合計６本の対称軸３６１〜３６６に関して対称なパターンで形成されている。
【００７５】
６つの凹部３０は、ノズル５１の軸線５１ｃを中心とする円３０１と、ノズル５１の開口形状である正六角形の各辺の垂直２等分線との交点に、配置されている。
【００７６】
なお、図１１に示す凹部３０は、略三日月形状の開口形状を有するが、凹部３０の開口形状はこのような形状に特に限定されない。
【００７７】
［実施例８］
図１２は、ノズル板２１上のノズル群５１１、５１２およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例８の要部拡大平面図である。
【００７８】
図１２において、各ノズル群５１１、５１２は、それぞれＮ個（図１２では７個）のノズル５１によって構成されている。例えば、図１に示す液体吐出ヘッド５０のノズル５１の２次元配列において、主走査方向Ｍに沿って配列されている連続したＮ個のノズル５１によってひとつのノズル群５１０を構成する。
【００７９】
凹部３０は、各ノズル群５１１、５１２をそれぞれ囲む閉曲線３１１、３１２上に、それぞれＬ個（図１２では２２個）ずつ配置されている。
【００８０】
すなわち、複数（図１２では合計１４個）のノズル５１を各ノズル群５１１、５１２毎に囲む各閉曲線３１１、３１２上に、それぞれ複数（図１２では２２個）の凹部３０が配置されている。
【００８１】
なお、図１２では、ひとつのノズル群５１１を１本の閉曲線３１１が囲み当該閉曲線３１１上に凹部３０が直列に配列されている場合を示しているが、このような場合に特に限定されず、複数の閉曲線上に凹部３０を配列してもよいし、また、凹部３０を千鳥配列で配置してもよい。
【００８２】
［実施例９］
図１３は、ノズル板２１上のノズル群５１１、５１２およびその周囲に形成されている複数の凹部３０を示す、実施例９の要部拡大平面図である。
【００８３】
図１３において、各ノズル群５１１、５１２は、それぞれＮ個（図１２では７個）のノズル５１によって構成されている。例えば、図１に示す液体吐出ヘッド５０のノズル５１の２次元配列において、主走査方向Ｍに沿って配列されている連続したＮ個のノズル５１によってひとつのノズル群５１０を構成する。
【００８４】
また、ひとつの凹部３０は、ひとつのノズル群（５１１、５１２のいずれか）を囲む閉曲線を描くように形成されている。
【００８５】
［実施例１０］
図１４は、実施例１０におけるノズル板２１のノズル面２１ａの全面を示す平面図である。また、図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１４に符号１５で示す一部分を拡大して示す要部拡大平面図である。
【００８６】
本例では、図１４に示すように、ノズル板２１のノズル面２１ａの全面を複数の分割エリア２１ｅに分割する。具体的には、ノズル面２１ａに形成された、図１５（Ａ）に示す直列に配置した擬似貫通孔４１（ダミーホール）の列、図１５（Ｂ）に示す千鳥配列で配置した擬似貫通孔４１（ダミーホール）の列、または、図１５（Ｃ）に示す溝４２によって、ノズル面２１ａの全面を複数の分割エリア２１ｅに分割する。
【００８７】
図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）の擬似貫通孔４１、および図１５（Ｃ）の溝４２は、ノズル板２１を貫通し圧力室板２２を露出させている。
【００８８】
なお、各分割エリア２１ｅ内には、図示を省略したが、実施例１〜９のうちで何れかで説明したノズル５１および凹部３０（具体的には図４、図５、図７、図８、図９、図１０、図１１図１２、図１３のうちで何れかの図面に示したノズル５１および凹部３０）が形成されている。
【００８９】
以上、各種の実施例に分けて説明してきたが、いずれの実施例においても、液体吐出ヘッド５０の使用環境において、ノズル５１の周囲に生じる応力が凹部３０により緩和され、ノズル５１の形状変形を専ら液体吐出ヘッド５０内の圧力変化に伴う望ましい形状変形とすることができる。
【００９０】
このような効果は、ノズル５１の開口断面が円形状でなく正多角形状、星形形状等の多角形状である場合や、ノズル５１がテーパ形状である場合に、特に有効である。
【００９１】
図１６（Ａ）は、テーパ形状を有するノズル５１の一例およびその周辺を拡大して示す断面図である。
【００９２】
図１６（Ａ）において、ノズル５１は、ノズル板２１の圧力室板２２との接合面２１ｂからノズル面２１ａに至るまで、開口断面積が徐々に小さくなる傾斜を有している。
【００９３】
ノズル５１の周囲に配置されている凹部３０の存在により、剛性が小さい開口縁５１ｅにおいて、開口縁５１ｅの周囲の応力の影響を受けず、応力から開放されることになる。
【００９４】
図１６（Ｂ）は、テーパ形状を有するノズル５１の他の例およびその周辺を拡大して示す断面図である。
【００９５】
図１６（Ｂ）において、ノズル５１は、ノズル板２１のノズル面２１ａの近傍で開口断面積が略同一のストレート部５１ｓ、とノズル板２１の圧力室板２２との接合面２１ｂからノズル面２１ａに向けて開口断面積が徐々に小さくなる傾斜部５１ｔと、を有する。
【００９６】
［製造方法］
次に、液体吐出ヘッド５０の製造方法の一例について、図１７の工程図を用いて説明する。
【００９７】
まず、図１７（Ａ）に示すように、未だノズル５１および凹部３０が形成されていない板材をノズル板２１として用意する。
【００９８】
ノズル板２１の材料としては、例えば、ポリイミドが挙げられる。
【００９９】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、ノズル板２１に、ノズル５１と凹部３０とを形成する。
【０１００】
凹部３０の形成方法には、エキシマレーザ加工、電鋳加工、プレス加工、ドライエッチング加工、ウェットエッチング加工、放電加工等、一般的なノズル形成技術が挙げられる。
【０１０１】
なお、凹部３０は、ノズル５１の形成方法と同一の形成方法で同時に形成する。
【０１０２】
例えば、ノズル５１の径は１０〜２０μｍ、凹部３０としての擬似孔（ダミーホール）の径は２０〜５０μｍである。
【０１０３】
また、凹部３０は、ノズル板２１の厚み方向に沿った断面（垂直断面）において、ノズル５１と同一断面形状で且つノズル５１と同時に形成することが、より好ましい。例えば、図１７（Ｂ）に示すように、ノズル５１がテーパ形状であれば、凹部３０もテーパ形状で同時形成する。一方で、ノズルがストレート形状であれば、凹部もストレート形状で同時形成する。
【０１０４】
次に、ノズル板２１を、別途形成した圧力室板２２に接合する。具体的には、図１７（Ｃ）に示す、圧力室５２、液体供給口５３、共通流路５５、および、圧電素子５８を含んで構成される構造体２４を別途製作し、この構造体２４の圧力室板２２にノズル板２１を接合する。
【０１０５】
なお、圧力室板２２の材料としては、例えば、シリコン、ＳＵＳ（ステンレス）材が挙げられる。
【０１０６】
ノズル板２１と圧力室板２２との接合は、接着剤、拡散接合、共晶接合、金属溶着、陽極接合などを用いる。
【０１０７】
なお、ノズル板２１に溝が形成され、一体として取扱えない場合には、予めノズル板２１の吐出面側に支持基板を貼り付けた状態で凹部３０を形成し、圧力室板２２に接合した後に、支持基板を分離する。または、ノズル板２１に圧力室板２２を接合した後に、溝形状の凹部３０を形成すればよい。
【０１０８】
［画像形成装置］
図１８は、本発明に係る液体吐出ヘッド５０を備えた画像形成装置１１０の一例の全体構成図である。
【０１０９】
図１８において、画像形成装置１１０は、インクの各色別に設けられた複数の液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙを有する液体吐出部１１２と、各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、紙などの被吐出媒体１１６を供給する給紙部１１８と、被吐出媒体１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、液体吐出部１１２のノズル面に対向して配置され、被吐出媒体１１６の平面性を保持しながら被吐出媒体１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、液体吐出部１１２による吐出結果（液滴の着弾状態である）を読み取る吐出検出部１２４と、プリント済みの被吐出媒体を外部に排出する排紙部１２６とを備えている。
【０１１０】
なお、図１８の液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙとしては、図１および図２に示した液体吐出ヘッド５０が用いられ、これらの液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙから被吐出媒体１１６に向けて着色剤（「色材」ともいう）を含む液体（インク）を吐出することにより、被吐出媒体１１６に画像を形成する。
【０１１１】
図１８においては、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）を給紙するものを示しているが、予めカットされているカット紙を給紙するものを用いてもよい。ロール紙を使用する装置構成の場合、裁断用のカッタ１２８が設けられる。ところで、給紙部１１８から送り出される被吐出媒体１１６は一般に巻き癖が残りカールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０において巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０で被吐出媒体１１６に熱を与える。デカール処理後、カット済の被吐出媒体１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。
【０１１２】
ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも液体吐出部１１２のノズル面及び吐出検出部１２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。ベルト１３３は、被吐出媒体１１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１８に示したように、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において液体吐出部１１２のノズル面及び吐出検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト上の被吐出媒体１１６が吸着保持される。ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図１８において、時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された被吐出媒体１６は、図１８の左から右へと搬送される。なお、縁無しプリント等を形成するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（プリント領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において液体吐出部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、プリント前の被吐出媒体１１６に加熱空気を吹きつけ、被吐出媒体１１６を加熱する。プリント直前に被吐出媒体１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【０１１３】
図１９は、画像形成装置１１０の液体吐出部１１２およびその周辺部分を示す要部平面図である。
【０１１４】
図１９に示すように、液体吐出部１１２は、最大紙幅に対応する長さを有するフルライン型ヘッドを媒体搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。具体的には、各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙは、本画像形成装置１１０が対称とする最大サイズの被吐出媒体１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってノズル（液体吐出口）が複数配列されたフルライン型ヘッドで構成されている。
【０１１５】
被吐出媒体１１６の搬送方向（媒体搬送方向）に沿って、上流側（図１９の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の順に各色インクに対応した液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙが配置されている。被吐出媒体１１６を搬送しつつ各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙからそれぞれ色材を含むインクを吐出することにより被吐出媒体１１６上にカラー画像を形成し得る。
【０１１６】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色別に設けられてなる液体吐出部１１２によれば、媒体搬送方向（副走査方向）について被吐出媒体１１６と液体吐出部１１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）被吐出媒体１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、媒体搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速プリントが可能であり、生産性を向上させることができる。
【０１１７】
なお、主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、被吐出媒体の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、被吐出媒体の幅方向（被吐出媒体の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）のプリントをするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【０１１８】
一方、上述したフルラインヘッドと被吐出媒体とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン）のプリントを繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、被吐出媒体の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【０１１９】
また、本実施形態では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インクの色数や色の組み合わせについては本実施形態に示す例には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するインク吐出ヘッドを追加する構成も可能である。
【０１２０】
図１８に示したように、インク貯蔵／装填部１１４は、各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各インクタンクは図示を省略した管路を介して各液体吐出ヘッド１１２Ｋ、１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙと連通されている。
【０１２１】
吐出検出部１２４は、液体吐出部１１２の吐出結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【０１２２】
吐出検出部１２４の後段には、後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、プリントされた画像面を乾燥させる手段であり、例えば加熱ファンが用いられる。後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の凹凸形状の表面を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１２３】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部１２６から排出される。この画像形成装置１１０では、本画像のプリント物と、テストプリントのプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテストプリントとを同時に並列に形成する場合は、カッタ（第２のカッタ）１４８によってテストプリントの部分を切り離す。カッタ１４８は、排紙部１２６の直前に設けられており、画像余白部にテストプリントを行った場合に、本画像とテストプリント部を切断するものである。また、図示を省略したが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダ別に画像を集積するソータが設けられている。
【０１２４】
本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。
【０１２５】
液体吐出ヘッド５０のアクチュエータが圧電素子によって構成されている場合を例に説明したが、本発明におけるアクチュエータは圧電素子に限定されない。例えば電熱素子（ヒータ）によってアクチュエータが構成されている場合にも、本発明を適用できる。
【０１２６】
液体としてインクを液体吐出ヘッド５０が吐出する場合を例に説明したが、本発明における液体はインクに限定されない。例えば、配線用の導電性材料を含む液体を吐出する場合にも、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】液体吐出ヘッド５０の一例の全体構成を示す平面透視図
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った垂直断面図
【図３】第１実施例の液体吐出ヘッドを示す要部斜視図
【図４】第１実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図５】第２実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図６】ノズルの開口形状の例を示す平面図
【図７】第３実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図８】第４実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図９】第５実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図１０】第６実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図１１】第７実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図１２】第８実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図１３】第９実施例の液体吐出ヘッドの要部拡大平面図
【図１４】第１０実施例の液体吐出ヘッドのノズル面を示す平面図
【図１５】図１４の一部を拡大して示す要部拡大平面図
【図１６】ノズルの垂直断面形状の例を示す垂直断面図
【図１７】液体吐出ヘッドの製造処理の説明に用いる工程図
【図１８】画像形成装置の全体構成の一例を示す全体構成図
【図１９】画像形成装置の液体吐出部およびその周辺を示す要部平面図
【符号の説明】
【０１２８】
２１…ノズル板、２１ａ…ノズル面、２１ｂ…ノズル板の圧力室板との接合面、２１ｅ…分割エリア、２２…圧力室板、２３…振動板、３０…凹部、３０ａ…凹部の奥面、３０ｃ…凹部の中心、４１…分割エリアの境界の擬似孔列、４２…分割エリアの境界の溝、５０、１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ…液体吐出ヘッド、１１６…被吐出媒体、５１…ノズル、５１ｃ…ノズルの中心（軸線）、５１ｅ…ノズルの縁、５２…圧力室、５３…液体供給口、５４…液体吐出素子、５５…共通流路、５８…圧電素子、１１０…画像形成装置、３０１、３０２、３１１、３１２…閉曲線、３４１〜３４４、３５１〜３５５、３６１〜３６６…対称軸、５１１、５１２…ノズル群
【図１】
2008068500.tif 000003
【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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【図１９】
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