(57)【要約】【課題】  振動板の振動や液室の圧力変動がベース基板に伝播して、ベース基板が共振し、安定した滴吐出特性が得られなくなる。【解決手段】  ベース基板１３の圧電素子１２を配置する面１３ａの反対側の面１３ｂを対面としたとき、対面１３ｂから配置面１３ａに向かう方向をｚ方向、他の２方向のうちベース基板１３の長手方向（ノズルの並び方向）をｘ方向、短手方向（ノズルの並び方向と直交する方向）をｙ方向としたとき、対面１３ｂ側には、ノズルの並び方向と直交するｙ方向に沿って凹部２１を形成し、ベース基板１３はｙ方向に見たときに凹字状になる形状とした。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが各々連通する複数の液室に対応して、ベース基板上に前記液室内の圧力を変化させるための複数の圧力変換手段を配置した液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース基板は、前記圧力変換手段を配置する面と反対側の面側に、前記ノズルの並び方向と直交する方向に沿って凹部を形成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース基板は前記ノズルの並び方向の両端面が、ベース基板固定部材に直接接続されて固定されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース基板は前記ノズルの並び方向の両端面が、ベース基板固定部材に連結手段を介して接続されて固定されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記連結手段は、前記ベース基板の前記圧力変換手段を配置する面と反対側の面側をその一端として、前記ノズルの並び方向の両端面の全体あるいは一部の領域に設けら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のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース基板の凹部の体積は、前記ベース基板と凹部を合わせた全体の体積の７０％以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース基板の凹部は、前記ベース基板の前記ノズルの並び方向にて、線対称形となっていないことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ベース基板はヤング率が２００ＧＰａ以上であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドを搭載して画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載し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、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧液室、液室等とも称される。）と、このインク流路内の圧力を変化させてインクを加圧するための圧力変換手段とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。
【０００３】
インクジェットヘッドとしては、液室内のインクを加圧する圧力を発生するための圧力変換手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて、駆動手段の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させて液室内容積／圧力を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。
【特許文献１】特開平８−１０８５３４号公報
【０００４】
このインクジェットヘッドは、圧電素子を充放電することで変形させ、圧電素子に当接した振動板を変位させ、振動板が加圧液室の容積を収縮するように変位することで加圧液室内部の圧力が上昇し、インク滴をノズルから吐出させるものであり、インク滴を吐出した後は、加圧液室の容積を膨張させるように振動板に変位を与えるべく、圧電素子を変形させる。  インクジェットヘッドとしては、従来、例えばベース基板に複数の液室に対応する圧力変換手段としての圧電素子を配置し、圧電素子によって液室の壁面を形成する振動板を変形させて液室内容積を変化させてインク滴を吐出させるものが知られている。
【０００５】
このようなインクジェットヘッドの一例を図１４及び図１５に示している。なお、図１４は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図１５は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図である。
【０００６】
このインクジェットヘッドは、液室基板２１１とノズル板２１８とを接合して、インク滴を吐出するノズル２１３に連通した加圧液室２１４、加圧液室２１４に連通部２２０を介してインクを供給する共通液室２１９を形成し、加圧液室２１４の壁面の一部を形成する振動板２１６の面外側にベース基板２１２に設けた圧電素子２１７を接合している。
【０００７】
この振動板２１６は、圧電素子２１７の変形に伴い弾性変形するが、圧電素子２１７の変位を効率よく加圧液室２１４の容積変化にするために、振動板２１６は通常、加圧液室２１４を構成する他の面よりも剛性を小さく（＝コンプライアンスを大きく）している。また、共通液室２１９は図示しないインクタンクに接続され、液室基板２１１とベース基板２１２との間には支持部材２２１を設けている。
【０００８】
ここで、圧電素子２１７に図示しない駆動回路から電圧を加えることで圧電素子２１７は変形を生じ、振動板２１６を加圧液室２１４の容積が増加または減少するように変形させる。加圧液室２１４の容積を増加させた場合は加圧液室２１４の内部圧力は減少するので、共通液室２１９から連通部２２０を通ってインクが加圧液室２１４に補充される。
【０００９】
その後に加圧液室２１４の内部圧力を増加させるような駆動を行う。すなわち、加圧液室２１４の容積を減少させるように圧電素子２１７を駆動させた場合は、加圧液室２１４の内部圧力が増加するので、ノズル２１３からインクが押し出されてインク滴２２２となって飛翔し、図示しない記録媒体（紙など）にインク滴が付着することで記録を行うことができる。
【００１０】
ところで、近年ではインクジェットプリンタの低価格化、高画質化、一般家庭へのパソコンの普及などにより、インクジェットプリンタが様々な用途で数多く使用されている。インクジェットプリンタにおける大きな技術課題の一つとして高速化があり、この課題を解決する方法の1つとして、１ヘッド当たりのノズル数を増やす方法がある。
【００１１】
しかしながら、このようにノズル数の多いヘッドでは、特に、多チャンネル駆動すると、振動板の振動や液室の圧力変動が、ヘッドを支持しているベース基板に伝播して、ベース基板が共振するという問題がある。特に、この振動の共振周波数が、印写を行う駆動周波数と一致すると、滴吐出に影響して画質が低下する不具合が発生する。高速且つ高画質を両立するインクジェット記録装置を実現する上では、このヘッドのベース基板の共振の問題を解決しなければならない。
【００１２】
そのため、従来、インクの吐出圧を生成する圧電素子を完全に分断し、圧電素子内の振動の伝播をゼロにするものが知られている。
【特許文献２】特許第２９５２９９５号公報
【００１３】
また、圧電素子を１チャンネルごとにブロック化して完全に分離するのに加えて、圧電素子を固定する基台を圧電素子のブロックごとビームが形成され全体として櫛形状に形成することで基台を介する振動伝播を抑えるものが知られている。
【特許文献３】特許第２９５２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、圧電素子内の振動の伝播を防止することができても、圧電素子を固定している基台を介しての振動伝播、あるいは、基台自身の共振による不具合を解決することはできない。
【００１５】
また、特許文献２に記載されたものは、基台を櫛形状に形成しているため、基台の形状が細かく複雑で脆弱な構造となるとともに、量産性の面で不利である。
【００１６】
このように従来のヘッドにあっては、ベース基板の共振によって滴吐出特性が不安定になるという問題を解決することができない。
【００１７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴吐出特性の安定性に優れ、高画質記録が可能になる液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置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】
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ベース基板は、圧力変換手段を配置する面と反対側の面側に、ノズルの並び方向と直交する方向に沿って凹部を形成した構成とした。
【００１９】
ここで、ベース基板は、ノズルの並び方向の両端面が、ベース基板固定部材に直接接続されて固定されている構成とできる。
【００２０】
また、ベース基板は、ノズルの並び方向の両端面が、ベース基板固定部材に連結手段を介して接続されて固定されている構成とすることができる。この場合、連結手段は、ベース基板の圧力変換手段を配置する面と反対側の面側をその一端として、ノズルの並び方向の両端面の全体あるいは一部の領域に設けられていることが好ましい。
【００２１】
さらに、ベース基板の凹部の体積は、ベース基板と凹部を合わせた全体の体積の７０％以上であることが好ましい。また、ベース基板の凹部は、ベース基板のノズルの並び方向にて、線対称形となっていないことが好ましい。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、ベース基板は、圧力変換手段を配置する面と反対側の面側に、ノズルの並び方向と直交する方向に貫通する切除部を設けて、凹字状に形成したので、ベース基板の共振周波数を駆動周波数とずらすことができるようになり、ノズル数を増加しても、安定した滴吐出特性が得られるようになる。
【００２４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたので、高速で高画質記録を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１乃至図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図、図４は図２のＢ−ＢＡ線に沿う同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。ここで、図３は他と異なり上限反転して図示している。
【００２６】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路形成基板（液室基板）１と、この流路形成基板１の下面に接合した振動板２と、流路形成基板１の上面に接合したノズル板３と、後述するフレーム部材１４を有し、これらによってインク滴を吐出するノズル５が連通する流路である加圧液室６、加圧液室６に流体抵抗部となるインク供給路（連通部）７を介してインクを供給する共通液室８を形成している。
【００２７】
そして、振動板２の面外側（液室６と反対面側）に各加圧液室６に対応して駆動手段としての積層型圧電素子１２を接合し、この積層型圧電素子１２はベース基板１３に接合して固定している。
【００２８】
この圧電素子１２は、圧電材料層と内部電極とを交互に積層したものである。この場合、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。
【００２９】
また、流路形成基板１及び振動板２をエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したヘッドフレーム１５に接着接合している。そして、ベース基板１３の長手方向（１列のノズルの並び方向）の両端面１３ｃ、１３ｄは接着剤などの連結手段（接続部）１５でフレーム部材１４に固定している。
【００３０】
つまり、ベース基板１３の圧力変換手段である圧電素子１２を配置する面（配置面）１３ａの反対側の面１３ｂを対面としたとき、図１にも示すように、対面１３ｂから配置面１３ａに向かう方向をｚ方向、他の２方向のうちベース基板１３の長手方向（ノズルの並び方向）をｘ方向、短手方向（ノズルの並び方向と直交する方向）をｙ方向としたとき、ｘ方向の両端面１３ｃ、１３ｄは接着剤などの連結手段（接続部）１５でフレーム部材１４に固定する。
【００３１】
また、ベース基板１３の圧電素子１２を配置する面（配置面）１３ａの反対側の面（対面）１３ｂ側には、ノズルの並び方向と直交する方向（ｙ方向）に沿って凹部２１を形成した。したがって、ベース基板１３はｙ方向に見たときに凹字状になる。
【００３２】
なお、ベース基板１３の固定方法としては、例えばヘッド基板１３の底面を図示しない別の支持部材に固定することもできる。
【００３３】
そして、フレーム部材１４には流路形成基板１と共に共通液室８を形成する掘り込み部及びこの共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給口（連通管）９を形成し、この連通管９は図示しないインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００３４】
さらに、圧電素子１２には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル１８を接続し、このＦＰＣケーブル１８には各圧電素子１２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）１９を実装している。
【００３５】
ここで、流路形成基板１は、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、各加圧液室６となる貫通穴、インク供給路（連通管）７を構成する溝部をそれぞれ形成している。
【００３６】
振動板２はニッケルの金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法で製造している。ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル５を形成し、流路形成基板１に接着剤接合している。なお、共通液室８の長手方向の端部に対応するノズル５ａ（図３参照）あるいは両端部のノズル５ａに対応する加圧液室は画像形成には用いずに、気泡排出の吸引用として設けたダミーノズルとすることもできる。
【００３７】
このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、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。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。このノズル板３の周囲とヘッドフレーム１４との間には封止剤２０を充填している。この封止剤２０は接着の役割も兼ねている。
【００３８】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、圧電素子１２に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が積層方向（ｄ３３方向を用いる場合）に変位して振動板２をノズル５方向に変形させ、加圧液室６の容積／体積変化によって加圧液室６内のインクが加圧され、ノズル５からインク滴が吐出（噴射）される。
【００３９】
そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子１２への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻って加圧液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、インク供給口９から共通液室８、流体抵抗部であるインク供給路（連通部）７を経て加圧液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル５のインクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のために圧電素子１２にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。
【００４０】
なお、上記の説明ではノズルは上向きで図示している（図３以外）が、画像を形成する部材、例えば紙などに向けてインクを噴射する場合は、インクを噴射する向きは鉛直下向きである場合が多く、本発明においても、画像形成時、即ちインク噴射時には水平に搬送される画像形成部材（紙など）の鉛直方向上から、インク滴が画像形成部材に向かって飛翔する。
【００４１】
そこで、この実施形態におけるベース基板１３の構造について説明する。
前述したように、ノズル数を増加した場合、多数の圧電素子を同時に駆動すると、ベース基板が共振し、画質低下、即ち噴射特定の安定性が低下する。これを回避するためには、共振時のベース基板の変形量を減らす、或いは、共振点を圧電素子の駆動周波数、即ち、印写の駆動周波数とずらすという対策が考えられる。
【００４２】
このうち、共振時のベース基板の変形量を減らすためには、極めて剛性の強いベース基板を使用する必要があるが、ノズル数が多くなり、それに伴いベース基板が大きく（長く）なると、高い剛性を保つことが難しくなる。
【００４３】
そこで、本発明では、ベース基板の共振周波数と駆動周波数をずらすため、前述したように、ベース基板１３の圧電素子１２を配置する面（配置面）１３ａの反対側の面（対面）１３ｂ側には、ノズルの並び方向と直交する方向（ｙ方向）に沿って凹部２１を形成して、ベース基板１３をｙ方向に見たとき凹字状になる形状に形成している。
【００４４】
すなわち、共振周波数を上昇させるには、ベース基板の剛性を上げるか、若しくはベース基板の質量を軽くすれば良いので、ベース基板の形状を変えて、共振点をずらす場合、ベース基板のｘ方向、ｙ方向寸法は、搭載する圧電素子の数と形状によって決定される。したがって、形状を変えられるのはｚ方向（ベース基板の厚み方向）となる。
【００４５】
そこで、図５にも示すように、ベース基板１３のｚ方向の高さ（厚み）Ｈ１をｙ方向に沿って凹部を設けることでｘ方向（ノズルの並び方向）の一部で変化させている（薄くしている）。
【００４６】
このように、ベース基板１３の対面１３ｂ側にノズルの並び方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に沿って凹部２１を形成して一部の厚みを薄くする（ｚ方向の高さを小さくする）ことによって、凹部２１の体積分だけ重量が軽くなるために共振周波数は上がり、他方、共振時の振動変位量は殆ど変化しない。これにより、ベース基板１３の共振による振動を抑えることができて、安定した滴吐出特性を得ることができる。
【００４７】
これに対して、図６に示す比較例１は、ベース基板４３の高さ（厚み）を全体的に（ｘ方向のすべての領域で）減らす、つまり、高さＨ２（Ｈ２＜Ｈ１）にした例である。この比較例１では、軽量化によって、ベース基板１３の共振点は高周波側にシフトするが、同時に構造的な剛性が低下し、これは共振点を低周波側にシフトする作用がある。その結果、共振周波数はあまり変化しないばかりか、剛性が下がることで共振時の変形量自体が増えてしまい、かえって悪い結果となる。
【００４８】
逆に、図７に示す比較例２は、ベース基板５３の高さＨを全体的に（ｘ方向のすべての領域で）増す、つまり、高さＨ３（Ｈ３＞Ｈ１）にした例である。この比較例２では、変形量の抑制、共振点シフトには効果があるが、ベース基板１３が極めて大型化してしまう。これは、ヘッドの大型化につながり、プリンタなど画像形成装置の小型化を阻害してしまうことになる。
【００４９】
これに対して、図８に示すように、高さＨ１を有する基となる無垢のベース基板部材３０から破線で示す切除領域（部分）３１を取り除くことで、図５に示すように凹部２１を有するベース基板１３を形成することで、上述したように、切除領域３１が排除され、重量が軽くなるために共振周波数は上がるが、共振時の振動変位量はほとんど変化しないベース基板が得られる。
【００５０】
なお、上記では切除領域と称しているが、最終的に凹部が形成されていればよく、ベース基板部材から部分的に取り除いて製作するのではなく、始めからこの形状に形成する場合も含まれることは言うまでもない。
【００５１】
一例として、図４及び図５に示すベース基板１３の形状（実施例）と図８に示すベース基板部材３０のまま（切除領域２１を取り除かない状態）のベース基板（これを「比較例３」とする）について、振動解析を行った。この結果を図９に示している。
【００５２】
この図９から分かるように、ベース基板部材３０のままでベース基板とした比較例３では４ｋＨｚに共振点（共振周波数）が生じているが、実施例のベース基板１３では共振点（共振周波数）が高周波側にシフトしており、しかも、変位量の絶対値自体は殆ど変化がない。このこと、例えば４ｋＨｚで駆動する場合、比較例３ではベース基板の共振によって噴射が不安定になるが、実施例では４ｋＨｚでは殆どベース基板の変位が発生しないため、噴射が不安定になることはない。
【００５３】
この共振点のシフトは、切除領域３１（凹部２１）を、どの程度の大きさ設けるかによって決定される。よって、切除領域３１（凹部２１）のサイズを調整することにより、所望の共振点シフトを達成し、かつ、ヘッドサイズの増大、変位量の増大といった副作用を生じることがなくなる。
【００５４】
このベース基板１３は、何らかの手段で固定する必要があるが、これは図４に示したように、外部のベース基板固定部材（この実施形態ではフレーム部材１４）に、接続部（連結手段）１５を介して、ベース基板１３のｘ方向両端面を固定するのが良い。ベース基板１３の底面もしくはｙ方向両端を固定するようなレイアウトでは、ヘッド設計、特に圧電素子を駆動するためのＦＰＣケーブル１８等の接続手段（配線）の配置が難しくなる。また、ベース基板１３の両端固定は接着面積、作業手順が少ない等から、工法も単純化でき、量産性を向上することができる。
【００５５】
このように、ベース基板１３のｘ方向両端面、即ちベース基板１３の長手方向両端面を固定する構造は、共振が発生しやすい構造であるが、本発明を適用することで共振を抑えることができ、安定した滴吐出特性が得られる。
【００５６】
また、この場合、接続部１５のベース基板１３への配置は、ベース基板１３のｚ方向で見た場合、対面１３ａをその一端として、そこからｚ方向の全体あるいは一部の領域に存在するように構成するのが良い。
【００５７】
この接続部１５の配置を、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように３種類設定して比較を行った。なお、図１０（ａ）は接続部１５を、対面１３ａをその一端として、そこからｚ方向の一部の領域に存在するように構成した例（構造Ａという。）、図１０（ｂ）は接続部１５を、対面１３ａをその一端として、そこからｚ方向の全部の領域に存在するように構成した例（構造Ｂという。）、図１０（ｃ）は接続部１５を、対面１３ａから離れた位置をその一端として、そこからｚ方向の一部の領域に存在するように構成した例（構造Ｃという。）である。このときの結果を表１に示している。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
ここでは、共振周波数と変位量（図９におけるピーク値に相当）を比較している。また、ベース基板１３の構造は全て同一としている。
【００６０】
この表１から、構造Ａと構造Ｂでは、特性に殆ど差がないが、構造Ｃでは変位量即ち振動が増大してしまっている。したがって、この構造Ｃは好ましくなく、対面１３ｂから圧電素子配置面１３ａに向かって接続部１５を存在させることで、振動抑制をより確実に行うことができる。
【００６１】
次に、ベース基板１３の切除領域３１（凹部２１）の寸法は、前述のとおり必要となる周波数シフトによって決定するが、ある程度以上の体積を確保しないと効果がない。そこで、切除領域３１（凹部２１）の、ベース基板全体に占める割合、即ち切除領域３１とベース基板１３を合わせた全体の体積に対する、切除領域３１の体積を変え、周波数シフトがどの程度現れるか確認した。この結果を表２に示している。
【００６２】
【表２】
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【００６３】
この表２から凹部２１の体積が全体の７０以上になると、周波数シフトが急増する。したがって、十分な周波数シフトを行うためには、凹部２１の体積を、全体の７０％以上とすることが好ましく、これにより、より効果的な周波数シフトを行って共振による振動を抑制することができる。
【００６４】
また、この凹部２１の配置は、図１１に示すように、ｘ方向（ノズルの並び方向）において、位置をずらして線対称形にしない構造とするのが好ましい。これにより、共振点が鈍り、ピーク値の増大を低減することができる。
【００６５】
このように、凹部２１を設けることは共振周波数シフトの効果はあるが、ベース基板にある程度以上の硬さの材料を用いなければ、変位量が増大し、噴射特性に影響を与える可能性が懸念される。そこで、ベース基板の材質を変えてインクジェットヘッドを作製し、実際に印写試験を行った。この結果を表３に示している。なお、表３の判定欄の、「×」は噴射ダウンが発生した場合、「○」は噴射ダウンが発生しない場合を意味している。
【００６６】
【表３】
2005074891.tif 000005
【００６７】
この表３からベース基板としてはＳＵＳのようにヤング率が２００ＧＰａ以上の材質のものを用いることが好ましい。
【００６８】
以上述べた構造の液滴吐出ヘッドを画像形成装置に搭載すれば、高速印字を行っても安定した滴噴射を得ることができるので、高速駆動と高画質を両立することができる。
【００６９】
以下に、具体的な実施例を説明する。
（実施例１）
外形寸法が高さ８ｍｍ、長さ３６ｍｍ、幅３.７ｍｍのＳＵＳ４３０製のベース基板に、圧力変換手段としての積層圧電素子を嫌気性接着剤を用いて接合した。次に、ダイシングソーを用いてこの圧電素子に溝加工を行い、各加圧液室に対応するように分割した。この溝加工した圧電素子の側面に通電部材としてのＦＰＣケーブルを半田を用いて接合し、アクチュエータユニットを形成した。
【００７０】
次に、電鋳工法で製作したノズルプレートと振動板とエッチング工法で製作したシリコン製の加圧液室基板を高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この振動板の裏面に、先に製作したアクチュエータユニットの圧電素子上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に樹脂製のフレーム部材を振動板の裏面及びベース基板の端面で嫌気性接着剤で接着し、インクジェットヘッドを作製した。この際、ベース基板の端面の固定は端面全体に対して行った。
【００７１】
このインクジェットヘッドをプリンタに搭載し、印字試験を行ったところ、４ｋＨｚ駆動時に不良画像が発生した。そこで、ベース基板を外形寸法は同一のまま、高さ６ｍｍ、長さ３２ミリの切除領域（凹部）を含むものに交換して同様な試験を行ったところ、不良画質を発生することのない、良好な結果を得た。
【００７２】
（実施例２）
外形寸法が高さ８ｍｍ、長さ３６ｍｍ、幅３.７ミリ、切除領域（凹部）として高さ６ｍｍ、長さ３２ｍｍのＳＵＳ４３０製のベース基板に、圧力変換手段としての積層圧電素子を嫌気性接着剤を用いて接合した。
【００７３】
次に、ダイシングソーを用いてこの圧電素子に溝加工を行い、各加圧液室に対応するように分割した。この溝加工した圧電素子の側面に通電部材としてのＦＰＣケーブルを半田を用いて接合しアクチュエータユニットを形成した。
【００７４】
次に、電鋳工法で製作したノズルプレートと振動板とエッチング工法で製作したシリコン製の加圧液室基板を高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この振動板の裏面に先に製作したアクチュエータユニットの圧電素子上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に樹脂製のフレーム部材を振動板の裏面及びベース基板の端面で嫌気性接着剤で接着し、インクジェットヘッドを作製した。この際、ベース基板の端面の固定は、面全体とせず、圧電素子取り付け面側３mmのみ、及び切除領域側３mmのみとした２種類を用意した。
【００７５】
これらのインクジェットヘッドをプリンタに搭載し、印字試験を行ったところ、圧電素子取り付け面側のみ固定した場合は不良画像が発生したが、切除領域側のみ固定した場合、不良画質を発生することのない、良好な結果を得た。
【００７６】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同記録装置の斜視説明図、図１３は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００７７】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２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１１６に排紙する。
【００７８】
印字機構部１１２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１２と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、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１２３にはヘッド１２４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１２５を交換可能に装着している。
【００７９】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、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インクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００８０】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００８１】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１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１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【００８２】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００８３】
そして、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６とを配設している。
【００８４】
記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１１３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、用紙１１３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用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドは気泡排出性が高く、加圧液室への十分な流量を確保でき、共通液室を伝搬する圧力波を低減できるので、高効率の噴射特性を長期間安定して得ることができる。
【００８５】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７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１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４をキャッピングされ、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。
【００８６】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口を密封し、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。
【００８７】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載しているので、高速印字を行っても安定した滴噴射を得ることができるので、高速駆動と高画質を両立することができる。
【００８８】
なお、上記実施形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
【００８９】
また、上記実施形態においては、本発明を振動板変位方向と液滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式のヘッドに適用したが、振動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジシュータ方式のヘッドにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【図４】図２のＢ−ＢＡ線に沿う同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【図５】同ヘッドのベース基板の説明図である。
【図６】比較例１のベース基板の説明図である。
【図７】比較例２のベース基板の説明図である。
【図８】本発明のベース基板の作成工程及び比較例３のベース基板の説明に供する説明図である。
【図９】本発明と比較例３のベース基板の共振周波数特性の説明に供する説明図である。
【図１０】連結手段の異なる配置の説明に供する説明図である。
【図１１】本発明に係る液滴吐出ヘッドのベース基板の他の例の説明に供する説明図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の一例を示す斜視説明図である。
【図１３】同装置の機構部の説明に供する側面説明図である。
【図１４】従来の液滴吐出ヘッドの説明に供する液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図１５】同じく液室短手方向に沿う断面説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…流路形成基板
２…振動板
３…ノズル板
５…ノズル
６…加圧液室
７…インク供給路
８…共通液室
１３…ベース基板
１５…連結手段
１７…フレーム部材
２１…凹部
３１…切除領域。
【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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