(57)【要約】【課題】  フレーム部材のノズルの並び方向と直交する方向の剛性を上げることが難しくなり、ヘッドを駆動したときにフレーム部材が共振などして安定した滴吐出を行うことが難しくなる。【解決手段】  圧電素子１０を接合したベース基板１１を収納する開口部１６を備えたフレーム部材１５の液体供給口９の一部を形成する液体供給口部１９、１９は、固定板２１に形成した貫通穴２２、２２に挿入してスペーサ２３、２３及びＯ−リング２４、２４を介してノズル面と平行な方向から拘束することで、フレーム部材１５の剛性を上げて安定した滴吐出を行えるようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルを並べた複数のノズル列と、前記ノズルが連通する圧力室と、この加圧室内の液体を加圧するための駆動手段とを、それぞれ複数有し、複数の圧力室に液体を供給するための前記複数のノズル列に対応する複数の共通液室を有する液滴吐出ヘッドにおいて、負圧発生機構を備える液体供給手段から各共通液室に液体を供給するための複数の液体供給口を有し、各共通液室に対応する前記液体供給口を形成する部分はノズル面と平行な方向に拘束されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出する複数のノズルを並べた複数のノズル列と、前記ノズルが連通する圧力室と、この加圧室内の液体を加圧するための駆動手段とを、それぞれ複数有し、複数の圧力室に液体を供給するための前記複数のノズル列に対応する複数の共通液室を有する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドの各共通液室に液体を供給する、負圧発生機構を含む液体供給手段とを備えた液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドには前記液体供給手段から各共通液室に液体を供給するための複数の液体供給口を有し、各共通液室に対応する前記液体供給口を形成する部分は前記液体供給手段によってノズル面と平行な方向に拘束されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
液滴を吐出して被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド又は請求項２に記載の液滴吐出装置を備えてい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、液滴吐出装置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、プリンタ／ファックス／複写機の複合機等の画像形成装置として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドから記録媒体（用紙、被記録媒体、記録紙などとも称される。）にインク滴を吐出して画像形成（記録、印字、印刷、印写も同義で使用する。）を行うものであり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置において用いる液滴吐出ヘッドは、一般的に、液滴であるインク滴を吐出するノズル毎に独立した圧力室に連通しており、この圧力室内部で圧力を発生させ、内部のインクをノズルから吐出する。そして、各々の圧力室にはインク供給路を介して共通液室が連通しており、インク供給口から共通液室に供給されたインクを各々の圧力室へ分配するようにしている。
【０００４】
例えば積層型圧電素子を用いる液滴吐出ヘッドとしては、特許文献１や特許文献２に開示されているように、ヘッドケースに共通液室に外部からインクを供給するためのインク供給口が形成され、またヘッドケース内に圧電素子ユニットを収納して、この圧電素子ユニットへの電気配線はヘッドケース内に設けた開口部を介してノズル面と対向する方向から行われる。このため、ヘッドケースの圧電素子収納部はノズル面側からその対向方向に向かって大きく開口した筒状となっている。
【特許文献１】特開２００３−８９２０３号公報
【特許文献２】特開２００３−３９６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような従来構造の液滴吐出ヘッドは、例えば図９に示すように、流路板５０１と振動板５０２及びノズル板５０３を積層接合して、液滴を吐出するノズル５０４が連通する圧力室５０５を含む流路ユニットが構成され、この流路ユニットではノズル５０４を並べたノズル列が２列設けられている。一方、振動板５０２の外面側には基板５１０に接合した積層型圧電素子５１１で構成される圧電素子ユニットが接合される。
【０００６】
そして、振動板５０２の周囲側にはヘッドケース（フレーム部材）５１３が接合される。このヘッドケース５１３には各ノズル列に対応する複数の圧力室５０５に振動板５０２の穴５０２ａを介してインクを供給するための各ノズル列に対応した２つの共通液室５０８が形成されるとともに、共通液室５０８に外部からインクを供給するためのインク供給口５０９が形成される。また、ヘッドケース５１３には圧電素子ユニットを収納するための収納部となる開口部５１５が形成され、この開口部５１５を介して圧電素子５１１への電気配線（ＦＰＣ）５１６が接続されている。
【０００７】
このように、ヘッドケース５１３の圧電素子ユニットを収納する部分はノズル側とその対向方向に開口した断面構造となっている。このうちノズル側に関しては、流路ユニットの振動板５０２が接合されているので、ヘッドケース５１３は流路ユニットによって閉じた断面を形成しているが、対向方向には圧電素子５１１からの配線であるＦＰＣ５１６の取り出しのために開口部５１５で開口した断面構造となる。
【０００８】
そのため、ヘッドケース５１３は、図９の矢印５１７で示す方向（ノズルの並び方向と直交する方向）の剛性を上げることが難しくなる。その結果、圧電素子５１１によってヘッドを駆動したとき、その振動がヘッドケース５１３にも伝わり、この矢印５１７方向の変形、共振が発生して、インク供給路内の圧力変動が生じ、滴吐出の安定性が低下するという課題が生じる。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、安定した滴吐出を行うことができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置、これらの液滴吐出ヘッド又は液滴吐出装置を備えて高画質画像を記録することができる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】
【００１０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、負圧発生機構を備える液体供給手段から各共通液室に液体を供給するための複数の液体供給口を有し、各共通液室に対応する液体供給口を形成する部分はノズル面と平行な方向に拘束されている構成とした。
【００１１】
本発明に係る液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドと負圧発生機構を含む液体供給手段とを備え、液滴吐出ヘッドには液体供給手段から各共通液室に液体を供給するための複数の液体供給口を有し、各共通液室に対応する液体供給口を形成する部分は液体供給手段によってノズル面と平行な方向に拘束されている構成とした。
【００１２】
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又は本発明に係る液滴吐出装置を備えている構成とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、各共通液室に対応する液体供給口を形成する部分はノズル面と平行な方向に拘束されているので、液体供給口部分の剛性を確保できて安定した滴吐出を行うことができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出装置によれば、各共通液室に対応する液体供給口を形成する部分は液体供給手段によってノズル面と平行な方向に拘束されているので、液体供給口部分の剛性を確保できて安定した滴吐出を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は本発明に係る液滴吐出装置を備えているので、安定した滴吐出を行うことができて、画像品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明に係る液滴吐出ヘッドの実施形態について図１ないし図３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は同ヘッドの断面説明図、図３は同ヘッドのノズル板の平面説明図である。
【００１７】
この液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル２が直線状に並べられて構成される複数のノズル列２Ａ、２Ｂが形成された、例えばＮｉ電鋳によって作製したノズル板１と、このノズル板１のノズル２が連通する圧力室６及び圧力室６にインクを供給するインク供給路７を形成した流路板４と、例えばＮｉ電鋳によって作製した振動板５とを積層接合している。
【００１８】
流路板４は、例えば（１１０）の面方位を持つＳｉ単結晶基板を異方性エッチングすることによって振動板５側に上記圧力室６及びインク供給路７を形成する凹部や圧力室６とノズル２を連通する連通管（ノズル連通路）を形成したものである。圧力室６には振動板５に形成した供給穴５ａを介して共通液室８から液体であるインクが供給される。
【００１９】
また、圧力室６のインクを加圧する圧力を発生するための駆動手段（圧力変換手段、アクチュエータ手段）としての圧電素子１０をノズル２の列（ノズル列２Ａ、２Ｂ）に対応するようにベース１１上に接合配置している。なお、圧電素子１０は具体的には２つの圧電素子をノズル２の各々に対応するように櫛歯状に溝加工して形成している。
【００２０】
そして、圧電素子１０、１０に駆動のためのＦＰＣ２０、２０を接合した状態で、振動板５に当接するように組み立てている。この圧電素子１０の変位により振動板５が変形し、圧力室６内部の圧力上昇により、内部のインクがノズル２より液滴となって吐出される。
【００２１】
振動板５の供給穴５ａに対しては共通液室の構造部材でもあるフレーム部材１５によって形成した共通液室８からインクが分配供給される。このフレーム部材１５は、シリカの粉末を含有する熱硬化性エポキシ樹脂などによって形成している。
【００２２】
このフレーム部材１５には、各ノズル列２Ａ、２Ｂに対応する共通液室８、８に外部の液体供給手段、例えばインクカートリッジやサブタンクからインクを供給するための液体供給口９、９が形成されるとともに、圧電素子１０及びベース１１からなる圧電ユニットを収納するための開口部１６が形成されている。また、フレーム部材１５のノズル板３側の外周面には、ノズル板３のノズル面周縁部を覆うヘッドカバー１７を装着している。
【００２３】
そして、このフレーム部材１５の液体供給口９、９の少なくとも一部を形成する部分（これを「液体供給口部」という。）１９、１９をノズル面と平行な方向から拘束するための固定板２１を備えている。
【００２４】
この固定板２１は、フレーム部材１５の液体供給口部１９、１９を挿入する貫通穴２２、２２を有している。そして、フレーム部材１５の液体供給口部１９、１９の外側にスペーサ２３、２３及びＯ−リング２４、２４を嵌め込んだ状態で、固定板２１の貫通穴２２、２２内に液体供給口部１９、１９を挿入することで、液体供給口部１９、１９をノズル面と平行な方向から拘束して固定板２１に固定している。なお、Ｏ−リング２４、２４に代えてその他の弾性部材、或いは封止部材を用いることもできる。
【００２５】
このように、フレーム部材１５の液体供給口部１９、１９同士は固定板２１によってＯ−リング２４、２４を介してノズル面と平行な方向で拘束されているので、フレーム部材１５単体では上下に開口した開いた断面形状になっているものの、両側を流路板３と固定板２１によって閉じた断面を形成している。
【００２６】
これによって、フレーム部材１５の剛性を確保することができ、剛性不足によって滴吐出が不安定になることを防止でき、安定した滴吐出を行うことができる。
【００２７】
次に、本発明に係る液滴吐出装置の実施形態について図４ないし図６を参照して説明する。なお、図４は同吐出装置の分解斜視説明図、図５は同吐出装置の組立状態の一部破断斜視説明図、図６は同吐出装置の断面説明図である。
【００２８】
この液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッド３１と、この液滴吐出ヘッド３１に液体であるインクを供給する液体供給手段であるサブタンク３２とで構成している。液滴吐出ヘッド３１は、前記本発明に係る液滴吐出ヘッドの実施形態のものと固定板２１を除いて同様であるので、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
そして、この液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッド３１のフレーム部材１５の液体供給口部１９、１９をサブタンク３２でノズル面と平行な方向から拘束するようにしている。すなわち、サブタンク３２の筺体（ケース）３３にフレーム部材１５の液体供給口部１９、１９を挿入する穴部３４、３４を設け、フレーム部材１５の液体供給口部１９、１９の外側にスペーサ２３、２３及びＯ−リング２４、２４を嵌め込んだ状態で、サブタンク３２の穴部３４、３４内に液体供給口部１９、１９を挿入することで、液体供給口部１９、１９をノズル面と平行な方向から拘束してサブタンク３２に固定している。
【００３０】
なお、サブタンク３２はケース３３内には図示しないが多孔質体やばねと可撓性フィルム部材による負圧発生機構を収納する。
【００３１】
このように、液体供給口部１９、１９同士はサブタンク３２によってＯ−リング２４、２４を介してノズル面と平行な方向で拘束されているので、フレーム部材１５単体では上下に開口した開いた断面形状になっているものの、流路板３とサブタンク３２の筺体３３によって閉じた断面を形成している。
【００３２】
これによって、フレーム部材１５の剛性を確保することができ、剛性不足によって滴吐出が不安定になることを防止でき、安定した滴吐出を行うことができる。
【００３３】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッド或いは液滴吐出装置を備えた本発明に係る画像形成装置の一例について図７及び図８を参照して説明する。なお、図８は同装置の全体構成を説明する側面説明図、図９は同装置の要部平面説明図である。
【００３４】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介して図９で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００３５】
このキャリッジ１０３には、例えば、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４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０７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。なお、記録ヘッド１０７を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータを用いたものを使用している。
【００３６】
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各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク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（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００３７】
この実施形態では、サブタンク１０８と記録ヘッド１０７で本発明に係る液滴吐出装置を構成しているが、記録ヘッド１０７を本発明に係る液滴吐出ヘッドで構成し、別途サブタンク１０８を設ける構成とすることもできるし、あるいは、サブタンクを用いないでインクカートリッジを搭載する構成とすることもできる。
【００３８】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、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（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００３９】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側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ための搬送ベルト１２１と、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との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００４０】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、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、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図９のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、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を配置している。
【００４１】
また、図９に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。
【００４２】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。
【００４３】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図８に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側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を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置（ホーム位置に対する位置）を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。
【００４４】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【００４５】
また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット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て再度カウンタローラ２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００４６】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略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との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００４７】
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すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、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、マイナス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に静電力で吸着され、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。
【００４８】
そこで、キャリッジ１０３を移動させながら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にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【００４９】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）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（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する。
【００５０】
なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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】同ヘッドの断面説明図である。
【図３】同ヘッドのノズル板の平面説明図である。
【図４】本発明に係る液滴吐出装置の分解斜視説明図である。
【図５】同装置の組立状態での一部破断斜視説明図である。
【図６】同装置の断面説明図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する説明図である。
【図８】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【図９】従来の液滴吐出ヘッドの断面説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…ノズル板
２…ノズル
２Ａ、２Ｂ…ノズル列
４…流路板
５…振動板
６…圧力室
８…共通液室
９…液体供給口
１０…圧電素子
１１…ベース基板
１５…フレーム部材
１６…開口部
１９…液体供給口部
２０…ＦＰＣ
２１…固定板
２３…スペーサ
２４…Ｏ−リング
３１…液滴吐出ヘッド
３２…サブタンク（液体供給手段）
１０３…キャリッジ
１０７…記録ヘッド
１０８…サブタンク
【図１】
2005111956.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】
2005111956.tif 000009
【図８】
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【図９】
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