(57)【要約】      （修正有）【課題】振動板部材の振動領域と圧電素子との接合信頼性を向上し、滴吐出特性の安定化を図ることができる液体吐出ヘッド用振動板部材の提供。【解決手段】振動板部材３の振動領域３１には第１凸部３２が形成され、各液室２２の間の隔壁（液室間隔壁）１２２に対応して第２凸部３３が形成され、第１凸部３２には圧電部材４２の駆動柱１４２ａが接合され、第２凸部３３には圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂが接合され、振動領域３１は液室間隔壁１２２と接合する液室間隔壁接合部３５よりも液室２２と反対方向に膨らんで形成されている。【選択図】図５
2012192640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルが連通する液室の一部の壁面を形成する変形可能な振動領域を有し、
前記振動領域の前記液室と反対側の面には前記液室を加圧する圧電素子が接合され、
複数の前記液室間の隔壁が接合される部位と反対側の面には支柱部材が接合される、液体吐出ヘッド用振動板部材であって、
前記振動領域は前記液室間の隔壁と接合される部位よりも前記液室と反対方向に膨らんでいる
ことを特徴とする液体吐出ヘッド用振動板部材。
【請求項２】
液滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する流路板と、
前記請求項１に記載の液体吐出ヘッド用振動板部材と、
前記液室を加圧する圧電素子及び複数の液室間の隔壁に対応する支柱部材と、が接合されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する流路板と、
前記請求項１に記載の液体吐出ヘッド用振動板部材と、
前記液室を加圧する圧電素子及び複数の液室間の隔壁に対応する支柱部材と、を接合して液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、
前記流路板の液室間の隔壁と前記振動板部材とを接合する工程と、
前記振動板部材の前記振動領域と前記圧電素子及び前記液室間の隔壁に対応する部位と前記支柱部材とを接着剤を介して加熱及び加圧して接合する工程と、を行う
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の液体吐出ヘッド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】
本発明は液体吐出ヘッド用振動板部材、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法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、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、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し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を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媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。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、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、従来から、液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する液室を形成する流路板と、液室の一部の壁面を形成する変形可能な振動領域を有し、流路板に接合された振動板部材と、振動板部材の振動領域に接合された駆動柱と、振動板部材の液室間の隔壁に対応する部位に接合された支柱部材である非駆動柱とを有する圧電部材とを備え、振動板部材は、振動領域に形成された駆動柱を接合する第１凸部と、液室間の隔壁に対応する部位に形成された第２凸部とを有するものが知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、圧電型ヘッドにおいて、振動板の一部に部分的に撓み部を形成して剛性が小さくなる構造部分を設けたものも知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７６１４９号公報
【特許文献２】特開２００４−０６６６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような圧電型ヘッドにおいて、ノズル配列ピッチで圧電素子と支柱部材とを交互に配置したいわゆるバイピッチ構造を採用した場合、圧電素子と流路板は振動板部材を介して接着剤による加熱及び加圧接合を行うとき、構造上、直接的な加圧力は、支柱部材と液室間隔壁とに加わることになる。
【０００８】
そのため、最も重要な圧電素子と振動板部材の振動領域との間には加圧力が直接作用することなく接合が行われることになり、圧電素子や振動板部材等の部品寸法精度や接着剤膜厚のバラツキによって振動領域と圧電素子との接合不良が発生し、安定した滴吐出特性が得られなくなることがある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板部材の振動領域と圧電素子との接合信頼性を向上し、滴吐出特性の安定化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッド用振動板部材は、
液滴を吐出するノズルが連通する液室の一部の壁面を形成する変形可能な振動領域を有し、
前記振動領域の前記液室と反対側の面には前記液室を加圧する圧電素子が接合され、
複数の前記液室間の隔壁が接合される部位と反対側の面には支柱部材が接合される、液体吐出ヘッド用振動板部材であって、
前記振動領域は前記液室間の隔壁と接合される部位よりも前記液室と反対方向に膨らんでいる
構成とした。
【００１１】
本発明にかかる液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する流路板と、
本発明に係る液体吐出ヘッド用振動板部材と、
前記液室を加圧する圧電素子及び複数の液室間の隔壁に対応する支柱部材と、が接合されている
構成とした。
【００１２】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
液滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する流路板と、
前記請求項１に記載の液体吐出ヘッド用振動板部材と、
前記液室を加圧する圧電素子及び複数の液室間の隔壁に対応する支柱部材と、を接合して液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、
前記流路板の液室間の隔壁と前記振動板部材とを接合する工程と、
前記振動板部材の前記振動領域と前記圧電素子及び前記液室間の隔壁に対応する部位と前記支柱部材とを接着剤を介して加熱及び加圧して接合する工程と、を行う
構成とした。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る液体吐出ヘッド用振動板部材によれば、振動領域は液室間の隔壁と接合される部位よりも液室と反対方向に膨らんでいる構成としたので、流路板に接合した振動板部材と圧電素子及び支柱部材を加熱及び加圧によって接着剤接合するとき、振動領域が圧電素子で押圧されて寸法バラツキが吸収されることで確実に接合され、接合信頼性が向上し、ヘッドの滴吐出特性が安定化する。
【００１５】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する流路板と、本発明に係る液体吐出ヘッド用振動板部材と、液室を加圧する圧電素子及び複数の液室間の隔壁に対応する支柱部材とが接合されている構成としたので、安定した滴吐出特性が得られる。
【００１６】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、流路板の液室間の隔壁と振動板部材とを接合する工程と、振動板部材の振動領域と圧電素子及び液室間の隔壁に対応する部位と支柱部材とを接着剤を介して加熱及び加圧して接合する工程と、を行う構成としたので、安定した滴吐出特性が得られる液体吐出ヘッドを製造することができる。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高品質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す概略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】同ヘッドの圧電アクチュエータの斜視説明図である。
【図４】同アクチュエータの断面説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッド用振動板部材の説明に供する液室短手方向に沿う要部断面説明図である。
【図６】同振動板部材の製造方法の一例の説明に供する要部断面説明図である。
【図７】同振動板部材と圧電部材の接合工程の説明に供する要部断面説明図である。
【図８】比較例の説明に供する要部断面説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態の説明に供する要部断面説明図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の説明に供する側面説明図である。
【図１１】同機構部の要部平面説明図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す機構部全体の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの概略分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図、図３は圧電アクチュエータの斜視説明図、図４は同圧電アクチュエータの断面説明図である。
【００２０】
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板（流路部材）２と、振動板部材３と、圧電アクチュエータ４と、フレーム部材５とで構成され、ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって液室（流路）ユニット６が構成される。
ている。
【００２１】
ノズル板１には、液滴を吐出する複数のノズル１１が例えば６００ｄｐｉピッチで形成されている。複数のノズル１１の列（これを「ノズル列」という。）は４列配置している。また、ノズル板１の液滴吐出側の面には図示しないがフッ素系の撥水処理膜が形成されている。このノズル板１は、ＳＵＳなどの金属板（部材）で形成されている。なお、ノズル板１は１枚構成としないで複数枚を並べて配置した構成とすることもできる。
【００２２】
流路部材である流路板２には、ノズル１１が連通する液室２２などが形成されている。液室２２は、各ノズル１１に対応し、各ノズル列に対応して４列配置している。この流路板２は、ＳＵＳなどの金属板をプレス加工して形成している。
【００２３】
振動板部材３には、各液室２２に対応し、かつ各液室２２の一面を形成するダイヤフラム状の振動領域（ダイヤフラム部）３１が形成され、この振動領域３１には第１凸部３２が形成され、また、後述する図５に示すように、各液室２２の間の隔壁（液室間隔壁）１２２に対応して第２凸部３３が形成されている。
【００２４】
圧電アクチュエータ４は、１つのベース部材４１上に、各液室２２に対応する複数の圧電柱１４２ａ、１４２ｂを形成した４個の積層型圧電部材４２Ａ〜４２Ｄ（以下、区別しないときは「圧電部材４２）という。）を配置している。各圧電部材４２は、圧電層と内部電極とを交互に積層して内部電極を交互に異なる端面に引き出して端面電極に接続した部材に対し、ハーフカットダイシングを施して溝を形成することで、複数の圧電柱１４２ａ、１４２ｂ（区別しないときは「圧電柱１４２」という。）を一体的に分割形成したものである。
【００２５】
そして、圧電部材４２の複数の圧電柱１４２を、１本おきに（交互に）、駆動信号を印加する駆動圧電柱（以下、「駆動柱」ともいう。）１４２ａと、液室間隔壁を支持する支持部材（支柱部材）となる非駆動圧電柱（以下、「非駆動柱」ともいう。）１４２ｂとして使用し、各圧電部材４２の駆動柱４２ａの端面電極に駆動柱４２ａに対して駆動信号を伝達する信号伝達ケーブルとしてのＦＰＣケーブル４３Ａ〜４３Ｄ（以下、区別しないときは「ＦＰＣケーブル４３」という。）を半田接合している。
【００２６】
なお、圧電部材４２の両端面の端面電極のうち共通電極となる側はカットされない内部電極を通じて個別電極側の端面電極と同じ端面に引き回されているので、圧電部材４２の一方の端面側にＦＰＣケーブル４３を半田接合することができる。また、ここではハーフカットダイシングによって複数の圧電柱１４２が一体的な圧電部材を用いているが、個々の圧電柱に完全に分割した構成とすることもできる。
【００２７】
ベース部材４１の圧電部材４２を接合する側は、圧電柱１４２の並び方向（圧電柱の列に沿う方向）と直交する方向の断面形状が凹凸形状になるように形成され、それぞれの凸部４１ａの最上面に圧電部材４２が接合配置されている。ここでは、圧電柱１４２の列が４つであり、各凸部４１ａに２列ずつ配置できるので、ベース部材４１の断面形状は凹形状としている。なお、圧電素子柱の列数は４列に限るものではなく、１列以上であればよい。
【００２８】
また、ベース部材４１には圧電部材４２Ｂと４２Ｃとの間に貫通穴４４を形成し、ベース部材４１の端部に位置しない圧電部材４２Ｂに接続したＦＰＣケーブル４３Ｂと圧電素子部材４２Ｃに接続したＦＰＣケーブル４３Ｃとは、この貫通穴４４を通じてベース部材４１の背面側（圧電部材４２を接合する側と反対側）に引き出している。なお、ベース部材４１の端部に位置する圧電部材４２Ａに接続したＦＰＣケーブル４３Ａと圧電部材４２Ｄに接続したＦＰＣケーブル４３Ｄとは、そのまま、ベース部材４１の側面に沿って引き出されている。
【００２９】
ベース部材４１は、例えば樹脂などでも可能であるが、金属材料であることが好ましい。剛性の高い金属材料を採用することで、圧電柱１４２の振動が本体に伝達することを抑制することができる。また、金属材料でベース部材４１を形成することで、ベース部材４１の加工方法の選択範囲が広がり、例えばメタルインジェクションや引き抜き加工を採用することによってベース部材の材料、加工コストを低減することができるようになる。
【００３０】
フレーム部材５は、振動板部材３の供給口３３を介して各液室２２にインクを供給する共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを形成している。各共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５２Ｄには外部から図示しない供給路を介してインクが供給される。また、フレーム部材５にはベース部材４１を収納する収納部５２Ａ、５２Ｂを形成し、これらの収納部５２Ａ，５２Ｂ間の共通液室５１Ｂ、５１Ｃを形成する中央部分５３は、ベース部材４１の貫通穴４４を貫通している。このフレーム部材５は例えば樹脂部材で形成している。なお、フレーム部材５は複数の部材に分割することもできる。
【００３１】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱１４２ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱１４２ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３１が下降して液室２２の容積が膨張することで、液室２２内にインクが流入し、その後駆動柱１４２に印加する電圧を上げて駆動柱１４２を伸長させ、振動領域３１をノズル１１方向に変形させて液室２２の容積を収縮させることにより、液室２２内のインクが加圧され、ノズル１１からインクの滴が吐出（噴射）される。
【００３２】
そして、駆動柱１４２に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動領域３１が初期位置に復元し、液室２２が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室５１から液室２２内にインクが充填される。そこで、ノズル１１のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００３３】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
【００３４】
次に、この液体吐出ヘッドにおける振動板部材の詳細について図５を参照して説明する。なお、図５は圧電部材と接合する前の状態における振動板部材を流路板及び圧電部材などとともに示す液室短手方向（ノズル配列方向）に沿う要部断面説明図である。
【００３５】
振動板部材３には、前述したように、各液室２２の一面を形成するダイヤフラム状の振動領域（ダイヤフラム部）３１には第１凸部３２が形成され、また、各液室２２の間の隔壁（液室間隔壁）１２２に対応して第２凸部３３が形成されている。なお、前述したように、第１凸部３２には圧電部材４２の駆動柱１４２ａが接合され、第２凸部３３には圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂが接合される。
【００３６】
そして、この振動板部材３の振動領域３１は、段差部３４を設けることで、液室間隔壁１２２と接合される部位（隔壁接合部位）３５よりも液室２２と反対方向（圧電部材４２の方向）に膨らんでいる構成としている。
【００３７】
これにより、後述するように、振動板部材３を流路板２に接合した後圧電部材４２の駆動柱１４２ａ、非駆動柱１４２ｂと接着剤で加熱加圧接合するときに、振動領域３１が液室側方向に押し込まれて、第１凸部３２が確実に駆動柱１４２ａに当接するとともに、接着剤の塗布厚みのバラツキ、駆動柱１４２ａ、非駆動柱１４２ｂの高さのバラツキなどを吸収でき、接合信頼性が向上する。
【００３８】
ここで、この振動板部材３の製造方法について図６を参照して説明する。なお、図６は振動板部材のノズル配列方向の要部断面説明図である。
まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板５０１上にリソグラフィー技術を用いてレジストパターン５０２を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、レジストパターン５０２をマスクとし、ＩＣＰドライエッチング装置にて、シリコン基板５０１の等方性エッチングを行うことにより、シリコン基板５０１に凸部５０３及び凹部５０４を形成する。なお、このときのエッチング条件としては、ＳＦ６ガス３５０ｓｃｃｍ、コイルＲＦパワー２５００Ｗ、圧力１３０Ｐａ、プラテンパワー０Ｗ、エッチング深さは６μｍとした。
【００３９】
次に、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン５０２をアッシング装置を用いて除去し、次にＴｉをスパッタ装置を用いてＴｉ膜５０５を形成する。このときの膜厚は２０００Åとした。これにより、電鋳支持基板５０９を形成する。
【００４０】
次に、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン５０２をマスクとして、Ｔｉ膜５０５上に電鋳によりＮｉ膜５０６を成長させる。この時の膜厚は３μｍとした。これにより、Ｎｉ膜５０６にて、凸部５０３に対応する部位に振動領域３１が、凹部５０４に対応する部位に隔壁接合部位３５が形成される。
【００４１】
次に、図６（ｅ）に示すように、リソグラフィー技術を用いて厚さ３μｍのレジストパターン５０７を形成する。
【００４２】
そして、図６（ｆ）に示すように、レジストパターン５０７をマスクとして、Ｎｉ膜５０６上に電鋳により更にＮｉ膜を成長させる。これにより、振動領域３１に第１凸部３２が、隔壁接合部位３５に第２凸部３３が形成される。
【００４３】
次いで、図６（ｇ）に示すように、レジストパターン５０７を、アッシング装置を用いて除去する。
【００４４】
その後、図６（ｈ）に示すように、振動領域３１、第１凸部３２、第２凸部３３、隔壁接合部位３５などを有するＮｉ膜５１０を電鋳基板５０９より剥離する。これにより、振動領域３１が隔壁接合部位３５よりも液室２２と反対側に膨らんだＮｉ振動板である振動板部材３が完成する
【００４５】
次に、上述した振動板部材を用いた本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図７を参照して説明する。なお、図７は同製造方法における振動板部材と圧電部材の接合工程の説明に供する要部断面説明図である。
まず、図７（ａ）に示すように、ノズル板１、流路板２及び振動板部材３を接着剤５１にて接合して流路ユニット５０を完成する。
【００４６】
次いで、この流路ユニット５０の振動板部材３と、接着剤５２が塗布された圧電部材４２の駆動柱１４２ａ及び非駆動柱１４２ｂとを位置合わせして、加圧治具６０、６０による加圧と、加熱を行う。
【００４７】
加圧を行う前の段階で、振動板部材３の振動領域３１は隔壁接合部位３５よりも液室２２と反対側に膨らみ、第１凸部３２の接合面と第２凸部３３の接合面との間には段差Ｈが生じているので、振動領域３１の第１凸部３２の接合面が圧電部材４２の駆動柱１４２ａ側に接触した状態では、第２凸部３３の接合面は非駆動柱１４２ｂ側には接触していない状態（あるいは、接触しても押付け力が駆動柱１４２ａ側より小さい状態）となる。
【００４８】
この状態から加圧を行うと、振動板部材３の振動領域３１には流路板２の隔壁がないため、加圧力は、液室間隔壁１２２及び隔壁接合部位３１、第２凸部３３を通じて圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂに作用するが、振動領域３１と駆動柱１４２ａとの間には直接作用しない。
【００４９】
しかしながら、振動領域３１と隔壁接合部位３５との間には段差Ｈが生じていることから、振動板部材３の隔壁接合部位３５の第２凸部３３が圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂに当接するときに、振動領域３１が駆動柱１４２ａによって矢示方向に液室側に押し込まれた状態になって、第１凸部３２及び第２凸部３３と駆動柱１４２ａ，非駆動柱１４２ｂがそれぞれ接着剤５０で接合されることになる。
【００５０】
つまり、振動板部材３と圧電部材４２との接合時に、振動板部材３の振動領域３１が液室側に段差分Ｈの範囲内で押し込み可能であることにより、塗布された接着剤５０の厚み、圧電部材４２の駆動柱１４２ａ，非駆動柱１４２ｂの高さ、振動板部材３の第１凸部３１、第２凸部３３の高さなどの部品ばらつきが吸収される。それとともに、振動領域３１が押し込まれることによる復元力によって駆動柱１４２ａにある程度の加圧力を発生させることができる。これにより、加圧治具６０による加圧力が直接作用しない振動領域３１と駆動柱１４２ａとを確実に接合することができる。
【００５１】
ここで、図８に示す比較例を説明する。この比較例は、振動板部材３の振動領域３１に段差部がなく隔壁接合部位３５と平坦面に形成されているものである。このような構成にあっては、振動板部材３と圧電部材４２とを加熱、加圧接合するとき、加圧治具６０による加圧力６５は、加圧力は、液室間隔壁１２２及び隔壁接合部位３１、第２凸部３３を通じて圧電部材４２の非駆動柱１４２ｂに作用するが、振動領域３１と駆動柱１４２ａとの間には直接作用しないため、塗布された接着剤５０の厚み、圧電部材４２の駆動柱１４２ａ，非駆動柱１４２ｂの高さ、振動板部材３の第１凸部３１、第２凸部３３の高さなどの部品ばらつきがあると、第１凸部３１と駆動柱１４２ａとの接合が不十分なるおそれがある。
【００５２】
このように、この液体吐出ヘッド用振動板部材は、振動領域は液室間の隔壁と接合される部位よりも液室と反対方向に膨らんでいる構成とされているので、流路板に接合した振動板部材と圧電素子及び支柱部材を加熱及び加圧によって接着剤接合するとき、振動領域が圧電素子で押圧されて寸法バラツキが吸収されることで確実に接合され、接合信頼性が向上し、ヘッドの滴吐出特性が安定化する。
【００５３】
そして、この液体吐出ヘッド用振動板部材と使用して、液滴を吐出するノズルが連通する液室を形成する流路板と、本発明に係る液体吐出ヘッド用振動板部材と、液室を加圧する圧電素子及び複数の液室間の隔壁に対応する支柱部材とが接合されて液体吐出ヘッドを構成することで、安定した滴吐出特性が得られる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９を参照して説明する。なお、図９は同ヘッドのノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。
本実施形態では、圧電部材４２は、ノズル配列ピッチで駆動柱１４２ａを形成し、駆動柱１４２ａ、１４２ａ間の液室間隔壁１２２に対応する部位に支柱部材１４５を接着剤５３にて接合している。
【００５５】
つまり、第１実施形態の場合には、ノズル配列ピッチＰの２倍のピッチで圧電柱１４２を形成する必要があるために、ダイシング時の圧電柱の倒れなどが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態のように、支柱部材を圧電部材とは別の部材で形成することにより、圧電部材４２に形成する圧電柱１４２（駆動柱１４２ａ）をノズル配列ピッチＰで形成することができ、ダイシング時の圧電柱の倒れなどが低減してコストを低減できる。  
【００５６】
なお、この構成においては、支柱部材１４５の高さＹにバラツキが生じても、前記第１実施形態で説明したように、振動板部材３の振動領域３１が前述した段差Ｈの範囲内で変位できることから、支柱部材１４５の高さのばらつきも吸収できる。
【００５７】
上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。
【００５８】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の説明に供する側面説明図、図１１は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００５９】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６０】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【００６１】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００６２】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００６３】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００６４】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、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。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００６５】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００６６】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００６７】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６８】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００６９】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００７０】
このとき、帯電ローラ２５６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２５１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２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００７１】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２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２４２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２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００７２】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出を行って高画質画像を形成することができる。
【００７３】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同装置の機構部全体の概略構成図である。
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４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【００７４】
また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７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４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７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４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【００７５】
ここで、画像形成部４０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１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４１３に装着している。
【００７６】
また、各記録ヘッド４１１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４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」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４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。
【００７７】
なお、ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色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インクを供給する液体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。
【００７８】
給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１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４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。
【００７９】
また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。
【００８０】
搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した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。
【００８１】
この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。
【００８２】
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３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４３４と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
【００８３】
そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【００８４】
このように、この画像形成装置においては、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出を行って、高速で、高画質画像を形成することができる。
【００８５】
なお、上記実施形態では本発明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にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  ノズル板
２  流路部材（流路板）
３  振動板部材
４  圧電アクチュエータ
５  フレーム部材
１１  ノズル
１２、１２Ａ〜１２Ｄ  ノズル列
２２  液室
１２２  液室間隔壁
３１  振動領域
３２  第１凸部
３３  第２凸部
３５  液室間隔壁接合部
４１  ベース部材
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ  圧電部材
１４２ａ  駆動柱（圧電素子）
１４２ｂ  非駆動柱（支柱部材）
２３３  キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ  記録ヘッド
４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ  記録ヘッド
【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】
2012192640.tif 000010
【図９】
2012192640.tif 000011
【図１０】
2012192640.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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