(57)【要約】【課題】ノズルが高密度化して振動板部材におけるダイアフラム部の幅が狭くなったとしても、ダイアフラム部の膜厚を薄くすることなく良好な変位が得られる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】電気機械変換素子１２の変位で変形するダイアフラム部と、該ダイアフラム部の変形によって圧力が生じる液室６とを有し、前記ダイアフラム部は、液室６に圧力を発生させるダイアフラム駆動部３ｃと、該ダイアフラム駆動部以外の領域であるダイアフラム非駆動部３ｄを有し、ダイアフラム駆動部３ｃとダイアフラム非駆動部３ｄは異なる金属であり、ダイアフラム駆動部３ｃはダイアフラム非駆動部３ｄよりも低硬度であることを特徴とする。【選択図】図４
2017193141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子の変位で変形するダイアフラム部と、該ダイアフラム部の変形によって圧力が生じる液室とを有し、
前記ダイアフラム部は、前記液室に圧力を発生させるダイアフラム駆動部と、該ダイアフラム駆動部以外の領域であるダイアフラム非駆動部を有し、
前記ダイアフラム駆動部と前記ダイアフラム非駆動部は異なる金属であり、
前記ダイアフラム駆動部は前記ダイアフラム非駆動部よりも低硬度であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ダイアフラム部の前記電気機械変換素子側に、前記ダイアフラム駆動部及びダイアフラム非駆動部それぞれに前記電気機械変換素子と対応する凸部が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３】
前記液室は、前記ダイアフラム部により一側が構成され、
前記ダイアフラム駆動部と前記ダイアフラム非駆動部との境界が前記液室に面していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ダイアフラム駆動部のビッカース硬度は、前記ダイアフラム非駆動部のビッカース硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記ダイアフラム駆動部とダイアフラム非駆動部は、異なるめっき金属であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ダイアフラム駆動部は、スズ、インジウム、亜鉛、金、銀、銅及び光沢剤無添加ニッケル系めっきから選ばれる、単一又は二つ以上の合金めっきで形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記ダイアフラム非駆動部は、ニッケル系合金めっき又は光沢剤添加めっきで形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド又は請求項８に記載の液体吐出ユニットを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。
【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（例えばインクジェット記録装置）が知られている。
【０００３】
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。
【０００４】
液体吐出ヘッドでは、液滴が吐出されるノズルに連通する液室（個別液室、加圧室、加圧液室、圧力室などとも称される。）に圧力発生手段（電気機械変換素子等）が振動板（特にダイアフラム）を介して圧力を発生させて液滴が吐出される。インクジェット方式の画像形成装置に用いられる振動板のダイアフラムは数μｍの薄膜構造をしており、ダイアフラムの膜厚を薄く（硬度を低く）することで吐出特性が向上できる。
【０００５】
しかし、ノズルが高密度になるとダイアフラムの幅が狭くなり、効率的に排除液室体積を得るにはダイアフラムの硬度をさらに下げる（膜厚を薄くする）必要がある。振動板において、電鋳などでめっき膜を形成する場合、めっき膜を薄くしていくと膜自体に欠陥が発生し、ピンホールが開いてしまう問題がある。そのため、ダイアフラムの薄膜化には限界があり、振動板を電鋳などで形成するには高密度化の限界がある。
【０００６】
特許文献１には、高速印写に対応する、クロストークを低減する目的で、振動板のダイアフラム部に高硬度の金属、ダンパー部に低硬度の金属を用いて形成することが開示されている。ここでは、振動板のダイアフラム部をビッカース硬度Ｈｖ３００〜１２００の金属、ダンパー部をビッカース硬度Ｈｖ１５０〜２５０の金属で形成することが開示されている。
【０００７】
しかし、特許文献１のように振動板を硬度が異なる金属で形成する方法では、ノズルを高密度化してダイアフラム幅が狭くなっていくと、吐出に必要なダイアフラム変位が得られない問題がある。また、振動板における駆動部の硬度と非駆動部の硬度はそれぞれで求められる硬度が異なっているため、１層目全てを柔らかい金属で成膜すると、非駆動部の硬度が低下する問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、ノズルが高密度化して振動板部材におけるダイアフラム部の幅が狭くなったとしても、ダイアフラム部の膜厚を薄くすることなく良好な変位が得られる液体吐出ヘッド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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドは、電気機械変換素子の変位で変形するダイアフラム部と、該ダイアフラム部の変形によって圧力が生じる液室とを有し、前記ダイアフラム部は、前記液室に圧力を発生させるダイアフラム駆動部と、該ダイアフラム駆動部以外の領域であるダイアフラム非駆動部を有し、前記ダイアフラム駆動部と前記ダイアフラム非駆動部は異なる金属であり、前記ダイアフラム駆動部は前記ダイアフラム非駆動部よりも低硬度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ノズルが高密度化して振動板部材におけるダイアフラム部の幅が狭くなったとしても、ダイアフラム部の膜厚を薄くすることなく良好な変位が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の説明に供する同ヘッドの外観斜視説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【図４】液体吐出ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う一例の断面説明図である。
【図５】同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う駆動時の断面説明図である。
【図６Ａ】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面説明図である。
【図６Ｂ】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面説明図である。
【図７】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための他の断面説明図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する側面説明図である。
【図９】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドは、電気機械変換素子の変位で変形するダイアフラム部と、該ダイアフラム部の変形によって圧力が生じる液室とを有し、前記ダイアフラム部は、前記液室に圧力を発生させるダイアフラム駆動部と、該ダイアフラム駆動部以外の領域であるダイアフラム非駆動部を有し、前記ダイアフラム駆動部と前記ダイアフラム非駆動部は異なる金属であり、前記ダイアフラム駆動部は前記ダイアフラム非駆動部よりも低硬度であることを特徴とする。
【００１４】
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一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【００１５】
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板（液室基板）２と、薄膜部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、このヘッドのフレームを構成する共通流路部材としてフレーム部材２０とを備えている。
【００１６】
ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって、液滴を吐出する複数のノズル４に連なって通じる個別流路としても液室（個別液室、加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６に液体を供給する流体抵抗部を兼ねた液体供給路７と、液体供給路７に連なる液体導入部８とを形成している。
【００１７】
そして、フレーム部材２０の共通流路としての共通液室１０から振動板部材３に形成したフィルタ部９を通じて、液体導入部８、液体供給路７を経て複数の液室６に液体を供給する。
【００１８】
ここで、ノズル板１は、ニッケル（Ｎｉ）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（電鋳）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。ノズル板１には、各液室６に対応して例えば直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板２と接着剤接合している。また、このノズル板１の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。
【００１９】
流路板２は、単結晶シリコン基板をエッチングして、液室６、液体供給路７、液体導入部８などを構成する溝部を形成している。なお、流路板２は、例えばＳＵＳ基板などの金属板を酸性エッチング液でエッチングし、あるいはプレスなどの機械加工を行って形成することもできる。
【００２０】
振動板部材３は、流路板２の液室６の壁面を形成する壁面部材を兼ね、液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を有している。
【００２１】
そして、この振動板部材３の液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。
【００２２】
この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。
【００２３】
圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱（駆動柱）１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱（非駆動柱）１２Ｂとして区別している。
【００２４】
そして、駆動柱１２Ａを振動板部材３の振動領域３０に形成した島状の凸部３ａに接合している。また、非駆動柱１２Ｂを振動板部材３の凸部３ｂに接合している。
【００２５】
この圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。
【００２６】
フレーム部材２０は、例えばエポキシ系樹脂あるいは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、図示しないヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。
【００２７】
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１２Ａ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１２Ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３０が下降して液室６の容積が膨張することで、液室６内に液体が流入し、その後駆動柱１２Ａに印加する電圧を上げて駆動柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４方向に変形させて液室６の容積を収縮させることにより、液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液滴が吐出（噴射）される。
【００２８】
そして、駆動柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液体供給路７を通じて液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４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。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、本発明の詳細、特に振動板部材３の詳細について、さらに図４、図５を参照して説明する。図４は、上記実施形態における液体吐出ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う一例の断面説明図である。図５は、同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う断面説明図において、駆動時の様子を模式的に説明した図である。
【００３１】
図４では、上記と同様に、ノズル板１、流路板２、振動板部材３、圧電部材１２、ベース部材１３等が図示されており、流路板２には液室６が設けられている。圧電部材１２は、液室６内に圧力を発生させる駆動柱１２Ａと液室６の隔壁に位置する非駆動柱１２Ｂとを有している。そして、上述したように駆動柱１２Ａを振動板部材３の振動領域３０に形成した島状の凸部３ａに接合している。また、非駆動柱１２Ｂを振動板部材３の凸部３ｂに接合している。
【００３２】
図５に示されるように、駆動柱１２Ａが駆動することによって、ダイアフラム駆動部３ｃが撓み、液室６に圧力が発生する。これにより、液室６内の液体がノズル４から液滴１６として吐出される。
【００３３】
本実施形態における振動板部材３は、液室６に圧力を発生させるダイアフラム駆動部３ｃと、該ダイアフラム駆動部３ｃ以外の領域であるダイアフラム非駆動部３ｄとを有している。本実施形態では、ダイアフラム駆動部３ｃとダイアフラム非駆動部３ｄは異なる金属であり、ダイアフラム駆動部３ｃはダイアフラム非駆動部３ｄよりも低硬度となっている。
【００３４】
上記のように、ダイアフラム駆動部３ｃとダイアフラム非駆動部３ｄを異なる金属とし、ダイアフラム駆動部３ｃはダイアフラム非駆動部３ｄよりも低硬度とすることにより、ダイアフラム部の膜厚を薄くせずにダイアフラム駆動部３ｃの硬度を低減することができる。このため、ダイアフラム部の硬度を保つことができ、ノズルが高密度化してダイアフラム部の幅が狭くなったとしても、ダイアフラム部の膜厚を薄くすることなく良好な変位を得ることができる。さらに、一のノズル・液室における吐出が、隣接するノズル・液室における吐出に影響することを抑制することができる。
【００３５】
図示されるように、本実施形態における振動板部材３には、ダイアフラム部３ｃ、３ｄの圧電部材１２（電気機械変換素子）側に、ダイアフラム駆動部３ｃ及びダイアフラム非駆動部３ｄそれぞれに圧電部材１２と対応するオーバーハング形状の凸部３ａ、３ｂが形成されている。凸部３ａは圧電部材１２における駆動圧電柱１２Ａと対応するように、凸部３ｂは圧電部材１２における非駆動柱１２Ｂと対応するように形成されている。
【００３６】
ダイアフラム駆動部３ｃのビッカース硬度は、ダイアフラム非駆動部３ｄのビッカース硬度よりも小さいことが好ましい。
ダイアフラム駆動部３ｃのビッカース硬度としては、Ｈｖ３〜３００が好ましく、Ｈｖ７〜３００がより好ましく、Ｈｖ７〜１５０がさらに好ましい。この場合、ダイアフラム部の膜厚を薄くせずに高密度の液体吐出ヘッドの吐出がより向上する。
【００３７】
ダイアフラム駆動部３ｃとダイアフラム非駆動部３ｄは異なるめっき金属であることが好ましい。ダイアフラム駆動部３ｃに柔らかいめっき金属を用いることで、ダイアフラム部の膜厚を薄くしなくても硬度を低減することができる。
【００３８】
ダイアフラム駆動部３ｃとしては、適宜変更することが可能であるが、例えばスズ、インジウム、亜鉛、金、銀、銅及び光沢剤無添加ニッケル系めっきから選ばれる、単一又は二つ以上の合金めっきで形成されていることが好ましい。
【００３９】
ダイアフラム非駆動部３ｄとしては、適宜変更することが可能であるが、ニッケル系合金めっき又は光沢剤添加めっきで形成されていることが好ましい。
【００４０】
また、本発明によれば、ダイアフラム駆動部が低硬度の金属であるため、振動板の膜厚を従来通り（例えば３μｍ程度）のまま、変位量を大きくすることができる。膜厚を薄くしたり、溝を掘ったりすることで変位量を大きくすることは可能であるが、実際に製造してみると、ピンホールが開くため歩留まりは大幅に低下してしまう。実際、膜厚を薄くする方法は現実的ではない。
【００４１】
また、ダイアフラム部を全て低硬度の金属のみで形成した場合、隣接する駆動部の吐出にまで影響が生じてしまう。これに対し、本発明によれば、駆動部と非駆動部の硬度が異なっているため、隣接する駆動部の吐出にまで影響がでることを抑制することができ、高密度の液体吐出ヘッドを実現することができる。
【００４２】
（製造方法）
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について、例を挙げて説明する。
図６Ａ及び図６Ｂに本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一実施形態を説明するための模式図を示す。また、図７に、図６Ａ、図６Ｂにおける工程を上図から見た場合の要部模式図を示す。図７（ｄ）、（ｆ）、（ｉ）はそれぞれ図６Ａ、図６Ｂの（ｄ）、（ｆ）、（ｉ）に対応する。
【００４３】
図６Ａ（ａ）に示すように、例えばＳＵＳ基板やシリコンウェハ等である電鋳支持基板１９に、例えばＡｕ、Ｔｉ、Ｃｕ等のシード層２１を形成する。
図６Ａ（ｂ）に示すように、シード層２１上にレジスト２２をパターン形成する。ここでは、ダイアフラム非駆動部３ｄに相当する部分が窓となるようにパターン形成されている。
図６Ａ（ｃ）に示すように、レジストパターンの窓となる部分に高硬度金属２３を成膜する。高硬度金属２３を成膜する方法としては、適宜変更することが可能であるが、例えば電鋳等が挙げられる。
図６Ａ（ｄ）に示すように、電鋳支持基板１９上のレジスト２２を除去する。
図６Ａ（ｅ）に示すように、低硬度金属２４を成膜する。低硬度金属２４の成膜方法としては、適宜変更することが可能であるが、例えば電鋳等が挙げられる。
【００４４】
図６Ｂ（ｆ）に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨）等を行うことにより、平坦化加工を行う。
図６Ｂ（ｇ）に示すように、平坦化加工を行った後の表面に、レジスト２２をパターン形成する。ここでのパターニングは、高硬度金属２３に相当する箇所だけではなく、低硬度金属２４に相当する箇所にも窓となるようにパターン形成する。後の工程で形成される凸部３ａ、３ｂがダイアフラム駆動部３ｃ及びダイアフラム非駆動部３ｄに形成されるようにパターニングする。
図６Ｂ（ｈ）に示すように、電鋳等を行うことにより、レジストパターンの窓から高硬度金属２３が突出するように成膜する。このとき、エッジ効果によりパターンの表面方向にも肥大するため、オーバーハング形状の凸部３ａ、３ｂが形成される。なお、本実施形態では、厚さ７〜２０μｍのオーバーハング形状の凸部３ａ、３ｂの形成を１回としているが、２回以上繰り返してもよい。
図６Ｂ（ｉ）に示すように、平坦化加工後の表面のレジスト２２を除去する。
図６Ｂ（ｊ）に示すように、電鋳支持基板１９から剥離することにより、振動板部材３を形成することができる。形成した振動板部材３は圧電部材１２やノズル板１と接合され、本実施形態における液体吐出ヘッドを形成することができる。
【００４５】
なお、図７（ｉ）に示されるように、本実施形態における液体吐出ヘッドはダンパー３２を有していてもよい。この場合、液室の圧力をより適正に保つことができ、吐出性が向上する。また、図７では高硬度金属２３は２列図示されており、上段と下段で位置がそろっているが、位置をずらしてもよい。
【００４６】
また、図７（ｉ）では、オーバーハング形状の凸部３ａの周りにダイアフラム駆動部３ｃが図示されているが、あくまでも模式的に図示するものであり、これに限られるものではない。
【００４７】
本発明に係る製造方法によれば、振動板部材３におけるダイアフラム部の膜厚を薄くすることなく製造できるため、部品製造時に膜厚を薄くすることで発生しやすくなるピンホールの発生を抑制することができる。また、振動板としてのハンドリング性・組立て性の低下を抑制できる。
【００４８】
次に、本発明に係る液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について説明する。
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【００４９】
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
【００５０】
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【００５１】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【００５２】
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【００５３】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【００５４】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【００５５】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【００５６】
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
【００５７】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【００５８】
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【００５９】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【００６０】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【００６１】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【００６２】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【００６３】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【００６４】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【００６５】
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【００６６】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【００６７】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一実施形態について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同装置の機構部の全体構成を説明する側面説明図、図９は同機構部の要部平面説明図である。本実施形態では画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。
【００６８】
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。
【００６９】
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ユニット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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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はガイド部材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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質画像を形成することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  ノズル板
２  流路板（液室基板）
３  振動板部材
３ａ、３ｂ  凸部
３ｃ  ダイアフラム駆動部
３ｄ  ダイアフラム非駆動部
４  ノズル
６  液室
７  液体供給路
８  液体導入部
９  フィルタ部
１０  共通液室
１１  圧電アクチュエータ
１２  圧電部材
１２Ａ  駆動圧電柱（駆動柱）
１２Ｂ  非駆動圧電柱（非駆動柱）
１３  ベース部材
１５  ＦＰＣ
１６  液滴
１９  電鋳支持基板
２０  フレーム部材
２１  シード層
２２  レジスト
２３  高硬度金属
２４  低硬度金属
３０  振動領域
２０２  給紙トレイ
２０３  排紙トレイ
２１０  インクカートリッジ
２２１Ａ、２２１Ｂ  側板
２２４  供給ユニット
２３１、２３２  ガイドロッド
２３３  キャリッジ
２３４  記録ヘッド
２３４ａ、２３４ｂ  液体吐出ヘッド
２３５  サブタンク
２３６  供給チューブ
２４１  用紙積載部
２４２  用紙
２４３  給紙コロ
２４４  分離パッド
２４５  ガイド部材
２４６  カウンタローラ
２４７  搬送ガイド部材
２４８  押さえ部材
２４９  先端加圧コロ
２５１  搬送ベルト
２５２  搬送ローラ
２５３  テンションローラ
２５６  帯電ローラ
２６１  分離爪
２６２  排紙ローラ
２６３  排紙コロ
２７１  両面ユニット
２７２  手差しトレイ
２８１  維持回復機構
２８２  キャップ
２８３  ワイパーブレード
２８４  空吐出受け
２８８  空吐出受け
２８９  開口部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特許第３４９６７９７号公報
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2017193141.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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