(57)【要約】      （修正有）【課題】共通液室の圧力変化を抑制するとともに液滴の吐出効率の向上を図る液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】複数のノズル孔１ａが形成されたノズル板１と、各ノズル孔１ａに連通する個別圧力液室５ｂが形成された液室形成板５と、個別圧力液室５ｂに連通する共通液室１５ａが形成されたフレーム１５と、個別圧力液室５ｂに対向して配置され、ノズル孔１ａから液滴を吐出ためのダイアフラム１０ａ、及び共通液室１５ａに臨ませて配置され、共通液室内１５ａの圧力変化を抑制するためのダンパー１０ｅが形成された振動板１０とを有し、ダンパー１０ｅの厚みをダイアフラム１０ａの厚みよりも薄く形成する。【選択図】図１
2017081090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル孔が形成されたノズル板と、
前記各ノズル孔に連通する個別圧力液室が形成された液室形成板と、
前記個別圧力液室に連通する共通液室が形成されたフレームと、
前記個別圧力液室に対向して配置され、ノズル孔から液滴を吐出させるためのダイアフラム、及び前記共通液室に臨ませて配置され、共通液室内の圧力変化を抑制するための圧力抑制手段が形成された振動板とを有し、
前記圧力抑制手段の厚みは前記ダイアフラムの厚みよりも薄いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
複数のノズル孔が形成されるノズル板と、
前記各ノズル孔に連通する個別圧力液室が形成される液室形成板と、
前記個別圧力液室に連通する共通液室が形成されるフレームと、
前記個別圧力液室に対向して配置され、ノズル孔から液滴を吐出させるためのダイアフラム、及び前記共通液室に臨ませて配置され、共通液室内の圧力変化を抑制するための圧力抑制手段が形成される振動板とを有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記圧力抑制手段の厚みを前記ダイアフラムの厚みよりも薄く形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧力抑制手段をエッチング法により薄く形成することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記ダイアフラムをスパッタ法により厚く形成することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記ダイアフラムを蒸着法により厚く形成することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドを有す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】
従来、例えばインクジェットプリンタに用いられる液滴吐出ヘッドとして、液体吐出ヘッドとした名称において特許文献１に開示された構成のものがある。図１０（Ａ）は、従来の液滴吐出ヘッドの壁面部材（振動板）を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。
【０００３】
特許文献１に開示されている液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する際に生じる圧力変化を抑制するために、共通液室内に圧力抑制手段を設けた構成のものである。
すなわち、液滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル板と、そのノズル孔に連通する複数の個別流路を形成する液室形成板と、それらの個別流路に液体を供給する共通液室と、それら個別流路のうちの一部の壁面を形成する壁面部材（振動板）１００とを備えたものである。
【０００４】
また、上記の共通液室は、壁面部材１００を挟んで個別流路が形成されている面側と反対の面側に形成されている。そして、その壁面部材１００に、共通液室の壁面の一部をなす変形可能なダンパー領域（ダンパー）１０１と、そのダンパー領域１０１を上記ノズルの配列方向において複数の領域に分割する補強領域１０２とを設けている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ダンパー領域１０１は、個別流路の部材の撓みを抑制する目的において、一つの壁面部材１００上に互いに同じ厚みにして配置されており、また、個別流路上にダイアフラム（図示しない）を設けている。
【０００６】
ところで、上記共通液室内から液滴を吐出する際に生じる圧力変化（圧力波）を抑制する手段の一つとして、その共通液室に配置したダンパー領域１０１を極力薄くする構成が知られている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の液滴吐出ヘッドでは、共通液室内に設けたダンパー領域１０１を壁面部材１００と一体形成している。そのため、共通液室のダンパーと壁面部材１００のダイアフラムの厚さが均一化してしまい、共通液室に配置したダンパーを薄くすることによって共通液室の圧力変化を抑制しつつ、ダイアフラムを厚くして吐出効率の向上を同時に図ることが難しい。
【０００８】
そこで本発明は、共通液室の圧力変化を抑制するとともに液滴の吐出効率の向上を同時に図ることができる液滴吐出ヘッドの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための請求項１に記載した本発明は、複数のノズル孔が形成されたノズル板と、前記各ノズル孔に連通する個別圧力液室が形成された液室形成板と、前記個別圧力液室に連通する共通液室が形成されたフレームと、前記個別圧力液室に対向して配置され、ノズル孔から液滴を吐出させるためのダイアフラム、及び前記共通液室に臨ませて配置され、共通液室内の圧力変化を抑制するための圧力抑制手段が形成された振動板とを有し、前記圧力抑制手段の厚みは前記ダイアフラムの厚みよりも薄いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、共通液室の圧力変化を抑制するとともに液滴の吐出効率の向上を同時に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す正断面図である。
【図２】同上の第一の実施形態に係る液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の上面図である。
【図３】同上の第一の実施形態に係る液滴吐出ヘッドに用いられる液室形成板の上面図である。
【図４】同上の第一の実施形態に係る液滴吐出ヘッドに用いられる振動板の上面図である。
【図５】図４に示すＩ‐Ｉ線に沿う断面図である。
【図６】一実施形態に係る画像形成装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す正断面図である。
【図８】同上の第二の実施形態に係る液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の上面図である。
【図９】同上の第二の実施形態に係る液滴吐出ヘッドに用いられる液室形成板の上面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、従来の液滴吐出ヘッドの壁面部材を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す正断面図、図２は、その液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の上面図である。また、図３は、その液滴吐出ヘッドに用いられる液室形成板の上面図である。
【００１３】
第一の実施形態に係る液滴吐出ヘッドＡ１は、ノズル板１、液室形成板５、振動板１０、フレーム１５、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）２０、圧電素子２５及びこの圧電素子２５を支持するベース３０を有して構成されている。
【００１４】
ノズル板１は、図２に示すように上面視長方形に形成されており、これに複数のノズル孔１ａが互いに所要の間隔にし、かつ、長辺縁に沿って配列形成されている。このノズル板１に上記液室形成板５が重ね合わされている。
【００１５】
液室形成板５は、図３に示すように上面視長方形に形成されており、上記ノズル孔１ａに連通する複数の個別圧力液室５ｂとともに、流体抵抗部５ａが互いに所要の間隔にして形成されている。
【００１６】
図４は、上記の液滴吐出ヘッドＡ１に用いられる振動板の上面図、図５は、図４に示すＩ‐Ｉ線に沿う断面図である。
振動板１０は、図４に示すように上面視長方形に形成されており、第一層目となるダイアフラム１０ａ、第二層１０ｂ、第三層１０ｃの３層構造よりなる領域、フィルタ１０ｄ、共通液室１５ａ内の圧力変化を抑制するための圧力抑制手段である複数のダンパー（以下、単に「ダンパー」という。）１０ｅ等により構成されている。
【００１７】
振動板１０の上記した個別圧力液室５ｂに臨む位置に、換言すると、個別圧力液室５ｂ上には振動領域１０ｇが設けられている。本実施形態においては、この振動領域１０ｇのダイアフラム１０ａを蒸着法により厚く形成している。
ダンパー１０ｅは、下記の共通液室１５ａに臨むようにして、振動板１０の長辺縁部に沿って配列形成されている。換言すると、ダンパー１０ｅは、ダイアフラム１０ａの両外側に配列されている。換言すると、ダンパー１０ｅを共通液室１５ａの端部（個別流路の流路プレートから外れた位置）に設けている。これにより、フレーム１５部分において圧力変化（圧力波）を抑制しているのである。
【００１８】
本実施形態においては、ダンパー１０ｅの厚みをダイアフラム３ａの厚みよりも薄く形成している。具体的には、エッチング法により、ダンパー１０ｅの厚みをダイアフラム１０ａの厚みよりも薄く形成している。
【００１９】
フレーム１５は共通液室１５ａを形成した断面下向き凹形のものであり、上記した振動板１０の長辺縁部に配置されている。
圧電素子２５は、上記個別圧力液室５ａに圧力変動を与えるものである。本実施形態において示す圧電素子２５は積層型のものであり、個別圧力液室５ａに対向させて上記ベース３０に固定されている。なお、符号２５ａで示すものは電極である。
【００２０】
次に、上述した液滴吐出ヘッドＡ１を用いた画像形成装置について、図６を参照して説明する。図６は、一実施形態に係る画像形成装置の回路構成を示すブロック図である。
制御部５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、不揮発性メモリ５４、カスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）５５、画像形成制御部５６、モータ駆動部５７、ＡＣバイアス供給部５８等がバスを介して内部接続されている。
また、上記のバスには、操作パネル６０、ホストインターフェース６１やインターフェース部６３、プリンタドライバ６２ａ等が外部接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ５１は、所要のプログラムの実行により本装置全体の制御中枢となるものである。ＲＯＭ５２は、上記のＣＰＵ５１が実行するデータ生成に関わるプログラム、その他のプログラム等のデータを格納している。
【００２２】
ＲＡＭ５３は、画像データ等を一時格納しているとともに、不揮発性メモリ５４は、本装置の電源が遮断されている間においてもデータを保持するための書き換え可能なものである。カスタムＩＣ５５は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理している。
【００２３】
画像形成制御部５６は、上述した液滴吐出ヘッドＡ１を駆動制御するためのデータ転送や駆動信号を発生させる機能を有しており、これの出力側にはキャリッジ５９が接続されている。
キャリッジ５９は、上述した液滴吐出ヘッドＡ１、これの圧電素子２５の駆動信号を出力するためのヘッドドライバ５９ａを有している。
【００２４】
モータ駆動部５７は、キャリッジ５９を移動させるためのものであり、これの出力側には、キャリッジ５９を移動走査するための主走査モータ５７ａ、搬送ベルト５７ｂを周回移動させる副走査モータ５７ｃ及び維持回復モータ５７ｄが接続されている。
維持回復モータ５７ｄは、維持回復機構のキャップ部材やワイパ部材（いずれも図示しない）等を駆動するためのものである。
【００２５】
ＡＣバイアス供給部５８の出力側には帯電ローラ５８ａが接続されており、その帯電ローラ５８ａにＡＣバイアスを印加するようになっている。
操作パネル６０は、本装置に必要な情報の入力及び表示を行うためのものである。
【００２６】
ホストインターフェース６１は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読み取り装置、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト６２側から、ケーブルやネットワークを介してデータ、信号の送受を行うためのものである。
【００２７】
ＣＰＵ５１は、ホストインターフェース６１に含まれる受信バッファ内の画像データ（印刷データ）を読み出して解析し、カスタムＩＣ５５において必要な画像処理、データの並び替え処理等を行う。
そして、ＣＰＵ５１は、カスタムＩＣ５５で処理した画像データを画像形成制御部５６からヘッドドライバ５９ａに転送する。なお、画像を出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６２側のプリンタドライバ６２ａで行なうことも、制御部５０で行なうこともできる。
【００２８】
画像形成制御部５６は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定等に必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号等をヘッドドライバ５９ａに出力する。
また、画像形成制御部５６は、ＲＯＭ５２に格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器と、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部とを含む。
このような画像形成制御部５６は、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ５９ａに対して出力している。
【００２９】
ヘッドドライバ５９ａは、シリアルに入力される液滴吐出ヘッドＡ１の１行分に相当する画像データに基づいて画像形成制御部５６から与えられる駆動波形を構成するパルスを選択して、吐出パルスを有する駆動信号を生成する。
このヘッドドライバ５９ａは、液滴吐出ヘッドＡ１の液滴を吐出させるための圧電素子２５に対して、生成した駆動信号を印加することにより、その液滴吐出ヘッドＡ１を駆動する。
このとき、駆動信号の波形を構成するパルスの一部又は全部或いはパルスを形成する波形用要素の全部又は一部を選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴等、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００３０】
インターフェース部６３の入力側にはセンサ群６４が接続されている。そのインターフェース部６３によってセンサ群６４からの情を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、画像形成制御部５６、モータ駆動部５７及びＡＣバイアス供給部５８の制御に供している。
センサ群６４は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチ等である。
【００３１】
上述した一実施形態によれば、共通液室１５ａに配置したダンパー１０ｅの厚みとダイアフラム１０ａの厚みに違いを持たせられ、これにより次の効果を得ることができる。
すなわち、ダンパー１０ｅは薄ければ薄いほど圧力の抑制を効率的に行うことができる。これに対して、ダイアフラム１０ａは薄ければ薄いほどよいというわけではなく、薄くなるほどコンプライアンスが大きくなって、液室固有の共振周期Ｔｃが大きくなってしまう。
【００３２】
そうなると、単位時間当たりに吐出可能な滴体積も減少してしまう可能性があり、ダイアフラム１０ａが薄いことが必ずしもよいことではないことが分かる。そこで、本発明では、ダンパー１０ｅは薄く形成し、ダイアフラム１０ａはダンパー１０ｅと比較して厚く形成することにより、効率的な圧力変動の抑制と吐出効率の向上を両立させている。
【００３３】
共通液室１５ａと個別圧力液室５ｂとの間にフィルタ１０ｄを配置しているので、共通液室に生じた過度な圧力伝播をフィルタ１０ｄがない場合に比べ効果的に抑制できる。
【００３４】
次に、第二の実施形態に係る本発明について、図７〜９を参照して説明する。図７は、本発明の第二の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す正断面図、図８は、その液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の上面図である。また、図９は、その液滴吐出ヘッドに用いられる液室形成板の上面図である。
【００３５】
本発明の第二の実施形態に係る液滴吐出ヘッドＡ２は、上述した液滴吐出ヘッドＡ１と同等の構成からなるものであるが、一部の製造方法が相違している。そこで、以下には相違点について説明し、前述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
すなわち、本実施形態において示す前記ダイアフラム１０ａの一部で圧電素子と対向する振動領域１０ｇのみ、スパッタ法により厚く形成している。これにより、剛性を高めることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限るものではなく、例えば図４に符号１０ｆで示すようなダンパーを配設するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１              ノズル板
１ａ            ノズル孔
５ａ            個別圧力液室
５ｂ            個別圧力液室
１０              振動板
１０ａ            ダイアフラム
１０ｄ            フィルタ
１０ｅ，１０ｆ    圧力抑制手段（ダンパー）
２５              圧電素子
２５ａ            電極
５４              不揮発性メモリ
５６              画像形成制御部
５７              モータ駆動部
５７ｃ            副走査モータ
５８              ＡＣバイアス制御部
６０              操作パネル
６２              ホスト
６３              インターフェース部
９４              壁面部材
９４ａ            ダンパー領域
Ａ１              液滴吐出ヘッド
Ａ２              液滴吐出ヘッド
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２０１５−７７７４号公報
【図１】
2017081090.tif 000003
【図２】
2017081090.tif 000004
【図３】
2017081090.tif 000005
【図４】
2017081090.tif 000006
【図５】
2017081090.tif 000007
【図６】
2017081090.tif 000008
【図７】
2017081090.tif 000009
【図８】
2017081090.tif 000010
【図９】
2017081090.tif 000011
【図１０】
2017081090.tif 000012