(57)【要約】【課題】流路部材に用いた部品の高精度な接合が行え、安定した吐出特性が得られる液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液滴を吐出するノズルと、複数の流路部材とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路部材の少なくとも２層以上は金属プレートで形成され、かつ前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は周辺部が低剛性となるよう加工されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、複数の流路部材とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数の流路部材の少なくとも２層は金属プレートで形成され、かつ前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は周辺部が低剛性となるよう加工されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は、エッチング加工により形成された穴であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は、その周辺部が低剛性となるようスリット形状に加工されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記流路部材の１つが金属プレートと樹脂層をもつ複合材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記金属プレートと樹脂層をもつ複合材料から加工された流路部材が振動板であり、かつ前記複合材料はステンレスとポリイミドの積層材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滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記複合材料はステンレス板にポリイミドを塗布コートして積層されていることを特徴とする請求項４または５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の金属プレートまたは複合材料を貼り合わせることにより形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の金属プレートまたは複合材料はピンアライメント技術を用いて接合することで流路部材を形成し、かつ前記流路部材と、前記流路部材を支持するフレームと、液滴吐出のための圧力を発生させる機能を備えた圧電素子ユニットとを接合することで形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクとを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項１０】
請求項１〜７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、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置に関し、詳しくは、液滴吐出ヘッドの流路部材を構成する金属もしくは樹脂材料の加工技術および加工形状に関する。本発明における金属もしくは樹脂材の加工技術および加工形状は、液滴吐出技術を用いたカラーフィルタ製造装置や、金属配線製造装置、染色装置、DNAチップ製造装置などの工業用製造装置にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
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、インクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド等がある。この中で、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液（例えばインク）の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（印字ヘッド）をキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。）するシリアル型画像形成装置、或いは、ライン型の記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置がある。このような画像形成装置において大きな技術課題として高速化と高画質化があり、高画質化においては画像解像度の高解像化に伴い液滴の小滴化やノズルの高密度化する方法、高速化には液滴吐出の駆動周波数を上げる方法や１ヘッド当たりのノズル数を増やしたライン型の記録ヘッドに代表される記録ヘッドを長尺化する方法がある。
【０００３】
近年、液滴吐出型プリンタにおいては高速化が進み、液滴吐出ヘッドとしては長尺化に伴いノズル数の増加が求められている。長尺化対応や、流路部材の複雑な液流路形状を形成する流路板等に関しては、低コスト化が望まれるため金属プレートや樹脂プレートが選定され、特にシリコン材に関しては長尺化の対応が困難であり、またコストが高いため、ステンレス材が比較的有利であり選定されやすい。
【０００４】
一般的に、液滴吐出ヘッドは、数十ミクロンの大きさで形成したノズル孔及び液室（ノズルとそのノズルを含む流路部材）とにより構成されており、複数枚のプレートにて形成される流路ユニットとしては難接着材料とされるステンレス材を、接合プロセスが必要とされる多層構成としたくなく、その場合には、金属板と樹脂板との積層材料（複合板）を用いることが広く知られている。また、こうした金属板と樹脂板との複合板を加工する場合、ウエットエッチング加工や、打ち抜きによるプレス加工がよく使われている。
【０００５】
加工した流路部材は液滴吐出ヘッドとなるまでに少なくとも1回以上の接合プロセスを経て流路ユニットを形成することとなる。また流路ユニットは流路ユニットを支えるハウジングと接合を行うこととなる。
【０００６】
従来より、その接合工程では高精度な接合技術が要求され、また部品単位でのアライメントに用いる形状寸法にも高い精度が要求される。
そこで、特許文献１には、位置合わせに使用するアライメント穴がプレス加工で形成加工され、それにより、バリ・カエリが発生して接合品質に問題が出ていたことに対して、位置合わせ用の穴を接合する界面より1段下がった段差を設けたところに形成することで、バリ・カエリの影響を回避することが記載されている。しかしながら、この方法ではヘッドサイズが大きくなり現実的ではない。また、接合に用いるアライメント穴形状に関しては、特別な工法が示されておらずプレス加工にて形成すると示されているだけであり、これでは高精度な形状を確保することが困難である。
【０００７】
特許文献２には、回路基盤のサポートピンを垂直保持するために、弾性板に穴を形成して、そこにピンを立てることにより、垂直性を確保させることが記載されている。しかしながら、この方法は液滴吐出ヘッドを構成する流路部材に使用する金属プレートでは高い剛性を必要とするため、不向きである。
【０００８】
また、特許文献３には、一般的なアライメント手法として光学アライメントがあることが記載されているが、この光学アライメントは有効な手段ではあるが、設備に大きなコストを必要としたり複数の工程を要し製造コストが高くつく問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特許第２５５８１１６号公報
【特許文献２】特開２００７−０１９２１８号公報
【特許文献３】特許第２９７７８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の従来技術にみられる問題点等を解消し、流路部材の高精度な接合が可能で安定した吐出特性が得られる液滴吐出ヘッド、前記液滴吐出ヘッドの製造方法、前記液滴吐出ヘッドを搭載した液体カートリッジ及び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】
【００１１】
本発明は、上記の従来技術に鑑みてなされたものである。即ち、本発明者は、液滴吐出ヘッドについて多くの研究・検討を行った結果、流路部材の接合工程では高精度な接合技術が要求され、また部材単位でのアライメントに用いる形状寸法にも高い精度が要求されるが、流路部材でのアライメントに用いる穴に特徴を持たせることにより、具体的には複数の金属プレートからなる少なくとも２層以上で形成される液滴吐出ヘッドの流路部材において、前記金属層に加工された位置合わせ用の穴は、周辺部が低剛性となるよう加工されていることを特徴とする流路部材を用いた部品を接合して組み立てることにより、接合工程で高精度な接合がなされ、その結果、安定した吐出特性が得られる液滴吐出ヘッドが作製できることを確認した。本発明は、こうしたことに基づいてなされたものである。
したがって、本発明によれば、前記課題は下記（１）〜（１０）によって解決される。
【００１２】
（１）請求項１の発明は、液滴を吐出するノズルと、複数の流路部材とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数の流路部材の少なくとも２層は金属プレートで形成され、かつ前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は周辺部が低剛性となるよう加工されていることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴はエッチング加工により形成された穴であることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は、その周辺部が低剛性となるようスリット形状に加工されていることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路部材の１つが金属プレートと樹脂層をもつ複合材料であることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記金属プレートと樹脂層をもつ複合材料から加工された流路部材が振動板であり、かつ前記複合材料はステンレスとポリイミドの積層材であることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項４または５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記複合材料はステンレス板にポリイミドを塗布コートして積層されていることを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、液滴吐出ヘッドが請求項１〜６のいずれかに記載の金属プレートまたは複合材料を貼り合わせることにより形成されることを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、液滴吐出ヘッドの製造方法において、請求項１〜６のいずれかに記載の金属プレートまたは複合材料がピンアライメント技術を用いて接合されることで流路部材を形成し、かつ前記流路部材と、前記流路部材を支持するフレームと、液滴吐出のための圧力を発生させる機能を備えた圧電素子ユニットとを接合することで形成されることを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクとを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする。
（１０）請求項１０の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
（１）請求項１に記載の発明によれば、流路部材の少なくとも２層以上が金属プレートで形成され、かつ前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は周辺部が低剛性となるよう加工されていることで、高精度に位置合わせが行え、安定した接合が可能となる流路部材を有する液滴吐出ヘッドを提供することできる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、流路部材の少なくとも２層以上が金属プレートで形成され、かつ前記金属プレート設けられた位置合わせ用の穴はエッチング加工にて形成された穴であることで、安価に高精度な加工穴が形成可能な流路部材を有する液滴吐出ヘッドを提供することできる。
（３）請求項３に記載の発明によれば、流路部材の少なくとも２層以上が金属プレートで形成され、かつ前記金属プレートに加工された位置合わせ用の穴は周辺部が低剛性となるようにスリット形状に加工されていることで、位置合わせ用の穴は同心円状に変形することで高精度なピンアライメントが可能となる液滴吐出ヘッドを提供することできる。
（４）請求項４に記載の発明によれば、流路部材の１つが金属層と樹脂層をもつ複合材料であることで、液流路部へのゴミ混入を防ぐことが出来、かつ流路部材との接合工程を削減でき、製造コストが安価な積層流路材料を用いた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
（５）請求項５に記載の発明によれば、金属層と樹脂層をもつ複合材料から加工された流路部材が振動板であり、前記複合材料はステンレスとポリイミドの積層材であることで高周波振動にも耐久性のある安定した吐出特性を持った振動板を加工可能な積層流路材料を用いた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
（６）請求項６に記載の発明によれば、前記複合材料がステンレス板にポリイミドを塗布コートして積層されていることで接着材を要さない安価な積層材料を用いた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
（７）請求項７に記載の発明によれば、液流路部が金属プレートまたは複合材料を貼り合わせることにより形成され、冶具レベルによる接合が可能となり設備投資を抑えた積層流路材料を用いた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
（８）請求項８に記載の発明によれば、液滴吐出ヘッドが、前記金属プレートまたは複合材料はピンアライメント技術を用いて接合することで流路部材を形成し、前記流路部材と、前記流路部材を支持するフレームと、液滴吐出のための圧力を発生させる機能を備えた圧電素子ユニットとを接合することで形成されることで、低コストで接合精度が高い液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
（９）請求項９に記載の発明によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、信頼性の高い液体カートリッジを提供することができる。
（１０）請求項９に記載の発明によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出を行うことができ、高画質画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。まず、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３を参照して説明する。なお、図１は同液滴吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じく液室長手方向（ノズル並び方向と直交する方向）に沿う断面説明図、図３は同じく液室短手方向（ノズル並び方向）に沿う断面説明図である。
【００１５】
この液滴吐出ヘッドは、プレス加工法とウエットエッチング加工法により形成した流路板１と、流路板１と接合されるプレス加工法により形成したノズル板３と、その反対側に接合される積層材料を使ってウエットエッチング加工法により形成した振動板２とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル４とインク流路である加圧液室６と、加圧液室６にインクを供給するためのインク供給口９と、それを介して連通する共通液室８とから形成されている。 
【００１６】
そして、振動板２の外面側（加圧液室と反対面側）に各加圧液室６に対応して加圧液室６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子１２を接合し、この圧電素子１２を金属あるいはセラミックスなどの高剛性材料で形成したベース基板１３に接合している。 
【００１７】
また、圧電素子１２、１２間には加圧液室６、６間の隔壁部１ａに対応して支柱部１４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子１２と支柱部１４とを形成している。支柱部１４も構成は圧電素子と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。 
【００１８】
さらに、振動板２の外周部はフレーム部材１５に接着剤にて接合している。このフレーム部材１５には、共通液室８となる凹部、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穴１６を形成している。このフレーム部材１５は、例えば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ている。 
【００１９】
ここで、流路板１は、例えばステンレス鋼材をプレート状に成形したもので、例えばプレス加工法にて、加圧液室６、インク供給路７、ダンパ室５０を形成し、ウエットエッチング加工法にてインク供給部を形成したものである。 
【００２０】
振動板２は、２層構造の金属プレートに樹脂をコートして形成した積層材料から加工したもので、例えば金属プレートにはステンレス鋼と樹脂にはポリイミドを使って積層材料としている。また、金属プレートには電鋳によって作製したニッケルプレートを適用することもできる。加工方法は、ウエットエッチング加工法で作製している。 
【００２１】
ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成している。このノズル板３としては、ステンレス鋼などの金属、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からなるものを用いてもよい。ここでは、ステンレス鋼にプレス加工法によりノズル４を形成している。第１実施形態では、ノズル４の穴径はインク滴出口側の直径で約１８〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。 
【００２２】
また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。 
【００２３】
圧電素子１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極、共通電極に電気的に接続し、これらの電極にＦＰＣケーブル１７を介して駆動信号を供給するようにしている。この圧電常数がｄ２３である圧電素子１２の伸縮により加圧液室６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子１２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子１２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００２４】
上記の金属プレートには、それぞれピンによるアライメント手法を用いて位置合わせを行い、それぞれを接合して流路ユニットを形成している。そのため、それぞれの金属プレートにはピンアライメント用の位置合わせ穴６１、６２，６３が加工されている。位置合わせ用の穴径（Ｌ）は、アライメント用冶具ピンのピン径（Ｋ）より小さく加工され位置合わせ用の穴と冶具ピンとが締り勘合となるよう設計されている。
【００２５】
図４に位置合わせ用の穴の概略図を示し、図４（ａ）〜（ｄ）は金属プレートに設けられた位置合わせ穴６１が冶具ピン１２１で固定されるまでの過程を示している。なお、図４（ａ１）は金属プレートに位置合わせ穴６１が設けられた状態に平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ１）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２６】
ここでは、ノズルプレート３を例に説明する。
位置合わせ用の穴６１は周辺部が低剛性となるように加工されているが、その具体例の１つとして、位置合わせ用の穴６１の周辺に低剛性となるよう加工されたスリット６６が形成されている。この形状は図４に示すように、位置合わせ用の穴６１が同心円形状に変形するような形状であれば、スリット６６の数や形状は図に示す限りではない。なお、図４において、符号１２０は、治具台である。
【００２７】
位置合わせ用の穴６１は、冶具ピン１２１によるピンアライメントに用いる。位置合わせ用の穴径Lは冶具ピン径Kより小さく、L＜K  の関係である。位置合わせ用の穴６１は、冶具ピン１２１に挿入される際、同心円状に変形して冶具ピン１２１に挿入されるようスリット６１１を設計している。このため、冶具ピン１２１にはノズルプレート３が締り勘合され冶具ピン１２１の中心と位置合わせ用の穴６１の中心が精度良く合うことになり、残りのプレート（流路板１、振動板２）に対しても同様に冶具ピンに挿入することにより、高精度に位置合わせを行いながら金属プレートの接合を行うことができる。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図５を参照して説明する。
図５は、本発明を適用した積層材料で加工した液滴吐出ヘッドの振動板２の概略図を示している。なお、図５（ａ）は振動板２の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）Ｂ−Ｂ線断面図である。
振動板２は、第１層膜として薄膜層２Ａと、第２層膜とする厚膜層２Ｂとの２層膜で構成されており、第１層膜２Ａは１〜５μｍ程度の膜厚（好ましくは３μｍ程度の膜厚）で、第２層膜２Ｂは１０〜３０μｍ程度の膜厚であり、振動板２の全体としては１０〜４０μｍ程度の板として形成される。
【００２９】
圧電素子１２が接合される凸部２０２と、圧電素子１２からの圧力を加圧液室に伝播させるためのダイアフラム部２０１と、圧電素子１２が振動板２に干渉しないように形成された凹部２０３と振動板側液供給部２０４とで構成されている。振動板側液供給部２０４は、ヘッドの流体抵抗を可能な限り小さくする必要があるために、比較的大きな穴形状となっており、第１層膜と第２層膜の貫通形状に形成させる。
第２層膜には、圧電素子１２を接合するための凸部２０２と、圧電素子１２が振動板２へ干渉しないように形成した凹部２０３と振動板２の剛性を確保するための柱等が形成される。
【００３０】
この実施形態では、第1層膜はポリイミド樹脂で形成され、第２層膜はステンレス鋼で形成されている。
第1層膜は、リソグラフィ技術を使ったウエットエッチング加工法で振動板側液供給部２０４を形成し、第２層膜の圧電素子１２が接合される凸部２０２と圧電素子１２が振動板２に干渉しないように形成された凹部２０３も同じくリソグラフィ技術を使ったウエットエッチング加工法で加工している。第２層膜の振動板側液供給部２０４は、ＳＵＳ材料とポリイミド材料をウエットエッチング加工法により貫通加工を行っている。この加工はプレス加工により、２層ごと打ち抜き加工をしてもかまわない。
【００３１】
図６に、本発明を適用する積層材料で形成された液滴吐出ヘッドの振動板２の全体概要図を示す。流路を形成させることから他の流路形成部材と接合を行うために、振動板２には位置合わせ用の穴６３が形成されており、これらはウエットエッチング加工法で加工された穴となっている。
【００３２】
図７は、積層材料に図６における位置合わせ用の穴６３や振動板側液供給部２０４を穴をウエットエッチング加工法にて加工するプロセスフローの概要図を示す。金属プレート（ここではステンレス板を使用）６１０の上に樹脂膜（ここではポリイミド膜を用いる）６１１が塗布された積層材料を使用した（図６（ａ））。次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、ポリイミド膜６１１上にレジスト膜６１２を塗布（図６（ｂ））した後、必要とする穴径６１５より大きな穴径６１３をパターニングし、ウエットエッチングにてポリイミド膜６１１を穴径６１３のように開口する（図６（ｃ））。レジスト膜６１２を剥離させ、再度フォトリソグラフィー技術を用いて、ポリイミド膜６１１上およびステンレス板６１０上に両面レジスト膜６１７を塗布して、必要とする穴径６１５より大きな穴径６１６を両面パターニングし（図６（ｄ））、ウエットエッチングにてステンレス板６１０を穴径６１５のようにウエットエッチング加工法にて形成させる（図６（ｅ））。
【００３３】
なお、上記第１及び第２の実施形態で示したノズル板３、流路板１、振動板２、圧電素子１２、フレーム１５はそれぞれ接合され、液滴吐出ヘッドとして組み立てられるが、本発明における積層材を金属層に打ち抜き加工にて形成された穴径よりも前記樹脂層に形成された穴径が大きくなるアライメント穴を用いて組み立て接合することにより、高精度な組立てが行える。これにより、安定した吐出特性を持った液滴吐出ヘッドを製造することが可能となる。また、積層材で使用したポリイミド膜６１１は、塗布以外に、貼り合わせにて積層させてもかまわない。
【００３４】
本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図８を参照して説明する。
図８はフレーム部材の斜視説明図である。この例では、共通液室８は長手方向の端部８ａ、８ａで短手方向の幅が狭くなり深さが浅くなる形状となっている。共通液室８をこのような形状とすることにより記録液の流れ性と気泡排出性を高めることができる。
【００３５】
本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図９を参照して説明する。
図９に示すインクカートリッジについての説明を行う。
このインクカートリッジは、ノズル８０等を有する上記各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッド８１と、この液滴吐出ヘッド８１に対してインクを供給するインクタンク８２とを一体化したものである。
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良につながるので、上述したように液滴吐出特性の向上は、ヘッド一体型インクカートリッジの信頼性向上化を図れる。
【００３６】
次に、第５実施形態として本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出記録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は同記録装置の斜視説明図、図１１は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００３７】
この液滴吐出記録装置は、記録装置本体８１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を実施した液滴吐出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８２等を収納し、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【００３８】
印字機構部８２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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図9で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３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からなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、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９３にはヘッド９４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９５を交換可能に装着している。
【００３９】
インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出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液滴吐出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。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４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。
【００４０】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ８７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モーター８７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００４１】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００４２】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
【００４３】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３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８３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８３を排紙する。
【００４４】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７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９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４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。
【００４５】
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９４の吐出口（ノズル）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。
【００４６】
上記は、液滴吐出記録装置としてインクジェットプリンタを例として説明したが、既述のように、インクジェットコピー、インクジェットファックス、あるいはそれらの複合型記録装置にも適用できる。また、インクジェット記録装置以外にも、インクジェット技術を用いたカラーフィルタ製造装置、金属配線製造装置、捺染装置、DNAチップ製造装置などの工業用製造装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明における液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
【図２】同液体吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同じく液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図４】本発明における位置合わせ用穴の位置及び径と、冶具ピンの位置及び径との関係を示す図である。
【図５】本発明における積層材料で加工された液体吐出ヘッドの振動板の一部の概略を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図６】本発明における積層材料で加工された液体吐出ヘッドの振動板の全体概要図である。
【図７】図６における積層材料に位置合わせ用穴を加工するプロセスを示す図である。
【図８】本発明における液体吐出ヘッドのフレーム部材の斜視説明図である。
【図９】本発明に係るインクカートリッジを示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置の概略斜視図である。
【図１１】図１０における画像形成装置の機構部分を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
（図１、図２、図３において）
１  流路板
２  振動板
３  ノズル板
４  ノズル
１５  フレーム部材
５１  大気開放口（連通路）
６１、６２、６３  位置合わせ穴
（図４において）
３  ノズルプレート
６１  位置合わせ穴
６６  スリット
１２１  冶具ピン
６１０  金属プレート
（図５、図６において）
２  振動板
２Ａ  薄膜層
２Ｂ  厚膜層
６３  位置合わせ穴
２０１  ダイアフラム部
２０２  凸部
２０３  凹部
２０４  振動板側液供給部
（図７において）
６１０  金属プレート
６１１  樹脂膜
６１２  レジスト膜
６１５  両面レジスト膜
（図８において）
８  共通液室
１５  フレーム部材
１６  インク供給穴
（図９において）
８０  ノズル
８１  液滴吐出ヘッド
８２  インクタンク
（図１０、図１１において）
８１  記録装置本体キャリッジ
９３  キャリッジ
９５  インクカートリッジ
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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２】
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【図３】
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【図７】
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