JP2012166427A - 液体吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低コストに抑えつつ、印字ヨレの発生を抑制し、かつ、ノズルユニットの小型化を実現することを課題とする。
【解決手段】加圧液室Ａがノズル列に沿って配列されたノズルユニット１０と、加圧液室に連通する共通液室をノズル列ごとに備えたフレーム部材２０とを接合し、共通液室内の液体が加圧液室へ供給されるように構成されており、フレーム部材は、ノズルユニットに接合される接合面側に位置して各共通液室の一部を形成する貫通孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を備えた金属部２１と、金属部の貫通孔に連通して各共通液室の他部を形成する溝Ｂ５を備えた樹脂部２２とを接合したものであり、ヘッド幅方向における金属部の貫通孔間の間隔が樹脂部の溝間の間隔よりも狭い。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の吐出口から液滴を吐出する液体吐出ヘッド、及び、これを用いて記録材に対して液滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置に関するものである。

この種の液体吐出ヘッドは、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置の記録ヘッドとして用いられる。ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材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記録材に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

液体吐出ヘッドは、一般に、液滴を吐出する多数のノズル（吐出口）と、これらのノズルがそれぞれ連通する個別液室（圧力発生室、圧力室、加圧液室、インク室、インク流路等とも称される。）と、これらの個別液室内の液体を昇圧させる吐出駆動手段とを備え、記録の必要なノズルのみから液滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。このような液体吐出ヘッドは、吐出駆動手段を駆動することで個別液室内の液体を昇圧し、その圧力によりノズルを塞ぐメニスカス状態の液体をノズルから押し出して液滴を吐出させる。液滴を吐出させるための吐出駆動手段には、いくつかの種類が存在する。例えば、個別液室の壁の一部を薄い振動板で構成し、これに圧電素子を配置し、その圧電素子に所定の駆動電圧を印加して圧電素子を変形させることで振動板を変形させ、これにより個別液室内の圧力を変化させて液滴を吐出させるピエゾ方式が挙げられる。また、例えば、個別液室の内部に発熱体を配置し、この発熱体に通電して発熱体を加熱するによって個別液室内の液体中に気泡を発生させ、これにより個別液室内の液体を昇圧して液滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式が挙げられる。また、例えば、個別液室の壁を構成する振動板と、この振動板に対向して個別液室外部に配置された電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、これにより個別液室内の圧力を変化させて液滴を吐出させる静電方式も提案されている。

図８は、従来の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。
この液体吐出ヘッド３００は、多数のノズル（吐出口）３０３ａが配列された２以上のノズル列が並列に配置されたノズルユニット３１０と、共通液室Ｂを有する共通液室部材３２０とが、互いに接合された構造となっている。ノズルユニット３１０は、ノズル３０３ａが形成されたノズル基板３０３、流路板３０１、振動板３０２などを積層して、各ノズル３０３ａに対して供給される液体を貯留する個別液室Ａがノズル列に沿って形成された構成となっている。共通液室部材３２０の共通液室Ｂはノズル列ごとに設けられており、各共通液室Ｂは、対応するノズル列に沿って配列された複数の個別液室Ａに連通している。この液体吐出ヘッド３００は、ノズルユニット３１０と共通液室部材３２０とが互いに接合され、これによりノズルユニット３１０の各個別液室Ａと共通液室部材３２０の共通液室Ｂとが連通して、共通液室Ｂ内の液体が個別液室Ａへ供給されるように構成されている。

特許文献１には、共通液室部材全体を樹脂の射出成型により作製した液体吐出ヘッドが開示されている。また、特許文献２には、共通液室を形成する貫通孔を備えたほぼ同じ厚さの複数の金属板を貫通孔が互いに重複するように積層して拡散接合することにより共通液室部材を作製した液体吐出ヘッドが開示されている。

特許文献１に開示の液体吐出ヘッドのように共通液室部材を樹脂材料で形成した場合、金属製の共通液室部材をもつものよりも安価に製造することが可能であるが、次のような２つの問題点がある。以下、図８を参照して説明する。

第１の問題点は次のとおりである。
液体吐出ヘッド３００は、ノズルユニット３１０が共通液室部材３２０の接合面に密着するように接合されるため、共通液室部材３２０の接合面の平面度が悪いと、これに伴ってノズルユニット３１０のノズル面の平面度も悪くなる。ノズル面の平面度が悪いと、液滴が記録材上の目標着弾位置からずれて着弾してしまう現象（印字のヨレ）が発生してしまう。樹脂材料で作製される共通液室部材３２０においては、その接合面について高い平面度を確保することは困難である。そのため、印字のヨレが発生しやすいという問題点がある。

第２の問題点は次のとおりである。
液体吐出ヘッド３００のノズルユニット３１０は、図８に示したように、ノズル基板３０３、流路板３０１、振動板３０２などのノズルユニット用板部材をそれぞれ微細に加工した上で互いに積層することにより作製することができる。このようなノズルユニット用板部材３０１，３０２，３０３を単一のシート素材から複数個製作する場合、ノズルユニット用板部材一個当たりの加工費を少なくするためには、１シート素材当たりの取り数を増やして、１回の加工で作製されるノズルユニット用板部材の数を増やすことが望まれる。ところが、特許文献１に開示の液体吐出ヘッドのように、共通液室部材３２０が樹脂材料により作製されたものである場合、必要な強度を確保する等との関係で、ノズル列に沿ってそれぞれ延びる各共通液室Ｂ間の壁部の肉厚を薄くすることができない。そのため、共通液室Ｂ間の間隔（図８中左右方向における共通液室Ｂ間の距離）を狭めることができず、その結果、各共通液室Ｂにそれぞれ連通するノズルユニット３１０の個別液室Ａの列間の間隔を狭めることもできなくなる。このようにノズルユニットの個別液室の列間隔を狭めることができないために、ノズル列の配列方向に対して直交する方向におけるノズルユニット３１０の寸法を小さくすることができない。よって、ノズル基板３０３、流路板３０１、振動板３０２などのノズルユニット用板部材を単一のシート素材から複数個製作する場合に、１シート素材当たりの取り数を増やすことができず、ノズルユニット用板部材一個当たりの加工費を少なくすることができないので、製造コストを小さくできないという問題点がある。
なお、この問題点は、ノズルユニット用板部材を積層して作成されるノズルユニットに限らず、ノズルユニットの寸法を小さくすることでノズルユニットの製造コストを小さくできる場合には、同様に生じ得るものである。

一方、特許文献２に開示された液体吐出ヘッドの共通液室部材３２０は、金属製のものである。このような金属製の共通液室部材であれば、樹脂製の共通液室部材よりも、ノズルユニット３１０との接合面について高い平面度を確保することが可能である。よって、ノズルユニット３１０のノズル面の平面度を高めることができ、印字ヨレの発生を抑制できるので、上記第１の問題点を解消することが可能である。また、特許文献２に開示のような金属製の共通液室部材であれば、樹脂製の共通液室部材よりも、共通液室Ｂ間の壁部の肉厚を薄くすることができる。よって、ノズル列の配列方向に対して直交する方向におけるノズルユニット３１０の寸法を小さくして、ノズルユニット用板部材一個当たりの加工費を少なくできるので、上記第２の問題点を解消することも可能である。

しかしながら、共通液室部材３２０を金属材料で形成する場合、その製造コストは、共通液室部材３２０を樹脂材料で形成する場合と比較して高いものとなる。例えば、金属ブロックを切削して共通液室を形成する場合、その切削加工のコストは、一般に、樹脂成形で共通液室を形成する場合よりも高いものとなる。また、例えば、上記特許文献２に開示の液体吐出ヘッドのように複数の金属板を積層して共通液室部材３２０を形成する場合には、各金属板に共通液室を形成する貫通孔を空ける加工処理はエッチングやプレス加工等により低コストで行うことができるので、金属ブロックを切削する場合に比べて共通液室を形成するための加工処理に関しては低コスト化を実現できる。しかしながら、複数の金属板を接合する処理が必要となるので、一般に、樹脂成形で共通液室を形成する場合よりも、やはり製造コストは高いものとなる。特に、上記特許文献２に開示の液体吐出ヘッドのように複数の金属板を拡散接合する場合には、真空中で１０００℃以上の温度に加熱した２つの金属板を加圧することにより接合するという処置が必要なので、特に製造コストが高いものとなる。したがって、より低コストに上述した２つの問題点を解消することが望まれる。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、製造コストを低コストに抑えつつ、印字ヨレの発生を抑制し、かつ、ノズルユニットの小型化を実現できる液体吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数のノズルが配列された２以上のノズル列が並列に配置され、かつ、各ノズルに対して供給される液体を貯留する個別液室がノズル列に沿って配列されたノズルユニットと、ノズル列に沿って配列された複数の個別液室に連通する共通液室をノズル列ごとに備えた共通液室部材と、各個別液室内の液体を昇圧することにより個別液室内の液体を対応するノズルから吐出させる吐出駆動手段とを有し、上記ノズルユニットの各個別液室の入口開口部とこれに対応する上記共通液室部材の共通液室の出口開口部とが連通するように該ノズルユニットと該共通液室部材とを接合し、共通液室内の液体が個別液室へ供給されるように構成した液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材は、上記ノズルユニットに接合される接合面側に位置して各共通液室の一部を形成する貫通孔を備えた金属部と、該金属部の貫通孔に連通して各共通液室の他部を形成する溝を備えた樹脂部とを接合したものであり、ノズル列の配列方向に対して直交する方向における上記金属部の貫通孔間の間隔が上記樹脂部の溝間の間隔よりも狭いことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の液体吐出ヘッドにおいて、上記ノズルユニットは、上記ノズル列が形成されたノズル基板と、個別液室を含む液体流路を形成するための流路板と、個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板とを積層して接合したものであり、上記吐出駆動手段は、上記振動板を駆動することにより各個別液室内の液体を昇圧させることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の液体吐出ヘッドにおいて、上記共通液室部材の金属部は、３枚以上の金属板を積層した金属積層板で構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の液体吐出ヘッドにおいて、上記３枚以上の金属板には、貫通孔間の間隔が異なっている少なくとも２種類の金属板が含まれており、上記金属積層板は、上記ノズルユニットに接合される接合面に近いほど貫通孔間の間隔が狭くなるように上記３枚以上の金属板を積層させたものであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項３の液体吐出ヘッドにおいて、上記３枚以上の金属板には、ノズル列の配列方向に対して直交する方向について最外測に位置する２つの貫通孔の外側端間の距離が異なっている少なくとも２種類の金属板が含まれており、上記金属積層板は、上記ノズルユニットに接合される接合面に近いほど上記２つの貫通孔の外側端間の距離が短くなるように上記３枚以上の金属板を積層させたものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、液体吐出ヘッドから記録材に対して液滴を吐出して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記液体吐出ヘッドとして、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とするものである。

本発明においては、共通液室部材におけるノズルユニットとの接合面部分が金属材料で形成されているので、この部分が樹脂材料で形成されたものと比較して、その接合面について高い平面度を得ることができる。これにより、共通液室部材の接合面部分が樹脂材料で形成されたものと比較して、ノズルユニットのノズル面の平面度を高めることが可能となり、印字ヨレの発生を抑制できる。
しかも、本発明では、ノズルユニットに接合される接合面側に位置する共通液室部材の一部だけを、共通液室を形成するための加工処理あるいは接合処理が高コストとなる金属材料で形成された金属部とし、共通液室部材の他部を樹脂材料で形成される樹脂部としている。このように、その一部を、共通液室を形成するための加工処理が射出成型等の低コストの処理で実現できる樹脂部とした分、共通液室部材の全体を金属材料で形成する場合と比較して、製造コストを小さくすることができる。
更に、本発明における共通液室部材は、ノズルユニットに接合される接合面側が金属材料で形成されているので、樹脂材料で形成されている場合よりも、共通液室間の間隔（ノズル列の配列方向に対して直交する方向における共通液室間の距離）を狭くすることが可能である。そこで、本発明では、各共通液室の接合面側の一部を形成する金属部の貫通孔間の間隔を、各共通液室の他部を形成する樹脂部の溝間の間隔よりも狭くしている。これにより、共通液室部材の全体が樹脂材料で形成されている場合よりも、接合面に開口する共通液室の出口開口部の間隔を狭めることができる。その結果、各共通液室の出口開口部と連通するノズルユニットの個別液室の列間隔を狭めることができるので、ノズル列の配列方向に対して直交する方向におけるノズルユニットの寸法を小さくすることができる。

以上、本発明によれば、共通液室部材の一部を樹脂材料で形成することにより共通液室部材全体を金属材料で形成する場合よりも製造コストを低コストに抑えつつ、共通液室部材全体を金属材料で形成する場合と同様に、印字ヨレの発生を抑制し、かつ、ノズルユニットの小型化を実現できるという優れた効果が奏される。

実施形態における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。 同液体吐出ヘッドをノズル列に沿って切断した断面図である。 金属部を構成する金属積層板の板枚数ごとのそり量を示すグラフである。 変形例１における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。 変形例２における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。 変形例３における液体吐出ヘッドをノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。 実施形態におけるインクジェット方式の画像形成装置を示す説明図である。 従来の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。

以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
図２は、本実施形態における液体吐出ヘッド１００をノズル列に沿って切断した断面図である。
本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、主に、ノズルユニット１０と、共通液室部材としてのフレーム部材２０と、吐出駆動手段としての圧電素子ユニット３０とから構成される。

ノズルユニット１０は、液体流路を形成するための流路板１と、流路板１の上面に接合された振動板２と、流路板１の下面に接合されたノズル基板３とが積層された構成となっている。これらの板部材を積層することで、ノズルユニット１０には、ノズル基板３に形成された各ノズル３ａに個別に連通する個別液室としての加圧液室（圧力室、加圧室、流路などとも称される。）Ａが形成される。本実施形態では、液体吐出ヘッド１００の長尺方向に沿って多数のノズルが配列されたノズル列を２つ備える場合について説明するが、ノズル列の数は２以上の数に適宜設定されるものである。

圧電素子ユニット３０は、ベース部材３１と、２つの圧電素子部材３２とから構成されている。これらの圧電素子部材３２は、ノズル列ごとに設けられ、対応するノズル列に沿って延びていている。各圧電素子部材３２は、その一端（図中上面）がベース部材３１に保持され、他端（図中下面）が振動板２の外面（加圧液室Ａとは反対側の面）に接着剤で接合されている。１つの圧電素子部材３２は、複数の圧電素子柱３２ａ，３２ｂをハーフカットの溝加工（スリット加工）によって分断することなくことなく形成した構造となっている。各圧電素子柱３２ａは、１つおきに、駆動する第２の圧電素子柱（駆動圧電素子柱）３２ａと、駆動しない第１の圧電素子柱（非駆動圧電素子柱）３２ｂとして使用される。各圧電素子部材３２の一端面には駆動波形を与えるための給電部材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）が接続されている。

フレーム部材２０は、各ノズル列に沿って配列された加圧液室Ａの各列に連通する２つの共通液室Ｂを備えている。フレーム部材２０の接合面（図中下面）は、ノズルユニット１０の被接合面（振動板２の外面）に接着剤により接合され、これにより、フレーム部材２０の共通液室Ｂから各加圧液室Ａに液体である記録液としてのインクが供給される構造となる。

本実施形態におけるフレーム部材２０は、金属部２１と樹脂部２２とから構成されている。各加圧液室Ａに供給されるインクの流路となる共通液室Ｂは、金属部２１に形成されている貫通孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と樹脂部２２に形成されている溝Ｂ５とによって形成される。

本実施形態においては、ノズルユニット１０の被接合面上に開口した各加圧液室Ａの入口開口部３ｂと、フレーム部材２０の接合面上に開口した共通液室Ｂの出口開口部（貫通孔Ｂ１）とが連通することで、図示しないインクカートリッジから搬送されてくるインクがフレーム部材２０内の共通液室Ｂを通じて各加圧液室Ａへ供給される。本実施形態のフレーム部材２０は、図１に示すように、２つの共通液室の出口開口部を構成する金属部２１における２つの貫通孔Ｂ１の間隔が、樹脂部２２における２つの溝Ｂ５の間隔よりも狭いものとなっている。言い換えると、金属部２１の貫通孔Ｂ１における圧電素子部材３２側の端が、樹脂部２２の溝Ｂ５における圧電素子部材３２側の端よりも、圧電素子部材３２側つまりヘッド内側に位置している。

また、金属部２１は、複数の金属板を積層した金属積層板で構成され、本実施形態においては４枚の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを接着して積層した構成となっている。本実施形態における４枚の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに形成される各貫通孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、図１に示すように、ノズル列に対して直交する方向（以下「ヘッド幅方向」という。）において、その寸法は同じであるが、その貫通孔が設けられている位置が互いに異なっている。具体的には、ノズルユニット１０に接合される接合面に近いほど（すなわち図中下側へ向かうほど）、各金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに形成される２つの貫通孔間の間隔が狭くなるように、それぞれの金属板の貫通孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が形成されている。これにより、金属部２１内の共通液室部分の壁面は階段状となり、徐々にヘッド内側へ変位したものとなる。その結果、金属部２１の共通液室部分内のインクをスムーズにノズルユニット１０の加圧液室Ａへ送り込むことができる。

本実施形態のようにフレーム部材２０の金属部２１を金属積層板で構成する場合、本実施形態で用いる金属板においては、２枚の金属板からなる金属積層板で金属部２１を構成すると、図３のグラフで示すように、その金属積層板にそりが生じ、フレーム部材２０の接合面側を金属部２１で構成しても、その接合面の平面度を高めることができない。よって、ノズルユニット１０のノズル面（ノズル基板３の外面）の平面度も高めることができず、印字のヨレが発生しやすくなる。一方、３枚以上の金属板からなる金属積層板で金属部２１を構成すれば、図３のグラフで示すように、金属積層板のそりが十分に抑制でき、フレーム部材２０の接合面について高い平面度を得ることができる。

ここで、仮にフレーム部材の全体を樹脂材料で形成した場合、その共通液室の出口開口部間の間隔は、図１に示した樹脂部２２の出口開口部（溝Ｂ５）間の間隔に相当するものとなる。これに対し、本実施形態では、フレーム部材の全体を樹脂材料で形成した場合よりも、共通液室の出口開口部間の間隔（すなわち貫通孔Ｂ１間の間隔）が小さいものとなる。よって、その共通液室の出口開口部に連通するノズルユニット１０の加圧液室Ａの入口開口部を、よりヘッド内側に位置させることができる。その結果、ノズルユニット１０のヘッド幅方向における寸法をより小さいものとすることができる。したがって、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３の寸法が小さくなり、１シート素材当たりの取り数が増えて、１回の加工で作製される各種板部材１，２，３の数を増やすことができ、板部材一個当たりの加工費を少なくできる。なお、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３の材質は、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ノズル面には、インクとの撥液性を確保するため、メッキ被膜あるいは撥液剤コーティングなどの周知の方法で撥液膜を形成するのが好ましい。

次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１００の動作について説明する。
本実施形態における液体吐出ヘッド１００は、例えば、圧電素子ユニット３０の第２の圧電素子柱３２ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって、第２の圧電素子柱３２ａが収縮し、振動板２の対応部分が下降して加圧液室Ａの容積を膨張させることができる。これにより、共通液室Ｂ内のインクが、対応する加圧液室Ａ内に流入する。その後、第２の圧電素子柱３２ａに印加する電圧を上げて第２の圧電素子柱３２ａを積層方向に伸長させると、振動板２の対応部分がノズル方向へ変位し、その加圧液室Ａの容積を収縮させることができる。これにより、その加圧液室Ａ内のインクが昇圧されて、その加圧液室Ａに連通したノズル３ａからインク滴が吐出（噴射）される。 そして、第２の圧電素子柱３２ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって、振動板２の対応部分が初期位置に復元し、これにより加圧液室Ａが膨張して負圧が発生する。このとき、加圧液室Ａ内には共通液室Ｂからのインクが充填され、ノズルのメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴の吐出のための動作に移行する。

以上のように、本実施形態によれば、ノズルユニット１０に接合されるフレーム部材２０の接合面側に位置するフレーム部材２０の一部を金属部２１で構成し、他部を樹脂部２２で形成し、これらを接合した構造となっているので、フレーム部材２０の全体を金属材料で形成する場合と比較して、製造コストを小さくすることができる。しかも、フレーム部材２０におけるノズルユニット１０との接合面部分が金属材料で形成されているので、この部分が樹脂材料で形成されたものと比較して、その接合面について高い平面度を得ることができ、フレーム部材２０の全体を金属材料で形成する場合と同様に印字ヨレの発生が抑制される。また、このようにフレーム部材２０の接合面側を金属材料で形成することで接合面の高い平面度が確保されるので、樹脂部２２の樹脂成型において平面精度を出す必要がなくなる結果、樹脂部２２の材料としてより低コストの樹脂材料を採用できる。

更に、本実施形態におけるフレーム部材２０は、ノズルユニット１０に接合される接合面側が金属材料で形成されているので、樹脂材料で形成されている場合よりも、２つの共通液室Ｂ間の間隔（ヘッド幅方向における２つの共通液室Ｂ間の距離）を狭くすることができる。これにより、フレーム部材２０の全体が樹脂材料で形成されている場合よりも、共通液室Ｂの出口開口部間の間隔を狭めることができる。その結果、２つの共通液室の出口開口部それぞれと連通するノズルユニット１０の個別液室の入口開口部間の間隔を狭めることができるので、ヘッド幅方向におけるノズルユニット１０の寸法を小さくすることができる。これにより、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３についての１シート素材当たりの取り数が増えて、１回の加工で作製される各種板部材１，２，３の数を増やすことができ、板部材一個当たりの加工費を少なくできる。

〔変形例１〕
次に、上記実施形態における液体吐出ヘッドの一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図４は、本変形例１における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
本変形例１におけるフレーム部材２０は、その金属部２１が、上記実施形態と同様に、４枚の金属板からなる金属積層板で構成されている。ただし、４枚の金属板には、ヘッド幅方向について２つの貫通孔の外側端間の距離が異なっている２種類の金属板が含まれている。具体的には、樹脂部２２と接合される第４金属板２１ｄにおける２つの貫通孔の外側端間の距離よりも、他の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃにおける２つの貫通孔の外側端間の距離の方が短く形成されている。なお、本変形例１では、２つの貫通孔の内側端間の距離はすべての金属板で同じとなっているが、異なるようにしてもよい。

本変形例１においても、上記実施形態と同様に、ヘッド幅方向におけるノズルユニット１０の寸法を小さくすることができるので、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３の加工費を少なくできる。

〔変形例２〕
次に、上記実施形態における液体吐出ヘッドの他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図５は、本変形例２における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
本変形例２におけるフレーム部材２０は、その金属部２１が、上記実施形態と同様に、４枚の金属板からなる金属積層板で構成されているが、各金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおける２つの貫通孔は、いずれも同じ寸法かつ同じ位置に形成されている。ただし、各金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおける２つの貫通孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４間の間隔は樹脂部の溝Ｂ５間の間隔よりも狭くなっている。

本変形例２においても、上記実施形態と同様に、ヘッド幅方向におけるノズルユニット１０の寸法を小さくすることができるので、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３の加工費を少なくできる。
しかも、本変形例２によれば、単一種類の金属板を積層させて金属部２１を構成しているので、複数種類の金属板を積層させて金属部２１を構成する場合と比較して、製造コストを下げることが可能である。

〔変形例３〕
次に、上記実施形態における液体吐出ヘッドの更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図６は、本変形例３における液体吐出ヘッド１００をノズル列に対して直交する断面に沿って切断した断面図である。
本変形例３におけるフレーム部材２０は、その金属部２１が貫通孔Ｂ６を有する金属ブロックで構成されている。ただし、金属ブロックに形成される２つの貫通孔Ｂ６間の間隔は樹脂部の溝Ｂ５間の間隔よりも狭くなっている。

本変形例３においても、上記実施形態と同様に、ヘッド幅方向におけるノズルユニット１０の寸法を小さくすることができるので、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３の加工費を少なくできる。

次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１００をインクジェット方式の画像形成装置の記録ヘッドとして利用した一例について説明する。
図７は、本実施形態におけるインクジェット方式の画像形成装置を示す説明図である。
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２０１の内部に画像形成部２０２等を有し、装置本体２０１の下方側に多数枚の記録材（用紙）２０３を積載可能な給紙トレイ２０４を備え、この給紙トレイ２０４から給紙される用紙２０３を取り込み、搬送機構２０５によって用紙２０３を搬送しながら画像形成部２０２によって所要の画像を記録した後、装置本体２０１の側方に装着された排紙トレイ２０６に用紙２０３を排紙する。

また、装置本体２０１に対して着脱可能な両面ユニット２０７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２０５によって用紙２０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット２０７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２０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ２０６に用紙２０３を排紙する。

ここで、画像形成部２０２は、例えばブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の各色インクの液滴を吐出する、フルライン型の４個の液体吐出ヘッド１００で構成した記録ヘッド２１１ｋ，２１１ｃ，２１１ｍ，２１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド２１１」という。）を備え、各記録ヘッド２１１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２１３に装着している。また、各記録ヘッド２１１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２１２ｋ，２１２ｃ，２１２ｍ，２１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構２１２」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２１１と維持回復機構２１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド２１１のノズル面に維持回復機構２１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。

なお、ここでは、記録ヘッド２１１は、用紙搬送方向上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色インク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、各色インク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記録液を供給する記録液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。

給紙トレイ２０４の用紙２０３は、給紙コロ（半月コロ）２２１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２０１内に給紙され、搬送ガイド部材２２３のガイド面２２３ａに沿ってレジストローラ２２５と搬送ベルト２３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材２２６を介して搬送機構２０５の搬送ベルト２３３に送り込まれる。また、搬送ガイド部材２２３には両面ユニット２０７から送り出される用紙２０３を案内するガイド面２２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構２０５から戻される用紙２０３を両面ユニット２０７に案内するガイド部材２２７も配置している。

搬送機構２０５は、駆動ローラである搬送ローラ２３１と従動ローラ２３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト２３３と、この搬送ベルト２３３を帯電させるための帯電ローラ２３４と、画像形成部２０２に対向する部分で搬送ベルト２３３の平面性を維持するプラテン部材２３５と、搬送ベルト２３３から送り出す用紙２０３を搬送ローラ２３１側に押し付ける押さえコロ２３６と、その他図示しないが、搬送ベルト２３３に付着した記録液（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。この搬送機構２０５の下流側には、画像が記録された用紙２０３を排紙トレイ２０６に送り出すための排紙ローラ２３８及び拍車２３９を備えている。

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト２３３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２３４と接触することで正極性に帯電される。この場合、帯電ローラ２３４の帯電電圧は所定の時間間隔で極性を切り替えることによって、搬送ベルト２３３を所定の帯電ピッチで帯電させる。ここで、この高電位に帯電した搬送ベルト２３３上に用紙２０３が給送されると、用紙２０３内部が分極状態になり、搬送ベルト２３３上の電荷と逆極性の電荷が用紙２０３の搬送ベルト２３３と接触している面に誘電され、搬送ベルト２３３上の電荷と搬送される用紙２０３上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い、用紙２０３は搬送ベルト２３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト２３３に強力に吸着した用紙２０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。そして、搬送ベルト２３３を周回させて用紙２０３を移動させ、記録ヘッド２１１から液滴を吐出することで、用紙２０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙２０３は排紙ローラ２３８によって排紙トレイ２０６に排紙される。

この画像形成装置においては、上述した液体吐出ヘッド１００からなる記録ヘッド２１１を備えているので、高い信頼性が得られる記録ヘッドを用いて高速で画像を形成することができる。
なお、本実施形態では、本発明に係る液体吐出ヘッド１００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あるいは画像形成装置以外の装置にも適用することができる。

以上、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１００は、複数のノズル３ａが配列された２以上のノズル列が並列に配置され、かつ、各ノズル３ａに対して供給される液体であるインクを貯留する個別液室としての加圧液室Ａがノズル列に沿って配列されたノズルユニット１０と、ノズル列に沿って配列された複数の加圧液室Ａに連通する共通液室Ｂをノズル列ごとに備えた共通液室部材としてのフレーム部材２０と、各加圧液室Ａ内の液体を昇圧することにより加圧液室Ａ内の液体を対応するノズルから吐出させる吐出駆動手段としての圧電素子ユニット３０とを有し、ノズルユニット１０の各加圧液室Ａの入口開口部とこれに対応するフレーム部材２０の共通液室Ｂの出口開口部とが連通するようにノズルユニット１０とフレーム部材２０とを接合し、共通液室Ｂ内の液体が加圧液室Ａへ供給されるように構成されている。この液体吐出ヘッド１００において、フレーム部材２０は、ノズルユニット１０に接合される接合面側に位置して各共通液室Ｂの一部を形成する貫通孔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６を備えた金属部２１と、金属部２１の貫通孔に連通して各共通液室Ｂの他部を形成する溝Ｂ５を備えた樹脂部２２とを接合したものである。そして、ノズル列の配列方向に対して直交する方向（ヘッド幅方向）における金属部２１の貫通孔間の間隔が樹脂部２２の溝間の間隔よりも狭い。したがって、上述したように、フレーム部材２０の全体を金属材料で形成する場合と比較して、製造コストを小さくすることができる。しかも、フレーム部材２０におけるノズルユニット１０との接合面部分が樹脂材料で形成されたものと比較して、その接合面について高い平面度を得ることができ、フレーム部材２０の全体を金属材料で形成する場合と同様に印字ヨレの発生が抑制される。更には、フレーム部材２０の全体が樹脂材料で形成されている場合よりも、共通液室Ｂの出口開口部間の間隔を狭めることができ、ヘッド幅方向におけるノズルユニット１０の寸法を小さくすることができるので、ノズルユニット１０を構成する各種板部材１，２，３の加工費を少なくできる。
また、本実施形態において、ノズルユニット１０は、ノズル列が形成されたノズル基板３と、加圧液室Ａを含む液体流路を形成するための流路板１と、加圧液室Ａの少なくとも一部の壁面を形成する振動板２とを積層して接合したものであり、圧電素子ユニット３０は、振動板２を駆動することにより各加圧液室Ａ内のインクを昇圧させる。これにより、ノズルユニット１０をより低コストに製造することができる。
また、本実施形態（変形例３を除く。）において、フレーム部材２０の金属部２１は、３枚以上の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを積層した金属積層板で構成されているので、金属部２１をより低コストに製造することができる。
また、本実施形態（変形例２及び３を除く。）において、３枚以上の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄには、貫通孔間の間隔が異なっている少なくとも２種類の金属板が含まれており、その金属部２１を構成する金属積層板は、ノズルユニット１０に接合される接合面に近いほど貫通孔間の間隔が狭くなるように当該３枚以上の金属板を積層させたものである。これにより、金属部２１内の共通液室部分の壁面は階段状となり、徐々にヘッド内側へ変位したものとなるので、金属部２１の共通液室部分内のインクをスムーズにノズルユニット１０の加圧液室Ａへ送り込むことができる。
また、本実施形態（変形例３を除く。）において、３枚以上の金属板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄには、ヘッド幅方向について最外測に位置する２つの貫通孔の外側端間の距離が異なっている少なくとも２種類の金属板が含まれており、その金属部２１を構成する金属積層板は、ノズルユニット１０に接合される接合面に近いほど当該２つの貫通孔の外側端間の距離が短くなるように当該３枚以上の金属板を積層させたものである。これにより、金属部２１内の共通液室部分の壁面は階段状となり、徐々にヘッド内側へ変位したものとなるので、金属部２１の共通液室部分内のインクをスムーズにノズルユニット１０の加圧液室Ａへ送り込むことができる。

１，３０１ 流路板
２，３０２ 振動板
３，３０３ ノズル基板
３ａ，３０３ａ ノズル
１０，３１０ ノズルユニット
２０ フレーム部材
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 金属板
２１ 金属部
２２ 樹脂部
３０ 圧電素子ユニット
３１ ベース部材
３２ 圧電素子部材
１００，３００ 液体吐出ヘッド
２１１ｋ，２１１ｃ，２１１ｍ，２１１ｙ 記録ヘッド
３２０ 共通液室部材
Ａ 加圧液室
Ｂ 共通液室

特開２００７−１４４７０６号公報 特開２００７−２１６６３３号公報

Claims (6)

1. 複数のノズルが配列された２以上のノズル列が並列に配置され、かつ、各ノズルに対して供給される液体を貯留する個別液室がノズル列に沿って配列されたノズルユニットと、
   ノズル列に沿って配列された複数の個別液室に連通する共通液室をノズル列ごとに備えた共通液室部材と、
   各個別液室内の液体を昇圧することにより個別液室内の液体を対応するノズルから吐出させる吐出駆動手段とを有し、
   上記ノズルユニットの各個別液室の入口開口部とこれに対応する上記共通液室部材の共通液室の出口開口部とが連通するように該ノズルユニットと該共通液室部材とを接合し、共通液室内の液体が個別液室へ供給されるように構成した液体吐出ヘッドにおいて、
   上記共通液室部材は、上記ノズルユニットに接合される接合面側に位置して各共通液室の一部を形成する貫通孔を備えた金属部と、該金属部の貫通孔に連通して各共通液室の他部を形成する溝を備えた樹脂部とを接合したものであり、
   ノズル列の配列方向に対して直交する方向における上記金属部の貫通孔間の間隔が上記樹脂部の溝間の間隔よりも狭いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１の液体吐出ヘッドにおいて、
   上記ノズルユニットは、上記ノズル列が形成されたノズル基板と、個別液室を含む液体流路を形成するための流路板と、個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板とを積層して接合したものであり、
   上記吐出駆動手段は、上記振動板を駆動することにより各個別液室内の液体を昇圧させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２の液体吐出ヘッドにおいて、
   上記共通液室部材の金属部は、３枚以上の金属板を積層した金属積層板で構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項３の液体吐出ヘッドにおいて、
   上記３枚以上の金属板には、貫通孔間の間隔が異なっている少なくとも２種類の金属板が含まれており、
   上記金属積層板は、上記ノズルユニットに接合される接合面に近いほど貫通孔間の間隔が狭くなるように上記３枚以上の金属板を積層させたものであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項３の液体吐出ヘッドにおいて、
   上記３枚以上の金属板には、ノズル列の配列方向に対して直交する方向について最外測に位置する２つの貫通孔の外側端間の距離が異なっている少なくとも２種類の金属板が含まれており、
   上記金属積層板は、上記ノズルユニットに接合される接合面に近いほど上記２つの貫通孔の外側端間の距離が短くなるように上記３枚以上の金属板を積層させたものであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 液体吐出ヘッドから記録材に対して液滴を吐出して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
   上記液体吐出ヘッドとして、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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