JP2014177105A - 液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッド、画像形成装置又は液滴吐出ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】複数の凹み部を有する第1の基板と複数の開口部を有する第2の基板と複数の貫通部を有する第3の基板と複数のスリット部を有する第4の基板と複数のノズル孔を有する第5の基板と個別液室内の液体に圧力を負荷する振動板とを有し、共通液室は第1の基板の凹み部と第2の基板の開口部と第3の基板の表面とを積層することで形成され、個別液室は、振動板の表面と第4の基板のスリット部と第5の基板の表面とで形成され、第2の基板は一の表面と第1の基板の表面とを重ね合わされ、他の表面と第3の基板の表面とを重ね合わされ、第2の基板の開口部は一の表面から他の表面に向かって拡大する開口形状である。
【選択図】図1
【解決手段】複数の凹み部を有する第1の基板と複数の開口部を有する第2の基板と複数の貫通部を有する第3の基板と複数のスリット部を有する第4の基板と複数のノズル孔を有する第5の基板と個別液室内の液体に圧力を負荷する振動板とを有し、共通液室は第1の基板の凹み部と第2の基板の開口部と第3の基板の表面とを積層することで形成され、個別液室は、振動板の表面と第4の基板のスリット部と第5の基板の表面とで形成され、第2の基板は一の表面と第1の基板の表面とを重ね合わされ、他の表面と第3の基板の表面とを重ね合わされ、第2の基板の開口部は一の表面から他の表面に向かって拡大する開口形状である。
【選択図】図1
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
記録媒体の表面に画像を形成(印刷)する画像形成装置には、液滴吐出ヘッドを用いるものがある。ここで、液滴吐出ヘッドには、液滴を吐出する複数のノズル(吐出口)と、複数のノズルに夫々連通する複数の個別液室(加圧液室)と、複数の個別液室内の液体を夫々加圧する振動板とを備えるものがある。液滴吐出ヘッドは、振動板の振動(又は変形)によって個別液室内の液体を加圧し、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。
特許文献1では、製造コストを抑えつつ、かつ、ノズルユニット(液滴吐出ヘッド)の小型化を実現することを目的に、貫通孔(開口部)を備えた金属部と溝(凹み部)を備えた樹脂部とによって共通液室を形成する液体吐出ヘッドに関する技術を開示している。
液滴吐出ヘッドの更なる低コスト化及び小型化の要望がある。また、液滴吐出ヘッドの小型化の要望に伴って、液滴吐出ヘッドの高精度化が更に求められている。
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、複数の金属部と複数の樹脂部とによって共通液室を形成するため、低コスト化及び小型化には限界がある。また、特許文献1に開示されている技術には、一つの金属部と一つの樹脂部とによって共通液室を形成する技術の記載がない。
本発明は、このような事情の下に為され、共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から高精度に夫々吐出する液滴吐出ヘッド、画像形成装置又は液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、共通液室の一部を樹脂で形成することにより共通液室全体を金属で形成する場合よりも製造コストを抑えつつ、共通液室全体を金属で形成する場合と同様に高精度、かつ、小型の液滴吐出ヘッドを実現する。
本発明の一の態様によれば、共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の前記個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から夫々吐出する液滴吐出ヘッドであって、複数の凹み部を有する第1の基板と、複数の開口部を有する第2の基板と、複数の貫通部を有する第3の基板と、複数のスリット部を有する第4の基板と、複数の前記ノズル孔を有する第5の基板と、前記個別液室内の液体に圧力を負荷する振動板と、を有し、前記共通液室は、前記第1の基板の前記凹み部と前記第2の基板の前記開口部と前記第3の基板の表面とを積層することで形成され、前記個別液室は、前記振動板の表面と前記第4の基板の前記スリット部と前記第5の基板の表面とで形成され、前記第2の基板は、該第2の基板の一の表面と前記第1の基板の表面とを重ね合わされ、該第2の基板の他の表面と前記第3の基板の表面とを重ね合わされ、前記第2の基板の前記開口部は、前記一の表面から前記他の表面に向かって拡大する開口形状である、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドが提供される。また、前記液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置であってもよい。
本発明の他の態様によれば、複数の第1の開口部を有する第1の基板と、複数の第2の開口部を有する第2の基板と、複数の貫通部を有する第3の基板と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、プレス加工によって前記第2の基板に複数の前記開口部を形成するプレス加工ステップと、複数の前記開口部を形成された前記第2の基板を複数の前記開口部に対応する凹凸形状の金型に配置する基板配置ステップと、前記第2の基板を配置された前記金型に成型材料を供給して、前記第2の基板上に複数の前記凹み部を有する前記第1の基板を成型する成型ステップと、成型された前記第1の基板を固定された前記第2の基板に複数の前記貫通部を有する前記第3の基板を固定する固定ステップと、前記第2の基板に固定された前記第3の基板の表面に、振動板と複数のスリット部を有する第4の基板と複数のノズル孔を有する第5の基板とを積層する積層ステップとを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法が提供される。
本発明に係る液滴吐出ヘッド、画像形成装置又は液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から高精度に夫々吐出することができる。
共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを用いて、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。本発明は、以後に説明する液滴吐出ヘッド以外でも、被写機、複合機、プリンタ、スキャナ、プロッタ、ファクシミリ、ファックス及びその他記録媒体の表面に画像を形成するもの(装置、機器、ユニットなど)であれば、いずれのものにも用いることができる。ここで、記録媒体の表面に画像を形成するとは、印刷、印写、印字、記録などを含む。また、本発明は、以後に説明する液滴吐出ヘッド以外でも、三次元の形状を形成する装置に用いることができる。ここで、三次元の形状を形成するとは、DNA試料、レジスト、パターン材料、配線などの微小形状の物体を形成することを含む。
なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドを用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。
1.液滴吐出ヘッドの構成
2.液滴吐出ヘッドの製造方法
3.液滴吐出方法
4.実施例1(液滴吐出ヘッド)
5.実施例2(共通液室に可撓性平板を備える液滴吐出ヘッド)
6.実施例3(画像形成装置)
[1.液滴吐出ヘッドの構成]
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例を説明する。ここで、図1は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の一例を示す概略断面図である。図2は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の共通液室Rc及び個別液室Rpを説明する拡大断面図である。なお、図1では、個別液室Rp内の液体に圧力を負荷する振動板14P(図2)及び振動板14Pを振動させるPZT(図2)の図示を省略している。
2.液滴吐出ヘッドの製造方法
3.液滴吐出方法
4.実施例1(液滴吐出ヘッド)
5.実施例2(共通液室に可撓性平板を備える液滴吐出ヘッド)
6.実施例3(画像形成装置)
[1.液滴吐出ヘッドの構成]
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例を説明する。ここで、図1は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の一例を示す概略断面図である。図2は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の共通液室Rc及び個別液室Rpを説明する拡大断面図である。なお、図1では、個別液室Rp内の液体に圧力を負荷する振動板14P(図2)及び振動板14Pを振動させるPZT(図2)の図示を省略している。
図1に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100は、共通液室Rc内の液体を個別液室Rpに供給し、個別液室Rpに供給された液体をノズル孔15Nから夫々吐出する。液滴吐出ヘッド100は、図1に示すように、4列の共通液室Rcを有する。また、液滴吐出ヘッド100は、共通液室Rcに複数の個別液室Rpを連通されている。
液滴吐出ヘッド100は、例えば後述する図7(b)に示すように、複数のノズル孔15Nからなる4つのノズル列15Lを4つの共通液室に沿って配置することができる。また、液滴吐出ヘッド100は、複数のノズル孔15Nに対応する複数の個別液室Rpを備える。これにより、液滴吐出ヘッド100は、4色に対応する4つの共通液室(4つのノズル列15L)を形成することができる。また、液滴吐出ヘッド100は、複数のノズル孔15Nから所望のタイミングで液滴を夫々吐出することができる。
図2(及び図1)に示すように、液滴吐出ヘッド100は、本実施形態では、複数の凹み部11aを有する第1の基板11と、複数の開口部12aを有する第2の基板12と、複数の貫通部13aを有する第3の基板13と、を有する。また、液滴吐出ヘッド100は、本実施形態では、複数のスリット部14aを有する第4の基板14と、複数のノズル孔15Nを有する第5の基板15と、を有する。更に、液滴吐出ヘッド100は、個別液室Rp内の液体に圧力を負荷する振動板14Pと、振動板14Pを振動させるアクチュエータ(本実施形態ではPZT)と、を有する。
共通液室Rcは、第1の基板11の凹み部11aと第2の基板12の開口部12aと第3の基板13の表面とを積層することで形成される。また、共通液室Rcは、ノズル列15L(図7(b))の列方向に伸びる流路を形成する。
個別液室Rpは、振動板14Pの表面と第4の基板14のスリット部14aと第5の基板15の表面とを積層することで形成される。液滴吐出ヘッド100は、複数のノズル孔15Nに夫々対応する複数の個別液室Rpを形成されている。
共通液室Rcと個別液室Rpとは、第3の基板13の貫通部13aを介して、連通される。すなわち、共通液室Rc内の液体は、第3の基板13の貫通部13a(及び振動板14Pの開口)を通過して、個別液室Rpに流入する。
本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100は、駆動部14C(図1)を用いて、振動板14Pを振動(又は撓み変形)する。これにより、液滴吐出ヘッド100は、個別液室Rpの容積(体積)を変化させ、個別液室Rpに供給された液体に圧力を負荷する。また、液滴吐出ヘッド100は、個別液室Rpに供給された液体に圧力を負荷することによって、ノズル孔15Nから液滴を吐出することができる。
液滴吐出ヘッド100を構成する第1の基板11等を以下に具体的に説明する。
第1の基板11は、共通液室Rcを形成するものである。第1の基板11は、本実施形態では、成型加工によって形成される。第1の基板11は、ポリフェニレンサルファイト(PPS)、熱硬化性樹脂(例えばエポキシ系樹脂)、合成樹脂、エンジニアリングプラスチック、アルミニウム、又は、その他の成型加工可能な材料を用いることができる。第1の基板11は、例えば樹脂プレートなどを用いてもよい。なお、第1の基板11を成型加工によって形成する方法は、[2.液滴吐出ヘッドの製造方法]で説明する。
本発明の実施形態に係る第1の基板11には、複数の凹み部11aを有する平板を用いる。凹み部11aは、図2に示すように、第1の基板11の表面に向かって拡大する凹み形状である。また、凹み形状の拡大角度は、後述する第2の基板12の開口部12aの開口形状の拡大角度より小さくすることができる。すなわち、凹み部11aの拡大角度は、成型加工時に使用する金型(図4のPdw)の抜き勾配を転写された角度である。
第2の基板12は、共通液室Rcを形成するものである。第2の基板12は、本実施形態では、プレス加工(若しくはワイヤーカットなど)によって形成される。第2の基板12は、ステンレス鋼若しくはその他の鋼、合金(チタン合金、ニッケル合金など)又はその他金属、又は、その他の機械加工可能な非金属無機材料(セラミックスなど)を用いることができる。第2の基板12は、例えば金属プレートなどを用いてもよい。なお、第2の基板12をプレス加工によって形成する方法は、[2.液滴吐出ヘッドの製造方法]で説明する。
本発明の実施形態に係る第2の基板12には、複数の開口部12aを有する平板を用いる。開口部12aは、図2に示すように、第2の基板12の一の表面(第1の基板11の表面と接する表面)から他の表面(第3の基板13の表面と接する表面)に向かって拡大する開口形状である。また、開口部12aの開口形状の拡大角度は、本実施形態では、後述する[2.液滴吐出ヘッドの製造方法]の下部金型Pdw(図4)の凸部の角度より大きくする。
更に、第2の基板12は、一の表面に微細な凹凸(例えばマイクロポーラス)を形成してもよい。これにより、第2の基板12は、第1の基板11の成型加工時に、形成された微細な凹凸と第1の基板11の表面とを嵌合させることによって、第2の基板12に第1の基板11を固定する。すなわち、第2の基板12は、接着層なしに、微細な凹凸を用いて第1の基板11を一の表面に接着(固定)することができる。
第3の基板13(サブフレームなど)は、一の表面で共通液室Rcの一部を形成するものである。また、第3の基板13は、複数の貫通部13aを有し、貫通部13aを用いて共通液室Rcと個別液室Rpとを連通するものである。
第3の基板13は、シリコン基板(例えば単結晶シリコン基板)を用いることができる。これにより、第3の基板13は、水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、高精度の平面と貫通部13aとを形成されることができる。
なお、第3の基板13に用いることができる材料は、シリコン基板に限られるものではない。すなわち、第3の基板13は、ステンレス基板、感光性樹脂及びその他材料を用いることができる。また、第3の基板13は、電鋳加工で形成してもよい。
第4の基板14(アクチュエータプレートなど)は、複数のスリット部14aを有し、スリット部14aを用いて個別液室Rpの一部を形成するものである。第4の基板14は、電鋳加工で形成してもよい。
振動板14Pは、個別液室Rp内の液体に圧力を負荷するものである。振動板14Pは、振動(又は撓み変形)することで、個別液室Rpの容積(体積)を変化させ、個別液室Rp内に供給された液体に圧力を負荷する。これにより、個別液室Rp内に供給された液体は、後述する第5の基板15のノズル孔15Nから吐出される。
振動板14Pは、アクチュエータ(本実施形態では、図2のPZT(圧電素子)の変形)によって振動(撓み変形)させられる。PZT(圧電素子)は、駆動部14C(図1)によって電圧を印加され、印加された電圧(の駆動波形)に応じて変形する。なお、駆動部14Cには、駆動信号のスイッチングを行う駆動IC(又は駆動ドライバー)を用いることができる。
第5の基板15(ノズルプレートなど)は、ノズル面(液滴吐出ヘッド100の外形表面)に、複数のノズル孔(吐出口、印字ノズルなど)15Nを備える。ここで、複数のノズル孔15Nは、液滴吐出ヘッド100の長手方向(図7(b)のノズル列の方向)に配置されている。
第5の基板15は、シリコン基板(例えば単結晶シリコン基板)を用いてもよい。これにより、第5の基板15は、第3の基板13と同様に、異方性エッチングで加工されることができる。
なお、第5の基板15は、吐出した液体の離反性を高めるために、金属部材からなる外形表面に撥水層を更に形成されてもよい。また、第5の基板15のノズル孔の直径は、例えば10〜30μmとしてもよい。更に、第5の基板15は、電鋳加工で形成してもよい。
[2.液滴吐出ヘッドの製造方法]
図3乃至図5を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を説明する。ここで、図3は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法(プレス加工)の一例を説明する説明図である。図4は、液滴吐出ヘッド100の製造方法(成型加工)の一例を説明する説明図である。図5は、液滴吐出ヘッド100の製造方法(成型加工)の一例を説明する拡大図である。
図3乃至図5を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を説明する。ここで、図3は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法(プレス加工)の一例を説明する説明図である。図4は、液滴吐出ヘッド100の製造方法(成型加工)の一例を説明する説明図である。図5は、液滴吐出ヘッド100の製造方法(成型加工)の一例を説明する拡大図である。
図3(a)に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100(図1)の製造方法では、先ず、プレス加工ステップとして、平板12Pをプレス加工する。
図3(b)に示すように、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、プレス加工によって、第2の基板12を形成する。また、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、プレス加工によって、第2の基板12に複数の開口部12aを形成する。すなわち、本発明に係る液滴吐出ヘッド100は、第1の基板11(図1)に抜き勾配(テーパー)をつけるのみならず、第2の基板12にも第1の基板11と同方向の抜き勾配をつける。
ここで、プレス加工ステップでは、図3(c)に示すように、第2の基板12の一の表面から他の表面に向かって拡大する開口形状の開口部12aを形成する。また、開口部12aの開口形状の拡大角度は、例えば1度〜5度の範囲内としてもよい。更に、プレス加工ステップでは、破断面(開口部12a)のバリ等を除去するために、面押し(面打ち)加工を更に実施してもよい。すなわち、図3(c)に示すように、端面12bを形成してもよい。
液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12の開口部12aを拡大形状とすることによって、後述する下部金型Pdw(図4(a))との干渉を防止し、下部金型Pdwの損傷及び磨耗、並びに、第2の基板12の変形を防止することができる。また、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12の開口部12aに端部12bを形成することによって、下部金型Pdwとの干渉を防止し、下部金型Pdwの損傷及び磨耗、並びに、第2の基板12の変形を防止することができる。なお、プレス加工ステップでは、第2の基板12の開口部12aの全面がテーパー状となる加工をしてもよい。
次に、図4(a)に示すように、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、基板配置ステップとして、複数の開口部12aを形成された第2の基板12を複数の開口部12aに対応する凹凸形状の下部金型Pdwに配置する。このとき、基板配置ステップでは、開口部12aの他の表面(開口部12aの開口幅が大きい方)を下部金型Pdwに接するように、第2の基板12を下部金型Pdwに配置(インサート)する(図中のMa)。なお、下部金型Pdwの凸部の勾配(抜き勾配)は、例えば3度としてもよい。
次いで、図4(b)に示すように、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、成型ステップとして、第2の基板12を配置された下部金型Pdwに上部金型Pupを配置する(図中のMb)。また、図4(c)に示すように、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12を配置された下部金型Pdwと上部金型Pup金型との間隙に成型材料(第1の基板11の材料)Epを供給する。更にその後、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、適切な温度で冷却し、成型材料Epを固化して、第1の基板11を成型する。
これにより、本発明に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12上に複数の凹み部11a(図2)を有する第1の基板11を成型することができる。また、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第1の基板11の表面に向かって拡大する凹み形状の凹み部11aを形成することができる。
ここで、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、図5(a)に示すように、下部金型Pdwの凸部の勾配を第2の基板12の開口部12aの拡大勾配より小さくしている。すなわち、第2の基板12の開口部12aの開口幅は、下部金型Pdwの凸部の底部の幅よりわずかに(例えば数μm〜数十μm)大きくしている。
これにより、本発明に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法では、図5(a)に示すように、第2の基板12と下部金型Pdwとの間にクリアランス(隙間)12cを形成することができる。また、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、クリアランス12cを形成することができるので、下部金型Pdwと第2の基板12との干渉を防止し、下部金型Pdwの損傷及び磨耗、並びに、第2の基板12の変形を防止することができる。更に、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、共通液室Rcの開口幅は、第2の基板12の比較的精度の高い開口部12aの形状(図5(b)のDa)で決定される。なお、第2の基板12の開口部12aの拡大勾配と下部金型Pdwの凸部の勾配を略同一としてもよい。
更に、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、図5(a)に示すように、第2の基板12の端面12bと下部金型Pdwの凸部の表面とは接触していない。このため、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12の端面12bと下部金型Pdwとの間に成型材料Epが侵入して、固化する。なお、プレス加工ステップで端面12bを形成しない場合には、第2の基板12の上部と下部金型Pdwの表面とにおいて、クリアランス(隙間)がほとんどなくなる。この場合には、成型材料Epが第2の基板12の下部と下部金型Pdwの表面とのクリアランス(隙間)に流入する可能性が低くなり、より高品質な部品(第1の基板11及び第2の基板12)を製造することができる。
その後、図4(d)に示すように、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、上部金型Pup及び下部金型Pdwを図中のMd1及びMd2方向に移動して、第2の基板12及び成型された第1の基板11を上部金型Pup及び下部金型Pdwから離間する。ここで、本発明に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12と下部金型Pdwとの間にクリアランス12c(図5(a))を形成されているので、離型時の摩擦抵抗が小さくなり、摩耗を低減でき、離型性もよく、下部金型Pdwの寿命も長くなる。
次に、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、固定ステップとして、第2の基板12の他の表面に第3の基板13を固定する。ここで、本発明に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12と第3の基板13とを固定すればよいので、第1の基板11及び第2の基板12と第3の基板13とを固定する場合と比較して、加工精度の高い加工(固定)をすることができる。また、本発明に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12(又は第1の基板11)を成型加工する場合と比較して、プレス加工を用いて第2の基板12の開口部12aの加工精度を向上することができる。このため、本発明に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法では、第2の基板12(又は第1の基板11)を成型加工する場合と比較して、加工精度の高い加工(第3の基板13の固定)をすることができる。
また、液滴吐出ヘッド100の製造方法では、積層ステップとして、第2の基板12に固定された第3の基板13の表面に複数のスリット部14aを有する第4の基板14と複数のノズル孔15Nを有する第5の基板15とを積層する。
以上のとおり、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、プレス加工を用いて第2の基板12を加工することができるので、第2の基板12の開口部12a(例えば図5(b)のDa)の加工精度を向上することができる。また、液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、第2の基板12の他の表面の開口部12aの加工精度を向上することができるので、第3の基板13を固定するときに(固定ステップ)、第3の基板13の貫通部13aの位置決め精度を向上することができる。
これにより、液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、第3の基板13の貫通部13aの位置決め精度を向上することができるので、その後積層される第4の基板14及び第5の基板15の位置決め精度を向上することができる。また、液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、第3の基板13、第4の基板14及び第5の基板15の位置決め精度を向上することができるので、液滴吐出ヘッド100の全体のサイズを小型化することができる。更に、液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、第3の基板13、第4の基板14及び第5の基板15の位置決め精度を向上することができるので、液滴吐出ヘッド100が吐出する液滴の精度を向上することができる。
また、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、例えば第2の基板12(例えば金属)の厚さを約400μmとし、第1の基板11(例えば樹脂)の厚さを800μmとし、共通液室Rcの高さを1200μmとすることができる。これにより、液滴吐出ヘッド100の製造方法によれば、共通液室Rcの断面の大きさを確保し、共通液室Rcの流体抵抗を小さく抑え、高粘度の液体でも吐出することができる。
図6に、液滴吐出ヘッドの比較例を示す。図6(a)は、成型加工のみで製造した(本実施形態の第2の基板12に相当する基板を用いない)場合の比較例を示す。図6(b)は、プレス加工時に拡大形状(本実施形態の第2の基板12の開口部12aに相当する形状)を形成しない場合の比較例を示す。
図6(a)に示すように、比較例に係る液滴吐出ヘッド501の基板501Eは、成型加工によって成型材料のみで共通液室501Rcを形成する。このため、本比較例に係る基板501Eの(共通液室501Rcの)開口幅D1は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の第2の基板12の開口部12aの開口幅Da(図5(b))と比較して、加工精度が低下する。本比較例に係る液滴吐出ヘッド501では、特に基板501Eに樹脂材料を用いた場合に、加工精度が低下する。
従って、本比較例に係る液滴吐出ヘッド501では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して、基板501Eにサブフレーム(本実施形態の第3の基板13に相当する)を固定するときに、サブフレームのリブ(貫通部13a)の位置決め精度が低下する。すなわち、本比較例に係る液滴吐出ヘッド501では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して、サブフレームの面積を拡大する必要がある。このため、本比較例に係る液滴吐出ヘッド501では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して、液滴吐出ヘッドを大型化する必要がある。また、本比較例に係る液滴吐出ヘッド501では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して大型化する必要があるため、サブフレーム(第3の基板13)をシリコン基板で製造した場合に、サブフレームの加工コストが増加する虞がある。
図6(b)に示すように、比較例に係る液滴吐出ヘッド502は、垂直端面を有する基板502P(本実施形態の第2の基板12に相当する基板)を用いて、基板502Eを成型加工する。このため、本比較例に係る基板502Eの(共通液室502Rcの)開口幅D2は、図6(a)の液滴吐出ヘッド501と同様に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の第2の基板12の開口部12aの開口幅Da(図5(b))と比較して、加工精度が低下する。また、本比較例に係る基板502Eは、金型とのわずかなクリアランス内に成型材料(例えば樹脂材料)が流入するため、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して、開口幅D2の加工精度が更に低下する虞がある。更に、本比較例に係る基板502Eは、サブフレーム(本実施形態の第3の基板13に相当する)を固定するときに、基板502E(例えば樹脂材料)と基板502P(例えば金属材料)とを固定する必要があるため、加工精度の低下及び加工コストの増加を招く虞がある。
従って、本比較例に係る液滴吐出ヘッド502では、図6(a)の液滴吐出ヘッド501と同様に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して、サブフレームのリブ(貫通部13a)の位置決め精度が低下する。すなわち、本比較例に係る液滴吐出ヘッド502では、図6(a)の液滴吐出ヘッド501と同様に、液滴吐出ヘッドを大型化する必要がある。また、本比較例に係る液滴吐出ヘッド502では、図6(a)の液滴吐出ヘッド501と同様に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と比較して、サブフレームをシリコン基板で製造した場合に、サブフレームの加工コストが増加する虞がある。
[3.液滴吐出方法]
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100が液滴を吐出する動作(引き−押し打ち動作)の一例を説明する。
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100が液滴を吐出する動作(引き−押し打ち動作)の一例を説明する。
液滴吐出ヘッド100は、先ず、駆動部14C(図1)を用いて、振動板14P(図2)を変形させるPZT(図2)に印加している電圧を基準電位から下げ、PZTを縮小させる。また、液滴吐出ヘッド100は、PZTの縮小によって、振動板14Pを撓み変形させる。このとき、液滴吐出ヘッド100は、振動板14Pの撓み変形によって、個別液室Rpの容積(体積)を拡大(膨張)させる。これにより、液滴吐出ヘッド100は、第3の基板13の貫通部13aを介して、共通液室Rcから個別液室Rp内に液体を流入させることができる。
次に、液滴吐出ヘッド100は、駆動部14Cを用いて、PZTに印加している電圧を上げ、PZTを伸長させる。また、液滴吐出ヘッド100は、PZTの伸長によって、振動板14Pをノズル孔15Nの方向に変形させる。このとき、液滴吐出ヘッド100は、振動板14Pの変形によって、個別液室Rpの容積(体積)を縮小(収縮)させる。これにより、液滴吐出ヘッド100は、個別液室Rp内の液体に圧力を付加することができる。また、液滴吐出ヘッド100は、個別液室Rp内の液体を加圧することによって、ノズル孔15Nから液滴(液体)を吐出(噴射)することができる。
その後、液滴吐出ヘッド100は、駆動部14Cを用いて、PZTに印加している電圧を基準電位に戻し、振動板14Pを初期位置に戻す(復元する)。このとき、液滴吐出ヘッド100は、個別液室Rpの膨張によって個別液室Rp内を減圧し、第3の基板13の貫通部13aを介して、共通液室Rc内から個別液室Rp内に液体を充填(補充)する。次いで、液滴吐出ヘッド100は、ノズル穴15Nのメニスカス面の振動が減衰(安定)した後に、次の液滴の吐出のための動作に移行し、上記の動作を繰り返す。
ここで、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、上記の例(引き−押し打ち)に限定されるものではない。すなわち、液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、駆動部14CがPZTに印加する電圧(駆動波形)を制御することによって、引き打ち又は押し打ち等を行うことができる。また、液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、電圧の上下値やその上下値への移動時間、又は、その電圧値の保持時間などの組み合わせ(駆動波形)を制御することで、PZTの伸縮により振動板14Pの変形状態を制御してもよい。更に、液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、振動板14Pの変形により個別液室Rpの容積(体積)を拡大(膨張)、縮小(収縮)を制御することによって、吐出される液体の量(液滴の径)を変化させてもよい。
なお、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、上記の方法(圧電素子(PZT)を用いた方法)に限定されるものではない。すなわち、液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、発熱抵抗体を用いて個別液室Rp内の液体を加熱して気泡を発生させる方法(いわゆるサーマル型)のもの(例えば特開昭61−59911号公報参照)を用いてもよい。また、液滴吐出ヘッド100の液滴吐出方法は、個別液室Rpの壁面に第4の基板14と電極とを対向配置し、第4の基板14と電極との間に発生させた静電力によって第4の基板14を変形させる方法(いわゆる静電型)のもの(例えば特開平6−71882号公報参照)を用いてもよい。
液滴吐出ヘッド、又は、液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置の実施例を用いて、本発明を説明する。
[実施例1]
実施例1に係る液滴吐出ヘッド110を用いて、本発明を説明する。
実施例1に係る液滴吐出ヘッド110を用いて、本発明を説明する。
[液滴吐出ヘッドの構成]、[液滴吐出ヘッドの製造方法]及び[液滴吐出方法]
図1乃至図5に、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の構成等を示す。図1乃至図5に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の構成等は、前述の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の構成等と基本的に同様のため、説明を省略する。
図1乃至図5に、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の構成等を示す。図1乃至図5に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の構成等は、前述の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の構成等と基本的に同様のため、説明を省略する。
図7及び図8を用いて、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の仕様を説明する。ここで、図7(a)は、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110を説明する概略外観斜視図である。図7(b)は、図7(a)を上下反転した概略外観斜視図である。図8は、図7(a)の概略外観斜視図について、液滴吐出ヘッド110の断面形状を説明する概略断面斜視図である。なお、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッドは図7又は図8に示す液滴吐出ヘッド110に限定されるものではない。
図7(a)及び図7(b)に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110は、第5の基板(ノズルプレート)15に複数のノズル孔15N(図1)を備える4列のノズル列15Lが形成(穿設)されている。第5の基板(ノズルプレート)15は、本実施例では、ステンレス鋼(例えばJISにおいてSUS)の平板をプレス加工して形成された。
また、ノズル例15Lは、例えば1列あたり320孔とし、4列の合計で1280孔としてもよい。ノズル例15Lは、例えばノズル孔15N、個別(加圧)液室Rp及び圧電素子などを300dpiの間隔で配置してもよい。4列のノズル例15Lは、夫々4色の液体(インク)に対応するノズル列としてもよい。
更に、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の第5の基板15等は、ハウジングカバー16C(図7(b))によって、ヘッドの外形を形成するハウジング16に装着されている。
図8に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド110は、第4の基板(アクチュエータプレート)14をSi基板のエッチング工法で形成された。また、第4の基板(アクチュエータプレート)14は、本実施例では、Si化合物かならなる厚さ2μm程度の振動板(不図示)をCVD工法などで積層された。更に、第4の基板(アクチュエータプレート)14は、各ノズル及び個別(加圧)液室(図1のRp)に対応して、フォトリソ工法を用いて、振動板(図1の14P)上に電極(不図示)及びPZT(不図示)などを積層された。
ここで、PZTは、図示しない電気配線によって駆動信号(電圧)を印加される。これにより、PZTは、印加された駆動信号(電圧)に基づいて、その形状を歪曲させる。PZTは、例えば駆動信号をスイッチングすることで、所望のタイミング及び変位量で歪曲させることができる。
本実施例に係る液滴吐出ヘッド110の第4の基板(アクチュエータプレート)14は、PZTの歪曲によって振動板(図1の14P)を変形させ、個別液室Rpの体積を変化させる。これにより、第4の基板(アクチュエータプレート)14は、個別液室Rpの液体に圧力を負荷し、ノズル孔15Nの開口から液滴を吐出させることができる。
第3の基板(サブフレーム)13は、振動板(図1の14P)及び第4の基板(アクチュエータプレート)14の支持体として機能する。第3の基板(サブフレーム)13は、本実施例では、Si基板のエッチングで形成された。第3の基板(サブフレーム)13は、例えば厚さ400μm程度の平板を用いることができる。
また、第3の基板(サブフレーム)13は、液体(インク)の供給口(図2の貫通部13a)を形成された。更に、第3の基板(サブフレーム)13は、駆動IC(図1の駆動部14C)を収める開口を形成された。
第2の基板(バッキングプレート)12は、本実施例では、金属材料を用いて、プレス加工で形成された。第1の基板(バッキングプレート)11は、本実施例では、樹脂材料を用いて、成型加工で形成された。また、第1の基板11は、第2の基板12を金型に挿入して(インサート成型で)、一体成型された。
更に、液滴吐出ヘッド110は、本実施例では、第2の基板12の表面に微細な凹凸(マイクロポーラス)を形成することによって、第2の基板12上に第1の基板11を固定した。すなわち、液滴吐出ヘッド110は、第1の基板と第2の基板と間に接着層を用いない。このため、液滴吐出ヘッド110は、接着層(接着材)を用いる場合と比較して、強固に密着され、多少の外力で剥離することがない。
ここで、第1の基板(バッキングプレート)11と第2の基板(バッキングプレート)12とは、共通液室(インク貯留部)Rcを形成する。液滴吐出ヘッド110は、本実施例では、4色の液体(インク)に対応する4列の共通液室Rcを形成されている。
以上により、本発明の実施例1に係る液滴吐出ヘッド110は、実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と同様の効果を得ることができる。
[実施例2]
実施例2に係る液滴吐出ヘッド200を用いて、本発明を説明する。
実施例2に係る液滴吐出ヘッド200を用いて、本発明を説明する。
[液滴吐出ヘッドの構成]及び[液滴吐出方法]
図9に、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の構成等を示す。図9は、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の断面形状を説明する概略断面斜視図である。図9に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の構成等は、前述の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の構成等と同様の部分があるため、異なる部分を主に説明する。
図9に、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の構成等を示す。図9は、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の断面形状を説明する概略断面斜視図である。図9に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の構成等は、前述の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の構成等と同様の部分があるため、異なる部分を主に説明する。
図9に示すように、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200は、第1の基板(バッキングプレート)11に凹み部11a(図2)を貫通部とした。また、液滴吐出ヘッド200は、本実施例では、第1の基板(バッキングプレート)11の一の表面(第2の基板に固定される側と反対側の表面)に可撓性基板11A(第6の基板)を配置した。ここで、可撓性基板11Aは、例えば薄膜のダンパフィルム(厚さ12μmの樹脂フィルム)を用いることができる。また、可撓性基板11Aは、例えばダンパフィルム、エラストマー等の低硬度の樹脂などを用いることができる。
液滴吐出ヘッド200は、第1の基板(バッキングプレート)11の貫通部、第2の基板(バッキングプレート)12の開口部12a及び第3の基板(サブフレーム)13の表面、並びに、可撓性基板11Aの表面を用いて、共通液室Rcを形成している。このような構成とすることで、液滴吐出ヘッド200は、本実施例では、可撓性基板11Aの表面の変形を用いて、共通液室Rcに生じる圧力変動を減衰(ダンピング)することができる。また、液滴吐出ヘッド200は、共通液室Rcに生じる圧力変動を減衰することができるので、クロストークを抑制し、吐出特性の優れた液滴吐出ヘッドを実現することができる。
[液滴吐出ヘッドの製造方法]
図10を用いて、本発明の実施例2に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法を説明する。ここで、図10(a)は、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法(成型加工)を説明する説明図である。図10(b)は、液滴吐出ヘッド200の製造方法(成型加工)を用いて成型された第1の基板11及び第2の基板12、並びに、可撓性基板11Aを説明する説明図である。なお、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法は、前述の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法と同様の部分があるため、異なる部分を主に説明する。
図10を用いて、本発明の実施例2に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法を説明する。ここで、図10(a)は、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法(成型加工)を説明する説明図である。図10(b)は、液滴吐出ヘッド200の製造方法(成型加工)を用いて成型された第1の基板11及び第2の基板12、並びに、可撓性基板11Aを説明する説明図である。なお、本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法は、前述の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100の製造方法と同様の部分があるため、異なる部分を主に説明する。
本実施例に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法では、先ずプレス加工で第2の基板12(図3)を製造し、次いで成型加工で第1の基板11(図4)を製造する。
その後、図10(a)に示すように、液滴吐出ヘッド200の製造方法では、第2の成型加工として、上部金型Pup2及び下部金型Pdw2を用いて、可撓性基板11Aを成型する。ここで、第1の基板11と可撓性基板11Aとの間には接着層を用いない。このため、液滴吐出ヘッド200の製造方法では、接着層を形成する工程を削減することができる。また、液滴吐出ヘッド200の製造方法では、第2の基板12の拡大形状の開口部12aに沿って、下部金型Pdw2に第1の基板11及び第2の基板12を配置することができる。
その後、図10(b)に示すように、液滴吐出ヘッド200の製造方法では、上部金型Pup2及び下部金型Pdw2を移動して、成型された可撓性基板11A、並びに、第1の基板11及び第2の基板12を上部金型Pup及び下部金型Pdwから離間する。ここで、本発明に係る液滴吐出ヘッド200の製造方法では、図5(a)と同様に、第2の基板12と下部金型Pdw2との間にクリアランスを形成されているので、離型時の摩擦抵抗が小さくなり、摩耗を低減でき、離型性もよく、下部金型Pdwの寿命も長くなる。
以上により、本発明の実施例2に係る液滴吐出ヘッド200は、実施形態に係る液滴吐出ヘッド100と同様の効果を得ることができる。
[実施例3]
実施形態の液滴吐出ヘッド100を備える実施例3に係る画像形成装置300を用いて、本発明を説明する。
実施形態の液滴吐出ヘッド100を備える実施例3に係る画像形成装置300を用いて、本発明を説明する。
図11及び図12を用いて、本発明の実施例3に係る画像形成装置300の構成等を説明する。ここで、図11は、本実施例に係る画像形成装置300を説明する概略側面図である。図12は、画像形成装置300を説明する概略平面図である。
なお、本発明(に係る液滴吐出ヘッド)を用いることができる画像形成装置は図11又は図12に示す画像形成装置に限定されるものではない。また、本実施例に係る画像形成装置300は、被写機、複合機、プリンタ、スキャナ、プロッタ、ファクシミリ、ファックス及びその他記録媒体の表面に画像を形成するもの(装置、機器、ユニットなど)であれば、いずれのものにも用いることができる。また、本実施例に係る画像形成装置300は、インク以外の液体(例えばDNA試料、レジスト、パターン材料など)を吐出する液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、又は、これらを備える画像形成装置に適用してもよい。
ここで、記録媒体の表面に画像を形成とは、印刷、印写、印字、記録などを含む。また、本発明に係る画像形成装置が画像を形成することができる記録媒体には、紙、用紙、薄紙、厚紙及び記録紙、並びに、OHPシート、合成樹脂フィルム、金属薄膜及びその他表面に画像を形成できる媒体を含む。
本実施例に係る画像形成装置300は、記録媒体を搬入する搬入手段と、搬入された記録媒体の表面に画像を形成する画像形成手段と、画像が形成された記録媒体を搬出する搬出手段とを有する。以下に、本実施例に係る画像形成装置300の各構成を具体的に説明する。
[搬入手段]
搬入手段は、記録媒体を画像形成手段に搬送(搬入)する手段である。搬入手段は、本実施例では、給紙部(給紙カセット310など)及び複数の搬送ローラ(半月コロ313など)で構成される。搬入手段は、搬送ローラ等を用いて、給紙部に保管された記録媒体を搬入(移動)し、後述する画像形成手段に搬送する。
搬入手段は、記録媒体を画像形成手段に搬送(搬入)する手段である。搬入手段は、本実施例では、給紙部(給紙カセット310など)及び複数の搬送ローラ(半月コロ313など)で構成される。搬入手段は、搬送ローラ等を用いて、給紙部に保管された記録媒体を搬入(移動)し、後述する画像形成手段に搬送する。
図11及び図12に示すように、具体的には、搬入手段(画像形成装置300)は、給紙カセット310などの用紙積載部(圧板)311上に記録媒体(例えば用紙)312を保管している。また、搬入手段は、半月コロ(給紙ローラ)313を回転させて、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド314を用いて、用紙積載部311から記録媒体312を1枚ずつ分離する。更に、搬入手段は、分離した記録媒体312を画像形成手段に搬入する。なお、分離パッド314は、給紙ローラ313側に付勢されている。
搬入手段は、搬入した記録媒体312を画像形成手段(後述するインクジェットヘッド307)の下方に搬送する。ここで、搬入手段は、記録媒体312を静電吸着する搬送ベルト321を用いて、用紙積載部311からガイド315を介して送られる記録媒体312を移動する。次いで、搬入手段は、搬送ベルト321とカウンタローラ322との間に記録媒体312を挟んで搬送する。このとき、搬入手段は、搬送ガイド323を用いて、略鉛直上方に送られている記録媒体312を略90度に方向転換する。その後、搬入手段は、押さえ部材324及び先端加圧コロ325を用いて、記録媒体312を搬送ベルト321側に押圧する。
搬送ベルト321は、無端状ベルトを用いることができる。また、搬送ベルト321は、帯電ローラ326でその表面を帯電される。更に、搬送ベルト321は、搬送ローラ327とテンションローラ328との間に掛け渡されている。これにより、搬送ベルト321は、副走査モータ331によって回転されるタイミングベルト332及びタイミングローラ333によって、副走査方向に周回される。なお、搬送ベルト321の裏面側には、インクジェットヘッド307による画像形成領域に対応して、ガイド部材329を配置している。
帯電ローラ326は、搬送ベルト321の表層に接触して、搬送ベルト321の回動に従動して回転するように配置されている。また、帯電ローラ326は、加圧力(例えば2.5N)を軸の両端に負荷している。
帯電ローラ326は、例えば高圧電源からプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように(交番するように)制御された電圧を印加する。これにより、帯電ローラ326(搬入手段)は、搬送ベルト321を交番する帯電電圧パターンで帯電することができる。帯電ローラ326は、例えば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交互に帯状に帯電することができる。また、搬入手段は、プラスとマイナスとで帯電した搬送ベルト321上に記録媒体312を搬送して、記録媒体312を搬送ベルト321に静電力で吸着することができる。
図12に示すように、搬送ローラ327の軸には、スリット円板334を取り付けられている。搬入手段は、センサ335を用いてスリット円板334のスリットを検知する。すなわち、搬入手段は、スリット円板334及びセンサ335によって、エンコーダ336を構成する。
[画像形成手段]
画像形成手段は、記録媒体に画像を形成する手段である。画像形成手段は、本実施例では、キャリッジ303に搭載されたインクジェットヘッド307(実施形態の液滴吐出ヘッド100に相当する。)等で構成される。画像形成手段は、インクジェットヘッド307等を用いて、搬入された記録媒体の表面に画像を形成し、後述する搬出手段に搬送する。
画像形成手段は、記録媒体に画像を形成する手段である。画像形成手段は、本実施例では、キャリッジ303に搭載されたインクジェットヘッド307(実施形態の液滴吐出ヘッド100に相当する。)等で構成される。画像形成手段は、インクジェットヘッド307等を用いて、搬入された記録媒体の表面に画像を形成し、後述する搬出手段に搬送する。
図11及び図12に示すように、具体的には、画像形成手段(画像形成装置300)は、左右の側板(不図示)に横架されたガイド部材であるガイドロッド301とガイドレール302とを用いて、キャリッジ303を主走査方向に摺動自在に保持する。また、画像形成手段は、主走査モータ304を用いて、タイミングベルト305を介して、図12のキャリッジ主走査方向にキャリッジ303を移動(走査)する。
キャリッジ303は、例えばイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴(液滴)を吐出するインクジェットヘッド307(液滴吐出ヘッド100)を主走査方向と直交する図12のベルト搬送方向(副走査方向)に配置している。なお、本発明を用いることができる画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)以外の例えばグリーン(G)、レッド(R)若しくはライトシアン(LC)、又は、ブラック(K)のみを吐出するものであってもよい。
また、キャリッジ303は、複数のインク吐出口(実施形態のノズル孔15Nに相当する。)を副走査方向に配列している。更に、キャリッジ303は、インク吐出口(インク滴吐出方向)を下方に向けて、インクジェットヘッド307を搭載している。キャリッジ303は、本実施例では、インクジェットヘッド307にインクを供給するための各色のサブタンク308を搭載している。ここで、サブタンク308は、インク供給チューブ(不図示)を介して、メインタンク(インクカートリッジ)からインク(液体)を補充(供給)される。
すなわち、サブタンク308とインクジェットヘッド307とは、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100を構成する。なお、インクジェットヘッド307を本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド100で構成し、サブタンク308を別途設ける構成としてもよい。また、サブタンクを用いない構成であってもよい。
画像形成手段は、キャリッジ303の主走査方向位置(ホーム位置に対する位置)を検知するために、図11に示すように、キャリッジ303の前方にスリットを形成したエンコーダスケール342を配置している。また、キャリッジ303の前面側に、エンコーダスケール342のスリットを検出するエンコーダセンサ(例えば透過型フォトセンサ)343を配置している。すなわち、画像形成手段は、画像形成時にキャリッジ303の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ344を有する。
画像形成手段は、キャリッジ303を移動させながら、入力された画像信号に応じて、インクジェットヘッド307を駆動(走査)する。このとき、画像形成手段は、記録媒体312上にインク滴(液滴)を吐出して、1行分の画像を形成する。次いで、画像形成手段は、記録媒体312を所定の距離まで搬送した後に、次行分の画像を形成する。次に、画像形成手段は、同様の動作を繰り返し、所望の行分の画像を形成する。また、画像形成手段は、画像形成の終了に関する信号又は記録媒体312の後端を検出したことに関する信号に基づいて、画像を形成する動作を終了する。
その後、画像形成手段は、画像を形成された記録媒体312を搬出手段(後述する排紙トレイ354)に搬送する。
[搬出手段]
搬出手段は、画像が形成された記録媒体を搬出(排出)する手段である。搬出手段は、本実施例では、インクジェットヘッド307(画像形成手段)で画像を形成された記録媒体312を搬出する。
搬出手段は、画像が形成された記録媒体を搬出(排出)する手段である。搬出手段は、本実施例では、インクジェットヘッド307(画像形成手段)で画像を形成された記録媒体312を搬出する。
図11及び図12に示すように、具体的には、搬出手段(画像形成装置300)は、排紙ローラ352及び排紙コロ353を用いて、画像を形成された記録媒体312を搬送ベルト321から分離する。
また、搬出手段は、分離した記録媒体312を排紙トレイ354に保管(ストック)する。
更に、搬出手段(画像形成装置300)は、記録媒体の両面に画像を形成するために、両面給紙ユニット361(図11)を着脱自在に装着されている。ここで、両面給紙ユニット361は、表面(最初に印刷する面)の画像形成を終了したときに、搬送ベルト321の逆方向回転で戻された記録媒体312を取り込んで反転させる。すなわち、両面給紙ユニット361は、裏面に画像を形成される状態(印刷面となる状態)にする。次いで、両面給紙ユニット361は、タイミング制御を行って、反転させた記録媒体312をカウンタローラ322と搬送ベルト321との間に搬入(給紙)する。
以上により、本発明の実施例3に係る画像形成装置300は、実施形態に係る液滴吐出ヘッド100を用いて、液滴吐出ヘッド100と同様の効果を得ることができる。
以上のとおり、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上述した実施形態及び実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
100,110,200 : 液滴吐出ヘッド
300 : 画像形成装置
11 : 第1の基板(パッキングプレートなど)
11a: 凹み部(拡大形状)
11A: 第6の基板(可撓性平板、可撓性プレート、弾性プレートなど)
12 : 第2の基板(パッキングプレートなど)
12a: 開口部(拡大形状)
12b: 端面
12c: クリアランス(隙間)
13 : 第3の基板(サブフレームなど)
13a: 貫通部
14 : 第4の基板(アクチュエータプレートなど)
14a: スリット部
14P: 振動板
14C: 駆動部
15 : 第5の基板(ノズルプレートなど)
15N: ノズル孔
Da : 開口部の幅
Ep : 成型材料
Pup: 上部金型
Pdw: 下部金型
Rc : 共通液室
Rp : 個別液室(加圧液室)
300 : 画像形成装置
11 : 第1の基板(パッキングプレートなど)
11a: 凹み部(拡大形状)
11A: 第6の基板(可撓性平板、可撓性プレート、弾性プレートなど)
12 : 第2の基板(パッキングプレートなど)
12a: 開口部(拡大形状)
12b: 端面
12c: クリアランス(隙間)
13 : 第3の基板(サブフレームなど)
13a: 貫通部
14 : 第4の基板(アクチュエータプレートなど)
14a: スリット部
14P: 振動板
14C: 駆動部
15 : 第5の基板(ノズルプレートなど)
15N: ノズル孔
Da : 開口部の幅
Ep : 成型材料
Pup: 上部金型
Pdw: 下部金型
Rc : 共通液室
Rp : 個別液室(加圧液室)
Claims (10)
- 共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の前記個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から夫々吐出する液滴吐出ヘッドであって、
複数の凹み部を有する第1の基板と、複数の開口部を有する第2の基板と、複数の貫通部を有する第3の基板と、複数のスリット部を有する第4の基板と、複数の前記ノズル孔を有する第5の基板と、前記個別液室内の液体に圧力を負荷する振動板と、を有し、
前記共通液室は、前記第1の基板の前記凹み部と前記第2の基板の前記開口部と前記第3の基板の表面とを積層することで形成され、
前記個別液室は、前記振動板の表面と前記第4の基板の前記スリット部と前記第5の基板の表面とで形成され、
前記第2の基板は、該第2の基板の一の表面と前記第1の基板の表面とを重ね合わされ、該第2の基板の他の表面と前記第3の基板の表面とを重ね合わされ、
前記第2の基板の前記開口部は、前記一の表面から前記他の表面に向かって拡大する開口形状である、
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記第1の基板は、成型加工によって複数の前記凹み部を形成された平板であり、
前記第2の基板は、プレス加工によって複数の前記開口部を形成された平板である、
ことを特徴とする、請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記第1の基板の前記凹み部は、該第1の基板の表面に向かって拡大する凹み形状であり、
前記凹み形状の拡大角度は、前記開口形状の拡大角度より小さい、
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記第2の基板と前記第3の基板とは、該第2の基板の前記開口部と該第3の基板の前記貫通部とで位置決めされて、重ね合わされている、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記第2の基板は、該第2の基板の一の表面に微細な凹凸を形成され、
前記第1の基板と前記第2の基板とは、該第1の基板の表面を該第2の基板の前記微細な凹凸と嵌合させることによって固定される、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記第1の基板は、樹脂プレートであり、
前記第2の基板は、金属プレートである、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 共通液室内の液体を複数の個別液室に供給し、複数の前記個別液室に供給された液体を複数のノズル孔から夫々吐出する液滴吐出ヘッドであって、
複数の第1の開口部を有する第1の基板と、複数の第2の開口部を有する第2の基板と、複数の貫通部を有する第3の基板と、複数のスリット部を有する第4の基板と、複数の前記ノズル孔を有する第5の基板と、厚さ方向に弾性変形する第6の基板と、前記個別液室内の液体に圧力を負荷する振動板と、を有し、
前記第1の基板の前記第1の開口部は、該第1の基板の一の表面から他の表面に向かって拡大する開口形状であり、
前記第2の基板の前記第2の開口部は、該第2の基板の一の表面から他の表面に向かって拡大する開口形状であり、
前記共通液室は、前記第6の基板の表面と前記第1の基板の一の表面とを重ね合わされ、前記第1の基板の他の表面と前記第2の基板の一の表面とを重ね合わされ、前記第2の基板の他の表面と前記第3の基板の一の表面とを重ね合わされることで形成され、
前記個別液室は、前記振動板の表面と前記第4の基板の前記スリット部と前記第5の基板の表面とで形成される、
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置。
- 複数の第1の開口部を有する第1の基板と、複数の第2の開口部を有する第2の基板と、複数の貫通部を有する第3の基板と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
プレス加工によって前記第2の基板に複数の前記開口部を形成するプレス加工ステップと、
複数の前記開口部を形成された前記第2の基板を複数の前記開口部に対応する凹凸形状の金型に配置する基板配置ステップと、
前記第2の基板を配置された前記金型に成型材料を供給して、前記第2の基板上に複数の前記凹み部を有する前記第1の基板を成型する成型ステップと、
成型された前記第1の基板を固定された前記第2の基板に複数の前記貫通部を有する前記第3の基板を固定する固定ステップと、
前記第2の基板に固定された前記第3の基板の表面に、振動板と複数のスリット部を有する第4の基板と複数のノズル孔を有する第5の基板とを積層する積層ステップと
を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記プレス加工ステップは、前記第2の基板の一の表面から他の表面に向かって拡大する開口形状の前記開口部を形成し、
前記成型ステップは、前記第1の基板の表面に向かって拡大する前記凹み部を成型し、
前記固定ステップは、前記第2の基板の前記他の表面に前記第3の基板を固定する、
ことを特徴とする、請求項9に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013054330A JP2014177105A (ja) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法 |
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JP2014177105A true JP2014177105A (ja) | 2014-09-25 |
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JP2013054330A Pending JP2014177105A (ja) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法 |
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2013
- 2013-03-15 JP JP2013054330A patent/JP2014177105A/ja active Pending
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