JP6048808B2 - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出するインクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッド、及び、その液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関するものである。

この種の液滴吐出ヘッドは、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。したがって、いわゆる画像プリントだけでなく、インクジェット技術を利用した三次元造型技術や血液の点滴などにも利用されるものである。

上記画像形成装置の一つとして、液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載したキャリッジを往復移動させながらインクジェットヘッドからインク滴を吐出する。そして、吐出したインク滴を記録材上に着弾させることにより画像パターンを形成するインクジェットプリンタが知られている。

このインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する複数のノズルからなるノズル列が形成されたノズル基板と、各ノズルにそれぞれ連通しノズル列方向に沿って形成された、インクを収容する複数の個別液室とを有している。また、個別液室内を昇圧するための圧力発生手段と、各個別液室に連通し個別液室に供給するインクを収容するノズル列方向に長尺な共通液室と、共通液室の一壁面を形成し共通液室にインクを供給するためのインク供給孔が設けられた供給孔形成基板を有している。そして、外部のインクタンクから送られたインクを、インク供給孔を経由して共通液室に供給し、共通液室から各個別液室を経由してノズル板に設けられたノズルに供給している。

最近では、記録が必要な時にのみインク滴を吐出するように構成されたオン・デマンド方式のインクジェットプリンタが主流になっている。このオン・デマンド方式のインクジェットプリンタにインクジェットヘッドが搭載されている。このインクジェットヘッドとしては、個別液室内に設けた圧力発生手段としての圧電素子の変位により個別液室内の圧力を高めてノズルからインクを吐出させる圧電式のものがある。この方式においては、駆動回路部材である駆動ＩＣチップからの駆動信号で圧力発生手段である圧電素子を駆動させ、ノズルからインク液滴を吐出して記録材上に着弾させている。

近年、インクジェットヘッドに対して、小型化や低コスト化の要求が一段と増している。この要求に対応するために駆動ＩＣチップをインクジェットヘッドに実装する試みがなされている。その具体的な試みとして、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、弾性体膜に接合され、圧力発生手段である圧電素子が設けられたアクチュエータ基板上に駆動信号が入力される駆動回路部材である駆動ＩＣチップの入力端子が設けられている。この入力端子には、外部配線であるフレキシブルプリント基板（以下ＦＰＣと略す）が電気的に接続されている。そして、駆動ＩＣチップにはＦＰＣ及び入力端子を介して上位装置から駆動制御信号が入力される。駆動ＩＣチップは駆動制御信号に基づいた駆動信号を圧電素子に送り、圧電素子の変位によって圧電アクチュエータ基板上の弾性体膜によって個別液室の内圧が変化することでノズルからインク液滴を吐出する。

しかしながら、個別液室や共通液室の近傍に駆動ＩＣチップの入力端子とＦＰＣとの接続部を配置したり、インクジェットヘッドに駆動ＩＣチップを実装したりすると、前記接続部や駆動ＩＣチップが発熱することで、画像品質に影響を与えてしまうことがある。

具体的に説明すると、圧電素子に駆動信号を出力した際に、駆動ＩＣチップの入力端子とＦＰＣとの接続部や駆動ＩＣチップに大きな電流が流れるため、前記接続部や駆動ＩＣチップが発熱し温度が上昇する。このとき、前記接続部や駆動ＩＣチップの近傍に個別液室や共通液室があるため、この熱が個別液室や共通液室にあるインクに伝達される。

さらに、個別液室へのインクの供給は、共通液室長手方向でインク供給孔に近い側から供給されるため、共通液室長手方向でインク供給孔から離れた個別液室ほど伝熱可能な時間も長く、インクに伝わった熱の総量が多くなる。これにより、共通液室長手方向で、インク供給孔に近い個別液室ではインクの温度が低く、インク供給孔から離れた個別液室ではインクの温度が高くなる。また、前記接続部の近傍にある個別液室では、前記接続部で発生した熱がインクに伝わるため、よりインクの温度が高くなる。

これらにより、共通液室長手方向に沿って配置された個別液室ごとにインクの温度が異なる。このようにインクの温度が変わるとインクの粘度が変化し、ノズルからの吐出挙動が変動するので、個別液室ごとにノズルからの吐出挙動が異なり、印字ムラなどが発生して画像品質を低下させてしまう。

一方、インク滴を吐出するために圧電素子を駆動させると、圧電素子が発熱し、この熱が個別液室や共通液室のインクに伝達される。ここで、圧電素子、個別液室及びノズルの組み合わせからなる一組の液滴吐出機構を吐出チャンネル（吐出ＣＨ）としたとき、印字中はインクジェットヘッドの全ての吐出ＣＨからインク滴が吐出されるとは限らない。他の吐出ＣＨは吐出を行っている状態で、一部の吐出ＣＨは非吐出の状態が続く場合がある。

吐出を行った吐出ＣＨの個別液室には共通液室より吐出された分のインクが供給されるが、非吐出の吐出ＣＨの個別液室には共通液室からインクが供給されない。そのため、吐出を行った吐出ＣＨの個別液室近傍よりも非吐出の吐出ＣＨの個別液室近傍の共通液室内のインクに、発熱した圧電素子から伝わる熱の総量が多くなるので、駆動する吐出ＣＨの分布条件によって共通液室内のインクに温度分布が生じる。

そして、本願発明者が行った実験から、共通液室長手方向の一端側に前記接続部があり、インク供給孔形成基板の共通液室長手方向中央部にインク供給孔を設けると、駆動する吐出ＣＨの分布条件によって共通液室内のインクの温度分布の傾向が異なることがわかった。そのため、同じ吐出ＣＨの個別液室でも、駆動する吐出ＣＨの分布条件によって共通液室から個別液室に供給されるインクの温度のばらつきが大きくなり、その結果、同じ吐出ＣＨでも吐出挙動がばらついて画像品質を低下させてしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、駆動回路部材を実装して小型化を図りつつ、画像品質の低下を低減させることができる液滴吐出ヘッド、及び、その液滴吐出ヘッド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、液滴を吐出する複数のノズルからなるノズル列が形成されたノズル基板と、各ノズルにそれぞれ連通しノズル列方向に沿って形成された、液体を収容する複数の個別液室と、前記個別液室内を昇圧する圧力発生手段と、各個別液室に連通し各個別液室に供給する液体を収容する共通液室と、該共通液室に接続し、該共通液室に液体を供給するための供給孔と、前記圧力発生手段に駆動信号を送る駆動回路部材と、前記共通液室の前記ノズル列方向一端側の近傍に設けられた接続部で、外部配線と前記駆動回路部材とを電気的に接続する接続部材とを備え、前記供給孔が、前記ノズル列方向で前記接続部とは反対側の端部で前記共通液室に接続している液滴吐出ヘッドであって、上記個別液室を形成する個別液室形成基板と、上記圧力発生手段と、該圧力発生手段と上記駆動回路部材とを電気的に接続する配線部材とが設けられたアクチュエータ基板と、前記圧力発生手段を保護する保護基板と、上記共通液室を形成する共通液室形成基板とを有し、上記ノズル基板と前記個別液室形成基板と前記アクチュエータ基板と前記保護基板と前記共通液室形成基板とが順に積層されていることを特徴とするものである。

本発明においては、供給孔形成基板のノズル列方向言い換えれば共通液室長手方向で共通液室の中心位置よりも前記接続部とは反対側に供給孔を設ける。これにより、共通液室長手方向で共通液室の液体に温度分布はあるが、その温度分布の傾向を吐出ＣＨの分布条件によらず同じにすることができる。よって、駆動する吐出ＣＨの分布の条件による各個別液室での液体の温度のばらつきを低減させることができ、その分、駆動する吐出ＣＨの分布の違いによる画像品質の低下を低減させることができる。

以上、本発明によれば、駆動回路部材を実装して小型化を図りつつ、駆動する吐出ＣＨの分布の違いによる画像品質の低下を低減させることができるという優れた効果がある。

図４のＢ−Ｂ’線に沿う断面図。 実施形態に係る画像形成装置を示す透視斜視図。 画像形成装置を示す概略構成図。 インクジェットヘッドの分解斜視図。 図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図。 供給孔が共通液室長手方向で接続部とは反対側端部にある場合の供給液室長手方向の各部分のインクの温度を示したグラフ。 供給孔が共通液室長手方向中央部にある場合の供給液室長手方向の各部分のインクの温度を示したグラフ。 駆動信号の電圧波形を示すグラフ。 図８で示した電圧波形でＴ１の値を変えた時の共通液室長手方向の各位置における吐出速度の変化を示したグラフ。 電圧幅を吐出ＣＨによって変える配線の模式図。 インク滴を吐出するタイミングをずらした時の吐出直後の液滴の位置と着弾直前のインク滴の位置を示した図。 駆動電圧波形を印加するタイミングを各吐出ＣＨによって変えるときの駆動ＩＣチップ内の回路の基本動作を示した図。 駆動電圧波形を印加するタイミングが各吐出ＣＨによって変える時のインバータに入力するパルス信号と、アクチュエータに印加される駆動電圧波形を示した図。

以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について説明する。
図２は実施形態に係る画像形成装置１００を示す透視斜視図である。また、図３は、画像形成装置１００を示す概略構成図である。

画像形成装置１００には印字機構部１３４が設けられている。印字機構部１３４には、装置本体内部で記録材である用紙１３５の搬送方向と直交する方向である主走査方向に移動可能なキャリッジ１３１が設けられている。また、キャリッジ１３１に搭載されたインクジェットヘッド１３２や、これにインクを供給するインクカートリッジ１３３も設けられている。

この画像形成装置の本体の下方部には、前方側から多数枚の用紙１３５を積載可能な給紙カセット１０６を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙１３５を手差しで給紙するための手差しトレイ１３７を開倒することもできる。給紙カセット１０６、あるいは手差しトレイ１３７から送り出された用紙１３５は、印字機構部１３４との対向位置まで搬送されて画像が記録された後、後面側に装着された排紙トレイ１０８に排出される。

印字機構部１３４は、図示しない左右の側板に横架されたガイド部材である主ガイドロッド１０９と従ガイドロッド１１０とでキャリッジ１３１を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ１３１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インクジェットヘッド１３２が搭載されている。インクジェットヘッド１３２は、主走査方向に直交する方向に並ぶ複数のノズル（インク吐出口）を具備しており、それらノズルを鉛直方向下方に向ける姿勢でキャリッジ１３１に搭載されている。

キャリッジ１３１には、インクジェットヘッド１３２にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのインクをそれぞれ個別に供給するための４つのインクカートリッジ１３３が着脱可能に装着している。インクカートリッジ１３３の上部には、大気と連通する大気口が設けられている。また、インクカートリッジ１３３の下部には、インクジェットヘッド１３２にインクを供給するための供給口が設けられている。また、インクカートリッジ１３３の内部には、インクが充填された多孔質体が設けられている。多孔質体内のインクは、多孔質体の毛管力によってわずかに負圧になっている。

実施形態に係る画像形成装置では、インクジェットヘッド１３２として、各色のインクを１つのヘッドで吐出するものを用いているが、各色にそれぞれ個別に対応する複数のヘッドを用いてもよい。キャリッジ１３１は、後方側（用紙搬送方向下流側）が主ガイドロッド１０９によって摺動自在に嵌装され、且つ前方側（用紙搬送方向上流側）が従ガイドロッド１１０によって摺動自在に載置されている。このキャリッジ１３１を主走査方向に移動走査するために、主走査モータ１１１で回転駆動される駆動プーリ１１２と従動プーリ１１３との間にタイミングベルト１１４が張装されている。キャリッジ１３１に搭載されたこのタイミングベルト１１４が主走査モータ１１１の正逆回転によって無端移動することで、キャリッジ１３１が往復駆動される。

給紙カセット１０６にセットされた用紙１３５は、インクジェットヘッド１３２の下方に搬送される。そのために、給紙ローラ１１５、フリクションパッド１１６、ガイド部材１１７、搬送ローラ１１８、搬送コロ１１９、先端コロ１２０などが設けられている。給紙ローラ１１５やフリクションパッド１１６は、用紙１３５を給紙カセット１０６から送り出したり、１枚に分離したりするためのものである。また、ガイド部材１１７は、送り出された用紙１３５を給送先に向けて案内するためのものである。また、搬送ローラ１１８は、給送された用紙１３５を反転させて搬送するためのものである。また、搬送コロ１１９は、搬送ローラ１１８の周面に押し付けられるものである。また、先端コロ１２０は、搬送ローラ１１８からの用紙１３５の送り出し角度を規定するものである。

搬送ローラ１１８は、副走査モータ１２１によってギヤ列を介して回転駆動される。キャリッジ１３１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１８から送り出された用紙１３５は、印写受け部材１２２により、インクジェットヘッド１３２の下方側で案内される。この印写受け部材１２２の用紙搬送方向下流側には、用紙１３５を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２３や拍車１２４が設けられている。さらに、用紙１３５を排紙トレイ１０８に送り出す排紙ローラ１２５及び拍車１２６や、排紙経路を形成するガイド部材１２７，１２８なども配設されている。

記録時には、キャリッジ１３１を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド１３２を駆動することにより、停止している用紙１３５にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１３５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１３５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１３５を排紙する。

キャリッジ１３１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド１３２の吐出不良を回復するための回復装置１２９が配設されている。回復装置１２９は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジ１３１は、印字待機中にはこの回復装置１２９側に移動されてキャッピング手段によってインクジェットヘッド１３２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って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。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図４は、インクジェットヘッド１３２の分解斜視図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図１は、図４のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。

図４を参照すると、インクジェットヘッド１３２は、ノズル板２と個別液室形成基板１０１とアクチュエータ基板１４と保護基板１０２と共通液室形成基板１０３とマニホールド１０４とを有し、インクジェットヘッド１３２の厚み方向で順に積層されている。

ノズル板２は、複数のノズル１ｙからなるノズル列１０ｙと、複数のノズル１ｍからなるノズル列１０ｍと、複数のノズル１ｃからなるノズル列１０ｃと、複数のノズル１ｋからなるノズル列１０ｋとが平行に形成されたノズル基板である。

個別液室形成基板１０１は、各ノズル１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋにそれぞれ連通しノズル列方向に沿って、インクを収容する複数の個別液室３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋが形成されたものである。

アクチュエータ基板１４には、各個別液室３内を昇圧する圧力発生手段であるアクチュエータ１５ｙ，１５ｍ，１５ｃ，１５ｋや、各アクチュエータ１５に吐出信号を出力する駆動回路部材である駆動ＩＣチップ１０５ａ，１０５ｂが設けられている。また、各アクチュエータ１５と駆動ＩＣチップ１０５ａ，１０５ｂとを電気的に接続する配線部材も設けられている。さらに、アクチュエータ基板１４には、駆動ＩＣチップ１０５ａ，１０５ｂに信号を送る電気配線２０１が設けられている。電気配線２０１は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）２０２と電気的に接続され、インクジェットヘッド１３２の外部にある制御部からの信号が送られる。

保護基板１０２は、アクチュエータ１５ｙ，１５ｍ，１５ｃ，１５ｋを保護するものである。

共通液室形成基板１０３は、各個別液室３に連通し各個別液室３に供給するインクを収容するノズル列方向に長尺な共通液室４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋが形成されたものである。

マニホールド１０４は、共通液室４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋの一壁面を形成し各共通液室４にインクを供給するための供給孔１０７ｙ，１０７ｍ，１０７ｃ，１０７ｋが形成された供給孔形成基板である。

図５を参照すると、図３に示したインクカートリッジ１３３から供給孔１０７ｙ，１０７ｍ，１０７ｃ，１０７ｋを通して共通液室４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋにインクが供給される。共通液室４ｙ，４ｍ，４ｃ，４ｋに供給されたインクは、さらに各個別液室３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋに分配され、アクチュエータ１５ｙ，１５ｍ，１５ｃ，１５ｋによりノズル１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋから吐出される。

なお、アクチュエータ１５ｙ，１５ｍ，１５ｃ，１５ｋは、不図示の振動板上に、下部電極１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋと圧電素子１２ｙ，１２ｍ，１２ｃ，１２ｋと上部電極１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋとから構成される電気機械変換素子である。

また、アクチュエータ基板１４に設けられた不図示の個別電極配線にアクチュエータ１５の上部電極１３が接続され、アクチュエータ基板１４に設けられた不図示の共通電極配線にアクチュエータ１５の下部電極１１が接続されている。そして、個別電極配線及び共通電極配線に駆動ＩＣチップ１０５が接続されることで、アクチュエータ１５が駆動ＩＣチップ１０５に個別電極配線及び共通電極配線を介して電気的に接続された状態となっている。

個別液室３内がインクにより満たされた状態で、アクチュエータ１５（共通電極である下部電極１１と、圧電素子１２と、個別電極である上部電極１３とからなる。）を駆動させると、ノズル１よりインク滴を吐出する。詳しくは、アクチュエータ１５の上部電極１３と下部電極１１との間に所定の駆動波形の電位を印加する。これにより、圧電素子１２が縮み、下部電極１１を挟んで圧電素子１２と密着している部分である振動板の全体が個別液室３側に凸形状に変形する。これの変形より、個別液室３の体積が減少し個別液室３内の圧力が急激に上昇し、ノズル１よりインク滴を用紙に向けて吐出する。

以下、アクチュエータ１５、個別液室３及びノズル１の組み合わせからなる一組の液滴吐出機構を吐出チャンネル（吐出ＣＨ）と呼ぶ。

上部電極１３が個別電極配線に接続され、下部電極１１が共通電極配線に接続され、個別電極配線及び共通電極配線が駆動ＩＣチップ１０５に接続されることで、アクチュエータ１５が駆動ＩＣチップ１０５に接続された状態となっている。

図１を参照すると、不図示の電気配線２０１とＦＰＣ２０２とが、共通液室４ｙのノズル列方向一端側（共通液室長手方向一端側）の近傍に位置する接続部２０３で、ワイヤーボンディング方式で接続されている。なお、本実施例では接続部２０３で電気配線２０１とＦＰＣ２０２とをワイヤーボンディング方式で接続する例を説明しているが、接続部２０３で熱が発生する方式であれば他の接続方式も適用可能である。

また、図１に示すように、供給孔１０７ｙは、マニホールド１０４のノズル列方向言い換えれば共通液室長手方向で接続部２０３とは反対側端部に設けられている。

ノズル１からインク滴を吐出すると、インク滴を吐出するノズル１と連通した個別液室３ｙに吐出エネルギーを発生させるアクチュエータ１５と、駆動ＩＣチップ１０５と、ＦＰＣ２０２と電気配線２０１との接続部２０３が発熱する。この熱は、インクジェットヘッド１３２の構成部材によって個別液室３内や共通液室４内のインクに伝達されたり、インクジェットヘッド表面から放熱されたりする。

図６は、図１に示したインクジェットヘッド１３２において、共通液室長手方向で駆動する吐出ＣＨの分布の条件を変えたときの、接続部２０３側端部、中央部及び接続部２０３とは反対側端部の各部での共通液室４内のインク温度を示したグラフである。

なお、図１に示したインクジェットヘッド１３２において、共通液室長手方向で、共通液室中央の領域を領域Ｂ、その領域Ｂよりも接続部２０３側の領域を領域Ａ、領域Ｂよりも接続部２０３とは反対側の領域を領域Ｃとし、３つの領域に各吐出ＣＨを区分けした。そして、駆動する吐出ＣＨの分布条件を、次のように設定した。すなわち、全領域の吐出ＣＨを駆動、領域Ａの吐出ＣＨだけを駆動、領域Ｂの吐出ＣＨだけを駆動、領域Ｃの吐出ＣＨだけを駆動、領域Ａと領域Ｂの吐出ＣＨだけを駆動、領域Ａと領域Ｃの吐出ＣＨだけを駆動、領域Ｂと領域Ｃの吐出ＣＨだけを駆動、とした。

図６に示したグラフから、駆動する吐出ＣＨの分布条件によらず、共通液室４ｙの各部分の温度は、接続部２０３とは反対側端部、中央部、接続部２０３側端部の順で高くなる傾向を示すことがわかる。

図７は比較例として、供給孔１０７ｙが共通液室４ｙの長手方向で共通液室中央部に位置する場合での、駆動する吐出ＣＨの分布条件を変えたときの、共通液室４ｙの長手方向の各部での共通液室４内のインク温度を示したグラフである。なお、共通液室４ｙの長手方向の各部や駆動する吐出ＣＨの分布条件は、図６と同じである。

図７に示したグラフから、共通液室４ｙの各部分の温度が、駆動する吐出ＣＨの分布条件によって異なる傾向を示すことがわかる。すなわち、駆動する吐出ＣＨの分布条件によって、接続部２０３とは反対側端部、中央部、接続部２０３側端部の順で高くなったり、中央部、接続部２０３とは反対側端部、接続部２０３側端部の順で高くなったりする。

そして、図６と図７とを比較すると、接続部２０３とは反対側端部に供給孔１０７ｙを設けることによって、駆動する吐出ＣＨの分布条件による共通液室４ｙ内のインクの温度のばらつきが、中央部と、接続部２０３とは反対側端部とで低減されるのがわかる。

よって、共通液室４ｙに対する供給孔１０７ｙの位置を、共通液室長手方向（ノズル列方向）で共通液室４ｙの中心位置に対して接続部２０３とは反対側に設置することで、駆動する吐出ＣＨの分布条件によらず、共通液室４ｙのインク温度分布が同じ傾向を示す。そして、共通液室４ｙの共通液室長手方向に温度分布はあるが、その温度分布の傾向を吐出ＣＨの分布条件によらず同じにすることができる。よって、駆動する吐出ＣＨの分布条件による各個別液室３ｙでのインクの温度のばらつきを低減させることができ、その分、駆動する吐出ＣＨの分布の違いによる画像品質の低下を低減させることができる。

また、図６からわかるように、図１に示したインクジェットヘッド１３２の共通液室４ｙから各個別液室３ｙに供給されるインクの温度は、接続部２０３とは反対側端部、中央部、接続部２０３側端部の順で高くなる。そのため、個別液室３ｙごとで駆動信号に対するインク滴の吐出速度の特性が異なる。

図８は、駆動信号の電圧波形を示すグラフである。図９は、図８に示した駆動信号の電圧波形におけるＴ１の時間を変えたときの吐出速度の変化を、接続部２０３側端部、中央部、接続部２０３とは反対側端部それぞれについて示したものである。

図９からわかるように、吐出速度の最大値は、接続部２０３とは反対側端部よりも接続部２０３側端部のほうが大きい。また、吐出速度が最大となるＴ１の値は、接続部２０３とは反対側端部よりも接続部２０３側端部のほうが小さい。

図９のように、Ｔ１が同じときの吐出速度が、共通液室４ｙの長手方向で異なる。そのため、共通液室４ｙの長手方向でインクに温度分布がない場合と同じように吐出すると、用紙１３５に着弾するタイミングがばらつく。

このため、図８に示した駆動信号の電圧幅ΔＶは各個別液室３によって異なることが好ましい。このとき、接続部２０３とは反対側端部側に比べて、接続部２０３側端部側の電圧幅ΔＶが小さいほうが好ましい。これにより、各個別液室３ｙから吐出されるインク滴２０４の吐出速度を同じにすることができる。このため、同じタイミングで吐出させれば、一定のばらつきの範囲内のほぼ同じタイミングで用紙１３５に着弾させることができる。

図１０に、電圧幅ΔＶを吐出ＣＨによって変える構造例を示した配線の模式図である。

駆動ＩＣチップ１０５ａは、アクチュエータ１５ｙの駆動と非駆動とを選択するスイッチ２１１を具備しており、スイッチ２１１の一端はアクチュエータ１５ｙに、他端はアクチュエータ１５ｙへ駆動信号を供給するＶｃｏｍ配線２１２に接続されている。また、Ｖｃｏｍ配線２１２は、アクチュエータ列に沿って配されている。

アクチュエータ１５ｙのスイッチ２１１と接続されていない端へは、アクチュエータ列に沿って配された、アクチュエータ１５ｙへ駆動電圧波形を供給するＣｏｍ配線２１３が接続されている。

また、図示していないが、ＦＰＣ２０２と電気配線２０１との接続部２０３はＸ２端側にあり、アクチュエータ１５ｙを駆動する電圧は、駆動電圧波形供給部２１４から供給される。駆動電圧波形供給部２１４から供給された駆動電圧は、接続部２０３とは反対側のＸ１方向側からアクチュエータ１５ｙに供給される。

アクチュエータ１５ｙに駆動信号を印加すると、Ｘ２側にあるアクチュエータ１５ｙのほうがＸ１側にあるアクチュエータ１５ｙよりも配線抵抗が大きいため、電圧損失が大きくなる。このため、アクチュエータ１５ｙに供給される駆動信号の電圧幅ΔＶは、Ｘ２側に行くにつれて小さくなる。

図１０では、Ｖｃｏｍ配線２１２とＣｏｍ配線２１３共にＸ１側から電圧が供給される構造を示しているが、駆動波形においてＣｏｍ配線２１３側の電圧が一定の場合は、電流が流れず電圧損失が無いので、Ｘ１側から電圧が供給される構造でなくてもよい。

または、図８に示した駆動電圧波形を印加するタイミングが、各吐出ＣＨによって異なることも好ましい。このとき、接続部２０３とは反対側端部側にある吐出ＣＨのアクチュエータ１５に比べて、接続部２０３側端部側にある吐出ＣＨのアクチュエータ１５に、駆動波形を印加するタイミングが遅いほうが好ましい。

これにより、図１１（ａ）に示すように、吐出直後はインクジェットヘッド１３２からのインク滴２０４の距離は、接続部２０３側にある吐出ＣＨのノズル１から吐出されたほうが、接続部２０３とは反対側にある吐出ＣＨのノズル１から吐出されるよりも短くなる。一方で、接続部２０３側端部にある吐出ＣＨのノズル１からのインク滴２０４の吐出速度は速くできる。そのため、図１１（ｂ）に示すように用紙１３５に一定のばらつきの範囲内のほぼ同じタイミングで、各吐出ＣＨのノズルから吐出されたインク滴２０４を用紙１３５に着弾させることができる。

図１２に、駆動電圧波形を印加するタイミングを各吐出ＣＨによって変える、駆動ＩＣチップ１０５ａ，１０５ｂ内の回路の基本動作を示す。

各アクチュエータ１５毎に１つのインバータが設けられており、インバータの給電部にはＶｃｏｍ配線２１２に接続されている。インバータの出力は、各アクチュエータ１５の一端に接続されている。アクチュエータ１５のインバータに接続されていない一端は、Ｃｏｍ配線２１３に接続されている。

Ｖｃｏｍ配線２１２側には図８に示した駆動電圧波形の電位Ｖ１が、Ｃｏｍ配線２１３側には図８に示した駆動電圧波形の電位Ｖ２が印加されている。このとき、インバータに入力されたパルス信号のレベルがＬｏｗレベルのとき、アクチュエータ１５の一端の電圧はＶ１となる。一方、インバータに入力されたパルス信号のレベルがＨｉｇｈレベルのとき、アクチュエータ１５の一端の電圧はＶ２となる。

図１３は、駆動電圧波形を印加するタイミングを各吐出ＣＨによって変えるときのインバータに入力するパルス信号と、アクチュエータ１５に印加される駆動電圧波形とを示したものである。

各インバータに入力するパルス信号は、接続部２０３とは反対側から順にＬｏｗとＨｉとを切り替えていくので、各アクチュエータ１５に印加される駆動電圧波形も、接続部２０３とは反対側端部から順に印加されている。これにより、図１１に示すような吐出をさせることができる。

なお、実施形態では圧力発生素子として電気−機械変換素子を用いた場合で説明したが、本発明は圧力発生素子として電気−熱変換素子を用いた場合でも適用可能である。

また、以上の実施形態では、４色一体の形態をとるインクジェットヘッドに適用される場合を説明したが、１色以上、任意数のインクジェットヘッドにも適用可能である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
インク滴などの液滴を吐出する複数のノズル１などのノズルからなるノズル列１０などのノズル列が形成されたノズル板２などのノズル基板と、各ノズルにそれぞれ連通しノズル列方向に沿って形成された、インクなどの液体を収容する複数の個別液室３などの個別液室と、前記個別液室内を昇圧するアクチュエータ１５などの圧力発生手段と、各個別液室に連通し各個別液室に供給する液体を収容する共通液室４などの共通液室と、前記共通液室の一壁面を形成し共通液室に液体を供給するための供給孔１０７などの供給孔が形成されたマニホールド１０４などの供給孔形成基板と、圧力発生手段に駆動信号を送る駆動ＩＣチップ１０５ａ，１０５ｂなどの駆動回路部材と、前記共通液室の前記ノズル列方向一端側の近傍に設けられた接続部２０３などの接続部で、ＦＰＣ２０２などの外部配線と前記駆動回路部材とを電気的に接続する電気配線２０１などの接続部材とを備えたインクジェットヘッド１３２などの液滴吐出ヘッドにおいて、前記供給孔形成基板の前記ノズル列方向で前記共通液室の中心位置よりも前記接続部とは反対側に前記供給孔を設けた。これよれば、上記実施形態について説明したように、駆動回路部材を実装して小型化を図りつつ、画像品質の低下を低減させることができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記供給孔形成基板の上記ノズル列方向で上記接続部とは反対側の端部に上記供給孔を設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、駆動条件によらずノズル列方向で、供給孔がある端部側の温度を低く、接続部がある端部側の温度を高くできる。このため、各個別液室での駆動条件による温度ばらつきをできる。これにより、吐出した液滴の着弾位置精度が良くなる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、上記ノズルから液滴を吐出するタイミングが、上記ノズル列方向で上記供給孔の近傍にあるノズルよりも該供給孔から離れた位置にあるノズルのほうが遅い。これによれば、上記実施形態について説明したように、供給孔近傍から離れたノズルのほうが吐出速度が速いため、遅れて吐出させても液滴吐出ヘッドから一定の距離が離れた位置に到達するタイミングを供給孔近傍と同じにすることができる。これにより、任意の塗布パターンでの塗布が容易になる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）または（態様Ｃ）において、上記駆動回路部材から上記圧力発生素子に送られる駆動信号である駆動電圧波形の電圧差が、上記ノズル列方向で上記供給孔の近傍にあるノズルよりも該供給孔から離れた位置にあるノズルのほうが小さい。これによれば、上記実施形態について説明したように、供給孔近傍から離れたノズルのほうが同じ電圧でも吐出速度を速くできるため、駆動電圧波形の電圧差を小さくすることで吐出速度を供給孔近傍と同じにすることができる。これにより、各ノズルから同じタイミングで液滴を吐出しても同じタイミングで塗布対象物に着弾させることができ、任意の塗布パターンでの塗布が容易になる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、上記接続部での接続方式としてワイヤーボンディングを採用することができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、上記圧力発生手段に電気−機械変換素子を用いることができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、上記圧力発生手段に電気−熱変換素子を用いることができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）または（態様Ｇ）において、上記個別液室を形成する個別液室形成基板１０１などの個別液室形成基板と、上記圧力発生手段と、圧力発生手段と上記駆動回路部材とを電気的に接続する個別電極配線及び共通電極配線などの配線部材とが設けられたアクチュエータ基板１４などのアクチュエータ基板と、前記圧力発生手段を保護する保護基板１０２などの保護基板と、上記供給孔形成基板と共に上記共通液室を形成する共通液室形成基板１０３などの共通液室形成基板とを有し、上記ノズル基板と前記個別液室形成基板と前記アクチュエータ基板と前記保護基板と前記共通液室形成基板と上記供給孔形成基板とが順に積層されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、発熱源である圧力発生手段や駆動回路部材が共通液室の近くにあり、熱が共通液室内の液体に伝わりやすい構造であっても、駆動する吐出ＣＨの分布条件の違いによる印字ムラを低減することができる。
（態様Ｉ）
用紙１３５などの記録材を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を記録材に付着させて画像形成を行う画像形成装置１００などの画像形成装置において、前記液滴吐出手段として（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）または（態様Ｈ）の液滴体吐出ヘッドを用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、駆動回路部材を実装して小型化を図りつつ、画像品質の低下を低減させることができ、安定した画像形成を行うことができる。

１ ノズル
２ ノズル板
３ 個別液室
４ 共通液室
１０ ノズル列
１１ 下部電極
１２ 圧電素子
１３ 上部電極
１４ アクチュエータ基板
１５ アクチュエータ
１００ 画像形成装置
１０１ 個別液室形成基板
１０２ 保護基板
１０３ 共通液室形成基板
１０４ マニホールド
１０５ａ 駆動ＩＣチップ
１０５ｂ 駆動ＩＣチップ
１０６ 給紙カセット
１０７ 供給孔
１０８ 排紙トレイ
１０９ 主ガイドロッド
１１０ 従ガイドロッド
１１１ 主走査モータ
１１２ 駆動プーリ
１１３ 従動プーリ
１１４ タイミングベルト
１１５ 給紙ローラ
１１６ フリクションパッド
１１７ ガイド部材
１１８ 搬送ローラ
１１９ 搬送コロ
１２０ 先端コロ
１２１ 副走査モータ
１２２ 印写受け部材
１２３ 搬送コロ
１２４ 拍車
１２５ 排紙ローラ
１２６ 拍車
１２７ ガイド部材
１２８ ガイド部材
１２９ 回復装置
１３１ キャリッジ
１３２ インクジェットヘッド
１３３ インクカートリッジ
１３４ 印字機構部
１３５ 用紙
１３７ トレイ
２０１ 電気配線
２０３ 接続部
２０４ インク滴
２１１ スイッチ
２１２ Ｖｃｏｍ配線
２１３ Ｃｏｍ配線
２１４ 駆動電圧波形供給部

特開２０１１−１６７９０８号公報

Claims (7)

1. 液滴を吐出する複数のノズルからなるノズル列が形成されたノズル基板と、
   各ノズルにそれぞれ連通しノズル列方向に沿って形成された、液体を収容する複数の個別液室と、
   前記個別液室内を昇圧する圧力発生手段と、
   各個別液室に連通し各個別液室に供給する液体を収容する共通液室と、該共通液室に接続し、該共通液室に液体を供給するための供給孔と、
   前記圧力発生手段に駆動信号を送る駆動回路部材と、
   前記共通液室の前記ノズル列方向一端側の近傍に設けられた接続部で、外部配線と前記駆動回路部材とを電気的に接続する接続部材とを備え、
   前記供給孔が、前記ノズル列方向で前記接続部とは反対側の端部で前記共通液室に接続している液滴吐出ヘッドであって、
   上記個別液室を形成する個別液室形成基板と、
   上記圧力発生手段と、該圧力発生手段と上記駆動回路部材とを電気的に接続する配線部材とが設けられたアクチュエータ基板と、
   前記圧力発生手段を保護する保護基板と、
   上記共通液室を形成する共通液室形成基板とを有し、
   上記ノズル基板と前記個別液室形成基板と前記アクチュエータ基板と前記保護基板と前記共通液室形成基板とが順に積層されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、
   上記ノズルから液滴を吐出するタイミングが、上記ノズル列方向で上記供給孔の近傍にあるノズルよりも該供給孔から離れた位置にあるノズルのほうが遅いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１または２の液滴吐出ヘッドにおいて、
   上記駆動回路部材から上記圧力発生素子に送られる駆動信号である駆動電圧波形の電圧差が、上記ノズル列方向で上記供給孔の近傍にあるノズルよりも該供給孔から離れた位置にあるノズルのほうが小さいことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１、２または３の液滴吐出ヘッドにおいて、
   上記接続部での接続方式がワイヤーボンディングであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項１、２、３または４の液滴吐出ヘッドにおいて、
   上記圧力発生手段が電気−機械変換素子であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項１、２、３または４の液滴吐出ヘッドにおいて、
   上記圧力発生手段が電気−熱変換素子であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 記録材を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を該記録材に付着させて画像形成を行う画像形成装置において、
   前記液滴吐出手段として請求項１、２、３、４、５または６の液滴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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