JP7148885B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関するものである。

従来、液体を吐出する複数の吐出孔と、複数の吐出孔に個別に通じる複数の個別液室と、振動板とを備える液体吐出ヘッドが知られている。

特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、ある個別液室の液体の吐出動作によって、個別液室に隣接する他の個別液室の液体の吐出動作が影響を受ける隣接干渉が生じるおそれがあった。

上述した課題を解決するために、本発明は、液体を吐出する複数の吐出孔と、複数の前記吐出孔に個別に通じる複数の個別液室と、中央厚層部及び周囲薄層部を有し前記個別液室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とを備える液体吐出ヘッドにおいて、前記周囲薄層部の外周に位置する外周部と、前記中央厚層部とを前記個別液室の短手方向で繋げる短手方向連結部を設けており、前記外周部、前記中央厚層部および前記短手方向連結部の厚さを、互いに同じにしたたことを特徴とするものである。

本発明によれば、隣り合う個別液室間での隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。

実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視説明図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドの内部構成を示す斜視説明図。 実施形態に係る液体吐出ヘッドの下端部近傍の概略断面図。 実施形態の液体吐出ヘッドにおける噴射液流路ユニットの上面図。 実施形態の液体吐出ヘッドにおける噴射液流路ユニットの断面図。 変形例１の液体吐出ヘッドにおける噴射液流路ユニットの上面図。 変形例２の液体吐出ヘッドにおける噴射液流路ユニットの上面図。 プリンタの概略構成を示す側面図。 プリンタの平面図 液体吐出ユニットの一つ目の他の例についての説明図。 液体吐出ユニットの二つ目の他の例についての説明図。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１の斜視説明図である。図２は、図１に示す液体吐出ヘッド１の内部構成を示す斜視説明図であり、図３は、図１及び図２に示す液体吐出ヘッド１の下端部近傍の概略断面図である。

図３に示すように、液体吐出ヘッド１は、ノズル板１３０と、流路板１２０と、振動板１５とを積層して作製された噴射液流路ユニット２００を備える。ノズル板１３０は、液体を吐出する複数のノズル１３が高密度に配置されている。流路板１２０は、複数のノズル１３のそれぞれに連通する複数の圧力発生室１２と、圧力発生室１２に供給する液体を収容する個別液流路５１と、個別液流路５１から圧力発生室１２に供給される液体が通過する抵抗流路５２とを形成する。振動板１５は、圧力発生室１２の一面（図３では上面）を封止する部材であり、振動板基体層１５ｂと振動板補強層１５ａとの二層からなる。
さらに、噴射液流路ユニット２００の一面（図３では上面）に接合して複数のノズル１３と圧力発生室１２の組み合わせのそれぞれに対応して複数配置され、液体吐出の圧力発生源となる積層圧電素子９を備える。

液体吐出ヘッド１は、噴射液流路ユニット２００を保持固定するハウジング５と、ハウジング５の上部に配置されたカバー２とを備える。ハウジング５は、内部に形成された共通流路５０に液体を供給する供給口６と、供給口６から共通流路５０に供給され、個別液流路５１に供給されずに共通流路５０を通過した液体を外部に排出する排出口６０とを備える。図１中の破線「７」は、ハウジング５内の共通流路５０を通過する液体の流路を示している。また、積層圧電素子９を保持し、ハウジング５に対して固定された圧電素子ベースプレート１４を備える。

図１乃至図３に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、画像形成装置の制御部等の上位装置からの電気信号の伝達を行うフレキシブルプリント配線基板３（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備える。さらに、フレキシブルプリント配線基板３に接続され、積層圧電素子９の駆動を制御する駆動ＩＣ８を備える。また、駆動ＩＣ８に隣接し、一端を液体吐出ヘッド１のカバー２の外部に露出させ、駆動ＩＣ８の発熱を液体吐出ヘッド１の外部へ放出する熱伝導性部材である放熱板４を備える。
積層圧電素子９は、駆動配線が積層状に形成された積層タイプのフレキシブルプリント配線基板３を介して駆動ＩＣ８を備えた駆動回路基板と接続されるようになっている。

本実施形態の液体吐出ヘッド１は、図３に示す構造を左右反転させたものを図３の右側に備え、さらに、図３に示す構造と左右反転させた構造との組み合わせを、ハウジング５の幅方向（Ｘ軸方向）に二組備える。このため、ハウジング５の幅方向に四つのノズル１３を備える。さらに、ハウジング５の長手方向（Ｙ軸方向、圧力発生室１２の短手方向）にノズル１３を３２０個備える。すなわち、液体吐出ヘッド１は、ハウジング５の長手方向に３２０個のノズル１３が配置されたノズル列を、ハウジング５の短手方向に四列備える構成である。また、供給口６及び排出口６０を二つずつ備え、一つの供給口６から供給された液体が二列のノズル列に対応した共通流路５０に供給される構成となっており、一つの液体吐出ヘッド１で二種類の液体を吐出することが可能な構成となっている。液体吐出ヘッド１の一つのノズル列が備えるノズル１３の数や、ノズル列の数は、上述したものに限るものではなく、圧力発生室１２の短手方向にノズル１３が複数個配置されたノズル列を構成するものであればよい。

液体吐出ヘッド１では、駆動回路基板から供給された信号に基づいて、積層圧電素子９に電界が印加されて積層圧電素子９が変形することによって圧力発生室１２内の圧力が上昇し、圧力発生室１２内の液体がノズル１３から外部に向けて吐出される。液体が吐出された圧力発生室１２は、積層圧電素子９の変形が元に戻ることで圧力発生室１２内の圧力が下がり、個別液流路５１内の液体が抵抗流路５２を介して圧力発生室１２に供給される。個別液流路５１には共通流路５０内の液体が供給開口部１６０から供給される。

また、図２及び図３に示すように、液体吐出ヘッド１はヒーター１１と、温度モニタリング素子であるサーミスタ１０とを備え、吐出する液体を加熱することができる。このため、常温では粘度が高くなる液体も、加熱して粘度を下げた状態で吐出することが可能となる。

振動板１５は、振動板基体層１５ｂ及び振動板補強層１５ａが重なった二層からなる厚層部と、振動板基体層１５ｂの一層のみからなる薄層部とを備える。薄層部は、二層からなる振動板１５に対してエッチング等によって振動板補強層１５ａを除去することによって形成する。
図３に示すように、振動板１５の圧力発生室１２の上面を封止する部分における積層圧電素子９と接合する部分は、島状の厚層部（島状厚層部１６ａ）となっており、その周囲は薄層部（周囲薄層部１６ｂ）となっている。島状厚層部１６ａは、積層圧電素子９と接合し、積層圧電素子９の変形によって生じる振動を伝達する振動伝達部であり、周囲薄層部１６ｂは、積層圧電素子９の変位を効率よく圧力発生室１２に伝えるためのダイアフラム部である。

図４は、実施形態の液体吐出ヘッド１における噴射液流路ユニット２００の上面図であって、隣接する圧力発生室１２三つ分の上面図である。図５は、図４に示す噴射液流路ユニット２００の断面図であって、図５（ａ）は図４中のＡ－Ａ’断面の断面図であり、図５（ｂ）は、図４中のＢ－Ｂ’断面の断面図である。図４では、振動板１５の下方に圧力発生室１２が形成されている範囲を破線で示している。上述した図３は、図４中のＣ－Ｃ’断面における断面図である。

図３乃至図５に示すように、実施形態の液体吐出ヘッド１は、液体を吐出する複数のノズル１３と、複数のノズル１３に個別に通じる複数の圧力発生室１２と、圧力発生室１２の壁面の少なくとも一部を形成する振動板１５とを備える。圧力発生室１２は、振動板１５の側から見た平面形状が長手と短手とを有し、その短手方向（図中のＹ軸方向）に隣り合うように複数配置されている。振動板１５における圧力発生室１２の壁面を形成する振動部は、その中央を含む位置に設けられた中央厚層部である島状厚層部１６ａと、島状厚層部１６ａの周囲に設けられ島状厚層部１６ａよりも厚みが小さい周囲薄層部１６ｂとを有する。また、液体吐出ヘッド１は、周囲薄層部１６ｂの外周に位置し、圧力発生室１２を形成する部材である流路板１２０の液室隔壁１２１に振動部を固定する外周部である外周厚層部１８を備える。本実施形態では、外周厚層部１８は振動板１５の一部であるが、振動板１５の振動部を液室隔壁１２１に固定する外周部を、振動板１５と別部材としてもよい。

図３乃至図５に示すように、本実施形態の振動板１５における島状厚層部１６ａと、島状厚層部１６ａを囲む周囲薄層部１６ｂの外周に位置する外周厚層部１８とを、繋げる連結部１７（１７ａ、１７ｂ）を備える。連結部１７のうち短手方向連結部１７ａは、島状厚層部１６ａの長手方向の中心線（短手方向に延在する中心線）の延長線上で、島状厚層部１６ａと外周厚層部１８とを繋げる。また、長手方向連結部１７ｂは、島状厚層部１６ａの短手方向の中心線（長手方向に延在する中心線）の延長線上で、島状厚層部１６ａと外周厚層部１８とを繋げる。
図４では、Ａ－Ａ’断面を示す一点鎖線が、島状厚層部１６ａの長手方向の中心線であり、図４中の一点鎖線「Ｄ」が短手方向の中心線である。

外周厚層部１８は、流路板１２０における圧力発生室１２の壁面を形成する液室隔壁１２１上に設けられている。液室隔壁１２１は、圧力発生室１２における振動板１５またはノズル板１３０によって形成される壁面以外の壁面、すなわち、振動板１５の法線方向に延在する壁面を形成する。

液体吐出ヘッド１は、ノズルプレート（ノズル板１３０）、液室プレート（流路板１２０）、振動板１５及び積層圧電素子９を接着して形成し、積層圧電素子９で圧力発生室１２の圧力を変化させ、ノズル１３から液滴を吐出する。従来の液体吐出ヘッドでは、駆動チャンネル数（液体吐出ヘッド１が備える積層圧電素子９と圧力発生室１２との数）が増加していくと隣接干渉により吐出量や吐出速度が変化するクロストーク現象が生じることがある。この隣接干渉は、圧力発生室１２を形成している振動板１５や流路板１２０、ノズル板１３０などの持ち上がりや隔壁である液室隔壁１２１のねじれによって、隣接する他の圧力発生室１２の形状が変化する現象である。

連結部１７によって島状厚層部１６ａを液室隔壁１２１上の外周厚層部１８と連結固定することで振動板１５における圧力発生室１２の壁面を形成する部分の剛性を上げることができる。これにより、隣接する圧力発生室１２における振動板１５の振動によって、振動すべきではない他の圧力発生室１２の振動板１５が振動したり、他の圧力発生室１２の形状が変化したりする、隣接干渉を抑制することができる。

液体吐出ヘッド１を作成する際の、振動板１５と積層圧電素子９との接合時の組付け誤差によって、振動板１５の面方向（Ｘ－Ｙ平面に平行な方向）で振動板１５と積層圧電素子９との間で位置ずれが生じることがある。このような位置ずれが生じていると、加圧するように積層圧電素子９が変形した際に、振動板１５に対して所望の方向（Ｚ軸方向）に真っすぐに力が加わらず、振動板１５が傾いて変形する。振動板１５が、傾いて変形すると、積層圧電素子９が加圧しない状態に戻っても、振動板１５における圧力発生室１２の壁面を形成する部分が固有周期で揺れ続けることがある。

この振動板１５の揺れは、短手方向（Ｙ軸方向）に平行な仮想軸を中心とした長手方向の揺れ（縦振動）よりも、長手方向（Ｘ軸方向）に平行な仮想軸を中心とした短手方向の揺れ（横振動）の方が減衰しにくい。また、隣接する圧力発生室１２は、長手方向よりも短手方向のほうが隣接する範囲が広いため、横振動の方が隣接する他の圧力発生室１２に伝達し易く、隣接干渉の原因となる。この横振動は、島状厚層部１６ａのアスペクト比が大きいほど（短手方向に対して長手方向が大きいほど）、減衰しにくく、短手方向に隣接する他の圧力発生室１２の振動板１５に伝達し易い傾向がある。
また、横振動が生じると、振動板１５が短手方向に隣接する圧力発生室１２との隔壁となる液室隔壁１２１を引っ張り、液室隔壁１２１が捻じれて隣接する圧力発生室１２の形状が変化し、吐出時の吐出量や吐出速度が変化する隣接干渉が生じること懸念される。

これに対して、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、短手方向連結部１７ａを備え、横振動に抗する剛性を高める構成であるため、横振動が生じにくく、発生したとしても横振動の減衰が早くなる。このため、ある圧力発生室１２の振動板１５で生じた横振動が、隣接する他の圧力発生室１２の振動板１５の振動に影響することや他の圧力発生室１２の形状が変化することを抑制できる。よって、ノズル１３と圧力発生室１２との組み合わせを多数備え、それぞれの圧力発生室１２の振動板１５を振動させる多チャンネル駆動時の隣接干渉によるクロストークの影響を低減することができ、適切な液体吐出を行うことができる。
また、液体としてインクを吐出する液体吐出ヘッド１を備える画像形成装置では、適切なインク吐出を行うことができるので、画像品質の向上を図ることができる。

実施形態に係る液体吐出ヘッド１は、液体を吐出するノズル１３を形成するノズル板１３０と、ノズル１３に連通する個別液室である圧力発生室１２を形成する流路板１２０と、圧力発生室１２の一面を封止する振動板１５とを備える。さらに、振動板１５を挟んで圧力発生室１２と対向する側に設けられ、液体を吐出する圧力の発生源となる積層圧電素子９と、積層圧電素子９を固定した支持体である圧電素子ベースプレート１４とを有する。また、液体吐出ヘッド１の振動板１５は、島状の厚肉部である島状厚層部１６ａと、島状厚層部１６ａを囲む薄肉部である周囲薄層部１６ｂとを備える。さらに、振動板１５は、島状厚層部１６ａの長手方向の中心線の延長線上に位置し、周囲薄層部１６ｂの外周部にあたる厚肉部である外周厚層部１８と、島状厚層部１６ａとを繋げる短手方向連結部１７ａを備える。また、振動板１５は、島状厚層部１６ａの短手方向の中心線の延長線上に位置し、外周厚層部１８と島状厚層部１６ａとを繋げる長手方向連結部１７ｂを備える。

上述した実施形態の液体吐出ヘッド１は、共通流路５０から圧力発生室１２に供給された液体は、ノズル１３から外部に吐出され、共通流路５０に戻らない構成である。本実施形態の液体吐出ヘッド１の振動板１５に連結部１７を設ける構成は、特開２０１７－０８７７０８号公報に記載された液体吐出ヘッドのように、圧力発生室に供給した液体を回収し、共通流路に戻して循環させる構成にも適用可能である。

〔変形例１〕
次に、本発明に係る液体吐出ヘッド１の一つ目の変形例（以下、「変形例１」という）について説明する。
図６は、変形例１の液体吐出ヘッド１における噴射液流路ユニット２００の上面図であって、隣接する圧力発生室１２三つ分の上面図である。変形例１は、連結部１７の配置以外は上述した実施形態と共通するため、共通する構成については説明を省略する。

図６に示すように、変形例１の振動板１５における島状厚層部１６ａと、島状厚層部１６ａを囲む周囲薄層部１６ｂの外周部にあたる外周厚層部１８とを、繋げる連結部１７を備える。
変形例１の液体吐出ヘッド１の連結部１７は、島状厚層部１６ａに外接する仮想長方形の対角線（「Ｅ」）の延長線上で、島状厚層部１６ａと外周厚層部１８とを繋げる。変形例１における仮想長方形は、島状厚層部１６ａの短手方向の両端部のそれぞれに接する長手方向に平行な二本の仮想直線と、島状厚層部１６ａの長手方向の両端部のそれぞれに接する短手方向に平行な二本の仮想直線と、によって形成される。そして、四つの連結部１７が、仮想長方形の四つの頂点から、短手方向及び長手方向の外側に広がるように延在して、外周厚層部１８に接続する構成となっている。
島状厚層部１６ａが長手方向が長軸となる楕円形上の場合は、楕円の短軸に直交する二本の接線と、楕円の長軸に直交する二本の接線とによって形成される長方形が上述した仮想長方形となる。

連結部１７によって島状厚層部１６ａを液室隔壁１２１上の外周厚層部１８と連結固定することで振動板１５における圧力発生室１２の壁面を形成する部分の剛性を上げることができる。これにより、隣接する圧力発生室１２における振動板１５の振動によって、振動すべきではない他の圧力発生室１２の振動板１５が振動したり、他の圧力発生室１２の形状が変化したりする、隣接干渉を抑制することができる。
また、連結部１７が仮想長方形の四つの角から長手方向（図４中の上下方向）外側に延在することで、上述した縦振動を抑制することができる。また、連結部１７が仮想長方形の四つの角から短手方向（図４中の左右方向）外側に延在することで、上述した横振動を抑制することができる。すなわち、連結部１７が仮想長方形の四つの角から短手方向及び長手方向の外側に広がるように延在することで、上述した縦振動と横振動とを抑制でき、発生したとしても縦振動及び横振動の減衰が早くなる。

このため、ある圧力発生室１２の振動板１５で生じた振動が、隣接する他の圧力発生室１２の振動板１５の振動に影響したり、他の圧力発生室１２の形状が変化したりする、隣接干渉を抑制することができる。よって、ノズル１３と圧力発生室１２との組み合わせを多数備え、それぞれの圧力発生室１２の振動板１５を振動させる多チャンネル駆動時の隣接干渉によるクロストークの影響を低減することができ、適切な液体吐出を行うことができる。
また、液体としてインクを吐出する液体吐出ヘッド１を備える画像形成装置では、適切なインク吐出を行うことができるので、画像品質の向上を図ることができる。

〔変形例２〕
次に、本発明に係る液体吐出ヘッド１の二つ目の変形例（以下、「変形例２」という）について説明する。
図７は、変形例２の液体吐出ヘッド１における噴射液流路ユニット２００の上面図であって、隣接する圧力発生室１２三つ分の上面図である。変形例２は、連結部１７の配置以外は上述した実施形態と共通するため、共通する構成については説明を省略する。

図７に示すように、変形例１の液体吐出ヘッド１は、連結部１７として、短手方向連結部１７ａを備える。この短手方向連結部１７ａを備える点は上述した実施形態の液体吐出ヘッド１と共通であり、図４に示す長手方向連結部１７ｂを備えない点で実施形態の液体吐出ヘッド１と相違する。

図７に示すように、変形例２の振動板１５における島状厚層部１６ａと、島状厚層部１６ａを囲む周囲薄層部１６ｂの外周部にあたる外周厚層部１８とを、繋げる短手方向連結部１７ａを備える。短手方向連結部１７ａは、島状厚層部１６ａの長手方向の中心線（短手方向に延在する中心線、図７中の一点鎖線「Ｆ」）の延長線上で、島状厚層部１６ａと外周厚層部１８とを繋げる。

変形例２の液体吐出ヘッド１は、短手方向連結部１７ａを備え、横振動に抗する剛性を高める構成であるため、横振動が生じにくく、発生したとしても横振動の減衰が早くなる。このため、ある圧力発生室１２の振動板１５で生じた横振動によって、隣接する他の圧力発生室１２の振動板１５の振動に影響したり、他の圧力発生室１２の形状が変化したりする、隣接干渉を抑制することができる。よって、ノズル１３と圧力発生室１２との組み合わせを多数備え、それぞれの圧力発生室１２の振動板１５を振動させる多チャンネル駆動時の隣接干渉によるクロストークの影響を低減することができ、適切な液体吐出を行うことができる。
また、液体としてインクを吐出する液体吐出ヘッド１を備える画像形成装置では、適切なインク吐出を行うことができるので、画像品質の向上を図ることができる。

連結部１７の配置としては、図６に示す連結部１７の配置と、図４や図７に示す連結部１７の配置とを組み合わせてもよい。

次に、上述した実施形態及び各変形例で説明した液体吐出ヘッド１を適用可能な液体を吐出する装置の一例であるインクジェット記録装置（以下、「プリンタ１００」と呼ぶ）について説明する。
図８は、プリンタ１００の概略構成を示す側面図である。図９は、プリンタ１００の平面図である。

プリンタ１００は、シリアル型のインクジェット記録装置である。プリンタ１００は、左右の側板４２１（４２１Ａ，４２１Ｂ）に横架した主ガイドロッド４３１及び従ガイドロッド４３２によってキャリッジ４３３を主走査方向（図２中の矢印「α」方向）に往復移動可能に保持している。キャリッジ４３３は、主走査移動モータやタイミングベルト等を用いた公知の駆動機構によって、主走査方向に移動する。

このキャリッジ４３３には、液体吐出部材としての液体吐出ヘッド１とヘッドタンク４３５とを保持する二つの液体吐出ユニット４３０（４３０Ａ，４３０Ｂ）を搭載している。液体吐出ヘッド１は、複数のノズル（吐出孔）からなるノズル列のノズル配列方向を、主走査方向と直交する副走査方向（液体吐出ヘッド長手方向）にし、液体吐出方向を下方に向けて装着されている。

二つの液体吐出ユニット４３０（４３０Ａ，４３０Ｂ）のそれぞれが備える液体吐出ヘッド１は、ノズル列を四列ずつ有し、二列のノズル列が一色のインク滴を吐出し、一つの液体吐出ヘッド１で二色のインク滴を吐出する構成である。二つの液体吐出ユニット４３０のうちの第一液体吐出ユニット４３０Ａの液体吐出ヘッド１は、二列のノズル列の各ノズルでブラック（Ｋ）のインク滴を吐出し、他の二列のノズル列の各ノズルでシアン（Ｃ）のインク滴を吐出する。また、二つの液体吐出ユニット４３０のうちの第二液体吐出ユニット４３０Ｂの液体吐出ヘッド１は、二列のノズル列の各ノズルでマゼンタ（Ｍ）のインク滴を吐出し、他の二列のノズル列の各ノズルでイエロー（Ｙ）のインク滴を吐出する。

プリンタ１００は、二つの液体吐出ヘッド１を使用して四色のインク滴を吐出するものである。一つの液体吐出ヘッド１の四つのノズル列のそれぞれに対応した共通流路５０、供給口６及び排出口６０を配置して、一個の液体吐出ヘッド１から四色のインクを吐出させる構成としてもよい。

図９に示すように、プリンタ１００は供給循環機構４０４が搭載されている。この供給循環機構４０４内に配設された供給タンクや循環タンクと、キャリッジ４３３上の液体吐出ヘッド１及びヘッドタンク４３５とは、チューブ束４３６を介してインクを流通させることが可能になっている。
供給循環機構４０４の供給タンク内のインクは、チューブ束４３６の供給管を通過して、ヘッドタンク４３５に供給され、ヘッドタンク４３５から液体吐出ヘッド１の供給口６を介して共通流路５０に供給される。共通流路５０から個別液流路５１に供給されずに共通流路５０を通過したインクは排出口６０からチューブ束４３６の回収管を通過して、循環タンクに供給され、循環タンクから供給タンクに戻り、再度、ヘッドタンク４３５へと供給される。

プリンタ１００は、給紙トレイ４０２のシート積載部４４１上に積載した記録媒体としての記録シートＰを給紙するための給紙部を備えている。この給紙部は、シート積載部４４１から記録シートＰを一枚ずつ分離給送する給紙コロ４４３及び給紙コロ４４３に対向する分離パッド４４４などからなる。

また、実施形態に係る画像形成装置は、給送された記録シートＰを搬送及び案内するガイド４４５、カウンタローラ４４６、搬送ガイド４４７、先端加圧コロ４４９を有する押さえ部材４４８も備えている。さらに、搬送された記録シートＰを吸着して液体吐出ユニット４３０の液体吐出ヘッド１に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト４５１も備えている。

搬送ベルト４５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４５２とテンションローラ４５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成されている。この搬送ベルト４５１には、帯電手段である帯電ローラ４５６で帯電される静電搬送ベルトを使用している。ただし、搬送ベルト４５１としては、エアー吸引で吸着する搬送ベルトでもよい。また、搬送手段としては、搬送ベルトを使用しないで、ローラによって搬送するものでもよい。

搬送ベルト４５１を掛け回したテンションローラ４５３の下流側には、搬送ベルト４５１から記録シートＰを分離するための分離爪４６１と、排紙ローラ４６２及び排紙コロ４６３とを備え、排紙ローラ４６２の下方に排紙トレイ４０３を備えている。また、プリンタ１００の背面部には両面ユニット４７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット４７１は搬送ベルト４５１の逆方向回転で戻される記録シートＰを取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ４４６と搬送ベルト４５１との間に給紙する。また、この両面ユニット４７１の上面は手差しトレイ４７２としている。さらに、キャリッジ４３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ユニット４３０（４３０Ａ，４３０Ｂ）における液体吐出ヘッド１のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構４８１を配置している。

この維持回復機構４８１は、液体吐出ヘッド１のノズル面をキャッピングするための各キャップ４８２（４８２ａ，４８２ｂ）を備えている。また、維持回復機構４８１は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材４８３を備えている。また、維持回復機構４８１は、増粘したインクを排出するために画像形成に寄与しないインクを吐出させる空吐出を行うときのインクを受ける第一空吐出受部４８４などを備えている。また、キャリッジ４３３の走査方向他方側の非印字領域には、画像形成中などに空吐出を行うときのインクを受ける第二空吐出受部４８８を配置している。この第二空吐出受部４８８には液体吐出ヘッド１のノズル配列方向に沿った開口部４８９などを備えている。

プリンタ１００においては、給紙トレイ４０２から記録シートＰが一枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された記録シートＰはガイド４４５で案内され、搬送ベルト４５１とカウンタローラ４４６との間に挟まれて搬送される。更に、記録シートＰは、先端を搬送ガイド４４７で案内されて先端加圧コロ４４９で搬送ベルト４５１に押し付けられ、略９０［°］搬送方向を転換される。そして、帯電した搬送ベルト４５１上に記録シートＰが給送されると、記録シートＰが搬送ベルト４５１に吸着され、搬送ベルト４５１の無端移動によって記録シートＰが副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ４３３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ユニット４３０（４３０Ａ，４３０Ｂ）の液体吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している記録シートＰにインクを吐出して一行分の画像を記録する。そして、記録シートＰを所定量搬送後、次の行の画像形成を行う。記録終了信号または記録シートＰの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、記録シートＰを排紙トレイ４０３に排紙する。

プリンタ１００の液体吐出ヘッド１として、上述した実施形態や各変形例の液体吐出ヘッド１を用いることで、適切なインク吐出を行うことができ、高画質画像を安定して形成することができる。

図８及び図９を用いて説明したプリンタ１００が備える液体吐出ユニット４３０は、液体吐出ヘッド１とヘッドタンクとを一体にしたものである。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッド１を適用可能な液体吐出ユニット４３０の他の例について説明する。

図１０は、液体吐出ユニット４３０の一つ目の他の例についての説明図である。
図１０中の矢印「α」は主走査方向を示す。
この液体吐出ユニット４３０は、液体を吐出する装置を構成している部材のうち、左側板４９１Ａ、右側板４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４３３と、液体吐出ヘッド１で構成されている。主走査移動機構４９３は、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８、駆動プーリ４０６及び従動プーリ４０７を備える。

図１０に示す液体吐出ユニット４３０は、例えば右側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４８１、及び供給循環機構４０４等の液体供給機構の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。

次に、液体吐出ユニット４３０の二つ目の他の例について説明する。
図１１は、液体吐出ユニット４３０の二つ目の他の例についての説明図である。

図１１に示す液体吐出ユニット４３０は、流路部品５４４が取付けられた液体吐出ヘッド１と、流路部品５４４に接続されたチューブ５５６で構成されている。

流路部品５４４はユニットカバー４４２の内部に配置されている。流路部品５４４に代えてヘッドタンク４３５を含むこともできる。また、流路部品５４４の上部には液体吐出ヘッド１と電気的接続を行うコネクタ５４３が設けられている。

本明細書において、「液体吐出ヘッド」とは、吐出孔（ノズル）から液体を吐出・噴射する機能部品である。

本明細書において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排出に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」としては、インクを吐出させて用紙等の記録媒体に画像を形成する装置である画像形成装置（プリンタ等）がある。また、「液体を吐出する装置」としては、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）（３Ｄプリンタ等）がある。

「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

前記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、ＯＨＰシート、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

前記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイル等、液体が一時的でも付着可能であればよい。
「液体が付着可能なもの」の形状しては、記録シートＰのようなシート状に限らず、液体が付着するものであればどのような形状でもよい。

また、吐出される「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０［ｍＰａ・ｓ］以下となるものであることが好ましい。具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ試料、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。また、結着剤や造形液を含む溶液及び分散液なども含まれる。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、三次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子や薄膜型圧電素子）を使用したものである。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置も含む。さらに、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて、原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置も含む。

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、供給循環機構、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構等の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとしては、図８及び図９で示したプリンタ１００が備える液体吐出ユニット４３０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものでもよい。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクとが一体化されているものでもよい。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとしては、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものでもよい。

また、液体吐出ユニットとしては、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものでもよい。また、図１０に示すように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものでもよい。

また、液体吐出ユニットとしては、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものでもよい。

また、液体吐出ユニットとしては、図１１に示すように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドに、チューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構とが一体化されているものでもよい。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。

（態様１）
インク等の液体を吐出する複数のノズル１３等の吐出孔と、複数の吐出孔に個別に通じる複数の圧力発生室１２等の個別液室と、島状厚層部１６ａ等の中央厚層部及び周囲薄層部１６ｂ等の周囲薄層部を有し個別液室の壁面の少なくとも一部（上面等）を形成する振動板１５等の振動板とを備える液体吐出ヘッド１等の液体吐出ヘッドにおいて、周囲薄層部の外周に位置する外周厚層部１８等の外周部と、中央厚層部とを個別液室の短手方向で繋げる短手方向連結部１７ａ等の短手方向連結部を設けたことを特徴とするものである。
中央厚層部を有する振動板は、圧電素子等の加圧手段による加圧位置と中央厚層部の中央との位置ずれ等により、個別液室内を加圧する力を付与された際に、振動板の法線方向に対して斜めに力が作用することがある。これにより、個別液室に対して振動板がねじれるように変形して振動することがある。
特許文献１のように、外周部と中央厚層部とを、個別液室の長手方向で繋げる構成では、個別液室の短手方向に平行な仮想軸を中心に中央厚層部が個別液室の長手方向に揺れる長手方向の振動を抑制できる。しかし、長手方向のみで繋げる構成では、個別液室の長手方向に平行な仮想軸を中心に中央厚層部が個別液室の短手方向に揺れる振動を抑制することが困難である。このように中央厚層部が個別液室の短手方向に揺れると、振動板が短手方向に隣接する個別液室との隔壁を引っ張り、隔壁が捻じれて隣接する個別液室の形状が変化し、吐出時の吐出量や吐出速度が変化する隣接干渉が生じること懸念される。
態様１では、中央厚層部と外周部とを短手方向連結部で繋げることによって、中央厚層部が個別液室の短手方向に揺れる振動板の振動を抑制することができる。これにより、ある個別液室の振動板で生じた個別液室の短手方向に中央厚層部が揺れる振動に起因する、隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。
上述した実施形態及び変形例２では、外周部及び短手方向連結部は、振動板の一部である。外周部については、振動板１５の一部である外周厚層部１８が、振動板１５における圧力発生室１２の壁面を形成する部分である振動部を、圧力発生室１２を形成する部材である流路板１２０の液室隔壁１２１に固定する外周部である。また、短手方向連結部については、振動板１５の一部である短手方向連結部１７ａが、振動板補強層１５ａを残して振動板１５における周囲薄層部１６ｂよりも厚みを大きくした部分であり、振動板補強層１５ａによって外周厚層部１８と島状厚層部１６ａとを短手方向で繋ぐ部分である。
外周部及び短手方向連結部としては、上述した実施形態及び変形例２のように振動板が外周部及び短手方向連結部を有するものに限らず、外周部または短手方向連結部の少なくとも一方を振動板とは別部材としてもよい。

（態様２）
態様１において、短手方向連結部は、個別液室の長手方向における中央厚層部の中心線の延長線上に配置されていることを特徴とするものである。
これによれば、振動板が短手方向に傾いて変形することを抑制し易くなり、中央厚層部が短手方向に揺れる振動板の振動を抑制することができ、隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。

（態様３）
態様１または２において、外周部と中央厚層部とを、長手方向で繋げる長手方向連結部１７ｂ等の長手方向連結部を備えることを特徴とするものである。
これによれば、振動板が長手方向に傾いて変形することも抑制でき、中央厚層部が長手方向に揺れる振動板の振動を抑制することができ、この振動に起因する隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。
長手方向連結部としては、上述した実施形態のように振動板が長手方向連結部を有するものに限らず、長手方向連結部を振動板とは別部材としてもよい。

（態様４）
態様１乃至３の何れかの態様において、外周部と中央厚層部とを繋げる連結部１７等の連結部を、中央厚層部に外接する仮想長方形の対角線の延長線上に備えることを特徴とするものである。
これによれば、振動板が短手方向及び長手方向に傾いて変形することを抑制でき、中央厚層部が短手方向や長手方向に揺れる振動板の振動を抑制することができ、この振動に起因する隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。
連結部としては、上述した変形例１のように振動板が連結部を有するものに限らず、連結部を振動板とは別部材としてもよい。

（態様５）
インク等の液体を吐出する複数のノズル１３等の吐出孔と、複数の吐出孔に個別に通じる複数の圧力発生室１２等の個別液室と、島状厚層部１６ａ等の中央厚層部及び周囲薄層部１６ｂ等の周囲薄層部を有し個別液室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板１５等の振動板とを備える液体吐出ヘッド１等の液体吐出ヘッドにおいて、周囲薄層部の外周に位置する外周厚層部１８等の外周部と、中央厚層部とを繋げる連結部１７等の連結部を、中央厚層部に外接する仮想長方形の対角線の延長線上に設けたことを特徴とするものである。
これによれば、振動板が短手方向及び長手方向に傾いて変形することを抑制でき、中央厚層部が短手方向や長手方向に揺れる振動板の振動を抑制することができる。中央厚層部が短手方向に揺れる振動板の振動を抑制することで、ある個別液室の振動板で生じた中央厚層部が短手方向に揺れる振動に起因する、隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。また、中央厚層部が長手方向に揺れる振動板の振動も抑制することで、ある個別液室の振動板で生じた中央厚層部が長手方向に揺れる振動に起因する、隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能となる。
外周部及び連結部としては、上述した変形例１のように振動板が外周部及び連結部を有するものに限らず、外周部または短手方向連結部の少なくとも一方を振動板とは別部材としてもよい。

（態様６）
態様１乃至５の何れかの態様において、振動板を挟んで個別液室と対向する側に配置され、振動板に振動を付与する積層圧電素子９等の圧電素子と、圧電素子が固定された圧電素子ベースプレート１４等の圧電素子支持体とを備えることを特徴とするものである。
これによれば、圧電素子によって振動板を変形し、吐出孔から液体を吐出する構成を実現できる。

（態様７）
ノズル１３等の吐出孔からインク等の液体を吐出する液体吐出手段と、少なくとも一つの外部部品（ヘッドタンク４３５等）とを一体化した液体吐出ユニット４３０等の液体吐出ユニットにおいて、液体吐出手段として、態様１乃至６の何れかの態様に係る液体吐出ヘッド１等の液体吐出ヘッド１を備えることを特徴とするものである。
これによれば、液体吐出ヘッドでの隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することが可能な液体吐出ユニットを実現できる。

（態様８）
ノズル１３等の吐出孔からインク等の液体を吐出する液体吐出手段を備えるプリンタ１００等の液体を吐出する装置において、液体吐出手段として、態様１乃至６の何れかの態様に係る液体吐出ヘッド１等の液体吐出ヘッド１を備えることを特徴とするものである。
これによれば、液体吐出ヘッドでの隣接干渉の発生を抑制でき、液体を適切に吐出することができるため、液体によって高画質画像を安定して形成することが可能となる。

１ 液体吐出ヘッド
２ カバー
３ フレキシブルプリント配線基板
４ 放熱板
５ ハウジング
６ 供給口
８ 駆動ＩＣ
９ 積層圧電素子
１０ サーミスタ
１１ ヒーター
１２ 圧力発生室
１３ ノズル
１４ 圧電素子ベースプレート
１５ 振動板
１５ａ 振動板補強層
１５ｂ 振動板基体層
１６ａ 島状厚層部
１６ｂ 周囲薄層部
１７ 連結部
１７ａ 短手方向連結部
１７ｂ 長手方向連結部
１８ 外周厚層部
５０ 共通流路
５１ 個別液流路
５２ 抵抗流路
６０ 排出口
１００ プリンタ
１２０ 流路板
１２１ 液室隔壁
１３０ ノズル板
１６０ 供給開口部
２００ 噴射液流路ユニット
４０２ 給紙トレイ
４０３ 排紙トレイ
４０４ 供給循環機構
４０５ 主走査モータ
４０６ 駆動プーリ
４０７ 従動プーリ
４０８ タイミングベルト
４２１ 側板
４３０ 液体吐出ユニット
４３０Ａ 第一液体吐出ユニット
４３０Ｂ 第二液体吐出ユニット
４３１ 主ガイドロッド
４３２ 従ガイドロッド
４３３ キャリッジ
４３５ ヘッドタンク
４３６ チューブ束
４４１ シート積載部
４４２ ユニットカバー
４４３ 給紙コロ
４４４ 分離パッド
４４５ ガイド
４４６ カウンタローラ
４４７ 搬送ガイド
４４８ 押さえ部材
４４９ 先端加圧コロ
４５１ 搬送ベルト
４５２ 搬送ローラ
４５３ テンションローラ
４５６ 帯電ローラ
４６１ 分離爪
４６２ 排紙ローラ
４６３ 排紙コロ
４７１ 両面ユニット
４７２ トレイ
４８１ 維持回復機構
４８２ 各キャップ
４８３ ブレード部材
４８４ 第一空吐出受部
４８８ 第二空吐出受部
４８９ 開口部
４９１Ａ 左側板
４９１Ｂ 右側板
４９１Ｃ 背板
４９３ 主走査移動機構
５４３ コネクタ
５４４ 流路部品
５５６ チューブ
Ｐ 記録シート

特開２００３－１９７９３号公報

Claims (8)

1. 液体を吐出する複数の吐出孔と、
   複数の前記吐出孔に個別に通じる複数の個別液室と、
   中央厚層部及び周囲薄層部を有し前記個別液室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とを備える液体吐出ヘッドにおいて、
   前記周囲薄層部の外周に位置する外周部と、前記中央厚層部とを前記個別液室の短手方向で繋げる短手方向連結部を設けており、
   前記外周部、前記中央厚層部および前記短手方向連結部の厚さを、互いに同じにした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、
   前記短手方向連結部は、前記個別液室の長手方向における前記中央厚層部の中心線の延長線上に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１または２の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記外周部と前記中央厚層部とを、前記個別液室の長手方向で繋げる長手方向連結部を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記外周部と前記中央厚層部とを繋げる連結部を、前記中央厚層部に外接する仮想長方形の対角線の延長線上に設けたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 液体を吐出する複数の吐出孔と、
   複数の前記吐出孔に個別に通じる複数の個別液室と、
   中央厚層部及び周囲薄層部を有し前記個別液室の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とを備える液体吐出ヘッドにおいて、
   前記周囲薄層部の外周に位置する外周部と、前記中央厚層部とを繋げる連結部を、前記中央厚層部に外接する仮想長方形の対角線の延長線上に設けており、
   前記外周部、前記中央厚層部および前記連結部の厚さを、互いに同じにしたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記振動板を挟んで前記個別液室と対向する側に配置され、前記振動板に振動を付与する圧電素子と、
   前記圧電素子が固定された圧電素子支持体とを備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 吐出孔から液体を吐出する液体吐出手段と、少なくとも一つの外部部品とを一体化した液体吐出ユニットにおいて、
   前記液体吐出手段として、請求項１乃至６の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体吐出ユニット。
8. 吐出孔から液体を吐出する液体吐出手段を備える液体を吐出する装置において、
   前記液体吐出手段として、請求項１乃至６の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。

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