JP4815325B2 - 液滴吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、各種液滴を噴射する液滴吐出装置及び画像形成装置、特に液滴の噴射性能の向上に関するものである。

プリンタ装置やファクシミリ装置、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として使用するインクジェット記録装置における記録ヘッドは、インク滴（記録液体）を吐出するノズルと、ノズルが連通する液室（圧力室、加圧液室、吐出室、インク室、インク流路等とも称される）と、液室内のインクを加圧するエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備えて、アクチュエータ手段を駆動することにより液室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させて画像を記録するものであり、記録の必要なときにのみインク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。

この記録ヘッドは、インク滴を吐出させるためのアクチュエータ手段の種類により、幾つかの方式に大別される。例えば、特許文献１に示されているように、液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させて液室内の圧力を変化させ、この圧力変化によりインク滴を吐出させるピエゾ方式や、液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式が一般に良く知られている。また、特許文献２に示されているように、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することにより発生する静電力により振動板を変形させて液室内の圧力と体積を変化させてノズルからインク滴を吐出させる静電型のものもある。

圧力発生手段として圧電素子を設けた方式では、特許文献３や特許文献４等に示されたように、圧電素子との接合部に島状やストライプ状の凸部（厚肉部）を設けた振動板が一般的となっている。このように振動板に凸部を設けることにより圧電素子との接合を容易にして、接着剤のはみ出しや接合位置ずれなどの問題で排除体積が不均一になり、吐出するインク滴がバラツクことを防止するようにしている。

この圧電素子の変位は液室内部のみに伝達する必要がある。すなわち圧電素子が液室以外の振動板や流路板などの流路ユニットを直接押し上げると、液室内の圧力が上がらないのみならず、流路ユニットの振動が他のユニットへ伝播して、相互干渉や吐出安定性に著しい不具合を生じる。したがって圧電素子は液室よりも小さく、液室内に収まっている構成が一般的である。
特開平１０−１００４０１号公報 特開平２−２８９３５１号公報 特許第３１４７１３２号公報 特開２００３−１９７９４号公報

このインクジェット記録装置においては、高画質化の要求から、吐出するインク滴のサイズはますます小さくなり、そのために液室をより小さくする傾向にある。また、インク滴を吐出するノズルのピッチを細かくするためには幅方向が短くなるだけでなく、液室の長さ方向も短くなっている。これは液室の圧力共振周波数を高くすることにより小さいインク滴を吐出させるためである。

このように液室の長さ方向を短くしても、圧電素子を単純に短くすることはできない。例えば、図１３の模式図に示すように、変位方向が厚さ方向であるｄ３３方向に変位する積層型の圧電素子５の液室長さ方向を短くして下面全体をベース基盤６に接着固定していると、圧電素子５の変位が両端部の不活性部により妨げられ、振動板の凸部（厚肉部）４２を変位させる活性部の中でも厚さ方向に変化しない部分が生じる。この変位が妨げられる不活性部の範囲は、圧電素子を短くしても変らず、厚さ方向に変化する活性部が短くなり、所定の変位が取れなくなって変換効率が著しく低下する。このため、図１４の部分断面図に示すように、圧電素子５を液室２１に対応して小さくすることができず、液室２１を小さくしても圧電素子５の大きさはあまり変らず、圧電素子５に振動板４が凸部（厚肉部）４２以外で接しないようにすると、流体抵抗部２２側のダイアフラム部（薄層部）４１で圧電素子５を逃がす面積が大きくなり、流体抵抗部２２側のコンプライアンスが大きくなりすぎてしまい、好ましい吐出特性が得られなくなる。

この発明は、このように問題点を解消し、液滴の噴射性能を向上させて高画質の画像を形成することができる記録ヘッド等の液滴吐出装置とそれを使用した画像形成装置を提供することを目的とするものである。

この発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズルを有するノズル板と、前記ノズルに対応して設けられた加圧液室と、該加圧液室に液体を供給する液供給路と、少なくとも一部が前記加圧液室と対向し変位可能な振動板と、前記振動板を変位させて前記加圧液室内の液体を加圧する圧電素子と、前記圧電素子と接合される固定基盤とを有し、前記振動板は、薄膜と、該薄膜の前記加圧液室と対向する部分に形成された第一の厚肉部と、該薄膜の前記液供給路と対向する部分に形成された第二の厚肉部とを有し、前記圧電素子と前記固定基盤は、前記圧電素子の前記液供給路側の端部が前記固定基盤の前記液供給路側の端部から所定長さだけ突出した状態で接合され、前記第一の厚肉部は前記圧電素子と接合され、前記加圧液室の長手方向における前記第一の厚肉部の前記液供給路側の端部は、前記圧電素子の前記液供給路側の端部から前記第二の厚肉部の方向に突出した位置に配置され、前記加圧液室の長手方向における前記第一の厚肉部の前記ノズル側の端部は、前記圧電素子上に配置されていることを特徴とする。

また、前記圧電素子は、縦振動モードであるｄ３３方向の変位を前記振動板に与えると良い。

さらに、前記第一の厚肉部の前記液供給路側の端部は、前記第二の厚肉部と連結していると良い。

また、前記振動板の薄膜を樹脂で形成し、前記第一の厚肉部と前記第二の厚肉部を金属で形成することが望ましい。この振動板の薄膜を樹脂の圧延フイルムで形成することが望ましい。

この発明の画像形成装置は、前記液滴吐出装置を有し、液滴吐出装置のノズルから吐出した液滴で画像を形成することを特徴する。

この発明の液滴吐出装置は、振動板は、薄膜と、その薄膜の加圧液室と対向する部分に形成された第一の厚肉部と、薄膜の液供給路と対向する部分に形成された第二の厚肉部とを有している。そして、加圧液室の長手方向における第一の厚肉部の液供給路側の端部を、圧電素子の液供給路側の端部から第二の厚肉部の方向に突出した位置に配置し、記加圧液室の長手方向における第一の厚肉部のノズル側の端部を、圧電素子上に配置している。このように第一の厚肉部の液供給路側の端部及びノズル側の端部それぞれを配置することにより、圧電素子の変位を加圧液室と対向する第一の厚肉部に効率よく伝達させることができる。また、振動板の薄膜における加圧液室に対向する第一の厚肉部と液供給路に対向する第二の厚肉部との間に形成されるダイアフラム部（薄肉部）の幅を狭くすることができるので、その液供給路側のダイアフラム部でコンプライアンスが大きくなるのを抑制し、圧力効率の低下を防止できる。
また、圧電素子の液供給路側の端部が固定基盤の端部から所定長さだけ突出した状態で圧電素子を固定基盤に接合することにより、圧電素子の液流路側の端部が固定基盤によって拘束されるのを緩和し、圧電素子から加圧液室の供給路側に加える変位を大きくして、効率の良い圧力伝達を行うことができる。

また、圧電素子は縦振動モードであるｄ３３方向の変位を振動板に与えることにより、振動板に与える変位を大きくするとともに、液滴吐出装置を積層して容易に形成することができる。

さらに、振動板の第一の厚肉部の液供給路側の端部を第二の厚肉部と連結することにより、圧電素子から加圧液室に効率よく圧力を伝達することができる。

さらに、振動板の薄膜を樹脂で形成することにより、薄膜の剛性を小さくすることができ、圧電素子による変位効率を向上することができる。また、振動板の第一の厚肉部と第二の厚肉部を金属で形成することにより、不要な振動の影響を除去することができる。

また、振動板の薄膜を樹脂材料の圧延フイルムを使用することにより、振動板の信頼性を高めることができる。

この液滴吐出装置を画像形成装置に使用し、液滴吐出装置のノズルから吐出した液滴で画像を形成することにより、良好な噴射特性で液滴を吐出させることができ、高画質の画像を安定して形成することができる。

図１はこの発明の画像形成装置の前方側から見た斜視図である。画像形成装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着され記録用紙を収容する給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に装着され画像が記録（形成）された記録用紙をストックする排紙トレイ１０３とを有する。装置本体１０１の上側には上面カバー１０４を開閉可能に設けている。また、装置本体１０１の前面の一端部には、前方側に突き出し、上面カバー１０４よりも低い位置にカートリジ装填部１０５を有し、このカートリッジ装填部１０５の上面に操作キーや表示器などの操作部１０６が設けられている。カートリッジ装填部１０５は、その前面に開閉可能な前カバー１０７を有し、前カバー１０７を開状態にすることにより、液体補充手段としてのインクカートリッジ１０８を脱着できるようになっている。

この画像形成装置の機構部は、図２の側面構成図と図３の平面構成図に示すように、装置本体１０１の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１１１とステー１１２とによりキャリッジ１１３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータによってキャリッジ主走査方向に移動走査する。このキャリッジ１１３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４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、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１１３には、記録ヘッド１に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク１１４を搭載している。このサブタンク１１４にはインク供給チューブを介して各色のインクカートリッジ１０８からインクが補充供給される。ここで、インクカートリッジ１０８は、それぞれ各色に対応してイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを収容している。これらの記録ヘッド１にインクを供給するためのサブタンク１１４と、このサブタンク１１４にインクを補充供給するインクカートリッジ１０８とによって記録液供給装置を構成している。

給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１１５上に積載した記録用紙１１６を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１５から記録用紙１１６を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１１７と、給紙コロ１１７に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１８を備え、この分離パッド１１８は給紙コロ１１７側に付勢されている。

この給紙トレイ１０２から給紙された記録用紙１１６をガイド１１９から記録ヘッド１の下方側で搬送するための搬送部として、記録用紙１１６を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２０と、給紙部からガイド１１９を介して送られる記録用紙１１６を搬送ベルト１２０との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２１と、略鉛直上方に送られる記録用紙１１６を略９０度方向転換させて搬送ベルト１２０上に倣わせるための搬送ガイド１２２と、押さえ部材１２３で搬送ベルト１２０側に付勢された先端加圧コロ１２４とを備えている。また、搬送ベルト１２０表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２５を備えている。ここで、搬送ベルト１２０は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２６とテンションローラ１２７との間に掛け渡されて、図３に示すように、ベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ１２５は、搬送ベルト１２０の表層に接触し、搬送ベルト１２０の回動に従って回転するように配置されている。

搬送ベルト１２０の裏側には、記録ヘッド１による印写領域に対応してガイド部材１２８が配置されている。このガイド部材１２８は、上面が搬送ベルト１２０を支持する搬送ローラ１２６とテンションローラ１２７の接線よりも記録ヘッド１側に突出している。これにより、搬送ベルト１２０は印写領域ではガイド部材１２８の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性が維持される。

記録ヘッド１で記録された記録用紙１１６を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２０から記録用紙１１６を分離するための分離爪１２９と排紙ローラ１３０及び排紙コロ１３１とを備え、排紙ローラ１３０の下方に排紙トレイ１０３を備えている。ここで排紙ローラ１３０と排紙コロ１３１との間から排紙トレイ１０３までの高さは排紙トレイ１０３にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。

また、装置本体１０１の背面部には両面給紙ユニット１３２が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１３２は搬送ベルト１２０の逆方向回転で戻される記録用紙１１６を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１３３と搬送ベルト１２０との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット１３２の上面には手差し給紙部１３３が設けられている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ１１３の走査方向の一方の非印字領域には、記録ヘッド１のノズルの状態を維持し、回復するための信頼性維持手段である維持回復機構１３４を配置し、他方の非印字領域には空吐出受け部材１３５を配置している。維持回復機構１３４には、記録ヘッド１のノズル面をキャピングするためのキャッピング手段である４個のキャップ部材１３６と、ノズル面をワイピングするためのワイピング手段であるワイパーブレード１３７及び空吐出受け部材１３８などを有する。

記録ヘッド１は、図４の液室長手方向に沿う断面図と図５の液室短手方向に沿う断面図及び図６の振動板の構造と流路のレイアウトを表す平面図に示すように、液室２１と流体抵抗部２２を形成する流路板２と、流路板２の上面に接合されてインク滴を吐出するノズル３１を形成するノズル板３と、流路板２の下面に接合されてダイアフラム部（薄肉部）４１と凸部（厚肉部）４２と周辺の枠状の厚肉部４３及びインク流入口４４を形成した振動板４と、圧電材料層と内部電極とを交互に積層して形成され、振動板４に図示しない接着層を介して接合された積層圧電素子５と、積層圧電素子５を固定するベース基盤６及びフレーム７を有する。なお、図４では圧電素子５の圧電方向としてｄ３３方向すなわち厚さ方向の変位を用いて液室２１内のインクを加圧するようにしているが、図７に示すように、圧電素子５の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて液室２１内のインクを加圧するようにしても良い。

圧電素子５は、図５の断面図に示すように、ハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、1つ毎に駆動部５１と支持部５２（非駆動部）として使用する。この構造をバイピッチ構造という。この圧電素子５へ駆動電圧を供給する電気配線８は流体抵抗部２２側から接続されている。

流路板２は、例えばＳＵＳ３０４等の薄板を用い、液室２１と流体抵抗部２２となる部分を彫り込み、ノズル３１に対する位置に貫通口をプレスでパターニングして形成し、液室２１と流体抵抗部２２の外周部の残された部分で流路隔壁２４を構成する。そして図５に示すように、流路隔壁２４を圧電素子５の支持部５２で支持している。このように圧電素子５の支持部５２により振動板４と流路隔壁２４を支えているので、液室２１の圧力上昇によって流路板２が持ち上がることを防ぐことができる。また、液室２１に加圧する圧電素子５１の振動による流路隔壁２４の振動を抑えることができ、いわゆる相互干渉を抑えることに非常に有効である。なお、図８の断面図に示すように、圧電素子５の駆動部５１をノズルピッチと同じ間隔としているノーマルピッチ構造にしても良い。

この流路板２のインクに接する面には、窒化チタン膜あるいはポリイミドなどの有機樹脂膜からなる耐液性薄膜を成膜すると良い。このような耐液性薄膜を形成することにより、流路板材料がインクに対して溶出しにくく、また、濡れ性も向上するため気泡の滞留が生じにくくなり、安定した吐出を行うことができる。この流路板２を形成するとき液室２１の長さを例えば800μｍ、幅を139μｍとし、液室ピッチを例えば150ｄｐｉとして流路隔壁２４の幅を振動板４との接合面で約30μｍとして液室２１を小型化した。また、流路板２をプレス工法により形成すると、液室２１の形状は図５に示すように五角形になっている。

振動板４は、ダイアフラム部（薄肉部）４１と、ダイアフラム部４１の中央部に形成し、圧電素子５の駆動部５１と接合する島状凸部（アイランド部）４２と、支持部５２に接合する梁を含む枠状の厚肉部４３及びインク流入口４４となる開口を電鋳方法によるニッケルメッキ膜を２層重ねて形成している。

この振動板４を形成する方法を図９の工程図を参照して説明する。まず、図９（ａ）に示すように、電鋳支持基板２０１にダイアフラム部４１を形成するＮｉの第一層２０２を形成し、図９（ｂ）に示すように島状凸部４２と厚肉部４３と相当する部分が窓２０３となるレジストパターン２０４を形成してニッケル電鋳を行い、図９（ｃ）に示すように、第一層２０２上にニッケルが析出されて堆積しニッケル層２０５を形成する。さらにニッケル電鋳を継続すると、図９（ｄ）に示すように、ニッケル層２０５は窓２０４から突出するまで成長して、エッジ効果によりレジストパターン２０４の表面方向にも成長してオーバハング部２０５ａが生じる。このプロセスを継続していくと、図９（ｅ）に示すようにニッケル層２０５は厚さ方向に伸長し、ニッケル層２０５が所定の厚さまで成長したらニッケル電鋳を終了する。その後、レジストパターン２０４と電鋳支持基板２０１を除去すると、図９（ｆ）に示すように、第一層２０２からなるダイアフラム部４１とニッケル層２０５で形成された島状凸部４２と厚肉部４３を有する振動板４を得ることができる。

ノズル板３は、例えば電鋳工法によるニッケル膜等で形成し、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３１を多数形成している。このノズル３１の内部形状は、ホーン形状あるいは略円柱形状又は略円錘台形状で形成し、インク滴出口側の直径で約20〜35ｕｍである。このノズル板３のインク吐出面（ノズル表面側）には、撥水性の表面処理を施した撥水処理膜を設け、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。この撥水処理膜を形成するとき、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装や、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形成する。

外部からインクを供給するためのインク供給口４４と共通液室２３を形成するフレーム７はエポキシ系樹脂やポリフェニレンサルファイト等で形成している。

このように構成した記録ヘッド１においては、記録信号に応じて圧電素子５の駆動部５１に10〜50Ｖのパルス電圧の駆動波形を印加することにより、駆動部５１に積層方向の変位が生じ、振動板４を介して液室２１内のインク圧力が上昇してノズル３１からインク滴が吐出される。その後、インク滴吐出の終了に伴い、液室２１内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって液室２１内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室２３に流入し、インク流入口４４を経て流体抵抗部２２を通って液室２１内に充填される。流体抵抗部２２は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。この流体抵抗部２２を適宜に選択することにより残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

この記録ヘッド１においては、図４に示すように、液室２１を小型化することにより、液室２１の長手方向における圧電素子５の幅は液室２１の長さより大きくなる。そこで圧電素子５の流体抵抗部２２側の端部を流体抵抗部２２と対向しないで液室２１と対向する位置になるようにし、他方の端部を振動板４のダイアフラム部４１ａと対向する位置にして、圧電素子５が枠状の厚肉部４３にかからないように振動板４に対して配置して、圧電素子５を振動板４の液室２１と相対する島状凸部４２にだけ接触させ、他の部分には接触させないようにして、島状凸部４２との接触部以外の変位が液室２１以外の振動板４や流路板２等の流路ユニットに伝達しないようにする。また、圧電素子５とベース基盤６との接合は、圧電素子５の流体抵抗部２２側の端部がベース基盤６の端部から所定長さだけはみ出した状態で接着し、圧電素子５の流体抵抗部２２側端部のベース基盤６による拘束を緩和する。

このように圧電素子５を振動板４に対して配置することにより、液室２１と対向する振動板４の島状凸部４２と、流体抵抗部２２と対向する枠状の厚肉部４３との間のダイアフラム部４１ｂを狭くすることができ、流体抵抗部２２に大きなコンプライアンスを作って圧力効率を下げることを防ぐことができる。さらに、圧力共振周波数も高い値に設定でき、駆動周波数を向上させることができるとともに小さいインク滴を良好に吐出させることができる。

また、圧電素子５の流体抵抗部２２側端部のベース基盤６による拘束を緩和するように圧電素子５とベース基盤６とを接合することにより、図１０に示すように、圧電素子５の流体抵抗部２２側の変位が大きすることができ、圧電素子５の変位を液室２１と対向する振動板４の島状凸部４２に効率良く伝達することができる。

このように圧電素子５を配置した場合、圧電素子５は変位をｄ３３方向にすることが望ましい。圧電素子５の圧電方向として、図７に示すように、ｄ３１方向の変位を用いて液室２１内のインクを加圧することもできるが、変位をｄ３３方向にすることにより、変位量を大きくすることができるとともに振動板４のダイアフラム部４１ｂの面積を適切に選択することができる。また、変位がｄ３３方向の圧電素子５を使用することにより、ベース基盤６と圧電素子５と振動板４と流路板２及びノズル板３を積層して記録ヘッド１を組み立てることができ、組み立てるときの精度を向上することができるとともに歩留まりを低減することができる。

また、図６に示すように、液室２１長手方向の圧電素子５のノズル側端部と振動板４の枠状の厚肉部４３との間の間隔Ａは少なくとも所定間隔、例えば50μｍ離れていることが望ましい。すなわち圧電素子５は焼成して作製するため、大きさに例えば50μｍ程度はバラツキが生じる。この圧電素子５の精度や圧電素子５と振動板４の島状凸部４２との接合ずれにより、圧電素子５が枠状の厚肉部４３に掛かることが少なくして歩留まりを向上させるためである。

前記説明では、液室２１と対向する振動板４の島状凸部４２と、流体抵抗部２２と対向する枠状の厚肉部４３との間にダイアフラム部４１ｂを設けた場合について説明したが、図１１に示すように、液室２１と対向する島状凸部４２の流体抵抗部２２側の端部を枠状の厚肉部４３まで延長しても良い。このように島状凸部４２の流体抵抗部２２側の端部を枠状の厚肉部４３まで延長することにより、圧電素子５の変位をより効率良く液室２１に伝達できる。また、ダイアフラム部４１ｂの長さや幅等を規定しないで済み、振動板４を作成するときの歩留まりを向上することができる。また、振動板４と圧電素子５を接合するときに余分な接着剤が延長した部分から逃げるので塗布量が多い場合にも薄肉部に流れることを防いで吐出性能を向上させることができるとともに振動板４と圧電素子５を接合するときの歩留まりを向上することができる。

また、前記説明では振動板４を２層のニッケルメッキ膜で形成した場合について説明したが、ダイアフラム部４１を樹脂材料で形成し、島状凸部４２と枠状の厚肉部４３の部材を金属材料で形成しても良い。このようにダイアフラム部４１を樹脂材料で形成することにより、ニッケルで形成した場合と比べてダイアフラム部４１の剛性を小さくすることができ、圧電素子５による変位効率を向上することができる。また、島状凸部４２と枠状厚肉部４３の部材を金属材料で形成することにより、流路板２の流路隔壁２４と強固に固定され、不要な振動を隣接する液室２１に伝達することがなく、相互干渉が生じることをより確実に防止することができる。このダイアフラム部４１を形成する樹脂材料として圧延フイルムを使用することが望ましい。すなわち、圧延フイルムは厚さが薄くなってもピンホールなどの欠陥がほとんどなく、ダイアフラム部４１の信頼性を高めることができる。この圧延フイルムの材料としてはＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）を使用することが望ましい。ＰＰＳは機械的強度が特に強く温度依存性が低いとともに耐溶剤性がきわめて強く、２００℃以下ではあらゆる溶剤に対して不溶である。また、圧延フイルムの厚さは接着層を含んで９μｍ以下にすると良い。さらに、図６に示す液室２１の短軸方向の島状凸部４２と枠状厚肉部４３との間のダイアフラム部４１の幅Ｂは15〜25μｍにすることが望ましい。

この接着層を含んだＰＰＳの圧延フイルムの厚さ及び液室２１の短軸方向の島状凸部４２と枠状厚肉部４３との間のダイアフラム部４１の幅Ｂを変えてノズル３１近傍の最大圧力の変化をシミュレーションした結果を図１２に示す。図１２に示すように、接着層を含んだＰＰＳの圧延フイルムの厚さが９μｍを超えると振動板４の剛性が高くなり、圧電素子５の変位を妨げ、ノズル３１近傍の圧力を効率よく高めることができなくなるのに対して接着層を含んだＰＰＳの圧延フイルムの厚さを９μｍ以下にすることにより適切な剛性にすることができ、圧電素子５の変位を阻害することなく、ノズル３１近傍の圧力を効率よく高めて良好な噴射特性を得ることができる。また、ダイアフラム部４１の幅Ｂが15μｍ以下であると、その部分の剛性が高くなって圧電素子５の変位を妨げ、ダイアフラム部４１の幅Ｂが25μｍ以上になると、その部分の剛性は低くなるが、剛性が低くいダイアフラム部４１の面積が大きくなり、ノズル３１近傍の圧力が上昇しなくなる。これに対してダイアフラム部４１の幅Ｂは15〜25μｍにすることにより、圧電素子５の変位を阻害することなく、ノズル３１近傍の圧力を効率よく高めて良好な噴射特性を得ることができる。

また、ダイアフラム部４１を樹脂の圧延フイルムで形成し、島状凸部４２と枠状の厚肉部４３の部材を金属材料で形成した振動板４は、複数個の振動板４を１枚のラミネート材に一括して形成することができ、このラミネート材に形成された振動板４を切り離すことにより、１枚の振動板４を得ることができ、振動板４を効率よく作製することができる。

前記説明ではプリンタ装置やファクシミリ装置、複写装置等の画像形成装置１００とそれに使用する記録ヘッド１について説明したが、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置にも適用することができる。

この発明の画像形成装置の前方側から見た斜視図である。 画像形成装置の機構部の構成を示す側面図である。 画像形成装置の機構部の構成を示す平面図である。 記録ヘッドの液室長手方向に沿う構成を示す部分断面図である。 記録ヘッドの液室短手方向に沿う構成を示す部分断面図である。 振動板と流路の配置を示す平面図である。 記録ヘッドの液室長手方向に沿う他の構成を示す部分断面図である。 記録ヘッドの液室短手方向に沿う他の構成を示す部分断面図である。 振動板の作製方法を示す工程図である。 圧電素子の駆動部の変位を示す模式図である。 振動板と流路の他の配置を示す平面図である。 ＰＰＳの圧延フイルムの厚さと液室短軸方向のダイアフラム部の幅Ｂの変化に対するノズル近傍の最大圧力の変化特性図である。 従来の圧電素子の駆動部の変位を示す模式図である。 従来の記録ヘッドの構成を示す部分断面図である。

符号の説明

１；記録ヘッド、２；流路板、２１；液室、２２；流体抵抗部、３；ノズル板、
３１；ノズル、４；振動板、４１；ダイアフラム部、４２；凸部、
４３；枠状の厚肉部、４４；インク流入口、５；圧電素子、５１；駆動部、
５２；支持部、６；ベース基盤、７；フレーム、８；電気配線、
１００；画像形成装置、１０１；装置本体、１０２；給紙トレイ、
１０３；排紙トレイ、１０５；カートリジ装填部、１０６；操作部、
１０８；インクカートリッジ、１１３；キャリッジ、１１４；サブタンク。

Claims (6)

1. 液滴を吐出するノズルを有するノズル板と、長手方向の一方の端部が前記ノズルに対応するように設けられた加圧液室と、前記加圧液室の前記ノズル側とは反対側の端部から該加圧液室に液体を供給する液供給路と、少なくとも一部が前記加圧液室と対向し変位可能な振動板と、前記振動板を変位させて前記加圧液室内の液体を加圧する圧電素子と、前記圧電素子と接合される固定基盤とを有し、
   前記振動板は、薄膜と、該薄膜の前記加圧液室と対向する部分に形成された第一の厚肉部と、該薄膜の前記液供給路と対向する部分に形成された第二の厚肉部とを有し、
   前記圧電素子と前記固定基盤は、前記圧電素子の前記液供給路側の端部が前記固定基盤の前記液供給路側の端部から所定長さだけ突出した状態で接合され、
   前記第一の厚肉部は前記圧電素子と接合され、
   前記加圧液室の長手方向における前記第一の厚肉部の前記液供給路側の端部は、前記圧電素子の前記液供給路側の端部から前記第二の厚肉部の方向に突出した位置に配置され、
   前記加圧液室の長手方向における前記第一の厚肉部の前記ノズル側の端部は、前記圧電素子上に配置されていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記圧電素子は縦振動モードであるｄ３３方向の変位を前記振動板に与える請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記第一の厚肉部の前記液供給路側の端部は、前記第二の厚肉部と連結している請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
4. 前記振動板の薄膜を樹脂で形成し、前記第一の厚肉部と前記第二の厚肉部を金属で形成した請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
5. 前記振動板の薄膜を樹脂の圧延フイルムで形成した請求項４記載の液滴吐出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴吐出装置を有し、液滴吐出装置のノズルから吐出した液滴で画像を形成することを特徴する画像形成装置。

Images