JP2009066890A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共通液室の大容量化によって発生する大きな気泡を排出するために吸引や加圧動作の実施回数が多く必要となったり、非常に強力な吸引或いは加圧が必要となったりする。
【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル４が連通するインク供給路２１と、複数のノズル４の配列方向の外側に配置された気泡排出口５と、気泡排出口５が連通するインク供給路２２と、インク供給路２１がインク供給口９を介して連通し、インク流路２２がインク供給口２２を介して連通する共通液室２とを有し、共通液室８とインク供給路２１、２２とが別部材に形成され、ノズル配列方向を幅、ノズル配列方向と直交する方向を長さとしたとき、インク供給口２２の幅及び長さは、気泡排出口５と隣接するインク供給路２１の位置における共通液室８の幅Ｗの半分以上である。
【選択図】図３

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、インクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備え、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、インク滴を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体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媒体に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、「インク」とは、狭義の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。

一般的に、液体吐出ヘッドは、インクを液滴として吐出する複数設けられたノズルと、各ノズルに対して独立した個別液室と、個別液室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段（圧電型アクチュエータ、サーマル型アクチュエータ、静電型アクチュエータなど）とを備え、個別液室内に圧力発生手段を用いて圧力を発生させ、内部に充填されているインクをノズルから液滴として吐出させる。

そして、各独立した個別液室には液体供給路を介して共通液室からインクを供給し、共通液室に外部からインク供給口を介して供給されたインクは、共通液室から各独立した個別液室内及びノズルまで分配される。

ところで、最近では、高速記録のために記録ヘッドのノズル数が増加し、駆動周波数が高くなる傾向にあり、これによって、ノズルへの十分なインク供給量を確保するために、複数の液室に連通した共通液室の容量が拡大化しているが、この場合には容量増加に伴ってインクの充填性が難しく、気泡が共通液室の端の部分に溜まり、この気泡溜りが噴射性能（吐出性能）を著しく低下させることになり、気泡の排出性向上が問題となっている。

そこで、従来から、特許文献１に記載されているように、気泡排出のためのダミーノズルを共通液室端部に設けたものが知られている。また、ダミーノズルや気泡排出口ではないが、端のビットの気泡排出性を構造上向上するものとして、特許文献２には共通液室の最下流端が圧力室へのインク供給のための開口部に位置するようにすることが、特許文献３には末端のインク供給口と共通液室端との距離をインク供給口の整列間隔の１ピッチ以上離すことが記載されている。

特許第３１７３３５８号公報 特開２００３−３２０６６５号公報 特開２００４−９８６３０号公報

上述した特許文献１に記載のように、ダミーノズルの数を増やせば気泡排出性は良化の傾向はあるが、単にダミーノズルを設けただけでは効率良く気泡を排出することはできず、ヘッドの長さも無駄に長くなるデメリットもあり、気泡による不吐出や吐出特性の低下（飛翔方向の曲がり、飛翔速度の変動、吐出滴の体積変化）を回避できないという課題がある。

また、特許文献３には吸引或いは加圧動作で除去しきれない気泡が共通液室端に溜まるため直ぐにはビットが気泡で塞がれることはないとされているものの、高周波で多ビットを駆動して液滴を吐出した場合には、溜まった気泡が移動し、ビットが気泡で塞がれ不吐出が発生してしまうため吸引動作では気泡を溜めない（残さない）構造とすることが好ましい。

また、特許文献２に記載の構造ではインク供給口が共通液室の端に位置するため、特許文献３に記載の構造に比べると小さい気泡が溜まり難く気泡排出性は向上するが、ヘッドにインクを最初に充填する場合（初期充填時）に発生しやすい大きい気泡は排出し難く、気泡を排出するためには吸引或いは加圧動作の実施回数が多く必要となったり、非常に強力な吸引或いは加圧が必要となったりする。そのために、無駄にインクを消費してしまったり、吸引或いは加圧をする回復機構に大掛かりな機構が必要となってしまうという。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で気泡排出性を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズルが連通する第１の流路と、複数のノズルの配列方向の外側に配置された気泡排出口と、気泡排出口が連通する第２の流路と、第１の流路が第１の開口部を介して連通し、第２の流路が第２の開口部を介して連通する共通液室と、を有し、共通液室と第１の流路及び第２の流路とが別部材に形成され、ノズル配列方向を幅、ノズル配列方向と直交する方向を長さとしたとき、第２の開口部の幅及び長さは、少なくとも気泡排出口と隣接する第１の流路の位置における共通液室の幅の半分以上である構成とした。

ここで、第２の開口部の第２の流路側の端は共通液室の端よりもノズル側に位置し、第２の開口部の共通液室側の端は共通液室の外側に位置する構成とできる。

また、第１の流路及び第２の流路を形成する流路部材と、第１の流路及び第２の流路の壁面を形成する振動板部材とを有し、流路部材及び振動板部材に形成された開口部で第１の開口部及び第２の開口部がそれぞれ構成され、流路部材の開口部の共通液室側の端が振動板部材の開口部の共通液室側の端よりもノズル側に位置する構成とできる。

また、気泡排出口は、ノズル配列方向で第２の開口部の端よりも外側に位置する構成とできる。

また、第２の開口部が複数に分割され、複数の第２の開口部の総和の長さが共通液室の幅の半分以上である構成とできる。

また、吐出する液体を供給する液体収容手段を一体に備えている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたものである。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、液滴を吐出する複数のノズルが連通する第１の流路と、複数のノズルの配列方向の外側に配置された気泡排出口と、気泡排出口が連通する第２の流路と、第１の流路が第１の開口部を介して連通し、第２の流路が第２の開口部を介して連通する共通液室と、を有し、共通液室と第１の流路及び第２の流路とが別部材に形成され、ノズル配列方向を幅、ノズル配列方向と直交する方向を長さとしたとき、第２の開口部の幅及び長さは、少なくとも気泡排出口と隣接する第１の流路の位置における共通液室の幅の半分以上である構成としたので、構造的に簡単で、気泡排出性を向上することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出を行って記録を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ステンレス基板で形成した流路板１と、この流路板１の下面に接合した振動板部材２と、流路板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出する複数のノズル４が連通する加圧液室６、加圧液室６にインクを供給するための共通液室８に第１の開口部であるインク供給口９を介して連通する第１の流路であるインク供給路７を形成している。

また、ノズル板３には複数のノズル４とともに、複数のノズル４の並び方向（ノズル配列方向）両端側には気泡排出口５が設けられており、気泡排出口５が連通するダミー液室２０、ダミー液室２０と連通し共通液室８に第２の開口部であるインク供給口２２を介して連通する第２の流路であるインク供給路２１を形成している。

ここで、インク供給口９は流路板１の開口部９ｂと第１の流路の壁面を形成する振動板部材２の開口部９aとで構成され、また、インク供給口２２は流路板１の開口部２２ｂと振動板部材２の開口部２２aとで構成されている。

そして、振動板部材２の外面側（液室と反対面側）に各加圧液室６に対応して加圧液室６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子１２を接合し、この圧電素子１２を金属あるいはセラミックスなどの高剛性材料で形成したベース基板１３に接合している。積層型圧電素子１２は積層型圧電素子部材をダイシングにより溝加工されており、１つ毎に圧電素子は各圧力室６と圧力室６の間とに対応するように分離されている構造となっている。ここで、圧力室６の間に対応する圧電素子は駆動せずに構造上、支柱として機能している。

さらに、振動板部材２の外周部はハウジング部材１５に接着剤にて接合している。このハウジング部材１５には、共通液室８となる凹部、この共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給路１６を形成している。なお、ここでは、インク供給路１６は共通液室８の長手方向（ノズル配列方向）における略中央部に位置しているが、中央からずれた位置でもよい。ただし、インク供給路１６を共通液室端に近い位置にさせた場合はインク供給路１６から離れた方の共通液室端部までの距離が長くなることとなる。この場合、インク供給時に共通液室端部での流速が低下するため気泡排出が難しくなるため好ましくない。また、ハウジング部材１５は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。

ここで、流路板１は、例えばステンレス基板をプレス加工することで、加圧液室６、インク供給路７となる凹部や穴部を形成したものであるが、ステンレス基板に限られるものではなく、その他のシリコン基板や感光性樹脂などをパターニング加工したものを用いることもできる。

振動板部材２は、樹脂と金属（ここではステンレス）の２層構造のプレートから形成したもので、ステンレスをエッチング加工することで振動板領域１０を形成し、プレートを貫通するインク供給口９や２２は樹脂とステンレスを一括で抜くプレス加工にて形成している。なお、金属はステンレスに限られるものではなく、また、振動板２には金属板や樹脂板や金属と金属の積層部材（複層構造部材）などを用いることもできるし、加工方法も上記説明に限られるものではない。

ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、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。ここでは、ステンレス板をプレス加工したものを用いている。また、ノズル４の内部形状（内側形状）は、断面でテーパー形状となる略円錘台形状（略円柱形状又はホーン形状でもよい。）に形成し、このノズル４の穴径はインク滴出口側の直径で約２５μｍとしている。

また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層とし、シリコーン変性フッ素樹脂（例えばオプツール）の膜を蒸着法により形成した。尚、撥水処理層にはＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、その他のフッ素樹脂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設けて、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することが必要である。

また、圧電素子１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極、共通電極に電気的に接続し、これらの電極にＦＰＣケーブル１７を介して駆動信号を供給するようにしている。この圧電常数がｄ３３である圧電素子１２の伸縮により加圧液室６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子１２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子１２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。

このように構成したこの液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて複数の圧電素子１２に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子１２が変位して振動板部材２の変形可能領域をノズル板３方向に変形させ、液室６の容積（体積）変化によって液室６内のインクを加圧することで、ノズル板３のノズル４から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室６内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子１２への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材２が元の位置に戻って液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室８から液室６内にインクが充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル４から吐出される。

なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式（振動板部材２を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式）、引き−押し打ち方式（振動板部材２を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式）などの方式で駆動することもできる。

また、ここでは、各ノズル列におけるノズルピッチは１５０ｄｐｉとし、ノズル４の数は３２０個（図１では全てのノズルは示していない簡略図となっている）形成しており、ノズル列の長さは約２.１３インチの長さとなっている

そこで、この液体吐出ヘッドにおける流路構造の詳細について図３をも参照して説明する。なお、図３は同ヘッドをノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。
このヘッドにおける共通液室８は、図１に示すように、平面形状で、加圧液室６やノズル４の配列方向（ノズル配列方向と垂直方向、ここでは共通液室短手方向の共通液室の寸法を幅と表現する。）に略長方形状であり、両端部８aではＲ（アール）を設け液流に澱み部が少なくなるように形成している。共通液室は幅２ｍｍ、深２ｍｍに形成し、大容量で流体抵抗が比較的低い構造となっており、高粘度のインクを高周波で駆動可能なインク供給能を有する。

そして、加圧液室６の壁面を形成する部材である振動板部材２で共通液室８の一部の壁面を形成している。インク充填時或いは回復動作時のインクの流れはインク供給口１６から共通液室８へ流れ、インク供給口７、２１を通り加圧液室６、ダミー液室２０にインクが供給され、ノズル４及び気泡排出口５から外へ出る流れとなっている。

インク供給口１６は共通液室８の長手方向における略中央部に位置しており、インク供給路１６から離れた共通液室８の端部では液の流速が遅く、気泡は共通液室端部に溜まりやすい。つまり、ノズル数の増加とともにヘッドが長尺化される程インク供給路１６から共通液室端部までの距離が長くなり、気泡は共通液室端部に溜まりやすくなる。

そこで、ここでは、図３に示すように、共通液室８の短手方向の寸法を共通液室幅方向として、気泡排出口５が隣接しているノズル４へのインク供給路７の位置の共通液室幅をＷとしている。インク供給口２２は、振動板部材２の開口部２２ａ、流路板１の開口部２２ｂにより構成される開口部となり、その幅ｗ及び長さＬは、共通液室８の幅Ｗに対してその半分以上、即ち、Ｗ／２以上に形成されている。

気泡は安定する状態である球形に近付くように形成される。大きいもので共通液室８の幅Ｗ相当の大きさになるが、その気泡の端部は共通液室８に接するように溜まろうとする。気泡の端部と中心をインク供給口２２が含むようにすることで吸引或いは加圧による回復動作時に幅Ｗに近い直径を有する大きな気泡の排出性が格段に向上する。

つまり、気泡排出口に通じるインク供給口２２は、共通液室８内で共通液室８の幅Ｗを直径とする気泡が形成されたとき、その気泡の中心位置がインク供給口２２内に位置する幅及び長さに形成するということである。

また、上述したように、ノズルピッチは１５０dpiでノズル数は１６０個、つまりノズル列の長さが約１インチのヘッドの場合、インク供給口１６を前述したように共通液室８の略中央に配置すると、共通液室端までの距離が０．５インチ程度の距離となる。この場合、インク供給口２２は、幅Ｗ１、長さＬはＷ／２未満でも気泡排出性による不吐出の発生確率は低いが、これは共通液室端部での流速が速いことにより気泡が排出されやすくなるためである。ノズル数３２０個でノズル列の長さが約２インチのヘッドではインク供給口１６を共通液室８の略中央に配置した場合でも共通液室端までの距離が１インチ程度の距離となり、共通液室端部での流速を確保することが難しく、インク供給口２２の幅ｗ及び長さＬが共通液室８の幅Ｗに対してその半分未満（Ｗ／２未満）であると、共通液室端部の大きな気泡を排出することが難しくなる。

次に、インク供給口９を構成している振動板部材２の開口部９ａ、流路板１の開口部９ｂと、インク供給口２２を構成している振動板部材２の開口部２２ａ、流路板１の開口部２２ｂの関係について図３と共に図４をも参照して説明する。なお、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
ここでは、流路板１の開口部９ｂの後端９ｂｅが振動板部材２の開口部９ａの内側、即ちノズル４側に位置するように、また、流路板１の開口部２２ｂの後端２２ｂｅが振動板部材２の開口部２２aの内側、即ちノズル４側に位置するように構成している。

このように、流路板１の開口部９ｂ、２２ｂの後端が振動板部材２の開口部９ａ、２２ａの後端よりもの内側に位置する構成にすることにより、図４のＸ部における液流の澱みが少なくなり、気泡が流路にトラップし難くなる。

このように、共通液室とノズルに連通する第１の流路及び気泡排出口に連通する第２の流路とが別部材に形成され、ノズル配列方向を幅、ノズル配列方向と直交する方向を長さとしたとき、第２の開口部の幅及び長さは、少なくとも気泡排出口と隣接する第１の流路の位置における共通液室の幅の半分以上である構成とすることで、気泡の排出性が向上する。

次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。なお、図５は図３と同様なヘッドをノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。
ここでは、インク供給口２２は、インク供給路２１側の端２２Ｃを共通液室８の短手方向の端よりもノズル４側に位置し、共通液室８の長手方向の端２２Ｄを共通液室８の長手方向の端よりも外側に位置するように形成している。

これによって、共通液室８の端部における長手方向端部８ｂや短手方向端部８ｃの部分で微小な気泡も溜まることなく排出される。

つまり、微小な気泡は共通液室端部８ｂ、８ｃ部に留まっている場合には吐出特性への影響はほとんどないが、圧力室６へ侵入した場合には吐出特性の低下（飛翔方向の曲がり、飛翔速度の変動、吐出滴の体積変化）を引き起こしてしまう。また、微小な気泡が多数結合したり、成長したりすることにより大きな気泡を形成してしまい、不吐出（吐出不能）を引き起こしてしまうこともあり、その場合は、画像の不良だけでなく回復させるために回復動作を実施することが必要となり無駄にインクを消費してしまうことになる。

この実施形態のように微小な気泡も残さないように排出することにより、上述のような気泡による不具合の発生を防ぐことができ、更に信頼性を向上することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６は図３と同様なヘッドをノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。
ここでは、気泡排出口５の位置がノズル配列方向で開口部２２の外側に位置する構成としている。このように構成することで、液の流れがスムーズであるため気泡排出性が向上する。また、隣接するノズル４と離れるためインク充填時や回復動作時に気泡排出口５から排出された気泡が泡状となり、隣接するノズル４を覆ってしまいノズル４が吐出不良を起こすおそれを低減できる。

次に、本発明の第４実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７は図３と同様なヘッドをノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。
ここでは、気泡排出口５、インク供給路２１、インク供給口２２を複数列設けている。つまり、第２の開口部が複数に分割された構成としている。そして、１つのインク供給口２２の幅Ｘを開口部９の幅と同じにするとともに、複数のインク供給口２２（これをインク供給口群２２Ｇという。）の幅の総和を前述したように共通液室８の幅Ｗの半分以上としている。

このように、インク供給口群２２Ｇの幅及び長さを共通液室８の幅の半分以上に形成することにより、共通液室８の端部に溜まると共通液室幅相当の大きい気泡の端部から中心をインク供給口群２２Ｇが含むようにすることで、吸引或いは加圧による回復動作時に大きな気泡の排出性を向上することができる。また、インク供給口群２２Ｇはインク供給口９の開口幅ｘが同じであるために、エッチング加工で開口する場合に寸法制御しやすい。

次に、本発明の第５実施形態について図８を参照して説明する。なお、図８は図３と同様なヘッドをノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。
ここでは、インク供給路７とインク供給路２１とが、インク供給口９とインク供給口２２とが、ノズル４と気泡排出口５とが、それぞれ同じ形状に形成されている。つまり、同じ流路形状を繰り返した構造としている。これにより、プレス加工で流路を形成するときに容易に加工することができる。

なお、図示しないが、上述した各実施形態の液体吐出ヘッドにインクを供給する液体収容手段としてのインクタンクを一体化し、所謂インクカートリッジとすることもできる。これにより、ヘッド一体型インクカートリッジ（又はタンク一体型ヘッド）における、気泡の排出性が向上し、不吐出が発生し難く、初期充填性や回復性を向上できる。

また、上記実施形態では、液滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段（アクチュエータ手段、エネルギー発生手段などとも称される。）として圧電素子を用いるヘッドについて説明したが、その他、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマル型アクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを使用する液体吐出ヘッドにも適用することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置の一例について図９及び図１０を参照して説明する。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３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ための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の記録ヘッドを備えることもできるし、４色の液滴を吐出する複数のノズルを並べたノズル列を有する１つの記録ヘッド構成とすることもできる。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４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２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３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している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、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帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２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、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、気泡による吐出不良が少なく、安定した記録を行うことができる。

なお、上記実施形態では本発明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にも適用することができる。また、上記実施形態ではシリアル型画像形成装置に適用した例で説明しているが、ライン型液体吐出ヘッドやライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視説明図である。 同液体吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。 同じくヘッドをノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。 同じく要部断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。 本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板から平面的に透過状態で見た要部平面模式的説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 同じく要部平面説明図である。

符号の説明

１…流路板
２…振動板部材
３…ノズル板
４…ノズル
５…気泡排出口
６…個別液室
８…共通液室
９…インク供給口
１２…圧電素子
２０…ダミー液室
２１…インク供給路
２３４…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）

Claims (7)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが連通する第１の流路と、
   前記複数のノズルの配列方向の外側に配置された気泡排出口と、
   前記気泡排出口が連通する第２の流路と、
   前記第１の流路が第１の開口部を介して連通し、前記第２の流路が第２の開口部を介して連通する共通液室と、を有し、
   前記共通液室と前記第１の流路及び第２の流路とが別部材に形成され、
   前記ノズル配列方向を幅、前記ノズル配列方向と直交する方向を長さとしたとき、前記第２の開口部の幅及び長さは、少なくとも前記気泡排出口と隣接する第１の流路の位置における前記共通液室の幅の半分以上である
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記第２の開口部の第２の流路側の端は前記共通液室の端よりも前記ノズル側に位置し、前記第２の開口部の共通液室側の端は前記共通液室の外側に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記第１の流路及び前記第２の流路を形成する流路部材と、前記第１の流路及び前記第２の流路の壁面を形成する振動板部材とを有し、前記流路部材及び前記振動板部材に形成された開口部で前記第１の開口部及び第２の開口部がそれぞれ構成され、前記流路部材の開口部の前記共通液室側の端が前記振動板部材の開口部の前記共通液室側の端よりも前記ノズル側に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記気泡排出口は、前記ノズル配列方向で前記第２の開口部の端よりも外側に位置することを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記第２の開口部が複数に分割され、複数の第２の開口部の総和の長さが前記共通液室の幅の半分以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、吐出する液体を供給する液体収容手段を一体に備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 液体吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。

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