液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置
【課題】確実にノズル板の延長部分をヘッド外郭部材に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も生じないようにすることができる液体吐出ヘッドの提供。
【解決手段】ノズル板３は、ノズル列方向及びノズル列と直交する方向に、流路板１の幅よりも伸びた延長部１０１を有し、延長部１０１が流路板１より伸びた部分でフレーム部材側に折り曲げられてフレーム部材に接合されており、折り曲げ後に流路板１及び振動板部材２の側面に対向するノズル板３内側に凹部１０４が形成されている。
【解決手段】ノズル板３は、ノズル列方向及びノズル列と直交する方向に、流路板１の幅よりも伸びた延長部１０１を有し、延長部１０１が流路板１より伸びた部分でフレーム部材側に折り曲げられてフレーム部材に接合されており、折り曲げ後に流路板１及び振動板部材２の側面に対向するノズル板３内側に凹部１０４が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「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こと（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的画像（２次元画像）に限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、例えば液滴を吐出させるためにインクを加圧する個別液室（圧力室）を、振動板部材、流路部材、ノズル板を積層接合し、振動板部材、流路部材、ノズル板の端部に、部品加工時にバリが発生するため、ノズル面のワイピング時にワイピングブレードを損傷させないためにノズルカバーを設けるものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、ノズルカバーを設ける構成では、部品点数が多くなりコストが高くなる。また、用紙の搬送異常により用紙がノズルカバーに当たった場合には、ノズルカバーが変形或いは離脱してしまうおそれがある。さらに、ノズルカバーとノズル板との段差部にインクが堆積し、正常な印字ができなくなるおそれがある。
【０００６】
そこで、ノズル板を記録ヘッド幅より伸びた延長部分を設け、ノズル板の延長部分をヘッド外郭形状に合わせて折り曲げて記録ヘッドの側面に固定することにより、ノズル板、流路部材、振動板部材のバリが露出する端部をワイピング部材の接触する部分に露出させない構成としたものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１７５６６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献２に開示されているように、ノズル板を記録ヘッド幅より伸びた延長部分を設け、ノズル板の延長部分をヘッド外郭形状に合わせて折り曲げて記録ヘッドの側面に固定しようとする場合、例えば、図１２に示すように、ノズル板５０１、流路部材５０２、振動板部材５０３からなる流路ユニット５００を、内部に圧電アクチュエータを収容するフレーム部材５０５に接合してヘッドを構成し、ノズル板５０１に延長部分５０６を設け、ノズル板５０１の延長部分５０６をヘッド外郭形状に合わせて折り曲げて、フレーム部材５０５の側面に接着剤５０８で固定しようとした場合、ノズル板５０２や振動板部材５０３のバリ５１０が干渉し、折り曲げ後にノズル板延長部分５０６がヘッド（フレーム部材５０５）の側面に達さないことがある。
【０００９】
このとき、ノズル板延長部分５０６を折り曲げて無理にヘッド側面に接着剤で固定した場合、図１３に示すように、干渉したバリ５１０の変形が戻るスプリングバックの力によりノズル板５０１の端部が流路部材５０２から剥がれるなど、液室部品間の接着に剥離を生じさせ、インクの外部への漏洩や、チャネル間リークによる不吐出などの問題を発生させるおそれがあるという課題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、確実にノズル板の延長部分をヘッド外郭部材に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も生じないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、
液体を吐出するノズル列を有するノズル板と液体を加圧する圧力室を有する流路部材とを含んで構成される流路ユニットと、前記圧力室を加圧するエネルギーを発生するアクチュエータと、前記流路ユニットへの液体供給路が形成されるフレーム部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は、前記ノズル列方向或いは前記ノズル列と直交する方向に、前記流路部材の幅よりも伸びた延長部を有し、
前記延長部が前記流路部材より伸びた部分で前記フレーム部材側に折り曲げられて前記フレーム部材に接合されており、
折り曲げ後に前記流路部材の側面の少なくとも一部に対向する前記ノズル板内側に凹部が形成されている
構成とした。
【００１２】
ここで、前記ノズル板の折り曲げ部にも凹部を有する構成とできる。
【００１３】
この場合、前記折り曲げ部の凹部は、前記流路部材の側面に対向する凹部よりも深さが深く形成されている構成とできる。
【００１４】
また、前記ノズル板の凹部がハーフエッチングにより形成されている構成とできる。
【００１５】
また、前記ノズル板の凹部がプレスによる潰しにより形成されている構成とできる。
【００１６】
また、前記ノズル板の凹部がノズル板の曲げにより形成されている構成とできる。
【００１７】
また、前記流路部材の側面に対向する凹部がハーフエッチング又は曲げにより形成され、前記折り曲げ部の凹部はプレスによる潰しにより形成されている構成とできる。
【００１８】
また、前記アクチュエータは圧電素子と前記圧電素子を支持するベース部材とからなり、
前記流路ユニットは前記圧力室の壁面を形成する振動板部材を含み、
前記流路部材の側面に対向する凹部は前記振動板部材の側面に対向する位置まで達して形成されている構成とできる。
【００１９】
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ているものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、ノズル板は、ノズル列方向或いはノズル列と直交する方向に、流路部材の幅よりも伸びた延長部を有し、延長部が流路部材より伸びた部分でフレーム部材側に折り曲げられてフレーム部材に接合されており、折り曲げ後に流路部材の側面の少なくとも一部に対向するノズル板内側に凹部が形成されている構成としたので、ノズル板の延長部の折り曲げが容易になり、確実にノズル板の延長部をヘッドフレーム部材の外面に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も発生せず、液体のリークなどを防止できる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、液体リークが発生するおそれがなく、安定した画像形成を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う要部断面説明図である。
【図４】同ヘッドの部分断面説明図である。
【図５】同ノズル板の製造方法の第１例の説明に供する説明図である。
【図６】同ノズル板の製造方法の第２例の説明に供する説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの部分断面説明図である。
【図８】同ヘッドの製造方法の説明に供する説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの部分断面説明図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
【図１１】同機構部の要部平面説明図である。
【図１２】従来の液体吐出ヘッドに説明に供する部分断面説明図である。
【図１３】同じく同ヘッドの課題の説明に供する部分断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向：図１のＡ−Ａ線）に沿う断面説明図、図３は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向：図１のＢ−Ｂ線）に沿う要部断面説明図である。
【００２４】
この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路板（流路部材、流路基板、液室基板などとも称される。）１と、この流路板１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材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（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれ連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。なお、流路板１、振動板部材２、ノズル３で流路ユニット１１を構成している。
【００２５】
流路板１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路板１は、例えば単結晶シリコン基板をエッチングして形成することなどもできる。
【００２６】
振動板部材２は、第１層２Ａと第２層２Ｂとで形成されて、第１層２Ａで薄肉部を形成し、第１層２Ａ及び第２層２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材２は、各液室６に対応してその壁面を形成する第１層２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、この振動領域２ａの中に、面外側（液室６と反対面側）に第１層２Ａ及び第２層２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部である第１凸部２ｂが設けられ、この第１凸部２ｂに振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１００を配置している。
【００２７】
この圧電アクチュエータ１００は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱（駆動柱）１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱（非駆動柱）１２Ｂとして区別している。
【００２８】
そして、駆動圧電柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材２の第１凸部２ｂに接合している。また、非駆動圧電柱１２Ｂの上端面は液室間隔壁６Ａに対応する位置で振動板部材２の厚肉部である第２凸部２ｃに接合している。
【００２９】
ここで、圧電部材１２は、圧電層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ端面、即ち圧電部材１２の振動板部材２に略垂直な側面（積層方向に沿う面）に引き出して、この側面に形成された端面電極である個別外部電極２３、共通外部電極２４に接続し、外部電極２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。なお、共通外部電極２４は非駆動領域に設けられた内部電極を通じて個別外部電極２３側の端面であって、圧電部材１２の端部に引出されている。
【００３０】
また、圧電部材１２には駆動圧電柱１２Ａに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材（配線部材）としてのフレキシブル配線基板であるＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、駆動圧電柱１２Ａに駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）１６が搭載されている。
【００３１】
ノズル板３は、後述するようにステンレスなどから形成している。このノズル板３には各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面には撥水層を設けている。
【００３２】
さらに、これらの圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成される圧電アクチュエータ１００の外周側には、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たフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部からインクを供給するための供給口を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００３３】
このように構成した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駆動用圧電柱１２Ａ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柱１２Ａが変位して振動板部材２の振動領域２ａをノズル板３方向に変形させ、液室６の容積変化によって液室６内の液体を加圧することで、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、圧電柱１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板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１０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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるノズル板３によるヘッドカバー部の構成について図４も参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの部分断面説明図である。
ノズル板３には、複数のノズル４を配列したノズル列の方向及びノズル列と直交する方向に、流路板１の幅より伸びた延長部１０１を有しており、このノズル板３の延長部１０１が折り曲げ部１０３からフレーム部材１７の外周面側に折り曲げられ、流路板１、振動板部材２の側面を経て、延長部１０１の一部がフレーム部材１７に接着剤１０２にて接合されている。
【００３６】
ここで、ノズル板３には、折り曲げ後に流路板１の側面の少なくとも一部に対向する部分の内側に凹部１０４が形成されている。
【００３７】
このように構成したノズル板の作用について説明する。
まず、流路板１及び振動板部材２の外形はプレスやエッチングにより抜き取り製作すると、外形の一部にはバリ１１０が発生してしまう。この場合、流路板１及び振動板部材２の外形抜きを工夫することによりバリ量を減らすことはできるが、バリ１１０を完全になくすることは難しい。また、流路板１及び振動板部材２の生産初期でバリを完全に無くすことができたとしても、これらを大量に生産するためには外形抜きを連続して行わなければならず、連続加工していく中で外形抜きの金型が磨耗して型合せ部のクリアランスが増えていくため、やがてバリが発生し、バリが徐々に大きくなっていくことは避けられない。
【００３８】
ここで、ノズル板３には折り曲げ後に流路板１の側面の少なくとも一部に対向する部分の内側に凹部１０４が形成されているので、ノズル板３の延長部１０１を折り曲げ部１０３から折り曲げたときに、流路板１及び振動板部材２の外周部に生じたバリ１１０とノズル板３の延長部１０１が干渉しなくなる。
【００３９】
また、ノズル板３の折り曲げ部１０３の内側に凹部１０４を設けることにより、折り曲げ部１０３の肉厚が薄くなって折り曲げ易くなり、ノズル板３の中で凹部が弱い部分となり、折り曲げ時に凹部から曲がることとなる。
【００４０】
これにより、ノズル板３を流路板１及び振動板２の側面に沿って容易に曲げることができ、フレーム部材１７の外形に沿って折り曲げ、フレーム部材１７の外周面に確実に接合することができ、ノズル板３に曲げによる余分な凹凸が生じることもなく、干渉したバリ１１０の変形が戻るスプリングバックの力を受けることがない。これによって、流路部品（流路板１、振動板部材２）間の接着剥離を生じることがなく、インクの外部への漏洩や、チャネル間リークによる不吐出などの問題を発生しない。
【００４１】
このように、ノズル板には折り曲げ後に流路部材の側面の少なくとも一部に対向するノズル板内側に凹部が形成されている構成とすることで、流路部材の近傍での折り曲げが可能になり、ヘッドの小型化に寄与するとともに、ノズル板の延長部の折り曲げが容易になり、確実にノズル板の延長部をヘッドフレーム部材の外面に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も発生せず、液体のリークなどを防止できる。
【００４２】
次に、この第１実施形態におけるノズル板の製造方法の第１例について図５を参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示すようにノズル板３の材料となる基板３０１を用意する。基板には微細なプレスを加工したときに残留応力による変形などが生じにくいＳＵＳ３０４−ＨＴＡなどの内部応力を極力除去したテンションアニール材料を使用することが好ましい。
【００４３】
次いで、同図（ｂ）に示すように、基板３０１に感光性樹脂３０２によるパターニングを行う。パターニングは、一般的な感光性樹脂に対する露光、現像により作成することができる。ここで感光性樹脂３０２は、液状レジストやドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）を用いることができる。
【００４４】
その後、同図（ｃ）に示すように、感光性樹脂３０２によりパターニングされた基板３０１をエッチング液に浸し、パターニングされた開口部３０２ａからエッチング液が基板２０１を溶かすことにより基板３０１に凹部１０４をけいせいする。凹部１０４の深さは、エッチング液濃度、エッチング液温度、エッチング液に浸漬させる時間によりコントロールすることができる。そして、同図（ｄ）に示すように、感光性樹脂３０２を除去することにより凹部１０４が形成された基板３０１を得ることができる。
【００４５】
次いで、同図（ｅ）に示すように、基板３０１に液体吐出のためのノズル４をパンチ３０３により開口することにより、同図（ｄ）に示すようにノズル板３を完成する。
【００４６】
なお、ノズル４の形成は凹部１０４の形成後に限らず、先にノズル４を形成後に凹部１０４を形成してもよい。
【００４７】
次に、この第１実施形態におけるノズル板の製造方法の第２例について図６を参照して説明する。
まず、図６（ａ）に示すようにノズル板３の材料となる基板３０１を用意する。基板には微細なプレスを加工したときに残留応力による変形などが生じにくいＳＵＳ３０４−ＨＴＡなどの内部応力を極力除去したテンションアニール材料を使用することが好ましい。
【００４８】
次に、同図（ｂ）に示すように、凹部形状のパンチ３０５により、基板３０１が所定の厚さになるように潰しを入れるプレスを実施する。この潰しにより、同図（ｃ）に示すように、基板３０１に凹部１０４が形成される。
【００４９】
その後、前記第１例と同様に、パンチによりノズル４を形成してノズル板３を得る（同図（ｄ）、（ｅ））。
【００５０】
この例でも、ノズル４と凹部１０４の形成の先後は逆でもよい。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７は同実施形態に説明に供する部分断面説明図である。
ここでは、ノズル板３を延長部１０１との間で構造的に曲げて凹部１０４を形成している。
【００５２】
このように構成しても前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
次に、この第２実施形態のノズル板３の製造方法について図８を参照して説明する。
まず、図８（ａ）に示すようにノズル板３の材料となる基板３０１を用意する。基板には微細なプレスを加工したときに残留応力による変形などが生じにくいＳＵＳ３０４−ＨＴＡなどの内部応力を極力除去したテンションアニール材料を使用することが好ましい。
【００５４】
次に、同図（ｂ）に示すように、製作したい凹部に応じたパンチ３０６、ダイ３０７を用意し、基板３０１をプレスすることにより、同図（ｃ）に示すように凹部１０４が形成された基板３０１を形成する。
【００５５】
その後、前記第１例と同様に、パンチによりノズル４を形成してノズル板３を得る（同図（ｄ）、（ｅ））。このように形成することで、ノズル板３の板厚が凹部１０４においてもほとんど変わらず、ヘッドの強度を維持できるので、凹部１０４の外側にジャム紙などが接触してもヘッドにダメージを与えることがない。
【００５６】
この例でも、ノズル４と凹部１０４の形成の先後は逆でもよい。
【００５７】
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。なお、図９は同実施形態に説明に供する部分断面説明図である。
ここでは、ノズル板３の折り曲げ部１０３に対応する凹部１０４ｂを流路板１の側面に対向する凹部１０４ａよりも深さを深く形成している。
【００５８】
すなわち、流路板１の側面に対向する位置と折り曲げ部１０３は近接しており、単純な凹部構成であると、折り曲げ位置がずれて流路板１の側面に対向するはずの凹部位置で折れ曲がる場合がある。凹部を二段構成にすることで折り曲げ部の凹部で確実に折り曲げることが可能となり、流路板に対向する凹部の変形を防止できる。
【００５９】
ここで、流路板１の側面に対向する凹部１０４ａが前述したようにハーフエッチング又は曲げにより形成し、折り曲げ部１０３の凹部１０４ｂはプレスによる潰しにより形成することが好ましい。
【００６０】
すなわち、流路板１の側面に対向する位置は、特に流路板１が複数層積層された構成である場合などには広い領域となり、プレスによる潰しでは部品の変形、反り等が大きくなるため、エッチングや曲げで形成することで変形防止に効果がある。一方、折り曲げ部は、折り曲げ位置を特定するため、深く細く形成することが好ましく、プレスによる潰しが適している。両方を併用することで、オリフィスプレートの形状、折り曲げ位置を安定して形成することができる。
【００６１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１２は同機構部の要部平面説明図である。
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２２１Ａ、２２１Ｂ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。
【００６２】
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と同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４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。
【００６３】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッドユニット２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド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、他方のヘッド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、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。
【００６４】
また、記録ヘッド２３４のタンク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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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記録ヘッドとして備えるので、液体リークが発生するおそれがなく、安定した画像形成を行なうことができる。
【００７６】
なお、上記実施形態では本発明をシリアル型画像形成装置及びそれで使用する液体吐出ヘッドに適用した例で説明したが、これに限るものではなく、ライン型画像形成装置及びそれで使用する液体吐出ヘッドに適用することもできる。また、前述したように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。
【符号の説明】
【００７７】
１ 流路板
２ 振動板部材
３ ノズル板
４ ノズル
６ 液室
１０ 共通液室
１１ 流路ユニット
１７ フレーム部材
１００ 圧電アクチュエータ
１０１ 延長部
１０３ 折り曲げ部
１０４ 凹部
１１０ バリ
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「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こと（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的画像（２次元画像）に限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、例えば液滴を吐出させるためにインクを加圧する個別液室（圧力室）を、振動板部材、流路部材、ノズル板を積層接合し、振動板部材、流路部材、ノズル板の端部に、部品加工時にバリが発生するため、ノズル面のワイピング時にワイピングブレードを損傷させないためにノズルカバーを設けるものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、ノズルカバーを設ける構成では、部品点数が多くなりコストが高くなる。また、用紙の搬送異常により用紙がノズルカバーに当たった場合には、ノズルカバーが変形或いは離脱してしまうおそれがある。さらに、ノズルカバーとノズル板との段差部にインクが堆積し、正常な印字ができなくなるおそれがある。
【０００６】
そこで、ノズル板を記録ヘッド幅より伸びた延長部分を設け、ノズル板の延長部分をヘッド外郭形状に合わせて折り曲げて記録ヘッドの側面に固定することにより、ノズル板、流路部材、振動板部材のバリが露出する端部をワイピング部材の接触する部分に露出させない構成としたものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１７５６６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献２に開示されているように、ノズル板を記録ヘッド幅より伸びた延長部分を設け、ノズル板の延長部分をヘッド外郭形状に合わせて折り曲げて記録ヘッドの側面に固定しようとする場合、例えば、図１２に示すように、ノズル板５０１、流路部材５０２、振動板部材５０３からなる流路ユニット５００を、内部に圧電アクチュエータを収容するフレーム部材５０５に接合してヘッドを構成し、ノズル板５０１に延長部分５０６を設け、ノズル板５０１の延長部分５０６をヘッド外郭形状に合わせて折り曲げて、フレーム部材５０５の側面に接着剤５０８で固定しようとした場合、ノズル板５０２や振動板部材５０３のバリ５１０が干渉し、折り曲げ後にノズル板延長部分５０６がヘッド（フレーム部材５０５）の側面に達さないことがある。
【０００９】
このとき、ノズル板延長部分５０６を折り曲げて無理にヘッド側面に接着剤で固定した場合、図１３に示すように、干渉したバリ５１０の変形が戻るスプリングバックの力によりノズル板５０１の端部が流路部材５０２から剥がれるなど、液室部品間の接着に剥離を生じさせ、インクの外部への漏洩や、チャネル間リークによる不吐出などの問題を発生させるおそれがあるという課題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、確実にノズル板の延長部分をヘッド外郭部材に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も生じないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、
液体を吐出するノズル列を有するノズル板と液体を加圧する圧力室を有する流路部材とを含んで構成される流路ユニットと、前記圧力室を加圧するエネルギーを発生するアクチュエータと、前記流路ユニットへの液体供給路が形成されるフレーム部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は、前記ノズル列方向或いは前記ノズル列と直交する方向に、前記流路部材の幅よりも伸びた延長部を有し、
前記延長部が前記流路部材より伸びた部分で前記フレーム部材側に折り曲げられて前記フレーム部材に接合されており、
折り曲げ後に前記流路部材の側面の少なくとも一部に対向する前記ノズル板内側に凹部が形成されている
構成とした。
【００１２】
ここで、前記ノズル板の折り曲げ部にも凹部を有する構成とできる。
【００１３】
この場合、前記折り曲げ部の凹部は、前記流路部材の側面に対向する凹部よりも深さが深く形成されている構成とできる。
【００１４】
また、前記ノズル板の凹部がハーフエッチングにより形成されている構成とできる。
【００１５】
また、前記ノズル板の凹部がプレスによる潰しにより形成されている構成とできる。
【００１６】
また、前記ノズル板の凹部がノズル板の曲げにより形成されている構成とできる。
【００１７】
また、前記流路部材の側面に対向する凹部がハーフエッチング又は曲げにより形成され、前記折り曲げ部の凹部はプレスによる潰しにより形成されている構成とできる。
【００１８】
また、前記アクチュエータは圧電素子と前記圧電素子を支持するベース部材とからなり、
前記流路ユニットは前記圧力室の壁面を形成する振動板部材を含み、
前記流路部材の側面に対向する凹部は前記振動板部材の側面に対向する位置まで達して形成されている構成とできる。
【００１９】
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ているものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、ノズル板は、ノズル列方向或いはノズル列と直交する方向に、流路部材の幅よりも伸びた延長部を有し、延長部が流路部材より伸びた部分でフレーム部材側に折り曲げられてフレーム部材に接合されており、折り曲げ後に流路部材の側面の少なくとも一部に対向するノズル板内側に凹部が形成されている構成としたので、ノズル板の延長部の折り曲げが容易になり、確実にノズル板の延長部をヘッドフレーム部材の外面に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も発生せず、液体のリークなどを防止できる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、液体リークが発生するおそれがなく、安定した画像形成を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う要部断面説明図である。
【図４】同ヘッドの部分断面説明図である。
【図５】同ノズル板の製造方法の第１例の説明に供する説明図である。
【図６】同ノズル板の製造方法の第２例の説明に供する説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの部分断面説明図である。
【図８】同ヘッドの製造方法の説明に供する説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの部分断面説明図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
【図１１】同機構部の要部平面説明図である。
【図１２】従来の液体吐出ヘッドに説明に供する部分断面説明図である。
【図１３】同じく同ヘッドの課題の説明に供する部分断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向：図１のＡ−Ａ線）に沿う断面説明図、図３は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向：図１のＢ−Ｂ線）に沿う要部断面説明図である。
【００２４】
この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板で形成した流路板（流路部材、流路基板、液室基板などとも称される。）１と、この流路板１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材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（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれ連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。なお、流路板１、振動板部材２、ノズル３で流路ユニット１１を構成している。
【００２５】
流路板１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路板１は、例えば単結晶シリコン基板をエッチングして形成することなどもできる。
【００２６】
振動板部材２は、第１層２Ａと第２層２Ｂとで形成されて、第１層２Ａで薄肉部を形成し、第１層２Ａ及び第２層２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材２は、各液室６に対応してその壁面を形成する第１層２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、この振動領域２ａの中に、面外側（液室６と反対面側）に第１層２Ａ及び第２層２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部である第１凸部２ｂが設けられ、この第１凸部２ｂに振動領域２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１００を配置している。
【００２７】
この圧電アクチュエータ１００は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱（駆動柱）１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱（非駆動柱）１２Ｂとして区別している。
【００２８】
そして、駆動圧電柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材２の第１凸部２ｂに接合している。また、非駆動圧電柱１２Ｂの上端面は液室間隔壁６Ａに対応する位置で振動板部材２の厚肉部である第２凸部２ｃに接合している。
【００２９】
ここで、圧電部材１２は、圧電層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ端面、即ち圧電部材１２の振動板部材２に略垂直な側面（積層方向に沿う面）に引き出して、この側面に形成された端面電極である個別外部電極２３、共通外部電極２４に接続し、外部電極２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。なお、共通外部電極２４は非駆動領域に設けられた内部電極を通じて個別外部電極２３側の端面であって、圧電部材１２の端部に引出されている。
【００３０】
また、圧電部材１２には駆動圧電柱１２Ａに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材（配線部材）としてのフレキシブル配線基板であるＦＰＣ１５が接続されている。ＦＰＣ１５には、駆動圧電柱１２Ａに駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）１６が搭載されている。
【００３１】
ノズル板３は、後述するようにステンレスなどから形成している。このノズル板３には各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。そして、このノズル板３の液滴吐出側面には撥水層を設けている。
【００３２】
さらに、これらの圧電素子１２、ベース部材１３及びＦＰＣ１５などで構成される圧電アクチュエータ１００の外周側には、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たフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部からインクを供給するための供給口を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００３３】
このように構成した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駆動用圧電柱１２Ａ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柱１２Ａが変位して振動板部材２の振動領域２ａをノズル板３方向に変形させ、液室６の容積変化によって液室６内の液体を加圧することで、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、圧電柱１２Ａへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板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１０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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるノズル板３によるヘッドカバー部の構成について図４も参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの部分断面説明図である。
ノズル板３には、複数のノズル４を配列したノズル列の方向及びノズル列と直交する方向に、流路板１の幅より伸びた延長部１０１を有しており、このノズル板３の延長部１０１が折り曲げ部１０３からフレーム部材１７の外周面側に折り曲げられ、流路板１、振動板部材２の側面を経て、延長部１０１の一部がフレーム部材１７に接着剤１０２にて接合されている。
【００３６】
ここで、ノズル板３には、折り曲げ後に流路板１の側面の少なくとも一部に対向する部分の内側に凹部１０４が形成されている。
【００３７】
このように構成したノズル板の作用について説明する。
まず、流路板１及び振動板部材２の外形はプレスやエッチングにより抜き取り製作すると、外形の一部にはバリ１１０が発生してしまう。この場合、流路板１及び振動板部材２の外形抜きを工夫することによりバリ量を減らすことはできるが、バリ１１０を完全になくすることは難しい。また、流路板１及び振動板部材２の生産初期でバリを完全に無くすことができたとしても、これらを大量に生産するためには外形抜きを連続して行わなければならず、連続加工していく中で外形抜きの金型が磨耗して型合せ部のクリアランスが増えていくため、やがてバリが発生し、バリが徐々に大きくなっていくことは避けられない。
【００３８】
ここで、ノズル板３には折り曲げ後に流路板１の側面の少なくとも一部に対向する部分の内側に凹部１０４が形成されているので、ノズル板３の延長部１０１を折り曲げ部１０３から折り曲げたときに、流路板１及び振動板部材２の外周部に生じたバリ１１０とノズル板３の延長部１０１が干渉しなくなる。
【００３９】
また、ノズル板３の折り曲げ部１０３の内側に凹部１０４を設けることにより、折り曲げ部１０３の肉厚が薄くなって折り曲げ易くなり、ノズル板３の中で凹部が弱い部分となり、折り曲げ時に凹部から曲がることとなる。
【００４０】
これにより、ノズル板３を流路板１及び振動板２の側面に沿って容易に曲げることができ、フレーム部材１７の外形に沿って折り曲げ、フレーム部材１７の外周面に確実に接合することができ、ノズル板３に曲げによる余分な凹凸が生じることもなく、干渉したバリ１１０の変形が戻るスプリングバックの力を受けることがない。これによって、流路部品（流路板１、振動板部材２）間の接着剥離を生じることがなく、インクの外部への漏洩や、チャネル間リークによる不吐出などの問題を発生しない。
【００４１】
このように、ノズル板には折り曲げ後に流路部材の側面の少なくとも一部に対向するノズル板内側に凹部が形成されている構成とすることで、流路部材の近傍での折り曲げが可能になり、ヘッドの小型化に寄与するとともに、ノズル板の延長部の折り曲げが容易になり、確実にノズル板の延長部をヘッドフレーム部材の外面に接合でき、液室部品の接着剥離の問題も発生せず、液体のリークなどを防止できる。
【００４２】
次に、この第１実施形態におけるノズル板の製造方法の第１例について図５を参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示すようにノズル板３の材料となる基板３０１を用意する。基板には微細なプレスを加工したときに残留応力による変形などが生じにくいＳＵＳ３０４−ＨＴＡなどの内部応力を極力除去したテンションアニール材料を使用することが好ましい。
【００４３】
次いで、同図（ｂ）に示すように、基板３０１に感光性樹脂３０２によるパターニングを行う。パターニングは、一般的な感光性樹脂に対する露光、現像により作成することができる。ここで感光性樹脂３０２は、液状レジストやドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）を用いることができる。
【００４４】
その後、同図（ｃ）に示すように、感光性樹脂３０２によりパターニングされた基板３０１をエッチング液に浸し、パターニングされた開口部３０２ａからエッチング液が基板２０１を溶かすことにより基板３０１に凹部１０４をけいせいする。凹部１０４の深さは、エッチング液濃度、エッチング液温度、エッチング液に浸漬させる時間によりコントロールすることができる。そして、同図（ｄ）に示すように、感光性樹脂３０２を除去することにより凹部１０４が形成された基板３０１を得ることができる。
【００４５】
次いで、同図（ｅ）に示すように、基板３０１に液体吐出のためのノズル４をパンチ３０３により開口することにより、同図（ｄ）に示すようにノズル板３を完成する。
【００４６】
なお、ノズル４の形成は凹部１０４の形成後に限らず、先にノズル４を形成後に凹部１０４を形成してもよい。
【００４７】
次に、この第１実施形態におけるノズル板の製造方法の第２例について図６を参照して説明する。
まず、図６（ａ）に示すようにノズル板３の材料となる基板３０１を用意する。基板には微細なプレスを加工したときに残留応力による変形などが生じにくいＳＵＳ３０４−ＨＴＡなどの内部応力を極力除去したテンションアニール材料を使用することが好ましい。
【００４８】
次に、同図（ｂ）に示すように、凹部形状のパンチ３０５により、基板３０１が所定の厚さになるように潰しを入れるプレスを実施する。この潰しにより、同図（ｃ）に示すように、基板３０１に凹部１０４が形成される。
【００４９】
その後、前記第１例と同様に、パンチによりノズル４を形成してノズル板３を得る（同図（ｄ）、（ｅ））。
【００５０】
この例でも、ノズル４と凹部１０４の形成の先後は逆でもよい。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７は同実施形態に説明に供する部分断面説明図である。
ここでは、ノズル板３を延長部１０１との間で構造的に曲げて凹部１０４を形成している。
【００５２】
このように構成しても前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
次に、この第２実施形態のノズル板３の製造方法について図８を参照して説明する。
まず、図８（ａ）に示すようにノズル板３の材料となる基板３０１を用意する。基板には微細なプレスを加工したときに残留応力による変形などが生じにくいＳＵＳ３０４−ＨＴＡなどの内部応力を極力除去したテンションアニール材料を使用することが好ましい。
【００５４】
次に、同図（ｂ）に示すように、製作したい凹部に応じたパンチ３０６、ダイ３０７を用意し、基板３０１をプレスすることにより、同図（ｃ）に示すように凹部１０４が形成された基板３０１を形成する。
【００５５】
その後、前記第１例と同様に、パンチによりノズル４を形成してノズル板３を得る（同図（ｄ）、（ｅ））。このように形成することで、ノズル板３の板厚が凹部１０４においてもほとんど変わらず、ヘッドの強度を維持できるので、凹部１０４の外側にジャム紙などが接触してもヘッドにダメージを与えることがない。
【００５６】
この例でも、ノズル４と凹部１０４の形成の先後は逆でもよい。
【００５７】
次に、本発明の第３実施形態について図９を参照して説明する。なお、図９は同実施形態に説明に供する部分断面説明図である。
ここでは、ノズル板３の折り曲げ部１０３に対応する凹部１０４ｂを流路板１の側面に対向する凹部１０４ａよりも深さを深く形成している。
【００５８】
すなわち、流路板１の側面に対向する位置と折り曲げ部１０３は近接しており、単純な凹部構成であると、折り曲げ位置がずれて流路板１の側面に対向するはずの凹部位置で折れ曲がる場合がある。凹部を二段構成にすることで折り曲げ部の凹部で確実に折り曲げることが可能となり、流路板に対向する凹部の変形を防止できる。
【００５９】
ここで、流路板１の側面に対向する凹部１０４ａが前述したようにハーフエッチング又は曲げにより形成し、折り曲げ部１０３の凹部１０４ｂはプレスによる潰しにより形成することが好ましい。
【００６０】
すなわち、流路板１の側面に対向する位置は、特に流路板１が複数層積層された構成である場合などには広い領域となり、プレスによる潰しでは部品の変形、反り等が大きくなるため、エッチングや曲げで形成することで変形防止に効果がある。一方、折り曲げ部は、折り曲げ位置を特定するため、深く細く形成することが好ましく、プレスによる潰しが適している。両方を併用することで、オリフィスプレートの形状、折り曲げ位置を安定して形成することができる。
【００６１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１２は同機構部の要部平面説明図である。
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２２１Ａ、２２１Ｂ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。
【００６２】
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と同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４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。
【００６３】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッドユニット２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド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、他方のヘッド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、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。
【００６４】
また、記録ヘッド２３４のタンク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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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記録ヘッドとして備えるので、液体リークが発生するおそれがなく、安定した画像形成を行なうことができる。
【００７６】
なお、上記実施形態では本発明をシリアル型画像形成装置及びそれで使用する液体吐出ヘッドに適用した例で説明したが、これに限るものではなく、ライン型画像形成装置及びそれで使用する液体吐出ヘッドに適用することもできる。また、前述したように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。
【符号の説明】
【００７７】
１ 流路板
２ 振動板部材
３ ノズル板
４ ノズル
６ 液室
１０ 共通液室
１１ 流路ユニット
１７ フレーム部材
１００ 圧電アクチュエータ
１０１ 延長部
１０３ 折り曲げ部
１０４ 凹部
１１０ バリ
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズル列を有するノズル板と液体を加圧する圧力室を有する流路部材とを含んで構成される流路ユニットと、前記圧力室を加圧するエネルギーを発生するアクチュエータと、前記流路ユニットへの液体供給路が形成されるフレーム部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は、前記ノズル列方向或いは前記ノズル列と直交する方向に、前記流路部材の幅よりも伸びた延長部を有し、
前記延長部が前記流路部材より伸びた部分で前記フレーム部材側に折り曲げられて前記フレーム部材に接合されており、
折り曲げ後に前記流路部材の側面の少なくとも一部に対向する前記ノズル板内側に凹部が形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル板の折り曲げ部にも凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記折り曲げ部の凹部は、前記流路部材の側面に対向する凹部よりも深さが深く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ノズル板の凹部がハーフエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記ノズル板の凹部がプレスによる潰しにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ノズル板の凹部がノズル板の曲げにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記流路部材の側面に対向する凹部がハーフエッチング又は曲げにより形成され、前記折り曲げ部の凹部はプレスによる潰しにより形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記アクチュエータは圧電素子と前記圧電素子を支持するベース部材とからなり、
前記流路ユニットは前記圧力室の壁面を形成する振動板部材を含み、
前記流路部材の側面に対向する凹部は前記振動板部材の側面に対向する位置まで達して形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
液体を吐出するノズル列を有するノズル板と液体を加圧する圧力室を有する流路部材とを含んで構成される流路ユニットと、前記圧力室を加圧するエネルギーを発生するアクチュエータと、前記流路ユニットへの液体供給路が形成されるフレーム部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は、前記ノズル列方向或いは前記ノズル列と直交する方向に、前記流路部材の幅よりも伸びた延長部を有し、
前記延長部が前記流路部材より伸びた部分で前記フレーム部材側に折り曲げられて前記フレーム部材に接合されており、
折り曲げ後に前記流路部材の側面の少なくとも一部に対向する前記ノズル板内側に凹部が形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル板の折り曲げ部にも凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記折り曲げ部の凹部は、前記流路部材の側面に対向する凹部よりも深さが深く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ノズル板の凹部がハーフエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記ノズル板の凹部がプレスによる潰しにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ノズル板の凹部がノズル板の曲げにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記流路部材の側面に対向する凹部がハーフエッチング又は曲げにより形成され、前記折り曲げ部の凹部はプレスによる潰しにより形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記アクチュエータは圧電素子と前記圧電素子を支持するベース部材とからなり、
前記流路ユニットは前記圧力室の壁面を形成する振動板部材を含み、
前記流路部材の側面に対向する凹部は前記振動板部材の側面に対向する位置まで達して形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６１６０６（Ｐ２０１２−６１６０６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５１０４（Ｐ２０１０−２０５１０４）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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