液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、液滴吐出ヘッドの製造方法
【課題】個別液室基板の反りが小さい液滴吐出ヘッド、前記液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジ、前記インクカートリッジを有する画像形成装置、並びに前記液滴吐出ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】 複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有する個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記個別液室基板は、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備え、前記梁部と前記壁面とは同じ材料でかつ連続した構造である液滴吐出ヘッド。
【解決手段】 複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有する個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記個別液室基板は、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備え、前記梁部と前記壁面とは同じ材料でかつ連続した構造である液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、前記液滴吐出ヘッドを有する液滴インクカートリッジ、前記インクカートリッジを有する画像形成装置、並びに前記液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて圧力室の壁面を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型や、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）などがある。
【０００３】
近年、ピエゾ型において、コストが安いシリコン基板に圧力室及び圧電素子を直接形成するアクチュエータ構成が考案されている。しかしながら、アクチュエータ構成の液滴吐出ヘッドは、一般的に、圧力発生室が個別液室基板を貫通して形成されている。そのため、圧力室の配列密度を高くすると圧力発生室を区画する壁面の厚みが薄くなり、壁面の剛性が低下する。その結果、個別液室基板とノズルプレートとを接着する際に、壁面がノズルプレートに対して垂直に接着できない箇所が発生し、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生するという問題がある。
【０００４】
上記問題点を解決するために、例えば特許文献１では、個別液室基板は圧力発生室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を有し、前記梁部は圧電素子とは反対側の表面近傍の各圧力発生室に対向する領域に配置する構造にすることで、壁面の剛性を向上させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の梁部の材料は壁面の材料とは別の材料で形成される構造であるため、梁部を形成するための工程が複雑であった。また、梁部の材料と壁面の材料との線膨張係数の違いなどから応力が発生し、個別液室基板の反りを引き起こし、振動板が損傷することがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、個別液室基板の反りが小さい液滴吐出ヘッド、前記液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジ、前記インクカートリッジを有する画像形成装置、並びに前記液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有する個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記個別液室基板は、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備え、前記梁部と前記壁面とは同じ材料でかつ連続した構造である液滴吐出ヘッドが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、個別液室基板の応力の変化が小さい液滴吐出ヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明における液滴吐出ヘッドの一例の平面図である。
【図２】図２は、図１の液滴吐出ヘッドのＹ１−Ｙ２断面図である。
【図３】図３は、図１の液滴吐出ヘッドのＸ１−Ｘ２断面図の一部である。
【図４】図４は、図１の液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するための、Ｘ１−Ｘ２断面図の一部である。
【図５】図５は、図１の液滴吐出ヘッドのＹ１−Ｙ２断面図の一部である。
【図６】図６は、図１の液滴吐出ヘッドの個別液室基板の一部をノズル板との接着面側からみた図である。
【図７】図７は、図６の個別液室基板に接着剤の逃げパターンを形成した一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジの一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクジェット型の画像形成装置の斜視説明図である。
【図１０】図１０は、本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクジェット型の画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（液滴吐出ヘッドの基本構成）
図１に本発明の実施形態における液滴吐出ヘッドの一例の平面図を示す。また、図２は図１の液滴吐出ヘッドのＹ１−Ｙ２断面図であり、図３は図１の液滴吐出ヘッドのＸ１−Ｘ２断面図の一部である。図３において、説明のためにドライバＩＣ４を破線で模式的に示している。
【００１１】
図１〜図３に示す液滴吐出ヘッドは、基板に吐出室及び圧電素子を直接形成するアクチュエータ方式となっている。また、図１〜図３はアクチュエータ方式の中でも、圧電素子が配列された基板上に対して垂直に液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものを示しているが、圧電素子が配列された基板上に対して平行に液滴を吐出させるエッジシュータタイプのものも、使用することが可能である。
【００１２】
図１〜図３に示すように、液滴吐出ヘッド１０００は、共通液室基板１、個別液室基板２、ノズル板３の３つの基板を備えている。個別液室基板２の一方の面は共通液室基板１と接合されており、他方の面には複数のノズル孔３０を有するノズル板３が接合されている。また、液滴吐出ヘッド１０００には個別電極２４に駆動信号を供給するドライバＩＣ４が設けられている。
【００１３】
共通液室基板１には、共通液室１０と各圧力室２１にインクを供給する貫通穴１１とが形成されている。また、個別液室基板２には、ノズル孔３０に連通する複数の圧力室２１の壁面２７（圧力室間の壁面を隔壁と呼ぶことがある）と、該圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板２０と、該振動板を介して設けられた圧電素子２６が形成されている。圧電素子２６は共通電極２３と圧電体２５と個別電極２４を有している。また、個別電極２４は圧電体２６から図１のように引き出されてドライバＩＣ４とバンプ接合４０される。複数のノズル孔を有するノズル板３は、圧力室の振動板と対向する側の床面となっている。
【００１４】
個別液室基板２は、ノズル板３の接合面側の表面近傍の領域に、圧力室２１の幅方向の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部６を有し、梁部６と個別液室基板２が同じ材料でかつ連続した一体構造となっている。個別液室基板が、ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、圧力室の幅方向両側の壁面間にわたって、少なくとも一つの梁部を有することで、ノズル板側の個別加圧液室構成の弾性コンプライアンスを小さくできる。つまり、壁面の剛性を向上できるため、動作時において、隣接する圧力室同士の影響を小さく抑えることができる。したがって、圧力発生室を高密度に配列しても、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生するのを防止することができる。また、梁部と壁面を同じ材料で連続した一体構造にすることで、熱などの外的要因による応力がより均一に分布するため、個別液室基板の反りを軽減することが可能となる。
【００１５】
また、圧力室２１は基板の壁面構造などにより流体抵抗部２２を有していることが好ましく、この流体抵抗部２２を通じて、圧力室２１は共通液室基板１の貫通穴１１に連通していることが好ましい。
【００１６】
なお、図１〜図３に示す例では、各圧力室２１は細長い直方体の形状をしており、主走査方向に沿って２列配置され、副走査方向にそって複数個配列されている。しかし、これらの形状や配置は、当業者が適宜選定しうることは明らかである。また、図１には、基板の外部からドライバＩＣ４へ個別電極２４の駆動信号を入力する入力配線３５も図示している。
【００１７】
液滴吐出ヘッド１０００が液滴を吐出する動作について下記に説明する。
【００１８】
圧力室２１内にインクなどの記録液が満たされた状態で、ドライバＩＣ４を通じて個別電極２４にパルス電圧を印加することにより、圧電体２５が振動板２０と平行な方向に収縮を起こし、振動板２０は圧力室２１側に撓む。これにより、圧力室２１内の圧力が上昇して、圧力室２１に連通するノズル穴３０から記録液が吐出される。パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体２５が元に戻り、撓んだ振動板１０も元の位置に戻る。そのため、圧力室２１内が共通液室１０内に比べて負圧となり、インクが共通液室１０から流体抵抗部２２を介して圧力室２１に供給される。この過程を繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙など）に画像を形成することが可能になる。
【００１９】
（液滴吐出ヘッドの作製方法）
次に本発明の液滴吐出ヘッドの具体的な作製方法を図とともに詳細に説明する。なお、以下の作製方法で示す寸法等はあくまで一例を示すものであり、当業者が適宜選定できるものである。
【００２０】
図４は、図１のＸ１−Ｘ２における断面図の一部を示したものである。ここでも、説明のためドライバＩＣを破線で示している。また、説明の簡便さのために、マスク材を図示しないことがある。
【００２１】
本実施例においては、個別液室基板２の材料としてシリコン単結晶をベースとするＳｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板を使用した。ＳＯＩ基板は比較的安価で加工品質が良好であるため、安価で高品質なヘッドを製造が可能である。具体的には、シリコン基板（厚み２５０μｍ）の（１１０）を主面とする表面に、０．５μｍの厚みのシリコン酸化膜と、１．０ｕｍの厚みのシリコンを張り合わせたＳｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板を用いた。
【００２２】
個別液室基板２の材料としては、シリコン単結晶基板やシリコン単結晶基板をベースにした材料を用いることが好ましく、通常１００〜６００μｍの厚みを持つことが好ましい。シリコン単結晶基板の面方位としては、（１００）、（１１０）、及び（１１１）があるが、半導体産業では一般的に（１１０）または（１１１）を主面とするシリコン基板を加工して使用される。他にも、多結晶シリコン、ガラス基板、炭化珪素、カーボンナノチューブ、サファイア、マイクロプラスチック構造体などの、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）に使用される公知の基板材料を使用することが可能である。
【００２３】
まず、ＳＯＩ基板１００の表面に、振動膜２０となるシリコン酸化膜をパイロ酸化法により０．６ｕｍ成膜した（図４（ａ））。その後、Ｐｔ層をスパッタ法により０．１ｕｍ成膜し、リソエッチ法によりパターニングすることで圧電素子の共通電極２３を作製した。更にスパッタ法により圧電体２５、個別電極２４をそれぞれ１．０ｕｍ、０．１ｕｍずつ成膜した（図４（ｂ））。次いで、リソエッチ法により圧電材層２５と個別電極２４の膜を同じマスクでパターニングし、圧電素子２６を形成した（図４（ｃ））。
【００２４】
圧電体２５は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ；ＰＺＴ）を使用することができる。また、圧電体を成膜する手法としては、スパッタ法、ゾルゲル法、ＡＤ法などを用いることが好ましい。
【００２５】
個別電極２４と共通電極２３の材料としては、圧電体２５との親和性が高く、耐熱性を有する材料を使用することが好ましい。具体的には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｔａ、ＰｔＯ２、ＴａＯ４、ＩｒＯ２、Ｔｉ、ＴｉＯ、ＳｒＲｕＯ３（ＳＲＯ）等を使用することが好ましい。
【００２６】
個別液室基板のパターニングと梁部の製造方法に関しては、後に詳細に説明するので、ここではパターニング後（図４（ｄ））の作製方法について、以下に説明する。なお、図４では、個別液室基板のパターニング後に、共通液室基板のパターニングを行っているが、後に図５で示すように、共通液室基板のパターニングを行った後、個別液室基板のパターニングを行っても良く、パターニングの順序は適宜に選択することができる。
【００２７】
別途スルファミン酸浴で高速電鋳法により、ノズル孔を有するノズル板３を作製しておき、個別液室基板２のノズル面側に薄膜転写装置等を用いて接着剤を薄く塗り接着した（図４（ｅ））。この時、ノズル板と個別液室基板により形成される空間領域が圧力室２１となる。また、梁部６によって個別液室基板の反りが矯正されるため、個別液室基板の破壊を防止することができる。
【００２８】
ノズル板３の材料としては、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などを使用することが好ましい。
【００２９】
圧電素子の個別電極２４及び共通電極２３から引き出された入力端子とドライバＩＣ４とをバンプ接合した（図４（ｆ））。
【００３０】
別途、シリコン基板にリソエッチ法で液滴を供給する供給口と共通液室となる凹部を形成した共通液室基板１を、個別液室基板２の圧電素子面に接着した（図４（ｇ））。接合部分には冷却媒体と接液性を有する接着剤を用いた。この共通液室基板１は面方位（１１０）のシリコン基板をＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ Ｍｅｔｙｌ Ａｍｍｏｎｉａ Ｈｙｄｒｏｏｘｉｄｅ）、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いた異方性ウェットエッチング法により加工したものを使用することができる。また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型した部品を代用して使用することもできる。
【００３１】
最後に、吐出液、及び冷却溶媒の供給口および排出口を有するフレーム１３を接合した（図４（ｈ））。
【００３２】
（梁部の形成方法）
本発明の個別液室基板２の梁部の製造方法について図５と図６を用いて詳細に説明する。
【００３３】
図５は、本発明における実施形態の液滴吐出ヘッドの他の例について、図１のＹ１−Ｙ２断面図の一部を示した図である。また、図６(ａ)は図１の液滴吐出ヘッドの個別液室基板２の一部を、ノズル板との接着面側からみた図であり、レジストパターンの一例を示している。また、図６（ｂ）は図６（ａ）のＺ１−Ｚ２断面図を示している。
【００３４】
まず、共通液室基板１側に保護シート（図示せず）を貼り付け、個別液室基板２を所定の厚さまで研磨した（図５（ａ））。次に、個別液室基板２に、後の異方性ウェットエッチングのためのマスク層５１を形成した（図５（ｂ））。マスク層５１としては、エッチング選択比が大きな材料であれば良く、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Ｔａ、Ｔｉ等の金属膜、ＴａＯ２，Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化膜、樹脂膜などから一種類を用いた単層膜、もしくは、二種類以上の複数層膜を使用することができる。
【００３５】
個別液室基板２の前記マスク層５１に対して、リソエッチ法などで所定のパターンにレジストを形成し、ドライエッチングする。続いて個別液室基板２をＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）ドライエッチングを施した。エッチングの進行はアクチュエータ側の振動板２０に達したら止め、その後、酸素プラズマなどの手法でレジストを除去した（図５（ｃ））。この時、個別液室基板のエッチング方向に平行な面が圧力室の壁面となり、エッチングをストップした振動板面が圧力室の床面の1つとなる。
【００３６】
（１１０）を主面とするシリコン基板を使用する場合は、壁面となる面を、（−１１１）面など、（１１０）面６０と垂直となり、かつ（１１１）面と等価な面６２となるように設定する（図６（ａ））。シリコン結晶の（１１１）と等価な面とは、例えば、（−１−１−１）面や、（−１１１）面などを総称して（１１１）と等価な面と表現する。
【００３７】
エッチングを止めるストップ層は、振動板２０のシリコン酸化膜をそのまま使用することができる。所定の位置でエッチングをストップしたい場合には、基板中に予めシリコン酸化膜を形成しておき、それをストップ層として使用することもできる。
【００３８】
ノズル面側に梁部６を残すようにＫＯＨのエッチング液を用いて異方性ウェットエッチングを施した。シリコン結晶の（１１１）面６１は、他の面と比較してエッチレートが百分の一以下と遅いため、それ以外の結晶面の部分だけがエッチングされ、梁部６を形成することができる（図５（ｄ））。これにより、梁部６は（１１０）面と（１１１）面で囲まれる構造となる。
【００３９】
（１１０）を主面とするシリコン基板を使用する場合、図６（ｂ）に示すように、（１１０）面６０は（１１１）面６１と約１２５度で交わり、この面に沿って異方性ウェットエッチングが進行する。また、基板のパターンによって（１１１）面と等価な面同士が凸で交わる場所が存在することがある。前記凸で交わる場所は結晶が崩れやすいため、凸が形成された時点でエッチングを終了する必要がある。
【００４０】
なお、異方性ウェットエッチングでマスク層として使用したシリコン酸化膜層は、個別液室基板の表面に残した構造でもよく、エッチング等の方法により除去してもよい。
【００４１】
図７（ａ）は、図６の個別液室基板に接着剤の逃げパターンを形成した一例を示すものであり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＺ１−Ｚ２の断面図である。ここで言う接着剤の逃げパターンとは、接着面に塗布した余分な接着剤を逃がすための空隙のことである。個別液室基板に接着剤の逃げパターンを形成することで、個別液室基板とノズル板との接着品質を向上することができる。
【００４２】
図５（ｂ）において、個別液室基板２に形成するマスク層を所定のパターンに形成することで、異方性ウェットエッチングの際に、梁部の形成と同時に逃げパターンとなる空隙を作製することができる。図７では、（１１０）を主面とするシリコン基板を使用する場合における、（１１１）面で囲まれる空隙の例を示したが、空隙の形状や数は当業者が適宜選定できるものである。
【００４３】
梁部の（平均）幅は５〜２５μｍであることが好ましい。
【００４４】
（カートリッジ）
次に、本発明の液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジについて、図８を参照して説明する。
【００４５】
図８は本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）である。インクカートリッジは、ノズル孔１０１を有する上記各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０２と、このインクジェットヘッド１０２に対してインクを供給するインクタンク１０３とを一体化したものである。
【００４６】
液滴吐出ヘッドとインクタンクを一体化することにより、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジを低コストで得ることできる。
【００４７】
（画像形成装置）
次に、本発明に係るインクカートリッジを搭載した、インクジェット型の画像形成装置の機構の一例について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は本発明に係るインクジェット型の画像形成装置の斜視説明図であり、図１０は該画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【００４８】
このインクジェット型の画像形成装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１２３、キャリッジ１２３に搭載した本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１２４、記録ヘッド１２４へインクを供給するインクカートリッジ１２５等で構成される印字機構部１１２を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１１６に排紙する。
【００４９】
印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向（紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。このキャリッジ１２３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、本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１２４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１２３にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。なお、本発明に係るインクカートリッジを搭載する構成とすることもできる。
【００５０】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００５１】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００５２】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装している。このタイミングベルト１３０はキャリッジ１２３に固定されており、主走査モーター１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【００５３】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００５４】
さらに、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して、搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５、１４６とを配設している。
【００５５】
画像記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録する。そして、用紙１１３を所定量搬送した後に、次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１１３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１１３を排紙する。
【００５６】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４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り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。
【００５７】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。また、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。さらに、吸引されたインクは、本体下部に設置された図示しない廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００５８】
以上のように、このインクジェット型の画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載しているため、インク滴の吐出特性のバラツキが少なく、高い画像品質の画像を記録することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 共通液室基板
２ 個別液室基板
３ ノズル板
４ ドライバＩＣ
６ 梁部
１０ 共通液室
１１ 貫通穴
２０ 振動板
２１ 圧力室
２３ 共通電極
２４ 個別電極
２５ 圧電体
２６ 圧電素子
２７ 壁面（隔壁）
３０ ノズル穴
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２００２−２５４６４０号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、前記液滴吐出ヘッドを有する液滴インクカートリッジ、前記インクカートリッジを有する画像形成装置、並びに前記液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて圧力室の壁面を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型や、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）などがある。
【０００３】
近年、ピエゾ型において、コストが安いシリコン基板に圧力室及び圧電素子を直接形成するアクチュエータ構成が考案されている。しかしながら、アクチュエータ構成の液滴吐出ヘッドは、一般的に、圧力発生室が個別液室基板を貫通して形成されている。そのため、圧力室の配列密度を高くすると圧力発生室を区画する壁面の厚みが薄くなり、壁面の剛性が低下する。その結果、個別液室基板とノズルプレートとを接着する際に、壁面がノズルプレートに対して垂直に接着できない箇所が発生し、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生するという問題がある。
【０００４】
上記問題点を解決するために、例えば特許文献１では、個別液室基板は圧力発生室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を有し、前記梁部は圧電素子とは反対側の表面近傍の各圧力発生室に対向する領域に配置する構造にすることで、壁面の剛性を向上させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の梁部の材料は壁面の材料とは別の材料で形成される構造であるため、梁部を形成するための工程が複雑であった。また、梁部の材料と壁面の材料との線膨張係数の違いなどから応力が発生し、個別液室基板の反りを引き起こし、振動板が損傷することがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、個別液室基板の反りが小さい液滴吐出ヘッド、前記液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジ、前記インクカートリッジを有する画像形成装置、並びに前記液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有する個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記個別液室基板は、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備え、前記梁部と前記壁面とは同じ材料でかつ連続した構造である液滴吐出ヘッドが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、個別液室基板の応力の変化が小さい液滴吐出ヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明における液滴吐出ヘッドの一例の平面図である。
【図２】図２は、図１の液滴吐出ヘッドのＹ１−Ｙ２断面図である。
【図３】図３は、図１の液滴吐出ヘッドのＸ１−Ｘ２断面図の一部である。
【図４】図４は、図１の液滴吐出ヘッドの製造方法を説明するための、Ｘ１−Ｘ２断面図の一部である。
【図５】図５は、図１の液滴吐出ヘッドのＹ１−Ｙ２断面図の一部である。
【図６】図６は、図１の液滴吐出ヘッドの個別液室基板の一部をノズル板との接着面側からみた図である。
【図７】図７は、図６の個別液室基板に接着剤の逃げパターンを形成した一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジの一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクジェット型の画像形成装置の斜視説明図である。
【図１０】図１０は、本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクジェット型の画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（液滴吐出ヘッドの基本構成）
図１に本発明の実施形態における液滴吐出ヘッドの一例の平面図を示す。また、図２は図１の液滴吐出ヘッドのＹ１−Ｙ２断面図であり、図３は図１の液滴吐出ヘッドのＸ１−Ｘ２断面図の一部である。図３において、説明のためにドライバＩＣ４を破線で模式的に示している。
【００１１】
図１〜図３に示す液滴吐出ヘッドは、基板に吐出室及び圧電素子を直接形成するアクチュエータ方式となっている。また、図１〜図３はアクチュエータ方式の中でも、圧電素子が配列された基板上に対して垂直に液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものを示しているが、圧電素子が配列された基板上に対して平行に液滴を吐出させるエッジシュータタイプのものも、使用することが可能である。
【００１２】
図１〜図３に示すように、液滴吐出ヘッド１０００は、共通液室基板１、個別液室基板２、ノズル板３の３つの基板を備えている。個別液室基板２の一方の面は共通液室基板１と接合されており、他方の面には複数のノズル孔３０を有するノズル板３が接合されている。また、液滴吐出ヘッド１０００には個別電極２４に駆動信号を供給するドライバＩＣ４が設けられている。
【００１３】
共通液室基板１には、共通液室１０と各圧力室２１にインクを供給する貫通穴１１とが形成されている。また、個別液室基板２には、ノズル孔３０に連通する複数の圧力室２１の壁面２７（圧力室間の壁面を隔壁と呼ぶことがある）と、該圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板２０と、該振動板を介して設けられた圧電素子２６が形成されている。圧電素子２６は共通電極２３と圧電体２５と個別電極２４を有している。また、個別電極２４は圧電体２６から図１のように引き出されてドライバＩＣ４とバンプ接合４０される。複数のノズル孔を有するノズル板３は、圧力室の振動板と対向する側の床面となっている。
【００１４】
個別液室基板２は、ノズル板３の接合面側の表面近傍の領域に、圧力室２１の幅方向の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部６を有し、梁部６と個別液室基板２が同じ材料でかつ連続した一体構造となっている。個別液室基板が、ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、圧力室の幅方向両側の壁面間にわたって、少なくとも一つの梁部を有することで、ノズル板側の個別加圧液室構成の弾性コンプライアンスを小さくできる。つまり、壁面の剛性を向上できるため、動作時において、隣接する圧力室同士の影響を小さく抑えることができる。したがって、圧力発生室を高密度に配列しても、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生するのを防止することができる。また、梁部と壁面を同じ材料で連続した一体構造にすることで、熱などの外的要因による応力がより均一に分布するため、個別液室基板の反りを軽減することが可能となる。
【００１５】
また、圧力室２１は基板の壁面構造などにより流体抵抗部２２を有していることが好ましく、この流体抵抗部２２を通じて、圧力室２１は共通液室基板１の貫通穴１１に連通していることが好ましい。
【００１６】
なお、図１〜図３に示す例では、各圧力室２１は細長い直方体の形状をしており、主走査方向に沿って２列配置され、副走査方向にそって複数個配列されている。しかし、これらの形状や配置は、当業者が適宜選定しうることは明らかである。また、図１には、基板の外部からドライバＩＣ４へ個別電極２４の駆動信号を入力する入力配線３５も図示している。
【００１７】
液滴吐出ヘッド１０００が液滴を吐出する動作について下記に説明する。
【００１８】
圧力室２１内にインクなどの記録液が満たされた状態で、ドライバＩＣ４を通じて個別電極２４にパルス電圧を印加することにより、圧電体２５が振動板２０と平行な方向に収縮を起こし、振動板２０は圧力室２１側に撓む。これにより、圧力室２１内の圧力が上昇して、圧力室２１に連通するノズル穴３０から記録液が吐出される。パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体２５が元に戻り、撓んだ振動板１０も元の位置に戻る。そのため、圧力室２１内が共通液室１０内に比べて負圧となり、インクが共通液室１０から流体抵抗部２２を介して圧力室２１に供給される。この過程を繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙など）に画像を形成することが可能になる。
【００１９】
（液滴吐出ヘッドの作製方法）
次に本発明の液滴吐出ヘッドの具体的な作製方法を図とともに詳細に説明する。なお、以下の作製方法で示す寸法等はあくまで一例を示すものであり、当業者が適宜選定できるものである。
【００２０】
図４は、図１のＸ１−Ｘ２における断面図の一部を示したものである。ここでも、説明のためドライバＩＣを破線で示している。また、説明の簡便さのために、マスク材を図示しないことがある。
【００２１】
本実施例においては、個別液室基板２の材料としてシリコン単結晶をベースとするＳｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板を使用した。ＳＯＩ基板は比較的安価で加工品質が良好であるため、安価で高品質なヘッドを製造が可能である。具体的には、シリコン基板（厚み２５０μｍ）の（１１０）を主面とする表面に、０．５μｍの厚みのシリコン酸化膜と、１．０ｕｍの厚みのシリコンを張り合わせたＳｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板を用いた。
【００２２】
個別液室基板２の材料としては、シリコン単結晶基板やシリコン単結晶基板をベースにした材料を用いることが好ましく、通常１００〜６００μｍの厚みを持つことが好ましい。シリコン単結晶基板の面方位としては、（１００）、（１１０）、及び（１１１）があるが、半導体産業では一般的に（１１０）または（１１１）を主面とするシリコン基板を加工して使用される。他にも、多結晶シリコン、ガラス基板、炭化珪素、カーボンナノチューブ、サファイア、マイクロプラスチック構造体などの、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）に使用される公知の基板材料を使用することが可能である。
【００２３】
まず、ＳＯＩ基板１００の表面に、振動膜２０となるシリコン酸化膜をパイロ酸化法により０．６ｕｍ成膜した（図４（ａ））。その後、Ｐｔ層をスパッタ法により０．１ｕｍ成膜し、リソエッチ法によりパターニングすることで圧電素子の共通電極２３を作製した。更にスパッタ法により圧電体２５、個別電極２４をそれぞれ１．０ｕｍ、０．１ｕｍずつ成膜した（図４（ｂ））。次いで、リソエッチ法により圧電材層２５と個別電極２４の膜を同じマスクでパターニングし、圧電素子２６を形成した（図４（ｃ））。
【００２４】
圧電体２５は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ；ＰＺＴ）を使用することができる。また、圧電体を成膜する手法としては、スパッタ法、ゾルゲル法、ＡＤ法などを用いることが好ましい。
【００２５】
個別電極２４と共通電極２３の材料としては、圧電体２５との親和性が高く、耐熱性を有する材料を使用することが好ましい。具体的には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｔａ、ＰｔＯ２、ＴａＯ４、ＩｒＯ２、Ｔｉ、ＴｉＯ、ＳｒＲｕＯ３（ＳＲＯ）等を使用することが好ましい。
【００２６】
個別液室基板のパターニングと梁部の製造方法に関しては、後に詳細に説明するので、ここではパターニング後（図４（ｄ））の作製方法について、以下に説明する。なお、図４では、個別液室基板のパターニング後に、共通液室基板のパターニングを行っているが、後に図５で示すように、共通液室基板のパターニングを行った後、個別液室基板のパターニングを行っても良く、パターニングの順序は適宜に選択することができる。
【００２７】
別途スルファミン酸浴で高速電鋳法により、ノズル孔を有するノズル板３を作製しておき、個別液室基板２のノズル面側に薄膜転写装置等を用いて接着剤を薄く塗り接着した（図４（ｅ））。この時、ノズル板と個別液室基板により形成される空間領域が圧力室２１となる。また、梁部６によって個別液室基板の反りが矯正されるため、個別液室基板の破壊を防止することができる。
【００２８】
ノズル板３の材料としては、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などを使用することが好ましい。
【００２９】
圧電素子の個別電極２４及び共通電極２３から引き出された入力端子とドライバＩＣ４とをバンプ接合した（図４（ｆ））。
【００３０】
別途、シリコン基板にリソエッチ法で液滴を供給する供給口と共通液室となる凹部を形成した共通液室基板１を、個別液室基板２の圧電素子面に接着した（図４（ｇ））。接合部分には冷却媒体と接液性を有する接着剤を用いた。この共通液室基板１は面方位（１１０）のシリコン基板をＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ Ｍｅｔｙｌ Ａｍｍｏｎｉａ Ｈｙｄｒｏｏｘｉｄｅ）、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いた異方性ウェットエッチング法により加工したものを使用することができる。また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型した部品を代用して使用することもできる。
【００３１】
最後に、吐出液、及び冷却溶媒の供給口および排出口を有するフレーム１３を接合した（図４（ｈ））。
【００３２】
（梁部の形成方法）
本発明の個別液室基板２の梁部の製造方法について図５と図６を用いて詳細に説明する。
【００３３】
図５は、本発明における実施形態の液滴吐出ヘッドの他の例について、図１のＹ１−Ｙ２断面図の一部を示した図である。また、図６(ａ)は図１の液滴吐出ヘッドの個別液室基板２の一部を、ノズル板との接着面側からみた図であり、レジストパターンの一例を示している。また、図６（ｂ）は図６（ａ）のＺ１−Ｚ２断面図を示している。
【００３４】
まず、共通液室基板１側に保護シート（図示せず）を貼り付け、個別液室基板２を所定の厚さまで研磨した（図５（ａ））。次に、個別液室基板２に、後の異方性ウェットエッチングのためのマスク層５１を形成した（図５（ｂ））。マスク層５１としては、エッチング選択比が大きな材料であれば良く、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Ｔａ、Ｔｉ等の金属膜、ＴａＯ２，Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化膜、樹脂膜などから一種類を用いた単層膜、もしくは、二種類以上の複数層膜を使用することができる。
【００３５】
個別液室基板２の前記マスク層５１に対して、リソエッチ法などで所定のパターンにレジストを形成し、ドライエッチングする。続いて個別液室基板２をＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）ドライエッチングを施した。エッチングの進行はアクチュエータ側の振動板２０に達したら止め、その後、酸素プラズマなどの手法でレジストを除去した（図５（ｃ））。この時、個別液室基板のエッチング方向に平行な面が圧力室の壁面となり、エッチングをストップした振動板面が圧力室の床面の1つとなる。
【００３６】
（１１０）を主面とするシリコン基板を使用する場合は、壁面となる面を、（−１１１）面など、（１１０）面６０と垂直となり、かつ（１１１）面と等価な面６２となるように設定する（図６（ａ））。シリコン結晶の（１１１）と等価な面とは、例えば、（−１−１−１）面や、（−１１１）面などを総称して（１１１）と等価な面と表現する。
【００３７】
エッチングを止めるストップ層は、振動板２０のシリコン酸化膜をそのまま使用することができる。所定の位置でエッチングをストップしたい場合には、基板中に予めシリコン酸化膜を形成しておき、それをストップ層として使用することもできる。
【００３８】
ノズル面側に梁部６を残すようにＫＯＨのエッチング液を用いて異方性ウェットエッチングを施した。シリコン結晶の（１１１）面６１は、他の面と比較してエッチレートが百分の一以下と遅いため、それ以外の結晶面の部分だけがエッチングされ、梁部６を形成することができる（図５（ｄ））。これにより、梁部６は（１１０）面と（１１１）面で囲まれる構造となる。
【００３９】
（１１０）を主面とするシリコン基板を使用する場合、図６（ｂ）に示すように、（１１０）面６０は（１１１）面６１と約１２５度で交わり、この面に沿って異方性ウェットエッチングが進行する。また、基板のパターンによって（１１１）面と等価な面同士が凸で交わる場所が存在することがある。前記凸で交わる場所は結晶が崩れやすいため、凸が形成された時点でエッチングを終了する必要がある。
【００４０】
なお、異方性ウェットエッチングでマスク層として使用したシリコン酸化膜層は、個別液室基板の表面に残した構造でもよく、エッチング等の方法により除去してもよい。
【００４１】
図７（ａ）は、図６の個別液室基板に接着剤の逃げパターンを形成した一例を示すものであり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＺ１−Ｚ２の断面図である。ここで言う接着剤の逃げパターンとは、接着面に塗布した余分な接着剤を逃がすための空隙のことである。個別液室基板に接着剤の逃げパターンを形成することで、個別液室基板とノズル板との接着品質を向上することができる。
【００４２】
図５（ｂ）において、個別液室基板２に形成するマスク層を所定のパターンに形成することで、異方性ウェットエッチングの際に、梁部の形成と同時に逃げパターンとなる空隙を作製することができる。図７では、（１１０）を主面とするシリコン基板を使用する場合における、（１１１）面で囲まれる空隙の例を示したが、空隙の形状や数は当業者が適宜選定できるものである。
【００４３】
梁部の（平均）幅は５〜２５μｍであることが好ましい。
【００４４】
（カートリッジ）
次に、本発明の液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジについて、図８を参照して説明する。
【００４５】
図８は本発明における液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）である。インクカートリッジは、ノズル孔１０１を有する上記各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０２と、このインクジェットヘッド１０２に対してインクを供給するインクタンク１０３とを一体化したものである。
【００４６】
液滴吐出ヘッドとインクタンクを一体化することにより、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジを低コストで得ることできる。
【００４７】
（画像形成装置）
次に、本発明に係るインクカートリッジを搭載した、インクジェット型の画像形成装置の機構の一例について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は本発明に係るインクジェット型の画像形成装置の斜視説明図であり、図１０は該画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【００４８】
このインクジェット型の画像形成装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１２３、キャリッジ１２３に搭載した本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１２４、記録ヘッド１２４へインクを供給するインクカートリッジ１２５等で構成される印字機構部１１２を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１１６に排紙する。
【００４９】
印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向（紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。このキャリッジ１２３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、本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１２４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１２３にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。なお、本発明に係るインクカートリッジを搭載する構成とすることもできる。
【００５０】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００５１】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００５２】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装している。このタイミングベルト１３０はキャリッジ１２３に固定されており、主走査モーター１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【００５３】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００５４】
さらに、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して、搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５、１４６とを配設している。
【００５５】
画像記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録する。そして、用紙１１３を所定量搬送した後に、次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１１３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１１３を排紙する。
【００５６】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４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り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。
【００５７】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。また、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。さらに、吸引されたインクは、本体下部に設置された図示しない廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００５８】
以上のように、このインクジェット型の画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載しているため、インク滴の吐出特性のバラツキが少なく、高い画像品質の画像を記録することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 共通液室基板
２ 個別液室基板
３ ノズル板
４ ドライバＩＣ
６ 梁部
１０ 共通液室
１１ 貫通穴
２０ 振動板
２１ 圧力室
２３ 共通電極
２４ 個別電極
２５ 圧電体
２６ 圧電素子
２７ 壁面（隔壁）
３０ ノズル穴
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２００２−２５４６４０号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有する個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記個別液室基板は、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備え、前記梁部と前記壁面とは同じ材料でかつ連続した構造である液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記梁部と前記個別液室基板の材料がシリコン単結晶である請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記個別液室基板は、ノズル板の接合面に接着剤の逃げパターンを有する請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを有するインクカートリッジ。
【請求項５】
請求項４に記載のインクカートリッジを有する画像形成装置。
【請求項６】
複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有し、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備えた個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
基板の第一の面に振動板を成膜する工程と、
前記振動板上に所定のパターンの圧電素子を形成する工程と、
前記第一の面の反対側の第二の面側に、マスク層を形成する工程と、
前記マスク層を所定のパターンにドライエッチングする工程と、
前記ドライエッチングされた部分を、前記振動板に達するまでさらにドライエッチングして圧力室の壁面を形成する工程と、
前記第二の面を異方性ウェットエッチングして、前記壁面と同じ材料でかつ連続した構造である梁部を形成する工程、
とを含む液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有する個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記個別液室基板は、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備え、前記梁部と前記壁面とは同じ材料でかつ連続した構造である液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記梁部と前記個別液室基板の材料がシリコン単結晶である請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記個別液室基板は、ノズル板の接合面に接着剤の逃げパターンを有する請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを有するインクカートリッジ。
【請求項５】
請求項４に記載のインクカートリッジを有する画像形成装置。
【請求項６】
複数のノズル孔を有し、前記ノズル孔に連通する複数の圧力室の床面の一面となるノズル板と、
前記圧力室の壁面と、該各圧力室のノズル板に対向する側の床面を形成する振動板と、該振動板を介して設けられた圧電素子と、を有し、前記ノズル板の接合面側の表面近傍の領域に、前記圧力室の幅方向両側の壁面間に亘って少なくとも一つの梁部を備えた個別液室基板と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を出力するドライバＩＣと、
前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室とが設けられた共通液室基板と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
基板の第一の面に振動板を成膜する工程と、
前記振動板上に所定のパターンの圧電素子を形成する工程と、
前記第一の面の反対側の第二の面側に、マスク層を形成する工程と、
前記マスク層を所定のパターンにドライエッチングする工程と、
前記ドライエッチングされた部分を、前記振動板に達するまでさらにドライエッチングして圧力室の壁面を形成する工程と、
前記第二の面を異方性ウェットエッチングして、前記壁面と同じ材料でかつ連続した構造である梁部を形成する工程、
とを含む液滴吐出ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２１２６０（Ｐ２０１２−１２１２６０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４８５６（Ｐ２０１０−２７４８５６）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【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６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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