JP2014151537A - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子基板に接着剤を用いて保持基板を接合する際に、接合部からはみ出した接着剤に起因する吐出特性のばらつきを抑制する。
【解決手段】インク液室２０２の隔壁部２０７を形成する基板２００ａ上に、振動板２０３と、アクチュエータ素子２０１とを積層して一体に形成したアクチュエータ基板２００の、アクチュエータ素子が積層されていない隔壁部に対向する領域に、接着剤を用いてサブフレーム基板４００を接合する。アクチュエータ基板のサブフレーム基板が接合される箇所とアクチュエータ素子が積層された領域との間に凸部２１０を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び、その液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関するものである。

一般に、プリンタ、ファックス、複写機、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滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。このインクジェット記録装置では、媒体を搬送しながらインク滴を用紙に付着させて画像形成を行う。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、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。また、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滴を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、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、所謂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液体の総称として用いる。

インクジェット記録装置の液滴吐出ヘッドとして、圧電素子からなるピエゾ型のアクチュエータを用いた構成が広く知られている。このような液滴吐出ヘッドとしては、複数の液室の側面となる隔壁部を形成する基板に、複数の液室の一面を形成する振動板と、各液室を駆動する圧電素子とを積層して一体とした圧電素子基板を作成する。この圧電素子基板の圧電素子が積層された面に、圧電素子基板を保持する保持基板を接着剤によって接合し、反対側の面となる液室の隔壁部に、ノズルを有するノズル基板を接着剤によって接合する技術が広く用いられている。保持基板は、圧電素子の変位を妨げないよう、圧電素子基板の圧電素子が積層された面の、圧電素子が積層されていない、隔壁部に対応する領域に接合される。この液滴吐出ヘッドでは、圧電素子の変位を振動板にもたらすことにより、液室内に貯留されたインクに圧力を与え、ノズルよりインク滴を吐出する。

通常、接着剤による接合では、接着力を確保するために接着剤の塗布量を多めにし、接着剤を硬化させるために加圧、加温環境で焼成する。接着剤は加圧、加温されることにより流動性が向上し、余剰接着剤が接合部からはみだしてしまう。

特許文献１，２には、液室の隔壁部とノズル基板とを接着剤で接合する液滴吐出ヘッドにおいて、ノズル基板の隔壁部と接合する箇所の近傍に、突起部を形成した構成が記載されている。

圧電素子基板の液室の隔壁部にノズル基板を接合する際に、接合部から余剰接着剤がはみだすと、はみ出した接着剤が液室内に流れ込み、インクの吐出特性のばらつきの要因となる。特許文献１，２の構成では、各液室の隔壁部とノズル基板が接着剤によって接合される際、ノズル基板の隔壁部と接合する箇所の近傍に形成された突起部が、接合部からはみ出した接着剤を堰きとめて、隔壁部との間に接着剤溜まりを形成する。これにより、隔壁部とノズル基板とが接合する箇所からはみ出した接着剤が液室内へ流れ込むことを抑止できる。

一方、圧電素子基板の圧電素子が積層された面の隔壁部に対応する領域に保持基板を接着剤により接合する際に、接合部から余剰接着剤がはみだすと、はみだした接着剤が圧電素子を積層した領域へ流れ込み、圧電素子の変位を妨げるおそれがある。すなわち、圧電素子基板に保持基板を接着剤により接合する際にはみだした接着剤が、インクの吐出特性のばらつきを発生させる要因となる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、圧電素子基板に接着剤を用いて保持基板を接合する際に、接合部からはみ出した接着剤に起因する吐出特性のばらつきを抑制することのできる液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の液室の隔壁部を形成する基板上に、該複数の液室の一面を形成する振動板と、該複数の液室を個別に駆動するための圧電素子とを積層して一体に形成した圧電素子基板に、該圧電素子基板を保持する保持基板を、該圧電素子基板の該圧電素子が積層されていない領域に接着剤を用いて接合した液滴吐出ヘッドにおいて、
該圧電素子基板の該保持基板が接合される箇所と該圧電素子が積層された領域との間に突起部を設けたことを特徴とするものである。

本発明においては、圧電素子基板の保持基板が接合される箇所と圧電素子が積層された領域との間に設けた突起部が、保持基板が接合される箇所からはみだした接着剤を堰きとめて接着剤溜まりを形成する。これにより、保持基板が接合される箇所からはみ出した接着剤が、圧電素子が積層された領域へ流れ込むことを抑止する。このため、はみだした接着剤が圧電素子を積層した領域へ流れ込むことにより吐出特性のばらつきを発生させることを抑制できる。

本発明によれば、圧電素子基板に接着剤を用いて保持基板を接合する際に、接合部からはみ出した接着剤に起因する吐出特性のばらつきを抑制することができるという優れた効果がある。

本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図。 アクチュエータ基板のアクチュエータ面を形成する工程の説明図(その１）。 アクチュエータ基板のアクチュエータ面を形成する工程の説明図(その２）。 アクチュエータ基板にサブフレーム基板とノズル基板を接合する工程の説明図（その１）。 アクチュエータ基板にサブフレーム基板とノズル基板を接合する工程の説明図（その２）。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の全体構成を示す側面図。 本実施形態のインクジェット記録装置の要部構成を示す平面図。

以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、画像形成装置としてのインクジェット記録装置と、インクジェット記録装置に採用される液滴吐出ヘッドとを用いて説明を行う。

図１は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの要部分解斜視図である。図２は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの要部断面図であり、図１のＡ−Ａ断面を示している。
液滴吐出ヘッド５０は、複数のインク液室２０２の隔壁部２０７を有する基板２００ａ上に、振動板２０３および圧電素子からなるアクチュエータ素子２０１を積層形成して一体とした圧電素子基板としてのアクチュエータ基板２００を備えている。このアクチュエータ基板２００に対して、保持基板としてのサブフレーム基板４００と、複数のノズル３０１を有するノズル基板３００とを接着剤による接合により積層形成する。

アクチュエータ基板２００の一方の面（図中下側）には、インク液室２０２を形成する。インク液室２０２は、各ノズル３０１に連通する個別のインク液室２０２の側面を形成する隔壁部２０７を有する基板２００ａに、インク液室の２０２の一面を形成する振動板２０３を積層して形成する。

アクチュエータ基板２００の他方の面（図中上側）には、インク液室２０２に対応して、インク液室２０２を駆動するアクチュエータを形成する。図２に示すように、アクチュエータは、振動板２０３上に、下部電極層２０１ａ、圧電体層２０１ｂ、上部電極層２０１ｂのサンドイッチ構成からなる圧電素子からなるアクチュエータ素子２０１を積層する。アクチュエータ素子２０１上には、層間絶縁膜２０４、外部駆動回路からの信号を伝達するメタル配線（不図示）、さらにメタル配線を保護するためのパッシベーション保護膜（不図示）を形成する。

アクチュエータ基板２００のアクチュエータ素子２０１が積層された面の、インク液室２０２の隔壁部２０７に対応する位置には、サブフレーム基板４００を接合するための接合面段差２０８を形成する。接合面段差２０８は、アクチュエータ素子２０１上に層間絶縁膜２０４、メタル配線、パッシベーション保護膜を形成する工程で、隔壁部２０７に対応する位置に層間絶縁膜２０４、メタル配線、パッシベーション保護膜の各層と同じ層を形成して用いる。すなわち、接合面段差２０８は、層間絶縁膜２０４と同じ層、メタル配線と同じ層２０５、パッシベーション保護膜と同じ層２０６を積層したものより構成される。

また、アクチュエータ基板２００のアクチュエータ素子２０１が積層された面の、アクチュエータ素子２０１と接合面段差２０８との間となる、隔壁部２０７に対応する位置には突起部としての凸部２１０を形成する。凸部２１０は、アクチュエータ素子２０１を構成する下部電極層２０１ａ、圧電体２０１ｂ、上部電極２０１ｂ、及び、層間絶縁膜２０４の各層を積層形成する工程で、隔壁部２０７に対応する位置に上記各層と同じ層を積層することにより形成される。すなわち、凸部２１０は、アクチュエータ素子２０１を構成する下部電極層２０１ａ、圧電体層２０１ｂ、上部電極２０１ｂ、及び、層間絶縁膜２０４の各層と同じ層を積層形成したものよりなる。ただし、凸部２１０は、アクチュエータ素子２０１とは電気的に分離されたパターンで形成し、アクチュエータとしての機能はなく、単に接着剤の流れ込みを防止する壁として機能する。

サブフレーム基板４００のアクチュエータ基板２００と接合する面に、アクチュエータ基板２００のアクチュエータ素子２０１の変位を妨げないような空隙であるアクチュエータ保護キャビティ４０１と、サブフレーム接合面４０２とが形成されている。これ以外にも、サブフレーム基板４００には、外部よりインクを供給するためのインク供給孔、外部への電気配線の取り回し用開口、あるいはアクチュエータ基板２００とのアライメント用マーク等が形成されているが、こられの説明および図示は省略する。

このようなサブフレーム基板４００のサブフレーム接合面４０２を、アクチュエータ基板２００の接合面段差２０８に接着剤２０９を用いて接合する。接着力を確保するため、あるいは、異物などがかみ込んだ際に発生するボイドの影響をなくすために、接着剤２０９の塗布厚は、概ね、２［μｍ］〜３［μｍ］の厚膜状態で塗布する。また、接着剤２０９を硬化させるために、加圧、加温環境で焼成する。接着剤２０９は加圧、加温されることにより流動性が向上するため、余剰接着剤がサブフレーム接合面４０２と接合面段差２０８との接合部から押し出されるが、上記凸部２１０が接合部からはみだした余剰接着剤２０９を堰きとめて接着剤溜まりを形成する。これにより、サブフレーム接合面４０２と接合面段差２０８との接合部からはみ出した接着剤２０９が、アクチュエータ素子２０１が形成された領域へ流れ込むことを防止できる。

凸部２１０は、アクチュエータ素子２０１を構成する下部電極層２０１ａ、圧電体２０１ｂ、上部電極２０１ｂ、及び、層間絶縁膜２０４の各層を積層形成する工程で、隔壁部２０７に対応する位置に上記各層と同じ層を積層することで形成する。一方、特許文献２には、突起部（凸部）を形成する方法として、金属膜のエッチング、あるいは電鋳工法が記載されている。この方法では、突起部（凸部）を形成するために金属膜のエッチング、あるいは電鋳工法等の形成工程が別途必要である。これに対して、本実施形態では、凸部２１０を形成する工程として、アクチュエータ素子２０１及び層間絶縁膜２０４とを形成する工程を使用しているので、凸部２１０を形成するために別工程を設ける必要がない。このため、凸部２１０の形成によるコストアップをおさえることができる。

また、凸部２１０を形成するために、微細なアクチュエータ素子２０１を精密に形成する工程を使用しているため、凸部２１０を精密に形成することができる。なお、本実施形態では、凸部２１０を、アクチュエータ素子２０１を構成する各層、及び、層間絶縁膜２０４と同じ層とを積層形成したものを用いて説明している。しかし、凸部２１０を形成する工程としては、これに限らない。例えば、接着剤の特性によって、より高い凸部２１０を必要とする場合は、さらにメタル配線と同じ層２０５を積層することも可能である。また、接着剤の濡れ性等によっては、さらにパッシベーション保護膜と同じ層２０６を積層することも可能となる。このように、凸部２１０は、アクチュエータ素子２０１を構成する下部電極層２０１ａ、圧電体２０１ｂ、上部電極２０１ｂ、及び、層間絶縁膜２０４、さらには、メタル配線、パッシベーション保護膜などと同一工程で形成される層を適宜組み合わせる。これにより、凸部２１０を、接着剤２０９の諸特性に応じた高さおよび表面特性に調整することが可能である。

本実施形態の液滴吐出ヘッド５０では、凸部２１０を、アクチュエータ基板２００の接合面段差２０８とアクチュエータ素子２０１との間に形成することで、アクチュエータ素子２０１が積層された領域へ接着剤２０９が流れ込むことを抑止できる。凸部２１０の配置位置は、アクチュエータ基板２００の接合面段差２０８とアクチュエータ素子２０１との間であれば、余剰接着剤の量、あるいは接着剤の濡れ性等によって適宜設定できるものである。

さらに、本実施形態の液滴吐出ヘッド５０では、凸部２１０は隔壁部２０７に対応する位置に配置される。このため、アクチュエータ素子２０１が積層された領域だけでなく、振動板２０３の隔壁部２０７に隣接するインク液室２０２に対応する領域に接着剤２０９が流れ込むことを抑止できる。接着剤２０９が、振動板２０３の隔壁部２０７に隣接するインク液室２０２に対応する領域に流れ込むと、アクチュエータ素子２０１によるインク液室２０２に対応する領域の振動板２０３の変位を阻害する恐れがある。特に、アクチュエータ素子２０１として、後述するＰＺＴ膜のような薄膜の圧電体膜を用いる場合では、吐出性能を安定させるために振動板の変位量をより高精度に制御することが求められている。このため、吐出性能を安定させるためには、アクチュエータ機能を有する振動板２０３のインク液室２０２に対応する領域に、接着剤２０９が流れ込むということも抑止することが望まれる。

凸部２１０を、隔壁部２０７に対応する位置に配置することで、アクチュエータ機能を有する振動板２０３のインク液室２０２に対応する領域に、接着剤２０９が流れ込むことを抑止する。これにより、アクチュエータ素子２０１により振動板の変位量をより高精度に制御することができ、吐出性能を安定化できる。

また、凸部２１０の配置位置を詳細に調整することで、振動板２０３の可動範囲を限定できるという効果もある。例えば、凸部２１０の端面と、隔壁部２０７の端面とが揃うように設けることで、アクチュエータ素子２０１による振動板２０３の可動領域を限定することができ、吐出特性を安定化できる。

ノズル基板３００は、周知のプレス加工あるいはＮｉ電鋳工法等によってノズル３０１が形成されており、アクチュエータ基板２００のインク液室２０２が形成された側の面に接着剤によって接合する。

次に、図３〜６に基づき、上記液滴吐出ヘッド５０の形成方法について詳細に説明する。図３（ａ）〜（ｄ）および図４（ａ）〜（ｄ）は、アクチュエータ基板２００のアクチュエータが積層される面（アクチュエータ面）を形成する工程の一例の説明図である。

図３（ａ）は、アクチュエータ基板２００の基板２００ａ上に振動板２０３を積層形成する工程である。基板２００ａとしては、＜１００＞、６２５［μｍ］厚のシリコンウェハを用いる。振動板２０３は、熱酸化膜およびＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着法）によって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜が所望の構成にて形成されたものである。なお、基板２００ａは、後工程で、インク液室２０２の隔壁部２０７を形成する液室基板としの機能を有している。

図３（ｂ）は、振動板２０３上にアクチュエータ素子２０１を構成する各層を積層形成する工程である。アクチュエータ素子２０１の下部電極層２０１ａとしては、Ｔｉ層、Ｐｔ層、ＳＲＯ(ストロンチウムルテニウムオキサイド)層をスパッタにより形成する。圧電体層２０１ｂは、ゾルゲル法によってＰＺＴ膜を所望の厚みに形成する。ＰＺＴ膜は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニア（Ｚｒ）等の金属を含むチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体膜である。ＰＺＴ膜上には、上部電極層２０１ｃとしＳＲＯ層、Ｐｔ層を形成する。

図３（ｃ）、図３（ｄ）、図４（ａ）は、アクチュエータ素子２０１を構成する各層をパターンニングする工程である。アクチュエータ素子２０１を構成する各層は、フォトリソグラフィイによって、パターニングされる。アクチュエータ素子２０１を構成する各層にアクチュエータ素子２０１および凸部２１０に対応するレジストパターン２２１を形成し（図３（ｃ））、エッチングをおこない（図３（ｄ））、レジストパターン２２１を除去する（図４（ａ））。これにより、アクチュエータ素子２０１を構成する各層を、アクチュエータ素子２０１および凸部２１０を構成する各パターンに形成する。ここで、アクチュエータ素子２０１と凸部２１０とは、電気的に分離（アイソレーション）されたパターンとする。

図４（ｂ）は、パターン形成されたアクチュエータ素子２０１上および凸部２１０上に層間絶縁膜２０４を形成する工程である。層間絶縁膜２０４は、ＡＬＤ法（Atomic Layer Deposition：原子層堆積法）によって形成されるＡｌ_２Ｏ_３膜と、ＣＶＤ法によって形成されるシリコン酸化膜の二層構造としている。

図４（ｃ）は、層間絶縁膜２０４上にメタル配線を形成する工程である。なお、図では、アクチュエータ素子２０１に外部回路の信号を伝播するメタル配線は不図示であり、接合面段差２０８を構成する、メタル配線と同一工程で形成されるメタル配線と同じ層２０５のみを図示している。接合面段差２０８を構成するメタル配線と同じ層２０５は、電気回路としての機能は有していない。接合面段差２０８を構成するメタル配線と同じ層２０５は、後で形成するインク液室２０２の隔壁部２０７に対応する位置に沿って形成される。

図４（ｄ）は、パッシベーション膜を形成する工程である。なお、図では、アクチュエータ素子２０１に外部回路の信号を伝播するメタル配線上に形成されるパッシベーション膜は不図示であり、接合面段差２０８を構成するパッシベーション膜と同一工程で形成されるパッシベーション膜と同じ層２０６のみを図示している。なお、本実施形態では、パッシベーション膜をアクチュエータ素子２０１上で取り除き、アクチュエータ素子２０１の変位効率を高めるため、してもよい。また、パッシベーション膜を凸部２１０上に残す構成としても、特に問題はなく、接着剤２０９の特性と合わせて使い分けることが可能である。

図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）〜（ｂ）は、アクチュエータ基板２００にサブフレーム基板４００とノズル基板３００を接合する工程の一例の説明図である。

図５（ａ）は、サブフレーム基板４００のサブフレーム接合面４０２に接着剤を塗布する工程である。サブフレーム基板４００は、＜１００＞、４００［μｍ］厚のシリコンウェハを用いて形成する。サブフレーム基板４００のアクチュエータ基板２００と接合する面（図中下側）に、フォトリソグラフィイを用いたエッジングによって、アクチュエータ保護キャビティ４０１と、サブフレーム接合面４０２とを形成する。サブフレーム基板４００のサブフレーム接合面４０２上に接着剤２０９を塗布する。接着剤２０９は、周知のフレキソ印刷の技術によって、サブフレーム接合面４０２の凸パターン部分にのみ塗布されるもので、ここでは塗布厚を３［μｍ］とした。

図５（ｂ）は、サブフレーム基板４００をアクチュエータ基板２００に接合する工程である。接着剤２０９が塗布されたサブフレーム接合面４０２をアクチュエータ基板２００の接合面段差２０８に、ボンディング装置によって接合する。この際に、接着剤２０９を硬化させるための加圧、加温により、余剰接着剤が接合面からはみ出す。はみ出した接着剤は、アクチュエータ素子２０１と接合面段差２０８との間に形成された凸部２１０により堰きとめられ、接合面段差２０８と凸部２１０との間に接着剤溜まりを形成する。このため、余剰接着剤が、アクチュエータ機能を有するアクチュエータ素子２０１が形成された領域や、振動板２０３のインク液室２０２に対応する領域に流れ込むことが抑止される。

図５（ｃ）、図６（ａ）は、アクチュエータ基板２００にインク液室面を形成する工程である。アクチュエータ基板２００のサブフレーム基板４００が接合された面とは反対側面（図中下面）に対して研磨加工を行い、基板２００ａを所望のインク液室高さとする。次いで、フォトリソグラフィイを用いたエッジングによって、基板２００ａからインク液室２０２の隔壁部２０７を形成して、インク液室２０２の空間を形成する。具体的には、隔壁部２０７に対応するレジストパターン２２２を形成し（図５（ｃ））、エッチングをおこない、レジストパターン２２１を除去する（図６（ａ））。
アクチュエータ基板２００のアクチュエータ面の接合面段差２０８および凸部２１０は、この隔壁部２０７に対向するよう配置されている。また、凸部２１０の端面と、隔壁部２０７の端面とが揃うように設けている。これによりアクチュエータ素子２０１による振動板２０３の可動領域を限定することができ、吐出特性を安定化することができる。

図６（ｂ）は、インク液室面が形成されたアクチュエータ基板２００にノズル基板３００を接合する工程である。ノズル３０１が形成されたノズル基板３００を、アクチュエータ基板２００のインク液室面側に接合することで、ノズル３０１を有するインク液室２０２が形成される。
以上の工程で、液滴吐出ヘッド５０が形成される。

次に、実施形態に係る液滴吐出ヘッド５０を備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図７は、本インクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図であり、図８は機構部の要部平面図である。

インクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ１０３は、主走査モータ１０４で図示しないタイミングベルトを介して図８中矢示方向（主走査方向）に移動走査する。このキャリッジ１０３には、例えば、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個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０７が装着されている。記録ヘッド１０７は、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されている。なお、記録ヘッド１０７を構成する液滴吐出ヘッドとしては、上述の液滴吐出ヘッド５０を使用している。

キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

なお、本実施形態では、サブタンク１０８と記録ヘッド１０７で本発明に係る液滴吐出装置を構成しているが、記録ヘッド１０７を本発明に係る液滴吐出ヘッドで構成し、別途、サブタンク１０８を設ける構成とすることもできる。あるいは、サブタンクを用いないで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。

インクジェット記録装置の下部には、給紙カセット１１０と、給紙カセット１１０から用紙を給紙するための給紙部が設けられている。給紙部としては、給紙カセット１１０の用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３と、給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備えている。分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。

給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１を備えている。また、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２を備えている。また、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されている。搬送ベルト１２１は、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図８のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。また、図７に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

図７に示すように、キャリッジ１０３の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール１４２と、エンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設けている。これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置（ホーム位置に対する位置）を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。

さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙される。略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６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、交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト１２１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１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

一方、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動して、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２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１１２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１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させる（裏面が印刷面となる状態）。そして、再度、カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベルト１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４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滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行うことができて、高速で、かつ高画質な画像を形成することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様ごとに特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
複数のインク液室２０２などの液室の隔壁部２０７を形成する基板２００ａ上に、複数の液室の一面を形成する振動板２０３と、複数の液室を個別に駆動するためのアクチュエータ素子２０１などの圧電素子とを積層して一体に形成したアクチュエータ基板２００などの圧電素子基板に、圧電素子基板を保持するサブフレーム基板４００などの保持基板を、圧電素子基板の圧電素子が積層されていない領域に接着剤を用いて接合した液滴吐出ヘッド５０である。この液滴吐出ヘッドにおいて、圧電素子基板の保持基板が接合される箇所と圧電素子が積層された領域との間に凸部２１０などの突起部を設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、圧電素子基板に、接着剤を用いて保持基板を接合する際に、接合部からはみ出した接着剤が圧電素子基板の圧電素子が積層された領域へ流れ込むことを抑止する。これにより、はみだした接着剤に起因する吐出特性のばらつきを抑制できる。

（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、突起部を液室の隔壁部に対向する領域に配置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、接着剤が振動板の隔壁部に隣接する液室に対応する領域に流れ込むことも抑止できる。これにより、はみだした接着剤に起因する吐出特性のばらつきを抑制できる。

（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、突起部は、圧電素子を構成する各層を形成する工程で、突起部を設ける領域に形成された圧電素子を構成する各層と同じ層よりなる。これによれば、上記実施形態について説明したように、突起部を形成する工程として、圧電素子の各層を形成する工程を使用しているので、突起部を形成するための別工程を設ける必要がない。このため、突起部の形成によるコストアップをおさえることができる。

（態様Ｄ）
（態様Ｃ）において、突起部に、圧電素子上に層間絶縁膜、配線部材または配線保護膜を形成する工程で、突起部を設ける領域に形成された層間絶縁膜、配線部材または配線保護膜を形成する各層と同じ層を積層する。これによれば、上記実施形態について説明したように、層間絶縁膜、配線部材または該配線保護膜を形成する各層と同じ層を適宜組み合わせて突起部を形成することで、接着剤の諸特性に応じた突起部の高さおよび表面特性に調整することが可能である。これにより、はみだした接着剤の流れ込みを良好に抑止できる。

（態様Ｅ）
用紙１１２などの媒体を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を媒体に付着させて画像形成を行う画像形成装置において、液滴吐出手段として（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）の液体吐出ヘッドを採用する。これによれば、液体吐出ヘッドの吐出性能が安定し、高品位の画像を形成することができる。

５０ 液滴吐出ヘッド
１０３ キャリッジ
１０７ 記録ヘッド
１１２ 用紙
１２１ 搬送ベルト
２００ アクチュエータ基板
２００ａ 基板
２０１ アクチュエータ素子
２０１ａ 下部電極層
２０１ｂ 圧電体層
２０１ｃ 上部電極層
２０２ インク液室
２０４ 層間絶縁膜
２０５ メタル配線と同じ層
２０６ パッシベーション保護膜と同じ層
２０７ 隔壁部
２０９ 接着剤
２０８ 接合面段差
２１０ 凸部
２２１ レジストパターン
３００ ノズル基板
３０１ ノズル
４００ サブフレーム基板
４０１ アクチュエータ保護キャビティ
４０２ サブフレーム接合面

特開２００８−２２１８２５号公報 特開２００９−７８５３４号公報

Claims (5)

1. 複数の液室の隔壁部を形成する基板上に、該複数の液室の一面を形成する振動板と、該複数の液室を個別に駆動するための圧電素子とを積層して一体に形成した圧電素子基板に、該圧電素子基板を保持する保持基板を、該圧電素子基板の該圧電素子が積層されていない領域に接着剤を用いて接合した液滴吐出ヘッドにおいて、
   該圧電素子基板の該保持基板が接合される箇所と該圧電素子が積層された領域との間に突起部を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、上記突起部を上記液室の隔壁部に対向する領域に配置することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１または２の液滴吐出ヘッドにおいて、上記突起部は、上記圧電素子を構成する各層を形成する工程で、該突起部を設ける領域に形成された該圧電素子を構成する各層と同じ層よりなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項３の液滴吐出ヘッドにおいて、上記突起部に、上記圧電素子上に層間絶縁膜、配線部材または配線保護膜を形成する工程で、該突起部を設ける領域に形成された該層間絶縁膜、該配線部材または該配線保護膜を形成する各層と同じ層を積層したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 媒体を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を該媒体に付着させて画像形成を行う画像形成装置において、
   該液滴吐出手段として請求項１乃至請求項４の液体吐出ヘッドを採用したことを特徴とする画像形成装置。

Images