JP2016101728A

JP2016101728A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置

Info

Publication number: JP2016101728A
Application number: JP2014241985A
Authority: JP
Inventors: 小林　陽介; Yosuke Kobayashi; 陽介小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02

Abstract

【課題】他の部位における不都合を回避しつつ密着膜の膜厚を厚くし接合強度を高めた液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】振動板部材３は薄肉部３５及び厚肉部３６を有し、密着膜３８は厚肉部３６の表面及び薄肉部３５の表面を含めて形成されており、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７の表面に形成された密着膜３８の密着膜部分３８ａの膜厚ｔ２は、厚肉部３６の表面に形成された密着膜３８の膜厚ｔ１よりも薄くした。【選択図】図５

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）として、振動板部材などの部材として薄肉部と厚肉部を有する薄層部材を使用するものがある。

従来、少なくとも一部が電鋳膜で形成され、薄肉部と厚肉部とを有する薄膜部材を備え、薄肉部を形成する金属膜と、金属膜上に形成された厚肉部を形成する第１電鋳膜とを有し、金属膜と第１電鋳膜との接合部を被覆する第２電鋳膜が形成されている薄膜部材を使用するものが知られている（特許文献１）。

特開２０１３−１９３２９６号公報

ところで、薄層部材を他の部材、例えば圧電素子やフレーム部材と接着剤接合するときの密着性を高めるために、薄層部材の接合面側に密着膜を形成することが好ましい。

この場合、薄層部材の接合面側の表面に密着膜を形成（成膜）するとき、密着性を高めて他の部材との接合強度を向上するためには密着膜の膜厚を厚くすることが好ましい。

しかしながら、密着膜の膜厚を厚くすると、例えば、厚肉部と薄肉部との境界部の膜厚が厚くなって変位領域となる薄肉部の変位効率が低下することになるという不都合が派生的することになるので、密着膜の膜厚を厚くできないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、薄層部材の他の部材との接合強度を向上できるように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、
薄肉部と厚肉部とを有する薄層部材を備え、
前記厚肉部は、オーバーハング形状部を有し、
前記厚肉部の他の部材との接合面側には、前記他の部材との間に介在する密着膜が設けられ、
前記密着膜は、前記厚肉部の表面及び前記薄肉部の表面を含めて形成されており、
前記厚肉部のオーバーハング形状部に対向する前記薄肉部の対向部分の表面に形成された前記密着膜の膜厚は、前記厚肉部の表面に形成された前記密着膜の膜厚よりも薄い
構成とした。

本発明によれば、薄層部材の他の部材との接合強度を向上できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。図１のＡ―Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。本発明の第１実施形態における薄層部材である振動板部材の平面説明図である。同振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。図５の要部拡大図である。比較例１における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。比較例２における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。本発明の第施形態における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。本発明の第３実施形態における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。本発明の第４実施形態における振動板部材のダンパ部分の要部断面説明図である。本発明の第５実施形態における振動板部材の液体供給口部部分の要部断面説明図である。ＡＬＤによる密着膜の成膜方法の説明に供する説明図である。本発明に係る液体吐出ユニットを備える本発明に係る液体を吐出する装置の一例の機構部の側面説明図である。同機構部の要部平面説明図である。

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。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材としてのフレーム部材２０とを備えている。

ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって、液滴を吐出する複数のノズル４が通じる個別流路５を形成している。個別流路５は、ノズル４側を下流側とするとき、下流側からノズル４が通じる個別液室６と、個別液室６に液体を供給する流体抵抗部７と、流体抵抗部７に通じる液導入部８とで構成される。

そして、フレーム部材２０の共通液室１０から振動板部材３に形成した液体供給口９を通じて、個別流路５に液体が導入され、液導入部８、流体抵抗部７を経て個別液室６に液体が供給される。ここでは、開口としての液体供給口９を形成しているが、液体供給口９に代えてフィルタを設けることもできる。

ここで、ノズル板１は、金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積板状部材などを用いることができる。ノズル板１には、各個別液室６に対応してノズル４を形成し、流路板２と接着剤接合している。また、このノズル板１の液滴吐出側面には撥水層を設けている。

流路板２は、ＳＵＳ基板などの板状部材を使用し、個別液室６、流体抵抗部７、液導入部８などの個別流路５を形成する貫通穴を形成している。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材３は２層構造とし、流路板２側から薄肉部を形成する第１層３ａと、厚肉部を形成する第２層３ｂで形成され、第１層３ａで個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を形成している。

この振動板部材３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造したものを用いている。

そして、この振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０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１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材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に対して所要数の柱状の圧電素子（圧電柱）１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。

ここでは、圧電部材１２の圧電素子１２Ａは駆動波形を与えて駆動させる圧電素子とし、圧電素子１２Ｂは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用しているが、すべての圧電素子１２Ａ、１２Ｂを駆動させる圧電素子として使用することもできる。

そして、圧電素子１２Ａを振動板部材３の振動領域３０に形成した島状の厚肉部である凸部３０ａに接合している。また、圧電素子１２Ｂを振動板部材３の厚肉部である凸部３０ｂに接合している。

この圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、圧電素子１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるためのフレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。

フレーム部材２０は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、図示しないヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。

また、振動板部材３の第１層３ａによって共通液室１０の壁面の一部となる変位可能なダンパ部４０を形成している。そして、流路板２側にはダンパ部４０が臨むダンパ室４１を設けている。これにより、液体吐出に伴って共通液室１０に伝搬される圧力振動を抑制する。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２Ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３０が下降して個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。

そして、圧電素子１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から個別液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

次に、本発明の第１実施形態について図４ないし図６を参照して説明する。図４は同実施形態における薄層部材である振動板部材の平面説明図、図５は同振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図、図６は図５の要部拡大図である。

振動板部材３には、図４にも示すように、振動領域３０、フィルタ部９、ダンパ部４０が設けられている。

ここで、振動板部材３は、図５に示すように、第１層３ａで形成された薄肉部３５と、第１層３ａ上に第２層３ｂを積層した厚肉部３６で構成される。

薄肉部３５は、例えば振動領域３０、ダンパ部４０、液体供給口部９０（液体供給口９の周囲部分）を形成する。厚肉部３６は、圧電素子１２Ａ、１２Ｂと接合される凸部３０ａ、３０ｂ、フィルタ部９及びダンパ部４０の周囲部分でフレーム部材２０と接合される部分などを形成する。

また、厚肉部３６を形成する第２層３ｂは、電鋳によって形成することで、オーバーハング形状部３６ａを有している。このオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の部分が対向部分３７となる。なお、ここでは、「対向する」とは平面視でオーバーハング形状部３６ａが投影されるという意味である。

ここで、振動領域３０において、凸部３０ａ、３０ｂとなる厚肉部３６の他の部材である圧電素子１２Ａ，１２Ｂと接着剤で接合する接合面側には、他の部材である圧電素子１２Ａ，１２Ｂとの間に介在するＳｉＯ_２で形成した密着膜３８が設けられている。

密着膜３８は、厚肉部３６の表面及び薄肉部３５の表面を含めて形成されており、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７の表面に形成された密着膜３８（密着膜部分３８ａ）の膜厚ｔ２は、厚肉部３６の表面に形成された密着膜３８の膜厚ｔ１よりも薄くしている。

また、薄肉部３５の対向部分３７以外の領域の密着膜３８の膜厚ｔ３は、対向部分３７の密着膜３８の膜厚ｔ２よりも厚くしている（ｔ１＞ｔ３＞ｔ２）。また、薄肉部３５の対向部分３７の密着膜３８は、対向部分３７以外の領域側から薄肉部３５と厚肉部３６との境界部分３９（厚肉部３６の根元部分）に向かって漸次膜厚が薄くなっている。

このように、薄肉部３５の表面を含めて密着膜３８を成膜することによって密着膜の形成が容易になる。

また、振動領域３０が変位することによって生じる応力が薄肉部３５と厚肉部３６との境界部分３９（厚肉部３６の根元部分）に集中してかかる。このとき、薄肉部３５と厚肉部３６との境界部分３９にも密着膜３８が形成されていることで、応力に対する耐久性が向上して、振境界部分３９での応力による断裂などの破損を防止できる。また、薄肉部３５に生じやすいピンホールを密着膜３８で埋めることができる。

また、厚肉部３６と圧電素子１２Ａ、１２Ｂとの接合強度を高めるためには密着膜３８に膜厚を厚くする必要があり、密着膜３８の膜厚は目的とする接合強度を得られる膜厚とすることが好ましい。

他方、薄肉部３５と厚肉部３６との境界部分３９を含む対向部分３７に形成する密着膜３８（密着膜部分３８ａ）の膜厚が厚すぎると、境界部分３９の剛性が高くなりすぎて振動領域３０が変位しにくくなり、振動領域３０の変位効率が低下することになる。

そこで、本実施形態では、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７の表面に形成された密着膜３８（密着膜部分３８ａ）の膜厚ｔ２は、厚肉部３６の表面に形成された密着膜３８の膜厚ｔ１よりも薄くする。

これにより、境界部分３９及び対向部分３７で剛性の高まりすぎることが抑制され、変位効率を確保できる。このとき、対向部分３７の密着膜３８の膜厚が境界部分３９に近づくほど薄くなるテーパー形状とすることで、耐久性の向上と剛性の抑制の両立を図りやすくなる。

このようにして、密着膜３８による接合強度を高め、振動領域３０の耐久性を向上しつつ、しかも、振動領域３０の変位効率を確保することができる。つまり、振動領域３０の耐久性低下、振動領域３０の変位効率の低下など、他の部位の不都合を回避しつつ密着膜による接合強度の向上を図ることができる。

ここで、比較例１について図７を参照して説明する。図７は同比較例１における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。

この比較例１では、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７の表面に、厚肉部３６の表面に形成された密着膜３８の膜厚ｔ１以上の膜厚で密着膜３８を形成したものである。

この比較例１の構成にあっては、薄肉部３５と厚肉部３６との境界部分３９に形成する密着膜３８の膜厚が厚く、上述したように、境界部分３９の剛性が高くなりすぎて振動領域３０の変位効率が低下することになる。

ここで、比較例２について図８を参照して説明する。図８は同比較例２における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。

この比較例２は、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７の表面には密着膜３８を形成しないものである。

この比較例２の構成にあっては、薄肉部３５と厚肉部３６との境界部分３９に密着膜３８がないことで、境界部分３９の耐久性が低下する。

これに対して、本実施形態によれば、上述したように、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７に密着膜３８を設け、かつ、膜厚を厚肉部３６の表面の膜厚よりも薄くしている。

これによって、薄層部材の変位領域の耐久性を向上し、変位効率の低下を招くことなく、薄層部材の他の部材との接合強度を向上できる。

次に、本発明の第２実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。

本実施形態では、密着膜として、Ｓｉと金属の合金膜３８Ａを形成している。合金膜３８Ａとしては、例えば、Ｓｉを含む酸化膜であって、酸化膜にタンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、タングステンなどの不動態膜を形成する遷移金属を含んでいる膜を使用できる。

その他の構成及び作用効果は、前記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

次に、本発明の第３実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態における振動板部材の圧電素子と接合した状態での振動領域部分の要部断面説明図である。

本実施形態では、密着膜として、Ｓｉと金属の合金膜３８Ｂを形成している。そして、対向部分３７の密着膜部分３８ａについては金属リッチ状態としている。なお、金属リッチ状態とは、金属の比率がＳｉの比率よりも高い状態である。

また、対向部分３７の密着膜部分３８ａについて金属リッチ状態とすることで、硬度が低下してより柔軟になる。これにより、境界部分９及び対向部分３７における柔軟性が増し、変位効率がより向上する。また、柔軟性が上がることで、境界部分３９での応力集中がより緩和されるので、より破損し難くなる。

この場合、厚肉部３６の表面（接合面）に形成された密着膜部分３８ｂは膜中のＳｉの比率が金属の比率よりも高い状態として、対向部分３７の密着膜部分３８ａが厚肉部３６の表面に形成された密着膜部分３８ｂはよりも金属リッチであることが好ましい。

厚肉部３６の表面に形成された密着膜部分３８ｂは膜中のＳｉの比率が金属の比率よりも高い状態とすることにより、厚肉部３６における他の部材との接合強度が向上する。

次に、本発明の第４実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態における振動板部材のダンパ部分の要部断面説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、振動板部材３のフレーム部材２０と接合する厚肉部３６の接合面側には、他の部材であるフレーム部材２０との間に介在する密着膜３８が設けられている。

密着膜３８としては、前記第１実施形態ないし第３実施形態で説明したと同様に、ＳｉＯ_２膜、Ｓｉと金属の合金膜３８Ａ、対向部分３７の密着膜部分３８ａを金属リッチ状態とした合金膜３８Ａなどを使用することができるが、これに限られない。

このように構成したので、液体吐出に伴って共通液室１０内に伝搬された圧力振動によってダンパ部４０が変位すると、前記第１実施形態で説明したのと同様に、密着膜３８による接合強度を高め、ダンパ部４０の耐久性を向上しつつ、しかも、ダンパ部４０の変位効率を確保することができる。

次に、本発明の第５実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態における振動板部材の液体供給口部部分の要部断面説明図である。

本実施形態では、液体供給口部９０を形成している振動板部材３のフレーム部材２０と接合する厚肉部３６の接合面側には、他の部材であるフレーム部材２０との間に介在する密着膜３８が設けられている。

また、前述したように液体供給口部９０にフィルタを設ける場合にｈ、薄肉部３５に複数のフィルタ孔が形成され、フィルタ孔周囲の薄肉部３５の表面には膜厚ｔ３のＳｉＯ_２膜や合金膜が形成される。

上述したように、ダンパ部や液体供給口部の周囲の厚肉部に形成されたオーバーハング形状部と対向する薄肉部に密着膜を形成することで、オーバーハング形状部と薄肉部との間に液体が侵入しても、振動板部材が腐食することを抑制して、耐液性向上を図ることができる。

なお、上記各実施形態において、密着膜３８（ＳｉＯ_２膜、合金膜を含む）の形成は、例えば、真空中で、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により気化もしくは昇華やプラズマ化した膜原子雰囲気下に薄層部材を設置し、薄層部材に付着、堆積させる方法を使用できる。

そこで、ＡＬＤによる密着膜の成膜方法の一例について図１３を参照して説明する。図１３は同説明に供する説明図である。

ＡＬＤは、膜材料のガスを流入し、ガス雰囲気下に置かれた被着体で原子層を堆積させる方法であるが、成膜には原料と反応ガスの２種類を用いる。

まず、反応ガスを注入することにより被着体に反応基を形成させる。反応ガスを排気後、原料ガスを注入すると、原料ガスが反応基と反応するため、堆積される。このサイクルをくり返すことで、膜が形成される。ＡＬＤにおいて、膜厚はガスを流すサイクル数で制御されるため、サイクル数が多いほど形成される膜厚は厚くなる。

そこで、密着膜３８を形成するには、図１３（ａ）に示すように、密着膜３８のガス６０を用いることで行う。ガス６０には、原料ガスと反応ガスを用いる。まず、反応ガスを注入し、被着体である振動板部材３に反応基を形成する。反応ガスを排気後、密着膜３８の原料ガスを注入し、反応基と反応させて堆積させる。

図１３（ａ）に示すように、振動板部材３が設置されているチャンバー内にガス６０を注入すると、ガス６０が薄肉部３５や厚肉部３６の付近に漂った状態になるため、オーバーハング形状部３６ａと薄肉部３５との間にもガス６０が堆積される。これにより、振動板部材３の厚肉部３６及び薄肉部３５の表面に密着膜３８が成膜される。

したがって、図１３（ｂ）に示すように、密着膜３８は厚肉部３６の表面及び薄肉部３５の表面を含めて形成されるが、厚肉部３６のオーバーハング形状部３６ａに対向する薄肉部３５の対向部分３７の表面に形成された密着膜３８（密着膜部分３８ａ）の膜厚は、厚肉部３６の表面に形成された密着膜３８の膜厚よりも薄くなる。

このようにして、本発明における膜厚関係を有する密着膜を容易に成膜することができる。

ここで、前記第１実施形態で説明した密着膜３８としてＳｉＯ_２膜を成膜する場合について説明する。

ＳｉＯ_２膜の成膜と行うときには、例えば、ガス４０には原料としてＳｉＯｘを、反応ガスとしてＯ_３を用いる。

まず、反応ガスとしてＯ_３を注入し、振動板部材３に反応基を形成する。Ｏ_３を排気後、原料ガスとしてＳｉＯｘを注入し、ＳｉＯｘを反応基と反応させて堆積させる。反応ガスＯ_３の注入から原料ガスＳｉＯｘの排気までを１サイクルとして、複数サイクル行う。

これにより、薄肉部３５の対向部分３７における膜厚が厚肉部３６の表面における膜厚よりも薄くなった密着膜３８としてのＳｉＯ_２膜が成膜された振動板部材３が得られる。

具体的には、成膜条件は、ＳｉＯｘは注入ガス量５−２０ｓｃｃｍ、注入時間２−１０ｓ、排気時間１０−２０ｓ、Ｏ_３については注入ガス量５−１０ｓｃｃｍ、注入時間２−５ｓ、排気時間１０−２０ｓであり、サイクル回数は５００−６００とした。また、成膜温度は８０−１２０°である。

この成膜条件、成膜温度でＳｉＯ_２膜を成膜することで、ＳｉＯ_２膜の膜厚は、厚肉部３６の表面で５０ｎｍ程度、薄肉部３５の表面で対向部分３７の表面を含めて２５ｎｍ程度となった。なお、成膜条件、成膜温度は上記の条件、温度に限定されない。

次に、前記第２実施形態で説明した密着膜３８として合金膜３８Ａを成膜する場合について説明する。

合金膜３８Ａとして、例えば、ＳｉＴａＯｘ膜を成膜し、ＳｉとＴａの比率をＳｉ：Ｔａ＝２：１とする場合、ガス６０には、原料としてＴａＯｘ及びＳｉＯｘを、反応ガスとしてＯ_３を用いる。

まず、Ｏ_３を注入して、反応基を形成する。Ｏ_３を排気後、ＳｉＯｘを注入することでＳｉＯを堆積させる。ＳｉＯｘ排気後に再度Ｏ_３を注入して反応基を形成し、Ｏ_３排気後にＴａＯｘを注入して、ＴａＯを堆積させる。その後、再度ＳｉＯを堆積させる。Ｓｉ：Ｔａ＝２：１のＳｉＴａＯｘは、ＳｉＯとＴａＯを２：１の割合で堆積させることで形成される。反応ガスＯ_３の注入から原料ガスＳｉＯｘの排気までを１サイクルとして、複数サイクル行う。

これにより、薄肉部３５の対向部分３７における膜厚が厚肉部３６の表面における膜厚よりも薄くなった合金膜３８ＡとしてのＳｉＴａＯ_２膜が成膜された振動板部材３が得られる。

この場合、薄肉部３５の対向部分３７における膜厚が厚肉部３６の表面における膜厚よりも薄くなることで、対向部分３７における密着膜部分３８ａは金属リッチ状態になる。

具体的には、ＴａＯｘは注入ガス量５−２０ｓｃｃｍ、注入時間２−１０ｓ、排気時間１０−２０ｓ、ＳｉＯｘは注入ガス量５−２０ｓｃｃｍ、注入時間２−１０ｓ、排気時間１０−２０ｓ、Ｏ_３については注入ガス量５−１０ｓｃｃｍ、注入時間２−５ｓ、排気時間１０−２０ｓであり、サイクル回数は２００−３００とした。また、成膜温度は８０−１２０°とした。

この成膜条件、成膜温度で合金膜３８Ｂを成膜することで、合金膜３８Ｂの膜厚は、厚肉部３６の表面で５０ｎｍ程度、薄肉部３５の表面で対向部分３７の表面を含めて２５ｎｍ程度となった。なお、成膜条件、成膜温度は上記の条件、温度に限定されない。

つまり、前記各実施形態で説明したものとは異なり、薄肉部３５の表面に形成する密着膜３８（３８Ａを含む。）の膜厚は、対向部分３７を含めて同じにしている（前記膜厚ｔ２とｔ３がほぼ同じになる）。このように構成しても、前記各実施形態で説明したように、密着膜による接合強度の向上、耐久性向上、変位効率の低下の抑制を図ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットを備える本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同装置の機構部の側面説明図、図１５は同機構部の要部平面説明図である。

この液体を吐出する装置は、シリアル型画像形成装置である。左右の側板４２１Ａ、４２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド４３１、４３２でキャリッジ４３３を主走査方向（矢印方向）に往復移動可能に保持している。

このキャリッジ４３３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４３４と液体吐出ヘッド４３４に液体を供給するヘッドタンク（サブタンクも同義）４３５とを一体にした２つの本発明に係る液体吐出ユニット４３０（４３０Ａ、４３０Ｂ）を搭載している。液体吐出ヘッド４３４は、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し、液体吐出方向を下方に向けて装着されている。

ここで、液体吐出ヘッド４３４は２つのノズル列を有する。そして、一方の液体吐出ユニット４３０Ａの液体吐出ヘッド４３４の一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液体を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液体を吐出する。

また、他方の液体吐出ユニット４３０Ｂの液体吐出ヘッド４３４の一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液体を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液体を吐出する。

なお、ここでは２つの液体吐出ヘッドを使用して４色の液体を吐出する構成としているが、１つの液体吐出ヘッドに４つのノズル列を配置して、１個の液体吐出ヘッドから４色の各色を吐出させることもできる。

また、液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂにおける「一体化」は、液体吐出ヘッド４３４とヘッドタンク４３５とが直接、あるいは、フィルタ部材などを介して相互に締結部材や接着などで固定されていること、あるいは、チューブなどで相互に接続されていることなどを意味する。

装置本体側のカートリッジホルダ４０４には、各色の液体カートリッジであるメインタンク４１０（４１０ｋ、４１０ｃ、２０１ｍ、２１０ｙ）が着脱自在に装着される。そして、各液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂのヘッドタンク４３５には各色の供給チューブ４３６を介して、送液ポンプを含む送液ユニット４２４によって各色のメインタンク４１０から各色の液体が送液される。

一方、給紙トレイ４０２の用紙積載部（圧板）４４１上に積載した用紙４４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４４１から用紙４４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４４３及び給紙コロ４４３に対向する分離パッド４４４を備えている。

そして、給送された用紙４４２を搬送及び案内するガイド４４５、カウンタローラ４４６、搬送ガイド部材４４７、先端加圧コロ４４９を有する押さえ部材４４８を備えている。さらに、搬送された用紙４４２を吸着して液体吐出ユニット４３０の液体吐出ヘッド４３４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４５１を備えている。

ここで、搬送ベルト４５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４５２とテンションローラ４５３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、ここでは、搬送ベルト４５１として帯電手段である帯電ローラ４５６で帯電される静電搬送ベルトを使用している。ただし、搬送ベルト２５１としてはエアー吸引で吸着する搬送ベルトでもよい。また、搬送手段としては、搬送ベルトを使用しないで、２つのローラによって搬送するものでもよい。

搬送ベルト４５１を掛け回したテンションローラ４５３の下流側には、搬送ベルト４５１から用紙２４２を分離するための分離爪４６１と、排紙ローラ４６２及び排紙コロ４６３とを備え、排紙ローラ４６２の下方に排紙トレイ４０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット４７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット４７１は搬送ベルト４５１の逆方向回転で戻される用紙４４２を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ４４６と搬送ベルト４５１との間に給紙する。また、この両面ユニット４７１の上面は手差しトレイ４７２としている。

さらに、キャリッジ４３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂの液体吐出ヘッド４３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。

この維持回復機構４８１には、液体吐出ヘッド４３４のノズル面をキャピングするための各キャップ４８２ａ、４８２ｂを備えている。また、維持回復機構４８１は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材４８３を備えている。また、維持回復機構４８１は、増粘した液体を排出するために画像形成に寄与しない液体を吐出させる空吐出を行うときの液体を受ける空吐出受け４８４などを備えている。

また、キャリッジ４３３の走査方向他方側の非印字領域には、画像形成中などに空吐出を行うときの液体を受ける空吐出受け４８８を配置している。この空吐出受け４８８には液体吐出ヘッド４３４のノズル列方向に沿った開口部４８９などを備えている。

この画像形成装置においては、給紙トレイ４０２から用紙４４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４４２はガイド４４５で案内され、搬送ベルト４５１とカウンタローラ４４６との間に挟まれて搬送される。更に、用紙４４２は、先端を搬送ガイド４３７で案内されて先端加圧コロ４４９で搬送ベルト４５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

そして、帯電した搬送ベルト４５１上に用紙４４２が給送されると、用紙４４２が搬送ベルト４５１に吸着され、搬送ベルト４５１の周回移動によって用紙４４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４３３を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ユニット４３０Ａ、４３０Ｂの液体吐出ヘッド４３４を駆動することにより、停止している用紙４４２に液体を吐出して１行分の画像を記録する。そして、用紙４４２を所定量搬送後、次の行の画像形成を行う。記録終了信号又は用紙４４２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４４２を排紙トレイ４０３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又は液体吐出ヘッドユニットを備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。

本願において、「液体を吐出する装置」とは、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置である。

この「液体を吐出する装置」には、液体を吐出する部分だけでなく、液体が付着するもの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。

また、「液体を吐出する装置」には、従前の記録装置、印刷装置、画像形成装置、液滴吐出装置、液体吐出装置、処理液塗布装置、立体造形装置などと称される装置そのものが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものに付着した液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、３次元像を造形するものも含まれる。

なお、上記「液体が付着するもの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。そして、「液体が付着するもの」の用語に代えて、用紙、媒体、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙、粉体層（粉末層）などの代替用語を使用するとき、当該代替用語は、特に限定しない限り、すべての液体が付着するものを含む意味であるものとする。

また、「液体が付着するもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤なども含まれる。

また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。

また、「液体吐出ユニット」とは、液体を吐出させる部分を一体化したものを意味する。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持機構、主走査移動機構の構成を任意に液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

例えば、「液体吐出ユニット」は、上記実施形態で説明した液体吐出ヘッドとヘッドタンクを一体化したもの、液体吐出ヘッドとキャリッジを一体化したもの、液体吐出ヘッド、ヘッドタンク及びキャリッジを一体化したものが含まれる。

また、これらの液体吐出ユニットにフィルタユニット（前述したフィルタ部材と分配流路を形成したもの）を追加したものが含まれる。

また、液体吐出ヘッドと維持機構を一体化したもの、液体吐出ヘッドと維持機構と主走査移動機構を一体化したもの、液体吐出ヘッド、主走査移動機構、供給機構を一体化したものなども含まれる。

上記主走査移動機構は、キャリッジ、キャリッジを案内するガイド部材、あるいは、これらに駆動源、キャリッジの移動機構を組み合わせて構成される。供給機構は、メインタンクを装着する装填部、チューブと、ヘッドタンクなどで構成される。維持機構は、キャップ、ワイパ部材、キャップに通じる吸引ポンプなどの吸引手段、空吐出受けのいずれか２以上を組み合わせたものである。

さらに、「液体吐出ユニット」には、前記実施形態で説明した機構部から液体が付着するものを搬送する機構を除いた部分で構成されるものを含む。

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明した圧電アクチュエータ以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ノズル板
２流路板
３振動板部材
４ノズル
６個別液室
９フィルタ部
１０共通液室
１１圧電アクチュエータ
１２圧電部材
２０フレーム部材
３０振動領域
３５薄肉部
３６厚肉部
３７対向部分
３８密着膜
４０ダンパ部
４３４液体吐出ヘッド
４３０液体吐出ユニット

Claims

薄肉部と厚肉部とを有する薄層部材を備え、
前記厚肉部は、オーバーハング形状部を有し、
前記厚肉部の他の部材との接合面側には、前記他の部材との間に介在する密着膜が設けられ、
前記密着膜は、前記厚肉部の表面及び前記薄肉部の表面を含めて形成されており、
前記厚肉部のオーバーハング形状部に対向する前記薄肉部の対向部分の表面に形成された前記密着膜の膜厚は、前記厚肉部の表面に形成された前記密着膜の膜厚よりも薄い
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記密着膜は、ＳｉＯ_２、又は、Ｓｉと金属の合金膜である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記密着膜は、Ｓｉと金属の合金膜であり、
前記厚肉部のオーバーハング形状部に対向する前記薄肉部の対向部分の表面に形成された前記密着膜は、前記厚肉部の表面に形成された前記密着膜よりも前記金属がリッチ状態にある
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
前記密着膜は、前記薄層部材と接する液体に対して耐液性を有する耐液膜である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
液体を吐出するノズルが通じる個別液室と、
前記個別液室の壁面の一部となる変形可能な領域を形成する振動板部材と、を有し、
前記振動板部材は、前記薄層部材で形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
液体を吐出するノズルが通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室と前記個別液室との間に介在される液体供給口部と、を有し、
前記液体供給口部は、前記薄層部材で形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
液体を吐出するノズルが通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室の壁面の一部を形成する変形可能なダンパ部と、を有し、
前記ダンパ部は、前記薄層部材で形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
請求項１ないし７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液体吐出ユニット。
請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。