JP2023070484A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 Download PDF

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Abstract

【課題】圧電体に生じる引張応力を抑制して信頼性を向上でき、吐出液滴を大きくでき、吐出特性を向上できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】液室基板、振動板、圧電体２０、配線、ノズル基板を有する液体吐出ヘッドである。液室基板は、振動板を挟んで圧電体と対向する位置に形成された個別液室１５を有する。配線は個別液室上の一部に形成されており、かつ、平面視において個別液室の複数の辺のうちの一辺の中点上に少なくとも形成されており、該中点を基点とする。個別液室及び圧電体は、平面視において４辺以上の辺からなる多角形である。平面視における前記基点から個別液室の他の辺の中点までの距離を距離Ｌとし、距離Ｌが最も大きい辺における個別液室の端部と圧電体の端部との距離をＡとし、距離Ｌが最も小さい辺における個別液室の端部と圧電体の端部との距離をＢとしたとき、Ａ＜Ｂを満たす。【選択図】図４

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。
液体吐出ヘッドにおいて、アクチュエータの駆動源として圧電体を用いる技術が知られている。
特許文献１では、ノズル板、個別液室及び液滴供給室を有する液室基板、振動板、圧電素子を有する液滴吐出ヘッドが開示されている。また、特許文献１では、個別液室は、ノズルが形成された領域近傍の幅が、他の領域の幅よりも広く形成されており、ノズルが形成された領域近傍に対応する圧電素子上には、少なくとも絶縁膜を含む補強部が形成されている。特許文献１によれば、安定して均一に液滴を吐出できるとしている。
従来技術では、個別液室と圧電体を平面視で長方形の形状に形成することが多い。この場合、長期駆動時に振動板への応力により振動板が割れてしまうことがある。
特許文献２では、ノズル開口に連通する圧力発生室の一部を構成する振動板を介して下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を備えたインクジェット式記録ヘッドが開示されている。また、特許文献２では、圧電素子の圧電体能動部の長手方向の少なくとも一方の端部近傍に対向する領域の振動板が、圧電素子非形成面側に凸になっている。特許文献２によれば、圧電体能動部端部及び圧力発生室と周壁との境界近傍で、応力集中によるクラックの発生、疲労破壊等を防止することができるとしている。
従来技術では、個別液室と圧電体の形状等についての検討が十分ではなく、圧電体に生じる引張応力を十分に抑えられていないため、長期駆動時に振動板への応力が生じ、振動板が割れるという問題に対して更なる解決策が求められる。そのため、耐久性を向上させ、信頼性を向上させることが求められている。しかしながら、振動板への応力により振動板が割れる問題を解決しようとすると、振動板の変位量が低下してしまい、吐出液滴を大きくすることができず、良好な吐出特性が得られないという問題が生じていた。
そこで本発明は、圧電体に生じる引張応力を抑制して信頼性を向上でき、吐出液滴を大きくでき、吐出特性を向上できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液室基板と、前記液室基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極と、前記圧電体を駆動させるための配線と、ノズルを有するノズル基板とを有する液体吐出ヘッドであって、前記液室基板は、前記振動板を挟んで前記圧電体と対向する位置に形成された個別液室を有し、前記配線は、前記個別液室上の一部に形成されており、かつ、平面視において前記個別液室の複数の辺のうちの一辺の中点上に少なくとも形成されており、該中点を基点とし、前記個別液室及び前記圧電体は、平面視において４辺以上の辺からなる多角形であり、平面視における前記基点から前記個別液室の他の辺の中点までの距離を距離Ｌとし、距離Ｌが最も大きい辺における前記個別液室の端部と前記圧電体の端部との距離をＡとし、距離Ｌが最も小さい辺における前記個別液室の端部と前記圧電体の端部との距離をＢとしたとき、
Ａ＜Ｂ
を満たすことを特徴とする。
ただし、距離Ｌが最も大きい辺が複数の場合、該当する全ての辺で上記の式を満たし、距離Ｌが最も小さい辺が複数の場合、該当する全ての辺で上記の式を満たす。
本発明によれば、圧電体に生じる引張応力を抑制して信頼性を向上でき、吐出液滴を大きくでき、吐出特性を向上できる液体吐出ヘッドを提供することができる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す液室短手方向の断面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向の断面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す平面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す他の平面概略図である。 図３Ａの破線ａの拡大図である。 液室の長手方向における液室中心からの距離に対する振動板の変位の一例を説明する図である。 液室の短手方向における圧電体端部と液室端部との距離に対する吐出滴量の一例を説明する図である。 図３Ａの破線ｂの拡大図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す平面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す平面概略図である。 接続部の他の例を示す平面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す平面概略図である。 接続部の他の例を示す平面概略図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す斜視概略図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す側面概略図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例を示す概略図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例を示す概略図である。 液体吐出ユニットの一例を示す概略図である。 液体吐出ユニットの他の例を示す概略図である。
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
（液体吐出ヘッド）
本発明の液体吐出ヘッドは、液室基板と、前記液室基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極と、前記圧電体を駆動させるための配線と、ノズルを有するノズル基板とを有する液体吐出ヘッドであって、前記液室基板は、前記振動板を挟んで前記圧電体と対向する位置に形成された個別液室を有し、前記配線は、前記個別液室上の一部に形成されており、かつ、平面視において前記個別液室の複数の辺のうちの一辺の中点上に少なくとも形成されており、該中点を基点とし、前記個別液室及び前記圧電体は、平面視において４辺以上の辺からなる多角形であり、平面視における前記基点から前記個別液室の他の辺の中点までの距離を距離Ｌとし、距離Ｌが最も大きい辺における前記個別液室の端部と前記圧電体の端部との距離をＡとし、距離Ｌが最も小さい辺における前記個別液室の端部と前記圧電体の端部との距離をＢとしたとき、
Ａ＜Ｂ
を満たすことを特徴とする。
ただし、距離Ｌが最も大きい辺が複数の場合、該当する全ての辺で上記の式を満たし、距離Ｌが最も小さい辺が複数の場合、該当する全ての辺で上記の式を満たす。
本実施形態の液体吐出ヘッドの一例について説明する。ここでは、個別液室及び圧電体が平面視において矩形状（長方形）である場合の例について説明する。
図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドの一例における断面概略図であり、個別液室の短手方向（Ｙ方向）に沿った断面概略図である。図２は、本実施形態の液体吐出ヘッドの一例における断面概略図であり、個別液室の長手方向（Ｘ方向）に沿った断面概略図である。
本実施形態の液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ基板１００（液室基板）、液室基板上に形成された振動板１３、振動板１３上に形成された下部電極１０、下部電極１０上に形成された圧電体２０、圧電体２０上に形成された上部電極１１、圧電体２０を駆動させるための配線４２、ノズル１６を有するノズル基板３００を有する。
アクチュエータ基板１００は、振動板１３を挟んで圧電体２０と対向する位置に形成された個別液室１５（加圧液室、液室などとも称する）を有している。
個別液室１５は、ノズル１６に連通しており、複数設けられる。また、隔壁１４で仕切られている。
圧電体２０と電極を圧電素子１２などと称することがある。
圧電体２０としては、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができ、圧電体２０をＰＺＴ膜、ＰＺＴなどと称することがある。圧電体２０は下部電極１０と上部電極１１に挟まれており、下部電極１０が共通電極であってもよいし、上部電極１１が共通電極であってもよい。配線４２により電圧が印加され、圧電素子１２は液体吐出エネルギーを発生する。
本実施形態では、アクチュエータ基板１００とノズル基板３００が接合されており、アクチュエータ基板１００とノズル基板３００によって個別液室１５が形成されている。基板の接合は、例えば接着剤４９を用いることができる。
支持基板２００はアクチュエータ基板１００と接合されており、支持基板２００には液体供給口６６が形成されている。液体（例えば記録液、インク）は、外部から液体供給口６６を介して供給され、共通液体供給路１９、共通液室１８から流体抵抗部１７を介して個別液室１５に供給される。
本実施形態の液体吐出ヘッド１では、例えば、各個別液室１５内に液体（記録液、インク）が満たされた状態で、画像データに基づき、インクの吐出を行うノズル１６に対応する上部電極１１に対してパルス電圧を印加する。パルス電圧は、例えば２０Ｖのパルス電圧を選択することができ、パルス電圧の印加は、例えば発振回路により行う。配線４２は、層間絶縁膜４５に形成された接続孔を介して上部電極１１と接続しており、配線４２により上部電極１１にパルス電圧が印加される。
電圧パルスを印加することにより、電歪効果により圧電体２０が振動板１３と平行方向に縮む。これにより、振動板１３が個別液室１５の方向に撓む。これにより、個別液室１５内の圧力が急激に上昇して、個別液室１５に連通するノズル１６からインクが吐出する。
パルス電圧の印加後は、縮んだ圧電体２０が元に戻るため、撓んだ振動板１３は元の位置に戻る。これにより、個別液室１５の内部が共通液室１８の内部に比べて負圧となり、共通液室１８から流体抵抗部１７を介して個別液室１５にインクが供給される。また、インクは、外部から液体供給口６６を介して共通液体供給路１９を通り、共通液室１８に供給される。
上記を繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液体吐出ヘッドに対向して配置した記録媒体に画像を形成する。記録媒体は、被記録媒体、媒体などとも称され、例えば、普通紙の他、非浸透性の記録媒体などを用いることができる。
＜実施例１＞
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの一例について、平面図等を用いて更に説明する。
図３Ａは、本実施形態の液体吐出ヘッドの一例の要部平面概略図であり、圧電素子１２の各層の積層方向と垂直な方向から見たときの構成を説明する図である。
図３Ａに示すように、本実施形態における個別液室１５は、平面視において矩形状（長方形）であり、互いに対向する短い辺を２つと、互いに対向する長い辺を２つとを有している。図中、個別液室１５の中心をＯで示しており、個別液室１５の長手方向をＸ軸とし、短手方向をＹ軸としている。図１は個別液室１５の短手方向（Ｙ軸方向）に沿った断面概略図であり、図２は個別液室１５の長手方向（Ｘ軸方向）に沿った断面概略図である。
なお、平面視における個別液室１５の形状は、矩形状に限られず、多角形であればよい。矩形状である場合、個別液室１５を形成しやすいという利点がある。
図示される個別液室１５において、互いに対向する短い辺を辺１５－１と辺１５－２で示している。また、互いに対向する長い辺を辺１５－３と符号１５－４で示している。本実施形態では、個別液室１５が有する２つの短い辺の一方の側（辺１５－２側）に配線４２が形成されている（図２も参照）。辺１５－２側を短い辺の一方の側と称することがあり、辺１５－１側を短い辺の他方の側と称することがある。
なお、図中、配線４２は破線で示されており、図示する配線４２は模式的に示すものである。そのため、配線４２の形状等は図示するものに限られない。
本実施形態では、圧電体２０が形成される領域よりも個別液室１５が形成される領域の方が大きくなっている。このような関係は、図１及び図２にも図示されている。
配線４２は、個別液室１５上の一部に形成されている。また配線４２は、平面視において個別液室１５の複数の辺のうちの一辺の中点上に少なくとも形成されており、該中点を基点ｂｐ（base point）としている。図中、個別液室１５の３つの辺（基点ｂｐをもつ辺を除いた辺）の中点をｍｐ１、ｍｐ３、ｍｐ４で表している。なお、ｍｐはmiddle pointを表す。ｍｐ２はｂｐに該当するため、図示を省略している。
図３Ｂは、基点ｂｐから個別液室１５の辺の中点ｍｐまでの距離Ｌを説明するための平面概略図である。本実施形態では、平面視における基点ｂｐから個別液室１５の他の辺の中点までの距離を距離Ｌとしている。個別液室１５の他の辺とあるのは、基点ｂｐをもつ辺を除くことを意味している。図示するように、基点ｂｐから辺１５－１までの距離ＬをＬ１、基点ｂｐから辺１５－３までの距離ＬをＬ３、基点ｂｐから辺１５－４までの距離ＬをＬ４で示している。
本実施形態では、距離Ｌが最も大きい辺と距離Ｌが最も小さい辺を見出す。そして、距離Ｌが最も大きい辺と距離Ｌが最も小さい辺における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離が所定の関係を満たすことが重要である。
本実施形態では、距離Ｌが最も大きい辺における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＡとし、距離Ｌが最も小さい辺における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＢとする。本例の場合、距離Ｌが最も大きい辺は辺１５－１が該当し、これは個別液室１５が有する２つの短い辺のうちの一つである。また、本例の場合、距離Ｌが最も小さい辺は辺１５－３及び辺１５－４が該当し、これは個別液室１５が有する長い辺である。
本例では、配線４２が個別液室１５の短い辺１５－２上に形成されているが、これに限られず、配線４２は、個別液室１５の長い辺１５－３又は辺１５－４上に形成されていてもよい。この場合、辺１５－３の中点ｍｐ３又は辺１５－４の中点ｍｐ４が基点ｂｐになり、基点ｂｐから個別液室１５の他の辺の中点までの距離Ｌを検討する。
図４は、図３Ａの破線ａの拡大図である。図示するように、圧電体２０の端部を符号２０ａで示しており、液室１５の端部を符号１５ａで示している。
図示するように、個別液室１５が有する２つの短い辺の他方の側（辺１５－１側）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離をＡとしている。また、個別液室１５が有する２つの長い辺の一方の側（辺１５－３側）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離をＢ１とし、長い辺の他方の側（辺１５－４）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離をＢ２としている。
なお、個別液室１５の一つの辺における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離が、箇所によって異なる値になっている場合、複数個所の数値により平均値を求め、この平均値を圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離としてもよい。換言すると、ＡとＢは平均値であってもよい。
本実施形態におけるＡとＢの関係は、
Ａ＜Ｂ
を満たしている。このような関係を満たすことにより、圧電体２０に引張応力を印加せず、信頼性を高めることができる。更に吐出滴のサイズを大きくすることができる。
また本実施形態では、本例のように、距離Ｌが最も小さい辺は複数あってもよい。本例において、辺１５－３と辺１５－４は距離Ｌが最も小さい辺に該当している。この場合、該当する全ての辺で上記の式を満たす。すなわち、
Ａ＜Ｂ１、かつ、Ａ＜Ｂ２
を満たすようにする。
なお、距離Ｌが最も大きい辺は複数あってもよい。この場合、該当する全ての辺でＡ＜Ｂを満たすようにする。
本発明者は、鋭意検討を行ったところ、ＡとＢが上記の関係を満たすことで上記の効果が得られることがわかり本発明に至った。これについて以下説明する。
本例では、個別液室が平面視で矩形状（長方形）であり、２つの短い辺のうちの一方の側に配線が形成されている。この場合、長手方向（Ｘ軸方向）における振動板の変位を示した変位分布が非対称になる。この変位分布は、配線の有無に加え、圧電体の端部と個別液室の端部との距離にも依存する。個別液室が開口し、かつ、圧電体が存在しない振動板の箇所が広ければ広いほど、振動板の変位が大きくなる。
図５は、ある電圧を入力したときの振動板の変位分布の一例を示す図である。横軸は、個別液室の長手方向（Ｘ軸方向）における個別液室の中心Ｏからの距離［μｍ］であり、縦軸は、振動板の変位［μｍ］である。図示されるように、振動板の変位分布は非対称になっている。これは、例えば個別液室の短い辺のうちの一方の側に配線が形成されていることによるものである。
また、図５では、個別液室１５の短い辺の他方の側（辺１５－１側）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離、すなわちＡを変更した場合の変位分布を示している。ここでは、Ａを１．５μｍ、４．５μｍ、９．５μｍに変更した場合の変位分布を示している。Ａの値が大きくなるほど、－５０μｍ～－１２０μｍ付近で、振動板の変位が大きくなっている。すなわち、この３つの例では、Ａ＝９．５μｍの場合、振動板の変位が大きくなっている。
これは、圧電体の端部と個別液室の端部との距離が長くなるほど、振動板に対する縦方向の応力がかかりづらくなり、振動板の変位が大きくなると考えられる。しかし、振動板の変位が大きくなると、圧電体に生じる引張応力が大きくなり、圧電体の耐久性を向上させにくくなる。圧電体の耐久性が向上できないと、液体吐出ヘッドの信頼性を高めることができない。そのため、Ａの値をある程度に抑える必要がある。
一方、同駆動時間に対する印字面積を向上させるためには、吐出滴量は大きいことが好ましく、吐出滴量が大きいと吐出特性を向上させることができる。圧電体の端部と個別液室の端部との距離は、吐出滴量の大きさにも影響する。圧電体の端部と個別液室の端部との距離が長くなるほど、振動板の変位が大きくなるため、吐出滴量が大きくなる。そのため、吐出滴量の観点においても、圧電体の端部と個別液室の端部との距離を適切に選択することが求められる。
しかし、上記のように、個別液室１５の短い辺の他方の側（辺１５－１側）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離、すなわちＡについては、引張応力を抑える観点から大きくし過ぎないことが好ましい。換言すると、長手方向（Ｘ軸方向）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離は大きくし過ぎないことが好ましい。
また、図５ではわかりにくいかもしれないが、Ａの値が小さいほど変位の最大点が長手方向中心（Ｘ＝０）に近くなり、非対称性が低減される。例えば、Ａ＝１．５μｍの場合、最大変位の箇所が－５０μｍ付近になっており、最大変位の箇所を境にして左側と右側で似たような変位分布となる。これに対してＡ＝９．５μｍの場合、最大変位の箇所が－８０μｍ付近になっており、最大変位の箇所を境にして左側と右側とで変位分布の違いが、Ａ＝１．５μｍの場合に比べて大きくなっている。そのため、Ａ＝１．５μｍの方がＡ＝９．５μｍに比べて非対称性が低減されている。非対称性が増加すると吐出滴の曲がりにつながってしまう。この観点からしても、長手方向（Ｘ軸方向）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離は大きくし過ぎないことが好ましい。
そのため、吐出滴量を確保することを目的として、長手方向における圧電体の端部と個別液室の端部との距離を大きくするのではなく、別の構成により上記の目的を達成することが好ましい。そこで、短手方向（Ｙ軸方向）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離を調整することについて検討を行った。短手方向（Ｙ軸方向）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離は、長手方向の振動板の変位に影響しにくいため、吐出滴量を確保するために値を調整することが可能であると考えられる。
本発明者は種々のサンプルを用意し、測定及び検討を行った。
図６は、短手方向（Ｙ軸方向）における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離を変更したときの吐出滴量の大きさの関係の一例を示す図である。横軸は、短手方向における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離［μｍ］である。縦軸は、短手方向における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離を６．５μｍにして吐出したときの吐出滴量を１００％とし、この１００％から吐出滴量がどの程度の違いが生じるかを相対的に示したものである。
なお、図６の横軸は図４のＢ１又はＢ２に相当する。また、図６ではＢ１＝Ｂ２として測定した結果である。
図示するように、短手方向における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離が大きくなるほど、吐出滴量が大きくなっている。これは、短手方向における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離が大きくなることで、短手方向における振動板の変位が大きくなり、吐出適量（吐出滴のサイズ）が大きくなるものと考えられる。本発明者は、短手方向における圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離を、どの程度の値よりも大きくすれば満足する吐出適量が得られるか更に検討を行った。
圧電体の端部２０ａと個別液室の端部１５ａとの距離について、具体的な数値も考慮し、検討した。その結果、上述したようにＡとＢの関係がＡ＜Ｂを満たすことで、所期の効果が得られることがわかった。上記関係を満たすことで、圧電体２０に引張応力を印加せず、もしくは引張応力を低減できるため、圧電体２０の耐久性を高めることができ、信頼性を高めることができることがわかった。更に、上記関係を満たすことで、吐出滴量を大きくすることができ、吐出特性を向上できるということがわかった。本実施形態によれば、振動板の割れを抑制でき、かつ、吐出滴量を大きくすることができ、信頼性の向上と吐出特性の向上とを同時に実現することができる。また、長手方向における変位分布の非対称性を低減できるため、吐出曲がりを低減でき、この観点からも吐出特性を向上できる。
Ａ≧Ｂである場合、圧電体に生じる引張応力が大きくなり、良好な信頼性が得られないとともに、吐出滴量を大きくすることができない。また、本例のように、距離Ｌが最も小さい辺が２つある場合、Ａ≧Ｂ１又はＡ≧Ｂ２であると、同様に良好な結果が得られない。Ｂ１、Ｂ２ともにＡ＜Ｂの関係を満たすことを要する。
本実施形態において、Ａの下限値としては、特に制限されるものではないが、例えば、各層パターニング時のアラインメントズレを考慮し、１μｍ以上であることが好ましい。この場合、圧電体と個別液室が重なることにより、脆性材料である圧電体に応力がかかることで生じる信頼性低下を防止できる。
本実施形態において、Ｂの上限値としては、特に制限されるものではないが、例えば、２０μｍ以下であることが好ましい。この場合、圧電体の面積低下による圧力発生力の低下を防止できる。
距離Ｌが最も小さい辺が複数ある場合、各Ｂの値は同じであるか、もしくは略同じであることが好ましい。例えば上記の例では、Ｂ１とＢ２が同じ値、もしくは略同じ値であることが好ましい。この場合、短手方向の振動板の変位分布を対称にすることができ、圧電体に生じる短手方向の応力のばらつきを抑えることができる。これにより、信頼性を更に向上させることができる。
なお、距離Ｌが最も大きい辺が複数の場合、各Ａの値は同じであるか、もしくは略同じであることが好ましい。例えばＡ１、Ａ２などのように表される場合、Ａ１とＡ２が同じ値、もしくは略同じ値であることが好ましい。この場合、圧電体に生じる圧力のばらつきを抑えることができ、信頼性を更に向上させることができる。
本実施形態では、平面視（例えば図３Ａ及び図３Ｂ）において、個別液室１５及び圧電体２０の角部は湾曲形状を有していることが好ましい。このように個別液室１５及び圧電体２０の角部を湾曲形状にすることで、応力を分散させ信頼性を向上させることができる。なお、角部とは、２つの辺が接続する部分をいう。
個別液室１５の角部のうちの１つについて、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離の平均値をＣとしたとき、
前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部がある場合は、当該角部が、
Ａ＜Ｃ＜Ｂ
を満たすことが好ましい。これにより、圧電体の角部における応力負荷を和らげることができ、長期駆動時の信頼性を向上させることができる。
本例では、図３Ａに示すように、前記Ａを有する辺は辺１５－１が該当し、前記Ｂを有する辺は辺１５－３と辺１５－４が該当する。そのため、辺１５－１と辺１５－３が接続する角部と、辺１５－１と辺１５－４が接続する角部との両方がＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。
Ａ＜Ｃ＜Ｂを満たすことについて補足する。前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部については、このＡとこのＢについて、Ａ＜Ｃ＜Ｂを満たせばよい。換言すると、例えば、この角部が有する２辺とは別のＡやＢが、上記の式を満たしていなくてもよい。これについて図４を用いて説明する。辺１５－１と辺１５－３とが接続する角部のＣをＣ１１としたとき、Ａ＜Ｃ１１＜Ｂ１であれば上記の所期の効果が得られる。このとき、Ａ＜Ｃ１１＜Ｂ２であることが更に好ましいが、Ａ＜Ｃ１１＜Ｂ２を満たしていなくても上記の効果が得られる。また、辺１５－１と辺１５－４とが接続する角部についても同様に、Ａ＜Ｃ１２＜Ｂ２であれば上記の所期の効果が得られ、Ａ＜Ｃ１２＜Ｂ１であると更に好ましい。
なお、後述するように、前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部がない場合は、基点ｂｐを有する辺を一辺にもつ角部を除いた個別液室１５の角部の全てがＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。
上記Ｃについて、図７を用いて説明する。図７は、図３Ａの破線ｂの拡大図であり、１つの角部を拡大して模式的に示したものである。図示するように、圧電体２０の端部を符号２０ａで示しており、液室１５の端部を符号１５ａで示している。また、角部における湾曲形状を有する部分を符号Ｗで示している。
本実施形態では、Ａ＜Ｂであるため、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離は、箇所によって変化することが想定される。図中、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離について、例えばＣ１、Ｃ２、Ｃ３を図示している。この例では、Ｂ１からＡに向かって、すなわちＣ１、Ｃ２、Ｃ３の順に小さくなっている。本例では、例えばＣ１、Ｃ２、Ｃ３により平均値を求め、この平均値をＣとし（詳細にはＣ１１）、ＡやＢ１、Ｂ２と比較する。なお、平均値を求める際の圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離について、測定箇所の個数は適宜変更できる。
このように、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離が箇所によって相違している場合、平均値を求めてＡやＢ１、Ｂ２と比較することが好ましい。
また本実施形態において、個別液室１５には、共通液室１８に連通する流路との接続部が形成されており、この接続部の配置には好ましい箇所がある。すなわち、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺と対向する辺のうちの一つの辺の中央部分に、又は、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺と対向する２辺が接続する角部に、接続部１５ｂが形成されていることが好ましい。この場合、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺と対向する辺の振動板１３に印加される応力を分散させることができ、損傷が生じることを抑制できる。
これについて図８を用いて説明する。図８は、図３Ａと同様の平面概略図である。図中、個別液室１５が有する２つの短い辺の一方の側（辺１５－２側）に配線４２が形成されており、辺１５－２が基点ｂｐを有する辺になっている。本例では、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺１５－２と対向する辺１５－１の中央部分に、共通液室１８に連通する流路６８との接続部１５ｂが形成されている。接続部１５ｂは、例えば個別液室１５の隔壁を開口して形成される。
なお、本例において、流路６８は流体抵抗部１７の位置に相当する。また、中央部分とあるのは、換言すると、個別液室１５の中心部Ｏを通るＸ軸からＹ軸方向における接続部１５ｂの端部までの距離が、Ｙ軸方向の上側と下側とで等しくなることをいう。
接続部１５ｂが形成される好ましい箇所については、別の表現も可能である。
平面視における個別液室１５の形状を４以上の整数Ｎにより表されるＮ角形であるとしたとき、Ｎが偶数の場合、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺と対向する辺の中央部分に、共通液室１８に連通する流路６８との接続部が形成されていることが好ましい。また、Ｎが奇数の場合、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺と対向する辺のうちの２辺が接続する角部に、共通液室１８に連通する流路６８との接続部が形成されていることが好ましい。
本例のように、個別液室１５の形状が平面視で長方形である場合、基点ｂｐを有する辺と対向する辺は一つになるが、個別液室１５の形状が多角形である場合、基点ｂｐを有する辺と対向する辺は一つにならない場合がある。そのため、対向する辺のうちの一つの辺と記載している。
＜液体吐出ヘッドの作製例＞
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの作製例について説明する。
（ａ）アクチュエータ基板１００として面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば板厚４００μｍ）上に振動板１３を成膜する。
振動板１３としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、さらにアモルファス層の３層を積層した構造にすることが好ましい。このとき、シリコン酸化膜は圧縮応力を示し、シリコン窒化膜は引張応力を示す。
振動板１３の作製方法としては、例えばＬＰ－ＣＶＤ法を用いることができる。
振動板１３の膜厚は、応力が所望の値になるように適宜選択することができる。
アモルファス層としては、例えばシリコン酸化膜、アルミナが好ましい。これらの場合、上部に成膜されるＰＺＴに含まれるＰｂをトラップしやすくなる。Ｐｂ拡散を確実に防止するという観点から、アモルファス層の膜厚は４０ｎｍ以上であることが好ましい。
次いで、振動板１３上に、例えば、ＴｉＯ２とＰｔからなる下部電極１０をスパッタ法で各々２０ｎｍと１６０ｎｍ成膜する。
（ｂ）次いで、下部電極１０上に圧電体２０としてＰＺＴを例えばスピンコートで複数回に分けて成膜し、最終的に２μｍ厚成膜する。次いで、ＳＲＯとＰｔからなる上部電極１１をスパッタ法で各々４０ｎｍと１００ｎｍ成膜する。
圧電体２０の成膜方法は、スピンコートを用いるゾルゲル法に限らず、例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、あるいはインクジェット法等などで成膜してもよい。
ここでは一例として、ゾルゲル法で成膜した場合の方法を示す。
まずＰＺＴの配向を制御するためのシード層としてＰｂＴｉＯ３をスピンコートにより成膜する。さらにＰＺＴ前駆体をスピンコートにより成膜する。この時、ＰＺＴ前駆体の乾燥温度は１２０℃、仮焼温度は３８０℃、本焼温度は７００℃とする。これらの温度は、適宜変更可能である。
そして、リソエッチ法により、後に形成する個別液室１５に対応する位置に圧電素子１２と上部電極１１を形成する。また接合部４８に対応する位置に圧電素子１２を形成する。
（ｃ）次いで、下部電極１０、圧電体２０と後に形成する引き出し配線４２とを絶縁するために層間絶縁膜４５を成膜する。
層間絶縁膜４５は、例えばプラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２膜を１０００ｎｍ成膜する。層間絶縁膜は、圧電素子１２や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマＣＶＤ法のＳｉＯ２以外の膜でもよい。
次いで、上部電極１１と引き出し配線４２とを接続する接続孔をリソエッチ法で形成する。ここで図示していないが、下部電極１０も引き出し配線４２と接続する場合は、同様に接続孔を形成する。
（ｄ）次いで、配線４２として、例えばＴｉＮ／Ａｌを各々膜厚３０ｎｍ／３μｍをスパッタ法で成膜する。上部電極１１、あるいは下部電極１０の材料であるＰｔは、接続孔の底部で、引き出し配線４２の材料であるＡｌと直接接することにより、後の工程による熱履歴で合金化する。そのため、ＴｉＮは、体積変化によるストレスによる膜剥がれ等を防止するために、合金化を防ぐバリア層として適用している。
また、後の支持基板２００との接合部４８となる箇所にも配線４２を形成する。
（ｅ）次いで、パッシベーション膜５０として、例えばプラズマＣＶＤ法でシリコン窒化膜を１０００ｎｍ厚成膜する。
（ｆ）次いで、リソエッチ法で、引き出し配線４２の引き出し配線パッド部４１とアクチュエータ部及び共通液体供給路１９の開口を行う。
（ｇ）次いで、リソエッチ法により、共通液体供給路１９、後の共通液室１８部になる箇所の振動板１３を除去する。
（ｈ）次いで、アクチュエータ部に対応した位置にリソエッチ法によりザグリ６７を設け、本流液室と支流液室を形成する。これにより支持基板２００を作製する。この時、例えばドライエッチング法によりＳｉ加工を行う。
次いで、支持基板２００とアクチュエータ基板１００を、接合部４８を介して接着剤４９で接合する。接着剤は、一般的な薄膜転写装置により、支持基板２００側に厚さ１μｍ程度塗布している。
次いで、個別液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成するためにアクチュエータ基板１００を所望の厚さｔ（例えば厚さ８０μｍ）になるように、公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
（ｉ）次いで、リソ法により、個別液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７以外の隔壁部をレジストで被覆する。次いで、ＩＣＰエッチャーを用いたドライエッチで個別液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成する。また、長手方向の一方の端部（１５－２側）には上部電極１１へ電圧を供給するための引き出し配線４２が成膜されている。
上記において、図４等に示すように、Ａ＜Ｂ１、かつ、Ａ＜Ｂ２を満たすように個別液室１５及び圧電体２０を形成する。また、本実施形態における好ましい構成例として、個別液室１５の４つの角部が湾曲形状を有するように、また圧電体２０が個別液室１５の角部に対応してそれぞれ湾曲形状となる４つの角部を有するように形成する。
（ｊ）次いで、別に形成した各個別液室１５に対応した位置にノズル１６を開口したノズル基板３００を接合する。このようにすることで液体吐出ヘッド１を作製することができる。
＜実施例２＞
次に、本実施形態の他の例について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。
上記実施形態では、平面視における個別液室１５及び圧電体２０の形状を矩形状としていたが、本発明はこれに限られず、個別液室１５及び圧電体２０は、平面視において４辺以上の辺からなる多角形である。
図９Ａに、平面視における個別液室１５及び圧電体２０が５角形である場合の例を示す。図示するように、本例の個別液室１５は、５つの辺として辺１５－１１～辺１５－１５を有している。辺１５－１５の中点を基点ｂｐとしており、他の辺の中点をｍｐ１１～ｍｐ１４としている。基点ｂｐから個別液室１５の他の辺の中点までの距離（距離Ｌ）をＬ１１～Ｌ１４で示している。
本例において、距離Ｌが最も大きい辺は、辺１５－１１と辺１５－１２が該当し、距離Ｌが最も小さい辺は、辺１５－１３と辺１５－１４が該当する。本例では、辺１５－１１における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＡ１１とし、辺１５－１２における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＡ１２としている。また、辺１５－１３における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＢ１３とし、辺１５－１２における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＢ１４としている。
本例において、ＡとＢの関係は、該当する全ての辺でＡ＜Ｂを満たすようにする。
すなわち、
Ａ１１＜Ｂ１３
Ａ１１＜Ｂ１４
Ａ１２＜Ｂ１３
Ａ１２＜Ｂ１４
を全て満たすようにする。この場合、上記実施形態で説明した所期の効果が得られる。
本例においても、距離Ｌが最も大きい辺が１つであってもよいし、距離Ｌが最も小さい辺が１つであってもよい。例えば、Ｌ１１＞Ｌ１２の場合、距離Ｌが最も大きい辺は辺１５－１のみになる。また、Ｌ１３＞Ｌ１４の場合、距離Ｌが最も小さい辺は辺１５－４のみになる。Ｌ１１＞Ｌ１２、かつ、Ｌ１３＞Ｌ１４の場合、Ａ１１＜Ｂ１４を満たせばよい。逆も同様に、Ｌ１１＜Ｌ１２、かつ、Ｌ１３＜Ｌ１４の場合、Ａ１２＜Ｂ１３を満たせばよい。なお、個別液室１５の形状が５角形の場合、Ａ及びＢが複数存在するのは、正５角形の場合である。
また本例においても上記の例と同様に、個別液室１５及び圧電体２０の角部は湾曲形状を有していることが好ましい。また、本例においても、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離の平均値ＣがＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。
本例では、前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部があるため、この場合は、当該角部がＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。すなわち、Ａ１１を有する辺１５－１１とＢ１３を有する辺１５－１３とが接続する角部において、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離の平均値Ｃ１３は、Ａ１１＜Ｃ１３＜Ｂ１３を満たすことが好ましい。
また、Ａ１２を有する辺１５－１２とＢ１４を有する辺１５－１４とが接続する角部において、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離の平均値Ｃ１４は、Ａ１２＜Ｃ１４＜Ｂ１４を満たすことが好ましい。
また、Ａ１１を有する辺１５－１１とＢ１３を有する辺１５－１３とが接続する角部では、Ａ１１＜Ｃ１３＜Ｂ１３を満たすことで上記の所期の効果が得られる。そのため、Ａ１１＜Ｃ１３＜Ｂ１４やＡ１２＜Ｃ１３＜Ｂ１３を満たすことは更に好ましいが、これらを満たしていなくても好ましい構成である。
本例において、共通液室１８に連通する流路６８との接続部１５ｂを個別液室１５に形成する場合、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺１５－１５と対向する辺のうちの２辺（辺１５－１１と辺１５－１２）が接続する角部に接続部１５ｂが形成されていることが好ましい。図９Ｂに、本例において接続部１５ｂが形成された場合の例を説明するための平面概略図を示す。図示するように、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺１５－１５と対向する辺のうちの２辺が接続する角部（辺１５－１１と辺１５－１２が接続する角部）に接続部１５ｂが形成されている。
＜実施例３＞
次に、本実施形態の更に他の例について説明する。
図１０Ａに、平面視における個別液室１５及び圧電体２０が６角形である場合の例を示す。図示するように、本例の個別液室１５は、６つの辺として辺１５－２１～辺１５－２６を有している。辺１５－２６の中点を基点ｂｐとしており、他の辺の中点をｍｐ２１～ｍｐ２５としている。基点ｂｐから個別液室１５の他の辺の中点までの距離（距離Ｌ）をＬ２１～Ｌ２５で示している。
本例では、距離Ｌが最も大きい辺は辺１５－２１が該当し、距離Ｌが最も小さい辺は辺１５－２４と辺１５－２５が該当する。本例では、辺１５－２１における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＡ２１としている。また、辺１５－２４における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＢ２４とし、辺１５－２５における個別液室１５の端部と圧電体２０の端部との距離をＢ２５としている。
本例において、ＡとＢの関係は、該当する全ての辺でＡ＜Ｂを満たすようにする。
すなわち、
Ａ２１＜Ｂ２４
Ａ２１＜Ｂ２５
を全て満たすようにする。この場合、上記実施形態で説明した所期の効果が得られる。
本例においても、距離Ｌが最も大きい辺が１つであってもよいし、距離Ｌが最も小さい辺が１つであってもよい。
また本例においても上記実施形態と同様に、個別液室１５及び圧電体２０の角部は湾曲形状を有していることが好ましい。また、本例においても、湾曲形状を有する部分における圧電体２０の端部と個別液室１５の端部との距離の平均値ＣがＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。
本例では、前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部がないため、この場合は、基点ｂｐを有する辺１５－２６を一辺にもつ角部を除いた個別液室１５の角部の全てがＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。
なお、基点ｂｐを有する辺１５－２６を一辺にもつ角部は、辺１５－２４と辺１５－２６とが接続する角部（紙面左下）と、辺１５－２５と辺１５－２６とが接続する角部（紙面右下）が該当する。これら２つの角部を除いた４つの角部全てがＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすことが好ましい。
例えば、
Ａ２１＜Ｃ２２＜Ｂ２４・・・（１）
Ａ２１＜Ｃ２４＜Ｂ２４・・・（２）
Ａ２１＜Ｃ２３＜Ｂ２５・・・（３）
Ａ２１＜Ｃ２５＜Ｂ２５・・・（４）
を全て満たすことが好ましい。ただし、該当する角部の全てがＡ＜Ｃ＜Ｂを満たすとあるのは、上記（１）～（４）を全て満たす場合に限られない。例えば、
Ａ２１＜Ｃ２２＜Ｂ２５・・・（５）
Ａ２１＜Ｃ２４＜Ｂ２５・・・（６）
Ａ２１＜Ｃ２３＜Ｂ２４・・・（７）
Ａ２１＜Ｃ２５＜Ｂ２４・・・（８）
を全て満たす場合も好ましい構成である。該当する角部の全てがＡ＜Ｃ＜Ｂの関係を有していれば所期の効果が得られる。
また、共通液室１８に連通する流路６８との接続部１５ｂを個別液室１５に形成する場合、図８と同様にすることが好ましい。すなわち、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺１５－２６と対向する辺１５－２１の中央部分に接続部１５ｂが形成されていることが好ましい。図１０Ｂに、本例において接続部１５ｂが形成された場合の例を説明するための平面概略図を示す。図示するように、個別液室１５における基点ｂｐを有する辺１５－２６と対向する辺１５－２１に接続部１５ｂが形成されている。
（液体を吐出する装置、液体吐出ユニット）
次に、本実施形態の液体を吐出する装置の一例について、インクジェット記録装置を例に挙げて説明する。図１１、図１２に本例のインクジェット記録装置９０を示す。
このインクジェット記録装置９０は、例えば、キャリッジ９８、液体吐出ヘッド１、印字機構部９１等を有する。キャリッジ９８は、装置本体の内部に走査方向に移動可能である。液体吐出ヘッド１は、上記の本実施形態の液体吐出ヘッドを用いることができ、例えばキャリッジ９８に搭載される。印字機構部９１は、液体吐出ヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される。
装置本体の下方部には、前方側から多数枚の用紙９２を積載可能な給紙カセット９３（或いは給紙トレイでもよい）を抜き差し自在に装着されている。また、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を有していてもよい。給紙カセット９３あるいは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって所要の画像を記録する。その後、後面側の装着された排紙トレイ９５に排紙する。
印字機構部９１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９６と従ガイドロッド９７とキャリッジ９８を主走査方向に摺動自在に保持する。このキャリッジ９８には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッド１を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、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９８には、液体吐出ヘッド１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９９を交換可能に装着している。
インクカートリッジ９９は、上方に大気と連通する大気口、下方には液体吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられている。インクカートリッジ９９の内部には、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液体吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
液体吐出ヘッド１としては、各色の液体吐出ヘッド１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個の液体吐出ヘッドとしてもよい。
キャリッジ９８は、後方側（用紙搬送下流側）を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側）を従ガイドロッド９７に摺動自在に載置している。このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター１０１で回転駆動される駆動プーリ１０２と従動プーリ１０３との間にタイミングベルト１０４を張装している。このタイミングベルト１０４をキャリッジ９８に固定しており、主走査モーター１０１の正逆回転によりキャリッジ９８が往復駆動される。
本例の装置は、給紙カセット９３にセットした用紙９２を液体吐出ヘッド１に下方側に搬送するために、給紙ローラー１０５及びフリクションパッド１０６と、ガイド部材１０７と、搬送ローラー１０８と、先端コロ１１０とを有している。
給紙ローラー１０５及びフリクションパッド１０６は、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する。ガイド部材１０７は、用紙９２を案内する。搬送ローラー１０８は、給紙された用紙９２を反転させて搬送する。先端コロ１１０は、搬送ローラー１０８の周面に押し付けられる搬送コロ１０９及び搬送ローラー１０８からの用紙９２の送り出し角度を規定する。また、搬送ローラー１０８は、副走査モーターによってギア列を介して回転駆動される。
本例の装置は、用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を有している。印写受け部材１１１は、キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラー１０８から送り出された用紙９２を液体吐出ヘッド１の下方側で案内する。
印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１３が設けられている。さらに、用紙９２を排紙トレイ９５に送り出す排紙ローラー１１４及び拍車１１５と、排紙経路を形成するガイド部材１１６、１１７とが配設されている。
このインクジェット記録装置９０で記録する際には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１を駆動させる。例えば、停止している用紙９２にインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙９２を所定量搬送した後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙９２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９２を排紙する。
キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液体吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７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９８は、印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動される。そして、キャッピン手段で液体吐出ヘッド１をキャッピングして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、安定した吐出状態を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャピング手段で液体吐出ヘッド１の吐出出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段により吐出口からインクとともに気泡等を吸出する。これにより、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。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された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。
このインクジェット記録装置９０は本実施形態の液体吐出ヘッド１を搭載しているので、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。上記では、インクジェット記録装置９０に液体吐出ヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液体吐出ヘッド１を適用してもよい。
次に、本発明の液体を吐出する装置の他の実施形態について説明する。以下、本発明の液体を吐出する装置の一例として記録装置を例に挙げて説明する。
本発明の液体吐出ヘッドは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／複合機、立体造形装置、バイオプリンターなどに使用することができる。
本発明において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、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。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、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、幾何学模様などの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。また、記録装置には、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、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。更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、Ａ０サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の例について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は同装置の要部平面説明図、図１４は同装置の要部側面説明図である。
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズル１６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置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズル１６が形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１５を参照して説明する。図１５は同ユニットの要部平面説明図である。
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１６を参照して説明する。図１６は同ユニットの正面説明図である。
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、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だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
また、「液体を吐出する装置」は、吐出され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、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイル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、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、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などが含まれる。
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。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、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
例えば、液体吐出ユニットとして、図１４で示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図１５で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
また、液体吐出ユニットとして、図１６で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
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ような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）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。
１０ 下部電極
１１ 上部電極
１２ 圧電素子
１３ 振動板
１４ 隔壁
１５ 個別液室
１５ａ 個別液室端部
１５ｂ 接続部
１５－１、１５－２ 個別液室の短い辺
１５－３、１５－４ 個別液室の長い辺
１６ ノズル
１８ 共通液室
１９ 共通液体供給路
２０ 圧電体
２０ａ 圧電体端部
４２ 配線
４５ 層間絶縁膜
４８ 接合部
４９ 接着剤
６８ 流路
１００ アクチュエータ基板
２００ 支持基板
３００ ノズル基板
特開２０１５－６７５８号公報 特開２００７－２９６８６４号公報

Claims (8)

  1. 液室基板と、
    前記液室基板上に形成された振動板と、
    前記振動板上に形成された下部電極と、
    前記下部電極上に形成された圧電体と、
    前記圧電体上に形成された上部電極と、
    前記圧電体を駆動させるための配線と、
    ノズルを有するノズル基板とを有する液体吐出ヘッドであって、
    前記液室基板は、前記振動板を挟んで前記圧電体と対向する位置に形成された個別液室を有し、
    前記個別液室及び前記圧電体は、平面視において４辺以上の辺からなる多角形であり、
    前記配線は、前記個別液室上の一部に形成されており、かつ、平面視において前記個別液室の複数の辺のうちの一辺の中点上に少なくとも形成されており、該中点を基点とし、
    平面視における前記基点から前記個別液室の他の辺の中点までの距離を距離Ｌとし、距離Ｌが最も大きい辺における前記個別液室の端部と前記圧電体の端部との距離をＡとし、距離Ｌが最も小さい辺における前記個別液室の端部と前記圧電体の端部との距離をＢとしたとき、
    Ａ＜Ｂ
    を満たすことを特徴とする液体吐出ヘッド。
    ただし、距離Ｌが最も大きい辺が複数の場合、該当する全ての辺で上記の式を満たし、距離Ｌが最も小さい辺が複数の場合、該当する全ての辺で上記の式を満たす。
  2. 平面視において、前記個別液室及び前記圧電体の角部は湾曲形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記個別液室の角部のうちの１つについて、湾曲形状を有する部分における前記圧電体の端部と前記個別液室の端部との距離の平均値をＣとしたとき、
    前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部がある場合は、当該角部が、
    Ａ＜Ｃ＜Ｂ
    を満たし、
    前記Ａを有する辺と前記Ｂを有する辺とが接続する角部がない場合は、前記基点を有する辺を一辺にもつ角部を除いた前記個別液室の角部の全てが、
    Ａ＜Ｃ＜Ｂ
    を満たすことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記個別液室における前記基点を有する辺と対向する辺の中央部分に、又は、前記個別液室における前記基点を有する辺と対向する辺のうちの２辺が接続する角部に、共通液室に連通する流路との接続部が形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記個別液室は、平面視において矩形状であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
  6. 請求項１～５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。
  7. 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ユニット。
  8. 請求項１～５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６若しくは７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。
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