JP6701784B2 - 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

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。

一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ、ある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、例えばインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。

液体吐出ヘッドは、インクなどの液体の液滴を吐出するノズルと、このノズルに連通し液体を収容した液室（圧力室、加圧室、吐出室などとも称される。）と、圧電素子などの電気機械変換素子とを備えた構成が知られている。この液体吐出ヘッドでは、圧電素子に電圧が印加されることにより圧電素子は液室の壁の一部を形成する振動板を変形させるように振動し、その振動板の変形により液室内の液体が加圧され、ノズルから液滴を吐出させることができる。

液体吐出ヘッドにおける液室を有するアクチュエータ基板において、液室の高さは１００μｍ程度であるが、アクチュエータ基板を液室高さまで薄くするとその後の工程でのハンドリング（処理装置内の搬送や、工程間搬送等）でアクチュエータ基板が割れやすく、安定した生産ができない。そこで、アクチュエータ基板を薄くする前に液流路等が形成された支持基板を接着剤で接合し、アクチュエータ基板の補強が行われている。

アクチュエータ基板におけるアクチュエータ部（振動板と圧電素子）は可動部であるため、支持基板と直接接しないように、隣接する液室を隔てる液室隔壁上を圧電素子面よりも凸形状になるようにし、この凸部と支持基板の接合面が接するようにしている。

しかし、支持基板側に薄膜転写技術を用いて、所定の厚さの接着剤を形成し、その後アクチュエータ基板と一般的な接合技術で接合する際、アクチュエータ基板の凸部と接合した接着剤が接合面からはみ出て、アクチュエータ部で固化することがある。アクチュエータ部で接着剤が固化すると、振動板の変位を抑制してしまい、本来の特性を得ることができず、アクチュエータ間で特性のバラツキが生じる。そのために、このアクチュエータを具備した液体吐出ヘッドでは、所望する液体吐出特性が安定に且つ高精度に確保できないという問題点があった。

特許文献１では、接合部の支持基板側に凹部を持たせることで接着剤の流れ出しを防止している。しかし、接合面積の低下に繋がり接合強度が低下することが懸念される。また液体吐出ヘッドとして重要である基板剛性が低下する懸念がある。

特許文献２では、アクチュエータ基板側に接着剤をせき止めるための堤防を設けて接着剤の流れ出しを防止している。しかし、基板上に余分な構造体が必要になることから、単位面積当たりのノズル密度が低下するなど微細化する上で障害になりうる。また、パターンを細くしすぎるとパターン倒れが発生し不良となる。

特許文献３では、アクチュエータ基板において支持基板と接合する部分に、余剰接着剤の溜まり部となる溝を設けて、接着剤が流れ出ることを防止している。しかし、接着剤が流れ出ることについては更なる改善が望まれている。

本発明は、アクチュエータ基板と支持基板における接合部分の接着剤のはみ出しを抑制し、変位量を安定して確保でき、高精度で安定した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、本発明は、共通液室、該共通液室に連通する加圧液室、該加圧液室の一側を覆う振動板、及び、前記加圧液室と対向して設けられた圧電素子を有するアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板の前記圧電素子側に、前記アクチュエータ基板と接着剤で前記接着剤を介して接合された支持基板と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記支持基板は、前記アクチュエータ基板と接合する接合部を有し、該接合部は、前記アクチュエータ基板側にラウンド形状又はテーパー形状を有し、前記アクチュエータ基板は、前記支持基板の接合部と接合する部分であって前記振動板上に凹部を有し、該凹部で前記接着剤を介して前記接合部と接合し、前記凹部は、前記支持基板の接合部の側壁における少なくとも一部と、前記凹部の側壁における少なくとも一部とが前記接着剤を介して接合するように形成されているとともに、該凹部の最上面は前記支持基板の接合部と接合しないことを特徴とする。

本発明によれば、アクチュエータ基板と支持基板における接合部分の接着剤のはみ出しを抑制し、変位量を安定して確保でき、高精度で安定した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模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す他の模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。 画像形成装置の構成の一例を示す斜視図である。 画像形成装置の構成の一例を示す側面図である。

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）
本発明は、共通液室、該共通液室に連通する加圧液室、該加圧液室の一側を覆う振動板、及び、前記加圧液室と対向して設けられた圧電素子を有するアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板の前記圧電素子側に、前記アクチュエータ基板と接着剤で接合された支持基板と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記支持基板は、前記アクチュエータ基板と前記接着剤を介して接合する接合部を有し、該接合部は、前記アクチュエータ基板側にラウンド形状又はテーパー形状を有していることを特徴とする。以下詳細を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態における加圧液室１５の短手方向の断面模式図であり、図２は、同実施形態における加圧液室１５の長手方向の断面模式図である。
図１、図２に示すように、本実施形態に係る液体吐出ヘッドは、アクチュエータ基板１００に、共通液室１８、加圧液室１５、振動板１３、液体を吐出させるためのエネルギーを発生する圧電素子１２を形成している。
また、共通液室１８に連通する各加圧液室１５は加圧液室隔壁１４で仕切られている。圧電素子１２は電気機械変換膜２０が共通電極１０、個別電極１１に挟まれてなり、各電極層に配線層４２（引き出し配線）を積層し電圧を印加する。加圧液室１５は、一側を振動板１３により覆われ、他側をノズル基板３００により覆われることにより形成されている。
これらアクチュエータ基板１００、支持基板２００、ノズル基板３００を接合することにより、液体吐出ヘッドが形成されている。

このように形成された液体吐出ヘッドにおいては、各加圧液室１５内に液体、例えば記録液（インク）が満たされ、制御部から画像データに基づいて、吐出を行うノズル１６に対応する個別電極１１に対して、発振回路により、引き出し配線、層間絶縁膜に形成された接続孔（図示せず）を介して例えば２０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧パルスを印加することにより、圧電素子１２は、電歪効果により圧電素子１２そのものが振動板１３と平行方向に縮むことにより、振動板１３が加圧液室１５方向に撓む。

これにより、加圧液室１５内の圧力が急激に上昇して、加圧液室１５に連通するノズル１６から記録液が吐出する。次にパルス電圧印加後は、縮んだ圧電素子１２が元に戻ることから撓んだ振動板１３は元の位置に戻るため、加圧液室１５内が共通液室１８内に比べて負圧となり、外部から液体供給口６６を介して供給されているインクが共通液体供給路１９、共通液室１８から流体抵抗部１７を介して加圧液室１５に供給される。これを繰り返すことにより、液体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被記録媒体（用紙）に画像を形成する。

図に示すように、アクチュエータ基板１００と支持基板２００は接着剤４９により接合されている。ここで、本実施形態における支持基板２００は、アクチュエータ基板１００と接合する接合部４８を有しており、接合部４８は、アクチュエータ基板１００側にラウンド部７０（ラウンド形状）を有している。なお、図１の接合部４８はラウンド形状を有しているが、これはテーパー形状であってもよい。これについては後述する。
本実施形態の接合部４８はラウンド部７０を有しており、余剰の接着剤４９がラウンド形状の部分を通り、基板の垂直方向、すなわち支持基板２００側に流れるため、振動板１３に接着剤４９がはみ出さないようになっている。

従来技術では、アクチュエータ基板と支持基板を接着剤により接合する際、余剰接着剤が基板の平行方向に流れ出し、振動板領域に達してしまうという問題がある。振動板領域に接着剤が到達してしまうと、接着剤が振動板領域に到達してしまった箇所に対応する振動変位が悪化してしまう。このため、場所によって振動変位が良好な箇所と不良な箇所が発生し、液体吐出ヘッドにおける振動変位のばらつきが生じてしまう。これにより、吐出性のばらつきが生じてしまい、安定した変位量を有し、信頼性の高い液体吐出ヘッドが実現できない。

これに対し本発明は、支持基板の接合部にラウンド形状又はテーパー形状があることを特徴とする。これにより、アクチュエータ基板と支持基板を接着剤により接合する際、従来に比べて、余剰接着剤は支持基板の接合部におけるラウンド形状部分やテーパー形状部分を通り、基板の垂直方向、特に支持基板側へと流れやすくなる。このため、余剰接着剤が基板の平行方向に流れ出すことを抑制することができ、接合部分の接着剤のはみ出しを抑制することができる。接着剤のはみ出しが抑制されることにより、振動板領域に接着剤が到達しないため、振動変位のばらつきを防止することができ、変位量を安定して確保することができるとともに、高精度で信頼性の高い液体吐出ヘッドを実現することができる。

また、本発明ではアクチュエータ基板と支持基板の接合部分からの接着剤のはみ出しを抑制できるため、ノズル密度を高くすることができる。そのため、ノズル密度の低下に起因する接合強度低下／基板剛性低下を抑制でき、高い信頼性に加え、高ノズル密度でかつ高剛性である液体吐出ヘッドを得ることができる。

ラウンド部７０の形状としては、本発明の効果が得られる範囲で適宜変更することが可能である。そのため、一概には規定できないが、例えば、ラウンド部７０の曲率半径／支持基板の接合幅が、１／２〜１／１０となる範囲が好ましい。上記範囲である場合、接着剤のはみ出しをより抑制することができる。

＜＜液体吐出ヘッドの製造＞＞
本実施形態における液体吐出ヘッドの製造の一例について図１を参照しつつ説明する。

（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。この振動板１３は、振動板としての機能と後のプロセス整合性を確保していれば、単層、積層膜のどちらでもかまわない。例えば、振動板の材料として、ＬＰ−ＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ）法でシリコン酸化膜、ポリシリコン膜、あるいはアモルファスシリコン膜、シリコン窒化膜として、これらを所望の振動板剛性になるように積層に成膜する。プロセス整合性、振動板剛性、及び振動板１３全体の応力を鑑みて、積層数は、３〜７層程度が好ましい。後の共通電極１０との密着性を確保するために振動板１３の最上層は、ＬＰ−ＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜とする。その後、例えば、ＴｉＯ_２とＰｔからなる共通電極１０層をスパッタ法で各々例えば２０ｎｍと１６０ｎｍ成膜する。

（ｂ）次に共通電極１０上に電気機械変換膜２０としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を例えばスピンコート法で複数回に分けて成膜し、最終的に２μｍ厚で成膜する。次にＳＲＯとＰｔからなる個別電極１１をスパッタ法で各々例えば４０ｎｍと１００ｎｍで成膜する。
ここで、圧電素子１２の成膜方法は、スピンコート法に限らず、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、ゾルゲル法、あるいはインクジェット法等などで成膜してもよい。そして、リソグラフィーエッチング法により、後に形成する加圧液室１５に対応する位置に電気機械変換膜２０と個別電極１１を形成する。なお、接合部４８の位置とは別の箇所に、対応する圧電素子１２を形成する。

（ｃ）次に共通電極１０、電気機械変換膜２０と後に形成する配線層４２（引き出し配線）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ＳｉＯ_２膜を１０００ｎｍ成膜する。層間絶縁膜４５は、電気機械変換膜２０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ＳｉＯ_２以外の膜でもよい。
次に個別電極１１と配線層４２とを接続する接続孔をリソグラフィーエッチング法で形成する。ここで図示していないが、共通電極１０も配線層４２と接続する場合は、同様に接続孔を形成する。

（ｄ）次に配線層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。ＴｉＮは、接続孔の底部で個別電極１１、あるいは共通電極１０の材料であるＰｔと、配線層４２の材料であるＡｌとが直接接することに起因する、後の工程による熱履歴で合金化することを防ぐバリア層として適用している。合金化すると、体積変化によるストレスによる膜剥がれ等が発生してしまう。また、支持基板２００の接合部４８と接合する箇所にも配線層４２を形成する。

（ｅ）次に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厚で成膜する。

（ｆ）その後、リソグラフィーエッチング法で、配線層４２の引き出し配線パッド部４１と圧電素子１２、及び共通液体供給路１９の開口を行う。

（ｇ）次にリソグラフィーエッチング法により、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）次に圧電素子１２に対応した位置に、リソグラフィーエッチング法によりザグリ６７及びラウンド部７０を形成した支持基板２００と、アクチュエータ基板１００とを接着剤４９で接合する。このとき、支持基板２００の接合部４８が接着剤４９を介してアクチュエータ基板１００と接合するように位置を合わせる。
なお、支持基板２００の接合部４８をラウンド形状にするには、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能であるが、例えばラウンド形状とする部分にグレースケールマスクを適用し、リソグラフィーエッチング法によりパターンを得ることができる。

本実施形態において接着剤４９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。接着剤の厚さは特に制限されるものではなく、適宜変更が可能であり一概にはいえないが、例えば０．５〜４．０μｍが好ましい。また、接着剤４９としては特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能であり、公知の接着剤を用いることができる。

その後、加圧液室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）次にリソグラフィー法により、加圧液室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。その後、アルカリ溶液（ＫＯＨ溶液、あるいはＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide）溶液）で異方性ウェットエッチングを行い、加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成する。
なお、アルカリ溶液による異方性ウェットエッチング以外にＩＣＰエッチャーを用いたドライエッチングで加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成してもよい。

（ｊ）次に、各加圧液室１５に対応する位置にノズル１６を設けたノズル基板３００をアクチュエータ基板１００に接合し、液体吐出ヘッドが完成する。

本実施形態では、アクチュエータ基板１００と支持基板２００を接着剤４９を用いて加圧接合しているため、接合部から接着剤４９がはみ出しやすいが、支持基板２００のラウンド部７０を設けることで余計な接着剤が垂直方向に流れやすくなる。従って、駆動領域に接着剤４９が流れ込むことを抑制でき、流れ込みによる駆動ばらつきを抑えることができ、安定駆動が可能となり、信頼性が高く安定した液体吐出ヘッドを歩留まりよく製造できる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通するものについては説明を省略する。図３に本実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面模式図を示す。図３は図１と同様に加圧液室１５の短手方向の断面模式図である。

本実施形態の支持基板２００では、接合部４８はアクチュエータ基板１００側にテーパー部７１を有している。上記実施形態と同様に、本実施形態の接合部４８はテーパー部７１を有しており、余剰の接着剤４９がテーパー形状の部分を通り、基板の垂直方向、すなわち支持基板２００側に流れるため、振動板１３に接着剤４９がはみ出るのを抑制することができる。

テーパー部７１の形状としては、本発明の効果が得られる範囲で適宜変更することが可能である。そのため、一概には規定できないが、例えばテーパー部７１のテーパー角として、４０〜７０°が好ましい。上記範囲である場合、接着剤のはみ出しをより抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通するものについては説明を省略する。図４に本実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面模式図を示す。図４は図１と同様に加圧液室１５の短手方向の断面模式図である。

本実施形態におけるアクチュエータ基板１００は、支持基板２００の接合部と接合する部分に凹部６０を有し、該凹部６０で接着剤４９を介して接合部４８と接合する。支持基板２００と接合するアクチュエータ基板１００の接合部に凹部を設けることにより、接着剤の溜まりができ、接着剤はみ出しの余裕度を増加させることができ、接着剤が基板の平行方向に流れ出すことをさらに防止することができる。これにより、振動板領域への接着剤はみ出しをさらに抑制し、振動変位のばらつきをより抑制でき、信頼性の高い液体吐出ヘッドを得ることができる。

本実施形態では、支持基板２００と接合するアクチュエータ基板１００の接合部分には、層間絶縁膜４５、配線層４２、パッシベーション膜５０が形成されており、パッシベーション膜５０をエッチングし、凹部６０としている。

しかし、凹部６０が形成されていれば、層構成はこれに限られるものではない。層構成については基板表面と接着剤の親和性や、接着剤の粘度／膜厚などにより変更してもよい。例えば接合部分で配線層４２を除去し、より深い凹部を形成してもよい。また凹部６０のために追加で成膜とエッチングでパターン形成を行ってもよいが、アクチュエータパターンを作成する上で使用される膜を利用することで工程・コストを増加させることなく接着剤の流れ出し量を抑えることができる。
また、凹部６０の形状としては、図示されるものに限られず、凹み部分が丸みを帯びたラウンド形状であってもよいし、傾斜角を有するテーパー形状であってもよい。

また、本実施形態では、凹部６０は、支持基板２００の接合部４８の側壁における少なくとも一部と、凹部６０の側壁における少なくとも一部とが接着剤４９を介して接合するように形成されていることが好ましい。図５にその例を示す。図５は図１と同様に加圧液室１５の短手方向の断面模式図である。

図５では、支持基板２００の接合部４８の側壁における一部と、凹部６０の側壁における一部とが接着剤４９を介して接合していることが示されている。これにより、支持基板２００とアクチュエータ基板１００の接合面積が増加するため、上記実施形態の効果に加えて、接合強度／基板剛性を確保することができる。

このように凹部６０を形成するには、基板表面と接着剤の親和性や、接着剤の粘度／膜厚などにより、凹部６０の大きさ、支持基板２００の接合部４８の大きさを調整する。
例えば、図５の構成では接着剤の塗布膜厚を３μｍとしている。これにより接合部４８の側面も接合に作用するため、実質的な接合面積が増加する。これにより接着剤のはみ出しを抑制しつつ、接合信頼性を高め、かつ基板剛性を高めることができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通するものについては説明を省略する。図６に本実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面模式図を示す。図６は図１と同様に加圧液室１５の短手方向の断面模式図である。

本実施形態に係る液体吐出ヘッドは、図１に係る実施形態において、支持基板２００の接合部４８が、アクチュエータ基板１００側に凹部５１を有するものである。これにより、接着剤４９が凹部５１に留まり、接着剤のはみ出しの余裕度が増加する。このため、接着剤４９のはみ出し量をさらに抑制することができ、信頼性を増加させることができる。
凹部５１の形状としては、単純な凹形状に限られず、適宜変更することが可能であり、例えば複数の凹みを設けたり、凹みの中に段をつけてもよい。

（液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置）
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図７及び図８を参照して説明する。図７は同装置の要部平面説明図、図８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例について図９を参照して説明する。図９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１０を参照して説明する。図１０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８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９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１０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。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同装置の斜視説明図、図１２は同装置の機構部の側面説明図である。なお、以下、画像形成装置を例に挙げて説明するが、液体を吐出する装置としてはこれに限られるものではない。

インクジェット記録装置９０は、装置本体の内部に走査方向に移動可能なキャリッジ９８とキャリッジ９８に搭載した上記本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される印字機構部９１等を収納し、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（あるいは給紙トレイでもよい）９３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、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した後、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し、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へインクを供給する供給口が設けられ、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へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液体吐出ヘッドとしては各色の液体吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液出ヘッドでもよい。

ここで、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。そして、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、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。

一方、給紙カセット９３にセットした用紙９２を液体吐出ヘッドに下方側に搬送するために、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する給紙ローラー１０５及びフリクションパッド１０６と、用紙９２を案内するガイド部材１０７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラー１０８と、この搬送ローラー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先端コロ１１０とを有する。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。

そして、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を液体吐出ヘッドの下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を設けている。この印写受け部材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を設け、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と拍車１１５と排紙経路を形成するガイド部材１１６、１１７とを配設している。

このインクジェット記録装置９０で記録時には、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を駆動することにより、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を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙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。

また、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、液体吐出ヘッドの吐出不良を回復するための回復装置１１８を配置している。回復装置１１８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１１８側に移動されてキャッピン手段で液体吐出ヘッド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。

また、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の吐出出口（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の気泡等を吸出し、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（不図示）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。

このように、このインクジェット記録装置９０においては本発明の液体吐出ヘッド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。

前記説明ではインクジェット記録装置９０に液体吐出ヘッド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を適用してもよい。

１０ 共通電極
１１ 個別電極
１２ 圧電素子
１３ 振動板
１４ 加圧隔壁
１５ 加圧液室
１６ ノズル
１８ 共通液室
１９ 共通液体供給路
２０ 電気機械変換膜
４１ 引き出し配線パッド部
４２ 配線層
４５ 層間絶縁膜
４８ 接合部
４９ 接着剤
５０ パッシベーション膜
５１ 凹部
６０ 凹部
６６ 液体供給口
６７ ザグリ
７０ ラウンド部
７１ テーパー部
９０ インクジェット記録装置
９１ 印字機構部
９２ 用紙
９３ 給紙カセット
９４ 手差しトレイ
９５ 排紙トレイ
９６ 主ガイドロッド
９７ 従ガイドロッド
９８ キャリッジ
９９ インクカートリッジ
１００ アクチュエータ基板
１０１ 主走査モーター
１０２ 駆動プーリ
１０３ 従動プーリ
１０４ タイミングベルト
１０５ 給紙ローラー
１０６ フリクションパッド
１０７ ガイド部材
１０８ 搬送ローラー
１０９ 搬送コロ
１１０ 先端コロ
１１１ 印写受け部材
１１２ 搬送コロ
１１３、１１５ 拍車
１１４ 排紙ローラー
１１６、１１７ ガイド部材
１１８ 回復装置
２００ 支持基板
３００ ノズル基板
４０１ ガイド部材
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４０５ 主走査モータ
４０６ 駆動プーリ
４０７ 従動プーリ
４０８ タイミングベルト
４１０ 用紙
４１２ 搬送ベルト
４１３ 搬送ローラ
４１４ テンションローラ
４１６ 副走査モータ
４１７ タイミングベルト
４１８ タイミングプーリ
４２０ 維持回復機構
４２１ キャップ部材
４２２ ワイパ部材
４４０ 液体吐出ユニット
４４１ ヘッドタンク
４４２ カバー
４４３ コネクタ
４４４ 流路部品
４９１Ａ、４９１Ｂ 側板
４９１Ｃ 背板
４９３ 主走査移動機構
４９４ 供給機構
４９５ 搬送機構
４５０ 液体カートリッジ
４５１ カートリッジホルダ
４５２ 送液ユニット
４５６ チューブ

特開２０１３−１６３３４１号公報 特開２０１４−１５１５３７号公報 特開２０１５−１３３９６号公報

Claims (5)

1. 共通液室、該共通液室に連通する加圧液室、該加圧液室の一側を覆う振動板、及び、前記加圧液室と対向して設けられた圧電素子を有するアクチュエータ基板と、
   前記アクチュエータ基板の前記圧電素子側に、前記アクチュエータ基板と接着剤で接合された支持基板と、を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記支持基板は、前記アクチュエータ基板と前記接着剤を介して接合する接合部を有し、
   該接合部は、前記アクチュエータ基板側にラウンド形状又はテーパー形状を有し、
   前記アクチュエータ基板は、前記支持基板の接合部と接合する部分であって前記振動板上に凹部を有し、該凹部で前記接着剤を介して前記接合部と接合し、
   前記凹部は、前記支持基板の接合部の側壁における少なくとも一部と、前記凹部の側壁における少なくとも一部とが前記接着剤を介して接合するように形成されているとともに、該凹部の最上面は前記支持基板の接合部と接合しないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記支持基板の接合部は、前記アクチュエータ基板側に凹部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. 請求項１又は２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。
4. 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３に記載の液体吐出ユニット。
5. 請求項１若しくは２に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項３若しくは４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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