WO2019058444A1 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

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WO2019058444A1
WO2019058444A1 PCT/JP2017/033867 JP2017033867W WO2019058444A1 WO 2019058444 A1 WO2019058444 A1 WO 2019058444A1 JP 2017033867 W JP2017033867 W JP 2017033867W WO 2019058444 A1 WO2019058444 A1 WO 2019058444A1
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WO
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piezoelectric element
adhesive
diaphragm
ink
range
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/033867
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English (en)
French (fr)
Inventor
拳也 平井
大士 梶田
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet head and an inkjet recording apparatus.
  • an inkjet recording apparatus that forms an image, a minute structure, or the like by discharging ink from a nozzle provided in an inkjet head and causing the ink to land at a desired position.
  • the ink jet head of the ink jet recording apparatus has an ink reservoir (pressure chamber) communicating with the nozzle, and the ink is ejected from the nozzle by changing the pressure of the ink in the ink reservoir.
  • the discharge amount and discharge speed (ink discharge efficiency) of the ink with respect to the voltage applied to the piezoelectric element is the shape of each component of the ink jet head such as the ink storage portion, the diaphragm and the piezoelectric element. It depends on the material and so on.
  • An object of the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus capable of ejecting ink more efficiently.
  • the invention of an ink jet head is: An ink storage unit for storing ink; A nozzle that discharges the ink supplied from the ink storage unit; A diaphragm which forms a part of the inner wall surface of the ink storage portion; A flat plate-like piezoelectric element fixed to the surface of the diaphragm opposite to the surface forming the part of the inner wall surface via an adhesive; Equipped with The piezoelectric element bends together with the diaphragm by expanding and contracting in a direction along the adhering surface on which the piezoelectric element of the diaphragm is adhered according to a voltage applied to the piezoelectric element.
  • the adhesive adheres to the area including the outside of the adhering area to which the piezoelectric element is adhered among the adhering surfaces.
  • the invention according to claim 2 is the inkjet head according to claim 1 in which
  • the piezoelectric element is provided in a range partially overlapping the part of the inner wall surface formed by the diaphragm when viewed in the vertical direction perpendicular to the fixing surface,
  • the adhesive is attached to a range including at least a portion of the fixing surface that overlaps with the part of the inner wall surface formed by the diaphragm when viewed in the vertical direction.
  • the invention according to claim 3 is the inkjet head according to claim 1 or 2, wherein An electrode is provided on the surface of the piezoelectric element opposite to the surface fixed to the diaphragm.
  • the adhesive is provided in a range not in contact with the electrode.
  • the invention according to claim 4 is the ink jet head according to any one of claims 1 to 3.
  • the first region overlapping the part of the inner wall surface formed by the diaphragm and the other of the inner wall surface adjacent to the part of the inner wall surface when viewed in the vertical direction perpendicular to the fixed surface
  • the second area overlapping the base material that forms a part of the
  • the ratio of the volume of the adhesive adhering to the outer side of the outer periphery to the outer peripheral length of the fixing range in the first region is larger than the ratio in the second region.
  • the invention according to claim 5 is the ink jet head according to any one of claims 1 to 4 in which The Young's modulus of the adhesive is 0.01 GPa to 30 GPa.
  • the invention according to claim 6 is the inkjet head according to any one of claims 1 to 5,
  • the surface of the piezoelectric element is at least a part of the outer periphery of the surface fixed to the diaphragm, which is inside the adhesion range of the adhesive, viewed from the vertical direction perpendicular to the fixing surface. And has a shape included inside the outer periphery of the opposite surface.
  • the invention according to claim 7 is the ink jet head according to any one of claims 1 to 6,
  • the fixing range is rectangular,
  • the adhesive is adhered in a range including the short side of the rectangle.
  • the adhesive adheres to an area including the whole of the adhering area inside.
  • an inkjet recording apparatus is: An ink jet head according to any one of claims 1 to 8, A voltage application circuit that outputs the voltage to be applied to the piezoelectric element; Equipped with
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an inkjet recording apparatus.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head as viewed from the side. It is a more detailed sectional view of a portion corresponding to one nozzle in a head chip. It is the top view which looked at the piezoelectric element from the direction perpendicular
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an inkjet recording apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the inkjet recording apparatus 100 includes a conveyance belt 101, a conveyance roller 102, a head unit 103, a control unit 104, and the like.
  • the conveyance roller 102 rotates about a rotation axis parallel to the X direction in FIG. 1 by driving of a conveyance motor (not shown).
  • the conveyance belt 101 is a ring-shaped belt whose inside is supported by a pair of conveyance rollers 102, and rotates as the conveyance roller 102 rotates.
  • the conveyance belt 101 rotates at a speed corresponding to the rotation speed of the conveyance roller 102 to convey the recording medium M.
  • a conveying operation of conveying in the movement direction (Y direction in FIG. 1) is performed.
  • the head unit 103 discharges ink from the nozzles to the recording medium M conveyed by the conveyance belt 101 based on the image data, and records an image on the recording medium M.
  • four head units 103 respectively corresponding to four color inks of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are in the conveyance direction of the recording medium M. They are arranged in order from the upstream side at predetermined intervals.
  • Each head unit 103 has a flat base portion 103 a and a plurality of (in this case, seven) inkjet heads 1 fixed to the base portion 103 a in a state of being fitted to a hole penetrating the base portion 103 a.
  • a plurality of nozzles for ejecting ink are arranged in a direction (in the present embodiment, in the width direction orthogonal to the transport direction, that is, the X direction) intersecting the transport direction of the recording medium M. Further, in each inkjet head 1, a plurality of (for example, four) nozzle rows including nozzles arranged one-dimensionally in the X direction are provided, and in the plurality of nozzle rows, the positions of the nozzles are mutually offset in the X direction It is provided in relation.
  • the seven inkjet heads 1 in each head unit 103 are staggered such that the arrangement range of the nozzles in the X direction covers the width in the X direction of the area on which the image can be recorded on the recording medium M on the transport belt 101. They are arranged in a grid.
  • the inkjet recording apparatus 100 is transported by ejecting ink at a suitable timing according to image data from the inkjet head 1 in a state where the head unit 103 is fixed. An image can be recorded on the recording medium M. That is, the inkjet recording apparatus 100 records an image by a single pass method.
  • the control unit 104 includes a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and the like, and reads and executes various control programs stored in the ROM to execute each unit of the inkjet recording apparatus 100. Control the operation of
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head 1 as viewed from the side surface side ( ⁇ X direction side), and is a cross-sectional view in a plane including four nozzles N included in four nozzle rows.
  • the inkjet head 1 includes a head chip 2, a common ink chamber 70, a holding substrate 80, a wiring member 3, a drive unit 4 (voltage application circuit), and the like.
  • the head chip 2 has a configuration for discharging ink from the nozzles N, and a plurality of, here, four plate-like substrates are stacked.
  • the lowermost substrate in the head chip 2 is a nozzle substrate 10.
  • the nozzle substrate 10 is provided with a plurality of nozzles N, and ink can be ejected substantially perpendicularly to the exposed surface (ink ejection surface) of the nozzle substrate 10 from the ink ejection port of the nozzle N.
  • the pressure chamber substrate 20 (chamber plate), the spacer substrate 40, and the wiring substrate 50 are adhered and stacked in order toward the upper side (the Z direction in FIG. 2) on the side opposite to the ink discharge surface of the nozzle substrate 10. There is.
  • the respective substrates of the nozzle substrate 10, the pressure chamber substrate 20, the spacer substrate 40, and the wiring substrate 50 are collectively or collectively referred to as a laminated substrate 10, 20, 40, 50 or the like.
  • the laminated substrate 10, 20, 40, 50 is provided with an ink flow passage communicating with the nozzle N, and is opened at the surface of the wiring substrate 50 on the exposed side (the + Z direction side).
  • a common ink chamber 70 is provided on the exposed surface of the wiring substrate 50 so as to cover all the openings.
  • the ink stored in the ink chamber forming member 70 a of the common ink chamber 70 is supplied to each nozzle N from the opening of the wiring substrate 50.
  • a pressure chamber 21 (ink storage unit) is provided in the middle of the ink flow path.
  • the pressure chamber 21 is provided to penetrate the pressure chamber substrate 20 in the vertical direction, and the upper surface of the pressure chamber 21 is constituted by the diaphragm 30 provided between the pressure chamber substrate 20 and the spacer substrate 40.
  • the diaphragm 30 pressure chamber 21
  • the ink in the pressure chamber 21 is deformed by the displacement (deformation) of the piezoelectric element 60 in the storage unit 42 provided adjacent to the pressure chamber 21 via the diaphragm 30. By doing this, a pressure change is given.
  • the ink in the ink flow path is discharged as a droplet from the nozzle N communicating with the pressure chamber 21.
  • the holding substrate 80 is joined to the upper surface of the head chip 2 and holds the ink chamber forming member 70 a of the common ink chamber 70.
  • the holding substrate 80 is provided with an opening having substantially the same size and shape as the opening of the lower surface of the ink chamber forming member 70a, and the ink in the common ink chamber 70 is the opening of the lower surface of the ink chamber forming member 70a, It is supplied to the upper surface of the head chip 2 through the opening of the holding substrate 80.
  • the wiring member 3 is, for example, an FPC (Flexible Printed Circuits) or the like, and is connected to the wiring 57 (see FIG. 3) of the wiring substrate 50.
  • the piezoelectric element 60 is displaced by the drive signal transmitted to the wiring 52 in the storage section 42 and the connection section 90 through the wiring 57.
  • the wiring member 3 is drawn through the holding substrate 80 and connected to the drive unit 4.
  • the drive unit 4 receives a control signal from the control unit of the inkjet recording apparatus, power supply from the power supply unit, etc., and applies it to the piezoelectric element 60 according to the ink discharge operation or non-discharge operation from each nozzle N. Outputs an appropriate drive signal to the wiring member 3.
  • the driving unit 4 is configured by an IC (Integrated Circuit) or the like.
  • FIG. 3 is a more detailed cross-sectional view of a portion corresponding to one nozzle N in the head chip 2.
  • the head chip 2 includes the nozzle substrate 10 provided with a plurality of nozzles N, the pressure chamber substrate 20 provided with a plurality of pressure chambers 21 communicating with each nozzle N, a spacer substrate 40 and a wiring substrate 50. It is laminated and formed.
  • the nozzle substrate 10 and the pressure chamber substrate 20 are each formed of, for example, a silicon (Si) substrate, and the spacer substrate 40 is formed of, for example, an iron alloy (such as 42 alloy) or glass.
  • the wiring substrate 50 will be described later.
  • the pressure chamber substrate 20 can cover the side of the spacer substrate 40 among the pressure chambers 21 provided to penetrate between both surfaces (that is, the surface on the side of the nozzle substrate 10 and the surface on the side of the spacer substrate 40).
  • a flexible diaphragm 30 is provided. That is, a part of the inner wall surface of the pressure chamber 21 is configured by the diaphragm 30.
  • the diaphragm 30 is provided with an opening 31 which forms a part of the ink flow path.
  • the diaphragm 30 is, for example, a thin plate made of silicon.
  • the vibrating plate 30 is bonded (bonded) to the pressure chamber substrate 20 at a portion in contact with the pressure chamber substrate 20, that is, a portion other than the pressure chamber 21 and the opening 31.
  • the diaphragm 30 is integral with the base material 22 forming another part (here, side wall) of the inner wall surface adjacent to a part (upper surface) of the inner wall surface of the pressure chamber 21 made by the diaphragm 30. Are provided.
  • a second electrode 62 is provided on the entire surface of the diaphragm 30 opposite to the pressure chamber 21, that is, the surface opposite to the surface forming a part of the inner wall surface of the diaphragm 30, and A flat plate-like piezoelectric element 60 is fixed on the electrode 62 via an adhesive 63.
  • the first electrode 61 is provided on the entire surface of the piezoelectric element 60 on the surface opposite to the vibrating plate 30.
  • the surface of the piezoelectric element 60 fixed to the diaphragm 30 (the surface in contact with the adhesive 63) is referred to as the lower surface 60a, and the surface on the opposite side to the lower surface 60a (the first electrode 61 is provided) Surface) is referred to as the upper surface 60b.
  • the surface of the diaphragm 30 to which the piezoelectric element 60 is fixed is referred to as a fixed surface 30a
  • the range of the fixed surface 30a to which the lower surface 60a of the piezoelectric element 60 is fixed is referred to as a fixed range 30R. Therefore, the outer periphery of the fixing range 30R is a vertical direction perpendicular to the fixing surface 30a of the diaphragm 30 in which no bending occurs (hereinafter simply referred to as "the direction perpendicular to the fixing surface 30a"), that is, the Z direction in FIG. And conforms to the outer periphery of the lower surface 60a.
  • the spacer substrate 40 has an ink conducting path 41 and a storage portion 42 (storage space) which are spaces provided to penetrate both surfaces (that is, the surface on the side of the diaphragm 30 and the surface on the side of the wiring substrate 50). ing.
  • the ink conduction path 41 forms a part of an ink flow path connecting the common ink chamber 70 and the nozzle N, and is provided in alignment with the opening 31 of the diaphragm 30.
  • the piezoelectric element 60 provided on the fixed surface 30a of the diaphragm 30 is stored.
  • the storage unit 42 may be individually provided corresponding to each of the piezoelectric elements 60, or may be provided so as to be able to store a plurality of piezoelectric elements 60 collectively.
  • the piezoelectric element 60 and the first electrode 61 are disposed in the storage portion 42 from the first region R1 overlapping the portion formed by the diaphragm 30 in the inner wall surface of the pressure chamber 21 as viewed from the direction perpendicular to the fixing surface 30a. It is provided to a second region R2 overlapping the base material 22.
  • the piezoelectric element 60 is an actuator sandwiched by the first electrode 61 and the second electrode 62.
  • the piezoelectric element 60 bends together with the diaphragm 30 by expanding and contracting in the direction along the fixing surface 30 a in accordance with the voltage applied to the piezoelectric element 60.
  • a pressure change is applied to the ink in the pressure chamber 21 by the deflection of the diaphragm 30, and the ink is discharged from the nozzle N.
  • a system in which a pressure change is applied to the ink in the pressure chamber 21 by contracting the piezoelectric element 60 along the fixing surface 30 a and bending with the diaphragm 30 in this manner is called a vent mode.
  • PZT lead zirconate titanate
  • other materials having piezoelectric properties such as quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride Or the like may be used.
  • the connection portion 90 includes a bump 91 formed on the wiring substrate 50 and a conductive material 92 applied to the bump 91.
  • the bump 91 is provided on the wiring 52 (the lower surface) and protrudes into the inside of the storage portion 42.
  • the bumps 91 are formed, for example, by wire bonding using gold as a material.
  • the conductive material 92 is, for example, a conductive adhesive having conductivity by mixing metal powder (such as silver powder) having conductivity.
  • the conductive material 92 electrically connects the first electrode 61 and the bump 91 in the storage portion 42, and transmits the driving signal sent via the wiring 52 to the first electrode 61.
  • the second electrode 62 is connected to the wiring related to the common potential (common potential) of the wiring member 3 through the wiring (not shown).
  • FIG. 4 is a plan view of the piezoelectric element 60 as viewed in a direction perpendicular to the fixing surface 30a.
  • the cross section at the position of the line segment AA in FIG. 4 corresponds to the cross section in FIG.
  • the description of the adhesive 63 is omitted.
  • the piezoelectric element 60 of the present embodiment has a substantially circular main portion 601 formed in a range overlapping the inner wall surface of the pressure chamber 21 in the first region R1 and a base in the second region R2. It consists of a substantially semicircular convex portion 602 formed in a range overlapping the material 22.
  • the pressure chamber 21 has a substantially circular shape concentric with the main portion 601, and the main portion 601 has a size that partially overlaps the pressure chamber 21 (a portion of the inner wall surface of the pressure chamber 21 formed by the diaphragm 30). Provided. That is, the radius of the circle formed by the main portion 601 is smaller than the radius of the circle formed by the pressure chamber 21. With such a configuration, the pressure of the ink in the pressure chamber 21 can be effectively changed by the expansion and contraction of the substantially circular main portion 601 of the piezoelectric element 60 and the deflection of the diaphragm 30. It has become.
  • the size of the piezoelectric element 60 is determined according to the size of the pressure chamber 21.
  • the diameter of the main portion 601 is about 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the thickness of the piezoelectric element 60 is set in accordance with the diameter of the main portion 601, and is, for example, about 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the piezoelectric element 60 is formed such that the side surface 60 c has an inverse tapered shape over the entire circumference. That is, in the thickness direction of the piezoelectric element 60, the cross-sectional area of the cross section parallel to the fixing surface 30a of the diaphragm 30 gradually increases from the lower surface 60a to the upper surface 60b. In other words, the length of the lower surface 60a of the piezoelectric element 60 is smaller than the length of the upper surface 60b in an arbitrary cross section (for example, FIG. 3) perpendicular to the fixed surface 30a and in the direction along the fixed surface 30a The whole is formed in the shape which overlaps with the range of the upper surface 60b.
  • the piezoelectric element 60 has a shape in which the entire outer periphery of the lower surface 60a is included inside the outer periphery of the upper surface 60b when viewed in the direction perpendicular to the fixing surface 30a.
  • the angle between the side surface 60c and the direction perpendicular to the fixing surface 30a of the diaphragm 30 is about 30 degrees.
  • the adhesive 63 protrudes to the outside of the fixing range 30R on the fixing surface 30a of the diaphragm 30, and the protruding adhesive 63 is a side surface 60c of the piezoelectric element 60. In contact with The detailed configuration and action of the adhesive 63 will be described later.
  • the wiring substrate 50 is provided with an electric circuit (wiring) for driving the piezoelectric element 60 for displacement operation, and the interposer 53, the insulating layers 54, 55, 58, 59, the wires 52, 57, etc.
  • the interposer 53 is, for example, a substrate made of silicon, and both surfaces thereof are covered with the insulating layer 54 and the insulating layer 55, respectively.
  • a wire 57 is provided on the side opposite to the interposer 53 of the insulating layer 54, and a wire 52 is provided on the side opposite to the interposer 53 of the insulating layer 55.
  • These wires 57 and 52 are further covered by insulating layers 58 and 59, respectively.
  • the interposer 53 and the insulating layers 54 and 55 are provided with through electrodes 56 penetrating between the both surfaces and connecting the wirings 52 and 57.
  • the wiring substrate 50 is provided with an ink conduction path 51 penetrating between both surfaces (a surface on the side of the spacer substrate 40 and a surface on the side of the common ink chamber 70).
  • the ink conduction path 51 forms a part of the ink flow path, and is provided in alignment with the ink conduction path 41 of the spacer substrate 40.
  • the adhesive 63 of the present embodiment is provided between the second electrode 62 on the diaphragm 30 and the piezoelectric element 60 to bond the second electrode 62 and the piezoelectric element 60.
  • the thickness of the adhesive 63 between the second electrode 62 and the piezoelectric element 60 is the maximum value of the range which does not prevent the application of the necessary driving voltage to the piezoelectric element 60 between the first electrode 61 and the second electrode 62. It is said that Furthermore, the adhesive 63 adheres to the area including the whole of the fixing range 30R in the fixing surface 30a.
  • the adhesive 63 protrudes (extends) outward from the entire outer periphery of the fixing range 30R when viewed in the direction perpendicular to the fixing surface 30a.
  • the adhesive 63 (hereinafter referred to as a protruding part of the adhesive 63 in the following) protruding from the outer periphery of the fixing range 30R extends along the fixing surface 30a and extends upward along the side surface 60c of the piezoelectric element 60. I'm also around.
  • the protruding portion of the adhesive 63 is provided to fill the space between the fixing surface 30 a and the side surface 60 c.
  • the extension range of the protruding portion of the adhesive 63 is kept within the range not contacting the first electrode 61.
  • FIG. 5 is a plan view of the piezoelectric element 60 and the adhesive 63 as seen from the direction perpendicular to the fixing surface 30a.
  • FIG. 5 corresponds to the addition of the description of the adhesive 63 in the plan view of FIG. 4.
  • positioning range of the protrusion part of the adhesive agent 63 is shown with a dot.
  • the adhesive 63 adheres to the area overlapping the pressure chamber 21 (a part of the inner wall surface of the pressure chamber 21 formed by the diaphragm 30) in the first region R1. That is, the adhesive 63 is provided outside the outer periphery of the portion corresponding to the main portion 601 of the piezoelectric element 60 in the fixing range 30R so as to extend over the entire range overlapping with the pressure chamber 21.
  • the width of the extension range of the protruding portion of the adhesive 63 in the first region R1 (therefore, the distance between the outer periphery of the adhering range 30R and the outer periphery of the pressure chamber 21) is W1.
  • the adhesive 63 is also provided so as to protrude outward from the outer periphery of the fixing range 30R also in the second region R2.
  • the width W2 of the extension range of the protruding portion of the adhesive 63 in the second region R2 is smaller than the width W1 in the first region R1. Therefore, the amount of protrusion of the adhesive 63 is larger in the first region R1 than in the second region R2. More specifically, the ratio of the volume of the adhesive 63 adhering to the outside of the outer periphery of the fixing range 30R in the first region R1 is larger than the ratio in the second region R2.
  • an epoxy-based adhesive is preferably used, but it is not particularly limited thereto.
  • a room temperature curing type adhesive which cures at normal temperature a thermosetting type adhesive which promotes polymerization to be cured by heating, and an activity which promotes polymerization to be cured by irradiation of active energy rays such as ultraviolet rays.
  • active energy rays such as ultraviolet rays.
  • those curable by various curing methods such as energy ray curable adhesives can be used, and among them, thermosetting adhesives are preferably used.
  • the adhesive 63 it is preferable to use an adhesive whose Young's modulus after curing is 0.01 GPa or more and 30 GPa or less.
  • the adhesive 63 may be attached to a range including at least a portion outside the outer periphery of the fixed range 30R on the fixed surface 30a, and the outer periphery of the fixed range 30R viewed from the direction perpendicular to the fixed surface 30a. It may be provided so as to protrude outside only from a part. For example, as shown in FIG. 6A, the adhesive 63 may be provided so as to protrude outward from a half (half circumference) of the outer circumference of the fixing range 30R. Further, as shown in FIG. 6B, the adhesive 63 may be provided so as to protrude outward from a plurality of different points (here, four points) on the outer periphery of the fixing range 30R.
  • the side surface 60c of the piezoelectric element 60 has a reverse tapered shape at least in the portion where the adhesive 63 protrudes outward. That is, the piezoelectric element 60 has a shape in which at least a portion of the outer periphery of the lower surface 60a inside the adhesion range of the adhesive 63 is included in the outer periphery of the upper surface 60b when viewed in the direction perpendicular to the adhering surface 30a. Is preferred.
  • FIG. 7 is a view for explaining the action of the adhesive 63 when the piezoelectric element 60 is in operation.
  • a of FIG. 7 is a figure which shows the state to which the voltage is not applied to the piezoelectric element 60.
  • FIG. 7B when a voltage of a predetermined polarity is applied to the piezoelectric element 60, the piezoelectric element 60 expands in the direction along the adhering surface 30a, and the piezoelectric element 60 and the diaphragm 30 are convex upward. It is a figure showing the state where it has bent.
  • FIG. 7C a voltage having a reverse polarity to that of FIG.
  • the piezoelectric element 60 contracts in the direction along the adhering surface 30a, and the piezoelectric element 60 and the diaphragm 30 move downward. It is a figure which shows the state bent to the shape which becomes convex.
  • the pressure of the ink in the pressure chamber 21 is reduced by transitioning from the state of A in FIG. 7 to the state of B in FIG. By increasing the pressure of the ink in the pressure chamber 21, the ink is ejected from the nozzle N.
  • the protruding portion of the adhesive 63 is along the fixing surface 30 a from the side surface 60 c of the piezoelectric element 60. It receives elastic force and elastically deforms in the direction of contraction along the direction to increase elastic energy.
  • the piezoelectric element 60 transitions from the state of B in FIG. 7 to the state of C in FIG. 7, the protruding portion of the adhesive 63 exerts an elastic force on the side surface 60c of the piezoelectric element 60 ) Elongate (elastically deform).
  • the protruding portion of the adhesive 63 plays a role of assisting the contraction and deformation operation of the piezoelectric element 60.
  • the piezoelectric element 60 and the vibration plate 30 are significantly downwardly bent as compared with the case where the adhesive 63 does not have the protruding portion, and the ejection speed and the ejection amount of the ink from the nozzle N are increased.
  • the discharge efficiency of the ink (the discharge amount of the ink with respect to the voltage applied to the piezoelectric element 60 and the discharge speed) becomes high.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the head chip 2.
  • a piezoelectric plate 60A made of the material of the piezoelectric element 60 is bonded onto a substrate S such as glass, and a resist pattern 64 is formed at a position where the piezoelectric element 60 is to be formed by photolithography (FIG. 8). Step S1).
  • step S2 in FIG. 8 sand blasting is performed on the piezoelectric plate 60A using the resist pattern 64 as a mask to form a piezoelectric element 60 having tapered side surfaces, and the resist pattern 64 is removed (step S2 in FIG. 8).
  • the adhesive 63 is applied on the piezoelectric element 60 (step S3 in FIG. 8).
  • the application amount of the adhesive 63 is adjusted so that a desired amount of the adhesive 63 protrudes outside from the adhering range 30R in the bonding process between the piezoelectric element 60 and the diaphragm 30 performed next.
  • a method of applying the adhesive 63 for example, various methods capable of applying a desired amount of the adhesive 63 on the piezoelectric element 60, such as a flexographic printing method, a gravure printing method, and a wire bar printing method can be used.
  • the piezoelectric element 60 is placed on the diaphragm 30 by pressing the substrate S upside down in a state of being vertically inverted on the laminate including the nozzle substrate 10, the pressure chamber substrate 20, and the diaphragm 30 manufactured in advance. And the adhesive 63 via an adhesive 63 (step S4 in FIG. 8). At this time, by pressing the substrate S with a predetermined pressure, a predetermined amount of adhesive 63 protrudes from the fixing range 30R to the outside and abuts on the side surface 60c. Thereafter, the adhesive 63 is cured by a predetermined curing method.
  • Step S6 After peeling the substrate S from the piezoelectric element 60 (Step S5 in FIG. 8), the wiring substrate 50 is laminated on the diaphragm 30 with the spacer substrate 40 interposed therebetween, thereby completing the head chip 2 (FIG. 8). Step S6).
  • the method of manufacturing the head chip 2 is not limited to the above.
  • the adhesive 63 instead of the adhesive 63 being pushed out to the outside of the adhering range 30R by pressing with the substrate S, the adhesive 63 is applied in advance to the area applied to the side surface 60c of the piezoelectric element 60 and then adhered onto the diaphragm 30 It is good.
  • the piezoelectric element 60 may be adhered after the adhesive 63 is applied to the diaphragm 30 side.
  • dicing may be performed so that the outer periphery of the piezoelectric element 60 has a tapered shape.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration and experimental results of the inkjet heads 1 of Examples 1 to 10 and Comparative Example used in the experiment.
  • the “adhesion amount of adhesive” in FIG. 9 indicates the amount of adhesive 63 protruding from the fixing range 30R to the outside.
  • the maximum height of the protruding portion of the adhesive 63 from the fixing surface 30 a is indicated by “o”, “o”, and “x”.
  • “ ⁇ ” indicates that the maximum height of the protruding portion of the adhesive 63 is larger than “ ⁇ ”
  • “x” indicates that the adhesive 63 does not extend outside the fixing range 30R.
  • the adhesive 63 may protrude from the entire periphery of the fixing range 30R as shown in FIG. 5, or may protrude from a half circumference of the outer periphery of the fixing range 30R as shown in FIG. It is shown whether it has protruded from four places of the outer periphery of adhering range 30R like this.
  • the “Adhesive Young's Modulus” indicates the Young's modulus after curing of the adhesive 63 used in the inkjet head 1 of each level.
  • piezoelectric element area a case where the area of the lower surface 60a of the piezoelectric element 60 is smaller than the area of the upper surface 60b (that is, when at least a part of the side surface 60c has an inverse taper shape) is indicated by “o”.
  • the case where the area of 60a and the upper surface 60b is equal ie, the case where the side surface 60c does not have a tapered shape) is indicated by "-”.
  • the “voltage efficiency” indicates the experimental result of this experiment in four stages of “ ⁇ ”,“ ⁇ ”,“ ⁇ ”, and “x”.
  • “voltage efficiency” indicates the magnitude of the voltage applied to the piezoelectric element 60, which was required to eject ink droplets from the nozzle N at a desired speed in the inkjet head 1 of each level. .
  • the case where a desired speed is obtained at less than 23 V is indicated by “ ⁇ ”
  • the case where a desired speed is obtained at 23 V or more and less than 25 V is indicated by “ ⁇ ”.
  • the case where the speed of is obtained is indicated by “ ⁇ ”
  • the case where a voltage of 27 V or more is required to obtain the desired speed is indicated by “x”.
  • Example 1 As shown in FIG. 9, in Example 1, the adhesive 63 protrudes outward from the entire outer periphery of the fixing range 30R, the Young's modulus of the adhesive 63 is 3 GPa, and the area of the lower surface 60a is smaller than the area of the upper surface 60b.
  • An inkjet head 1 was used.
  • Example 1 the result of the voltage efficiency was “ ⁇ ”.
  • Example 2 which increased the height of the protrusion part of the adhesive agent 63 from Example 1
  • the voltage efficiency was higher than Example 1, and became “ ⁇ ".
  • Example 1 to Example 3 in which the width of the protruding part of the adhesive 63 was increased, the voltage efficiency was almost equal to that of Example 1, and it became “ ⁇ ”.
  • Example 4 which differs from Example 1 only in that the side surface 60c of the piezoelectric element 60 does not have a tapered shape
  • the voltage efficiency is “ ⁇ ”.
  • Example 1 Example 5 in which the adhesive 63 was changed to one having a Young's modulus of 30 GPa
  • Example 6 in which the adhesive 63 was changed to one having a Young's modulus of 0.01 GPa
  • voltage efficiency was implemented. It was almost the same as Example 1, and it became “ ⁇ ”.
  • Example 7 in which the adhesive 63 is changed to one having a Young's modulus of 31 GPa from Example 1
  • Example 8 in which the adhesive 63 is changed to one having a Young's modulus of 0.001 GPa from Example 1. The voltage efficiency became " ⁇ ".
  • Example 9 which differs from Example 1 only in that the adhesive 63 protrudes outside only from the half circumference of the outer periphery of the fixing range 30R, and the adhesive 63 protrudes outside only from four places in the outer periphery of the fixing range 30R.
  • Example 10 which differs from Example 1 only in the point which was made to be performed, the voltage efficiency became "(circle)".
  • the voltage efficiency is “x”.
  • the voltage efficiency of ink discharge is enhanced by causing the adhesive 63 to protrude from the outer periphery of the fixing range 30R.
  • the voltage efficiency can be effectively enhanced by increasing the height of the protruding portion of the adhesive 63 in particular.
  • the voltage efficiency can be further improved by forming the side surface 60c of the piezoelectric element 60 in the reverse tapered shape.
  • voltage efficiency can be more effectively enhanced by setting the Young's modulus of the adhesive 63 in the range of 0.01 GPa to 30 GPa.
  • the voltage efficiency can be enhanced even if the adhesive 63 is protruded only from a part of the outer periphery of the fixing range 30R.
  • the planar shape of the piezoelectric element 60 (the shape viewed from the direction perpendicular to the adhering surface 30a) is not limited to the shape as shown in FIG. 3, and various shapes depending on the shape of the pressure chamber 21 such as various polygons. It can be done.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of the piezoelectric element 60 having a rectangular planar shape.
  • the fixing range 30R of the piezoelectric element 60 on the fixing surface 30a of the diaphragm 30 is also rectangular.
  • the adhesive 63 adheres to a range including a portion corresponding to the short side Sa of the rectangular outer periphery formed by the lower surface 60a of the piezoelectric element 60 and the fixing range 30R. That is, the adhesive 63 is provided so as to protrude outward from the short side Sa of the outer periphery of the fixing range 30R.
  • the amount of expansion and contraction parallel to the long side Sb is larger than the amount of expansion and contraction in the direction parallel to the short side Sa. Therefore, the amount of movement of each side when the piezoelectric element 60 expands and contracts in response to the voltage application is larger in the short side Sa than in the long side Sb. Therefore, by providing the protruding portion of the adhesive 63 in the region along the short side Sa as shown in FIG. 10, the amount of elastic deformation (amount of contraction) of the protruding portion of the adhesive 63 according to the extension deformation of the piezoelectric element 60 Since the adhesive 63 becomes larger, the adhesive 63 can more effectively exert a force on the piezoelectric element 60 to assist the contraction and deformation operation of the piezoelectric element 60.
  • the side face 60c along the short side Sa of the piezoelectric element 60 has a reverse tapered shape. It should be good.
  • the side surface 60c may have a reverse tapered shape over the entire circumference of the piezoelectric element 60.
  • the ink jet head 1 forms a pressure chamber 21 storing ink, a nozzle N discharging ink supplied from the pressure chamber 21, and a part of the inner wall surface of the pressure chamber 21.
  • the piezoelectric element 60 includes: the diaphragm 30; and a flat piezoelectric element 60 fixed to the fixing surface 30a on the opposite side to the surface forming a part of the inner wall surface of the diaphragm 30 via the adhesive 63.
  • the piezoelectric element 60 bends together with the diaphragm 30 by expanding and contracting in the direction along the adhering surface 30a according to the voltage applied to the piezoelectric element 60, and the adhesive 63 adheres to the piezoelectric element 60 in the adhering surface 30a. It adheres to the range including the outside of the fixed range 30R which is being carried out. According to such a configuration, when the piezoelectric element 60 expands in the direction along the adhering surface 30a in response to the voltage application, the protrusion of the adhesive 63 contracts in the contraction direction according to the expansion of the piezoelectric element 60.
  • the protruding portion of the adhesive 63 stretches while exerting (pressing) an elastic force on the piezoelectric element 60.
  • the protruding portion plays a role of assisting the contraction and deformation operation of the piezoelectric element 60.
  • the deflection amount of the diaphragm 30 and the piezoelectric element 60 according to the contraction of the piezoelectric element 60 can be further increased, and therefore the ejection speed and the ejection amount of the ink from the nozzle N can be increased.
  • the piezoelectric element 60 is provided in a range partially overlapping with a part of the inner wall surface formed by the diaphragm 30 when viewed from the direction perpendicular to the diaphragm 30, and the adhesive 63 is one of the adhering surfaces 30a, It adheres to a range including at least a portion overlapping with a part of the inner wall surface formed by the diaphragm 21 when viewed from the above direction.
  • the force from the piezoelectric element 60 that shrinks and deforms can be applied to the entire wall surface (diaphragm 30) of the pressure chamber 21 through the protruding portion of the adhesive 63, and the entire wall surface can be efficiently bent. it can. Therefore, the discharge efficiency of the ink can be more effectively enhanced.
  • the first electrode 61 is provided on the upper surface 60 b of the piezoelectric element 60, and the adhesive 63 is provided in a range not in contact with the first electrode 61.
  • the adhesive 63 becomes an electrical resistance between the first electrode 61 and the second electrode, thereby suppressing the occurrence of problems such as lowering the driving efficiency of the piezoelectric element 60 or causing heat generation. .
  • the piezoelectric element 60 is an inner wall surface adjacent to a part of the inner wall surface from a first region R1 overlapping a part of the inner wall surface formed by the diaphragm 30 when viewed in a direction perpendicular to the diaphragm 30
  • the deformation operation of the portion (main portion 601) in the first region R1 mainly contributing to the vibration of the diaphragm 30 in the piezoelectric element 60 is effectively assisted by the protruding portion of the adhesive 63, and the ink
  • the protruding portion of the adhesive 63 is The space required for the head chip 2 can be reduced and the design freedom of the head chip 2 can be increased. Further, it is possible to suppress the occurrence of the problem that the adhesive 63 comes into contact with the first electrode 61 in the second region R2 to cause a decrease in driving efficiency and heat generation.
  • the adhesive 63 is too hard to prevent the deformation operation of the piezoelectric element 60 or the adhesive 63 is too soft to deform the piezoelectric element 60 It is possible to make it difficult to cause a problem that a sufficient effect of assisting the operation can not be obtained. As a result, it is possible to effectively assist the deformation operation of the piezoelectric element 60 by the protruding portion of the adhesive 63 and to enhance the discharge efficiency of the ink.
  • the piezoelectric element 60 has a shape in which at least a portion of the outer periphery of the lower surface 60a inside the adhesion range of the adhesive 63 is included in the outer periphery of the upper surface 60b when viewed in the direction perpendicular to the diaphragm 30.
  • the portion of the side surface 60c from which the adhesive 63 protrudes has an inverse tapered shape (or a shape close to this), so the adhesive 63 protrudes outside from the outer periphery of the fixing range 30R. Is easily transmitted along the side surface 60c.
  • the protruding portion of the adhesive 63 can be more reliably abutted on the side surface 60c and can be abutted on a wider range of the side surface 60c.
  • the effect of the adhesive 63 pressing the side surface 60c of the piezoelectric element 60 to assist the deformation operation of the piezoelectric element 60 can be enhanced, and the ink discharge efficiency can be more effectively enhanced.
  • the fixing range 30R is a rectangle, and the adhesive 63 adheres to a range including the short side Sa of the rectangle inside.
  • the adhesive 63 adheres to a range including the short side Sa of the rectangle inside.
  • the protruding portion of the adhesive 63 effectively assists the deformation operation of the piezoelectric element 60 to make the ink Ejection efficiency can be enhanced.
  • the inkjet recording apparatus 100 includes the inkjet head 1 and a drive unit 4 that outputs a voltage to be applied to the piezoelectric element 60.
  • the voltage efficiency of ink ejection in the inkjet recording apparatus 100 can be enhanced to reduce power consumption.
  • the second electrode 62 may be formed on the lower surface 60 a of the piezoelectric element 60, and the second electrode 62 and the diaphragm 30 may be bonded with the adhesive 63.
  • the diaphragm 30 is made of a conductive material such as metal, the second electrode 62 may be omitted, and the diaphragm 30 may be used as one of the electrodes (second electrode).
  • the piezoelectric element 60 is fixed directly (through the adhesive 63) on the fixing surface 30a of the diaphragm 30.
  • the present invention can be applied to various configurations in which the piezoelectric element 60 is fixed to the diaphragm 30 via at least the adhesive 63.
  • the adhesive is in a range overlapping with the whole between the outer periphery of the adhesive range 30R and the outer periphery of the wall surface of the pressure chamber 21 when viewed from the direction perpendicular to the adhesive surface 30a.
  • the present invention is not limited to this, and a range overlapping only a part of the region between the outer periphery of the adhering range 30R and the outer periphery of the wall surface of the pressure chamber 21
  • the adhesive 63 may stick out by sticking out.
  • the configuration in which the piezoelectric element 60 overlaps with a part of the pressure chamber 21 when viewed from the direction perpendicular to the adhering surface 30a has been described as an example, but the invention is not limited thereto. 60 may overlap with the entire pressure chamber 21.
  • the said embodiment and modification demonstrated using the example which the side 60c of the piezoelectric element 60 becomes reverse taper shape it is not restricted to this, the side 60c of the piezoelectric element 60 has reverse taper shape
  • the side surface 60c may be perpendicular to the fixing surface 30a.
  • the single-pass type inkjet recording apparatus 100 has been described as an example in the above embodiment and modification, the present invention is applied to the inkjet recording apparatus 100 that performs image recording while scanning the inkjet head 1. Also good.
  • the present invention can be used for an inkjet head and an inkjet recording apparatus.

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Abstract

より効率良くインクを吐出することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供する。インクジェットヘッドは、インクを貯留するインク貯留部（２１）と、インク貯留部（２１）から供給されたインクを吐出するノズル（Ｎ）と、インク貯留部（２１）の内壁面の一部をなす振動板（３０）と、振動板（３０）の内壁面の一部をなす面とは反対側の振動板面に接着剤（６３）を介して固着されている平板状の圧電素子（６０）と、を備え、圧電素子（６０）は、当該圧電素子（６０）に対して印加される電圧に応じて振動板面に沿って伸縮することで振動板（３０）とともに撓み、接着剤（６３）は、固着面（３０ａ）のうち、圧電素子（６０）が固着されている固着範囲（３０Ｒ）の外側を含む範囲に付着している。

Description

インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
　本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
　従来、インクジェットヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて所望の位置に着弾させることで画像や微小構造などを形成するインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、ノズルに連通するインク貯留部（圧力室）を有し、このインク貯留部内のインクの圧力を変動させることによりノズルからインクを吐出させる。
　このようなインクジェットヘッドとしては、振動板を撓ませることによりインク貯留部の容積を変化させてインク貯留部内のインクの圧力を変動させるものが知られている。振動板を撓ませる機構の代表的な一つとして、振動板上に接着剤を介して固着された平板状の圧電素子に対して電圧を印加することで、圧電素子を振動板の板面に沿って伸縮させ、当該伸縮により振動板を撓ませるものがある（例えば、特許文献１）。このような機構を有するインクジェットヘッドでは、圧電素子への印加電圧に対するインクの吐出量や吐出速度（インクの吐出効率）は、インク貯留部、振動板及び圧電素子といったインクジェットヘッドの各構成要素の形状や材質などによって定まる。
特開２０１５－７４２２８号公報
　しかしながら、インクジェットヘッドでは、電力消費を低減させたいという要求がある。これに対し、近年ではノズル数の増大や記録速度の向上といった電力消費を増大させる要因もあるため、当該要因に抗してインクジェットヘッドの電力消費量を効果的に低減させるためには、インクの吐出効率を現状の効率より高める必要があるという課題がある。
　この発明の目的は、より効率良くインクを吐出することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェットヘッドの発明は、
　インクを貯留するインク貯留部と、
　前記インク貯留部から供給されたインクを吐出するノズルと、
　前記インク貯留部の内壁面の一部をなす振動板と、
　前記振動板の前記内壁面の前記一部をなす面とは反対側の面に接着剤を介して固着されている平板状の圧電素子と、
　を備え、
　前記圧電素子は、当該圧電素子に対して印加される電圧に応じて、前記振動板の前記圧電素子が固着されている固着面に沿った方向に伸縮することで前記振動板とともに撓み、
　前記接着剤は、前記固着面のうち、前記圧電素子が固着されている固着範囲の外側を含む範囲に付着している。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記圧電素子は、前記固着面に垂直な垂直方向から見て前記振動板がなす内壁面の前記一部と部分的に重なる範囲に設けられており、
　前記接着剤は、前記固着面のうち、前記垂直方向から見て前記振動板がなす内壁面の前記一部と重なる部分を少なくとも含む範囲に付着している。
　請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記圧電素子の前記振動板に固着された面とは反対側の面には電極が設けられ、
　前記接着剤は、前記電極に接触しない範囲に設けられている。
　請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記圧電素子は、前記固着面に垂直な垂直方向から見て、前記振動板がなす内壁面の前記一部に重なる第１領域から、当該内壁面の前記一部に隣接する前記内壁面の他の一部をなす基材に重なる第２領域にかけて設けられており、
　前記第１領域における前記固着範囲の外周の長さに対する当該外周の外側に付着している接着剤の体積の比が、前記第２領域における前記比より大きい。
　請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記接着剤のヤング率は、０．０１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である。
　請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記圧電素子は、前記固着面に垂直な垂直方向から見て、前記振動板に固着された面の外周のうち少なくとも前記接着剤の付着範囲の内側にある部分が前記振動板に固着された面とは反対側の面の外周の内側に含まれる形状を有する。
　請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記固着範囲は長方形であり、
　前記接着剤は、前記長方形の短辺を内部に包含する範囲に付着している。
　請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記接着剤は、前記固着範囲の全体を内部に包含する範囲に付着している。
　また、上記目的を達成するため、請求項９に記載のインクジェット記録装置の発明は、
　請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
　前記圧電素子に印加する前記電圧を出力する電圧印加回路と、
　を備える。
　本発明に従うと、より効率良くインクを吐出することができるという効果がある。
インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 インクジェットヘッドを側面側から見た断面図である。 ヘッドチップにおける一つのノズルに対応する部分のより詳細な断面図である。 圧電素子を振動板の固着面に垂直な方向から見た平面図である。 圧電素子及び接着剤を振動板の固着面に垂直な方向から見た平面図である。 接着剤のはみ出し位置の他の例を示す平面図である。 接着剤のはみ出し位置の他の例を示す平面図である。 圧電素子の動作時における接着剤の作用を説明する図である。 ヘッドチップの製造方法を説明する断面図である。 実験に用いた実施例及び比較例のインクジェットヘッドの構成及び実験結果を示す図である。 平面形状が長方形である圧電素子の例を示す平面図である。
　以下、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置１００の概略構成を示す図である。
　インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１、搬送ローラー１０２、ヘッドユニット１０３及び制御部１０４などを備える。
　搬送ローラー１０２は、図示しない搬送モーターの駆動によって、図１のＸ方向に平行な回転軸を中心に回転する。搬送ベルト１０１は、一対の搬送ローラー１０２により内側が支持された輪状のベルトであり、搬送ローラー１０２が回転動作するのに従って周回移動する。インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１上に記録媒体Ｍが載置された状態で、搬送ローラー１０２の回転速度に応じた速度で搬送ベルト１０１が周回移動することで記録媒体Ｍを搬送ベルト１０１の移動方向（図１のＹ方向）に搬送する搬送動作を行う。
　ヘッドユニット１０３は、搬送ベルト１０１により搬送される記録媒体Ｍに対して画像データに基づいてノズルからインクを吐出して記録媒体Ｍ上に画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置１００では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット１０３が記録媒体Ｍの搬送方向上流側から順に所定の間隔で並ぶように配列されている。
　各ヘッドユニット１０３は、平板状の基部１０３ａと、当該基部１０３ａを貫通する孔部に篏合した状態で基部１０３ａに固定された複数の（ここでは７つの）インクジェットヘッド１とを有する。
　インクジェットヘッド１では、インクを吐出する複数のノズルが記録媒体Ｍの搬送方向と交差する方向（本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわちＸ方向）に配列されている。また、各インクジェットヘッド１では、Ｘ方向に一次元配列されたノズルからなるノズル列が複数（例えば４列）設けられており、当該複数のノズル列は、ノズルの位置が互いにＸ方向にずれる位置関係で設けられている。
　各ヘッドユニット１０３における７つのインクジェットヘッド１は、ノズルのＸ方向についての配置範囲が、搬送ベルト１０１上の記録媒体Ｍのうち画像が記録可能な領域のＸ方向についての幅をカバーするように千鳥格子状に配置されている。このようにインクジェットヘッド１が配置されることで、インクジェット記録装置１００では、ヘッドユニット１０３を固定した状態でインクジェットヘッド１から画像データに応じた適切なタイミングでインクを吐出することで、搬送される記録媒体Ｍ上に画像を記録することができる。すなわち、インクジェット記録装置１００は、シングルパス方式で画像を記録する。
　制御部１０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムを読み出して実行することでインクジェット記録装置１００の各部の動作を統括制御する。
　図２は、インクジェットヘッド１を側面側（－Ｘ方向側）から見た断面図であり、４つのノズル列に含まれる４つのノズルＮを含む面における断面図である。
　インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２と、共通インク室７０と、保持基板８０と、配線部材３と、駆動部４（電圧印加回路）などを備える。
　ヘッドチップ２は、ノズルＮからインクを吐出させるための構成であり、複数、ここでは、４枚の板状の基板が積層形成されている。ヘッドチップ２における最下方の基板は、ノズル基板１０である。ノズル基板１０には複数のノズルＮが設けられて、当該ノズルＮのインク吐出口からノズル基板１０の露出面（インク吐出面）に対して略垂直にインクが吐出可能とされる。ノズル基板１０のインク吐出面とは反対側には、上方（図２のＺ方向）に向かって順番に圧力室基板２０（チャンバープレート）、スペーサー基板４０及び配線基板５０が接着されて積層されている。以下では、これらノズル基板１０、圧力室基板２０、スペーサー基板４０及び配線基板５０の各基板を各々又はまとめて積層基板１０、２０、４０、５０などとも記す。
　これらの積層基板１０、２０、４０、５０には、ノズルＮに連通するインク流路が設けられており、配線基板５０の露出される側（＋Ｚ方向側）の面で開口されている。この配線基板５０の露出面上には、全ての開口を覆うように共通インク室７０が設けられている。共通インク室７０のインク室形成部材７０ａ内に貯留されるインクは、配線基板５０の開口から各ノズルＮへ供給される。
　インク流路の途中には、圧力室２１（インク貯留部）が設けられている。圧力室２１は、圧力室基板２０を上下方向に貫通して設けられており、圧力室２１の上面は、圧力室基板２０とスペーサー基板４０との間に設けられた振動板３０により構成されている。圧力室２１内のインクには、振動板３０を介して圧力室２１と隣り合って設けられている格納部４２内の圧電素子６０の変位（変形）によって振動板３０（圧力室２１）が変形することで、圧力変化が付与される。圧力室２１内のインクに適切な圧力変化が付与されることで、圧力室２１に連通するノズルＮからインク流路内のインクが液滴として吐出される。
　保持基板８０は、ヘッドチップ２の上面に接合されており、共通インク室７０のインク室形成部材７０ａを保持している。保持基板８０には、インク室形成部材７０ａの下面の開口とほぼ同じ大きさ及び形状の開口が設けられており、共通インク室７０内のインクは、インク室形成部材７０ａの下面の開口、及び保持基板８０の開口を通ってヘッドチップ２の上面に供給される。
　配線部材３は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などであり、配線基板５０の配線５７（図３参照）に接続されている。この配線５７を介して格納部４２内の配線５２及び接続部９０に伝えられる駆動信号により圧電素子６０が変位動作する。配線部材３は、保持基板８０を貫通して引き出されて駆動部４に接続される。
　駆動部４は、インクジェット記録装置の制御部からの制御信号や、電力供給部からの電力供給などを受けて、各ノズルＮからのインク吐出動作や非吐出動作に応じて、圧電素子６０に印加する適切な駆動信号を配線部材３に出力する。駆動部４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などで構成されている。
　図３は、ヘッドチップ２における一つのノズルＮに対応する部分のより詳細な断面図である。
　上述のように、ヘッドチップ２は、複数のノズルＮが設けられたノズル基板１０、各ノズルＮに連通する複数の圧力室２１が設けられた圧力室基板２０、スペーサー基板４０及び配線基板５０が積層されて形成されている。これらのうち、ノズル基板１０及び圧力室基板２０は、例えば、それぞれシリコン（Ｓｉ）基板を用いて形成され、スペーサー基板４０は、例えば、鉄合金（４２アロイなど）やガラスによって形成される。配線基板５０については後述する。
　圧力室基板２０には、両面（すなわち、ノズル基板１０側の面とスペーサー基板４０側の面）間を貫通して設けられている圧力室２１のうち、スペーサー基板４０の側を覆うように可撓性を有する振動板３０が設けられている。すなわち、圧力室２１の内壁面の一部は、振動板３０により構成されている。
　振動板３０には、インク流路の一部をなす開口部３１が設けられている。振動板３０は、例えば、シリコン製の薄板である。振動板３０は、圧力室基板２０と当接する部分、すなわち、圧力室２１及び開口部３１以外の部分で当該圧力室基板２０に接着（接合）されている。このように、振動板３０は、圧力室２１の内壁面のうち振動板３０がなす一部（上面）に隣接する内壁面の他の一部（ここでは、側壁）をなす基材２２と一体的に設けられている。
　振動板３０の圧力室２１とは反対側、すなわち振動板３０の内壁面の一部をなす面とは反対側の面には、第２電極６２が全面に設けられているとともに、当該第２電極６２上に、接着剤６３を介して平板状の圧電素子６０が固着されている。また、圧電素子６０の振動板３０とは反対側の面には、全面に第１電極６１が設けられている。
　以下では、圧電素子６０の振動板３０に固着されている面（接着剤６３に当接している面）を下面６０ａと記し、下面６０ａとは反対側の面（第１電極６１が設けられている面）を上面６０ｂと記す。また、振動板３０において圧電素子６０が固着されている面を固着面３０ａと記し、固着面３０ａのうち圧電素子６０の下面６０ａが固着されている範囲を固着範囲３０Ｒと記す。したがって、固着範囲３０Ｒの外周は、撓みの生じていない振動板３０の固着面３０ａに垂直な垂直方向（以下では、単に「固着面３０ａに垂直な方向」とも記す）、すなわち図３のＺ方向から見て、下面６０ａの外周に一致する。
　スペーサー基板４０は、両面（すなわち、振動板３０の側の面と配線基板５０の側の面）を貫通して設けられた空間であるインク導通路４１及び格納部４２（格納空間）を有している。インク導通路４１は、共通インク室７０とノズルＮとをつなぐインク流路の一部をなし、振動板３０の開口部３１と位置を合わせて設けられる。
　格納部４２内には、振動板３０の固着面３０ａ上に設けられた圧電素子６０が格納される。格納部４２は、圧電素子６０の各々に対応して個別に設けられていても良いし、複数の圧電素子６０をまとめて格納可能に設けられていても良い。
　圧電素子６０及び第１電極６１は、格納部４２内において、固着面３０ａに垂直な方向から見て圧力室２１の内壁面のうち振動板３０がなす部分に重なる第１領域Ｒ１から、上述の基材２２に重なる第２領域Ｒ２にかけて設けられている。
　圧電素子６０は、第１電極６１及び第２電極６２によって挟まれたアクチュエーターである。圧電素子６０は、当該圧電素子６０に対して印加される電圧に応じて、固着面３０ａに沿った方向に伸縮することで振動板３０とともに撓む。そして、この振動板３０の撓みにより、圧力室２１内のインクに圧力変化が付与されてノズルＮからインクが吐出される。このように、圧電素子６０が固着面３０ａに沿って収縮して振動板３０とともに撓むことで圧力室２１内のインクに圧力変化を付与する方式は、ベントモードと呼ばれる。
　圧電素子６０としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が好適であるが、圧電特性を有する他の材料、例えば水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデンなどが用いられても良い。
　第１電極６１の上面は、第２領域Ｒ２内において接続部９０が当接することで固定されている。接続部９０は、配線基板５０に形成されたバンプ９１と、バンプ９１に塗布された導電性材料９２とを有する。バンプ９１は、配線５２上（下方側の面）に設けられ、格納部４２の内部へ突出する。バンプ９１は、例えば、金を材料としたワイヤーボンディングにより形成される。導電性材料９２は、例えば、導電性を有する金属粉末（銀粉など）が混入されて導電性を有する導電性接着剤である。この導電性材料９２が格納部４２内で第１電極６１とバンプ９１とを電気的に接続して、配線５２を介して送られた駆動信号を第１電極６１に伝える。
　また、第２電極６２は、図示略の配線を介して配線部材３の共通電位（コモン電位）に係る配線に接続される。
　このような、接続部９０と基材２２との間で第１電極６１、圧電素子６０及び第２電極６２を挟んで固定する構造により、接続部９０を介した第１電極６１への信号伝達経路が安定的に確保される。第２領域Ｒ２内の圧電素子６０は、接続部９０及び基材２２によって固定されているためほとんど振動せず、圧力室２１内のインクの圧力変化にはほとんど寄与しない。
　図４は、圧電素子６０を固着面３０ａに垂直な方向から見た平面図である。図４における線分Ａ－Ａの位置での断面が、図３の断面図に相当する。なお、図４では、見難くなるのを避けるため接着剤６３の記載が省略されている。
　図４に示されるように、本実施形態の圧電素子６０は、第１領域Ｒ１において圧力室２１の内壁面と重なる範囲に形成されている略円形の主要部６０１と、第２領域Ｒ２において基材２２と重なる範囲に形成されている略半円形状の凸部６０２とからなる。圧力室２１は、主要部６０１と同心の略円形状をなしており、主要部６０１は、圧力室２１（圧力室２１の内壁面のうち振動板３０がなす一部）に部分的に重なる大きさで設けられている。すなわち、主要部６０１がなす円の半径は、圧力室２１がなす円の半径よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、圧電素子６０の略円形の主要部６０１が伸縮して振動板３０が撓むことで、圧力室２１内のインクの圧力を効果的に変動させることができるようになっている。
　圧電素子６０の大きさは、圧力室２１の大きさに応じて定められるが、例えば、主要部６０１の直径は、１０μｍ～１０００μｍ程度とされる。また、圧電素子６０の厚さは、主要部６０１の直径の大きさに応じて設定され、例えば１μｍ～１００μｍ程度とされる。
　また、図３に示されるように、圧電素子６０は、側面６０ｃが全周に亘って逆テーパー形状をなすように形成されている。すなわち、圧電素子６０の厚さ方向に、下面６０ａから上面６０ｂに向かって、振動板３０の固着面３０ａに平行な断面の断面積が漸増するように形成されている。換言すれば、固着面３０ａに垂直な任意の断面（例えば図３）において、圧電素子６０の下面６０ａの長さが、上面６０ｂの長さよりも小さく、かつ固着面３０ａに沿う方向について下面６０ａの全体が上面６０ｂの範囲と重複する形状で形成されている。したがって、圧電素子６０は、固着面３０ａに垂直な方向から見て、下面６０ａの外周の全体が上面６０ｂの外周の内側に含まれる形状を有している。本実施形態では、側面６０ｃと、振動板３０の固着面３０ａに垂直な方向とがなす角度は、約３０度とされている。
　また、本実施形態では、接着剤６３は、振動板３０の固着面３０ａ上において、固着範囲３０Ｒの外側にはみ出して延在しており、当該はみ出した接着剤６３は、圧電素子６０の側面６０ｃに当接している。接着剤６３の詳細な構成及び作用については、後述する。
　配線基板５０には、圧電素子６０を駆動して変位動作させるための電気回路（配線）が設けられており、インターポーザー５３と、絶縁層５４、５５、５８、５９と、配線５２、５７などを有する。インターポーザー５３は、例えば、シリコン製の基板であり、両面が絶縁層５４及び絶縁層５５によりそれぞれ被覆されている。絶縁層５４のインターポーザー５３とは反対側には配線５７が設けられ、絶縁層５５のインターポーザー５３とは反対側には配線５２が設けられている。これらの配線５７、５２は、更にそれぞれ絶縁層５８、５９により被覆されている。
　インターポーザー５３及び絶縁層５４、５５には、両面間を貫通して配線５２、５７の間を接続する貫通電極５６が設けられている。また、配線基板５０には、両面間（スペーサー基板４０の側の面と共通インク室７０の側の面）を貫通するインク導通路５１が設けられている。インク導通路５１は、インク流路の一部をなし、スペーサー基板４０のインク導通路４１と位置を合わせて設けられている。
　次に、接着剤６３の構成について詳しく説明する。
　図３に示されるように、本実施形態の接着剤６３は、振動板３０上の第２電極６２と圧電素子６０との間に設けられて第２電極６２と圧電素子６０とを接着する。第２電極６２と圧電素子６０との間における接着剤６３の厚さは、第１電極６１と第２電極６２との間における圧電素子６０に対する必要な駆動電圧の印加を妨げない範囲の最大値以下とされる。
　さらに、接着剤６３は、固着面３０ａにおいて、固着範囲３０Ｒの全体を内部に包含する範囲に付着している。すなわち、接着剤６３は、固着面３０ａに垂直な方向から見て固着範囲３０Ｒの外周の全体から外側にはみ出して（延在して）いる。固着範囲３０Ｒの外周から外側にはみ出している接着剤６３（以下では、接着剤６３のはみ出し部と記す）は、固着面３０ａに沿って延在するとともに、圧電素子６０の側面６０ｃに沿って上方にも回り込んでいる。この結果、接着剤６３のはみ出し部は、固着面３０ａ及び側面６０ｃの間の空間を埋めるように設けられている。ただし、接着剤６３のはみ出し部の延在範囲は、第１電極６１に接触しない範囲内に留められている。
　図５は、圧電素子６０及び接着剤６３を固着面３０ａに垂直な方向から見た平面図である。図５は、図４の平面図において接着剤６３の記載を追加したものに相当する。図５では、接着剤６３のはみ出し部の配置範囲をドットを付して示している。
　図５に示されるように、接着剤６３は、第１領域Ｒ１では、圧力室２１（圧力室２１の内壁面のうち振動板３０がなす一部）と重なる範囲に付着している。すなわち、接着剤６３は、固着範囲３０Ｒのうち圧電素子６０の主要部６０１に対応する部分の外周の外側に、圧力室２１と重なる範囲の全体に亘ってはみ出して設けられている。以下では、第１領域Ｒ１における接着剤６３のはみ出し部の延在範囲の幅（したがって、固着範囲３０Ｒの外周と圧力室２１の外周との間隔）をＷ１とする。
　また、接着剤６３は、第２領域Ｒ２においても、固着範囲３０Ｒの外周から外側にはみ出して設けられている。ここで、第２領域Ｒ２における接着剤６３のはみ出し部の延在範囲の幅Ｗ２は、第１領域Ｒ１における幅Ｗ１より小さくなっている。よって、第１領域Ｒ１では、第２領域Ｒ２よりも接着剤６３のはみ出し量が多くなっている。より詳しくは、第１領域Ｒ１における固着範囲３０Ｒの外周の長さに対する当該外周の外側に付着している接着剤６３の体積の比が、第２領域Ｒ２における比より大きくなっている。
　接着剤６３としては、例えばエポキシ系接着剤が好ましく用いられるが、特にこれに限定されない。また、接着剤６３としては、常温で硬化させる常温硬化型接着剤、加熱によって重合を促進させて硬化させる熱硬化型接着剤、紫外線等の活性エネルギー線の照射によって重合を促進させて硬化させる活性エネルギー線硬化型接着剤等、各種の硬化方法で硬化するものを用いることができ、中でも、熱硬化型接着剤が好ましく用いられる。また、接着剤６３としては、硬化後のヤング率が０．０１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下となるものを用いるのが好ましい。
　なお、接着剤６３は、固着面３０ａ上で、固着範囲３０Ｒの外周より外側の部分を少なくとも含む範囲に付着していれば良く、固着面３０ａに垂直な方向から見て固着範囲３０Ｒの外周の一部のみから外側にはみ出すように設けられていても良い。例えば、接着剤６３は、図６Ａに示されるように固着範囲３０Ｒの外周の半分（半周）から外側にはみ出すように設けられていても良い。また、接着剤６３は、図６Ｂに示されるように固着範囲３０Ｒの外周の互いに異なる複数個所（ここでは４個所）から外側にはみ出すように設けられていても良い。
　また、これらの場合、圧電素子６０の側面６０ｃは、少なくとも接着剤６３が外側にはみ出している部分において逆テーパー形状となっていることが好ましい。すなわち、圧電素子６０は、固着面３０ａに垂直な方向から見て、下面６０ａの外周のうち少なくとも接着剤６３の付着範囲の内側にある部分が上面６０ｂの外周の内側に含まれる形状を有していることが好ましい。
　次に、本実施形態の接着剤６３の作用について説明する。
　図７は、圧電素子６０の動作時における接着剤６３の作用を説明する図である。
　図７のＡは、圧電素子６０に電圧が印加されていない状態を示す図である。
　図７のＢは、圧電素子６０に対して所定の極性の電圧が印加されて圧電素子６０が固着面３０ａに沿う方向に伸長し、圧電素子６０及び振動板３０が上に凸となる形状に撓んでいる状態を示す図である。
　図７のＣは、圧電素子６０に対して図７のＢとは逆極性の電圧が印加されて圧電素子６０が固着面３０ａに沿う方向に収縮し、圧電素子６０及び振動板３０が下に凸となる形状に撓んでいる状態を示す図である。
　本実施形態のインクジェットヘッド１では、図７のＡの状態から図７のＢの状態に遷移させることで圧力室２１内のインクの圧力を低減させた後、図７のＣの状態に遷移させて圧力室２１内のインクの圧力を増大させることで、ノズルＮからインクが吐出される。
　ここで、図７のＢのように圧電素子６０及び振動板３０が上に凸となる形状に撓んでいるときには、接着剤６３のはみ出し部は、圧電素子６０の側面６０ｃから固着面３０ａに沿う方向の力を受けて当該方向に沿って収縮する方向に弾性変形し、弾性エネルギーが大きくなる。
　他方で、圧電素子６０が図７のＢの状態から図７のＣの状態に遷移するとき、接着剤６３のはみ出し部は、圧電素子６０の側面６０ｃに対して弾性力を及ぼしながら（押圧しながら）伸長（弾性変形）する。すなわち、接着剤６３のはみ出し部は、圧電素子６０の収縮変形動作を補助する役割を果たす。これにより、圧電素子６０及び振動板３０は、接着剤６３のはみ出し部がなかった場合と比較して大きく下方に撓むため、ノズルＮからのインクの射出速度や射出量が大きくなる。この結果、インクの吐出効率（圧電素子６０への印加電圧に対するインクの吐出量や吐出速度の大きさ）が高くなる。
　次に、本実施形態のインクジェットヘッド１におけるヘッドチップ２の製造方法について説明する。
　図８は、ヘッドチップ２の製造方法を説明する断面図である。
　この製造方法では、まず、ガラス等の基板Ｓ上に圧電素子６０の材料からなる圧電プレート６０Ａを接着し、フォトリソグラフィー技術により、圧電素子６０を形成する位置にレジストパターン６４を形成する（図８のステップＳ１）。
　次に、レジストパターン６４をマスクとして圧電プレート６０Ａに対してサンドブラスト加工を行って、テーパー形状の側面を有する圧電素子６０を形成し、レジストパターン６４を除去する（図８のステップＳ２）。
　次に、圧電素子６０上に、接着剤６３を塗布する（図８のステップＳ３）。ここでは、次に行われる圧電素子６０と振動板３０との接着工程において固着範囲３０Ｒから外側に所望の量の接着剤６３がはみ出すように、接着剤６３の塗布量が調整される。接着剤６３の塗布方法としては、例えばフレキソ印刷法、グラビア印刷法、ワイヤーバー印刷法など、圧電素子６０上に所望の量の接着剤６３を塗布可能な各種の方法を用いることができる。
　次に、予め製造されたノズル基板１０、圧力室基板２０及び振動板３０からなる積層体上に、基板Ｓを上下逆にして当接させて押圧することで、圧電素子６０を振動板３０上に接着剤６３を介して接着する（図８のステップＳ４）。このとき、基板Ｓを所定の圧力で押圧することにより、固着範囲３０Ｒから外側に所定量の接着剤６３がはみ出して側面６０ｃに当接した状態となる。その後、所定の硬化方法で接着剤６３を硬化させる。
　次に、圧電素子６０から基板Ｓを剥離した後に（図８のステップＳ５）、振動板３０上にスペーサー基板４０を介して配線基板５０を積層させることで、ヘッドチップ２が完成する（図８のステップＳ６）。
　なお、ヘッドチップ２の製造方法は、上記に限られない。
　例えば、基板Ｓによる押圧で接着剤６３を固着範囲３０Ｒの外側にはみ出させる態様に代えて、予め圧電素子６０の側面６０ｃにかかる範囲に接着剤６３を塗布してから振動板３０上に接着しても良い。
　また、接着剤６３を振動板３０側に塗布した上で圧電素子６０を接着しても良い。
　また、サンドブラスト加工に代えて、圧電素子６０の外周がテーパー形状となるようにダイシングしても良い。
　（実施例）
　次に、上記実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
　まず、接着剤６３の固着範囲３０Ｒから外側へのはみ出し量やはみ出し位置、接着剤６３の材質、及び圧電素子６０の形状のうち少なくとも一部が互いに異なる１１水準のインクジェットヘッド１を製造し、それぞれ実施例１～１０及び比較例とした。
　図９は、実験に用いた実施例１～１０及び比較例のインクジェットヘッド１の構成及び実験結果を示す図である。
　図９における「接着剤はみ出し量」では、接着剤６３の固着範囲３０Ｒから外側へのはみ出し量が示されている。このうち「高さ」では、接着剤６３のはみ出し部の固着面３０ａからの最大高さが「◎」、「○」及び「×」で示されている。ここで、「◎」は「○」よりも接着剤６３のはみ出し部の最大高さが大きいことを示し、「×」は接着剤６３が固着範囲３０Ｒの外部にはみ出していないことを示す。また、「幅」では、接着剤６３のはみ出し部の固着範囲３０Ｒからのはみ出し幅（図３の幅Ｗ１）が「◎」、「○」及び「×）」で示されている。ここで、「◎」は「○」よりも接着剤６３のはみ出し幅が大きいことを示し、「×」は接着剤６３が固着範囲３０Ｒの外部にはみ出していないことを示す。
　「接着剤のはみ出し位置」では、接着剤６３が、図５のように固着範囲３０Ｒの外周の全部からはみ出しているか、図６Ａのように固着範囲３０Ｒの外周の半周からはみ出しているか、図６Ｂのように固着範囲３０Ｒの外周の４個所からはみ出しているかが示されている。
　「接着剤のヤング率」では、各水準のインクジェットヘッド１に用いられた接着剤６３の硬化後のヤング率が示されている。
　「圧電素子面積」では、圧電素子６０の下面６０ａの面積が上面６０ｂの面積より小さい場合（すなわち、側面６０ｃの少なくとも一部が逆テーパー形状となっている場合）を「○」で示し、下面６０ａ及び上面６０ｂの面積が等しい場合（すなわち、側面６０ｃがテーパー形状を有していない場合）を「－」で示している。
　「電圧効率」は、本実験の実験結果を「◎◎」、「◎」、「○」、「×」の４段階で示している。具体的には、「電圧効率」は、各水準のインクジェットヘッド１において所望の速度でノズルＮからインクの液滴を吐出するために必要であった圧電素子６０への印加電圧の大きさを示す。具体的には、２３Ｖ未満で所望の速度が得られた場合を「◎◎」で示し、２３Ｖ以上２５Ｖ未満で所望の速度が得られた場合を「◎」で示し、２５Ｖ以上２７Ｖ未満で所望の速度が得られた場合を「◎」で示し、所望の速度を得るのに２７Ｖ以上の電圧が必要であった場合を「×」で示している。
　図９に示すように、実施例１では、固着範囲３０Ｒの外周の全部から外側に接着剤６３がはみ出し、接着剤６３のヤング率が３ＧＰａであり、下面６０ａの面積が上面６０ｂの面積より小さいインクジェットヘッド１を用いた。この実施例１では、電圧効率の結果が「◎」となった。
　また、実施例１から接着剤６３のはみ出し部の高さを大きくした実施例２では、電圧効率が実施例１よりも高く、「◎◎」となった。
　また、実施例１から接着剤６３のはみ出し部の幅を大きくした実施例３では、電圧効率が実施例１とほぼ同等であり、「◎」となった。
　また、圧電素子６０の側面６０ｃがテーパー形状を有していない点においてのみ実施例１と異なる実施例４では、電圧効率が「○」となった。
　また、実施例１から接着剤６３をヤング率が３０ＧＰａであるものに変えた実施例５、及び接着剤６３をヤング率が０．０１ＧＰａであるものに変えた実施例６では、電圧効率が実施例１とほぼ同等であり、「◎」となった。
　また、実施例１から接着剤６３をヤング率が３１ＧＰａであるものに変えた実施例７、及び実施例１から接着剤６３をヤング率が０．００１ＧＰａであるものに変えた実施例８では、電圧効率が「○」となった。
　また、接着剤６３を固着範囲３０Ｒの外周の半周のみから外側にはみ出させた点においてのみ実施例１と異なる実施例９、及び接着剤６３を固着範囲３０Ｒの外周の４個所のみから外側にはみ出させた点においてのみ実施例１と異なる実施例１０では、電圧効率が「○」となった。
　また、接着剤６３を固着範囲３０Ｒから外部にはみ出させない比較例においては、電圧効率は「×」となった。
　このように、接着剤６３を固着範囲３０Ｒの外周から外側にはみ出させることでインク吐出の電圧効率が高まることが確認された。また、特に接着剤６３のはみ出し部の高さを大きくすることで効果的に電圧効率を高められることが確認された。また、圧電素子６０の側面６０ｃを逆テーパー形状とすることで、電圧効率をより高められることが確認された。また、接着剤６３のヤング率を０．０１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下の範囲内とすることで、より効果的に電圧効率を高められることが確認された。また、接着剤６３を固着範囲３０Ｒの外周の一部のみからはみ出させても電圧効率を高められることが確認された。
　（変形例）
　次に、圧電素子６０に係る構造についての変形例について説明する。
　圧電素子６０の平面形状（固着面３０ａに垂直な方向から見た形状）は、図３に示されるような形状に限られず、各種の多角形など、圧力室２１の形状に応じて種々の形状とすることができる。
　図１０は、平面形状が長方形である圧電素子６０の例を示す平面図である。
　このような圧電素子６０を用いた場合には、振動板３０の固着面３０ａにおける圧電素子６０の固着範囲３０Ｒも長方形となる。本変形例では、圧電素子６０の下面６０ａ及び固着範囲３０Ｒがなす長方形の外周のうち短辺Ｓａに対応する部分を包含する範囲に接着剤６３が付着している。すなわち、固着範囲３０Ｒの外周のうち短辺Ｓａから外側に接着剤６３がはみ出して設けられている。図１０のような長方形の圧電素子６０では、電圧が印加された場合に、短辺Ｓａに平行な方向の伸縮量よりも、長辺Ｓｂに平行な伸縮量の方が大きくなる。したがって、電圧印加に応じて当該圧電素子６０が伸縮するときの各辺の移動量は、長辺Ｓｂよりも短辺Ｓａの方が大きくなる。このため、図１０のように短辺Ｓａに沿う領域に接着剤６３のはみ出し部を設けることで、圧電素子６０の伸長変形に応じた接着剤６３のはみ出し部の弾性変形量（収縮量）が大きくなるため、より効果的に接着剤６３から圧電素子６０に力を及ぼして圧電素子６０の収縮変形動作を補助することができる。
　また、この圧電素子６０では、接着剤６３が固着範囲３０Ｒの外周のうち短辺Ｓａのみから外側にはみ出しているため、圧電素子６０は、短辺Ｓａに沿う側面６０ｃのみが逆テーパー形状をなしていれば良い。なお、上記実施形態と同様に圧電素子６０の全周に亘って側面６０ｃが逆テーパー形状を有する構成としても良い。
　以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１は、インクを貯留する圧力室２１と、圧力室２１から供給されたインクを吐出するノズルＮと、圧力室２１の内壁面の一部をなす振動板３０と、振動板３０の内壁面の一部をなす面とは反対側の固着面３０ａに接着剤６３を介して固着されている平板状の圧電素子６０と、を備え、圧電素子６０は、当該圧電素子６０に対して印加される電圧に応じて固着面３０ａに沿った方向に伸縮することで振動板３０とともに撓み、接着剤６３は、固着面３０ａのうち、圧電素子６０が固着されている固着範囲３０Ｒの外側を含む範囲に付着している。
　このような構成によれば、電圧印加に応じて圧電素子６０が固着面３０ａに沿った方向に伸長したときに当該圧電素子６０の伸長に応じて接着剤６３のはみ出し部が収縮する方向に弾性変形し、この状態から圧電素子６０が電圧印加に応じて収縮したときに、接着剤６３のはみ出し部が圧電素子６０に対して弾性力を及ぼしながら（押圧しながら）伸長するため、接着剤６３のはみ出し部が圧電素子６０の収縮変形動作を補助する役割を果たす。これにより、圧電素子６０の収縮に応じた振動板３０及び圧電素子６０の撓み量をより大きくすることができるため、ノズルＮからのインクの射出速度や射出量を大きくすることができる。よって、インクの吐出効率（所定の印加電圧で圧電素子６０を駆動したときのインクの吐出量や吐出速度の大きさ）を高くすることができる。これにより、所望の吐出速度や吐出量を実現するために必要な印加電圧をより小さくすることが可能となり、インクジェットヘッド１及びインクジェット記録装置１００の電力消費を低減させることができる。
　また、圧電素子６０は、振動板３０に垂直な方向から見て振動板３０がなす内壁面の一部と部分的に重なる範囲に設けられており、接着剤６３は、固着面３０ａのうち、上記方向から見て振動板２１がなす上記内壁面の一部と重なる部分を少なくとも含む範囲に付着している。これにより、収縮変形する圧電素子６０からの力を接着剤６３のはみ出し部を介して圧力室２１の壁面（振動板３０）全体に及ぼすことができ、当該壁面の全体を効率良く撓ませることができる。よって、より効果的にインクの吐出効率を高めることができる。
　また、圧電素子６０の上面６０ｂには第１電極６１が設けられ、接着剤６３は、第１電極６１に接触しない範囲に設けられている。これにより、第１電極６１と第２電極との間で接着剤６３が電気抵抗となって圧電素子６０の駆動効率を低下させたり、発熱を生じさせたりする不具合の発生を抑制することができる。
　また、圧電素子６０は、振動板３０に垂直な方向から見て、振動板３０がなす上記内壁面の一部に重なる第１領域Ｒ１から、当該内壁面の一部に隣接する内壁面の他の一部をなす基材２２に重なる第２領域Ｒ２にかけて設けられており、第１領域Ｒ１における固着範囲３０Ｒの外周の長さに対する当該外周の外側に付着している接着剤６３の体積の比が、第２領域Ｒ２における比より大きい。これにより、圧電素子６０のうち、振動板３０の振動に主に寄与する第１領域Ｒ１内の部分（主要部６０１）の変形動作を接着剤６３のはみ出し部により効果的に補助して、インクの吐出効率を高めることができる。また、圧電素子６０のうちほとんど振動板３０の振動に寄与しない第２領域Ｒ２内の部分（凸部６０２）の周囲にはみ出させる接着剤６３の量を抑えることで、接着剤６３のはみ出し部のために必要なスペースを削減してヘッドチップ２の設計自由度を高めることができる。また、第２領域Ｒ２内で接着剤６３が第１電極６１に接触して駆動効率の低下や発熱を招く不具合の発生を抑制することができる。
　また、接着剤６３のヤング率を、０．０１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下とすることで、接着剤６３が固過ぎて圧電素子６０の変形動作を妨げたり、接着剤６３が柔らか過ぎて圧電素子６０の変形動作を補助する十分な効果が得られなくなったりする不具合を生じにくくすることができる。この結果、接着剤６３のはみ出し部により効果的に圧電素子６０の変形動作を補助してインクの吐出効率を高めることができる。
　また、圧電素子６０は、振動板３０に垂直な方向から見て、下面６０ａの外周のうち少なくとも接着剤６３の付着範囲の内側にある部分が上面６０ｂの外周の内側に含まれる形状を有する。このような構成の圧電素子６０は、側面６０ｃのうち接着剤６３がはみ出している部分が逆テーパー形状（又はこれに近い形状）を有するため、固着範囲３０Ｒの外周から外部にはみ出した接着剤６３が側面６０ｃに沿って伝いやすくなる。よって、接着剤６３のはみ出し部をより確実に側面６０ｃに当接させ、また側面６０ｃのより広い範囲に当接させることができる。この結果、接着剤６３が圧電素子６０の側面６０ｃを押圧して圧電素子６０の変形動作を補助する効果を高めることができ、より効果的にインクの吐出効率を高めることができる。
　また、上記変形例では、固着範囲３０Ｒは長方形であり、接着剤６３は、当該長方形の短辺Ｓａを内部に包含する範囲に付着している。このように、圧電素子６０のうち伸縮量が大きい短辺Ｓａに沿う部分に接着剤６３をはみ出させることで、当該接着剤６３のはみ出し部の弾性変形量が大きくなるため、より効果的に接着剤６３から圧電素子６０に力を及ぼして圧電素子６０の変形動作を補助することができる。
　また、接着剤６３を、固着範囲３０Ｒの全体を内部に包含する範囲に付着させた構成とすることで、接着剤６３のはみ出し部により効果的に圧電素子６０の変形動作を補助してインクの吐出効率を高めることができる。
　また、本実施形態のインクジェット記録装置１００は、上記インクジェットヘッド１と、圧電素子６０に印加する電圧を出力する駆動部４と、を備える。これにより、インクジェット記録装置１００におけるインク吐出の電圧効率を高めて電力消費を低減させることができる。
　なお、本発明は、上記実施形態及び変形例に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
　例えば、第２電極６２を圧電素子６０の下面６０ａに形成し、当該第２電極６２と振動板３０とを接着剤６３により接着しても良い。
　また、振動板３０が金属などの導電性材料からなる場合には、第２電極６２を省略し、振動板３０を一方の電極（第２電極）として用いても良い。この場合には、振動板３０の固着面３０ａ上に直接（接着剤６３を介して）圧電素子６０が固着される。
　これらのように、圧電素子６０が振動板３０に対して少なくとも接着剤６３を介して固着されている種々の構成に対して本発明を適用することができる。
　また、上記実施形態及び変形例では、図５のように、固着面３０ａに垂直な方向から見て固着範囲３０Ｒの外周と圧力室２１の壁面の外周との間の全体に重なる範囲に接着剤６３がはみ出して付着している構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、固着範囲３０Ｒの外周と圧力室２１の壁面の外周との間の領域のうち一部のみに重なる範囲に接着剤６３がはみ出して付着している構成としても良い。
　また、上記実施形態及び変形例では、固着面３０ａに垂直な方向から見て圧電素子６０が圧力室２１の一部と重なる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、圧電素子６０が圧力室２１の全体と重なる構成であっても良い。
　また、上記実施形態及び変形例では、圧電素子６０の側面６０ｃが逆テーパー形状となっている例を用いて説明したが、これに限られず、圧電素子６０の側面６０ｃが逆テーパー形状を有していない構成、例えば側面６０ｃが固着面３０ａに垂直な構成であっても良い。
　また、上記実施形態及び変形例では、シングルパス形式のインクジェット記録装置１００を例に挙げて説明したが、インクジェットヘッド１を走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置１００に本発明を適用しても良い。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
　本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に利用することができる。
１　インクジェットヘッド
２　ヘッドチップ
３　配線部材
４　駆動部
１０　ノズル基板
２０　圧力室基板
２１　圧力室
２２　基材
３０　振動板
３０ａ　固着面
４０　スペーサー基板
５０　配線基板
６０　圧電素子
６０ａ　下面
６０ｂ　上面
６０ｃ　側面
６０１　主要部
６０２　凸部
６０Ａ　圧電プレート
６１　第１電極
６２　第２電極
６３　接着剤
６４　レジストパターン
７０　共通インク室
８０　保持基板
９０　接続部
１００　インクジェット記録装置
１０１　搬送ベルト
１０２　搬送ローラー
１０３　ヘッドユニット
１０４　制御部
Ｍ　記録媒体
Ｎ　ノズル

Claims (9)

  1. 　インクを貯留するインク貯留部と、
    　前記インク貯留部から供給されたインクを吐出するノズルと、
    　前記インク貯留部の内壁面の一部をなす振動板と、
    　前記振動板の前記内壁面の前記一部をなす面とは反対側の面に接着剤を介して固着されている平板状の圧電素子と、
    　を備え、
    　前記圧電素子は、当該圧電素子に対して印加される電圧に応じて、前記振動板の前記圧電素子が固着されている固着面に沿った方向に伸縮することで前記振動板とともに撓み、
    　前記接着剤は、前記固着面のうち、前記圧電素子が固着されている固着範囲の外側を含む範囲に付着しているインクジェットヘッド。
  2. 　前記圧電素子は、前記固着面に垂直な垂直方向から見て前記振動板がなす内壁面の前記一部と部分的に重なる範囲に設けられており、
    　前記接着剤は、前記固着面のうち、前記垂直方向から見て前記振動板がなす内壁面の前記一部と重なる部分を少なくとも含む範囲に付着している請求項１に記載のインクジェットヘッド。
  3. 　前記圧電素子の前記振動板に固着された面とは反対側の面には電極が設けられ、
    　前記接着剤は、前記電極に接触しない範囲に設けられている請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
  4. 　前記圧電素子は、前記固着面に垂直な垂直方向から見て、前記振動板がなす内壁面の前記一部に重なる第１領域から、当該内壁面の前記一部に隣接する前記内壁面の他の一部をなす基材に重なる第２領域にかけて設けられており、
    　前記第１領域における前記固着範囲の外周の長さに対する当該外周の外側に付着している接着剤の体積の比が、前記第２領域における前記比より大きい請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  5. 　前記接着剤のヤング率は、０．０１ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  6. 　前記圧電素子は、前記固着面に垂直な垂直方向から見て、前記振動板に固着された面の外周のうち少なくとも前記接着剤の付着範囲の内側にある部分が前記振動板に固着された面とは反対側の面の外周の内側に含まれる形状を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  7. 　前記固着範囲は長方形であり、
    　前記接着剤は、前記長方形の短辺を内部に包含する範囲に付着している請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  8. 　前記接着剤は、前記固着範囲の全体を内部に包含する範囲に付着している請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  9. 　請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
    　前記圧電素子に印加する前記電圧を出力する電圧印加回路と、
    　を備えるインクジェット記録装置。
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