JP2016165853A - 液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤がアクチュエータ部へ流れ出すことを防止する。
【解決手段】ノズル孔１６を有するノズル基板３００と、ノズル孔１６に通じる液室１５及び液室隔壁１４を有する流路形成層、液室１５の壁面の一部を構成する振動板１３、並びに振動板１３の液室１５とは反対面に配置された圧電素子１２を有するアクチュエータ基板１００と、圧電素子１２に対向する部分に空隙が形成され、アクチュエータ基板１００に接着剤４９によって接合された支持基板２００と、を備え、アクチュエータ基板１００および支持基板２００は、互いに接合または接触する接合部４７，４８を有し、アクチュエータ基板１００の接合部は、振動板１３からの高さの異なる二以上の接合部４７ａ，４８ａからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよび画像形成装置に関するものである。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、液滴吐出ヘッドを含む装置を用いて、記録媒体（以下、用紙ともいうが材質を限定するものではなく、印刷媒体、被記録媒体、記録用紙、転写材、記録紙なども同義で使用する）を搬送しながら、液体としてのインク（記録液）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる）を行なう、いわゆるインクジェット方式の画像形成装置（インクジェット記録装置ともいう）が知られている。

近年、インクジェット記録装置は、印刷速度の高速化、高画質化、低価格化、小型化が進んで広く普及している。このようなインクジェット記録装置に用いられる液滴吐出ヘッドは、一般に、複数のノズル列を有し、ノズル列に連通した複数の個別液室（圧力室）を有し、該複数の個別液室には比較的容積の大きな共通の共通液室が連通されている構成が一般的である。個別液室に選択的にエネルギーを印加することにより個別液室を変形させ、液滴を吐出させて任意の画像をオンデマンドで形成することができる。エネルギーの印加媒体（駆動手段、アクチュエータともいう）としては、例えば、圧電素子やヒーターチップなどが知られている。

インクジェット記録装置に用いる液滴吐出ヘッドには、より高品位な画像を、より速い印刷速度で出力できること（印刷速度の高速化および高画質化）が求められており、画像の高画質化の要求に対しては、ノズルの数を増加して高密度化する傾向にある。

液滴吐出ヘッドに用いるアクチュエータを搭載するアクチュエータ基板において、液室高さは、例えば、１００［ｕｍ］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を行う。

ここで、アクチュエータ基板のアクチュエータ部（振動板および圧電素子）は、可動部であるため、アクチュエータ基板と支持基板が接合されるに際し、アクチュエータ部が支持基板と直接接しないように、アクチュエータ部の周囲には凸形状の接合部が備えられている。

しかし支持基板側に薄膜転写技術を用いて、厚さ１〜４［ｕｍ］程度の接着剤を形成し、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、各アクチュエータ間で特性のバラツキが生じる。

このような接着剤の流れ出しを制御する技術として、例えば、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。

また、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。

しかしながら、特許文献１のように、接合部の支持基板側に凹部を持たせる構造では、接合面積の低下に繋がり接合強度が低下する。また、支持を少なくとも２回パターニングする必要がありコストアップの要因となる。

また、特許文献２のように、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る方法では、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高速化および高画質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。

そこで本発明は、接着剤がアクチュエータ部へ流れ出すことを防止することができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル孔に通じる液室及び液室隔壁を有する流路形成層、前記液室の壁面の一部を構成する振動板、並びに前記振動板の前記液室とは反対面に配置された圧電素子を有するアクチュエータ基板と、前記圧電素子に対向する部分に空隙が形成され、前記アクチュエータ基板に接着剤によって接合される支持基板と、を備え、前記アクチュエータ基板および前記支持基板は、互いに接合または接触する接合部を有し、前記アクチュエータ基板の接合部は、前記振動板からの高さの異なる二以上の接合部からなるものである。

本発明によれば、接着剤がアクチュエータ部へ流れ出すことを防止することができる。

液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。 液滴吐出ヘッドの液室長手方向の断面図である。 実施例１に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。 実施例２に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。 実施例３に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。 実施例４に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図（１）である。 実施例４に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）支持基板に複数の凹部が設けられた場合の圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図（２）である。 実施例４に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）凹部が多段構造を有する場合の圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図（３）である。 実施例５に係る液滴吐出ヘッドの（ａ）圧電素子がない部分、（ｂ）圧電素子がある部分における液室短手方向の断面図である。 液滴吐出ヘッドを搭載した記録装置の斜視図である。 液滴吐出ヘッドを搭載した記録装置の機構部の構成を示す側面断面図である。

（液滴吐出ヘッド）
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル孔（１６）を有するノズル基板（３００）と、ノズル孔（１６）に通じる液室（１５）及び液室隔壁（１４）を有する流路形成層、液室（１５）の壁面の一部を構成する振動板（１３）、並びに振動板（１３）の液室（１５）とは反対面に配置された圧電素子（１２）を有するアクチュエータ基板（１００）と、圧電素子（１２）に対向する部分に空隙が形成され、アクチュエータ基板（１００）に接着剤（４９）によって接合された支持基板（２００）と、を備え、アクチュエータ基板（１００）および支持基板（２００）は、互いに接合または接触する接合部（４７，４８）を有し、アクチュエータ基板（１００）の接合部は、振動板（１３）からの高さの異なる二以上の接合部（４７ａ，４８ａ）からなる。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

すなわち、接合部（接触する場合も含む）の高さに差をつけることにより、余剰接着剤が、振動板領域にはみ出すことを抑制できる。したがって、接着剤の振動板へのはみ出しによる振動変位のばらつきを防止することができ、高精度で信頼性の高い液滴吐出ヘッド、ひいては液滴吐出装置を実現することができるものである。

以下、本実施形態に係る構成を図１から図１１に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）、（ｂ）および図２は、本実施形態の圧電型アクチュエータを有する液滴吐出ヘッド１の断面図である。図１（ａ）は圧電素子が配置されず液室がない部分の液室短手方向の断面図、図１（ｂ）は圧電素子が設置され液室がある部分の液室短手方向の断面図、図２は液室長手方向の断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、液滴吐出ヘッド１は、液室１５内の記録液を、ノズル孔１６を通じて記録媒体に吐出する。液室１５は、アクチュエータ基板１００とノズル基板３００によって形成され、液室隔壁１４によって仕切られている。振動板１３はノズル基板３００の反対側の面に位置し、振動板１３の液室１５の反対面には共通電極１０(下部電極)と個別電極１１（上部電極）に挟まれた圧電素子１２が設置されている。また、圧電素子１２は共通電極１０、個別電極１１に挟まれており、各電極層に配線層を積層し電圧を印加する。ここで、本実施形態では下部電極を共通電極とし上部電極を個別電極としたが、下部電極を個別電極とし上部電極を共通電極としても良い。

アクチュエータ基板１００と、支持基板２００は、それぞれ相手方の基板と接合または接触する接合部４７，４８を有している。アクチュエータ基板１００の接合部は、圧電素子１２が設置される周囲の部分の接合部４８ａ（第一接合部）と、その他の部分の接合部４７ａ（第二接合部）と、からなる。接合部４８ａに対向する支持基板２００側の接合部を接合部４８ｂ、接合部４７ａに対向する支持基板２００側の接合部を接合部４７ｂと呼ぶ。各接合箇所には接着剤４９が形成される。したがって、接合部４７は、接合部４７ａ、接着剤４９および接合部４７ｂからなり、接合部４８は、接合部４８ａ、接着剤４９および接合部４８ｂからなる。

図１の例では、接合部４７ａ，４８ａは、層間絶縁膜４５、配線層４２、パッシベーション膜５０により形成されている。

アクチュエータ基板１００、支持基板２００、およびノズル基板３００を接合することにより、液滴吐出ヘッド１が形成される。

液滴吐出ヘッド１においては、各液室１５内に記録液（インク）が満たされた状態で、画像データに基づいた制御部からの信号を受信すると、圧電素子１２には例えば２０［Ｖ］のパルス電圧が印加される。

圧電素子１２は電圧パルスが印加されることにより、電歪効果により振動板１３と平行方向に縮み、振動板１３は液室１５方向に撓む。これにより、液室１５内の圧力が急激に上昇して、液室１５に連通するノズル孔１６から記録液が吐出する。

パルス電圧印加後は、縮んだ圧電素子１２が元に戻る。すると、撓んだ振動板１３は元の位置に戻るため、液室１５内が共通液室内に比べて負圧となり、外部から液滴供給口６６を介して供給されている記録液が共通液滴供給路１９、共通液室１８から流体抵抗部１７を経て液室１５に供給される。任意のタイミングで電圧パルスの印加を繰り返すことにより、液滴を記録媒体の目的とする場所に吐出し、液滴吐出ヘッド１に対向して配置した記録媒体に画像を形成する。

パルス電圧は、記録液の吐出を行いたいノズル孔１６に対応する個別電極１１に対して、配線層４２（引き出し配線）、層間絶縁膜４５に形成された接続孔を介して、発振回路により印加される。

＜実施例１＞
以下に本発明に係る液滴吐出ヘッドの実施例および比較例について説明する。

図３は、実施例１に係る液滴吐出ヘッドのアクチュエータ基板１００の液室短手方向の断面図を示す。下記に製法を示す。

アクチュエータ基板１００として、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば板厚４００［μｍ］）上に振動板１３を成膜する。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おれば、単層、積層膜のどちらでもかまわない。

例えば、振動板１３の材料として、ＬＰ−ＣＶＤ法（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：低圧化学気相成長法）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、シリコン窒化膜を用い、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為に振動板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、共通電極１０を、例えば、スパッタ法で各々２０［ｎｍ］と１６０［ｎｍ］成膜する。共通電極１０の層構成は、絶縁保護膜の二酸化チタン（ＴｉＯ_２）と伝導体層の白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）などが挙げられる。

絶縁保護膜のＴｉＯ_２は、例えば次のように形成する。Ｔｉをスパッタ成膜後、成膜したチタン膜をＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いて熱酸化して酸化チタン膜にする。熱酸化の条件は、例えば、６５０［℃］以上８００［℃］以下の範囲の温度、１［分］以上３０［分］以下の範囲の処理時間、及びＯ_２雰囲気である。酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいがチタン膜の高温による熱酸化法が望ましい。

次に、共通電極１０上に圧電素子１２としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）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２［μｍ］厚成膜する。次に、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳＲＯ）とＰｔからなる個別電極１１をスパッタ法で各々４０［ｎｍ］と１００［ｎｍ］成膜する。個別電極１１としてはＩｒなどを用いても良い。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。また、圧電素子１２としてはＰＺＴに限られるものではなく、例えば、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ以外の元素を添加したチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）などを用いても良い。そしてフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを用いるパターン形成方法（リソエッチ法）により、後に形成する液室１５に対応する位置に圧電素子１２と個別電極１１を形成する。

また、本実施形態では、接合部４８ａに対応する位置に圧電素子１２を形成している（詳細は後述する）。

次に、共通電極１０、圧電素子１２と後に形成する配線層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（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：プラズマ化学気相成長法）で二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）膜を１０００［ｎｍ］成膜する。層間絶縁膜４５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３０をリソエッチ法で形成する。なお、共通電極１０を配線層４２と接続する場合も、同様に接続孔を形成する。

次に、配線層４２として、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）／アルミニウム（Ａｌ）を各々膜厚３０［ｎｍ］／３［ｕｍ］をスパッタ法で成膜する。ＴｉＮは、接続孔３０底部で、個別電極１１、あるいは共通電極１０の材料であるＰｔが、配線層４２の材料であるＡｌが直接接することにより、後の工程による熱履歴で合金化し、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、接合部４７ａとなる箇所にも配線層４２を形成している。

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厚成膜する。パッシベーション膜５０を成膜することにより、配線層４２が絶縁体で覆われ、例えば、電極材料に安価なＡｌもしくはＡｌを主成分とする合金材料を用いることができる。その結果、低コストかつ信頼性の高い液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）とすることができる。

その後、リソエッチ法で、配線層４２の引き出し配線パッド部と圧電素子１２部、及び共通液滴流路１９の開口も行う。

次に、リソエッチ法により、共通液室流路１９、後の共通液室１８になる箇所の振動板１３を除去する。

次に、圧電素子１２に対応する位置にザグリ６７を形成した支持基板２００と、アクチュエータ基板１００と、を、接合部４７，４８を介して接着剤で接合する。本実施形態では、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２〜４［ｕｍ］程度塗布している。本実施形態では、接合部４７ａの振動板１３からの高さを４［ｕｍ］とし、接合部４８ａの振動板１３からの高さを３［ｕｍ］とし、接合部４７ａの方を高くしている。

そのため、接合時に十分な圧力で接合すると、支持基板２００と振動板１３のギャップは接合部４７の高さによって規定され、接合部４８では過剰に接着剤４９が加圧されることがなく接着剤４９のはみ出しが抑制される。

この時、接合部４７の周辺には圧電素子１２が配置されていないため、接着剤４９のはみ出しは問題とならない。その後、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８０［μｍ］）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。なお、接合部４７、４８の高さは、上記関係（振動板１３からの高さが、接合部４７ａ＞４８ａ）を満たしていれば、特に限られるものでない。また、接着剤を塗布する厚さ等も、特に限られるものでない。

次に、リソグラフィ法により、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（水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、あるいは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液）で異方性ウェットエッチをおこない液室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エッチング以外にＩＣＰ（誘導結合型）エッチャーを用いたドライエッチで液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成してもよい。

次に、別に形成した各液室１５に対応した位置にノズル孔１６を開口したノズル基板３００をアクチュエータ基板１００に接合することにより液滴吐出ヘッド１が完成する。

上記のように、実施例１では、接合部４７と接合部４８の両接合部を比較すると、アクチュエータ基板１００側の接合部４８ａの方が接合部４７ａよりも振動板１３からの高さが低くなっている。ここで、支持基板２００側の接合部４７ｂ，４８ｂの高さは同一としているため、接合部４８における接着剤４９の厚みは、接合部４７ａの接合部高さによって規定され、基板接合時の基板面内への加圧力差に係らず接合部４８における接着剤膜厚は一定となる。これにより接合時に接合部４８に過剰な圧力がかかることによる振動板１３の圧電素子１２が設けられた領域の振動板１３への接着剤４９のはみ出しが抑制される。一方、駆動部以外の位置に相当する接合部４７からは接着剤４９がはみ出しても、問題は生じ難い。

したがって、接合部４８の周辺に位置する圧電素子１２の駆動領域（アクチュエータ部）への接着剤４９の流れ込みによる駆動ばらつきをなくして、安定駆動が可能となり、信頼性が高く安定した液滴吐出ヘッド１を歩留まりよく実現することができる。

ここで、接合部４７，４８は、接合部４７，４８の形成のために成膜とエッチングでパターン形成を行ってもよいが、アクチュエータ基板１００に元々用いられている層（圧電素子１２、層間絶縁膜４５、配線層４２（配線部材）、配線保護膜など）の部材を利用して高さに差をつけることで工程およびコストを増加させること無く接着剤の流れ出し量を抑えることができる。例えば、接合部４８ａでは圧電素子１２（圧電体層）とパッシベーション層５０、接合部４７ａでは、配線層４２とパッシベーション層５０を用いている。なお、接合部４７ａ，４８ａの層構成は、高さに差をつけられるのであれば特に限るものではない。

このようにすることで、高さの異なる接合部等を作るためにマスクの変更のみで実現することができる。また、高さそのものも接合条件に合わせて水準を振ることが出来る自由度がある。従って製造コストをアップすることなくビット間ばらつきを抑制でき、且つ信頼性の高い液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置を得ることができる。

なお、ここまで説明した液滴吐出ヘッド１は、高さが異なる２種類の接合部を有しているが、高さの異なる３種類以上の接合部等を有していてもよい。

また、実施例１の液滴吐出ヘッド１は、組み込んだインクカートリッジ９９や、インクジェット記録装置９０にも組み込んで提供することができる。

＜実施例２＞
実施例２の構成を図４に示す。実施例２では、実施例１の構成において、支持基板２００側の接合部４７ｂに、はみ出した接着剤４９を吸収する複数の溝４６を設けた。これにより接合部４７において接着剤４９の厚みを十分に薄くすることが出来るため、接着時における接合部４７の高さの精度を高めることができ、結果としてより安定して支持基板２００とアクチュエータ基板１００のギャップを規定することができた。また、接合部４７における接着剤４９のはみ出し量も抑制することができた。なお、溝４６の形状は図４のような角溝に限られず、例えばＶ字型やＵ字型等であってもよく、その数、位置も特に限られるものではない。

＜実施例３＞
実施例３の構成を図５に示す。実施例３では、実施例１の構成において、支持基板２００側の接合部４８ｂにおいて、接着剤４９と接着する部分にラウンド形状を設けた。ラウンド形状とする部分はグレースケールマスクを適用し、リソエッチ法によりパターンを得て成形した。これにより接着剤４９のはみ出し量をさらに抑制することができた。適用する形状はラウンド形状に限らず、接着剤４９を逃がす構造になっていれば例えばテーパー形状等でもよい。また、接着剤４９を逃がす構造をアクチュエータ基板１００側の接合部４８ａに設けてもよい。また、接合部４８ａおよび接合部４８ｂの双方に設けてもよい。

＜実施例４＞
実施例４の構成を図６に示す。実施例４では、実施例１の構成において、支持基板２００側の接合部４８ｂにおいて、接着剤４９と接着する部分に凹形状６１を設けた。これにより接着剤４９のはみ出し量をさらに抑制することができた。適用する形状は単純な凹形状６１に限らず、図７のように複数の凹みを設けた凹形状６１ａや、図８のように凹みの中に段をつけた凹形状６１ｂであってもよい。また、その形状をアクチュエータ基板１００側の接合部４８ａに設けてもよい。また、接合部４８ａおよび接合部４８ｂの双方に設けてもよい。

＜実施例５＞
実施例５の構成を図９に示す。この実施例では、実施例１の構成において、図３（ａ）の接合部４７に相当する箇所おいて接着剤４９で接合せず、支持基板２００とアクチュエータ基板１００が直接接触する接触部とした。これにより接合部４７における接着剤厚によらず支持基板２００とアクチュエータ基板１００のギャップを接触部４７の高さに規定でき、接合部４８により安定した圧力をかけることができた。そのため接着剤４９のはみ出し量もより抑えることができた。なお、接着剤４９の塗布方法の一例として、グラビアオフセット法により行う方法がある。なお、グラビアオフセット法によれば接着剤を特定の部位にのみ塗布することが可能である。

なお、本発明は上記実施例で記載されたアクチュエータ基板１００以外についても適用可能である。例えば、圧電素子１２、共通電極１０、個別電極１１、およびパッシベーション膜５０のみで構成されたアクチュエータ基板等にも適用することができる。

（インクジェット記録装置）
液滴吐出ヘッド１を搭載したインクジェット記録装置の一例について図１０の斜視図と図１１の機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。

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に搭載した液滴吐出ヘッド１及び液滴吐出ヘッド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（或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。

図１１における印字機後部９１は、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に沿った主走査方向に摺動自在にキャリッジ９８を保持し、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滴吐出ヘッド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には液滴吐出ヘッド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、下方には液滴吐出ヘッド１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滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド１としては各色の液滴吐出ヘッド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個の液出ヘッドでもよい。インクカートリッジ９９は、液滴吐出ヘッド１と、液滴吐出ヘッド１にインクを供給するインクタンクと、が一体となっている。

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を液滴吐出ヘッド１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を液滴吐出ヘッド１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滴吐出ヘッド１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。

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、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置を配置している。回復装置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側に移動されてキャッピン手段で液滴吐出ヘッド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。

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滴吐出ヘッド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、インクジェット記録装置９０においては、上述の液滴吐出ヘッド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。

インクジェット記録装置９０に液滴吐出ヘッド１を使用した場合のみならず、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滴吐出ヘッド１を適用してもよい。

１ 液滴吐出ヘッド
１０ 共通電極
１１ 個別電極
１２ 圧電素子
１３ 振動板
１４ 液室隔壁
１５ 液室
１６ ノズル孔
１７ 流体抵抗部
１８ 共通液室
１９ 共通液室流路
３０ 接続孔
４２ 配線層
４５ 層間絶縁膜
４６ 溝
４７，４７ａ，４７ｂ 接合部
４８，４８ａ，４８ｂ 接合部
４９ 接着剤
５０ パッシベーション膜
６１ 凹形状
６６ 液滴供給口
６７ ザグリ
９０ インクジェット記録装置
９１ 印字機構部
９２ 記録媒体（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 拍車
１１４ 排紙ローラー
１１５ 拍車
１１６，１１７ ガイド部材
２００ 支持基板
３００ ノズル基板

特開２０１３−１６３３４１号公報 特開２０１４−１５１５３７号公報

Claims (10)

1. ノズル孔を有するノズル基板と、
   前記ノズル孔に通じる液室及び液室隔壁を有する流路形成層、前記液室の壁面の一部を構成する振動板、並びに前記振動板の前記液室とは反対面に配置された圧電素子を有するアクチュエータ基板と、
   前記圧電素子に対向する部分に空隙が形成され、前記アクチュエータ基板に接着剤によって接合される支持基板と、を備え、
   前記アクチュエータ基板および前記支持基板は、互いに接合または接触する接合部を有し、
   前記アクチュエータ基板の接合部は、前記振動板からの高さの異なる二以上の接合部からなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記アクチュエータ基板の前記接合部は、該アクチュエータ基板に形成される層の一部または全部と同じ層からなることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記アクチュエータ基板の前記接合部は、前記圧電素子が設置される周囲の部分である第一接合部と、その他の部分である第二接合部と、からなり、
   前記第一接合部の前記振動板からの高さが、前記第二接合部の前記振動板からの高さよりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記第一接合部は、前記第二接合部よりも接着剤の厚さが厚くなっていることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記第二接合部には、接着剤が塗布されていないことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記第二接合部と対向する前記支持基板の接合部に一または二以上の溝を設けたことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記第一接合部、および／または該第一接合部と対向する前記支持基板の接合部は、テーパー形状またはラウンド形状を有することを特徴とする請求項３から６までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記第一接合部、および／または該第一接合部と対向する前記支持基板の接合部に、凹部が設けられていることを特徴とする請求項３から７までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
9. 液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクと、が一体となっている液体カートリッジにおいて、
   前記液滴吐出ヘッドが請求項１から８までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
10. 請求項１から８までのいずれかに記載の液滴吐出ヘッドまたは請求項９に記載の液体カートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。