JP2024025540A - 液体吐出ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動板に適正な変位量を得るための駆動電圧を低減することが可能になると共に、液体の吸引やワイプ動作に適した液体ヘッドを提供する。【解決手段】 液体吐出ヘッド１００は、第１基板２と第２基板３とを備える。第１基板２の平坦な第１面５ａには、液体を吐出するための吐出口６が設けられている。また、第基板２の第２面には、駆動素子が設けられている。第２基板３は、第１基板２の第２面５ｂに接合され、液体が供給されるように構成された圧力室８を形成している。第１基板２は、圧力室８を形成する部分が振動板７を形成し、振動板７が変位することで圧力室８内の液体が吐出口６から吐出する。第１基板２の第２面５ｂは、駆動素子を含む凹凸形状を有する。また、振動板７は、吐出口６が設けられている第１領域の剛性に比べ、第１領域を取り囲む第２領域の剛性が低くなっている。【選択図】 図４

Description

本開示は、インクなどの液体吐出可能な液体吐出ヘッド及び記録装置に関する。

近年、インクジェット記録装置では、画像の高精細化や高速記録の要求から、吐出口が高密度に配置された液体吐出ヘッドが求められている。このような要求に対し、圧電素子を用いた液体吐出ヘッドの中でも、圧電素子を高密度かつ高精度に配列することが比較的容易であることから、ベンドモード型の液体吐出ヘッドが広く用いられている。ベンドモード型の液体吐出ヘッドは、圧電素子と振動板からなる積層構造によって圧力室の内壁を構成し、電圧を印加することで圧電素子を面内方向に変形させて、振動板を面外方向に変形(曲げ変形)させることで、圧力室内に圧力を発生させるものである。

特許文献１及び特許文献２には、ベンドモード型の液体吐出ヘッドが開示されている。特許文献１に開示の液体吐出ヘッドでは、吐出口（ノズル）が形成された基板が圧力室を塞ぐように配置され、圧力室の壁で固定されていない基板の領域が振動板となる。この振動板を構成する基板の表面には電極及び圧電素子が形成されており、圧電素子の変形によって液体が吐出口から吐出される。

また、特許文献２には、吐出口（ノズル）が形成された基板において、基板上に第１電極と圧電素子と第２電極が形成されており、さらに第２電極の上に基板全体を覆うように金属材料を形成したノズルプレートが示されている。このノズルプレートの金属材料側の面と、圧力室となる開口が設けられた基材の片側を接合することで、ベンドモード型の液体吐出ヘッドを形成している。

特開２０１４－１７２３２３号公報 特開２０１２－７１５８７号公報

特許文献１の構成では、ノズルが形成された圧力室と反対側の面に電極や圧電素子が形成されることにより、基板の表面に凹凸が生じる。このため、この凹凸を埋めるように、保護膜や撥水膜を形成し、基板の表面を平坦な面形状に形成している。これにより、キャップ部材を基板の表面に密接させることが可能になり、基板の表面側からインクを吸引する吸引動作が可能になる。また、基板の表面に付着したインクや塵埃をワイパによって払拭するワイプ動作も適正に行うことが可能になる。しかしながら、振動板表面に保護膜や撥水膜を形成すると振動板が厚くなって振動板が変位しにくくなる。一方、特許文献２には、振動板表面に凹凸は生じないが、振動板全体を金属材料で覆うため、振動板が硬くなり変位量が小さくなる。

このように特許文献１及び２に記載の技術では、振動板が変位し難い構成となっており、振動板に十分な変位量を得るためには、圧電素子に大きな駆動電圧を印加することが必要となる。

本開示は、振動板に適正な変位量を得るための駆動電圧を低減することが可能になると共に、液体の吸引やワイプ動作に適した液体ヘッド及びこれを用いた記録装置の提供を目的とする。

本開示は、液体を吐出するための吐出口が平坦な第１面に設けられ、かつ、前記第１面とは反対側の第２面に駆動素子が設けられた第１基板と、前記第１基板の前記第２面と接合し、かつ、前記第１基板の前記第２面との間に、液体が供給されるように構成された圧力室を形成する第２基板と、を有し、前記第１基板の前記圧力室を形成する部分は、前記駆動素子によって変位する振動板を形成し、前記振動板が変位することで前記圧力室内の液体が前記吐出口から吐出するように構成された液体吐出ヘッドであって、前記第１基板の前記第２面は、前記駆動素子を含む凹凸形状を有し、前記振動板は、前記吐出口が設けられている第１領域の剛性に比べ、前記第１領域を取り囲む第２領域の剛性が低いことを特徴とする。

本開示によれば、振動板に適正な変位量を得るための駆動電圧を低減することが可能になると共に、液体の吸引やワイプ動作に適した液体ヘッド、及びこれを備えた記録装置を提供することが可能になる。

インクジェット記録装置の模式図及び制御構成を示すブロック図である。 実施形態における液体吐出ヘッドの全体構成を示す斜視図である。 液体吐出ヘッドの基板の一部を拡大して示す分解斜視図である。 図３のＩＶａ－ＩＶａ線断面図及び図３に示す領域Ｆの平面図である。 第１比較例における基板の一部を拡大して示す断面図である。 第２比較例における基板の一部を拡大して示す断面図である。 第１実施形態の変形例における基板の一部を拡大して示す断面図である。 図４～図７の各基板の単位電圧あたりの圧縮室の変位体積を示す図である。 第２実施形態における基板の一部を拡大して示す分解斜視図である。 図９のＸ－Ｘ線断面図である。 第２実施形態の変形例における基板の一部を拡大して示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものではなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本開示の解決手段に必須のものとは限らない。また、以下では液体吐出ヘッドの中でも液体としてインクを吐出して画像を形成するインクジェットヘッドについて説明するが、本開示の液体吐出ヘッドは、インク以外の液体を吐出するものにも適用可能である。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態におけるインクジェット記録装置７００（以下、単に記録装置７００ともいう）の概略構成図である。図１（ａ）に示すように、シート状の記録媒体７０３は搬送手段７０２によってＸ方向に搬送され、記録部７０１の下方を所定の速度で通過する。記録部７０１は、主として後述する液体吐出ヘッド１００により構成される。液体吐出ヘッド１００には、色材を含んだ液体であるインクを滴として吐出する複数の吐出口が、記録媒体の搬送方向と交差（本実施形態では直交）する方向（Ｙ方向）に沿って記録媒体の幅に対応する範囲に配列されている。記録媒体７０３が液体吐出ヘッド１００の下方を通過する際、液体吐出ヘッド１００の各吐出口に対応して設けられた後述の吐出素子が吐出データに従って駆動され、吐出口から記録媒体に向けてＺ方向にインクを吐出し、画像を記録する。このように、本実施形態における記録装置７００は、記録媒体７０３を連続的に搬送しつつ、記録媒体７０３の幅方向（Ｙ方向）に沿って配列された吐出口列からインクを吐出して記録を行う、フルライン型の記録装置となっている。

図１（ｂ）は、本実施形態及び後述の第２実施形態における記録装置の制御構成を示すブロック図である。記録装置７００は、ＣＰＵ５００、ＲＯＭ５０１、ＲＡＭ５０２を備える。ＣＰＵ５００は、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラムに従いＲＡＭ５０２をワークエリアとして使用しながら、記録装置７００の各部を統括的に制御する。例えば、ＣＰＵ５００は、外部に接続されたホスト装置６００から受信した画像データに対し、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラム及びパラメータに従って所定の画像処理を施し、液体吐出ヘッド１００の駆動素子を駆動するための吐出データを生成する。ＣＰＵ５００は、吐出データに従って液体吐出ヘッド１００を駆動し、所定の周波数でインクを吐出させる。また、ＣＰＵ５００は、液体吐出ヘッド１００による吐出動作の吐出周波数に対応した速度で搬送手段７０２に設けられた搬送モータ５０３を駆動し、記録媒体７０３をＸ方向に搬送する。これにより、記録媒体７０３には、ホスト装置６００より受信した画像データに応じた画像が記録される。

また、送液ユニット５０４は、液体吐出ヘッド１００に対して液体（インク）を供給するためのユニットである。送液ユニット５０４は、ＣＰＵ５００の管理のもと、内部に備わる圧力制御ユニットや切替え機構などを制御し、液体吐出ヘッド１００を含むインクの流動経路におけるインクの流れを制御する。送液ユニット５０４は、液体吐出ヘッド１００へのインクの供給を行う液体供給ユニットとして機能するものであってもよいし、液体吐出ヘッド１００を含むインク循環経路においてインクを循環させる液体循環ユニットとしての機能を有するものであってもよい。送液ユニット５０４が液体循環ユニット（循環手段）としての機能を有するものである場合、送液ユニット５０４は、液体吐出ヘッド１００へのインクの供給と、液体吐出ヘッド１００からのインクの回収を行う。

また、回復ユニット５０５は、液体吐出ヘッド１００における液体（インク）の吐出性能の維持・回復を行うための処理を行うユニットであり、ＣＰＵ５００によって制御される。回復ユニット５０５には、液体吐出ヘッド１００の液体を吐出する吐出口から液体を強制的に吸引する吸引手段と、液体吐出ヘッド１００の表面に付着した微小な液滴や粉塵などの異物を払拭するためのワイプ動作を行う払拭手段とを備える。吸引手段は、液体吐出ヘッドの表面に密接、離間可能に設けられたキャップ部材と、キャップ部材に接続された負圧発生手段とを備える。キャップ部材を吐出ヘッド１００の表面に密着させた状態で、負圧発生手段を駆動することにより、液体吐出ヘッド１００内の気体及び液体を吐出口から強制的に吸引する吸引動作を行うことができる。この吸引動作は、液体吐出ヘッド１００の圧力室及び吐出口に液体を充填させる充填動作や、吐出口内に生じた増粘した液体（インク）等を排出し、吐出に適した液体（インク）に置換するような吸引回復動作等において実行される。また、払拭手段は、液体吐出ヘッド１００の表面に当接しつつ移動するワイパと、その移動を行うワイパ駆動手段によって構成される。ワイパ駆動手段によってワイパを液体吐出ヘッド１００の表面に当接させつつ移動させることにより、液体吐出ヘッド１００の表面に付着した異物を払拭することが可能になる。

図２は、液体吐出ヘッド１００の全体構成を示す斜視図である。液体吐出ヘッド１００は、基板１と、フレキシブル配線基板１０１を介して基板１に電気的に接続される電気配線基板１０２と、インク（液体）の吐出制御のための電力供給端子１０３と、制御信号等が入力される入力端子１０４と、を含む。液体吐出ヘッド１００に対するインクの供給方式としては、例えば、毛細管現象もしくはポンプを用いて、液体吐出ヘッド１００の上流側に設けられたインクタンクから液体吐出ヘッド１００内の圧力室へとインクを供給する方式がある。また、液体吐出ヘッド１００の上流側の流路と下流側の流路のそれぞれにインクタンクを設け、一方のインクタンクから他方のインクタンクへとインクを流動させることにより、液体吐出ヘッド１００の圧力室内にインクを供給する方式等もある。

液体吐出ヘッド１００には、複数の基板１がＹ方向に沿って配列されている。各基板１には複数の吐出口が高密度に配列されており、それらの吐出口によってＹ方向に２０ｍｍの記録幅が得られるように構成されている。本実施形態における液体吐出ヘッド１００は、Ａ４サイズ等の記録媒体に対応するように、複数の基板１がＹ方向に沿って配列された長尺なフルライン型のインクジェットヘッドである。複数の基板１を配列することにより、液体吐出ヘッド１００には、Ｙ方向に沿ってＡ４サイズの記録媒体の幅より長尺な吐出口列が形成される。

ここで、図３及び図４に基づき本実施形態における液体吐出ヘッド１００を構成する基板１の構成を説明する。図３は、液体吐出ヘッド１００を構成する基板１の一部を拡大して示す分解斜視図である。また、図４（ａ）は図３に示す基板１のＩＶａ－ＩＶａ線断面図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）の基板において一点鎖線で囲った領域Ｆを第１基板２の表面５ａ（第１面）から見た平面図である。尚、図４（ｂ）では、図示の都合上、図４（ａ）に示す基板１のうちベース基板１５を除いた平面形状を示している。

図３では簡略化のため、基板１に５つの吐出口６がＹ方向に沿って配置された構成を示している。しかし、実際には、吐出口６はＹ方向に１５０ｄｐｉ（１６９．３ｕｍ）間隔で１２０個配列され、それらの吐出口からなる吐出口列がＸ方向に１０００ｕｍ間隔をもって８列配置されている。８列の吐出口列のうち各吐出口列をＹ方向に１２００ｄｐｉ（２１．２ｕｍ）ずつずらすことにより、吐出口６をＹ方向において高密度に配置することができる。尚、吐出口６の配置はこれに限定されるものではない。

図３及び図４を参照しつつ、基板１の構成について説明する。基板１は、第１基板２と、第２基板３と、第３基板４とを備える。これら３枚の基板２、３、４は、図４に示すように、順次重ねた状態で接着剤１０により接合されている。なお、図３及び図４において、各基板２、３、４の上面を表面、下面を裏面ともいう。

図３に示すように、第１基板２には、当該基板２を貫通するように吐出口６が形成されている。第２基板３には、各吐出口６に対応する位置に圧力室８（図４参照）を形成するための凹部（第１凹部）８ａが形成され、凹部８ａには、第２基板３を貫通するように第１開口（圧力室開口）９が形成されている。この第２基板３の表面と第１基板２の裏面とを接着剤１０で接合することにより、図４（ａ）に示すように、第１基板２と第２基板３との間に空間が形成され、この空間が圧力室８となる。図３及び図４に示す例では、第１基板２に５つの吐出口６が形成されているため、各吐出口６に対応して５つの圧力室８が形成されており、各圧力室８は各吐出口６に連通している。また、第１基板２と第２基板３とが接合された部分が圧力室８の隔壁となり、この隔壁で囲まれた内側の領域、即ち圧力室８の上側の内壁を構成する領域が変位可能な振動板７を構成する。

第３基板４には、第２基板３の各凹部８ａに形成された第１開口９に連通可能な第１共通流路５０（図４参照）を形成するための凹部（第２凹部）５０ａが形成されている。この第３基板４の表面と第２基板の裏面とを接着剤１０で接合することにより、図４に示すように、第２基板３に形成されている全ての第１開口に連通する第１共通流路（第１流路）５０が形成される。また、凹部５０ａの一端部には第２開口（第１流路開口）５１が、他端部には第３開口（第２流路開口）５２が、それぞれ流路開口として第３基板４を貫通するように形成されている。第２開口５１と第３開口５２は、外部の送液ユニット５０４に接続され、送液ユニット５０４から供給されたインクが、第２開口５１及び第３開口５２を介して第１共通流路５０に供給される。

ここで、図４（ａ）の断面図及び図４（ｂ）の平面図を参照しつつ、基板１の断面構造および平面形状について説明する。図４（ａ）に示すように、第１基板２は、第１電極１６、圧電膜１７、第２電極１８、第１絶縁膜１９、第１保護膜２０、及びベース基板１５を有している。さらに、第１基板２には、当該基板２を貫通する吐出口６と、吐出口６を囲む環状の凹部によって吐出口６と連通する段差２７が形成されている。

ベース基板１５は、シリコン１３と、シリコン１３の表面に設けられた絶縁膜１２と、シリコン１３の表面とは反対側の裏面に設けられた絶縁膜１４と、から形成されている。ベース基板１５の絶縁膜１２の表面、即ち、吐出口の開口縁部（吐出口６のインク吐出方向前方の端縁部）が形成されている面は、第１基板２の表面５ａ（第１面）を形成している。第１基板２の表面５ａは、平坦な面形状を有している。ベース基板１５の表面５ａは液体や外気にさらされるため、絶縁膜１２、１４は、シリコン１３と外部との絶縁が保たれる膜にすることが好ましい。但し、水系の溶液を使用しない場合や、外気に曝されない場合には、ベース基板１５を、絶縁膜１２を有さない構成としてもよい。また、ベース基板１５の裏面側（図４（ａ）の-Ｚ方向側）には、第１電極１６が形成されるため、ベース基板１５には絶縁膜１４を形成することが好ましい。尚、本実施形態のベース基板１５は、ＳｉＯ_２の絶縁膜１２、１４の間にシリコン１３を挟んだ構成としているが、絶縁膜１２、１４のみでベース基板１５を構成してもよい。また、ベース基板１５は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＤＬＣなど他の材料を用いて形成してもよい。絶縁膜１４は、第１電極１６を形成する際のエッチングストップ層として使用することもできるためベース基板１５に含めることが好ましい。所望の特性や所望の製法に応じたベース基板１５を用いることが好ましい。

ベース基板１５の裏面側（下面側）には、共通電極である第１電極１６が形成されている。この第１電極１６にはＰｔを用いている。第１電極１６の下側には、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電膜１７が形成されている。圧電膜１７を形成する際には、高温で焼結を実施するため、鉛が周囲の膜に拡散することがある。鉛の拡散防止のために、絶縁膜１４と第１電極１６の間に鉛拡散防止膜としてＺｒＯやＴｉＯ_２膜を形成することが好ましく、ＴｉＯ_２膜を形成する場合、第１電極１６との間にＴｉ膜を密着向上層として形成してもよい。また圧電膜１７には、チタン酸鉛、酸化亜鉛、窒化アルミニウムなど他の材料を用いてもよい。

圧電膜１７の裏面側（下面側）には個別電極であるＴｉＷからなる第２電極１８が形成されている。第２電極１８の材料は、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、等の他の材料でも構わない。第２電極１８となるＴｉＷを成膜した後に、レジスト塗布とフォトリソグラフによるパターニング及びエッチングを実施することで、第２電極１８と圧電膜１７とを所望の形状に形成することができる。その後、レジスト塗布とフォトリソグラフとによるパターニング及びエッチングを実施することで第１電極１６を所望の形状にすることができる。同様の工程を繰り返すことで、吐出口６を形成することができる。第２電極１８の裏面側（下側）には、第１電極１６と第２電極１８を絶縁するために、ＳｉＯ_２からなる第１絶縁膜１９が形成されている。第１絶縁膜１９は、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉＮ等の他の材料を用いてもよく、圧電膜１７や吐出口６の表面保護膜としても機能する。

また第１絶縁膜１９の一部には、第１電極１６と第２電極１８とを電気的に接続する電気配線を接続するための第１コンタクトホール２１及び第２コンタクトホール２２が形成されている。第１絶縁膜１９の裏面側（下面側）には、ＡｌＣｕからなる電気配線層が形成される。電気配線層には、第１電気配線２３と、第２電気配線２４と、第１電極ＰＡＤ２５（図４（ｂ））と、第２電極ＰＡＤ２６とが形成されている。第１電気配線２３は、第１コンタクトホール２１を介して第１電極１６と第１電極ＰＡＤ２５とを電気的に接続する。第２電気配線２４は、第２コンタクトホール２２を介して第２電極１８と第２電極ＰＡＤ２６とを電気的に接続する。第１絶縁膜１９と電気配線層との間に、密着力向上のためにＴｉ膜を形成してもよい。また、電気配線層を他の材料によって形成してもよい。

電気配線層の裏面側（下面側）には、ＳｉＮ膜からなる第１保護膜２０が形成されている。第１保護膜２０は、電気配線層の絶縁性と防湿性を保つ材料であれば、ＳｉＯ_２、Ａｌ２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＤＬＣ等の他の材料を用いて形成してもよい。但し、水系の溶液を使用しない場合や、外気に曝されることがない場合には第１保護膜２０を有さない構成としてもよいし、振動板７の一部のみに第１保護膜２０を形成して振動板７が変形しやすい構成としてもよい。以上のように構成された第１基板２において、振動板７の下面側に設けられている、第１電極１６と圧電膜１７と第２電極１８をまとめて駆動素子と称す。この駆動素子を含む第１基板２の裏面５ｂ（第２面）は、凹凸形状を有している。そして、この第１基板２の裏面５ｂは、圧力室８の内壁を形成する。

前述のように、第１基板２には、吐出口６に連通する段差２７が形成されている。この段差２７は、図４（ｂ）に示すように、ＸＹ平面から見た時に吐出口６の周囲を囲むように、吐出口６の直径よりも大きいサイズの領域に形成されている。図４（ｂ）に示す例では、段差２７の平面形状は矩形形状となっているが、これに限定されない。段差２７の平面形状は、円形でも多角形でも構わない。例えば、Ｘ方向の長さを吐出口６の直径の２倍、Ｙ方向の長さを吐出口６の直径の４倍程度にして、吐出口６が段差２７の平面形状の中心になるように形成してもよい。

第２基板３はＳｉ基板によって形成されている。この第２基板３の表面側（図における上面側）には、前述のように、第１基板２との間で圧力室８を形成するための凹部８ａが形成されている。この凹部８ａ内には、第２基板３の凹部８ａを貫通するように第１開口９が形成されている。凹部８ａ及び第１開口９は、レジスト塗布とフォトリソグラフによるパターニング及びエッチングを実施することによって形成することができる。第２基板３の材料は、セラミックスや樹脂、金属など他の材料を用いてもよい。この第２基板３の表面と第１基板２の表面（第２面）とを接着剤１０によって接合することにより圧力室８が形成される。そして、第１基板２と第２基板３との接合面より内側の第１基板２の領域が、圧力室８の内壁の一部（図４における上壁）を構成する振動板７となる。尚、本実施形態では、接着剤１０としてＢＣＢを用いているが、エポキシ系やシリコン系ポリマー系など他の材料を用いてもよいし、Ｓｉの直接接合を用いてもよい。水系の溶液を使用する場合、接着剤１０には耐水性のある材料を用いることが好ましい。

本実施形態において、第２基板３は、第１基板２の中の厚さの小さい部分に接合されている。前述のように第１基板２の裏面５ｂは、駆動素子によって凹凸形状をなし、駆動素子が形成されている部分の厚さは、それ以外の部分の厚さより大きくなっている。以下、駆動素子が形成されている領域（第１領域）を厚肉部、駆動素子が形成されていない領域を薄肉部と称す。第２基板３は、この第１基板２の薄肉部に接合されている。従って、振動板７においては、第１基板２と第２基板３との接合部から駆動素子に至る環状の外周部２８（第２領域）が薄肉部となっている。薄肉部は、厚肉部に比べての剛性（弾性係数）が低い。このため、本実施形態のように、振動板７の外周部２８を薄肉部とした場合には、振動板７の外周部を厚肉部とした場合に比べ、振動板７の変位量を大きくすることが可能になる。

第３基板４はＳｉ基板によって形成されている。この第３基板４の表面側（図３、図４（ａ）における上面側）には、第１共通流路５０を形成するための凹部５０ａが形成されている。この凹部５０ａの内部には、第３基板４の凹部５０ａを貫通するように第２開口５１及び第３開口５２（図３参照）が形成されている。凹部５０ａ、第２開口５１、及び第３開口５２は、第２基板３の凹部８ａ及び第１開口９と同様に、レジスト塗布とフォトリソグラフによるパターニング及びエッチングを実施することによって形成することができる。また、第３基板４の材料は、セラミックスや樹脂、金属など他の材料を用いてもよい。第２基板３の圧力室８が形成された面とは逆側の面（図４（ａ）における下面）と、第３基板４の凹部５０ａが形成された面（図４（ａ）における上面）とを接着剤１０で接合することにより、第１共通流路５０を形成することができる。

第１共通流路５０に形成されている第２開口５１と第３開口５２のそれぞれは、送液ユニット５０４（図３参照）に接続される。本実施形態では、送液ユニット５０４は、液体吐出ヘッド１００に対して液体を供給する液体供給ユニット（液体供給手段）として機能する。このため、第１共通流路５０と送液ユニット５０４とを接続することにより、送液ユニット５０４から基板１へと液体を供給することができる。

尚、第１基板２に形成された第１電極ＰＡＤ２５及び第２電極ＰＡＤ２６は、フレキシブル配線基板１０１に（図２参照）に接続される。これにより、記録装置７００から送られた、液体の吐出に必要な電気信号及び電力を基板１に供給することができる。また、第２基板３及び第３基板４において、水系の溶液を使用する場合には、溶液と接する壁面に、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２などの表面保護層を設けることが好ましい。

ここで、上記構成を有する基板１における液体（インク）の供給及び吐出について説明する。送液ユニット５０４から第２開口５１及び第３開口５２に液体が供給されると、第１共通流路（流路）５０を介してそれぞれの第１開口９からそれぞれの圧力室８に液体が供給される。ここで、各圧力室８に供給された液体を各吐出口６に充填するための吸引動作を行う。吸引動作は、記録装置７００に設けられている吸引手段を用いて行う。吸引手段は、液体吐出ヘッド１００の第１基板２の表面に密接可能なキャプ部材と、キャップ部材に接続された負圧発生手段とにより構成される。キャップ部材を基板１の表面に密接させ、キャップ部材に接続されている負圧発生手段によってキャップ部材と基板１の表面とで形成される空間内に負圧を印加することによって吐出口６や圧力室８内の気体及びインクを吸引する。これにより、圧力室８の液体が段差２７を経て吐出口６へと吸引され、吐出口６内にインクが充填される。ここで、負圧発生手段の駆動を停止させて液体の吸引を停止すると、液体の表面張力により吐出口６にメニスカスが形成され、液体吐出ヘッド１００は、液体を吐出することが可能な状態となる。この吸引動作において、基板１の表面５ａに凹凸があると、キャップ部材が基板１の表面５ａに密接せず、表面５ａの凹凸から外部の空気が入り込み、吐出口６や圧力室８内の空気や液体を十分に吸引することができない。本実施形態の構成では基板１の表面５ａが平坦であるため、吐出口６や圧力室８内の空気や液体を適正に吸引することができる。

上記の吸引動作の後、第２電極１８に電圧を印加して圧電膜１７を駆動すると、振動板７が圧力室８の内方に向けて撓むように変形し、圧力室８の容積が変化（減少）する。この容積変化によって発生した圧力により、圧力室８内に供給されている液体及び吐出口６に充填されている液体が外部へと吐出される。この後、圧力室８の内方に撓んだ振動板７が元の状態に戻ることで、第２開口５１及び第３開口５２から液体が供給され、吐出口６にメニスカスを形成することができる。

圧電膜１７の駆動は、印加する電圧の方向と大きさによって制御することができる。例えば、始めに振動板７を圧力室８の容積を拡大する方向に撓ませ、次に圧力室８の容積が縮小する方向に撓ませると、圧力室８の容積を大きく変化させることができ、吐出のための圧力変化を大きくすることができる。このようにして、圧力室８の容積変化を制御することにより液体の吐出量や吐出速度を制御することができる。

液体の吐出を継続すると、基板１の表面５ａに、微小な液滴や粉塵などの異物が付着し、吐出口６から正常な吐出ができなくなることがある。このため、記録装置７００では、前述のキャップ部材を用いた液体の吸引動作に加え、記録装置７００に設けられた払拭手段としてのワイパによって液滴や粉塵を払拭するワイプ動作を実施する。この際、基板１の表面に凹凸があると、十分なワイプ動作を実施することができないことがある。しかし、本実施形態における基板１は、表面５ａが平坦に形成されているため、液滴や粉塵などの異物を適正に払拭することができる。

また本実施形態の基板１は、第１基板２の下面（第２面）に吐出口６に連通する段差２７が形成されている。段差２７が形成されていることにより、圧力室８が収縮したときに発生した圧力が、段差２７の方向に逃げやすくなるため、吐出する液体の直進性が向上する。

さらに、本実施形態の基板１は、振動板７の厚さが局所的に薄肉化した構成を有している。即ち、基板１の外周部２８が、その内側に位置する駆動素子が形成されている領域より薄肉に形成されている。このように、振動板７の外周部２８が薄肉部によって形成することにより、外周部２８は他の部分に比べて低剛性となり、圧電膜１７の駆動によって振動板７が変位しやすくなる。このため、圧電膜１７に対して低い印加電圧を加えることで振動板７の変位量を十分に確保することが可能になり、吐出口から適正なインク量の吐出を行うことが可能になる。

尚、本実施形態では、送液ユニット５０４によって第２開口５１と第３開口５２の両方から液体を供給する場合について述べたが、これに限定されない。第２開口５１と第３開口５２のうち、いずれか一方の開口を液体供給口とし、他方の開口を液体回収口とすることも可能である。この場合、送液ユニット５０４としては、液体吐出ヘッド１００に対して液体の供給を供給する液体供給手段としての機能及び液体吐出ヘッド１００から液体を回収する液体回収手段としての機能を有する循環ユニットを用いる。そして、循環ユニットのインク供給側を一方の開口に接続し、インク回収側を他方の開口に接続する。これにより、第１共通流路５０の一方の開口から他方の開口へとインクを流動させながら、吐出口６へのインクの供給うことができる。即ち、送液ユニット５０４と液体吐出ヘッド１００との間でインクを循環させつつ、液体吐出ヘッド１００による吐出動作を行うことが可能になる。このようなインクの循環を行うことにより、圧力室８や第１共通流路５０内に存在する気泡などを除去することが可能になり、液体吐出ヘッド１００の吐出性能をより適正な状態に保つことが可能になる。

ここで、本実施形態における基板１の具体的構成に基づき振動板７の剛性を平板のたわみとして近似計算した例を示す。また、特許文献１のように基板の表面に膜が形成された構成を有する第１比較例についても同様の近似計算を行い、本実施形態における基板１と第１比較例との比較を行う。

式１は基板の中立面の位置λを求める近似式であり、式２は振動板の見かけのヤング率Ｅの算出式であり、式３は振動板の撓み量ｕの近似式である。各式において、Ｅｉは各層のヤング率、ｔｉは各層の厚さ、Ｗは振動板７の幅、ｈｉは基板の表面５ａを０とした時の厚さ方向の距離、ｈは振動板７の厚さ、pは振動板にかかる圧力をそれぞれ示している。

基板１を構成する第１基板２の膜厚とヤング率は以下の通りである。ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１２の厚さは１ｕｍであり、ヤング率は７０ＧＰａである。シリコン１３の厚さは２ｕｍであり、ヤング率は２１０ＧＰａである。ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１４の厚さは０．５ｕｍであり、ヤング率は７０ＧＰａである。また、Ｐｔからなる第１電極１６の厚さは０．１３ｕｍであり、ヤング率は１６８ＧＰａである。絶縁膜１４と第１電極１６の間のＴｉＯ２からなる鉛拡散防止膜の厚さは０．０５ｕｍであり、ヤング率は１６８ＧＰａである。鉛拡散防止膜と第１電極１６との間のＴｉからなる密着向上層の厚さは０．０５ｕｍであり、ヤング率は１１６ＧＰａである。圧電膜１７の厚さは２ｕｍであり、ヤング率は５３ＧＰａである。ＴｉＷからなる第２電極１８の厚さは０．１ｕｍであり、ヤング率は３４５ＧＰａである。ＳｉＯ_２からなる第１絶縁膜１９の厚さは０．４ｕｍであり、ヤング率は７０ＧＰａである。ＳｉＮからなる第１保護膜２０の厚さは０．２ｕｍであり、ヤング率は２７０ＧＰａである。また、振動板７のサイズは、幅９０ｕｍ、長さ５００ｕｍである。

一方、図５は、本実施形態の第１比較例における基板１Ａの構成を示している。この第１比較例における基板１Ａは、特許文献１と同様に基板の表面に形成された凹凸を覆うようにポリイミドからなる保護膜３２を形成した構成を有する。第１比較例における基板１Ａは、本実施形態と同様に、第１基板２Ａ、第２基板３、第３基板４を備える。第１基板２Ａの積層構造は、保護膜３２が設けられている点を除き、本実施形態の第１基板２と同様である。但し、第１比較例では、第１基板２Ａの表面及び裏面の向きが、第１実施形態における第１基板２の表面及び裏面の向きとは逆になっている。即ち、第１比較例の第１基板２Ａは、ベース基板１５の外面１５ａが圧力室８の内壁を構成し、駆動素子を含む凹凸形状を有する面が基板１Ａの表面側（図５の上面側）に位置している。そして、この第１基板２Ａの表面側に形成されている凹凸形状をポリイミドにより形成される保護膜３２によって覆い、第１基板２Ａにおける表面５ａを平坦な面形状に形成している。ポリイミドにより形成される保護膜３２の厚さは４ｕｍ、ヤング率は４ＧＰａである。

ここで、基板１及び基板１Ａのそれぞれの中立面の位置λと、圧電膜１７との距離を計算する。尚、中立面の位置λ及び圧電膜１７の位置は、ベース基板１５の外面（図４（ａ）における上面）をＺ方向における基準位置（Ｚ=０）としたときの、外面からのＺ方向における距離を示している。基板１及び１Ａにおいて、基準位置であるベース基板１５の外面から圧電膜１７までの距離は、いずれも３．７３ｕｍとなっている。また、各基板１及び基板１Ａそれぞれの中立面の位置λは、式１によって求めることができる。式１による計算の結果、本実施形態における基板１における中立面の位置λは、－２．９８ｕｍとなる。よって中立面と圧電膜１７とのＺ方向における距離は０．７５ｕｍとなり、基板１における振動板７の見かけの厚さは、５．９６ｕｍ（=２．９８ｕｍ×２）となる。これに対し、第１比較例の基板１Ａの中立面は－３．０８ｕｍとなり、中立面と圧電膜とのＺ方向における距離は０．６４ｕｍとなり、基板１Ａにおける振動板７の見かけの厚さは６．１６ｕｍ（=３．０８ｕｍ×２）となる。このように、本実施形態における基板１の方が、見かけの振動板７の厚さは薄くなり、撓みやすくなる。尚、各基板１及び１Ａそれぞれの振動板７の剛性を示す見かけのヤング率Ｅは、式１によって求めた中立面の位置λと振動板７の厚さｈ等を用いて式２により算出することができる。

次に、基板１及び１Ａそれぞれの振動板７の撓み量ｕを計算する。この撓み量ｕは、振動板７の厚さｈと、式２によって求めた見かけのヤング率Ｅと、振動板７にかかる圧力ｐとを用いて、式３により計算する。振動板７にかかる圧力ｐが１ＭＰａの場合、本実施形態の基板１における振動板７の撓み量は、絶対値で６５．７ｕｍとなる。これに対し、第１比較の基板１Ａにおける振動板７Ａの撓み量は、絶対値で５４．８ｕｍとなる。従って、本実施形態における振動板７の方が第１比較例における振動板７Ａの撓み量より大きくなるため好ましい。第１比較例の基板１Ａによって本実施形態の基板１と同じ撓み量を得るためには、駆動電圧を大きくしたり、振動板７の幅や長さを大きくしたりする必要がある。駆動電圧を大きくすると駆動回路への負荷が増すため好ましくない。また振動板７の幅や長さを大きくすると、形成される画像の解像度の低下や基板１Ａのサイズの増大などが生じ、記録装置としての性能低下や製造コストの増大、設計自由度の低下などが生じる。

以上のように、本実施形態における基板１は、表面５ａがベース基板１５によって平坦に形成されているため、基板１の表面５ａを平坦にするための保護膜を設けなくとも、液体の吸引やワイプ動作を適正に実施することが可能になる。また、より低い駆動電圧で振動板７を適正に変位させることが可能になる。

次に、基板１について、振動板７の外周部２８を薄肉に形成したことによる効果を、本実施形態の比較例との対比において説明する。尚、図５は前述の第１比較例を示し、図６は第２比較例を示し、図７は第３比較例を示している。

図５に示す第１比較例の基板１Ａは、前述のように、本実施形態の第１基板２の構成を元にポリイミドの保護膜３２を追加して基板１Ａの表面５ａを平坦に形成したものであり、特許文献１の構成を模擬した構成の振動板７Ａを有する。図６に示す第２比較例の基板１Ｂは、本実施形態と同様のベース基板１５と、本実施形態と同様の圧電膜１７、第１電極１６及び第２電極１８を有する振動板７Ｂを備える。但し、第２比較例の第１基板２Ｂは以下の点が、本実施形態の第１基板２と異なる。即ち、第２比較例の第１基板２Ｂを形成する際には、吐出口６を形成した後に第１絶縁膜１９が成膜され、第２電極１８の一部が露出するようにレジスト塗布とフォトリソグラフによるパターニング及びエッチングが実施される。その後、第２電気配線２４を形成され、さらに、電鋳法によって第２電極１８及び第２電気配線２４を覆うようにＮｉ膜３３が形成される。Ｎｉ膜の厚さは０．２ｕｍ、ヤング率は１９９ＧＰａである。このように、第２比較例に示す基板１Ｂの振動板７Ｂには、圧電膜１７の下面側にＮｉ膜が形成された構成となっており、特許文献２に示す基板を模擬した構成を有している。

また、図７に示す第３比較例に示す基板１Ｃは、本実施形態の駆動素子と同一の層構造を有する駆動素子を、ベース基板１５の裏面（図７における下面）の全域に設けた構成を有している。即ち、第３比較例に示す基板１Ｃにおける第１基板２Ｃの振動板７Ｃには、本実施形態の基板１のような薄肉の外周部２８を有していない構成となっている。

これらの基板１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃそれぞれの３次元モデル構造を作成し、第１電極１６と第２電極１８に電圧を印加し、有限要素法にて構造解析を実施した。計算後、単位電圧あたりの圧力室８の変位体積（ｐＬ/Ｖ）を求め、図４に示す本実施形態の基板１の構成で規格化した値を図８に示す。単位電圧あたりの圧力室８の変位体積（ｐＬ/Ｖ）の値は吐出量に比例するため、圧力室８の変位体積の大きい方が低い電圧で同じ吐出量を得られ、好ましい。

図８に示すように、図４に示す本実施形態の基板１における圧力室８の変位体積を「１」としたとき、図５に示す特許文献１を模擬した基板１Ａの圧力室８の変位体積の比は０．４３となる。よって、基板１Ａによって基板１と同一の吐出量を得るためには、２倍以上の駆動電圧を印加する必要があることが分かる。また図６に示す特許文献２を模擬した基板１Ｂの圧力室８の変位体積の比は０．０３となる。さらに、振動板７Ｃの外周部２８を薄くしていない図７に示す基板１Ｃにおける圧力室８の変位体積の比は０．０９となる。従って、基板１Ｂ、１Ｃにおいても、基板１Ａより高い駆動電圧を印加することが必要であることが分かる。このように、振動板の外周部２８を薄肉部によって形成した本実施形態の第１基板２によれば、より低い駆動電圧で振動板７を駆動することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態の基板１では、表面５ａが平坦に形成されているため、十分な液体の吸引やワイプ動作を実施することができる。さらに、振動板７が撓み易い構成を有しているため、低い電圧で振動板７の適正な変位量を得ることが可能になる。

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態を説明する。図９は、本実施形態における液体吐出ヘッドを構成する基板１１の一部を拡大した模式図であり、図１０は図９のＸ－Ｘ線断面図である。図９では簡略化のため、基板１１吐出口６が５つＹ方向に沿って配置された構成を示している。

図９に示すように、本実施形態における基板１１は、第１基板２と、第２基板３１と、第３基板４１とから構成され、これらの基板２、３１、４１は、前述の第１実施形態で示したものと同等の材料と方法で作成されている。第１実施形態と異なる箇所は、第２基板３１と第３基板４１の構造であり、第１基板２は第１実施形態に示したものと同様である。尚、図９及び図１０において、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付す。

第２基板３１には、圧力室８と第１開口（第１圧力室開口）９に加え、第４開口（第２圧力室開口）２９が圧力室８を形成するための凹部（第１凹部）８ａに第２基板３１を貫通するように形成されている。また、第３基板４１には、第１共通流路（第１流路）５０を形成するための凹部５０ａと、この凹部５０ａ内に第３基板４１を貫通する第２開口（第１流路開口）５１とが形成されている。更に、第３基板４１には、第２共通流路（第２流路）５３を形成するための凹部（第３凹部）５３ａと、凹部５３ａ内に第３基板４１を貫通する第５開口（第２流路開口）５４と、が形成されている。そして、第２基板３１の裏面（図９及び図１０における下面）と第３基板４１の表面（図９及び図１０における上面）とを接着剤１０で接合することにより、第１共通流路５０と第２共通流路５３とが形成されている。

上記構成を有する本実施形態の基板１１において、第３基板４１に形成された第２開口５１と第５開口５４は、送液ユニットとしての液体循環ユニット５０４に接続する。即ち、第２開口５１と第５開口５４のいずれか一方を、液体循環ユニット５０４の供給口に接続し、他方を液体循環ユニット５０４の回収口に接続する。本例では、液体循環ユニット５０４の液体供給口に第２開口５１が接続され、液体循環ユニット５０４の液体回収口に第５開口５４が接続されている。これにより、液体循環ユニット５０４から基板１１への液体の供給、基板１１からの液体の回収を行うことが可能になる。尚、第２基板３１と第３基板４１において、水系の溶液を使用する場合には、溶液と接する壁面に、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２などの表面保護層を設けることが好ましい。尚、第１基板２に形成された第１電極ＰＡＤ２５（図４（ｂ）参照）と第２電極ＰＡＤ２６は、フレキシブル配線基板１０１に接続されることで、基板１に液体の吐出に必要な電気信号を印加することができる。

ここで、本実施形態における液体（インク）の供給及び吐出について説明する。液体循環ユニット５０４から第２開口５１に液体が供給されると、第１共通流路５０を介してそれぞれの第１開口９からそれぞれの圧力室８に液体が供給される。そして、圧力室８に流入した液体（インク）は、第４開口２９を介して第２共通流路５３へと流入した後、第５開口５４から基板１の外部へと流出し、液体循環ユニット５０４に回収される。次いで、基板１１の平坦な表面に前述のキャップ部材を密接させ、キャップ部材の内部に負圧発生手段による負圧を印加すると、圧力室８に供給された液体が段差２７を介して吐出口６へと移動し、吐出口６内にインクが充填される。ここで液体の吸引を停止すると、液体の表面張力により吐出口６にメニスカスが形成される。この状態で第１電極１６と第２電極１８との間に電圧を印加して圧電膜１７を駆動すると、第１実施形態と同様に圧力室の容積変化が生じ、吐出口６の液体の吐出、吐出口６へのインクの充填、及びメニスカスの形成が順次行われる。

以上のように本実施形態においては、液体循環ユニット５０４と基板１１との間で液体が循環し、圧力室８内の液体は第１開口９から第４開口２９へと絶えず流動している。但し、圧力室８の内壁を構成する第１基板２の振動板７には、吐出口６を囲む範囲に段差２７が形成されている。このため、圧力室８内を流動する液体は段差２７が形成されている領域に入り込み、さらに吐出口６のメニスカス形成位置付近まで侵入した後、圧力室８へと流出する、所謂吐出口内循環が行われる。

一方、インクの循環を行わないインクジェット記録装置では、インクの吐出を行わない待機時間において吐出口６から溶剤成分の蒸発が進み、液体に含まれる顔料や染料やその他の成分が吐出口６の内壁や表面に固着しやすくなる。このため、吐出を再開したときに、インクの増粘によって吐出液のヨレや不吐出等の吐出不良が生じやすい。これに対し、本実施形態では、吐出を行わない待機時間であっても、液体吐出ヘッド１００と液体循環ユニット５０４との間で液体の循環を行い、圧力室８内を流動する液体を段差２７によって吐出口６のメニスカス形成位置付近まで液体を流動させる。このため、液体の粘度上昇などが生じにくく、吐出不良の発生を抑制することが可能になる。また第１実施形態において述べたように、本実施形態においても、段差２７により吐出液体の直進性を向上させることができ、長期に亘り良好な吐出性能を維持することが可能になる。

尚、吐出口６の吐出方向の厚さは、所望の液滴量となるように吐出口６の大きさとのバランスを調整しながら厚さを変えることが好ましい。本実施形態では、第１基板２のうち、ベース基板１５以外の部分に形成した環状の凹部によって段差２７を形成しているが、吐出口６の厚さを厚くする場合には、第１基板２におけるベース基板１５以外の層を含めて吐出口６を形成してもよい。以下、図１１を用いて具体的に説明する。

図１１は、本実施形態の変形例における基板１１Ａを示す断面図である。図１１に示す基板１１Ａの吐出口６は、ベース基板１５、第１電極１６、圧電膜１７、第２電極１８、第１絶縁膜１９、及び第１保護膜２０を貫通している。第１保護膜２０は水系の溶液でない場合には不要である。第１保護膜２０の圧力室８側の面（図１１において下面）には、樹脂などの低ヤング率の材料、例えばポリイミドによって環状の凸部が形成され、これによって吐出口６に連通する段差５５が形成されている。この段差５５により、吐出口６の厚さを厚くする場合でも、吐出した液滴の直進性を向上させることができると共に、圧力室８内を流動する液体を吐出口６へと導き、吐出口内循環を実現することが可能になる。さらに、段差５５は、振動板７に局所的に設けられているため、この段差５５を形成することによる振動板７の変位の変化はごく微小であり、問題にならない。

以上のように、本実施形態及び変形例によれば、上記第１実施形態と同様に、液体の吸引動作及びワイプ動作を適正に行うことが可能になると共に、振動板の適正な変位量を得ることができる。さらに、本実施形態及び変形例によれば、圧力室８に対する液体の供給、回収をスムーズに行いつつ、段差２７及び５５によって液体のノズル内循環を適正に行うことが可能になる。このため、吐出口６からのインクの溶剤成分の蒸発による吐出不良の発生を抑制することが可能になると共に、段差２７または５５による吐出液体の直進性を向上することが可能になり、長期に亘り良好な液体吐出性能を維持することができる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、フルライン型の記録装置及びこれに適用する液体吐出ヘッドを例に採り説明したが、本開示はこれに限定されない。本開示は、液体吐出ヘッドを主走査方向へと移動させつつ記録を行うシリアル型の記録装置及びこれに用いる液体吐出ヘッドにも適用可能である。

尚、本開示は以下の構成を含む。

（構成１）
液体を吐出するための吐出口が平坦な第１面に設けられ、かつ、前記第１面とは反対側の第２面に駆動素子が設けられた第１基板と、
前記第１基板の前記第２面と接合し、かつ、前記第１基板の前記第２面との間に、液体が供給されるように構成された圧力室を形成する第２基板と、を有し、
前記第１基板の前記圧力室を形成する部分は、前記駆動素子によって変位する振動板を形成し、前記振動板が変位することで前記圧力室内の液体が前記吐出口から吐出するように構成された液体吐出ヘッドであって、
前記第１基板の前記第２面は、前記駆動素子を含む凹凸形状を有し、
前記振動板は、前記吐出口が設けられている第１領域の剛性に比べ、前記第１領域を取り囲む第２領域の剛性が低いことを特徴とする液体吐出ヘッド。

（構成２）
前記第２領域は、前記第１領域より薄い膜厚に形成されていることを特徴とする構成１に記載の液体吐出ヘッド。

（構成３）
前記第１基板は、前記第１面を形成するベース基板と、前記ベース基板に設けられた駆動素子とにより構成されていることを特徴とする構成１または２に記載の液体吐出ヘッド。

（構成４）
前記第１領域は、前記ベース基板を含み形成され、
前記第２領域は、前記ベース基板と前記駆動素子とを含み形成されていることを特徴とする構成３に記載の液体吐出ヘッド。

（構成５）
前記駆動素子は、圧電膜と、前記圧電膜の一方の面に設けられた第１電極と、前記圧電膜の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられた第２電極と、前記第２電極に設けられた絶縁膜とを有することを特徴とする構成１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

（構成６）
前記第２基板の一方の面には、前記圧力室を形成するための第１凹部が形成され、
前記第２基板の前記一方の面と前記第１基板の前記第２面との接合により、前記第１凹部と前記振動板とによって前記圧力室が形成されていることを特徴とする構成１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

（構成７）
前記第２基板には、当該第２基板を貫通し且つ前記圧力室に連通する圧力室開口が形成されていることを特徴とする構成６に記載の液体吐出ヘッド。

（構成８）
前記第２基板の前記一方の面とは反対側の他方の面に接合された第３基板を更に備え、
前記第３基板と前記第２基板との間には、前記圧力室開口と連通する流路が形成され、
前記第３基板には、当該第３基板を貫通し且つ前記流路と連通する流路開口が形成されていることを特徴とする構成７に記載の液体吐出ヘッド。

（構成９）
前記流路開口は、液体供給手段に接続される第１流路開口及び第２流路開口を含み、
前記第１流路開口及び第２流路開口から前記流路に供給された液体は、前記圧力室開口から前記圧力室及び前記吐出口に供給されることを特徴とする構成８に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１０）
前記流路開口は、液体供給手段に接続される第１流路開口と液体回収手段に接続される第２流路開口とを含み、
前記第１流路開口から前記流路に供給された液体は、前記第２流路開口に供給される一方、前記圧力室開口から前記圧力室を経て前記吐出口に供給され、
前記第２流路開口に供給された液体は、前記液体回収手段へと流出することを特徴とする構成８に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１１）
前記圧力室開口は、第１圧力室開口と第２圧力室開口とを含み、
前記流路は、前記第１圧力室開口に連通する第１流路と、前記第２圧力室開口に連通する第２流路とを含み、
前記流路開口は、前記第１流路に連通すると共に液体供給手段に接続される第１流路開口と、前記第２流路に連通すると共に液体回収手段に接続される第２流路開口とを含み、
前記第１流路開口から前記第１流路に供給された液体は、前記第１圧力室開口を経て前記圧力室に供給された後、前記第２圧力室開口に供給される一方、前記吐出口を経て前記第２圧力室開口に供給され、
前記第２圧力室開口に供給された液体は、前記第２流路を経て前記第２流路開口から前記液体回収手段へと流出することを特徴とする構成８に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１２）
第３基板の一方の面には、第１流路を形成するための第２凹部が形成され、
前記第２基板の前記他方の面と、前記第３基板の前記一方の面との接合により前記第１流路が形成され、
前記第２凹部には、前記第３基板を貫通する前記第１流路開口及び前記第２流路開口が形成されていることを特徴とする構成９または１０に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１３）
前記第３基板の一方の面には、前記第１流路を形成するための第２凹部と、前記第２流路を形成するための第３凹部とが形成され、
前記第２基板の前記他方の面と、前記第３基板の前記一方の面との接合により前記第１流路と前記第２流路とが形成され、
前記第２凹部には、前記第３基板を貫通する前記第１流路開口が形成され、
前記第３凹部には、前記第３基板を貫通する前記第２流路開口が形成されていることを特徴とする構成１１に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１４）
前記第１基板は、前記第２面において前記吐出口の周りを囲むように前記吐出口と連通する段差が形成され、
前記段差は、前記駆動素子が形成されている領域より小さい領域に形成されていることを特徴とする構成１ないし１３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

（構成１５）
前記段差は、前記第２面に形成された環状の凹部によって形成されていることを特徴とする構成１４に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１６）
前記段差は、前記第２面に形成された環状の凸部によって形成されていることを特徴とする構成１４に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１７）
液体または外気と接する部分に、保護膜が形成されていることを特徴とする構成１ないし１６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

（構成１８）
構成１ないし１７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給手段と、を備え、
前記液体供給手段から供給された液体を前記液体吐出ヘッドの吐出口から前記記録媒体に吐出することによって前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする記録装置。

（構成１９）
前記液体吐出ヘッドに供給された液体を回収する液体回収手段を更に備えることを特徴とする構成１８に記載の記録装置。

１ 基板
２ 第１基板
３ 第２基板
５ａ 表面
５ｂ 裏面
６ 吐出口
７ 振動板
８ 圧力室
１５ ベース基板
１００ 液体吐出ヘッド
７００ 記録装置

第２基板３はＳｉ基板によって形成されている。この第２基板３の表面側（図における上面側）には、前述のように、第１基板２との間で圧力室８を形成するための凹部８ａが形成されている。この凹部８ａ内には、第２基板３の凹部８ａを貫通するように第１開口９が形成されている。凹部８ａ及び第１開口９は、レジスト塗布とフォトリソグラフによるパターニング及びエッチングを実施することによって形成することができる。第２基板３の材料は、セラミックスや樹脂、金属など他の材料を用いてもよい。この第２基板３の裏面と第１基板２の表面（第２面）とを接着剤１０によって接合することにより圧力室８が形成される。そして、第１基板２と第２基板３との接合面より内側の第１基板２の領域が、圧力室８の内壁の一部（図４における上壁）を構成する振動板７となる。尚、本実施形態では、接着剤１０としてＢＣＢを用いているが、エポキシ系やシリコン系ポリマー系など他の材料を用いてもよいし、Ｓｉの直接接合を用いてもよい。水系の溶液を使用する場合、接着剤１０には耐水性のある材料を用いることが好ましい。

Claims (21)

1. 液体を吐出するための吐出口が平坦な第１面に設けられ、かつ、前記第１面とは反対側の第２面に駆動素子が設けられた第１基板と、
   前記第１基板の前記第２面と接合し、かつ、前記第１基板の前記第２面との間に、液体が供給されるように構成された圧力室を形成する第２基板と、を有し、
   前記第１基板の前記圧力室を形成する部分は、前記駆動素子によって変位する振動板を形成し、前記振動板が変位することで前記圧力室内の液体が前記吐出口から吐出するように構成された液体吐出ヘッドであって、
   前記第１基板の前記第２面は、前記駆動素子を含む凹凸形状を有し、
   前記振動板は、前記吐出口が設けられている第１領域の剛性に比べ、前記第１領域を取り囲む第２領域の剛性が低いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第２領域は、前記第１領域より薄い膜厚に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１基板は、前記第１面を形成するベース基板と、前記ベース基板に設けられた駆動素子とにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１領域は、前記ベース基板を含み形成され、
   前記第２領域は、前記ベース基板と前記駆動素子とを含み形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記駆動素子は、圧電膜と、前記圧電膜の一方の面に設けられた第１電極と、前記圧電膜の前記一方の面とは反対側の他方の面に設けられた第２電極と、前記第２電極に設けられた絶縁膜とを有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第２基板の一方の面には、前記圧力室を形成するための第１凹部が形成され、
   前記第２基板の前記一方の面と前記第１基板の前記第２面との接合により、前記第１凹部と前記振動板とによって前記圧力室が形成され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。
7. 前記第２基板には、当該第２基板を貫通し且つ前記圧力室に連通する圧力室開口が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第２基板の前記一方の面とは反対側の他方の面に接合された第３基板を更に備え、
   前記第３基板と前記第２基板との間には、前記圧力室開口と連通する流路が形成され、
   前記第３基板には、当該第３基板を貫通し且つ前記流路と連通する流路開口が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記流路開口は、液体供給手段に接続される第１流路開口及び第２流路開口を含み、
   前記第１流路開口及び第２流路開口から前記流路に供給された液体は、前記圧力室開口から前記圧力室及び前記吐出口に供給されることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記流路開口は、液体供給手段に接続される第１流路開口と液体回収手段に接続される第２流路開口とを含み、
    前記第１流路開口から前記流路に供給された液体は、前記第２流路開口に供給される一方、前記圧力室開口から前記圧力室を経て前記吐出口に供給され、
    前記第２流路開口に供給された液体は、前記液体回収手段へと流出することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記圧力室開口は、第１圧力室開口と第２圧力室開口とを含み、
    前記流路は、前記第１圧力室開口に連通する第１流路と、前記第２圧力室開口に連通する第２流路とを含み、
    前記流路開口は、前記第１流路に連通すると共に液体供給手段に接続される第１流路開口と、前記第２流路に連通すると共に液体回収手段に接続される第２流路開口とを含み、
    前記第１流路開口から前記第１流路に供給された液体は、前記第１圧力室開口を経て前記圧力室に供給された後、前記第２圧力室開口に供給される一方、前記吐出口を経て前記第２圧力室開口に供給され、
    前記第２圧力室開口に供給された液体は、前記第２流路を経て前記第２流路開口から前記液体回収手段へと流出することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
12. 第３基板の一方の面には、第１流路を形成するための第２凹部が形成され、
    前記第２基板の前記他方の面と、前記第３基板の前記一方の面との接合により前記第１流路が形成され、
    前記第２凹部には、前記第３基板を貫通する前記第１流路開口及び前記第２流路開口が形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記第３基板の一方の面には、前記第１流路を形成するための第２凹部と、前記第２流路を形成するための第３凹部とが形成され、
    前記第２基板の前記他方の面と、前記第３基板の前記一方の面との接合により前記第１流路と前記第２流路とが形成され、
    前記第２凹部には、前記第３基板を貫通する前記第１流路開口が形成され、
    前記第３凹部には、前記第３基板を貫通する前記第２流路開口が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記第１基板は、前記第２面において前記吐出口の周りを囲むように前記吐出口と連通する段差が形成され、
    前記段差は、前記駆動素子が形成されている領域より小さい領域に形成され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。
15. 前記段差は、前記第２面に形成された環状の凹部によって形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記段差は、前記第２面に形成された環状の凸部によって形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
17. 液体または外気と接する部分に、保護膜が形成され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。
18. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する搬送手段と、
    前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給手段と、を備え、
    前記液体供給手段から供給された液体を前記液体吐出ヘッドの吐出口から前記記録媒体に吐出することによって前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする記録装置。
19. 前記液体吐出ヘッドに供給された液体を回収する液体回収手段を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の記録装置。
20. 前記液体供給手段及び前記液体回収手段は、循環手段により構成され、
    前記循環手段と前記液体吐出ヘッドとの間で液体の循環を行うことを特徴とする請求項１９に記載の記録装置。
21. 前記液体吐出ヘッドの前記第１基板の第１面に密接し、前記吐出口から液体を吸引する吸引手段と、
    前記液体吐出ヘッドの前記第１基板の前記第１面を払拭する払拭手段と、を備えることを特徴とする請求項１８ないし２０のいずれか１項に記載の記録装置。

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