(57)【要約】【課題】吐出口の状態をより精度良く検出することが可能な素子基板および液体吐出装置を提供する。【解決手段】吐出口形成部材２０は、吐出口２１と対向した位置に設けられ、２１吐出口から吐出する液体を蓄える発泡室２３と発泡室２３からＹ方向に延びる流路２４とをＳＡＷ伝達層１２との間に形成する。ＳＡＷ伝達層１２は、吐出口２１と発泡室２３を介して対向する位置に発泡室２３に気泡を発生させることで発泡室２３内の液体を吐出口２１から吐出させるヒータ１３を有する。ＳＡＷ検出器１４は、ＳＡＷ伝達層１２における発泡室２３の流路２４とは反対側に設けられ、気泡の生成および崩壊により発生する弾性波からＳＡＷを抽出して検出する。【選択図】図１
2020028987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、液体を吐出するための吐出口を有する吐出口形成部材と、前記基材と前記吐出口形成部材との間に設けられた中間層とを備え、発泡室に気泡を発生させることで前記発泡室の中の液体を前記吐出口から吐出させるエネルギー発生素子を有する素子基板において、
前記中間層に設けられ、前記気泡の生成および崩壊により発生する弾性波から表面弾性波を抽出して検出する検出器をさらに有することを特徴とする素子基板。
【請求項２】
前記発泡室から第１の方向に延びる、前記発泡室に液体を供給する流路を備え、前記吐出口、前記発泡室および前記エネルギー発生素子は、それぞれ前記第１の方向とは略直交する第２の方向に沿って複数形成され、
前記検出器は、前記第２の方向に沿って複数形成されることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項３】
前記複数形成されたエネルギー発生素子は、同一の金属配線で接続された複数の駆動ブロックにグループ分けされ、
前記検出器は、前記駆動ブロックごとに設けられることを特徴とする請求項２に記載の素子基板。
【請求項４】
互いに隣接する前記検出器の間を通り、前記第１の方向へ延びる領域に設けられ、表面弾性波を遮断する第１の遮断部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項５】
前記第１の遮断部は、少なくとも前記中間層に設けられた、前記第１の方向に延びる溝であることを特徴とする請求項４に記載の素子基板。
【請求項６】
前記検出器は、圧電素子で形成された圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成されたすだれ状電極とを有し、
前記すだれ状電極を構成する複数の電極指は、前記第１の方向とは略直交する第２の方向に延びていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項７】
前記検出器は、圧電素子で形成された圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成されたすだれ状電極とを有し、
前記すだれ状電極を構成する複数の電極指は、前記第１の方向とは略直交する第２の方向に延び、
前記すだれ状電極の前記第２の方向の幅は、前記駆動ブロックの前記第２の方向の幅と略等しいことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項８】
前記電極指は、直線形状を有することを特徴とする請求項６または７に記載の素子基板。
【請求項９】
前記電極指は、前記第１の方向に湾曲した湾曲形状を有することを特徴とする請求項６または７に記載の素子基板。
【請求項１０】
前記検出器は、圧電素子で形成された圧電基板と、前記圧電基板の表面に形成されたすだれ状電極とを有し、
前記すだれ状電極を構成する複数の電極指は、前記第２の方向に延び、かつ、前記駆動ブロックに含まれる複数のエネルギー発生素子からなる素子列の前記第２の方向の中心から前記検出器まで延びる前記第１の方向に沿った線分上にある集波点と、当該駆動ブロックに含まれる複数のエネルギー発生素子のそれぞれとを通る複数の補助線に対して直交するように前記第１の方向に湾曲した湾曲形状を有することを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項１１】
前記集波点は、前記検出器における前記素子列から最も遠い電極指から前記素子列との間の距離をＬとしたとき、前記最も遠い電極指からＬ／２の位置と、前記検出器における前記素子列に最も近い電極指との間にあることを特徴とする請求項１０に記載の素子基板。
【請求項１２】
前記集波点の前記第２の方向の両脇に設けられ、表面弾性波を遮断する第２の遮断部をさらに有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の素子基板。
【請求項１３】
前記第２の遮断部は、少なくとも前記中間層に設けられた、前記第２の方向に延びる溝であることを特徴とする請求項１２に記載の素子基板。
【請求項１４】
前記電極指は、前記エネルギー発生素子から離れる方に向かって凸状となるように湾曲していることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の素子基板を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子基板および液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置のような液体吐出装置は、通常、インクのような液体を吐出する吐出口と、吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子とを有する液体吐出ヘッドを備えている。
上記の液体吐出装置では、様々な原因で吐出口が液体を正常に吐出することができない不健全な状態になることがある。例えば、使用中に吐出口近傍に気泡が溜まり、その気泡が原因で吐出口が不健全な状態になることがある。このため、液体吐出装置では、吐出口近傍に溜まった気泡を吐き出して吐出口を正常な状態に戻す回復動作を定期的に行い、記録動作の安定性を保つものがある。回復動作では、液体吐出ヘッドをキャッピング機構まで移動させて、液体吐出ヘッドにキャップを施し、そのキャップに対して予備吐出と呼ばれる通常の吐出とは異なる吐出を行う。
しかしながら、定期的に回復動作を行なっても、必ずしも全ての吐出口が正常な状態に戻るとは限らない。また、反対に正常な状態にもかかわらず回復動作が行われてしまうなど、無駄な動作が生じることもある。このため、吐出口の状態を検出する技術が必要となる。
特許文献１には、液体吐出ヘッドの吐出口近傍にマイク素子を備え、そのマイク素子を用いて吐出口の状態を検出する液体吐出装置が記載されている。この液体吐出装置は、液体を吐出する際に生じるキャビテーション現象による音をマイク素子で取得し、その音の波形を分析することで、吐出口の状態を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６７７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、吐出口近傍にマイク素子を設けると、音として、Ｐ波やＳ波のような実体波や、レーリー波やラブ波のような表面波などの様々な振動が検知されてしまう。また、それらの音には、直接伝搬してくるものだけでなく、様々な場所から反射してくる反射波も含まれ、さらには、反射波には何度も繰り返して反射してくるものもある。このため、吐出後の比較的長い時間にわたって残留振動が検出されることとなり、吐出口の状態を検出する検出精度が低くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、吐出口の状態をより精度良く検出することが可能な素子基板および液体吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による素子基板は、基材と、液体を吐出するための吐出口を有する吐出口形成部材と、前記基材と前記吐出口形成部材との間に設けられた中間層とを備え、発泡室に気泡を発生させることで前記発泡室内の液体を前記吐出口から吐出させるエネルギー発生素子を有する素子基板において、
前記中間層に設けられ、前記気泡の生成および崩壊により発生する弾性波から表面弾性波を抽出して検出する検出器をさらに有することを特徴とする。
また、本発明による液体吐出装置は、素子基板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発泡室内の気泡の生成および崩壊により発生する弾性波から表面弾性波を抽出して検出する検出器が設けられる。このため、弾性波から表面弾性波が抽出されるので、様々な振動が検知されることを抑制することができる。したがって、吐出口の状態をより精度良く検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る素子基板を示す透視斜視図である。
【図２】図１に示した素子基板の断面図である。
【図３】吐出口２１から液体を吐出する吐出動作を説明するための図である。
【図４】ＳＡＷ検出器の構成の一例を示す平面図である。
【図５】図４に示したＳＡＷ検出器の断面図である。
【図６】図１に示した素子基板の断面図である。
【図７】ＳＡＷ検出器の構成の他の例を示す平面図である。
【図８】ＳＡＷ検出器の構成の他の例を示す平面図である。
【図９】ＳＡＷ検出器においてＳＡＷを検出する様子を示す図である。
【図１０】吐出口から液滴を吐出する動作の一例を説明するための図である。
【図１１】吐出口から液滴を吐出する動作の他の例を説明するための図である。
【図１２】吐出口から液滴を吐出する動作の他の例を説明するための図である。
【図１３】吐出口から液滴を吐出する動作の他の例を説明するための図である。
【図１４】吐出口から液滴を吐出する動作の他の例を説明するための図である。
【図１５】吐出口から液滴を吐出する動作の他の例を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施例に係る素子基板を示す透視斜視図である。
【図１７】本発明の実施例による弾性波の波形の一例を示す図である。
【図１８】本発明の一実施例による弾性波の波形の他の例を示す図である。
【図１９】本発明の一実施例による弾性波の波形の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
【００１０】
（第１の実施形態）
（素子基板の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る素子基板を示す透視斜視図である。図２は、図１に示す素子基板の断面図である。具体的には、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った素子基板の断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線に沿った素子基板の断面図である。図１および図２に示す素子基板１は、インクジェット記録装置のような液体吐出装置（図示せず）の液体吐出ヘッド（図示せず）に搭載される。
素子基板１は、基板１０と、インクなどの液体を吐出する複数の吐出口２１が形成された吐出口形成部材２０とを有し、吐出口形成部材２０が基板１０の上に積層されている。図では、基板１０と吐出口形成部材２０とが積層された積層方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し、かつ互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向としている。また、基板１０および吐出口形成部材２０の長手方向が略Ｘ方向を向いており、基板１０および吐出口形成部材２０の短手方向が略Ｙ方向を向いている。
基板１０は、基材１１と、基材１１に積層された中間層であるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）伝達層１２とを有する。
基材１１は、例えば、単結晶シリコンなどで形成される。基材１１には、液体が供給される供給路２２が形成されている。供給路２２は、基材１１のＹ方向の中央部にＸ方向に沿って設けられる。また、供給路２２は、ＳＡＷ伝達層１２（吐出口形成部材２０）に向かうにつれ狭くなる。このため、供給路２２とＳＡＷ伝達層１２との間の角度θが鋭角になる。
ＳＡＷ伝達層１２には、吐出口２１から液体を吐出するためのエネルギーを発生させるためのエネルギー発生素子であるヒータ１３が埋設されている。ヒータ１３は、具体的には、液体を吐出するためのエネルギーとして熱エネルギーを発生させる。ＳＡＷ伝達層１２は、ヒータ１３で発生した熱を蓄える蓄熱層、ヒータ１３に駆動電圧を供給するための金属配線、および、金属配線を保護する保護膜などを含む。
また、ＳＡＷ伝達層１２における第１の方向であるＹ方向の両端辺の近傍には、ＳＡＷ検出器１４が設けられている。ＳＡＷ検出器１４は、図では、ＳＡＷ伝達層１２のＹ方向の両端辺の近傍にそれぞれ１つずつ示されているが、Ｘ方向に沿って複数形成されてもよい。なお、ＳＡＷ検出器１４についてのより詳細な説明は、後述する。
吐出口形成部材２０は、ＳＡＷ伝達層１２との間に、吐出口２１から吐出する液体を蓄える発泡室２３と、基材１１の供給路２２に供給された液体を発泡室２３に供給する流路２４とを形成する。
吐出口形成部材２０の複数の吐出口２１は、吐出口形成部材２０の第２の方向であるＸ方向に沿った吐出口列２１ａを形成する。吐出口列２１ａは、吐出口形成部材２０のＹ方向に２列並設されている。ヒータ１３および発泡室２３は、吐出口２１ごとに設けられ、ヒータ１３は発泡室２３を挟んで吐出口２１と対向する位置に配置される。したがって、ヒータ１３および発泡室２３もＸ方向に沿って複数形成される。流路２４は、発泡室２３ごとに設けられ、発泡室２３からＹ方向に沿って吐出口形成部材２０の中央部に向かって延びている。
なお、図１および図２では、吐出口２１、供給路２２、発泡室２３および流路２４が液体１００で満たされた状態が示されている。
【００１１】
（吐出動作）
図３は、吐出口２１から液体を吐出する吐出動作を説明するための図であり、図２（ａ）に示した素子基板１の断面の右半分が示されている。
素子基板１では、ＳＡＷ伝達層１２内の金属配線を介してヒータ１３に駆動電圧として駆動パルスが印加されると、ヒータ１３にて熱エネルギーが発生する。その発生した熱エネルギーによって発泡室２３の中の液体１００が沸騰してサーマルバブルと呼ばれる気泡１０１が発生（発泡）する。これにより、発泡室２３内の圧力が増加し、発泡室２３内の液体が吐出口２１から液滴１０２として吐出される。
発生した気泡１０１は、通常、発泡室２３内で崩壊（消泡）するか、または、崩壊前に吐出口２１を介して外の大気と連通する。以下では、特に断りのない限り、気泡１０１は、発泡室２３内で崩壊するものとする。
気泡１０１の生成および崩壊時には、その衝撃により素子基板１や素子基板１内の液体１００に対して弾性波が放射状に伝搬する。
【００１２】
（弾性波）
弾性波は、複数の種類に分類することができる。具体的には、弾性波は、実体波と表面波とに分かれる。実体波は、弾性波の発生源から３次元的に伝搬する波であり、Ｐ波（粗密波）とＳ波（横波）とを含む。表面波は、ＳＡＷ（表面弾性波）とも呼ばれ、２次元的に伝搬する波である。以下、表面波をＳＡＷと称する。ＳＡＷは、レーリー波（表面縦揺れ）とラブ波（表面横揺れ）とを含む。ラブ波は、Ｓ波の一部がＳＡＷ伝達層１２の表面にトラップされた波である。
なお、弾性波の発生源は気泡１０１である。しかしながら、気泡１０１は、通常、ヒータ１３の直上に発生し、気泡１０１とヒータ１３の間の距離は、後述する気泡１０１とＳＡＷ検出器１４との間の距離に比べて非常に小さいため、本実施形態では、弾性波の発生源をヒータ１３とみなす。
また、弾性波の伝播速度は、媒質ごとに異なる。例えば、媒質がシリコンの場合、Ｐ波の速度は９６２０ｍ／ｓ、Ｓ波の速度はＰ波よりも遅く４９２０ｍ／ｓである。ＳＡＷは、実体波（より具体的には、Ｓ波）よりもさらに伝播速度が遅いことが知られている。
ＳＡＷは、一般的には、固体媒体と気体の界面（個体媒体の表面）を伝播する弾性波を表すことが多い。しかしながら、本実施形態では、固体媒体であるＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面、および、ＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０の界面を伝搬する波をＳＡＷ１１０として示している。なお、ＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０とは、両方とも固体媒体であるが、密度やヤング率が異なるため、ＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０との境界が振動学的にはＳＡＷ１１０が伝搬する界面（表面）とみなすことができる。
ＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面を伝播するＳＡＷ１１０は、液体の粘性効果による振動エネルギーの散逸のために、伝搬距離に比例して減衰する。一方、ＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０との界面を伝搬するＳＡＷ１１０は、ＳＡＷ伝達層１２および吐出口形成部材２０が個体媒体であるため、略減衰せず、振動強度を保ったまま遠くまで伝播する。
ＳＡＷ１１０のうち、発生源であるヒータ１３から流路２４（供給路２２）とは反対側に向かう波は、ＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面を伝搬し、その後、ＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０の界面を伝搬する。この波は、ＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面を伝搬する際に、上記の粘性効果のために減衰するが、ＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面を伝搬する距離が短いため、その減衰量は非常に少ない。したがって、この波は、略減衰せず、素子基板１のＹ方向の端部に設けられたＳＡＷ検出器１４まで伝搬する。
一方、ＳＡＷ１１０のうちヒータ１３から流路２４側に向かう波は、ＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面を伝搬し、ＳＡＷ伝達層１２の供給路２２側の端部１２ａに到達する。ＳＡＷ伝達層１２の端部１２ａに到達した波は、端部１２ａが自由端として機能すること、および、供給路２２とＳＡＷ伝達層１２との間の角度θが鋭角であることから、略反射され、供給路２２とは反対側に向かう。しかしながら、この波は、上記の粘性効果によって、ＳＡＷ伝達層１２と液体１００との界面を伝搬している間に大きく減衰し、ＳＡＷ検出器１４には略伝搬しない。
【００１３】
（ＳＡＷ検出器）
ＳＡＷ検出器１４は、ＳＡＷセンサ（弾性表面波センサ）とも呼ばれ、弾性波からＳＡＷ１１０を抽出して検出する検出器である。
図４は、ＳＡＷ検出器１４の構成を示す平面図である。図４に示すようにＳＡＷ検出器１４は、圧電素子（ピエゾ素子）のような圧電材料で形成された圧電基板２００と、圧電基板２００の表面に形成されたすだれ状電極２０１とを有する。すだれ状電極２０１は、互いに接触しないように対向した一対のくし型電極部であるくし型電極ＩＤＴ（inter-digital transducer）２０１ａおよび２０１ｂを有する。
くし型電極ＩＤＴ２０１ａおよび２０１ｂの一方が正極側の電極となり、他方が負極側の電極となる。くし型電極ＩＤＴ２０１ａおよび２０１ｂは、それぞれ、直線状に延びた基部２１０と、基部２１０から略直交する方向に互いに平行に延びる複数の電極指２１１とを有する。くし型電極ＩＤＴ２０１ａおよび２０１ｂは、一方の電極指２１１が他方の電極指２１１の間に入り込んだ状態で配置される。
また、ＳＡＷ検出器１４は、基部２１０がＹ方向に延び、電極指２１１がＸ方向に延びるように配置される。電極指２１１は、図４の例では、直線形状を有する。
上記構成により、気泡１０１の生成および崩壊によって発生するＳＡＷ１１０によって電極指２１１がＺ方向に振動し、その振動が圧電基板２００によって電気信号に変換されることでＳＡＷ１１０が検出される。なお、ＳＡＷ１１０のうちＺ方向に振動する波はレーリー波であり、ラブ波はＺ方向の振動に寄与しない。このため、本実施形態では、ＳＡＷ検出器１４は、ＳＡＷ１１０内のレーリー波を検出することとなる。したがって、以下では、特に断りのない限り、ラブ波を無視し、レーリー波をＳＡＷ１１０として扱う。
気泡１０１の生成および崩壊によって発生するＳＡＷ１１０の波長は、素子基板１の構成などにより概ね決まっているため、ＳＡＷ検出器１４の最も精度よく検出できる検出波長を、ＳＡＷ１１０の波長λに調整することが望ましい。
このため、くし型電極ＩＤＴ２０１ａおよび２０１ｂの一方の電極指２１１と他方の電極指２１１との間隔Ｗは、ＳＡＷ１１０の波長λの１／２の長さと略同じであることが望ましい。また、電極指２１１の幅（Ｙ方向の長さ）Ｗｅは、ＳＡＷ１１０の波長λの１／４の長さと略同じであることが望ましい。なお、間隔Ｗを、ＳＡＷ１１０の波長λの（２Ｎ−１）／２倍（Ｎは整数）の長さと略同じとし、幅ＷｅをＳＡＷ１１０の波長λの１／４以下の長さとしてよい。
また、ＳＡＷ検出器１４を設置する高さ（Ｚ方向の位置）は、すだれ状電極２０１の表面（吐出口形成部材２０側の面）がＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０の界面と同じ高さとなるように調整されることが望ましい。また、ＳＡＷ検出器１４を設置する高さは、ＳＡＷ伝達層１２と吐出口形成部材２０の界面よりもＺ方向にＳＡＷ１１０の±１波長λ分ずれていてもよい。
【００１４】
（実体波とＳＡＷの分離）
図５は、図４に示したＳＡＷ検出器１４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図５に示すＳＡＷ検出器１４は、波長λのＳＡＷ１１０を検出するために、電極指２１１間の間隔Ｗがλ／２に調整されている。
ＳＡＷ検出器１４を用いて波長λのＳＡＷ１１０を検出する場合、弾性波に粗密波であるＰ波１１１（波長をλｐとする）が重畳されていると、Ｐ波１１１による振動の影響で、電極指２１１間の間隔Ｗがλ／２からずれて不均一な間隔Ｗｒとなる。このため、検出波長が波長λからずれてしまい、ＳＡＷ検出器１４によるＳＡＷ１１０の検出感度が低下する恐れがある。
ＳＡＷ１１０の検出感度を維持するためには、ＳＡＷ検出器１４を弾性波の発生源であるヒータ１３から十分に離れた位置に設けることが望ましい。
具体的には、Ｐ波１１１はＳＡＷ１１０と比べて速度が速いため、ヒータ１３からＳＡＷ検出器１４（具体的には、すだれ状電極２０１）までの距離Ｌａが十分に長いと、Ｐ波１１１はＳＡＷ１１０よりも先に進み、Ｐ波１１１とＳＡＷ１１０とが分離される。このため、ヒータ１３からＳＡＷ検出器１４までの距離ＬａがＰ波１１１とＳＡＷ１１０との分離がする距離、例えば、数百μｍとなるようにＳＡＷ検出器１４を設置することが望ましい。
また、弾性波の減衰は、実体波の場合、球面状に伝搬するため、距離の２乗に比例し、ＳＡＷ１１０の場合、円状に伝搬するため、距離に比例する。したがって、ヒータ１３からＳＡＷ検出器１４までの距離Ｌａが十分に長いと、Ｐ波１１１が減衰し、ＳＡＷ１１０が支配的になる。このため、例えば、ＳＡＷ検出器１４におけるＰ波１１１の振幅がＳＡＷ１１０の波長λの半分以下となるように、ヒータ１３からＳＡＷ検出器１４までの距離Ｌａを調整することが望ましい。
【００１５】
（ＳＡＷ検出器の配置）
ＳＡＷ検出器１４は、各吐出口２１の状態を個別に検出するために、各ヒータ１３からのＳＡＷ１１０を別々に検出することが望ましい。各ヒータ１３からのＳＡＷ１１０を別々に検出するために、ＳＡＷ検出器１４をヒータ１３ごとに設けることも考えられるが、費用や配置場所などの観点から、現実的ではない。このため、複数のヒータ１３に対して共通のＳＡＷ検出器１４を用いて、各ヒータ１３からのＳＡＷ１１０を別々に検出することが望ましい。
図６は、複数のヒータ１３に対して共通のＳＡＷ検出器１４を用いた素子基板を示す断面図である。具体的には、図６（ａ）は、図１のＤ−Ｄ線に沿った素子基板１の断面を示す断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った素子基板１の断面の一例を示す断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った素子基板１の断面の他の例を示す断面図である。なお、図６（ａ）では、素子基板１の断面のうちＹ方向の側面からヒータ１３までの部分が示されている。
一般的に液体吐出装置が素子基板１内の全ての吐出口２１から同時に液滴１０２を吐出するのに必要な電力を賄うことは、電源に係る費用などの観点から容易ではない。そこで、液体吐出装置では、通常、複数のヒータ１３を複数の駆動ブロックにグループ分けし、各駆動ブロック内でヒータ１３を順次駆動する時分割駆動が行われる。この時分割駆動を、液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させながら繰り返すことで、１主走査分の記録領域に記録が行われる。なお、各駆動ブロックに含まれるヒータ１３は、複数あり、それらのヒータ１３は物理的に隣接している。
図の例では、駆動ブロック３００が４つあり、各駆動ブロック３００に８つのヒータ１３が含まれている。駆動ブロック３００内のヒータ１３は、複数あれば、８つに限らないが、駆動回路の複雑性や電源に係る費用などを考慮すると、８つ以上であることが望ましい。ＳＡＷ検出器１４は、駆動ブロック３００ごとに設けられる。
また、駆動ブロック３００のそれぞれには、駆動ブロック３００内のヒータ１３に駆動パルスを供給するための金属配線５０１が一本設けられている。このため、１つの駆動ブロック３００内では、複数のヒータ１３が同一の金属配線５０１と接続されるため、同時に駆動されることがない。したがって、各駆動ブロック３００で複数のＳＡＷ１１０が同時に発生することはない。また、通常の駆動では、ＳＡＷ１１０が発生してからＳＡＷ検出器１４に伝搬するまでに係る時間は、ＳＡＷ１１０の発生間隔に比べて十分に短いため、異なるタイミングで発生したＳＡＷ１１０がＳＡＷ検出器１４で重畳されることもない。
例えば、ヒータ１３の駆動周波数ｆが２０ｋＨｚの場合、発生した気泡１０１が常に同じタイミングで崩壊すると仮定すると、崩壊によるＳＡＷ１１０は６．２５μ秒ごとに１回発生する。また、ＳＡＷ１１０の伝播速度Ｖを４０００ｍ／ｓと仮定し、ヒータ１３からＳＡＷ検出器１４までの距離Ｌａを４００μｍと仮定すると、ＳＡＷ１１０が発生してからＳＡＷ検出器１４に到達するのは、０．１μ秒後となる。このため、異なるタイミングで発生したＳＡＷ１１０がＳＡＷ検出器１４にて重畳されることはない。
したがって、駆動ブロック３００内で複数のＳＡＷ１１０が重畳されることはないため、ＳＡＷ検出器１４は、駆動ブロック３００内の８つのヒータ１３のそれぞれからのＳＡＷ１１０を別々に検出することができる。
【００１６】
また、図６の例では、互いに隣接するＳＡＷ検出器１４の間を通り、Ｙ方向に延びる領域に遮断部３０２が形成されている。遮断部３０２は、ＳＡＷ１１０を遮断する第１の遮断部であり、本実施形態では、少なくともＳＡＷ伝達層１２に設けられた、Ｙ方向に延びる溝である。
遮断部３０２の高さｈｌは、図６（ｂ）に示すように、ＳＡＷ伝達層１２の表面から吐出口形成部材２０の方に向かう長さｈ１と、ＳＡＷ伝達層１２の表面から基材１１の方に向かう長さｈ２のそれぞれがＳＡＷ１１０の波長λ以上であることが望ましい。遮断部３０２の幅ｘｌは、弾性波のうちＰ波の波長λｐの１／４以上であることが望ましい。この場合、遮断部３０２は、ＳＡＷ１１０だけでなく、ＳＡＷ伝達層１２内を伝達するＰ波を遮断することが可能になる。
また、遮断部３０２の高さｈｌは、図６（ｃ）に示すように、ＳＡＷ伝達層１２の表面から吐出口形成部材２０の方に向かう側には形成されず、ＳＡＷ伝達層１２の表面から基材１１の方に向かう長さがＳＡＷの波長λ以上であってもよい。
なお、遮断部３０２は、上記のような溝が望ましいが、基材１１および吐出口形成部材２０とは大きな密度差のある材料で形成されてもよい。
【００１７】
（くし型電極ＩＤＴの形状）
ＳＡＷ１１０は、発生源であるヒータ１３を中心として放射状に伝搬するため、ＳＡＷ検出器１４に対して様々な入射角度で入射する。このため、電極指２１１の間隔Ｗが所望の値（ＳＡＷ１１０の波長λの１／２の長さ）に設定されていても、入射角度によっては、ＳＡＷ１１０の進行方向に沿った電極指２１１の間隔が所望の値よりも長くなる。この場合、ＳＡＷ１１０の波長λとＳＡＷ検出器１４の検出波長との間に位相差が生じ、ＳＡＷ検出器１４の検出感度が低下する恐れがある。
図７および図８は、ＳＡＷ１１０の波長λとＳＡＷ検出器１４の検出波長との間の位相差を緩和することが可能なＳＡＷ検出器１４の一例を示す図である。
一般的にＳＡＷ検出器１４がＳＡＷ１１０の発生源であるヒータ１３から遠くに配置されるほど位相差は緩和される。図７は、ＳＡＷ検出器１４とヒータ１３との間の距離を十分に長くすることで、ＳＡＷ１１０の波長λと検出波長との間の位相差を緩和する例を示している。
具体的には、ＳＡＷ１１０の波長λと検出波長との間の最大の位相差が電極指２１１の幅Ｗｅ以内になるように、ＳＡＷ検出器１４とヒータ１３との間の距離を設定する。
図７の例では、駆動ブロック３００の幅Ｗｈを３４０μｍ、ＳＡＷの波長λを６０μｍ、電極指２１１の幅Ｗｅを１５μｍとしている。すだれ状電極２０１の幅は、駆動ブロック３００の幅Ｗｈと略等しい。この場合、くし型電極ＩＤＴ２０１の電極指２１１のうちヒータ１３とは最も遠い電極指２１１とヒータ１３との間の距離Ｌを５９００μｍ以上にすれば、最大の位相差が電極指２１１の幅Ｗｅ（１５μｍ）以内に収まる。
【００１８】
図８は、くし型電極ＩＤＴ２０１の電極指２１１をＹ方向に湾曲した湾曲形状とすることで、ＳＡＷ１１０の波長λと検出波長との間の位相差を緩和する例を示している。
具体的には、駆動ブロック３００内の複数のヒータ１３からなる素子列１３ａのＸ方向の中心からＹ方向にＳＡＷ検出器１４まで延びる線分上に集波点Ｐを設定する。そして、電極指２１１は、駆動ブロック３００内の各ヒータ１３と集波点Ｐとを通る複数の補助線Ｅｌに対して直交するように湾曲している。
この場合、ＳＡＷ１１０の進行方向を電極指２１１と直交させることが可能になるため、ＳＡＷ１１０の進行方向に沿った電極指２１１の間隔を所望の値に設定することができる。
なお、すだれ状電極２０１の幅は、そのすだれ状電極２０１を有する駆動ブロック３００と隣接する駆動ブロック３００で発生するＳＡＷ１１０からの影響を抑制するため、駆動ブロック３００の幅Ｗｈ以下となる。このため、集波点ＰのＹ方向の位置は、ヒータ１３から最も遠い電極指２１１と素子列１３ａとの間の距離をＬとしたとき、ヒータ１３から最も遠い電極指２１１からＬ／２の位置と、素子列１３ａに最も近い電極指２１１との間にある。
図８（ａ）は、集波点Ｐの位置がヒータ１３から最も遠い電極指２１１から距離Ｌの半分の位置にある例を示し、図８（ｂ）は、集波点Ｐの位置が素子列１３ａに最も近い電極指２１１の位置にある例を示している。
また、ＳＡＷ１１０はヒータ１３から放射状に伝搬するため、ＳＡＷ１１０を効率よく検出するためには、電極指２１１は、図８に示したように、ヒータ１３から離れる方に向かって凸状となるように湾曲することが望ましい。
また、集波点ＰのＸ方向の両脇には、遮断部３０３が設けられている。遮断部３０３は、ＳＡＷ１１０を遮断する第２の遮断部であり、本実施形態では、少なくともＳＡＷ伝達層１２に設けられた、Ｘ方向に延びる溝である。遮断部３０３の高さ（Ｚ方向の長さ）は、遮断部３０２と同じである。これにより、集波点Ｐ付近でＳＡＷ１１０を通過させるスリット３０４が設けられた構成となる。この場合、遮断部３０２は、互いに隣接するＳＡＷ検出器１４の間を通り、Ｙ方向に延びる領域のうち、遮断部３０３と素子列１３ａとの間に設けられればよい。
スリット３０４は、放射状に伝搬するＳＡＷ１１０から、ＳＡＷ検出器１４の検出波長と位相差を有する波を除去することで、ＳＡＷ検出器１４の検出精度を向上させる機能を有する。
【００１９】
図９は、図８に示したＳＡＷ検出器１４においてＳＡＷ１１０を検出する様子を示す図である。図９（ａ）は、駆動ブロック３００内の左端（Ｘ方向の一方の端部）にあるヒータ１３にて発生したＳＡＷ１１０を示す。図９（ｂ）は、駆動ブロック３００内の中央にあるヒータ１３にて発生したＳＡＷ１１０を示す。図９（ｃ）は、駆動ブロック３００内の右端（Ｘ方向の他方の端部）にあるヒータ１３にて発生したＳＡＷ１１０を示す。図９（ｄ）は、遮断部３０３が設けられていない場合における、駆動ブロック３００内の右端にあるヒータ１３にて発生したＳＡＷ１１０を示す。
図９（ａ）〜図９（ｄ）に示されたように、遮断部３０３によってスリット３０４が形成されることで、電極指２１１に侵入するＳＡＷ１１０の侵入幅１１２を小さくして、検出波長との間の位相差を少なくすることが可能になる。
以上説明した例では、ＳＡＷ検出器１４が駆動ブロック３００ごとに１つずつ設けられていたが、ＳＡＷ検出器１４を駆動ブロック３００ごとに複数個ずつ設けてられてもよい。具体的には、ＳＡＷ検出器１４は、駆動ブロック３００の幅Ｗｈ内にＸ方向に沿って複数配置されてもよい。この場合、駆動ブロック３００内のヒータ１３のそれぞれをＳＡＷ検出器１４のいずれかと対応付け、ＳＡＷ検出器１４は、自身と対応するヒータ１３にて発生したＳＡＷ１１０を検出する。このとき、集波点Ｐは、ＳＡＷ検出器１４ごとに異なる位置に設定されてもよい。
【００２０】
（吐出口の状態の検出方法）
吐出口２１の状態の検出は、液体吐出装置の時分割駆動のタイミングと同期して行われる。具体的には、吐出口２１が正常な状態のときにヒータ１３が駆動してからＳＡＷ１１０がＳＡＷ検出器１４の電極指２１１に到達するまでの時間を基準時間として液体吐出装置に予め設定しておく。そして、ヒータ１３が駆動してからＳＡＷ検出器１４にてＳＡＷ１１０が検出されるタイミング（基準時間とのずれ）や、ＳＡＷ検出器１４にて検出されるＳＡＷ１１０の強度（または振幅）に基づいて、吐出口２１の状態が検出される。
図１０〜図１５は、それぞれ状態が異なる吐出口２１から液滴を吐出する動作を説明するための図である。
図１０〜図１４において、図（ａ）は、吐出口２１から液滴を吐出する様子を示し、図（ｂ）は、ＳＡＷ検出器１４で検出されるＳＡＷ１１０の波形を示す。図（ｂ）では、横軸はヒータ１３を駆動してからの経過時間（μｓ）を示し、縦軸はＺ方向の変位（ｎｍ）を示す。縦軸については、気泡１０１の生成時と崩壊時のそれぞれで発生するＳＡＷ１１０を視認しやすくするために、気泡１０１の生成（発泡）時の変位を＋２ｎｍオフセットし、気泡１０１の崩壊（消泡）時の変位を＋１ｎｍオフセットしている。なお、ＳＡＷ１１０の伝播速度Ｖは、シリコン中の伝搬速度よりも若干遅い４０００ｍ／ｓと仮定し、ヒータ１３とすだれ状電極２０１との間の距離Ｌを４００μｍとしている。
【００２１】
図１０は、正常な状態の吐出口２１から液滴を吐出する動作を示す図である。図１０（ａ）に示すように吐出口２１が正常な状態の場合、ヒータ１３の駆動前の状態ａ１では、気泡１０１が形成されていない。ヒータ１３が駆動した状態ａ２では、発泡室２３内に気泡１０１が発生し、液滴１０２が吐出口２１から吐出される。ヒータ１３の駆動後の状態ａ３では、気泡１０１が小さくなり、さらに所定時間が経過した状態ａ４で、気泡１０１が崩壊する（状態ａ４）。
ＳＡＷ検出器１４で検出されるＳＡＷ１１０の波形を検出波形と呼ぶ。上記のように吐出口２１が正常な状態の場合、検出波形は、図１０（ｂ）に示すように、気泡１０１の生成によるＳＡＷ１１０が発生してから一定期間（図の例では、３．５μｍ）後に気泡１０１の崩壊によるＳＡＷ１１０が発生する。ＳＡＷ１１０のエネルギー密度は、気泡１０１の発生時よりも崩壊時の方が大きい。
【００２２】
図１１〜図１３は、不健全な状態の吐出口２１から液滴を吐出する動作を示す図である。
図１１は、ヒータ１３の駆動前の状態ａ１において、吐出口２１の近傍に気泡が残留気泡１０３として残留している例を示す。残留気泡１０３は、発泡室２３の下面におけるヒータ１３の直上に残留している。この場合、ヒータ１３が駆動した状態ａ２において、ヒータ１３からの熱エネルギーが液体１００に伝わりづらく、気泡１０１が正常に発生しない場合がある。このような吐出口２１の状態を泡不吐状態と呼ぶ。
図１１（ａ）では、ヒータ１３の有効面積（ヒータ１３の直上の発泡室２３の底面のうち液体と接する面の面積）が正常な状態よりも３０％減っている。この場合、気泡１０１が正常な状態よりも小さく、液滴１０２は吐出されるものの、液滴１０２の大きさは正常な状態よりも小さい。
この場合、ＳＡＷ１１０の検出波形は、図１１（ｂ）に示すように、吐出口２１が正常な状態の検出波形とは異なる。なお、図１１（ｂ）では、図１０（ｂ）で示した正常な状態における検出波形を破線で示し、泡不吐状態の検出波形を実線で示している。また、図１１（ｂ）では、ヒータ１３の駆動前の状態ａ１では、常に残留気泡１０３が残留している例が示されている。
泡不吐状態の場合、気泡１０１の生成によるＳＡＷ１１０は、正常な状態と比べて変化はないが、気泡１０１の崩壊によるＳＡＷ１１０は、正常な状態よりも速く検出され、さらに強度が小さいという特徴を有する。したがって、この特徴を有する検出波形が検出された場合、吐出口２１の状態を泡不吐状態であると判定することができる。
【００２３】
図１２は、吐出口２１の近傍に異物１０４が付着している例である。異物は、ゴミ、液体１００の蒸発や漏れによって溶質が固着した固着物などである。図１２の例では、ヒータ１３の駆動前の状態ａ１において、吐出口２１が異物１０４で塞がれており、ヒータ１３が駆動した状態ａ２でも液滴１０２が吐出されず、気泡１０１が流路２４の方まで大きく膨張する。その後、状態ａ３およびａ４として図示したように、気泡１０１が残留する場合もある。このような吐出口２１の状態を異物不吐状態と呼ぶ。
異物不吐状態の場合、ＳＡＷ１１０の検出波形は、図１２（ｂ）に示すようになる。なお、図１２（ｂ）では、図１０（ｂ）で示した正常な状態における波形を破線で示し、図１２（ａ）で示した異物不吐状態の波形を実践で示している。
図１２（ｂ）に示されたように、異物不吐状態の場合、気泡１０１の生成によるＳＡＷ１１０は、正常な状態と比べて変化はないが、気泡１０１の崩壊によるＳＡＷ１１０は、正常な状態よりも遅く検出され、さらに強度が少し小さいという特徴を有する。したがって、この特徴を有する検出波形が検出された場合、吐出口２１の状態が異物不吐状態であると判定することができる。なお、強度が小さい理由は、液滴１０２の吐出時に生じる吐出口２１の液体界面の落ち込みが発生しないためである。
【００２４】
図１３は、液体１００の不供給または金属配線５０１等の断線などが原因でヒータ１３によって液体が加熱できない例である。図１３の例は、液体１００の不供給により発泡室２３内に液体１００が略存在しない。この場合、図１３（ａ）に示すように気泡１０１の生成も崩壊も生じない。このような吐出口２１の状態を空・断線不吐状態と呼ぶ。
この場合、ＳＡＷ１１０の検出波形は、図１３（ｂ）に示すように、気泡１０１の生成も崩壊も生じないため、ＳＡＷ１１０は検出されないという特徴を有する。したがって、この特徴を解析することで、吐出口２１の状態が空・断線不吐状態であると判定することができる。なお、図１３（ｂ）では、図１０（ｂ）で示した正常な状態における検出波形を破線で示し、空・断線不吐状態の検出波形を実線で示している。
【００２５】
図１０〜図１３では、吐出口２１が正常な状態のときに、気泡１０１が発泡室２３内で崩壊する吐出方式が採用された例が示されていた。図１４〜図１５は、吐出口２１が正常な状態のときに、気泡１０１を崩壊前に大気と連通される連通吐出方式が採用された例を示す。
図１４は、連通吐出方式が採用された場合における正常な状態の吐出口２１から液滴１０２を吐出する動作を示す図である。この場合、図１４（ａ）に示すようにヒータ１３の駆動前の状態ｃ１では、気泡１０１が形成されていない。ヒータ１３が駆動した状態ｃ２では、発泡室２３内に気泡１０１が発生し、液滴１０２が吐出口２１から吐出される。このとき、気泡１０１が大気と連通する。ヒータ１３の駆動後の状態ｃ３では、気泡１０１が吐出口２１から外に押し出され、さらに所定時間が経過した状態ｃ４で、発泡室２３が液体１００で満たされる。
この場合、図１４（ｂ）に示すように、気泡１０１の生成によるＳＡＷ１１０は、図１０の例と同様に発生するが、気泡１０１の崩壊によるＳＡＷ１１０は発生しない。このような吐出口２１の状態をバブルスルー状態と呼ぶ。
図１５は、正常な状態がバルブスルー状態の場合における、不健全な状態の検出波形を示す図である。なお、図１５では、図１４（ｂ）で示した正常な状態における検出波形を破線で示し、不健全な状態の検出波形を実線で示している。
図１５（ａ）は、正常な状態がバルブスルー状態の場合における、泡不吐状態および異物不吐状態の検出波形を示す。この場合、気泡１０１の大気との連通が正常に行われずに、気泡１０１の崩壊が発生するため、正常な状態では検出されない気泡１０１の崩壊によるＳＡＷ１１０が検出される。
図１５（ｂ）は、正常な状態がバルブスルー状態の場合における、空・断線不吐状態の検出波形を示す。この場合、気泡１０１の生成も崩壊も生じないため、正常な状態では検出された気泡１０１の生成によるＳＡＷ１１０も検出されない。
【００２６】
以上説明したように本実施形態によれば、吐出口形成部材２０は、吐出口２１と対向した位置に設けられ、２１吐出口から吐出する液体を蓄える発泡室２３と発泡室２３からＹ方向に延びる流路２４とをＳＡＷ伝達層１２との間に形成する。ＳＡＷ伝達層１２は、吐出口２１と発泡室２３を介して対向する位置に発泡室２３に気泡を発生させることで発泡室２３内の液体を吐出口２１から吐出させるヒータ１３を有する。ＳＡＷ検出器１４は、ＳＡＷ伝達層１２における発泡室２３の流路２４とは反対側に設けられ、気泡の生成および崩壊により発生する弾性波からＳＡＷを抽出して検出する。
このため、弾性波からＳＡＷが抽出されるので、様々な振動が検知されることを抑制することができる。また、発泡室２３から流路２４側に伝搬したＳＡＷは流路２４内の液体による粘性効果によって減衰するため、ＳＡＷが反射波としてＳＡＷ検出器１４まで伝搬されることを抑制することができる。したがって、吐出口の状態をより精度良く検出することが可能になる。
また、本実施形態では、ＳＡＷ検出器１４は、駆動ブロック３００ごとに設けられるため、複数のヒータ１３に対して共通のＳＡＷ検出器１４を用いて、各ヒータ１３からのＳＡＷ１１０を別々に検出することが可能になる。したがって、構成の簡略化を図りながら、ＳＡＷ１１０の検出精度を向上させることが可能になる。
また、本実施形態では、ＳＡＷ検出器１４のすだれ状電極２０１の電極指２１１がＸ方向に延びている。このため、ＳＡＷとしてレーリー波を検出することが可能になるため、様々な振動が検知されることを抑制することができ、吐出口の状態をより精度良く検出することが可能になる。
また、本実施形態によれば、すだれ状電極２０１の電極指２１１は、Ｙ方向に湾曲した湾曲形状を有する。特に、電極指２１１は、駆動ブロック３００に含まれるヒータ１３からなる素子列１３ａの中心からＳＡＷ検出器１４まで延びる線分上にある集波点Ｐとヒータ１３のそれぞれとを通る複数の補助線Ｅｌに対して直交するように湾曲している。このため、検出波長との間の位相差を少なくすることが可能になり、ＳＡＷ検出器１４の検出精度を向上させることが可能になる。
また、遮断部３０３が集波点ＰのＸ方向両脇に設けられているため、ＳＡＷ検出器１４の検出波長と位相差を有する波を除去することが可能になり、ＳＡＷ検出器１４の検出精度を向上させることが可能になる。
【実施例】
【００２７】
実施例として、シミュレーションによりＳＡＷ１１０の挙動を調べた。
（モデル構成）
図１６は、本実施例に係る素子基板１のモデル構成を示す透視斜視図である。図１６に示す素子基板１の構成は、図１に示した構成と比べて、Ｘ方向の中央部に吐出口２１を１つだけ備える点で異なる。また、図１６では、ＳＡＷ伝達層１２として、ヒータ１３にて発生した熱を蓄える蓄熱層５００と、ヒータ１３に駆動電圧を供給するための金属配線５０１と、ヒータ１３および金属配線５０１を保護するための保護膜５０２とが示されている。
なお、素子基板１は、Ｘ方向の中点を通りＹ方向に延びる対称軸に対して線対称である。図１６では、対称軸よりも紙面手前側では、吐出口形成部材２０、液体１００および保護膜５０２を省略して金属配線５０１を露わに示している。
図１６の例では、基材１１をシリコンで形成し、その厚さを３００μｍとした。基材１１のＳＡＷ伝達層１２側の面をＳｉ（１１１）清浄表面とし、その大きさを５２０μｍ×６１０μｍとした。そのＳｉ（１１１）清浄表面の上に、厚さ１μｍの蓄熱層５００を積層し、蓄熱層５００に金属配線５０１とヒータ１３とを積層した。金属配線５０１の厚さを０．３μｍ、幅を２０μｍとした。また、金属配線５０１は、ヒータ１３からＹ方向に延びる第１の金属配線５０１ａと、金属配線５０１ａのヒータ１３側とは反対側の端部から２０μｍ間隔でＸ方向に延びる複数の第２の金属配線５０１ｂとを含む。また、蓄熱層５００には、金属配線５０１およびヒータ１３を覆うように厚さ０．３〜１．２μｍの保護膜５０２が積層され、保護膜５０２に、吐出口２１が形成された吐出口形成部材２０が積層される。吐出口形成部材２０の厚さは２５μｍとした。なお、図の例では、素子基板１内に液体１００が充填されている。また、ヒータ１３の中央からＹ方向に１３０μｍの位置がＳＡＷ伝達層１２の端部１２ａとなっている。
【００２８】
以上の構成において、シミュレーションにより、気泡１０１から４２３μｍ離れた地点Ｐｓにおける、保護膜５０２と吐出口形成部材２０との界面におけるＳＡＷ１１０の挙動を調べた。シミュレーションでは、弾性波の非線形性を考慮して、有限要素法の陽解法を用いた。また、液体の流動解析は行わず、液体を便宜的に粘弾性体の固体とした。また、各部材のヤング率、ポアソン比および密度は適宜設定し、液体である粘弾性体には体積弾性率とテンソル粘性係数とを設定した。素子基板１内の各部材は全て密着していると仮定した。弾性波に対する拘束条件はないものとした。弾性波の発生源である気泡１０１をヒータ１３の中央の直上における保護膜５０２の表面に配置された直径１μｍの球とし、気泡１０１の崩壊時の衝撃力は実験で測定された実測値を用いた。
【００２９】
（結果）
図１７は、本シミュレーションモデルにおいて気泡１０１の崩壊によって生じる、地点Ｐｓでの弾性波の波形を示す図である。図１７（ａ）の横軸はヒータ１３を駆動してからの経過時間（μｓ）を示し、縦軸は地点ＰｓにおけるＺ方向の変位（ｎｍ）を示す。図１７（ｂ）の横軸はヒータ１３を駆動してからの経過時間（μｓ）を示し、縦軸は地点ＰｓにおけるＸ方向の変位（ｎｍ）を示す。
図１７（ａ）に示された弾性波の強度から分かるように、時間５０ｎｓ〜１００ｎｓの波形は実体波（Ｐ波）を示し、時間１００ｎｓ以降の波形がＳＡＷ（レーリー波）を示す。また、図１７（ｂ）に示された波形は、縦軸がＸ方向の変位（ｎｍ）を示すことから、ラブ波を示す。ラブ波の伝播速度はＳＡＷ（レーリー波）と一致し、ラブ波の地点Ｐｓへの到達時間ｔが１００ｎｓである。この観点からも、図１７（ａ）の時間１００ｎｓ以降の波形がＳＡＷ（レーリー波）を示すことが分かる。
したがって、本シミュレーションモデルにおけるＳＡＷの伝播速度Ｖｓは４２３０ｍ／ｓとなる。また、図１７（ａ）に示されたように、ＳＡＷの周期Ｔが７．５ｎｓであるため、波長λ（Ｖｓ×Ｔ）は３１．７２５μｍである。
また、ＳＡＷの深さ方向（Ｚ方向）への影響は、振動学的にＳＡＷの１波長λ程度までであることが知られている。このため、本シミュレーションモデルでは、ＳＡＷの波長λが３１．７２５μｍであるため、ＳＡＷの深さ方向（Ｚ方向）への影響は、ＳＡＷ伝達層１２に収まらず、基材１１に到達する。
また、図１７（ａ）に示すＳＡＷ（レーリー波）と図１７（ｂ）に示すラブ波とを比較すると、強度は互いに同程度であることが分かる。しかしながら、ラブ波は、Ｘ方向に振動するため、Ｚ方向に振動するＳＡＷ（レーリー波）の検出には影響を与えない。
【００３０】
図１８は、図１６で示した素子基板１の地点Ｐｓのヒータ１３側に、ＳＡＷを遮断する遮断部として溝（図示せず）を設けた場合における地点Ｐｓにおける弾性波の波形を示す図である。この遮断部は、ＳＡＷの波長λ程度の深さ（約３０μｍ）を有する。図１８の横軸はヒータ１３を駆動してからの経過時間（μｓ）を示し、縦軸は地点ＰｓにおけるＺ方向の変位（ｎｍ）を示す。なお、図１８では、図１７（ａ）で示した遮断部がないときの弾性波の波形を破線で示し、遮断部があるときの弾性波の波形を実線で示している。
図１８に示されたように遮断部を設けることでＳＡＷが検出されなくなるため、遮断部によってＳＡＷを遮断できることが分かる。
【００３１】
図１９は、本シミュレーションモデルにおいて気泡１０１の生成によって生じる、地点Ｐｓでの弾性波の波形を示す図である。図１９の横軸はヒータ１３を駆動してからの経過時間（μｓ）を示し、縦軸は地点ＰｓにおけるＸ方向の変位（ｎｍ）を示す。なお、図１９では、図１７（ａ）で示した気泡１０１の崩壊によって生じる弾性波の波形を破線で示し、気泡１０１の生成によって生じる弾性波の波形を実線で示している。
図１９に示されたように、気泡１０１の生成によって生じる弾性波の強度は、気泡１０１の崩壊によって生じる弾性波の強度よりもやや小さいが、他の特徴は気泡１０１の崩壊によって生じる弾性波と略同じである。
【００３２】
本ミュレーションモデルでは、ＳＡＷの波長を３０μｍとすると、ＳＡＷ検出器１４の精度を高くするためには、検出器１４の電極指２１１の間隔Ｗを１波長である３０μｍ、電極指２１１の幅Ｗｅを１波長の１／４である７．５μｍにすればよい。
【００３３】
以上説明した実施形態および実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。一例として、上述した各実施形値においてはエネルギー発生素子に対向する位置に吐出口を備える、所謂サイドシュータータイプの液体吐出ヘッドで説明した。しかしながら、液体吐出ヘッドは、この例に限られず、基材１１に沿った方向に液体を吐出する、所謂エッジシュータータイプの液体吐出ヘッドでもよい。
また、エネルギー発生素子としてヒータ１３を用いて説明したが、エネルギー発生素子は、ヒータ１３に限らず、ピエゾ素子などでもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１１    基材
１２  ＳＡＷ伝達層（中間層）
１３  ヒータ（エネルギー発生素子）
１４  ＳＡＷ検出器（検出器）
２０  吐出口形成部材
２１  吐出口
２３  発泡室
２４  流路
２００  圧電基板
２０１  すだれ状電極
２１１  電極指
３０２  遮断部（第１の遮断部）
３０３  遮断部（第２の遮断部）
【図１】
2020028987.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020028987.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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