(57)【要約】【課題】アクチュエータ基板とサブフレーム基板の接合における接着剤の凝集が抑制され、良好な接合品質を有するとともに、安定した変位特性が得られる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】圧電素子が形成されたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板と対向する面に前記圧電素子に対応した空隙２０１が形成されたサブフレーム基板と、が接着剤により接合されてなる液体吐出ヘッドであって、前記サブフレーム基板の接合面は、少なくとも空隙２０１の周囲に第１の開口部２０２を有し、空隙２０１と複数の第１の開口部２０２とに囲まれた領域に第１の開口部２０２の面積よりも小さい第２の開口部２０３が形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子が形成されたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板と対向する面に前記圧電素子に対応した空隙が形成されたサブフレーム基板と、が接着剤により接合されてなる液体吐出ヘッドであって、
前記サブフレーム基板の接合面は、少なくとも前記空隙の周囲に第１の開口部を有し、前記空隙と複数の前記第１の開口部とに囲まれた領域に前記第１の開口部の面積よりも小さい第２の開口部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第２の開口部は、前記空隙と複数の前記第１の開口部とに囲まれた領域内に複数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。
【請求項３】
前記第１の開口部間の最近接距離をａ１とし、前記第１の開口部及び前記空隙のうち４つに囲まれた領域における前記第２の開口部と前記第１の開口部もしくは前記空隙との間の最近接距離をｂ１としたとき、ａ１≧ｂ１を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の開口部間の最近接距離をａ１とし、前記第１の開口部と前記空隙との間の最近接距離をａ２としたとき、ａ１＞ａ２を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
圧電素子が形成されたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板と対向する面に前記圧電素子に対応した空隙が形成されたサブフレーム基板と、が接着剤により接合されてなる液体吐出ヘッドであって、
前記サブフレーム基板の接合面は、少なくとも前記空隙の周囲に複数の第１の開口部を有し、
前記複数の前記第１の開口部に囲まれた領域に、前記第１の開口部の面積よりも小さい第２の開口部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第１の開口部間の最近接距離をａ１とし、前記第２の開口部と前記第１の開口部との間の最近接距離をｂ１としたとき、ａ１≧ｂ１を満たすことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第１の開口部は角が取られた矩形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項９】
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ユニット。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８若しくは９に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液室（個別液室、加圧液室などとも称する）に圧力変動を発生させ、液室に形成された微小ノズルから液体を噴射させるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドを搭載する記録装置が知られている。
【０００３】
インクジェットヘッドの吐出方式は、ピエゾ素子に代表される圧電素子の変形によってインク滴を吐出させるピエゾ方式と、インク液室内に気泡を発生させて吐出させるバブル方式が知られている。ピエゾ方式は吐出滴量の可変性を有するとともにインク対応性に優れている。一方、バブル方式は半導体プロセスを応用したもので、素子の微細化によるヘッドの小型化、高密度化に特徴をもつ。
【０００４】
また近年では、ピエゾ方式とバブル方式の利点を合わせもった薄膜ピエゾ方式が実用化されている。この薄膜ピエゾ方式は半導体及びＭＥＭＳプロセスを応用したもので、ピエゾ方式のインク対応性を維持しつつ、シリコン基板上に圧電素子とインク流路が一体に形成できるなど、バブル方式の微細化、高密度化の特徴を合わせもっている。
【０００５】
薄膜ピエゾヘッドは、圧電素子、個別液室、及び引き出し配線が一体に形成された第１のシリコン基板（以下、アクチュエータ基板とする）と、前記アクチュエータ基板の支持と、外部からのインク供給路が形成された第２のシリコン基板（以下、サブフレーム基板とする）を貼り合わせることで形成される。
【０００６】
両基板の貼り合わせには接着剤が用いられるが、この接着剤に含まれる微粒子（フィラー、硬化剤、気泡など）が基板の接合に悪影響を及ぼす場合がある。接着剤の特性として、接着剤自体の表面張力の作用によって、接着剤の塗布面積が大きい箇所では接着剤が集まりやすく、塗布面積が小さい箇所では逆に薄くなる傾向をもつ。そして、塗布面積が大きい箇所に接着剤が集まる際に接着剤中に含まれるフィラー又は気泡が凝集する現象が確認されている。
【０００７】
このような箇所ではフィラー又は気泡の凝集によって接着剤が厚くなるため、接着剤が不均一な状態で接合されることになる。
このような不均一な接合状態が圧電素子の近傍で発生した場合には、下層の振動板に対して偏応力が加わり、それによる振動板の撓み不良など、圧電素子の動作不良の原因となっている。
【０００８】
特許文献１では、基板の接合面に開口パターンを形成し、接着剤量が局所的に多いアンカー部を設けることにより、加圧による位置ずれを防止することが開示されている。また、特許文献１では基板の接合面に、接着剤逃げ用の多数の開口パターンがマトリクス状に配列されていることが開示されている。
しかし、圧電素子の周囲や開口パターンに囲まれた領域において、接着剤の塗布面積が相対的に大きくなる箇所が生じ、接着剤塗布面の不均一が生じる。このため、接着剤の厚みバラツキが生じ、上記不具合が生じるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、アクチュエータ基板とサブフレーム基板の接合における接着剤の凝集が抑制され、良好な接合品質を有するとともに、安定した変位特性が得られる液体吐出ヘッド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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、圧電素子が形成されたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板と対向する面に前記圧電素子に対応した空隙が形成されたサブフレーム基板と、が接着剤により接合されてなる液体吐出ヘッドであって、前記サブフレーム基板の接合面は、少なくとも前記空隙の周囲に第１の開口部を有し、前記空隙と複数の前記第１の開口部とに囲まれた領域に前記第１の開口部の面積よりも小さい第２の開口部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アクチュエータ基板とサブフレーム基板の接合における接着剤の凝集が抑制され、良好な接合品質を有するとともに、安定した変位特性が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例における要部分解模式図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの一例におけるサブフレーム基板の斜視模式図である。
【図３】本発明の液体吐出ヘッドの一例におけるサブフレーム基板の平面模式図である。
【図４】本発明の液体吐出ヘッドの一例における断面模式図である。
【図５】本発明の液体吐出ヘッドの他の例におけるサブフレーム基板の平面模式図である。
【図６】本発明の液体吐出ヘッドの他の例におけるサブフレーム基板の平面模式図である。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの他の例におけるサブフレーム基板の平面模式図である。
【図８】本発明の液体吐出ヘッドの他の例におけるサブフレーム基板の平面模式図である。
【図９】本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る液体を吐出する装置の他の例を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す模式図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。
【図１３】本発明の液体を吐出する装置の他の例における側面図である。
【図１４】本発明の液体を吐出する装置の他の例における平面図である。
【図１５】従来構成の液体吐出ヘッドにおけるサブフレーム基板の平面模式図である。
【図１６】従来構成の液体吐出ヘッドにおける断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１４】
（液体吐出ヘッド）
本発明は、圧電素子が形成されたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板と対向する面に前記圧電素子に対応した空隙が形成されたサブフレーム基板と、が接着剤により接合されてなる液体吐出ヘッドであって、前記サブフレーム基板の接合面は、少なくとも前記空隙の周囲に第１の開口部を有し、前記空隙と複数の前記第１の開口部とに囲まれた領域に前記第１の開口部の面積よりも小さい第２の開口部が形成されていることを特徴とする。本発明はインクジェット方式の画像形成に好適に用いられる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る液体吐出ヘッドにおける一実施形態を図１〜図５を用いて説明する。
図１は、本実施形態の液体吐出ヘッドの要部分解斜視図を模式的に示した図である。本実施形態の液体吐出ヘッドでは、圧電素子１７５が形成されたアクチュエータ基板１００と、アクチュエータ基板１００と対向する面に圧電素子１７５に対応した空隙が形成されたサブフレーム基板２００と、ノズル孔３０１が形成されたノズル基板３００とが接着剤により接合されている。
【００１６】
図２は、サブフレーム基板の接合面を模式的に示した図であり、図１のＡ視野に相当する。図２に示されるサブフレーム基板２００の接合面には、圧電素子に対応した空隙２０１、第１の開口部２０２が図示されている。第１の開口部２０２は、少なくとも空隙２０１の周囲に形成されており、余剰接着剤の逃げ箇所としての機能を有する。また、サブフレーム基板２００にはインク供給口２０８が形成されており、ノズル孔３０１から吐出される液体が供給される。
【００１７】
図３は、サブフレーム基板の接合面を模式的に示した図であり、図２の一部を拡大したものである。実施形態のサブフレーム基板２００は、少なくとも空隙２０１の周囲に第１の開口部２０２を有し、空隙２０１と複数の第１の開口部２０２とに囲まれた領域に第１の開口部２０２の面積よりも小さい第２の開口部２０３が形成されている。
【００１８】
第１の開口部２０２の形状としては、適宜変更することが可能であるが、図示されるような角の取られた矩形状であることが好ましい。この場合、接合面積を確保しつつ、余剰接着剤を逃げやすくすることができる。
第１の開口部２０２の形状としては、上記に限られるものではなく、この他にも正方形や角の取られていない矩形状等であってもよい。
【００１９】
また、第２の開口部２０３の形状としては、第１の開口部２０２よりも面積が小さければよく、適宜変更することが可能である。図示される円形状の他、矩形状等であってもよい。
【００２０】
図４は、本実施形態の液体吐出ヘッドの断面図であり、圧電素子の長手方向の断面に相当する。図３のＡ−Ａ断面に相当する。本実施形態のアクチュエータ基板１００には、振動板１７１、圧電素子１７５、バリア層１７６、絶縁保護膜１７９、引き出し配線１７８、個別液室１８０が形成されている。また、圧電素子１７５は下部電極１７２、圧電体１７３、上部電極１７４で構成されている。また、個別液室１８０は振動板１７１の一部で構成されており、液室隔壁１８１により仕切られている。
【００２１】
図示されるように、アクチュエータ基板１００とサブフレーム基板２００を接合する接着剤４００の一部が第１の開口部２０２に流れ込む。第１の開口部２０２は、余剰接着剤の逃げ箇所、接着剤の逃げ穴として機能している。
なお、第１の開口部２０２の高さ（深さ）としては、適宜変更することが可能であり、図示されるものに制限されるものではない。
【００２２】
ここで、本発明を説明するために、従来構成の例を挙げて従来の問題点を説明する。図１５に、従来構成におけるサブフレーム基板２４０の接合面の模式図を示す。この図では、空隙２０１、第１の開口部２０２が示されている。
【００２３】
従来構成では、空隙２０１の周囲における接着剤の塗布面積が大きくなる箇所、例えば符号２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃで示される箇所に接着剤の逃げ穴としての第１の開口部２０２が設けられていない。このため、このような箇所で塗布面積が相対的に大きくなっている。
【００２４】
接着剤は自身の表面張力によって、塗布面積が大きい箇所に接着剤が集まりやすく、それによってフィラー、気泡が凝集することが確認されている。この凝集した接着剤は接合時に接合隔壁の片当たり、あるいは接合状態の不均衡につながり接合不良の要因となる。
【００２５】
更に、圧電素子の近傍の接合部で接着剤の凝集が生じると、局所的に接着剤が厚くなり、これによりアクチュエータ基板１００の接合部に偏った荷重が加わり、接合箇所における振動板１７１に撓みが発生してしまう。このような振動板１７１の撓みは、圧電素子の特性劣化の要因となる。
【００２６】
また、接着剤が第１の開口部２０２に接していない領域では、余剰接着剤を適切に逃がすことがしにくくなり、塗布面積が大きい箇所のように接着剤の凝集が生じやすくなる。
【００２７】
図１６に、従来構成における断面図を示す。図１６は、図１５におけるＢ−Ｂ断面に相当するものである。図示されるように、圧電素子の周囲における塗布面積が大きくなる箇所で、接着剤の凝集が発生し、凝集した接着剤がアクチュエータ基板１００の接合部分を圧迫している。これにより、接合部分における振動板１７１に撓みが生じている等の上記不具合が生じてしまう。
【００２８】
また、図１５に示されるように、第１の開口部２０２の隣接間隔をａ３とし、第１の開口部２０２又は空隙２０１の４つに囲まれた領域、すなわち十字路の交差箇所の幅をｃ１としたとき、ａ３≦ｃ１となっている。このような十字路の交差箇所の面積が相対的に大きくなる箇所においても、接着剤の凝集が生じやすい。また、２つの第１の開口部２０２と１つの空隙２０１に囲まれた領域における交差箇所の幅をｃ２としたとき、ａ３≦ｃ２となっており、このような箇所においても接着剤の凝集が生じやすい。
【００２９】
これに対して、本発明では、アクチュエータ基板とサブフレーム基板の接合における接着剤の凝集を抑制し、接合品質を良好にするとともに、圧電素子の変位特性の安定化を図る。
【００３０】
本実施形態では、接着剤の塗布面、すなわちサブフレーム基板の接着剤塗布面のパターン形状を工夫することで、接着剤の凝集を抑制する。図３に示されるように、空隙２０１と複数の第１の開口部２０２とに囲まれた領域に第１の開口部２０２の面積よりも小さい第２の開口部２０３を形成している。第２の開口部２０２を図のように設けることにより、接着剤の塗布面積を適正化し、接着剤の塗布面積の偏りを減らすことができ、局所的な接着剤の凝集を抑制することができる。特に圧電素子に隣接した箇所で、接着剤の凝集が抑制されることで、振動板の撓み不良等の不具合を軽減することができる。
なお、第２の開口部２０３の高さ（深さ）としては、適宜変更することが可能であり、特に制限されるものではない。
【００３１】
また、本実施形態では、アクチュエータ基板１０１上の少なくとも一部に引き出し配線１７８及び絶縁保護膜１７９が形成され、圧電素子１７５間における接合部、及び、圧電素子１７５の周囲の領域における接合部は、引き出し配線１７８及び絶縁保護膜１７９を介して接合されている。すなわち、本実施形態では、圧電素子が形成される領域（隣接する圧電素子の間）も、圧電素子周囲の領域とも、引き出し配線及び絶縁保護膜と同じ膜構成で形成されている。
【００３２】
また、サブフレーム基板２００の接合面は、空隙２０１、第１の開口部２０２及び第２の開口部２０３の非形成部でアクチュエータ基板１００と接合している。すなわち、サブフレーム基板２００の接合隔壁は、空隙２０１、第１の開口部２０２及び第２の開口部２０３を形成する溝壁を用いている。
【００３３】
＜液体吐出ヘッドの製造方法＞
本実施形態に係る液体吐出ヘッドは、公知の方法により製造することが可能である。本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法は、例えば、アクチュエータ基板上に圧電素子を形成する工程、サブフレーム基板に対し、圧電素子に対応する位置に空隙を形成し、第１の開口部及び第２の開口部を形成する工程、サブフレーム基板に接着剤を塗布し、サブフレーム基板とアクチュエータ基板を接合する工程を有する。以下、一例を説明する。
【００３４】
まず、アクチュエータ基板１００として、シリコン単結晶基板上に振動板１７１を成膜する。振動板としては、ＬＰ−ＣＶＤ法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）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、シリコン窒化膜等を所望の振動板剛性になるように積層に成膜する。
【００３５】
次いで、ＴｉＯ２とＰｔからなる下部電極１７２層をスパッタ法／ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）による酸化プロセスにより成膜する。
【００３６】
次いで、下部電極１７２上に圧電体１７３として、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスピンコート法で複数回に分けて成膜する。なお、圧電体１７３の成膜方法は、スピンコート法に限らず、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などで成膜してもよい。
【００３７】
次いで、ＳＲＯとＰｔからなる上部電極１７４をスパッタ法で成膜する。
次いで、バリア層１７６を成膜する。また、バリア層１７６に対して引き出し配線１７８のための接続孔を形成する。バリア層１７６としては、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２の膜を形成する。
【００３８】
次いで、引き出し配線１７８として、ＴｉＮ／Ａｌをスパッタ法により成膜する。引き出し配線１７８としては、適宜変更することが可能であるが、例えば金属遷移酸化膜が挙げられる。
【００３９】
次いで、絶縁保護膜１７９をプラズマＣＶＤ法等により製膜する。絶縁保護膜１７９としては、適宜変更することが可能であるが、例えばシリコン酸化膜が挙げられる。また、必要に応じて液体の流路の開口を行う。
【００４０】
次いで、サブフレーム基板２００に対して、圧電素子１７５に対応した位置に空隙２０１を形成し、更に第１の開口部２０２、第２の開口部２０３を形成する。このサブフレーム基板２００に対して接着剤４００を塗布する。
接着剤４００としては、適宜変更することが可能であるが、シリカ及び硬化剤を含んだエポキシ系樹脂が好ましい。
【００４１】
次いで、サブフレーム基板２００とアクチュエータ基板１００を接合し、アクチュエータ基板１００に対して個別液室１８０を形成する。個別液室１８０は研磨やエッチング等により形成する。
次いで、ノズル孔３０１を設けたノズル基板３００を接着剤により接合することで、本実施形態の液体吐出ヘッドが得られる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明におけるその他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。
本実施形態の液体吐出ヘッドにおけるサブフレーム基板２２０の接合面の一部を図５に示す。図示される本実施形態のサブフレーム基板２２０において、第２の開口部２０３は、空隙２０１と複数の第１の開口部２０２とに囲まれた領域内に複数形成されている。
これにより、接着剤の塗布面積が大きい領域に対して面積を適宜調整することができ、接着剤の種類や塗布量などに応じた調整がしやすくなる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明におけるその他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。
本実施形態の液体吐出ヘッドにおけるサブフレーム基板２２０の接合面の一部を図６に示す。上記実施形態では、空隙２０１の周囲に第２の開口部２０３を形成していたが、本発明はこれに限られるものではなく、必ずしも空隙２０１の周囲に第２の開口部２０３を形成する必要はない。
【００４４】
本実施形態では、複数の第１の開口部２０２に囲まれた領域に第２の開口部２０３が形成されている。つまり、２×２のマトリクス状に配置された４つの第１の開口部２０２によって囲まれた領域では、周辺部の領域に対して相対的に接着剤の塗布面積が大きくなるので、上述したような接着剤の凝集が生じやすくなる。そこで、複数の第１の開口部２０２に囲まれた領域に第２の開口部２０３を形成することで、第１の実施形態と同様に、接着剤の凝集を抑制することができ、アクチュエータ基板とサブフレーム基板との接合状態を向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態においても、空隙２０１の周囲に第２の開口部２０３を形成することで、より広範囲にわたって接着剤の凝集を抑制することができる。この場合のサブフレーム基板２２０の接合面の一部を図７に示す。図示されるように、複数の第１の開口部２０２に囲まれた領域、及び空隙２０１の周囲に第２の開口部２０３が形成されている。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明におけるその他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。
本実施形態の液体吐出ヘッドにおけるサブフレーム基板２２０の接合面の一部を図８に示す。本実施形態では、第１の開口部２０２間の最近接距離をａ１とし、第１の開口部２０２及び空隙２０１のうち４つに囲まれた領域における第２の開口部２０３と第１の開口部２０２もしくは空隙２０１との間の最近接距離をｂ１としたとき、ａ１≧ｂ１を満たしている。
【００４７】
また、第１の開口部２０２間の最近接距離をａ１とし、第１の開口部２０２と空隙２０１との間の最近接距離をａ２としたとき、ａ１＞ａ２を満たすことが好ましい。
【００４８】
また、第１の開口部２０２及び空隙２０１のうち３つに囲まれた領域における第２の開口部２０３と第１の開口部２０２もしくは空隙２０１との間の最近接距離をｂ２としたとき、ａ１≧ｂ２を満たすことが好ましい。
【００４９】
本実施形態では、サブフレーム基板の接合面に形成される空隙パターン及び逃げ穴パターンの間に形成される接合壁の寸法、塗布面積を更に適正化している。
本実施形態によれば、十字路の交差箇所の面積を相対的に小さく形成することができ、接着剤の凝集が抑えられ、接着剤が均一に塗布されることで、振動板の撓み不良が軽減される。空隙２０１の周囲の接合部における接着剤の凝集をより抑制することができ、接合状態を良好にすることができる。
【００５０】
なお、図６における実施形態（第３の実施形態）においても、上記のａ１≧ｂ１を満たすことが好ましい。これにより、上記と同様の所期の効果が得られる。
【００５１】
（液体吐出ユニット、液体を吐出する装置）
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同装置の要部平面説明図、図１０は同装置の要部側面説明図である。
【００５２】
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【００５３】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【００５４】
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
【００５５】
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
【００５６】
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【００５７】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【００５８】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【００５９】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【００６０】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
【００６１】
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【００６２】
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【００６３】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【００６４】
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００６５】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１１を参照して説明する。図１１は同ユニットの要部平面説明図である。
【００６６】
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
【００６７】
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【００６８】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１２を参照して説明する。図１２は同ユニットの正面説明図である。
【００６９】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【００７０】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【００７１】
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【００７２】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【００７３】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【００７４】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【００７５】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【００７６】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【００７７】
また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。
【００７８】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【００７９】
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【００８０】
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【００８１】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【００８２】
例えば、液体吐出ユニットとして、図１０で示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【００８３】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【００８４】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図１１で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【００８５】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【００８６】
また、液体吐出ユニットとして、図１２で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。
【００８７】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【００８８】
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。
【００８９】
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【００９０】
＜液体を吐出する装置の一実施形態＞
液体を吐出する装置のその他の例について、画像形成装置の例を挙げて説明する。図１３は画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１４は同装置の要部平面説明図である。
【００９１】
この画像形成装置は、左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００９２】
このキャリッジ１０３には、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００９３】
また、キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００９４】
この実施形態では、サブタンク１０８と記録ヘッド１０７で本実施形態に係る液体を吐出する装置を構成しているが、記録ヘッド１０７を上記実施形態に係る液体吐出ヘッドで構成し、別途サブタンク１０８を設ける構成とすることもできるし、あるいは、サブタンクを用いないでインクカートリッジを搭載する構成とすることもできる。
【００９５】
給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００９６】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１を備えている。また、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３を備えている。また、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５を備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００９７】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図１４のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。
【００９８】
また、図１３に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。
【００９９】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。
【０１００】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図１３に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置（ホーム位置に対する位置）を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。
【０１０１】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【０１０２】
また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【０１０３】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【０１０４】
このとき、制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【０１０５】
そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【０１０６】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する。
【０１０７】
なお、本実施形態に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、あるいはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  アクチュエータ基板
１７１  振動板
１７２  下部電極
１７３  圧電体
１７４  上部電極
１７５  圧電素子
１７６  バリア層
１７８  引き出し配線
１７９  絶縁保護膜
１８０  個別液室
１８１  液室隔壁
２００、２２０、２３０、２４０  サブフレーム基板
２０１  空隙
２０２  第１の開口部
２０３  第２の開口部
２０６  接合隔壁
２０８  インク供給口
３００  ノズル基板
３０１  ノズル孔
４００  接着剤
４０１  ガイド部材
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４０５  主走査モータ
４０６  駆動プーリ
４０７  従動プーリ
４０８  タイミングベルト
４１０  用紙
４１２  搬送ベルト
４１３  搬送ローラ
４１４  テンションローラ
４１６  副走査モータ
４１７  タイミングベルト
４１８  タイミングプーリ
４２０  維持回復機構
４２１  キャップ部材
４２２  ワイパ部材
４４０  液体吐出ユニット
４４１  ヘッドタンク
４４２  カバー
４４３  コネクタ
４４４  流路部品
４５０  液体カートリッジ
４５１  カートリッジホルダ
４５２  送液ユニット
４５６  チューブ
４９１Ａ、４９１Ｂ  側板
４９１Ｃ  背板
４９３  主走査移動機構
４９４  供給機構
４９５  搬送機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０９】
【特許文献１】特開２０１６−１４１１３１号公報
【図１】
2019150991.tif 000003
【図２】
2019150991.tif 000004
【図３】
2019150991.tif 000005
【図４】
2019150991.tif 000006
【図５】
2019150991.tif 000007
【図６】
2019150991.tif 000008
【図７】
2019150991.tif 000009
【図８】
2019150991.tif 000010
【図９】
2019150991.tif 000011
【図１０】
2019150991.tif 000012
【図１１】
2019150991.tif 000013
【図１２】
2019150991.tif 000014
【図１３】
2019150991.tif 000015
【図１４】
2019150991.tif 000016
【図１５】
2019150991.tif 000017
【図１６】
2019150991.tif 000018