(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルタ機能を持たせながら、吐出性能の低下を抑制できる液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液滴を吐出するノズル孔１０２が連通する個別液室に連通する共通液室と、個別液室の一部を形成するとともに個別液室内の圧力変化を与える振動板１０３と、個別液室と共通液室とを連通させるともに振動板の個別液室から延出している部分と交差するように形成されている流路としてのインク導入路とを備え、振動板の延出部分がインク導入路を遮っている部分に複数の貫通孔１３０を形成している。複数の貫通孔は、振動板の長手方向に対し略直交する方向に長辺を有する長尺の開口断面形状をなし、複数の貫通孔の短辺長がノズル孔の内径より小さい。【選択図】図７
2015058583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル孔が連通する個別液室と、該個別液室に連通する共通液室と、前記個別液室の一部を形成するとともに前記個別液室内の圧力変化を与える振動板と、前記個別液室と前記共通液室とを連通させるともに前記振動板の個別液室から延出している部分と交差するように形成されている流路とを備え、前記振動板の延出部分が前記流路を遮っている部分に複数の貫通孔を形成し、前記複数の貫通孔を通って前記共通液室から液体が前記個別液室に供給され、前記個別液室に供給された液体をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数の貫通孔は、前記振動板の長手方向に対し略直交する方向に長辺を有する長尺の開口断面形状をなし、前記複数の貫通孔の短辺長が前記ノズル孔の内径より小さいことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記貫通孔は、前記個別液室の短手方向の端部まで開口していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記貫通孔は、前記個別液室の短手方向に対して傾けて形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記貫通孔は、前記個別液室の長手方向に等間隔に配置したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
隣り合う前記個別液室に配置した前記貫通孔が互いに連通していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記貫通孔は、誘導結合型プラズマドライエッチングで形成していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
液滴吐出手段を用いて記録媒体上に記録剤を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
前記液滴吐出手段として、請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び、該液滴吐出ヘッドを搭載して記録液剤を媒体上に吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の液滴吐出ヘッドは、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置の記録ヘッドとして用いられる。ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を記録材に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００３】
上記液滴吐出ヘッドでは、液滴を吐出するノズル孔が連通した個別液室に、共通液室から液体を供給している。個別液室の一部には、個別液室内の圧力変化を与える振動板が形成されている。共通液室から個別液室に異物が流入すると、ノズル孔にその異物が滞留して吐出曲がりの要因となり、安定な吐出を妨げることになる。異物を捕捉するフィルタ部を備えた液滴吐出ヘッドとして、特許文献１に記載されているものがある。
【０００４】
この特許文献１の液滴吐出ヘッドでは、個別液室と共通液室とを連通させる流路の一部が、個別液室の一部を形成する振動板の個別液室から延出している部分と交差するように形成されている。振動板の延出部分は、個別液室と共通液室とを連通させる流路を遮る。その流路を遮っている振動板の部分に、円形の開口断面形状をなす貫通孔が複数形成され、フィルタ機能を発揮するようになっている。貫通孔を複数形成することで、フィルタ機能を持たせながら、総開口断面積を確保して貫通孔が形成された振動板における流体抵抗を最小限に抑え、十分な液体を個別液室に供給している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の液滴吐出ヘッドでは、図１１に示す測定データにより、フィルタ部における振動板においては個別液室における振動板の振動変位の周期と異なる周期の振動変位が起きていることがわかった。図１１は個別液室における振動板及びフィルタ部における振動板の振動変位の経時変化を示す波形図である。なお、図１１の振動変位の波形は、１滴の吐出の波形である。図１１中の振動変位の値は、振動板の長手方向に対し直交する方向における略中央部分の振動変位を測定した値である。振動変位のマイナス値は、個別液室の内部側からみて凹む方向に変位した値であり、プラス値は個別液室の内部側からみて凸部形状になる方向に変位した値である。個別液室における振動板では、図１１のＴ１の期間に、凹む方向に変位していく振動変位が生じ、個別液室の内部を減圧させて液体を吸引している。図１１のＴ２の期間では、凸部形状に変位していく振動変位が生じ、個別液室の内部を昇圧させて液体をノズル孔から吐出している。図１１のＴ１の期間では、図１２（ａ）に示すようにインクジェット記録ヘッド５００における振動板５０１において、フィルタ部５０２における振動板５０１は、凸部形状に変位していく振動変位が生じている。図１１のＴ２の期間では、図１２（ｂ）に示すように、フィルタ部５０２における振動板５０１は、凹む方向に変位していく振動変位が生じている。これらのため、図１１のＴ１の期間に、個別液室内の本来の減圧値が得られなくなり吸引した液量が減ったり、Ｔ２の期間（特に点線で囲んだ部分）に個別液室内の本来の昇圧値が得られなくなり吐出の圧力が不足したりして吐出不良が生じ、吐出性能が低下する虞があるという課題であった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フィルタ機能を持たせながら、吐出性能の低下を抑制できる液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出するノズル孔が連通する個別液室と、該個別液室に連通する共通液室と、前記個別液室の一部を形成するとともに前記個別液室内の圧力変化を与える振動板と、前記個別液室と前記共通液室とを連通させるともに前記振動板の個別液室から延出している部分と交差するように形成されている流路とを備え、前記振動板の延出部分が前記流路を遮っている部分に複数の貫通孔を形成し、前記複数の貫通孔を通って前記共通液室から液体が前記個別液室に供給され、前記個別液室に供給された液体をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数の貫通孔は、前記振動板の長手方向に対し略直交する方向に長辺を有する長尺の開口断面形状をなし、前記複数の貫通孔の短辺長が前記ノズル孔の内径より小さいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィルタ機能を持たせながら、吐出性能の低下を抑制できるという特有な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インクジェット記録装置の機構部の概要を示す側面図である。
【図２】インクジェット記録装置の機構部の概要を示す要部平面図である。
【図３】本インクジェット記録装置の別の機構部全体の概略構成図である。
【図４】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一実施形態であるインクジェット記録ヘッドの斜視図及び一部断面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ’線断面図である。
【図６】図４のＸ−Ｘ’線断面図である。
【図７】本実施形態の液滴吐出装置における個別液室の平面図である。
【図８】本実施形態における個別液室における振動板及びフィルタ部における振動板の振動変位の経時変化を示す波形図である。
【図９】振動フィルタの貫通孔の別の例を示す平面図である。
【図１０】振動フィルタの貫通孔のさらに別の例を示す平面図である。
【図１１】個別液室における振動板及びフィルタ部における振動板の振動変位の経時変化を示す波形図である。
【図１２】図１１の期間Ｔ１、Ｔ２における個別液室の振動板及びフィルタ部の振動板の変位の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図１はインクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図であり、図２は機構部の要部平面図である。
このインクジェット記録装置１はシリアル型のインクジェット記録装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主ガイドロッド２３１、従ガイドロッド２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図２中の矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドのユニットが装着されている。この液滴吐出ヘッドのユニットは、記録ヘッド２３４を複数のノズル孔からなるノズル孔列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けている。記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル孔列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成している。そして、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル孔列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル孔列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル孔列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル孔列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル孔列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００１１】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部とし、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向している。そして、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。この給紙部から給紙された用紙２４２が記録ヘッド２３４の下方側に送り込まれる。このために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とが備わっている。また、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、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。
【００１２】
また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備えている。そして、排紙ローラ２６２の下方には排紙トレイ２０３が備わっている。
【００１３】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズル孔の状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル孔面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル孔面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００１４】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置している。そして、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル孔列方向に沿った開口部２８９などを備えている。このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド部材２４５で案内される。そして、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。このとき、帯電ローラ２５６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る。この場合、搬送ベルト２５１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２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２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２４２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２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行うことができて、高速で、かつ高画質な画像を形成することができる。
【００１５】
次に、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の他の構成例について説明する。図３は本インクジェット記録装置の別の機構部全体の概略構成図である。このインクジェット記録装置はライン型のインクジェット記録装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備えている。この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録する。その後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備えている。両面印刷を行うときには、一面（おもて面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込む。そして、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。ここで、画像形成部４０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズル孔を形成したノズル孔面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。
【００１６】
また、各記録ヘッド４１１に対応して記録ヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備えている。パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル孔面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。
【００１７】
更に、ライン型記録ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル孔列を所定間隔で設けた１又は複数の記録ヘッドを用いることもできる。また、記録ヘッドとこの記録ヘッドにインクを供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙される。そして、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。
【００１８】
また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。搬送機構４０５は、搬送ベルト４３３、帯電ローラ４３４、プラテン部材４３５及び押さえコロ４３６を有している。そして、搬送ベルト４３３は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルトである。帯電ローラ４３４は、搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラである。プラテン部材４３５は、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持する部材である。押さえコロ４３６は、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付けている。その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなども有している。この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。
【００１９】
このように構成したインクジェット記録装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電される。そして、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出する。これにより、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【００２０】
このように、このインクジェット記録装置においては、後述するように共通電極の低抵抗化及び層間剥離の抑制により、液滴吐出の均一性を向上させることが可能となる。上記実施形態では本発明に係る液滴吐出ヘッドをインクジェット記録ヘッドに適用したが、インク以外の液体の滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。
【００２１】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの構成について説明する。
図４は本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一実施形態であるインクジェット記録ヘッドの斜視図及び一部断面図である。図５は図４のＹ−Ｙ’線断面図である。図６は図４のＸ−Ｘ’線断面図である。インクジェット記録ヘッド１００は、インク液滴をノズル孔基板１０１の面部に設けたノズル孔１０２から吐出させるサイドシューター方式のインクジェット記録ヘッドである。インクの系統は４つに分かれており、４色のインクを１つのヘッドから吐出が可能な４色一体型ヘッドである。インクジェット記録ヘッド１００は、振動板１０３を上部に積層した個別液室基板１０４の下面にノズル孔基板１０１を接合し、個別液室基板１０４の上部に保持基板１０５、共通液室基板１０６を積層した積層構造に、インク流路を形成することで構成されている。ノズル孔１０２から吐出されるインクは、先ず、インクタンク（不図示）から連通する共通液室１０７から、保持基板１０５に設けられたインク供給口１０８と、個別液室基板１０４に開口するインク導入路１０９と、インク導入路１０９から個別液室１１０まで連通するインク供給路１１１を介して、個別液室１１０に供給される。また、個別液室１１０の振動板１０３上に形成される圧電素子１１２を駆動することで生じる圧力により個別液室１１０に連通するノズル孔１０２から吐出されるものである。
【００２２】
なお、圧電素子１１２は上部電極（個別電極）１１３、下部電極（共通電極）１１４からそれぞれ個別電極配線１１５、共通電極配線１１６を用いて引き出されて駆動ＩＣ１１７と接続されている。また、駆動ＩＣ１１７は、図示しない駆動電圧制御部から供給された電圧を、印字パターンをもとに圧電素子１１２に選択的に供給して、圧電素子１１２を制御するものである。以下、各部の構成例について説明する。
【００２３】
[ノズル孔基板]
ノズル孔基板１０１は、インク吐出用のノズル孔１０２が複数列（例えば、４列）配列されている基板である。ノズル孔基板１０１の材料は、所望の剛性や加工性に応じて種々選択可能である。例えば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）、ニッケル等の金属または合金や、シリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。なお、ノズル孔１０２の加工方法は、ノズル孔基板１０１の材料特性や要求される精度、加工性から最適な方法を選択すればよく、例えば、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法、フォトリソグラフィ法等によればよい。また、ノズル孔１０２の開口径、ノズル孔配列数、配列密度等についても、インクジェット記録ヘッド１００に要求される仕様に合わせて所望の組み合わせを設定すればよい。
【００２４】
[個別液室基板]
個別液室基板１０４には、個別液室１１０、インク導入路１０９、インク導入路１０９から個別液室１１０への流体抵抗部１１８を備えるインク供給路、が形成される。個別液室１１０はノズル孔基板１０１と接合する面に配置され、保持基板１０５と接合する側の面に圧電素子１１２、個別電極配線１１５、個別電極パッド１１９、共通電極配線１１６、共通電極パッド１２０が配置される。また、個別電極配線１１５及び共通電極配線１１６を覆うように第１絶縁膜１２１が設けられ、圧電素子１１２の全面もしくは一部を覆うように薄膜構造体である第２絶縁膜１２２が設けられている。
【００２５】
個別液室基板１０４の材料は、所望の加工性、物性から種々選択可能であるが、例えば、３００［ｄｐｉ］（約８５［μｍ］ピッチ）以上ではフォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。個別液室１１０の加工は、例えば、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等を用いることができる。これにより、振動板１０３の個別液室１１０側を二酸化シリコン膜等として、エッチストップ層とできるため、液室高さを高精度に制御することができる。
【００２６】
個別液室１１０は、ノズル孔１０２に対応する位置に設けられてインクに圧力を加え、ノズル孔１０２からインク液滴を吐出させるものである。個別液室１１０の上部には振動板１０３が形成され、振動板１０３上には、下部電極１１４、圧電体１２３、上部電極１１３が積層され、圧電素子１１２が形成される。振動板１０３としては、例えば、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料を用いることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としても良い。積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えば、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２の積層の場合は、引っ張り応力となるＳｉ３Ｎ４と圧縮応力となるＳｉＯ２を交互に積層し、応力を緩和することができる。
【００２７】
また、振動板１０３の厚さは、所望の特性に応じて選択可能であるが、例えば、０．５［μｍ］〜１０［μｍ］の範囲が好ましく、さらに好ましくは１．０［μｍ］〜５．０［μｍ］の範囲である。振動板１０３が薄すぎる場合、クラック等により振動板１０３が破損しやすくなり、厚すぎる場合は変位量が小さくなり吐出効率が低下するためである。また、薄すぎる場合は、振動板１０３の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められないことに繋がる。
【００２８】
下部電極１１４及び上部電極１１３としては、導電性材料を用いることができる。例えば、金属、合金、導電性化合物等である。また、単層膜でも積層膜でも良い。なお、圧電体１２３と反応したり、拡散したりしない材料とする必要がある。また、圧電体１２３、振動板１０３との密着性を考慮し、密着層を形成することも好ましい。下部電極１１４及び上部電極１１３の例としては、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｉｒ酸化物、Ｐｄ、Ｐｄ酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。また、振動板１０３との密着層としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ等を用いることができる。
【００２９】
圧電体１２３としては、圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムを用いることができる。圧電体１２３の成膜方法は、特に限られるものではないが、例えば、スパッタリング法、ゾルゲル法等によることができる。なお、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。また、上部電極１１３及び圧電体１２３は、個別液室１１０ごとにパターニングされる。パターニングは、通常のフォトリソグラフィ法を用いることができる。なお、圧電体１２３の成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることとしても良い。
【００３０】
また、個別液室基板１０４には、個別液室１１０に連通するインク供給路１１１が形成される。インク供給路１１１は共通液室１０７から個別液室１１０にインクを供給する機能を有すると同時に、圧電素子１１２を駆動することにより個別液室１１０に発生する圧力により、インクの逆流を防止しノズル孔２から吐出させる機能を有する。そのため、個別液室１１０のインク流動方向の断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。個別液室基板１０４にシリコン基板を用い、個別液室１１０とインク供給路１１１を、フォトリソグラフィ法（エッチング含む）を用いて形成することは、個別液室１１と同一の条件で加工することができるため好ましい。
【００３１】
また、流体抵抗部１１８では、振動板１０３の開口するインク導入路１０９及び振動板フィルタ１２９を通じて共通液室１０７から供給されてくるインクの流体抵抗を付与している。振動板フィルタ１２９は、複数個の貫通孔を振動板１０３に形成して構成されている。
【００３２】
図７は本実施形態の液滴吐出装置における個別液室の平面図である。図７に示すように、振動板フィルタ１２９における貫通孔１３０の開口断面形状は、長尺形状をなしている。貫通孔１３０は、インク導入路の開口部における振動板フィルタ１２９にインク導入路の幅近くにわたって延びて形成されている。この貫通孔１３０が、互いに離間させて、複数個並んで形成されている。隣り合う貫通孔１３０との間に、梁部１３１がそれぞれ形成される。各梁部１３１では、個別に振動するので、図８に示すようにインク導入路における振動板フィルタの振動波形の周期や振動変位を従来の振動波形から変えることができることがわかった。なお、図８の振動変位の波形は、後述する図９に示す振動板フィルタ１２９における貫通孔１３０の開口断面形状の振動板を用いたときの波形である。図８の例ではインク導入路における振動波形の周期が図中矢印Ａの方向にずれている。インク導入路における振動板フィルタの振動波形の周期をずらすことで、個別液室の圧力の減衰するタイミングをずらすことができる。この結果、吐出効率の低下を抑制することができる。また、この貫通孔１３０の開口断面形状の短辺長をＷとし、ノズル孔１０２の内径をＤとすると、Ｗ＜Ｄとなるように貫通孔１３０を形成する。これにより、Ｗより大きい異物は貫通孔１３０で捕捉でき、Ｗより小さい異物は貫通孔１３０を通過しノズル孔１０２から外部に排出させることができ、フィルタ機能を持たせることができる。しかも、従来のように丸穴を複数個配置するよりも流体抵抗を低減することができ、液滴吐出装置を適用したインクジェット記録装置におけるインクリフィル能力に優れるため、高周波の吐出ができるインクジェットヘッドとなる。加えて、振動板フィルタの材料は圧電素子として用いる振動板部分を使用するため、構造を追加する必要がない。しかも、振動板フィルタは共通液室と個別液室の供給口を兼ねており、作製プロセスは大きな開口を作るのと同じであるため、供給口を形成するマスクを変えるだけで、コストを抑えたまま、上述の効果を実現できる。
【００３３】
図９は、振動フィルタの貫通孔の別の例を示す平面図である。図９に示す貫通孔１３０の開口断面の長辺が、インク導入路の幅方向（図中直線で示す方向）に対して角度θに傾いている。貫通孔１３０の開口断面形状の短辺長Ｗは、図９（ｂ）に示す長さになる。上記のＷ＜Ｄの条件が成立するように、貫通孔１３０をそれぞれ形成する。隣り合う貫通孔１３０との間には、インク導入路の幅方向に対して角度θに傾いている梁部１３１がそれぞれ形成される。これらの梁部１３１でも個別に振動するため、従来に生じていた個別液室内の圧力の打ち消す作用を低減できる。また、インク導入路の幅に制限されることなく略分断された各梁部１３１の長さが容易に変更可能となり、自由に各梁部の固有周期を設計できるため、振動板フィルタの振動周期を変更可能になる。よって、吐出タイミングに合わせて振動板フィルタの圧力が上昇するような設計が実現可能で、フィルタ機能を維持したまま吐出安定性を向上できる。
【００３４】
図１０は、振動フィルタの貫通孔のさらに別の例を示す平面図である。図１０（ａ）に示す貫通孔の例は、貫通孔１３０の開口断面形状の長辺長がインク導入路の幅とほぼ同じになるように振動板１０３に形成した例である。つまり、貫通孔１３０がインク導入路の短手方向の端部まで開口している。これにより、振動板フィルタの面積を最大広げられるため流体抵抗を低減できる。インクの吸引（供給）を十分に行えるため、より高周波の吐出が可能になる。さらに、スリットの長手方向のアライメント精度を緩和できるため、製造工程の制約が減りコストダウンが可能となる。また、図１０（ｂ）に示す貫通孔は、各貫通孔１３０を等間隔に形成した例である。これにより、最も高密度に貫通孔を形成することができる。流体抵抗を低減でき、インクの吸引（供給）を十分に行えるため、より高周波の吐出が可能になる。更に、図１０（ｃ）に示す貫通孔は、個別液室隔壁を隔てて隣り合う個別液室と連通して形成した例である。これにより、振動板フィルタの面積を最大広げられるため、流体抵抗を低減でき、インクの吸引（供給）を十分に行えるため、より高周波の吐出が可能になる。貫通孔の長手方向のアライメント精度を緩和できるため、製造工程の制約が減りコストダウンが可能となる。
【００３５】
個別液室１１０は、図５に示す図４のＹ−Ｙ’線断面図における手前方向から奥方向に、個別液室基板隔壁１２４を介して配列されている（図６参照）。個別液室１１０は個別液室基板隔壁１２４により区画されており、それぞれに対応する圧電素子１１２が形成される。なお、個別液室１１０の高さはヘッド特性に応じて任意に選択可能であるが、例えば、２０〜１００［μｍ］の範囲とすることが好ましい。また、個別液室基板隔壁１２４は、配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、隔壁幅は、例えば、１０〜３０［μｍ］とすることが好ましい。なお、隔壁幅が狭い場合、隣接する個別液室１１０の圧電素子１１２を駆動した場合に隣接液室間の相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなるおそれがある。隔壁幅を狭くすることが必要な場合は、液室高さを低くすることが好ましい。
【００３６】
[電極配線]
配列した圧電素子１１２に駆動信号を入力するために、上部電極１１３から個別電極配線１１５を引き出し、下部電極１１４から共通電極配線１１６を引き出す構成となっている。配列する上部電極１１３から個別電極配線１１５を介して個別電極パッド１１９まで引き出される。下部電極１１４は個別電極パッド１１９と反対側のインク導入路１０９の手前のインク供給路上にまで延伸され、下部電極１１４と導通する共通電極配線１１６を介して共通電極パッド１２０まで引き出される。
【００３７】
なお、下部電極１１４と共通電極配線１１６との間には、第１絶縁膜１２１が形成され、第１絶縁膜１２１に開けられたコンタクトホール１２５を介して電気的に接続されている。同様に、上部電極１１３と個別電極配線１１５との間には、第１絶縁膜１２１が形成され、第１絶縁膜１２１に開けられたコンタクトホール１２５を介して電気的に接続されている。また、共通電極パッド１２０、個別電極パッド１１９は、駆動ＩＣ１１７に接続される。なお、個別電極配線１１５と共通電極配線１１６は同一材料、同一工程で形成することが好ましい。電極材料としては、抵抗値の低い金属、合金、導電性材料を用いることができる。また、上部電極１１３、下部電極１１４とコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒなどを用いることができる。
【００３８】
また、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としても良い。コンタクト抵抗を下げる材料として、導電性化合物を用いても良い。例えば、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ等の酸化物，窒化物及びその複合化合物を用いることができる。膜厚は特に限られるものではないが、例えば、１［μｍ］以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を用いることが好ましい。これらの電極は、保持基板１０５との接合面となるため、高さ均一性を確保できる膜厚、成膜方法とすることが必要である。個別電極配線１１５及び共通電極配線１１６を、保持基板１０５の外側まで引き出して個別電極パッド１１９及び共通電極パッド１２０を形成する。また、個別電極パッド１１９及び共通電極パッド１２０に駆動ＩＣ１１７からの信号を入力する配線（不図示）を接続する。なお、配線の接続方法は、特に限られるものではないが、例えば、ＦＰＣを用いたＡＣＦ接合、ハンダ接合や、ワイアボンディング法、駆動ＩＣ１１７の出力端子と直接接合するフリップチップ法等を用いることができる。各接合方式に合わせてパッドの材料、構造を選定すればよい。
【００３９】
[保持基板]
保持基板１０５は、個別液室基板１０４の剛性を確保するためにノズル孔基板１０１とは対向する側に接合される。保持基板１０５の材料は、特に限られるものではないが、個別液室基板１０４の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定することが好ましい。このため、例えば、ガラス、シリコンやＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のセラミクス材料とすることが好ましい。また、個別液室１１０に液体を供給するためのインク供給口１０８を有している。さらに、個別液室１１０に対向する領域に保持基板１０５の凹部が形成される。保持基板１０５の凹部は保持基板１０５の堀加工により形成された密閉された空間で、内部に圧電素子１１２が配置されて圧電素子１１２が変位可能な稼働領域を形成している。
【００４０】
[共通液室基板]
共通液室基板１０６には、共通液室１０７が形成され、マニホールド１２６から供給された液体をインク供給口１０８、インク導入路１０９、インク供給路１１１を介して個別液室１１０へ供給する。なお、共通液室基板１０６は、図４に示すように共通液室基板１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃにより形成されている。また、共通液室基板１０６の少なくとも１つの面にはダンパーフィルム１２７が形成されており流体的な相互干渉の圧力を抑制する効果を有する。なお、補強板１２８は、ダンパーフィルム１２７の端部を固定するとともにダンパー機能箇所の可動域を確保する。
【００４１】
（製造方法）
上述したインクジェット記録ヘッド１００の製造工程の一例について以下に説明する。
（第１工程）個別液室基板１０４上における振動板１０３を設ける以外の箇所に、マスクとしてのシリコン窒化膜をパターニングする。また、ポリシリコンとシリコン熱酸化膜形成手段（例えば、プラズマＣＶＤ法、パイロ酸化法等）によりポリシリコンとＳｉＯ２の多層積層膜である振動板１０３を個別液室基板１０４上に形成する。
（第２工程）次に、薄膜形成手段（例えば、ゾルゲル法、スパッタ法等）により、例えばＰｔ，Ｔｉ，ＬａＮｉＯ３（ニッケル酸ランタン）、ＳｒＲｕＯ３（ストロンチウムルテニウムオキサイド）からなる下部電極１１４、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電体１２３の層、例えばＰｔ，ＬａＮｉＯ３，ＳｒＲｕＯ３からなる上部電極１１３の層を順次形成する。
（第３工程）次に、フォトリソグラフィ法により上部電極１１３、圧電体１２３、下部電極１１４を順次パターニングし、圧電素子１１２を形成する。
（第４工程）次に、圧電素子１１２の放電防止のために第１絶縁膜１２１（例えば、Ａｌ２Ｏ３）を全体に成膜した。その後、さらに、振動変位の妨げにならないように上部電極１１３上を避けて圧電素子１１２の端部と下部電極１１４に、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮからなる第２絶縁膜１２２を形成する。
【００４２】
（第５工程）アルミニウムからなる個別電極配線１１５を所望の箇所に形成する。
（第６工程）別途、次の手順で保持基板１０５を作成する。シリコン基板にリソエッチ法にて保持基板１０５の凹部を形成した後、さらに隔壁部分を加工することで保持基板１０５の凸部を形成する。
（第７工程）保持基板１０５に接着剤を塗布し、個別液室基板１０４の圧電素子面に接合する。
（第８工程）個別液室基板１０４の圧電素子形成面の反対側を所望の厚さまで研磨する。
（第９工程）個別液室基板１０４の圧電素子形成面の反対側をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ：Inductive Coupled Plasma）ドライエッチングによりエッチングする。個別液室１１０、インク供給路１１１、インク導入路１０９となる凹部を形成する。別途ＳＵＳのプレス加工、研磨によるノズル孔１０２を形成しておいたノズル孔基板１０１を個別液室基板１０４の凹部形成側に接合する。
（第１０工程）振動板１０３に、ＩＣＰドライエッチングにより振動フィルタを形成する。このとき、上述の振動板フィルタの形状を得るには、エッチングプロセスで用いるフォトマスクの形状を所望の形状とすればよい。開口プロセスは、ＩＣＰドライエッチングに限るものではない。
（第１１工程）個別液室基板１０４の保持基板１０５との接合面側に設けた個別電極パッド１１９と共通電極パッド１２０に別途製作した駆動ＩＣ１１７をフリップチップ接合により実装する。
（第１２工程）プレス加工、微細切削加工により形成した共通液室基板１０６に接液膜を成膜したのちに保持基板１０５に接合する。
（第１３工程）ダンパーフィルム１２７を設けた補強板１２８を共通液室基板１０６に接合する。
以上の工程により、インクジェット記録ヘッド１００を作製することができる。
【００４３】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
液滴を吐出するノズル孔１０２が連通する個別液室１１０と、該個別液室１１０に連通する共通液室１０７と、個別液室１１０の一部を形成するとともに個別液室内の圧力変化を与える振動板１０３と、個別液室１１０と共通液室１０７とを連通させるともに振動板１０３の個別液室１１０から延出している部分と交差するように形成されている流路としてのインク導入路１０９とを備え、振動板１０３の延出部分がインク導入路１０９を遮っている部分に複数の貫通孔１３０を形成し、複数の貫通孔１３０を通って共通液室１０７から液体が個別液室１１０に供給され、個別液室１１０に供給された液体をノズル孔１０２から吐出する液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド１００において、複数の貫通孔１３０は、振動板１０３の長手方向に対し略直交する方向に長辺を有する長尺の開口断面形状をなし、複数の貫通孔１３０の短辺長がノズル孔１０２の内径より小さい。
これによれば、上記実施形態について説明したように、次に説明する理由により、フィルタ機能を持ちつつ、吐出性能の低下を抑制できる。本発明者らは、振動板フィルタ１２９における複数の貫通孔１３０を長穴にした。さらに、それらの貫通孔１３０を、インク導入路１０９における振動板１０３の長手方向に貫通孔の短辺が並び、かつ振動板１０３の長手方向に対しほぼ直交する方向に貫通孔の長辺が形成されるように開口した。複数の貫通孔１３０を長穴にしたことで、上記の図８に示す測定結果により、振動板フィルタ１２９の振動変位の周期を変えられることを見出した。そこで、本発明においては、インク導入路１０９における振動板１０３において、複数の長穴の貫通孔１３０を、振動板１０３の長手方向に対しほぼ直交する方向に設けた。この結果、インク導入路１０９における振動板１０３が複数に略分断され、貫通孔１３０の間に梁部１３１が形成される。これらの梁部１３１が個別に振動することから、フィルタ部における振動板の振動変位の周期が変わったと考えられる。振動板フィルタ１２９が構造的に一体であるために、振動板フィルタ１２９の全体が圧力を減衰する方向に振動して、個別液室１１０内の圧力が減衰する。振動板フィルタ１２９が略分断された梁部１３１で構成することで、一体で振動することを抑えられ、全体として圧力が減衰する方向には行かない。そして、振動板フィルタ１２９の振動変位の周期を変えることで、発生していた個別液室の圧力減衰が生じていたタイミングをずらすことができ、個別液室１１０の圧力減衰の発生を抑制することができた。また、複数の貫通孔１３０の短辺長Ｗがノズル孔１０２の内径Ｄより小さいことで、短辺長Ｗより大きい異物は貫通孔１３０で捕捉でき、短辺長Ｗより小さい異物は貫通孔１３０を通過しノズル孔１０２から外部に排出させることができる。よって、フィルタ機能を持たせながら、吐出性能の低下を抑制できる。
（態様２）
（態様１）において、貫通孔１３０は、個別液室１１０の短手方向の端部まで開口している。これによれば、上記実施形態について説明したように、振動板フィルタの面積を最大広げられるので、流体抵抗を低減できインクの供給を十分に行うことができる。これにより、より高周波の吐出が可能になる。また、貫通孔１３０の長手方向のアライメント精度を緩和できるので、製造工程の制約が減りコストダウンが可能となる。
（態様３）
（態様１）又は（態様２）において、貫通孔１３０は、個別液室１１０の短手方向に対して傾けて形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、貫通孔１３０により略分断された各梁部１３１の長さが容易に変更可能となり、自由に各梁部１３１の固有周期を設計できるため、振動板フィルタ１２９の振動周期を変更可能になる。よって、吐出タイミングに合わせて振動板フィルタ１２９の圧力が上昇するような設計が実現可能で、フィルタ機能を維持したまま吐出安定性を向上できる。
（態様４）
（態様１）〜（態様３）のいずれかにおいて、貫通孔１３０は、個別液室１１０の長手方向に等間隔に配置した。これによれば、上記実施形態について説明したように、最も高密度に貫通孔を形成することができるので、流体抵抗を低減できインクの供給を十分に行うことができる。よって、より高周波の吐出が可能になる。
（態様５）
（態様１）〜（態様４）のいずれかにおいて、隣り合う個別液室１１０に配置した貫通孔１３０が互いに連通している。これによれば、上記実施形態について説明したように、振動板フィルタ１２９の面積を最大広げられるので、流体抵抗を低減できインクの供給を十分に行うことができる。これにより、より高周波の吐出が可能になる。また、貫通孔１３０の長手方向のアライメント精度を緩和できるので、製造工程の制約が減りコストダウンが可能となる。
（態様６）
（態様１）〜（態様５）のいずれかにおいて、貫通孔１３０は、誘導結合型プラズマドライエッチングで形成している。これによれば、上記実施形態について説明したように、長尺の開口断面形状の貫通孔を容易に形成することができ、製造コストが抑えられる。
（態様７）
液滴吐出手段を用いて記録媒体上に記録剤を吐出して画像を形成する画像形成装置としてのインクジェット記録装置１において、液滴吐出手段として、（態様１）〜（態様６）のいずれかの液滴吐出ヘッドを用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、フィルタ機能を持ちつつ、吐出性能の低下を抑制できるため、安定した画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  インクジェット記録装置
１００  インクジェット記録ヘッド
１０１  ノズル孔基板
１０２  ノズル孔
１０３  振動板
１０４  個別液室基板
１０５  保持基板
１０６  共通液室基板
１０７  共通液室
１０８  インク供給口
１０９  インク導入路
１１０  個別液室
１１１  インク供給路
１１２  圧電素子
１１３  上部電極
１１４  下部電極
１１５  個別電極配線
１１６  共通電極配線
１１７  駆動ＩＣ
１１８  流体抵抗部
１１９  個別電極パッド
１２０  共通電極パッド
１２１  第１絶縁膜
１２２  第２絶縁膜
１２３  圧電体
１２４  個別液室基板隔壁
１２５  コンタクトホール
１２６  マニホールド
１２７  ダンパーフィルム
１２８  補強板
１２９  振動体フィルタ
１３０  貫通孔
１３１  梁部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２０１２−５６２６２号公報
【図１】
2015058583.tif 000003
【図２】
2015058583.tif 000004
【図３】
2015058583.tif 000005
【図４】
2015058583.tif 000006
【図５】
2015058583.tif 000007
【図６】
2015058583.tif 000008
【図７】
2015058583.tif 000009
【図８】
2015058583.tif 000010
【図９】
2015058583.tif 000011
【図１０】
2015058583.tif 000012
【図１１】
2015058583.tif 000013
【図１２】
2015058583.tif 000014