(57)【要約】【課題】  可動部材を構成する各層が液に晒されるとともに、自由端側端面部分が厚み方向にノコギリ歯状となっているために、耐液性を有する材料の選択の幅が狭く、自由端部分の欠けなどによる目詰まりが生じて画像品質が低下する。【解決手段】  可動部材１２は３つの層１２ａ、１２ｂ、１２ｃを積層した部材であり、層１２ａと層１２ｃはいずれもシリコン窒化膜、層１２ｂはシリコン酸化膜となっており、可動部材１２の外周及び自由端１２Ｆ側端部は表面を形成するシリコン窒化膜である層１２ａ又は１２ｃで覆われており、中間の層１２ｂを形成するシリコン酸化膜は露出していない。【選択図】  図４
2005219426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液流路と、この液流路に充填された前記液体中で気泡を発生させる発熱体が備えられた素子基板と、この素子基板上に一端部が固定され、前記吐出口側の他端部を自由端として、前記発熱体に対向する位置で前記素子基板との間に間隙を介して配置されている可動部材とを備え、前記気泡の発生によって生じる圧力によって前記液体を前記吐出口から吐出させるとき、前記可動部材が変位する液体吐出ヘッドであって、
前記可動部材は３層以上の層を積層して構成され、少なくとも１層の前記自由端側端面は他の層で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
液体を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液流路と、この液流路に充填された前記液体中で気泡を発生させる発熱体が備えられた素子基板と、この素子基板上に一端部が固定され、前記吐出口側の他端部を自由端として、前記発熱体に対向する位置で前記素子基板との間に間隙を介して配置されている可動部材とを備え、前記気泡の発生によって生じる圧力によって前記液体を前記吐出口から吐出させるとき、前記可動部材が変位する液体吐出ヘッドであって、
前記可動部材は少なくとも２種類の異なる材料で３層以上の層を積層して構成され、少なくとも１つの層の前記自由端側端面はこの可動部材の表面を形成する層で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
液体を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液流路と、この液流路に充填された前記液体中で気泡を発生させる発熱体が備えられた素子基板と、この素子基板上に一端部が固定され、前記吐出口側の他端部を自由端として、前記発熱体に対向する位置で前記素子基板との間に間隙を介して配置されている可動部材とを備え、前記気泡の発生によって生じる圧力によって前記液体を前記吐出口から吐出させるとき、前記可動部材が変位する液体吐出ヘッドであって、
前記可動部材は異なる２種類の材料で２層以上の層を積層して構成され、前記自由端側端面は前記素子基板側を第１層としたとき奇数番目の層で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
液体を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液流路と、この液流路に充填された前記液体中で気泡を発生させる発熱体が備えられた素子基板と、この素子基板上に一端部が固定され、前記吐出口側の他端部を自由端として、前記発熱体に対向する位置で前記素子基板との間に間隙を介して配置されている可動部材とを備え、前記気泡の発生によって生じる圧力によって前記液体を前記吐出口から吐出させるとき、前記可動部材が変位する液体吐出ヘッドであって、
前記可動部材は異なる３種類の材料で３層以上の層を積層して構成され、前記自由端側端面は前記素子基板側を第１層としたとき、第１層と同じ材料の最も上の層で覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
液体を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液流路と、この液流路に充填された前記液体中で気泡を発生させる発熱体が備えられた素子基板と、この素子基板上に一端部が固定され、前記吐出口側の他端部を自由端として、前記発熱体に対向する位置で前記素子基板との間に間隙を介して配置されている可動部材とを備え、前記気泡の発生によって生じる圧力によって前記液体を前記吐出口から吐出させるとき、前記可動部材が変位する液体吐出ヘッドであって、
前記可動部材は異なる２種類以上の材料で２層以上の層を積層して構成され、前記自由端側端面が平坦面であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記可動部材の自由端側端面が平坦面であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
液体を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する液流路と、この液流路に充填された前記液体中で気泡を発生させる発熱体が備えられた素子基板と、この素子基板上に一端部が固定され、前記吐出口側の他端部を自由端として、前記発熱体に対向する位置で前記素子基板との間に間隙を介して配置されている可動部材とを備え、前記気泡の発生によって生じる圧力によって前記液体を前記吐出口から吐出させるとき、前記可動部材が変位する液体吐出ヘッドであって、
前記可動部材は前記発熱体とは反対側に初期撓みを有していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記可動部材は前記発熱体とは反対側に初期撓みを有していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記可動部材は初期状態で前記発熱体とは反対側に設けられた規制部に当接していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記可動部材は引っ張り膜が前記発熱体とは反対側の面に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体容器とを一体化した液体カートリッジにおいて、前記請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項１２】
液体吐出ヘッドから液体を吐出させる液体吐出装置において、前記請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド又は請求項１１に記載の液体カートリッジを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１３】
液体吐出ヘッドから液体を吐出して被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド又は請求項１１に記載の液体カートリッジを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを製造する方法であって、複数の層を順次積層するとき、同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分を形成し、この同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分をエッチングする工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド、液体カートリッジ、液体吐出装置、画像形成装置及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば液体吐出ヘッドを記録ヘッドに用いた液体吐出装置を含むインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドから用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙などとも称される。）にインクを吐出して記録を行うものであり、高精細なカラー画像を高速で記録することができる。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置は、廉価な価格設定と専用紙を用いた場合の高画質特性を有することから、当初はパーソナル用途で急速に普及していったが、最近では、電子写真方式のレーザープリンタが主流であったオフィスにおいても、カラー出力が可能な記録装置として使用されるようになっている。
【０００４】
ここで、記録ヘッドとして用いるインクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドとしては、液体を吐出するための吐出口と、この吐出口が連通する流路と、流路内に配された液体を吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換体（発熱体）とを備え、流路中の液体に熱等のエネルギーを与えて気泡を発生させ、それに伴う急峻な体積変化に基づく作用力によって吐出口から液体を吐出させるサーマル型ヘッドが知られている。
【特許文献１】米国特許第４，７２３，１２９号
【０００５】
このサーマル型ヘッドは、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができると共に、インクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができるなどの多くの優れた点を有している。このため、このサーマル型ヘッドは、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００６】
このようにサーマル型ヘッドの技術が多方面の製品に利用されるに従って様々な要求が高まっており、そこで、例えば、高画質な画像を得るために、液体の吐出速度が速く、安定した気泡発生に基づく良好な液体吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件が提案され、また、高速記録の観点から、吐出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものなども提案されている。
【０００７】
このうち、流路内において気泡を発生させ、この気泡成長に伴い液体を吐出させるヘッドにおいて、吐出口とは反対方向への気泡成長及びこれによる液流が吐出エネルギー率及びリフィル特性を低下させる要因として知られており、このような吐出エネルギー効率およびリフィル特性を向上させるための構造が特許文献２などに記載されている。
【特許文献２】特開２０００−２２５７０３公報
【０００８】
この特許文献２に記載の発明は、液流路と共通液体供給室との間にこれらを遮断する可動部材を設けたものである。可動部材は積層された構造で形成されており、可動部材の外周端面は、可動部材の厚み方向にノコギリ歯状に形成されている。ここで、「厚み方向にノコギリ歯状である」とは、可動部材の厚み方向に直交する断面の面積及び外周の長さが、それぞれ大→小→大と変化することを意味するものである。
【０００９】
また、サーマル型ヘッドではないが、特許文献２には静電型ヘッドにおいて、個別電極が形成された電極基板を貫通してインクを供給し、振動板の延長部分によって各液室へのインク供給路に可動部材（逆止弁）を形成することが開示されている。
【特許文献３】特開２００１−１８３８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、可動部材の自由端側端面部分が厚み方向にノコギリ歯状となっているので、可動部材を構成する複数の層の端面が液体と接触することになる。例えば、インクジェット記録装置では、液体にはインクを用い、そのインクはアルカリ性のものが用いられることが多い。そのため、インクに接触する材料が腐食されるという問題が生じ、インクと材料の接液性は重要な課題となる。
【００１１】
そこで、液体吐出ヘッドのインクに腐食しない材料の開発、または材料を腐食しないインクの開発が重要となるが、この場合、多数の材料に対して腐食性を示さないインクとなると、非常に課題が大きくなる。また、インクには、高画質を実現するために被記録媒体上とのマッチングや、加熱時のコゲーション発生の抑制も要求される。可動部材を構成する複数の層について接液性を満足することは非常に困難となるという課題がある。
【００１２】
また、液体にインク以外のものを用いた、例えば、ＤＮＡチップ製造、メタル配線形成、カラーフィルタ製造などの装置に液体吐出ヘッドを適用した場合には、更に多岐にわたる溶剤が液体として用いられ、接液性を満足させることは更に困難となる。
【００１３】
しかも、可動部材の自由端側端面部分が厚み方向にノコギリ歯状となっていることで、非常に薄い部分（１層で構成される部分）が存在することになり、気泡の発生や消滅による機械的衝撃によってその薄い部分に欠けや割れが生じることがある。それによって、チャネル間で吐出滴がばらついたり、また、異物が発生し吐出口や液流路を詰まらせたりして、印字品質の低下を招くといった問題が生じる。
【００１４】
また、可動部材の下に空間を形成するための犠牲層エッチングにおいても、犠牲層エッチングのエッチングガスやエッチング液によって、可動部材を形成する層の一部が腐食されることがある。可動部材を形成する複数の層が犠牲層エッチング時に腐食されない材料を選ぶとなると、犠牲層となる層の材料、その犠牲層エッチングガスやエッチング液、可動部材を形成する層の材料の選択が困難になり、可動部材としての機能を決める各層のヤング率、内部応力などの設計が困難になり、十分な機能を発揮できなくなるという課題がある。
【００１５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の選択の自由度を広げることができる液体吐出ヘッド、吐出特性のばらつきや吐出不良を低減して品質の低下を抑制した液体吐出ヘッド、的吐出効率を向上した液体吐出ヘッド、液体カートリッジ、液体吐出装置及び画像形成装置、及びそのような液体吐出ヘッドの製造方法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】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、可動部材は３層以上の層を積層して構成され、少なくとも１層の自由端側端面は他の層で覆われている構成とした。
【００１７】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、可動部材は少なくとも２種類の異なる材料で３層以上の層を積層して構成され、少なくとも１つの層の自由端側端面はこの可動部材の表面を形成する層で覆われている構成とした。
【００１８】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、可動部材は異なる２種類の材料で２層以上の層を積層して構成され、自由端側端面は素子基板側を第１層としたとき奇数番目の層で覆われている構成とした。
【００１９】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、可動部材は異なる３種類の材料で３層以上の層を積層して構成され、自由端側端面は素子基板側を第１層としたとき、第１層と同じ材料の最も上の層で覆われている構成とした。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、可動部材は異なる２種類以上の材料で２層以上の層を積層して構成され、自由端側端面が平坦面である構成とした。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、可動部材は発熱体とは反対側に初期撓みを有している構成とした。
【００２２】
本発明に係る液体カートリッジは、本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体容器とを一体化した構成とした。
【００２３】
本発明に係る液体吐出装置は、本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッド又は本発明に係る液体カートリッジを備えている構成とした。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッド又は本発明に係る液体カートリッジを備えている構成とした。
【００２５】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、可動部材となる複数の層を順次積層するとき、同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分を形成し、この同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分をエッチングする工程を含む構成とした。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、可動部材は３層以上の層を積層して構成され、少なくとも１層の自由端側端面は他の層で覆われているので、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の選択の自由度を広げることができる。
【００２７】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、可動部材は少なくとも２種類の異なる材料で３層以上の層を積層して構成され、少なくとも１つの層の自由端側端面はこの可動部材の表面を形成する層で覆われているので、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の選択の自由度を広げることができる。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、可動部材は異なる２種類の材料で２層以上の層を積層して構成され、自由端側端面は素子基板側を第１層としたとき奇数番目の層で覆われているので、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の選択の自由度を広げることができる。
【００２９】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、可動部材は異なる２種類以上の材料で２層以上の層を積層して構成され、自由端側端面が平坦面である構成とし、可動部材の自由端側端面が厚み方向にノコギリ歯状となっていないので、気泡の発生や消滅による機械的衝撃によって欠けや割れが生じることがなく、チャネル間で吐出特性がばらついたり、また、異物が発生し吐出口や液流路を詰まらせたりして、印字品質の低下を招くことを防止できる。
【００３０】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、可動部材は発熱体とは反対側に初期撓みを有している構成としたので、気泡成長のエネルギーはすべて液体吐出方向へ伝わり、吐出効率が高くなり、消費電力の低減、ヘッド温度上昇の低減を図ることができる。
【００３１】
本発明に係る液体カートリッジ、液体吐出装置及び画像形成装置によれば、少なくとも本発明に係るいずれかの液体吐出ヘッドを備えているので、上述した効果が得られる。
【００３２】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、可動部材となる複数の層を順次積層するとき、同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分を形成し、この同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分をエッチングする工程を含む構成としたので、簡単な工程で本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について添付図面をも参照して説明する。まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの第1実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの断面説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図３は同ヘッドの素子基板の一例を示す断面説明図、図４は同ヘッドの可動部材の要部拡大説明図である、
【００３４】
この液体吐出ヘッドは、素子基板１と天板２とを流路間隔壁３を介して積層した状態で固着し、これらの素子基板１と天板２との間には、ノズル板５に形成した吐出口４と一端がそれぞれ常に連通する複数の液流路６及び各液流路６に連通して液流路６に液体を供給するための大容積の共通液体供給室８を形成している。つまり、単一の共通液体供給室８から多数の液流路６に分岐した形状となっており、各液流路６に連通する吐出口４から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液体供給室８から液流路６に供給する。
【００３５】
素子基板１には、各々の液流路６に対し、液流路６内の液体に気泡を発生させる気泡発生手段としての電気熱変換素子等の発熱体（発熱手段、発熱部）１０を設けている。この発熱体１０と液体との接する面の近傍領域には、発熱体１０が急速に加熱されて吐出液に発泡が生じる気泡発生領域１１が存在する。
【００３６】
この素子基板１は、例えば図３に示すように、シリコン等の基体２１に絶縁及び蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチッ化シリコン膜２２を成膜し、その上に発熱体１０を構成するハフニウムボライド（ＨｆＢ２）、チッ化タンタル（ＴａＮ）、タンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）等の電気抵抗層２３（厚さ０．０１〜０．２μｍ）とアルミニウム等の配線電極２４（厚さ０．２〜１．０μｍ）をパターニングしている。この配線電極２４から抵抗層２３に電圧を印加し、抵抗層２３に電流を流すことで発熱させる。
【００３７】
配線電極２４間の抵抗層２３上には、酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護膜２５を厚さ０．１〜２．０μｍで形成し、更にその上にタンタル等の耐キャビテーション層２６（厚さ０．１〜０．６μｍ）を成膜して、インク等の各種の液体から抵抗層２３を保護している。
【００３８】
特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性を著しく低下させるため、金属材料のタンタル（Ｔａ）等が耐キャビテーション層２６として用いられる。また、液体、流路構成、抵抗材料の組み合わせにより、上述の抵抗層２３に保護膜２５を必要としない構成でもよい。
【００３９】
各実施形態においては、発熱体１０として電気信号に応じて発熱する抵抗層２３で構成された発熱部を有するものを用いたが、これに限られることなく、吐出液を吐出させるのに十分な気泡を発泡液に生じさせるものであればよい。例えば、レーザ等の光を受けることで発熱するような光熱変換体や高周波を受けることで発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。
【００４０】
なお、前述の素子基板1には、前述の発熱部を構成する抵抗層２３とこの抵抗層２３に電気信号を供給するための配線電極２４で構成される発熱体１０の他に、この発熱体１０（電気熱変換素子）を選択的に駆動するためのトランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフトレジスタ等の機能素子が一体的に半導体製造工程によって作り込まれていてもよい。
【００４１】
そして、この液体吐出ヘッドにおいては、共通液体供給室８と各液流路６との間には、素子基板１上に一端部１２Ｈを固定し、吐出口４側の他端部を自由端１２Ｆとして、発熱体１０に対向する位置で素子基板１との間に間隙１３を介して片持ち梁状に配置した可動部材１２を設け、可動部材１２の自由端１２Ｆを上下方向に移動可能としている。天板２にはこの可動部材１２の上方への変位を規制する規制部（ストッパ部）１４を設けている。
【００４２】
この可動部材１２は、初期状態（定常状態）においては、素子基板１との間に隙間１３を保ちつつ素子基板１と略平行に位置し、さらに、可動部材１２は素子基板１の配設された発熱体１０のほぼ中央領域に自由端１２Ｆが位置するように配設されている。
【００４３】
規制部１４は、天板２の下面に一体又は別体で設けたもので、可動部材１２の自由端１２Ｆ側が規制部１４に接触することで、可動部材１２の自由端１２Ｆ側の上方への変位量を規制するものである。そして、可動部材１２が規制部１４で変位を規制された変位規制時（可動部材接触時）には、液流路６は、可動部材１２及び規制部１４により上流側と下流側が実質的に遮断される。
【００４４】
また、この規制部１４の液流路６側の壁面１４ａは垂直に立ち上げることで、規制部１４の先端より下流側の液流路６の高さが急激に高くなる形状としている。このように形状にすることにより、気泡発生領域の下流側の気泡１５は、可動部材１２が規制部１４によって規制された際にも液流路６が十分な流路高さを有しているため、成長が阻害されることなく、液体を吐出口４に向かってスムーズに向かわせることができる。さらに、吐出口４の下端から上端までの高さ方向での圧力バランスの不均一が少なくなる。これにより、良好な液体の吐出を行うことができる。
【００４５】
ここで、可動部材１２は３層以上の層（ここでは、３層とする。）で形成され、自由端１２Ｆ側端部及び表面は可動部材１２の表面を形成する層で覆われている。例えば、図５に示すように、可動部材１２は３つの層１２ａ、１２ｂ、１２ｃを積層した部材であり、層１２ａと層１２ｃはいずれもシリコン窒化膜、層１２ｂはシリコン酸化膜となっており、可動部材１２の外周及び自由端１２Ｆ側端部は表面を形成するシリコン窒化膜である層１２ａ又は１２ｃで覆われており、中間の層１２ｂを形成するシリコン酸化膜は露出していない構成となっている。このとき、可動部材１２の自由端１２Ｆ側の端面１２Ｇは平坦面に形成している。
【００４６】
そこで、この可動部材１２の製造工程（成膜工程）について図５を参照して更に詳細に説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、素子基板１上に発熱体１０を形成し、この発熱体１０の表面を含めて素子基板１に犠牲層となるＡｌ膜３０を所定のパターン形状に形成し、更に、プラズマＣＶＤ装置により厚さが約１．０μｍの第１のｐ−ＳｉＮ膜３２ａを成膜する。その後、第１のｐ−ＳｉＮ膜３２ａの上に、厚さが約０．５μｍのｐ−ＳｉＯ２膜３２ｂを成膜する。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ−ＳｉＯ２膜３２ｂを可動部材１２の形状に、フォトリソ技術、エッチングによりパターニングを行って中間の層１２ｂを形成する。その後、図５（ｃ）に示すように、厚さが約１．０μｍの第２のｐ−ＳｉＮ膜３２ｃを成膜する。
【００４８】
そして、図５（ｄ）に示すように、ｐ−ＳｉＯ２膜３２ｂで形成した中間の層１２ｂのパターンより約１．０μｍ大きな形状に（例えば図５（ｃ）のラインＸの位置で）、フォトリソ技術、エッチングにより第１、第２のｐ−ＳｉＮ膜３２ａ，３２ｃのパターニングを行って、可動部材１２の表面の層１２ａ、１２ｃを形成する。
【００４９】
このとき、可動部材１２の最表面となる層１２ａと層１２ｃとは同じ材料で形成しているので、エッチングを行った場合のサイドエッチの量が同じであることから、自由端側端面１２Ｇは平坦面となる。つまり、同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分を形成し、この同じ材料で形成される２以上の層が直接重なる部分をエッチングする工程を行って可動部材を形成することにより、３層以上の可動部材１２の少なくとも１層の自由端側は表面層を形成する層で被覆し、しかも、可動部材１２の自由端側端面１２Ｇを平坦面に形成することができる。
【００５０】
これに対して、従来のように２種類以上の材料を用いた３層構造として一度のエッチングですべての層をエッチングして可動部材を形成すると、耐液性の悪い材料が露出するだけでなく、異なる材料間でサイドエッチ量などが異なるために自由端側端面がノコギリ歯状に形成される。
【００５１】
また、上記のようにヤング率が比較的に高いＳｉＮ膜を積層し、ＳｉＮ膜の間にヤング率が比較的に低いＳｉＯ２膜を形成することにより、ＳｉＮ膜内のグレインの成長を遮断し、粒界の繋がりを絶つとともに、可動部材の変位に伴う可動部分のしなりに対する許容度が増し、可動部材の強度を向上させて、可動部材の耐久性を向上させることができる。なお、ヤング率が比較的に高い材料には、上記のＳｉＮの他、炭化シリコンを用いることもできる。
【００５２】
最後に、図５（ｅ）に示すように、素子基板１上の犠牲層Ａｌ膜３０をエッチング除去を行うことによって、中間の層１２ｂが表面の層１２ａ、１２ｃで被覆された３層構造の可動部材１２が完成する。
【００５３】
このように、本実施形態の可動部材１２では、可動部材１２の外周及び自由端側端部は可動部材１２の表面を形成する層（本実施形態では層１２ａ、１２ｃ）で覆われている。これにより、可動部材１２の内部を形成する層（本実施形態では層１２ｂ）は液に接触することがなく、液体によって可動部材の内部の層が腐食されることがない。そのため、液体の選択の自由度、あるいは可動部材内部の層の選択の自由度が広がる。また、犠牲層３０のエッチング時にも、可動部材の内部の層が腐食されるといった問題もなくなる。
【００５４】
つまり、可動部材は３層以上の層を積層して構成し、少なくとも１層の自由端側端面は他の層で覆われている構成とするとすることにより、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の材料の選択の自由度を広げることができる。言い換えれば、少なくとも２種類の異なる材料で３層以上の層を積層して構成し、少なくとも１つの層の自由端側端面はこの可動部材の表面を形成する層で覆われている構成とすることにより、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の材料の選択の自由度を広げることができる。
【００５５】
そして、１つの層の自由端側端面を他の層で覆うことによって、当該１つの層を覆う層を同一材料で形成し、同じ材料からなる２つの層を直接積層した部分を作り出すことによって、エッチングなどにより、容易に、可動部材の自由端側端面を平坦面とすることができる。
【００５６】
また、可動部材は２種類以上の材料で２層以上の層を積層して構成し、自由端側端面を平坦面として、可動部材の厚み方向に自由端端面がノコギリ歯状となっていないので、気泡の発生や消滅による機械的衝撃によって欠けや割れが生じることがなく、チャネル間で吐出特性がばらついたり、また、異物が発生し吐出口や液流路を詰まらせたりして、印字品質の低下を招くことを防止できる。
【００５７】
次に、上述した液体吐出ヘッドからの液体の吐出過程について図６−Ａないし図６−Ｆを参照して説明する。
まず、図６−Ａに示すように、発熱体１０に電気エネルギー等のエネルギーを印加する前には、可動部材１２は、後述する（図６−Ｂ以降参照）ように、発熱体１０の発熱によって発生する気泡１６に対し、この気泡１６の上流側半分に対面する領域に位置している。
【００５８】
そこで、発熱体１０にエネルギーを与えて発熱させることにより、気泡発生領域内を満たす液体の一部が発熱体１０によって加熱され、図６−Ｂに示すように、膜沸騰に伴う気泡１６が発泡し始める。このとき、可動部材１２の変位は気泡１６の体積変化より遅れて始まる。
【００５９】
すなわち、膜沸騰による気泡１６の発生に基づく圧力波が液流路６内を伝播し、それに伴い、液体は気泡発生領域の中央領域を境に下流側および上流側に移動し、上流側においては気泡１６の成長に伴う液の流れにより可動部材１２が変位し始める。また、上流側への液体の移動は液流路６の流路側壁（隔壁）３と可動部材１２との間を通り共通液体供給室８側に向かう。この時点における規制部１４と可動部材１２との間のクリアランスは可動部材１２が変位するにつれ狭くなっていく。この状態で、吐出口４からメニスカス１５（液体１７）が突出するように成長する。
【００６０】
その後、図６−Ｃに示すように、気泡１６のさらなる成長により、変位した可動部材１２の自由端１２Ｆが規制部１４に接触し、可動部材１２はそれ以上の上方への変位が規制されるため、上流方向（共通液体供給室８方向）への液体の移動もそこで大きく制限される。これに伴って気泡１６の上流側への成長も可動部材１２で制限され、気泡１６のエネルギーによってメニスカス１７が更に成長する。
【００６１】
さらに、図６−Ｄに示すように気泡１６が更に成長し、気泡１６のエネルギーによってメニスカス１７が成長する。
【００６２】
その後、前述した膜沸騰の後に気泡１６の内部の負圧が、液流路６内の下流側への液体の移動に打ち勝って、気泡１６の収縮が開始され、気泡１６の収縮に伴い、可動部材１２は下方変位するが、可動部材１２自身が片持ち梁ばねの応力と前述した上方凸変形の応力を持っており、それにより下方変位する速度を高める。
【００６３】
そして、これに伴う、共通液体供給室８と液流路６との間に形成された低流路抵抗領域である可動部材１２の上流側での、液体の下流方向への流れは流路抵抗が小さいため、急速に大きな流れとなって液流路６へ流れ込む。これらの動作で共通液体供給室８側の液体は液流路６内へと誘導される。液流路６内に導かれた液体はそのまま規制部１４と下方変位した可動部材１２との間を通り、発熱体１０の下流側に流れ込むと同時に、まだ消泡しきっていない気泡１６に対し消泡を加速するように作用する。この液体の流れは消泡を助けたあと、吐出口４方向に更に流れを作りメニスカスの復帰を助け、リフィル速度を向上する。
【００６４】
この段階で、吐出口４から出た液柱は液滴１８となって外部へと飛翔する。
【００６５】
また、前述した可動部材１２と規制部１４との間の部分を介した液流路６への流れ込みは天板２側での流速を高めるため、この部分での微少泡などの残留も極めて少なく、吐出の安定性に寄与している。
【００６６】
さらに、消泡によるキャビテーション発生ポイントも気泡発生領域の下流側にずれるため、発熱体１０に対するダメージが少なくなる。同時に、同現象によりこの領域での発熱体１０へのこげの付着も少なくなるため、吐出安定性が向上する。
【００６７】
そして、気泡１６が完全に消泡したときには図６−Ｆに示すように、可動部材１２が初期状態の位置より下方にオーバーシュートして変位する。この可動部材１２のオーバーシュートは、可動部材１２の剛性や使用する液体の粘度にもよるが、短い時間で減衰収束し、初期状態に戻る。
【００６８】
なお、本実施形態においては、気泡１５の下流側の部分と吐出口４との間は液流に対しまっすぐな流路構造を保っている「直線的連通状態」となっている。これは、より好ましくは、気泡１５の発生時に生じる圧力波の伝播方向とそれに伴う液体の流動方向と吐出方向とを直線的に一致させることで、後述の吐出滴１６の吐出方向や吐出速度等の吐出状態をきわめて高いレベルで安定化させるという理想状態を形成するためである。
【００６９】
本実施形態では、この理想状態を達成、または近似させるための一つの定義として、吐出口４と発熱体１０、特に気泡１７の吐出口４側に影響力を持つ発熱体１０の吐出口４側（下流側）とが直接直線で結ばれる構成としている。これは、液流路６内の液体がない状態であれば、吐出口４の外側から見て発熱体１０、特に発熱体１０の下流側が観察することが可能な状態となる構成である。
【００７０】
また、可動部材の材料としては本実施形態のようにシリコンを含む材料だけでなく、他の金属を用いてもよい。ただし、本実施形態のように各層に同一の元素を有することは、各層同士の密着性を向上させ、可動部材の使用中に各層が互いに剥離するおそれを低減することができて好ましい。
【００７１】
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して説明する。なお、同図は同実施形態の可動部材を説明する断面説明図である。
この実施形態では、前記第１実施形態の可動部材１２が２種類の材料による３層構造（層１２ａ、１２ｃが同じ材料で、層１２ｂがこれとは異なる材料の３層）の例であるのに対し、３種類の材料による３層構造の可動部材４２を備えている。
【００７２】
すなわち、可動部材４２は素子基板１側から第１層４２ａ、第２層４２ｂ、第３層４２ｃを積層し、これら第１、第２、第３層４２ａ、４２ｂ、４２ｃをそれぞれ異なる材料で形成した３層構造の部材であり、第２層４２ｂの自由端４２Ｂ側端部は可動部材４２の表面を形成する層である第３層４２ｃで覆っている。また、この可動部材４２は素子基板１に固定した固定端４２Ｈ、自由に変位できる自由端４２Ｆ、略平坦面に形成した自由端側端面４２Ｇを有している。
【００７３】
このように、この可動部材は３種類の材料で３層を積層して構成しているが、１つの層の自由端側端面は可動部材の表面を形成する他の層で覆われている構成としている。言い換えれば、可動部材は異なる３種類の材料で３層以上の層を積層して構成され、自由端側端面は素子基板側を第１層としたとき、第１層及び最も上の層（本実施形態では第３層）で覆われている構成としている。この場合も、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の材料の選択の自由度を広げることができる。また、３層構造であるが、エッチングなどで自由端側端面を形成する場合には２種類の材料であるので、自由端側端面がノコギリ歯状になること相対的に抑制することができる。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して説明する。なお、同図は同実施形態の可動部材を説明する断面説明図である。
この実施形態では、２種類の材料で５層を積層した可動部材５２を備えている。すなわち、可動部材５２は素子基板１側から第１層５２ａ、中間の第２層５２ｂ、第３層５２ｃ、第４層５２ｄ、第５層５２ｅを積層し、これらのうち第１層５２ａ、第３層５２ｃ、第５層５２ｅは同じ材料、第２層５２ｂ及び第４層５２ｄは同じ他の材料とした５層構造であり、第２層５２ｂ及び第４層５２ｄの自由端５２Ｂ側端部は可動部材５２の表面を形成する層であり、奇数層である第５層５２ｅで覆っている。また、この可動部材５２は素子基板１に固定した固定端５２Ｈ、自由に変位できる自由端５２Ｆ、平坦面に形成した自由端側端面５２Ｇを有している。
【００７５】
このように、可動部材を異なる２種類の材料で２層以上の層を積層して構成し、自由端側端面を、素子基板側を第１層としたとき奇数番目の層で覆われているようにすることで、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の材料の選択の自由度を広げることができ、また、エッチングなどで自由端側端面を形成する場合には１種類の材料をエッチングするので、自由端側端面がノコギリ歯状になることが防止され、気泡の発生や消滅による機械的衝撃によって欠けや割れが生じることがなく、チャネル間で吐出特性がばらついたり、また、異物が発生し吐出口や液流路を詰まらせたりして、印字品質の低下を招くことを防止できる。
【００７６】
次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して説明する。なお、同図は同実施形態の可動部材を説明する断面説明図である。
この実施形態では、前記第２実施形態の可動部材４２を３種類の材料による４層構造とし、第１層４２ａと最も上の層である第４層４２ｄを同じ材料としたものである。
【００７７】
すなわち、可動部材４２は素子基板１側から第１層４２ａ、第２層４２ｂ、第３層４２ｃ、第４層４２ｄを積層し、第１層４２ａ及び第４層４２ｄ、第２層４２ｂ、第３層４２ｃをそれぞれ異なる材料で形成した４層構造の部材であり、第２層４２ｂ及び第３層４２ｃの自由端４２Ｂ側端部は可動部材４２の表面を形成する層である第４層４２ｄで覆っている。
【００７８】
このように、この可動部材は異なる３種類の材料で３層以上の層を積層して構成し、自由端側端面は素子基板側を第１層としたとき第１層と同じ材料の最も上の層（本実施形態では第４層）で覆われている構成としている。この場合も、接液する層を構成する材料の数が少なくなり、液体の選択の自由度、あるいは可動部材を構成する層の材料の選択の自由度を広げることができる。さらに、第１層と最も上の層が同じ材料であるので、エッチングなどで自由端側端面を形成する場合には１種類の材料をエッチングするので、自由端側端面がノコギリ歯状になることが防止され、気泡の発生や消滅による機械的衝撃によって欠けや割れが生じることがなく、チャネル間で吐出特性がばらついたり、また、異物が発生し吐出口や液流路を詰まらせたりして、印字品質の低下を招くことを防止できる。
【００７９】
なお、３種類以上の材料で３層以上積層する場合、本実施形態のように最も上の層が第１層と同じ材料ではない構成、すなわち、第１層と最も上の層が異なる材料である構成（第２実施形態の例）とすることもできる。
【００８０】
次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドを説明する断面説明図である。
このヘッドでは、発熱体１０と反対側方向への初期撓みの内部応力を持たせた可動部材６２を備えている。この可動部材６２は、３種類の材料でそれぞれ形成した第１層６２ａ、第２層６２ｂ、第３層６２ｃで構成し、第２層６２ａの自由端６２Ｆ側端面を第３層６２ｃで覆っている。
【００８１】
ここで、例えば第１層６２ａはシリコン酸化膜、第２層６２ｂはポリシリコン膜、第３層６２ｃはシリコン窒化膜で形成する。このとき、第１層６２ａと第２層６２ｂは圧縮応力を持ち、第３層６２ｃは引っ張り応力を持つ。そのため、積層構造からなる可動部材６２には、図９に示すように上方（発熱体１０と反対方向）へ撓む応力が発生し、初期状態で、素子基板１に固定した固定端６２Ｈ、素子基板１に固定していない自由端６２Ｆのうち、自由端６２Ｆ側が情報に変位した状態になる。
【００８２】
つまり、可動部材を構成する層のうち引っ張り応力を持つ膜（ここでは、シリコン窒化膜からなる第３層６２ｃ）を発熱体１０とは反対側の面に設けることで、発熱体１０と反対側方向への初期撓みの内部応力を持たせることができる。この場合、可動部材６２の自由端６２Ｆは図１１に示すように規制部１４に接触（当接）している状態にすることが好ましい。
【００８３】
この液体吐出ヘッドにおける液体吐出動作について図１１―Ａないし図１１−Ｆを参照して説明する。
まず、図１１−Ａに示すように、発熱体１０に電気エネルギー等のエネルギーが印加される前であって、発熱体１０が熱を発生する前の状態では、可動部材６２は初期撓みによって自由端部６２Ｆ側が規制部１４に当接した状態になっている。
【００８４】
ここで、発熱体１０に通電することにより、図１１−Ｂに示すように、気泡発生領域内を満たす液体の一部が発熱体１０によって加熱され、膜沸騰に伴う気泡１６が発泡し始める。このとき、可動部材６２は初期状態で上方に撓んでいるので、この時点では可動部材６２は気泡１６の力によってほとんど変位しない。また、上流側（共通液室８側）への液体の移動も液流路６の流路側壁３と可動部材６２との間が閉じられているので殆ど生じない。
【００８５】
そして、図１１−Ｃに示すように、気泡１６が更に成長し、可動部材６２の規制部１４に規制されていない部分が上方に凸変形する。さらに、図１１−Ｄに示すように、気泡１６が更に成長し、気泡のエネルギーによってはメニスカス１７が成長する
【００８６】
その後、図１１−Ｅに示すように、膜沸騰の後に気泡１６の内部の負圧が、液流路６内の下流側への液体の移動に打ち勝って、気泡１６の収縮が開始される。気泡１６の収縮に伴い、可動部材６２は下方変位するが、可動部材６２自身が片持ち梁ばねの応力と前述した上方凸変形の応力を持っており、それにより下方変位する速度を高める。この段階で、液滴１８が吐出される。
【００８７】
そして、図１１−Ｅに示すように、気泡１６が完全に消泡したあと、可動部材６２が初期状態（初期位置）よりも下方にオーバーシュートして変位する。この可動部材６２のオーバーシュートは、可動部材６２の剛性や使用する液体の粘度にもよるが、短い時間で減衰収束し、初期状態に戻る。
【００８８】
このように、この液体吐出ヘッドにおける基本的な液体吐出動作は、前述した第１実施形態で説明したのと同じであるが、発熱体１０に電気エネルギー等のエネルギーが印加される前の状態から規制部１４と可動部材６２で液流路６が閉じられた状態となっている点が異なる。
【００８９】
したがって、発熱体１０に電気エネルギーが印加されると、気泡の成長が始まるが、そのときの気泡成長のエネルギーはすべて液体吐出方向へ伝わり、吐出効率が高くなる。そして、吐出効率が高いため、消費電力の低減が可能であり、更には、発熱体の発熱量も低減できるので、余剰な熱によつ液体吐出ヘッドの温度上昇も低減できる。その結果、高周波数の駆動が可能となり、また、高密度、多数配列した発熱体を多数同時に駆動し、高速化をはかることができる。
【００９０】
なお、可動部材に上方（発熱体とは反対側の方向）に撓みを与えるには、必ずしも圧縮応力の層と引っ張り応力の層を組み合わせる必要はない。強い圧縮応力と、弱い圧縮応力あるいは応力ゼロの層の組み合わせ、または、弱い引っ張り応力あるいは応力ゼロの層と、強い引っ張り応力の層の組み合わせなど、それぞれの層の応力の差によって可動部材に撓みを与えることができる。
【００９１】
可動部材６２の材料としては、上述したシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、ポリシリコン膜のほか、耐久性の高い、銀、ニッケル、金、鉄、チタン、アルミニウム、白金、タンタル、ステンレス、りん青銅等の金属及びその合金、または、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン等のニトリル基を有する樹脂、ポリアミド等のアミド基を有する樹脂、ポリカーボネイト等のカルボキシル基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリサルフォン等のスルホン基を持つ樹脂、そのほか液晶ポリマー等の樹脂およびその化合物、耐インク性の高い、金、タングステン、タンタル、ニッケル、ステンレス、チタン等の金属およびその合金およびこれらを表面にコーティングして耐インク性を向上させたもの、若しくは、ポリアミド等のアミド基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等のケトン基を有する樹脂、ポリイミド等のイミド基を有する樹脂、フェノール樹脂等の水酸基を有する樹脂、ポリエチレン等のエチル基を有する樹脂、ポリプロピレン等のアルキル基を持つ樹脂、エポキシ樹脂等のエポキシ基を持つ樹脂、メラミン樹脂等のアミノ基を持つ樹脂、キシレン樹脂等のメチロール基を持つ樹脂及びその化合物などを用いることができる。
【００９２】
次に、本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドを説明する断面説明図である。
前述した各実施形態では、エッジシュータタイプの液体吐出ヘッドを例として説明してきたが、ここでは、本発明をサイドシュータタイプの液体吐出ヘッドに適用している。
【００９３】
つまり、この液体吐出ヘッドは、素子基板１とノズル板７２とを図示しない流路間隔壁を介して積層した状態で固着し、これらの素子基板１とノズル板７２との間には、ノズル板７２に形成した吐出口４が連通する複数の液流路６及び各液流路６に両側からそれぞれ連通して液流路６に液体を供給するための２つの大容積の共通液体供給室８を形成している。
【００９４】
そして、共通液体供給室８、８と液流路６との間には、素子基板１上に一端部１２Ｈを固定し、吐出口４側でもある液流路６内に臨む他端部を自由端１２Ｆとして、素子基板１上の発熱体１０に対向する位置で素子基板１との間に間隙１３、１３を介して片持ち梁状に配置した２つの可動部材１２、１２を設け、可動部材１２の自由端１２Ｆを上下方向に移動可能としている。ノズル板７２にはこの可動部材１２の上方への変位を規制する規制部（ストッパ部）１４を設けている。
【００９５】
この可動部材１２、１２は、初期状態（定常状態）においては、素子基板１との間に隙間１３を保ちつつ素子基板１と略平行に位置し、さらに、可動部材１２、１２は素子基板１の配設された発熱体１０のほぼ中央領域より共通液体供給室８、８側に自由端１２Ｆが位置するように配設されている。
【００９６】
規制部１４は、ノズル板７２の下面に一体又は別体で設けたもので、可動部材１２の自由端１２Ｆ側が規制部１４に接触することで、可動部材１２の自由端１２Ｆ側の上方への変位量を規制する。
【００９７】
なお、その他の構成は前記第１実施形態で説明したと同様であるが、第２ないし第４実施形態の構成を適用することもできる。
【００９８】
この液体吐出ヘッドにおいては、図１３に示すように、液流路６の両側の可動部材１２、１２が気泡１６によって変位して、メニスカス１７が吐出口４から成長する。
【００９９】
このようなサイドシュータタイプの液体吐出ヘッドに本発明を適用しても、前述したエッジシュータタイプの液体吐出ヘッドの場合と同様の作用効果を得ることができる。
【０１００】
次に、本発明に係る液体カートリッジの一例について図１４を参照して説明する。なお、同図は同カートリッジの概略斜視説明図である。
この液体カートリッジ８０は、前述した各実施形態のいずれかを適用した、吐出口８４を有する液体吐出ヘッド８１と、この液体吐出ヘッド８１に供給する液体を保持する（貯留する）液体容器８２とを備えている。なお、この液体容器８２には、液体消費後に液体を再充填して使用することができる。
【０１０１】
このように本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた液体カートリッジを構成することによって、吐出口の目詰まりが少なく、高周波吐出が可能な液体カートリッジを実現することができる。
【０１０２】
次に、本発明に係る液体吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同画像形成装置の機構部の全体構成を説明する構成図、図１６は同装置の要部平面説明図である。
【０１０３】
この画像形成装置は、図示しない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とステー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に取り付けたプーリ１０６ａと他方側に配置したプーリ１０６ｂとの間にタイミングベルト１０５にキャリッジ１０３を取り付けて、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介してキャリッジ１０３をキャリッジ主走査方向（図１６）に移動走査する。
【０１０４】
このキャリッジ１０３には、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本発明に係る液体吐出ヘッドである４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１０７を複数の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。
【０１０５】
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。なお、本発明に係るヘッド一体型の液体カートリッジを用いる構成に代えることもできる。
【０１０６】
一方、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枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１１３及び給紙コロ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は給紙コロ１１３側に付勢されている。
【０１０７】
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と、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と、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とを備えている。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。
【０１０８】
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、ベルト搬送方向（副走査方向、図１６）に周回するように構成している。
【０１０９】
この搬送ベルト１２１は、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層２１ａと、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。
【０１１０】
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２１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。また、搬送ローラ１２７はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト１２１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。
【０１１１】
また、搬送ベルト２１の裏側には、記録ヘッド１０７による印写領域に対応してガイド部材１３６を配置している。このガイド部材１３６は、上面が搬送ベルト１２１を支持する２つのローラ（搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８）の接線よりも記録ヘッド１０７側に突出している。これにより、搬送ベルト１２１は印写領域ではガイド部材１３６の上面にて押し上げられてガイドされる。
【０１１２】
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１４２及び排紙コロ１４３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１４４とを備えている。また、背部には両面給紙ユニット１５１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５１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１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【０１１３】
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、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。
【０１１４】
このとき、図示しない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が給送されることで、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電的に吸着され、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。
【０１１５】
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１２を排紙トレイ１４４に排紙する。
【０１１６】
このように、この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、吐出口目詰まりによる画像劣化が少なく、高画質印字を行うことができる。また、目詰まりを解消するためのインク吸引動作（ヘッドの維持回復動作）なども少なくて済み、液体消費量が少なくなる。さらに、高周波吐出が可能であるので、高速印字を実現することができる。
【０１１７】
なお、ここではインクジェット記録装置としての画像形成装置について説明しているが、これに限るものではない。インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を用いることができる。
対象とすることができる。
【０１１８】
また、液体吐出装置としては、各種の紙やＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して記録を行う記録装置、または布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【０１１９】
さらに、これらの液体吐出装置に用いる吐出液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせた液体を用いればよい。
【０１２０】
次に、本発明に係る液体吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置の他の例について図１７を参照して説明する。なお、同図は同装置の模式的斜視説明図である。
この画像形成装置は、被記録媒体１８０の記録可能領域の全幅にわたって複数の吐出口が配された、各色の液体を吐出する本発明に係る液体吐出ヘッドであるフルライン型ヘッド１８１ｙ、１８１ｍ、１８１ｃ、１８１ｋを備えている。
【０１２１】
フルライン型ヘッド１８１ｙ、１８１ｍ、１８１ｃ、１８１ｋは、搬送ローラ１８２とテンションローラ１８３に張架された静電搬送ベルト１８４による被記録媒体１８０の搬送経路上に、搬送経路を横切るように配置されており、被記録媒体１８０の記録可能領域の全幅に一括して記録を行うことができる。
【０１２２】
フルライン型画像形成装置では、薄い紙や普通紙などでは、インクの浸透により紙が膨潤し皺が発生する、いわゆるコックリング現象により紙がヘッドに接触するといった問題が生じやすい。その場合、高粘度インクを用いて、紙への浸透を抑えてコックリングを起きづらくすることができる。また、フルライン型画像形成装置では、一度のスキャンで印字する必要があるので、それに用いる記録ヘッドは高密度にノズルや液流路を並べたものを用いる必要がある。
【０１２３】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、高密度に液流路を並べ、かつ高粘度のインクにも対応できるため、フルライン型記録ヘッドあるいはフルライン型装置において特に有効である。
【０１２４】
フルライン型画像形成装置あるいは液体吐出装置においては、吐出口目詰まりが生じると、白筋が目立ち画像劣化が著しい。そこで、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えることにより、吐出口目詰まりが解消され、白筋による画像劣化を低減することができ、効果が著しい。また、フルライン型装置では目詰まり回復のための吸引動作で、大量のインクを消費するが、この点でも、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えることによる効果は大きい。また、高周波吐出が可能なので、より高速印字が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態を説明する断面説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドの素子基板の詳細を説明する断面説明図である。
【図４】同ヘッドの可動部材の詳細を説明する断面説明図である。
【図５】同ヘッドの可動部材の製造工程の一例を説明する断面説明図である。
【図６−Ａ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図６−Ｂ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図６−Ｃ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図６−Ｄ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図６−Ｅ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図６−Ｆ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図７】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態を説明する断面説明図である。
【図８】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態を説明する断面説明図である。
【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態を説明する断面説明図である。
【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態を説明する断面説明図である。
【図１１−Ａ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１１−Ｂ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１１−Ｃ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１１−Ｄ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１１−Ｅ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１１−Ｆ】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態を説明する断面説明図である。
【図１３】同ヘッドの液体吐出動作の説明に供する断面説明図である。
【図１４】本発明に係る液体カートリッジの説明に供する模式的斜視説明図である。
【図１５】本発明に液体吐出装置を含む画像形成装置の機構部の一例を示す全体構成図である。
【図１６】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【図１７】本発明に液体吐出装置を含む画像形成装置の他の例を示す要部模式的斜視説明図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１…素子基板
２…天板
３…流路側壁
４…吐出口
５…ノズル板
６…液流路
８…共通液体供給室
１０…発熱体
１２…可動部材
１４…規制部
８０…液体カートリッジ
１０７…記録ヘッド
１８１ｙ、１８１ｍ、１８１ｃ、１８１ｋ…フルライン型ヘッド
【図１】
2005219426.tif 000003
【図２】
2005219426.tif 000004
【図３】
2005219426.tif 000005
【図４】
2005219426.tif 000006
【図５】
2005219426.tif 000007
【図６−Ａ】
2005219426.tif 000008
【図６−Ｂ】
2005219426.tif 000009
【図６−Ｃ】
2005219426.tif 000010
【図６−Ｄ】
2005219426.tif 000011
【図６−Ｅ】
2005219426.tif 000012
【図６−Ｆ】
2005219426.tif 000013
【図７】
2005219426.tif 000014
【図８】
2005219426.tif 000015
【図９】
2005219426.tif 000016
【図１０】
2005219426.tif 000017
【図１１−Ａ】
2005219426.tif 000018
【図１１−Ｂ】
2005219426.tif 000019
【図１１−Ｃ】
2005219426.tif 000020
【図１１−Ｄ】
2005219426.tif 000021
【図１１−Ｅ】
2005219426.tif 000022
【図１１−Ｆ】
2005219426.tif 000023
【図１２】
2005219426.tif 000024
【図１３】
2005219426.tif 000025
【図１４】
2005219426.tif 000026
【図１５】
2005219426.tif 000027
【図１６】
2005219426.tif 000028
【図１７】
2005219426.tif 000029