(57)【要約】【課題】中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材を使用した流路形成部材における樹脂層部分で気泡の滞留が発生する。【解決手段】振動板部材２は、金属層からなる第１層２１と、中間層である樹脂層からなる第２層２２と、金属層からなる第３層２２とを順次積層した３層構造の積層部材で形成され、共通液室８から加圧液室６にインクを供給する供給口となる貫通穴９が形成され、貫通穴９を構成する第２層２２の穴１０２は、インクの流れ方向下流側の開口の大きさが、第３層２３の穴１０３の開口より大きく、インクの流れ方向上流側の開口の大きさが、インクの流れ方向上流側に配置される第１層２１の穴１０１の開口より小さい形状である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材からなる流路形成部材を有し、
前記流路形成部材には液の流れる貫通穴が形成され、
前記樹脂層に形成される穴の形状が、液の流れる方向に狭くなる形状である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記樹脂層に形成された穴は、液の流れ方向下流側の開口の大きさが、前記下流側に配置される金属層に形成された穴の開口より大きく、液の流れ方向上流側の開口の大きさが、前記上流側に配置される金属層に形成された穴の開口より小さい形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記貫通穴は、液滴を吐出するノズルが連通する個別流路側へ前記液を供給する穴であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項４に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材が前記個別流路の１つの壁面を形成する振動板であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
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、前記流路形成部材は前記貫通穴の液の流れ方向下流側の金属層が耐アルカリ性を有す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５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材の金属層がステンレスで、樹脂層がポリイミドで構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材の前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層が銅又はアルミであり、前記貫通穴の液の流れ方向下流側の金属層がステンレスであり、樹脂層がポリイミドで構成され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７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材の前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層の表面が無機材料の膜に覆われており、前記無機材料の膜が前記樹脂層と接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１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材の前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層の穴の断面形状が液の流れ方向下流側に向けて開口断面積が狭くなるＲ形状又はテーパ形状となっ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１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材は前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層の表面から、下流側の金属層の穴の内壁にかけて、無機膜に覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
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製造する製造方法において、中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材に対し、
前記液の流れ方向下流側の金属層にエッチングによって穴を加工する工程と、
前記液の流れ方向下流側の金属層にエッチングによって穴を加工する工程と、
前記液の流れ方向下流側の金属層をマスクパターンとして前記樹脂層にエッチングによって穴を加工する工程と
を行うことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
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備えている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】
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（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、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体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媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、個別流路（以下「加圧液室」という。）内のインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子などで構成される圧電アクチュエータを用いたもの、発熱抵抗体などで構成されるサーマルアクチュエータを用いたもの、静電力を発生する静電アクチュエータを用いたものなどが知られている。
【０００５】
ところで、画像形成装置においては、より高品位な画像を、より速い印刷速度で出力できることが求められるようになっている。そのため、液滴の小滴化やノズルの高密度化を図って高解像度化に対応し、液滴吐出の駆動周波数を高め、１ヘッド当たりのノズル数を増やしたライン型ヘッドに代表されるヘッドの長尺化で高速化に対応することが行われている。
【０００６】
ヘッドの長尺化によるノズル数の増加に対応するために複雑な液流路形状を形成する流路形成部材については、低コスト化を図るために、シリコン材から金属部材や樹脂部材が用いられるようになりつつある。
【０００７】
例えば、特許文献１には単層の金属膜を加工して接着剤接合にて積層部材を構成することで流路部材とし、金属膜間の隙間に樹脂膜を挟み、隙間をなくすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−８８４００号公報
【０００８】
特許文献２には金属による３層基材を用いた振動板の加工方法として、片側の金属層をウエットエッチングで加工することにより、プレス加工によるバリやかえりを抑えることが記載されている。
【特許文献２】特許第３５９６５８６号公報
【０００９】
特許文献３には３層基材を用いて振動板と流路板を同時に形成することで接合回数を削減し、接合精度を向上することが記載されている。
【特許文献３】特開２００２−２６４３４６号公報
【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、特許文献１に記載のように金属膜の単膜を接着剤接合することは。多くの接合工数を要し、コストが高く、接合精度を要求する工程を設計する必要があるという課題がある。また、難接着材料とされるステンレス材を接合プロセスが必要とされる多層構成とすることは好ましくなく、また、接合プロセスにおけるプレート同士の接合ズレが生じやすいという課題もある。そこで、複数の金属板と樹脂板とがあらかじめ接合されている積層部材を用いることが広く知られている。
【００１１】
ところで、ヘッドの流路を形成する流路形成部材には、貫通穴である液供給口が必要であり、複数の金属板と樹脂板とが樹脂層を中間層としてあらかじめ接合されている積層部材を用いた場合、金属膜と樹脂膜に貫通加工を施す必要がある。この貫通穴加工方法としては、一般的にはプレス加工やエッチング加工が主流である。
【００１２】
プレス加工は、加工精度に優れるが、バリやかえりが生じてしまい、他部品との接合品質に多大な影響を及ぼす。これを避けるために、研磨工程を追加すると、加工コストが高くなる。また、上述したような金属層と樹脂層とが含まれる積層部材にあっては、樹脂層の加工精度を高くすることが困難である。
【００１３】
これに対して、エッチング加工は、ある程度の精度が確保でき、バリやかえりが生じないため、安価に加工が行なえる利点が有る（特許文献２参照）。
【００１４】
しかしながら、複数の金属層と樹脂層とが含まれる積層部材をエッチングする場合、これらを同時にエッチング加工することができないことから、両面の金属層をエッチングして開口した後、樹脂層をエッチング加工で開口する必要が生じる。この場合、両面の金属層のエッチングの際には、両面のエッチングマスク位置に位置合わせの誤差が生じ、そのため、同径の穴を加工すると、穴のつなぎ部（樹脂層）に段差を生じることになり、このような段差は気泡トラップの原因となって、吐出不良を生じやすくなる。
【００１５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材を使用した流路形成部材における樹脂層部分で気泡の滞留を低減して、安定した滴吐出特性が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材からなる流路形成部材を有し、
前記流路形成部材には液の流れる貫通穴が形成され、
前記樹脂層に形成される穴の形状が、液の流れる方向に狭くなる形状である
構成とした。
【００１７】
ここで、前記樹脂層に形成された穴は、液の流れ方向下流側の開口の大きさが、前記下流側に配置される金属層に形成された穴の開口より大きく、液の流れ方向上流側の開口の大きさが、前記上流側に配置される金属層に形成された穴の開口より小さい形状である構成とできる。
【００１８】
また、前記貫通穴は、液滴を吐出するノズルが連通する個別流路側へ前記液を供給する穴である構成とできる。この場合、前記流路形成部材が前記個別流路の１つの壁面を形成する振動板である構成とできる。
【００１９】
また、前記流路形成部材は前記貫通穴の液の流れ方向下流側の金属層が耐アルカリ性を有する構成とできる。
【００２０】
また、前記流路形成部材の金属層がステンレスで、樹脂層がポリイミドで構成されている構成とできる。
【００２１】
また、前記流路形成部材の前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層が銅又はアルミであり、前記貫通穴の液の流れ方向下流側の金属層がステンレスであり、樹脂層がポリイミドで構成されている構成とできる。
【００２２】
また、前記流路形成部材の前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層の表面が無機材料の膜に覆われており、前記無機材料の膜が前記樹脂層と接している構成とできる。
【００２３】
また、前記流路形成部材の前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層の穴の断面形状が液の流れ方向下流側に向けて開口断面積が狭くなるＲ形状又はテーパ形状となっている構成とできる。
【００２４】
また、前記流路形成部材は前記貫通穴の液の流れ方向上流側の金属層の表面から、下流側の金属層の穴の内壁にかけて、無機膜に覆われている構成とできる。
【００２５】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材に対し、
前記液の流れ方向下流側の金属層にエッチングによって穴を加工する工程と、
前記液の流れ方向下流側の金属層にエッチングによって穴を加工する工程と、
前記液の流れ方向下流側の金属層をマスクパターンとして前記樹脂層にエッチングによって穴を加工する工程と
を行う構成とした。
【００２６】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている構成とした。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材を使用した流路形成部材における樹脂層に形成される穴の形状が、液の流れる方向に狭くなる形状であるので、樹脂層の部分での気泡の滞留が低減して、安定した滴吐出特性が得られるようになる。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、液の流れ方向下流側の金属層をマスクパターンとして樹脂層にエッチングによって穴を加工するので、金属層の穴と樹脂層の穴との開口の大きさの関係を確実に保つことができる。
【００２９】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出を行うことができ、高画質画像を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体吐出ヘッドの一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は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じく液室長手方向（ノズル並び方向と直交する方向）に沿う断面説明図、図３は同じく液室短手方向（ノズル並び方向）に沿う断面説明図である。
【００３１】
この液体吐出ヘッドは、流路板（流路部材）１と、この流路板１の下面に接合した振動板部材２と、流路板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出するノズル４が連通する個別流路としての加圧液室（圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、加圧液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、ダンパ室１８を形成している。
【００３２】
ここで、流路板１は、ＳＵＳ基板を用いて、各加圧液室６、流体抵抗部７、ダンパ室１８などの開口（貫通穴）をそれぞれ形成している。なお、例えば、加圧液室６は流路板１、振動板２及びノズル板３で画成され、流路板１の加圧液室６を形成する部分は貫通穴であるが、「流路板の加圧液室」というように表現する。また、流路板１は２枚のＳＵＳ基板を接合して構成しているが図示を簡略化している。
【００３３】
振動板部材２は、本発明における流路形成部材であり、加圧液室６と反対側から、金属層からなる第１層２１と、中間層である樹脂層からなる第２層２２と、金属層からなる第３層２２とを順次積層した３層構造の積層部材で形成したものである。
【００３４】
ノズル板３は、各加圧液室６に対応して多数のノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル４の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３５】
また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、記録液物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、記録液の滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３６】
そして、振動板部材２には、図２に示すように、各加圧液室６に対応して第２層２２で形成したダイアフラム部２Ａの中央部に第１層２１で形成した凸部２２を形成し、この凸部２Ｂに圧力発生手段（アクチュエータ手段）を構成する圧電素子部材１２の駆動圧電素子柱１２Ａをそれぞれ接合している。また、各加圧液室６の隔壁部６１に対応して３層構造部分（厚肉部２Ｃ）に圧電素子部材１２の非駆動圧電素子柱１２Ｂを接合している。
【００３７】
圧電素子部材１２はハーフカットのダイシングによるスリット加工を施して櫛歯状に駆動圧電素子柱１２Ａと非駆動圧電素子柱１２Ｂに分割して形成したもので、非駆動圧電素子柱１２Ｂも圧電素子であるが駆動電圧を印加しないために単なる支柱となっている。この積層型圧電素子部材１２はベース部材１５に接合している。
【００３８】
なお、圧電素子部材１２は、例えば厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極、共通電極に電気的に接続し、これらの電極にＦＰＣケーブル１６を介して駆動信号を供給するようにしている。
【００３９】
また、圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子部材１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。
【００４０】
さらに、振動板部材２の周囲には例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を接着剤で接合している。
【００４１】
このフレーム部材１７には、各加圧液室６にインクを供給する共通液室８を形成し、共通液室８から振動板部材２に形成した供給口となる貫通穴９を介して加圧液室６にインクが供給される。なお、フレーム部材１７には共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給口１９も形成される。
【００４２】
また、加圧液室６の壁面を形成する部材である振動板部材２の第２層２Ｂで共通液室８の一部の壁面をなすダンパ面１８ａを形成し、ダンパ面１８ａに対応して流路板１でダンパ室１８を形成している。
【００４３】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱１２Ａが収縮し、振動板部材２が下降して加圧液室６の容積が膨張することで、加圧液室６内にインクが流入し、その後圧電素子１２に印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材２をノズル４方向に変形させて加圧液室６の容積／体積を収縮させることにより、加圧液室６内のインクが加圧され、ノズル４からインクの滴が吐出（噴射）される。
【００４４】
そして、駆動圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材２が初期位置に復元し、加圧液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室８から加圧液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００４５】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
【００４６】
次に、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４ないし図７を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの振動板部材の底面説明図、図５は同じく側面説明図、図６は同じく要部拡大平面説明図、図７は図６のＸ−Ｘ線に沿う断面説明図である。
この振動板部材２は、前述したように、金属層からなる第１層２１と、中間層である樹脂層からなる第２層２２と、金属層からなる第３層２２とを順次積層した３層構造の積層部材で形成したものである。
【００４７】
ここで、この振動板部材２としては、第１層２１が銅、第３層２３がステンレス鋼、第２層２２がポリイミドで構成されたもの、或いは、第１層２１及び第３層２３がステンレス鋼、第２層２２がポリイミドで構成されたものなどを用いることができる。第１層２１が銅で形成されている場合には、前述したダイアフラム部２Ａの凸部２Ｂを高い精度で形成し易くなる。また、第１層２１もステンレス鋼で形成されている場合は、高周波振動にも耐久性のある安定した吐出特性が得られる。また、第２層２２は耐アルカリ性を有するステンレス鋼とすることでインクに対する耐液性が向上する。
【００４８】
また、振動板部材２を形成する中間層として第１層２１の厚みは１０〜３０μｍ、第２層２２の厚みは５〜１０μｍ、第２層２２の厚みは１０〜２５μｍ程度のものを使用しているが、ダイアフラム部２Ａやダンパ面１８ａを形成する第２層２２の膜厚は１０μｍ程度が好ましい。
【００４９】
そして、この振動板部材２には共通液室８から加圧液室６側へインクを供給する供給口となる貫通穴９が形成されている。この供給口となる貫通穴９は、第１層２１に形成された穴（貫通穴）１０１と、第２層２２に形成された穴（貫通穴）１０２と、第３層２３に形成された穴（貫通穴）１０３とで構成されている。
【００５０】
ここで、第２層２２（樹脂層）に形成される穴１０２の形状は、インクの流れる方向に狭くなる形状（ここでは、壁面１０２ａを断面形状で下流側に向かって狭くなるテーパ形状）としている。
【００５１】
これにより、第１層２１側の共通液室８から第３層２３側の加圧液室６（又は加圧液室６に通じる流路）にインクが流れるときに、樹脂層である第２層２２と第１層２１や第３層２３との間で段差部がないので、スムーズなインクの流れが得られて、気泡が滞留することが低減ないし防止され、安定した滴吐出特性が得られる。
【００５２】
また、第２層２２（樹脂層）に形成される穴１０２は、インクの流れ方向下流側の開口（インクの流れ方向と直交する方向の開口断面積）の大きさが、下流側に配置される第３層２３（金属層）に形成された穴１０３の開口より大きく、インクの流れ方向上流側の開口の大きさが、インクの流れ方向上流側に配置される第１層２１（金属層）に形成された穴１０１の開口より小さい形状である。
【００５３】
つまり、貫通穴９のインクの流れと直交する方向の断面形状を図６に略矩形状として、ノズル配列方向と直交する方向を幅とするとき、第１層２１の穴１０１の幅Ｄ１、第２層２２の穴１０２の幅Ｄ２、第３層２３の穴１０３の幅Ｄ３は、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係に形成している。なお、第２層２２の穴１０２は断面テーパ状に形成されているので、幅Ｄ２は第１層２１側では最も広い部分の幅、第３層２３側では最も狭い部分の幅を意味している。
【００５４】
第１層２１の穴１０１、第２層２２の穴１０２及び第３層２３の穴１０３の大きさを上記のような関係とすることによって、第１層２１及び第３層２３をエッチングする場合のマスク位置ズレが生じても段差部を低減して気泡滞留を抑制することができる。この場合、第１層２１の穴１０１は、流体抵抗を可能な限り小さくする必要があるために、比較的大きな穴形状とする。
【００５５】
なお、振動板部材２を形成する第１層２１の残存部分２１ａや第３層２３の残存部分２３ａなどの柱状部分は、フレーム部材１７や流路板１と接合されることで、共通液室８の壁面の一部や加圧液室６の壁面の一部を形成することになる。
【００５６】
また、この振動板部材２の貫通穴９を構成する第１層２１の穴１０１、第２層２２の穴１０２及び第３層２３の穴１０３は、いずれもリソグラフィ技術を使ったウエットエッチング加工で形成しているが、その詳細については後述する。
【００５７】
ここで、エッチングでの加工はバリやかえりをなくすために有効であるが、上述したように金属層と樹脂層の複合積層部材では、同時に両者をエッチング加工をすることができないので、３層構造であれば、両面の金属層をエッチングして開口した後で樹脂層をエッチング加工で開口する必要が生じる。この場合、両面の金属層のエッチングの際には、どうしても両面のエッチングマスク位置に位置合わせの誤差が生じるため、２つの金属層に同径の穴を加工すると、穴のつなぎ部（樹脂層）に段差を生じることになり、このような段差は気泡トラップの原因となってしまう。
【００５８】
そこで、上記実施形態で説明したように、インクの流れ方向下流側の金属膜（第３層２３）の穴径を上流側の金属膜（第１層２１）の穴径よりも小さくすることで、マスク位置ズレが生じても、常に下流側の金属膜の穴が上流側の金属膜の穴内に配置されるようにすることできるとともに、その穴間の段差を中間層となる樹脂層（第２層２２）の径を下流側に狭く形成することによって、段差部への気泡滞留を抑制することができる。
【００５９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同ヘッドの振動板部材のノズル配列方向における貫通穴部分の断面説明図、図９は同じく底面説明図である。
この実施形態では、貫通穴９は円形状として、第１層２１の穴１０１の径、第２層２２の穴１０２の径、第３層２３の穴１０３の径を、前記実施形態と同様に、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３としたとき、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係に形成している。
【００６０】
そして、この実施形態では、第１層２１の穴１０１は壁面１０１ａが第２層２２の穴１０２側に向かって（インクの流れ方向下流側に向かって）て狭まるケーパ形状に形成し、第２層２２の穴１０２も壁面１０２ａが第３層２３の穴１０３側に向かって（インクの流れ方向下流側に向かって）て狭まるケーパ形状に形成しているのに対し、第３層２３の穴１０３は壁面１０３ａがインクの流れ方向下流側に向かって広がるケーパ形状に形成している。これにより、更に気泡が排除され易くなり、流路内に気泡が残らないようになる。
【００６１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドの振動板部材のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。
この実施形態では、振動板部材２の液室６と反対側の表面に無機材料の膜（無機膜）２４を成膜し、樹脂層である第２層２２のダイアフラム部２Ａの部分及び第１層２１の穴１０１の壁面部分を無機膜２４で被覆している。
【００６２】
つまり、一般に、樹脂材料は透湿性を持ち、加圧液室６内のインクが乾燥し、凝固するという現象が生じ、ヘッドのインク詰まりの原因となる。これを防ぐため、樹脂層である第２層２２のみとなるダイアフラム部２Ａの面外側（液室６と反対側）を無機膜２４覆い、加圧液室６内のインクの乾燥、凝固を防止している。
【００６３】
また、振動板部材２の第１層２１としてエッチング加工性の良い銅やアルミを用いた場合、インクに対する耐性（耐液性）を持っていないため、供給口となる貫通穴９の内壁面がインクに晒されていると、インクによって溶出してしまう。そこで、第１層２１の穴１０１の壁面部分を無機膜２４で覆うことで、無機膜２４に耐接液膜としての機能を持たせ、第１層２１のインクによる溶出を防止している。
【００６４】
なお、無機膜２４の材料としては、透湿を防止できる透湿度の小さいものが良く、かつ、耐接液性を持っているものが良い。また、ダイアフラム部２Ａの機能を損なわないためにも、ヤング率の小さいチタンやニオブなどが好ましい。
【００６５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドの振動板部材のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。
この実施形態では、前記第３実施形態において、振動板部材２の第１層２１の穴１０１は壁面１０１ａが第２層２２の穴１０２側に向かって（インクの流れ方向下流側に向かって）て狭まるケーパ形状に形成している（前記第２実施形態と同様）。
【００６６】
つまり、第１層２１の穴１０１の内壁面１０１ａが第３実施形態のように垂直壁（インクの流れる方向と平行な壁面）であると、無機膜２４で第１層２１の穴１０１の内壁面１０１ａまで完全に被覆するには、膜厚を多めに設定するしなければならなくなる。そこで、第１層２１の穴１０１の内壁面１０１ａをテーパ形状（又はＲ形状でもよい。）とすることによって、薄い膜厚でも内壁面１０１ａを完全に被覆できるようになる。
【００６７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッドの振動板部材のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。
この実施形態では、前記第４実施形態において、貫通穴９のすべての壁面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａを無機膜２４で覆っている。
【００６８】
つまり、振動板部材２を形成する積層部材は、各層２１、２２、２３を極薄い接着剤で接着して作製されるため、この接着剤（図示していない）もインクに対する耐液性を持っていなければ十分な信頼性を得られない。しかしながら、この接着剤は、金属と樹脂という異種材料を強固に接着するものである必要があり、また、第１層２１や第３層２３をエッチング加工するときに、エッチング液によってアタックを受け、インクに対する耐性が変化することも考慮すると、選定が非常に困難である。そこで、無機膜２４によって、各層２１、２２、２３の接合部分における接着剤露出部を覆うことにより、耐液性を考慮する必要がなくなり、接着強度だけを考慮すれば良くなり、接着剤の選定が容易になる。
【００６９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一実施形態として前記第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材を製造する工程について図１３を参照して説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように金属層からなる第１層２１と、中間層である樹脂層からなる第２層２２と、金属層からなる第３層２２とを順次積層した３層構造の積層部材３０を準備し、同図（ｂ）に示すように、第１層２１表面にマスク３１を形成し、パターニングを行い、エッチングによって幅Ｄ１の穴１０１を形成する。次いで、同図（ｃ）に示すように、第３層２３表面にマスク３２を形成し、パターニングを行い、エッチングによって幅Ｄ３の穴１０３を形成する。なお、これらの第１層２１及び第３層２３に対するエッチング加工は両面同時エッチング加工とすることもできる。
【００７０】
次に、同図（ｄ）に示すように、第１層２１表面を穴１０１の壁面１０１ａを含めて覆うマスク３３を形成し、第３層２３をマスクとして第３層２３の穴１０３側から樹脂層である第２層２２のエッチングを行う。各層２１、２２，２３の穴径は、サイドエッチも考慮し、液が流れる方向（第１層２１から第３層２３に向かう方向）に小さくなるように形成する。最後に、同図（ｅ）に示すように、第１層２１の側からスパッタによって無機膜２４を成膜する。
【００７１】
このように、中間層に樹脂層を含み、複数の金属層を有する少なくとも３層の積層部材に対し、液の流れ方向下流側の金属層にエッチングによって穴を加工する工程と、液の流れ方向下流側の金属層にエッチングによって穴を加工する工程と、液の流れ方向下流側の金属層をマスクパターンとして樹脂層にエッチングによって穴を加工する工程とを行うことで、樹脂層の穴と液の流れ方向下流側の金属層の穴との大きさの関係を確実に保つことができる。
【００７２】
なお、上記実施形態においては、本発明を圧電型液体吐出ヘッドに適用した例で説明しているが、流路形成部材を含むヘッドであれば、サーマル型液体吐出ヘッド、静電型液体吐出ヘッド、その他の液体吐出ヘッドのいずれにも適用することができる。また、液体吐出ヘッドとしてはシリアル型画像形成装置に使用される液体吐出ヘッドだけでなく、ライン型画像形成装置に使用される液体吐出ヘッドのいずれにも適用することができる。
【００７３】
また、液体吐出ヘッドにインクを供給するカートリッジを一体化した構成のヘッド一体型カートリッジ又はカートリッジ一体型のヘッドにも同様に適用することができる。
【００７４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１５は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、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矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００７５】
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本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を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列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００７６】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、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、各色毎の記録ヘッドを備えることもできるし、４色の液滴を吐出する複数のノズルを並べたノズル列を有する１つの記録ヘッド構成とすることもできる。
【００７７】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル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。
【００７８】
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て、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、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。
【００７９】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、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とを備えるとともに、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。
【００８０】
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。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。
【００８１】
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、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００８２】
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。
【００８３】
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のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構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、増粘した記録液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。
【００８４】
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記録液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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００８５】
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２４５で案内され、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。
【００８６】
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、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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、ヘッドの信頼性が向上し、安定した記録を行うことができる。
【００８９】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態の分解斜視説明図である。
【図２】同液体吐出ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同じく液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態の振動板部材の底面説明図である。
【図５】同じく側面説明図である。
【図６】同じく要部拡大平面説明図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線に沿う断面説明図である。
【図８】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態の振動板部材のノズル配列方向における貫通穴部分の断面説明図である。
【図９】同じく底面説明図である。
【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態の振動板部材のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態の振動板部材のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態の振動板部材のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。
【図１３】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一実施形態における振動板部材を製造する工程の説明に供する断面説明図である。
【図１４】本発明に係る液体吐出ヘッドを含む本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図１５】同じく要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…流路板
２…振動板部材
３…ノズル板
４…ノズル
６…加圧液室
８…共通液室
１２…圧電素子部材
２１…第１層（金属層）
２２…第２層（中間層、樹脂層）
２３…第３層（金属層）
２４…無機膜
２３４…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
【図１】
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【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】
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【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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