記録ヘッド
【課題】熱機械アクチュエータを用いる記録ヘッドにおいて、吐出効率を向上させ、吐出方向を安定化させることにより印字品質の向上を図る。
【解決手段】第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、機械的アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、第２の層は、複数の誘電体層からなる。熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含んでいる。複数の誘電体層は、発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、発熱層の線膨張率より小さく、自由端側の誘電体層の線膨張率は、発熱層の線膨張率より大きい。あるいは、複数の誘電体層のうちの第１の誘電体層は、固定端側であって、発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、自由端側であって、発熱層に対して固定端側の第１の誘電体層と反対側に積層されてもよい。
【解決手段】第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、機械的アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、第２の層は、複数の誘電体層からなる。熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含んでいる。複数の誘電体層は、発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、発熱層の線膨張率より小さく、自由端側の誘電体層の線膨張率は、発熱層の線膨張率より大きい。あるいは、複数の誘電体層のうちの第１の誘電体層は、固定端側であって、発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、自由端側であって、発熱層に対して固定端側の第１の誘電体層と反対側に積層されてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドに関し、より詳細には、熱機械的アクチュエータによりインクを吐出し、記録を行う記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドのインク吐出方式には、熱エネルギーをインクに与えて気泡を発生させる方式、圧電素子による電気機械的アクチュエータを用いた方式などが知られており、実用化されてきた。また、近年では、熱機械的アクチュエータを用いた方式も加工の容易性と、インク組織の自由度から開発が進められている。
【０００３】
特許文献１には、片持ち梁構造の発熱層と誘電体層の２層からなる熱機械的アクチュエータを用いた記録ヘッドが開示されている。このような片持ち梁構造の発熱層と誘電体層の２層からなる熱機械的アクチュエータの例を図８（ａ）乃至（ｃ）を用いて簡単に説明する。
【０００４】
図８（ａ）は、記録ヘッド吐出部の上面図（ここで、上面図とは、インク液滴が吐出する方向から見た図をいう。）である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す記録ヘッド吐出部のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）に示す記録ヘッド吐出部から液滴が吐出する状態を説明する図である。
【０００５】
図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、シリコン基板１の上に液室２が形成され、ノズル３からインク液滴が吐出される。液室２には、熱機械的アクチュエータとしての片持ち梁（以下、「カンチレバー」という。）４が形成されている。カンチレバー４は、スリットにより２つの発熱部に分割された発熱層２０、２つの発熱部に電流を供給する配線部５（５ａ、５ｂ）及び２つの発熱部を接続する折り返し電極１１を形成する導体層、及び誘電体層２１を含んでいる。カンチレバー４は、最初に発熱層２０が形成され、該発熱層２０の上に導体層が積層され、最後に発熱層２０及び導体層の上に誘電体層２１が積層されることで形成される。誘電体層２１の線膨張率は、発熱層２０の線膨張率より小さく設定されている。なお、カンチレバー４全体は、インクに接触するため、不図示の薄い絶縁膜で覆われている。カンチレバー４の２つの発熱部が通電により発熱すると、発熱層２０と誘電体層２１の線膨張率の差により、図８（ｃ）に示されるように、カンチレバー４は上方（ノズル３側）に湾曲する。これにより、液室２に満たされたインク７は、ノズル３より液滴８となって吐出する。
【０００６】
特許文献２には、誘電体層２１が２つの発熱層２０、２０にサンドイッチ状に挟まれたカンチレバー４が開示されている。この例では、最初に、上側の発熱層２０に通電することによりカンチレバー４をノズル３とは反対方向に湾曲させる。次に、下側の発熱層２０に通電することにより、図８（ｃ）に示されるようにカンチレバー４をノズル３側に湾曲させる。このようにすることで、大きな駆動力により液滴を吐出することが可能となる。
【０００７】
また、特許文献３には、カンチレバー４の固定端９側の幅が自由端１０側の幅より大きい台形形状のカンチレバー４が開示されている。このようにすることでも大きな駆動力が得られ、液滴８を好適に吐出させることができる。
【０００８】
これらの記録ヘッド吐出部は、高密度に配列されることを可能とするために、図９に示されるように千鳥状に配列される。このような配列を採用することで、インク供給のため、液室２の幅を広くとってもノズルピッチを細かく配列することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２６０６９６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１７号公報
【特許文献３】特開２００４−８２７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような片持ち梁構造の発熱層と誘電体層からなる熱機械的アクチュエータにおける問題点に付いて、図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００１１】
図１０（ａ）に示されるように、カンチレバー４が最大に湾曲したとき、すなわち、カンチレバー４の自由端１０側が液室２の内壁天井部に最接近したとき、カンチレバー４は自由端１０側から固定端９側に傾斜した状態となる。この状態では、図中矢印Ａで示すように、液滴吐出のための圧力が固定端９側に一部逃げてしまい、吐出エネルギーを完全に利用することができず、エネルギー効率が不十分となる恐れがある。
【００１２】
また、カンチレバー４が傾斜していることで、カンチレバー４の自由端１０側は、ノズルフェイス面に対して平行とならない。したがって、ノズルフェイス面に対して垂直に吐出圧力が作用しないため、液滴８の吐出方向は、図１０（ａ）に示されるように、ノズルフェイス面垂直線に対して角度θだけ傾斜する。記録ヘッド吐出部が図９に示されるように千鳥状に配列されると、隣接する記録ヘッド吐出部のノズル３から吐出される液滴８は、図１０（ｂ）に示されるように、反対側に−θだけ傾斜する。すなわち、図１０（ａ）で示すノズルを奇数番目とすると、図１０（ｂ）に示すノズルは偶数番目に配列されるが、偶奇それぞれのノズル３から吐出される液滴の着弾点がずれる恐れがある。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものである。本発明の目的は、熱機械的アクチュエータを用いた記録ヘッドにおいて、該記録ヘッドの吐出部、延いてはノズルが高密度に配列されても吐出される液滴の着弾点のずれを無くすことができる記録ヘッドを提供することにある。本発明のさらなる目的は、熱機械的アクチュエータを用いた記録ヘッドにおいて、吐出効率の高い記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る記録ヘッドは、少なくとも１つの第１の層と、１つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記機械的アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る記録ヘッドは、なくとも１つの第１の層と、１つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記熱機械アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなり、前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、前記複数の誘電体層は、前記発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より小さく、自由端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より大きいことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る記録ヘッドは、少なくとも１つの第１の層と、２つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、２つの第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、前記第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの自由端側であって、第１の発熱層に対して固定端側の第１の誘電体層と反対側に積層されることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る記録ヘッドは、少なくとも１つの第１の層と、２つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、２つの第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、第１の誘電体層に対してさらに液滴吐出側に積層されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によれば、熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバーの最大湾曲時に液室の内壁天井部とカンチレバーの自由端部の吐出圧力作用部が平行となるため、吐出圧力の横方向への逃げを防止することができ、吐出効率を高めることができる。また、吐出圧力の作用方向と液滴吐出方向を一致させることができ、主滴、サテライト滴ともに吐出方向がノズルフェイス面に垂直で安定化させることができるので印刷品質を向上させることができる。さらに、液室を千鳥状に配列する場合では、偶奇での液滴の吐出方向差を減らすことができ、着弾点ずれを減らし、印刷品質を向上させることができる。また、熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバーの最大湾曲時の液室内壁とカンチレバーの吐出圧力作用部の間隙のインク吐出残量を小さくすることができ、気泡が発生しても気泡ごと吐出させることができるため、気泡の滞留を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施例１）
図１（ａ）ないし（ｃ）は、本発明に係る第１の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。本実施例における記録ヘッド吐出部の構造は、カンチレバー４の構成を除き図８（ａ）、（ｂ）に示す従来例と略同じ構成を有する。以下に、図１（ａ）を用いて簡単に説明する（図８（ａ）、（ｂ）参照）。
【００２０】
記録ヘッド吐出部は、シリコン基板１、該シリコン基板１の上に形成された液室を含んでいる。インク液滴は、ノズル３から吐出される。液室２には、シリコン基板１に支持される熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４が延在する。カンチレバー４は、スリットにより２つの発熱部に分割された第１の層としての発熱層２０、該２つの発熱部に電流を供給する配線部５及び２つの発熱部を接続する折り返し電極１１を形成する導体層、及び第２の層としての誘電体層２３、２４を含んでいる。
【００２１】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、図１（ａ）に示されるように、発熱層２０からなる第１の層及び第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４とからなる第２の層を含んでいる。第１の層としての発熱層２０は、抵抗体よりなり、第２の層としての誘電体層は、絶縁体よりなる。本実施例のカンチレバー４においては、第１の誘電体層２３が、発熱層２０の上面（液滴を吐出する側）であって固定端９側に部分的に積層される。また、第２の誘電体層２４は、同じく発熱層２０の上面（液滴を吐出する側）であって、自由端１０側に部分的に積層される。第１の誘電体層２３及び第２の誘電体層２４は、同じ膜厚を有している。
【００２２】
熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４の固定端９側の部分を十分大きな曲率で湾曲させるために、第２の層を構成する固定端９側の第１の誘電体層２３は、第１の層を構成する発熱層２０に対して線膨張率が十分に小さい材料が選択される。カンチレバー４の自由端１０側の部分は、曲率を小さくするために、第２の層の自由端１０側の第２の誘電体層２４は、第１の層の発熱層２０に対してあまり小さくない線膨張率の材料が選択される。すなわち、本実施例においては、第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４は、線膨張率が異なる材料が選択される。これにより、図１（ｂ）に示すように、カンチレバー４の自由端１０側の曲率は十分小さくなり、略直線状となる。したがって、カンチレバー４が最大湾曲したときでも、従来のカンチレバーと比べて液室内壁（天井部）に対してより平行に近くなる。
【００２３】
さらに、第２の層の自由端１０側の第２の誘電体層２４は、第１の層の発熱層に対してより大きい線膨張率を有することが好ましい。あるいは、自由端１０側の第２の誘電体層２４の部分に代えて、発熱層２０の上面に薄い絶縁層を挟んで線膨張率が発熱層２０より大きい金属層２７を積層させてもよい。これにより、図１（ｃ）に示されるように、カンチレバー４の自由端１０側は、ノズル３と反対側に下向きに湾曲する（ノズル３に向かって上に凸に湾曲する）。第１の誘電体層２３と金属層２７の線膨張率及び積層される占有範囲を適切に選択することにより、カンチレバー４が最大湾曲したとき、カンチレバー４の自由端１０側は、液室内壁（天井部）に対して略平行にすることができる。したがって、液室２内壁とカンチレバー４の自由端１０側（吐出圧力作用部）との間の間隙を小さくすることができ、それによりインク吐出残量を減少させることができる。また、該間隙が小さくできることで、カンチレバー４の自由端１０側により発生した気泡を同時に吐出させることができる。
【００２４】
このように熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４を構成することで、図２（ａ）に示すように、液滴８をノズルフェイス面３ａに対して垂直に吐出させることが可能となる。このことは、吐出部を千鳥状に配列したときでも、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、隣り合う吐出部からの液滴８をいずれもノズルフェイス面３ａに対して垂直に吐出させることができることを示す。すなわち、吐出部を千鳥状に配列したとき、図２（ａ）で示される吐出部を奇数番目とし、図２（ｂ）で示される吐出部を偶数番目とすると、液滴８の吐出方向を偶奇で略一致させることができる。
【００２５】
本実施例では、カンチレバー４を構成する第２の層として、線膨張率の異なる２つの誘電体層２３、２４が固定端９側から自由端１０側まで発熱層２０の上面に連続する１つの層を形成する例を示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、カンチレバー４の第２の層は、適宜選択された線膨張率の異なる３以上の誘電体層から形成されていてもよい。また、各誘電体層は、固定端９側から自由端１０側まで第１の層である発熱層２０の上面に必ずしも連続して形成されていなくてもよい。
【００２６】
（実施例２）
図３（ａ）ないし（ｃ）は、本発明に係る第２の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００２７】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、第１の実施例のカンチレバー４にさらに第２の発熱層２２を積層したものである。すなわち、本実施例におけるカンチレバー４は、第１の実施例における第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４とからなる第２の層の上面に第３の層としての第２の発熱層２２をさらに積層したものである。本実施例の場合、第１の実施例と同様、第２の誘電体層２４に代えて、金属層２７としてもよい。この場合、金属層２７と第１の発熱層２０及び第２の発熱層２２との間には薄い絶縁層が積層される。
【００２８】
このように構成することで、本実施例のカンチレバー４は、まず、第２の発熱層２２に通電し、発熱させる。カンチレバー４の固定端９側は、第２の発熱層２０に対し第１の誘電体層２３の線膨張率が小さいため、カンチレバー４の固定端９側は、図３（ｂ）に示すように、ノズル３に対して反対側に湾曲する。また、カンチレバー４の自由端１０側は、第２の発熱層２２に対し第２の誘電体層２４の線膨張率があまり小さくないため、カンチレバー４の自由端１０側は、略直線状に延びる。あるいは、第２の誘電体層２４が金属層に置き換えられた場合、金属層２７の線膨張率が大きいため、カンチレバー４の自由端１０側は、さらにノズル３側に逆に湾曲する。この時、第１の発熱層２０は、第２の層の湾曲に追随する。続いて、カンチレバー４の冷却（第２の発熱層２２を非通電とする）後、図３（ｃ）に示されるように、第１の発熱層２０に通電し、発熱させる。カンチレバー４の固定端９側は、ノズル３方向に湾曲する。また、カンチレバー４の自由端１０側は、ノズル３に対して反対側に湾曲する。カンチレバー４をこのように湾曲動作させることで、カンチレバー４の自由端１０側、すなわち、吐出圧力作用部の振幅を大きくでき、それにより、液滴８を吐出するためのより大きな吐出圧力が得られる。
【００２９】
（実施例３）
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る第３の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３０】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、第１の実施例のカンチレバー４を変形させたものである。すなわち、本実施例におけるカンチレバー４は、固定端９側が発熱層２０の上面（液滴を吐出する側）に第２の誘電体層２６が部分的に積層され、自由端１０側が発熱層２０の下面に第１の誘電体層２５が部分的に積層されることで形成されている。本実施例では、第２の層を構成する第１の誘電体層２５及び第２の誘電体層２６が、第１の層を構成する発熱層２０を挟んで反対側に積層されている。このような構造を有するカンチレバー４は、最初に、基板１上に第１の誘電体層２５が部分的に形成され、この上に発熱層２０が積層され、さらにその上に第２の誘電体層２６が部分的に積層されることで作成される。第１の誘電体層２５及び第２の誘電体層２６において、それらの材料は、発熱層２０の線膨張率より小さい材料が選択される。なお、第１の誘電体層２５及び第２の誘電体層２６は、線膨張率が同じ材料であってもよい。
【００３１】
本実施例のカンチレバー４は、このようの構成されることで、発熱層２０に通電し、発熱させると、図４（ｂ）に示されるように、カンチレバー４の固定端９側は、上方に、自由端１０側は、下方に湾曲し、上記実施例１及び２と同様の作用効果が得られる。したがって、第１の誘電体層２５と第２の誘電体層２６の線膨張率及び積層される占有範囲を適切に選択すれば、カンチレバー４が最大湾曲したとき、その自由端１０側を液室内壁（天井部）に対し平行にすることもできる。
【００３２】
（実施例４）
図５（ａ）ないし（Ｃ）は、本発明に係る第４の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３３】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、上記第３の実施例のカンチレバーの上面（液滴を吐出する側）にさらに第３の層としての第２の発熱層２２を積層させることにより形成されたものである。カンチレバー４をこのように構成することで、最初に、第２の発熱層２２に通電し、発熱させると、図５（ｂ）に示すように、カンチレバー４はノズル３と反対側に湾曲する。この場合、カンチレバー４の固定端９側の第２の発熱層２２の下に位置する第１の誘電体層２５の線膨張率は、第２の発熱層２２の線膨張率に対して十分に小さい。したがって、カンチレバー４の自由端１０側は、下方に向かって大きな変位量を得ることができる。次に、冷却後、第１の発熱層２０に通電し、発熱させると、カンチレバー４は、図５（ｃ）に示されるように、ノズル３側に湾曲する。さらに、カンチレバー４の自由端１０側は、第３の実施例と同様、ノズルフェイス面に対して平行にすることができる。本実施例におけるカンチレバー４は、第１ないし３の実施例より大きな吐出圧力を提供することができる。
【００３４】
（実施例５）
図６は、本発明に係る第５の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３５】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、第１の実施例のカンチレバー４を変形させたものである。すなわち、本実施例におけるカンチレバー４は、第１の層としての発熱層２０の上面に第２の層としての第１の誘電体層２３が積層され、さらに、その上面（液滴を吐出する側）の固定端９側に部分的に第２の誘電体層２４が積層されることで形成される。本実施例においては、第１の誘電体層２３の線膨張率は、発熱層２０に対してあまり小さくない材料が選択され、第２の誘電体層２４の線膨張率は、第１の誘電体層２３と同じか小さい材料が選択される。また、第１の誘電体層２３及び第２の誘電体層２４の膜厚は異なっていてもよい。
【００３６】
本実施例におけるカンチレバー４は、このように構成されることでカンチレバー４の固定端９側の膜厚が２層分となり、さらに誘電体層に比較的熱伝導率の低い材料を選択することにより、誘電体層内部で膜厚方向に温度分布が形成される。したがって、本実施例におけるカンチレバー４の固定端９側は、より大きな曲率で湾曲し、液滴吐出のための強い駆動力が得られる。また、カンチレバー４の自由端１０側は、第１の誘電体層２３のみであり、固定端９側に比べて曲率は小さくなり、第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、カンチレバー４の最大湾曲時、カンチレバー４の自由端１０側は、略直線状に延びることになり、液室２内壁（天井部）に対して、従来例に比べて平行に近くすることができる。さらに、第１の実施例で述べたように、カンチレバー４の自由端部１０側の部分を金属層に置き換えてもよい。
【００３７】
（実施例６）
図７は、本発明に係る第５の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３８】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、上記第４の実施例のカンチレバーの上面（液滴を吐出する側）にさらに第２の発熱層２２を積層させることにより形成されたものである。カンチレバー４をこのように構成することで、最初に、第２の発熱層２２に通電し、発熱させると、カンチレバー４はノズル３と反対側に湾曲する。次に、冷却後、第１の発熱層２０に通電し、発熱させると、カンチレバー４は、ノズル３側に湾曲する。したがって、本実施例におけるカンチレバー４は、液滴の吐出のためにより大きな吐出圧力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る第１の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第１の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、自由端側に第２の誘電体層が積層されている場合の液滴吐出を説明するための記録ヘッド吐出部の断面図である。さらに、（ｃ）は、自由端側に線膨張率の大きい金属層が積層されている場合の液滴吐出を説明するための記録ヘッド吐出部の断面図である。
【図２】図１（ａ）の本発明の第１の実施例に係る記録ヘッド吐出部が千鳥状に配列された場合、隣り合う記録ヘッドから液滴が吐出する状態を説明する図である。（ａ）は、千鳥状に配列された記録ヘッド吐出部のうち、奇数番目に配列される記録ヘッド吐出部からの液滴の吐出を示す。（ｂ）は、偶数番目に配列される記録ヘッド吐出部の液滴の吐出を示す。
【図３】本発明に係る第２の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第２の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズルと反対側に湾曲させた状態を示す。さらに、（ｃ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図４】本発明に係る第３の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第２の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図５】本発明に係る第４の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第４の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズルと反対側に湾曲させた状態を示す。さらに、（ｃ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図６】本発明に係る第５の実施例を説明するための図であり、該第５の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。
【図７】本発明に係る第６の実施例を説明するための図であり、該第６の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。
【図８】従来の記録ヘッド吐出部の図であり、（ａ）は、上面図であり、（ｂ）は、断面図であり、（ｃ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図９】従来または本発明に係る記録ヘッド吐出部を千鳥状に配列した状態を明瞭に示す上面図である。
【図１０】千鳥状に配列された従来の記録ヘッド吐出部からの液滴の吐出を説明するための図である。（ａ）は、千鳥状に配列された記録ヘッド吐出部のうち、奇数番目に配列される記録ヘッド吐出部からの液滴の吐出を示す。（ｂ）は、偶数番目に配列される記録ヘッド吐出部の液滴の吐出を示す。
【符号の説明】
【００４０】
４ 熱機械的アクチュエータ（カンチレバー）
８ 液滴
９ （熱機械的アクチュエータの）固定端
１０ （熱機械的アクチュエータの）自由端
２０ （第１の）発熱層
２２ 第２の発熱層
２３、２５ 第１の誘電体層
２４、２６ 第２の誘電体層
２７ 金属層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドに関し、より詳細には、熱機械的アクチュエータによりインクを吐出し、記録を行う記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドのインク吐出方式には、熱エネルギーをインクに与えて気泡を発生させる方式、圧電素子による電気機械的アクチュエータを用いた方式などが知られており、実用化されてきた。また、近年では、熱機械的アクチュエータを用いた方式も加工の容易性と、インク組織の自由度から開発が進められている。
【０００３】
特許文献１には、片持ち梁構造の発熱層と誘電体層の２層からなる熱機械的アクチュエータを用いた記録ヘッドが開示されている。このような片持ち梁構造の発熱層と誘電体層の２層からなる熱機械的アクチュエータの例を図８（ａ）乃至（ｃ）を用いて簡単に説明する。
【０００４】
図８（ａ）は、記録ヘッド吐出部の上面図（ここで、上面図とは、インク液滴が吐出する方向から見た図をいう。）である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す記録ヘッド吐出部のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）、（ｂ）に示す記録ヘッド吐出部から液滴が吐出する状態を説明する図である。
【０００５】
図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、シリコン基板１の上に液室２が形成され、ノズル３からインク液滴が吐出される。液室２には、熱機械的アクチュエータとしての片持ち梁（以下、「カンチレバー」という。）４が形成されている。カンチレバー４は、スリットにより２つの発熱部に分割された発熱層２０、２つの発熱部に電流を供給する配線部５（５ａ、５ｂ）及び２つの発熱部を接続する折り返し電極１１を形成する導体層、及び誘電体層２１を含んでいる。カンチレバー４は、最初に発熱層２０が形成され、該発熱層２０の上に導体層が積層され、最後に発熱層２０及び導体層の上に誘電体層２１が積層されることで形成される。誘電体層２１の線膨張率は、発熱層２０の線膨張率より小さく設定されている。なお、カンチレバー４全体は、インクに接触するため、不図示の薄い絶縁膜で覆われている。カンチレバー４の２つの発熱部が通電により発熱すると、発熱層２０と誘電体層２１の線膨張率の差により、図８（ｃ）に示されるように、カンチレバー４は上方（ノズル３側）に湾曲する。これにより、液室２に満たされたインク７は、ノズル３より液滴８となって吐出する。
【０００６】
特許文献２には、誘電体層２１が２つの発熱層２０、２０にサンドイッチ状に挟まれたカンチレバー４が開示されている。この例では、最初に、上側の発熱層２０に通電することによりカンチレバー４をノズル３とは反対方向に湾曲させる。次に、下側の発熱層２０に通電することにより、図８（ｃ）に示されるようにカンチレバー４をノズル３側に湾曲させる。このようにすることで、大きな駆動力により液滴を吐出することが可能となる。
【０００７】
また、特許文献３には、カンチレバー４の固定端９側の幅が自由端１０側の幅より大きい台形形状のカンチレバー４が開示されている。このようにすることでも大きな駆動力が得られ、液滴８を好適に吐出させることができる。
【０００８】
これらの記録ヘッド吐出部は、高密度に配列されることを可能とするために、図９に示されるように千鳥状に配列される。このような配列を採用することで、インク供給のため、液室２の幅を広くとってもノズルピッチを細かく配列することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２６０６９６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１７号公報
【特許文献３】特開２００４−８２７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような片持ち梁構造の発熱層と誘電体層からなる熱機械的アクチュエータにおける問題点に付いて、図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００１１】
図１０（ａ）に示されるように、カンチレバー４が最大に湾曲したとき、すなわち、カンチレバー４の自由端１０側が液室２の内壁天井部に最接近したとき、カンチレバー４は自由端１０側から固定端９側に傾斜した状態となる。この状態では、図中矢印Ａで示すように、液滴吐出のための圧力が固定端９側に一部逃げてしまい、吐出エネルギーを完全に利用することができず、エネルギー効率が不十分となる恐れがある。
【００１２】
また、カンチレバー４が傾斜していることで、カンチレバー４の自由端１０側は、ノズルフェイス面に対して平行とならない。したがって、ノズルフェイス面に対して垂直に吐出圧力が作用しないため、液滴８の吐出方向は、図１０（ａ）に示されるように、ノズルフェイス面垂直線に対して角度θだけ傾斜する。記録ヘッド吐出部が図９に示されるように千鳥状に配列されると、隣接する記録ヘッド吐出部のノズル３から吐出される液滴８は、図１０（ｂ）に示されるように、反対側に−θだけ傾斜する。すなわち、図１０（ａ）で示すノズルを奇数番目とすると、図１０（ｂ）に示すノズルは偶数番目に配列されるが、偶奇それぞれのノズル３から吐出される液滴の着弾点がずれる恐れがある。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものである。本発明の目的は、熱機械的アクチュエータを用いた記録ヘッドにおいて、該記録ヘッドの吐出部、延いてはノズルが高密度に配列されても吐出される液滴の着弾点のずれを無くすことができる記録ヘッドを提供することにある。本発明のさらなる目的は、熱機械的アクチュエータを用いた記録ヘッドにおいて、吐出効率の高い記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る記録ヘッドは、少なくとも１つの第１の層と、１つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記機械的アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る記録ヘッドは、なくとも１つの第１の層と、１つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記熱機械アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなり、前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、前記複数の誘電体層は、前記発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より小さく、自由端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より大きいことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る記録ヘッドは、少なくとも１つの第１の層と、２つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、２つの第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、前記第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの自由端側であって、第１の発熱層に対して固定端側の第１の誘電体層と反対側に積層されることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る記録ヘッドは、少なくとも１つの第１の層と、２つの第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、２つの第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、第１の誘電体層に対してさらに液滴吐出側に積層されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によれば、熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバーの最大湾曲時に液室の内壁天井部とカンチレバーの自由端部の吐出圧力作用部が平行となるため、吐出圧力の横方向への逃げを防止することができ、吐出効率を高めることができる。また、吐出圧力の作用方向と液滴吐出方向を一致させることができ、主滴、サテライト滴ともに吐出方向がノズルフェイス面に垂直で安定化させることができるので印刷品質を向上させることができる。さらに、液室を千鳥状に配列する場合では、偶奇での液滴の吐出方向差を減らすことができ、着弾点ずれを減らし、印刷品質を向上させることができる。また、熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバーの最大湾曲時の液室内壁とカンチレバーの吐出圧力作用部の間隙のインク吐出残量を小さくすることができ、気泡が発生しても気泡ごと吐出させることができるため、気泡の滞留を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施例１）
図１（ａ）ないし（ｃ）は、本発明に係る第１の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。本実施例における記録ヘッド吐出部の構造は、カンチレバー４の構成を除き図８（ａ）、（ｂ）に示す従来例と略同じ構成を有する。以下に、図１（ａ）を用いて簡単に説明する（図８（ａ）、（ｂ）参照）。
【００２０】
記録ヘッド吐出部は、シリコン基板１、該シリコン基板１の上に形成された液室を含んでいる。インク液滴は、ノズル３から吐出される。液室２には、シリコン基板１に支持される熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４が延在する。カンチレバー４は、スリットにより２つの発熱部に分割された第１の層としての発熱層２０、該２つの発熱部に電流を供給する配線部５及び２つの発熱部を接続する折り返し電極１１を形成する導体層、及び第２の層としての誘電体層２３、２４を含んでいる。
【００２１】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、図１（ａ）に示されるように、発熱層２０からなる第１の層及び第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４とからなる第２の層を含んでいる。第１の層としての発熱層２０は、抵抗体よりなり、第２の層としての誘電体層は、絶縁体よりなる。本実施例のカンチレバー４においては、第１の誘電体層２３が、発熱層２０の上面（液滴を吐出する側）であって固定端９側に部分的に積層される。また、第２の誘電体層２４は、同じく発熱層２０の上面（液滴を吐出する側）であって、自由端１０側に部分的に積層される。第１の誘電体層２３及び第２の誘電体層２４は、同じ膜厚を有している。
【００２２】
熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４の固定端９側の部分を十分大きな曲率で湾曲させるために、第２の層を構成する固定端９側の第１の誘電体層２３は、第１の層を構成する発熱層２０に対して線膨張率が十分に小さい材料が選択される。カンチレバー４の自由端１０側の部分は、曲率を小さくするために、第２の層の自由端１０側の第２の誘電体層２４は、第１の層の発熱層２０に対してあまり小さくない線膨張率の材料が選択される。すなわち、本実施例においては、第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４は、線膨張率が異なる材料が選択される。これにより、図１（ｂ）に示すように、カンチレバー４の自由端１０側の曲率は十分小さくなり、略直線状となる。したがって、カンチレバー４が最大湾曲したときでも、従来のカンチレバーと比べて液室内壁（天井部）に対してより平行に近くなる。
【００２３】
さらに、第２の層の自由端１０側の第２の誘電体層２４は、第１の層の発熱層に対してより大きい線膨張率を有することが好ましい。あるいは、自由端１０側の第２の誘電体層２４の部分に代えて、発熱層２０の上面に薄い絶縁層を挟んで線膨張率が発熱層２０より大きい金属層２７を積層させてもよい。これにより、図１（ｃ）に示されるように、カンチレバー４の自由端１０側は、ノズル３と反対側に下向きに湾曲する（ノズル３に向かって上に凸に湾曲する）。第１の誘電体層２３と金属層２７の線膨張率及び積層される占有範囲を適切に選択することにより、カンチレバー４が最大湾曲したとき、カンチレバー４の自由端１０側は、液室内壁（天井部）に対して略平行にすることができる。したがって、液室２内壁とカンチレバー４の自由端１０側（吐出圧力作用部）との間の間隙を小さくすることができ、それによりインク吐出残量を減少させることができる。また、該間隙が小さくできることで、カンチレバー４の自由端１０側により発生した気泡を同時に吐出させることができる。
【００２４】
このように熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４を構成することで、図２（ａ）に示すように、液滴８をノズルフェイス面３ａに対して垂直に吐出させることが可能となる。このことは、吐出部を千鳥状に配列したときでも、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、隣り合う吐出部からの液滴８をいずれもノズルフェイス面３ａに対して垂直に吐出させることができることを示す。すなわち、吐出部を千鳥状に配列したとき、図２（ａ）で示される吐出部を奇数番目とし、図２（ｂ）で示される吐出部を偶数番目とすると、液滴８の吐出方向を偶奇で略一致させることができる。
【００２５】
本実施例では、カンチレバー４を構成する第２の層として、線膨張率の異なる２つの誘電体層２３、２４が固定端９側から自由端１０側まで発熱層２０の上面に連続する１つの層を形成する例を示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、カンチレバー４の第２の層は、適宜選択された線膨張率の異なる３以上の誘電体層から形成されていてもよい。また、各誘電体層は、固定端９側から自由端１０側まで第１の層である発熱層２０の上面に必ずしも連続して形成されていなくてもよい。
【００２６】
（実施例２）
図３（ａ）ないし（ｃ）は、本発明に係る第２の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００２７】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、第１の実施例のカンチレバー４にさらに第２の発熱層２２を積層したものである。すなわち、本実施例におけるカンチレバー４は、第１の実施例における第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４とからなる第２の層の上面に第３の層としての第２の発熱層２２をさらに積層したものである。本実施例の場合、第１の実施例と同様、第２の誘電体層２４に代えて、金属層２７としてもよい。この場合、金属層２７と第１の発熱層２０及び第２の発熱層２２との間には薄い絶縁層が積層される。
【００２８】
このように構成することで、本実施例のカンチレバー４は、まず、第２の発熱層２２に通電し、発熱させる。カンチレバー４の固定端９側は、第２の発熱層２０に対し第１の誘電体層２３の線膨張率が小さいため、カンチレバー４の固定端９側は、図３（ｂ）に示すように、ノズル３に対して反対側に湾曲する。また、カンチレバー４の自由端１０側は、第２の発熱層２２に対し第２の誘電体層２４の線膨張率があまり小さくないため、カンチレバー４の自由端１０側は、略直線状に延びる。あるいは、第２の誘電体層２４が金属層に置き換えられた場合、金属層２７の線膨張率が大きいため、カンチレバー４の自由端１０側は、さらにノズル３側に逆に湾曲する。この時、第１の発熱層２０は、第２の層の湾曲に追随する。続いて、カンチレバー４の冷却（第２の発熱層２２を非通電とする）後、図３（ｃ）に示されるように、第１の発熱層２０に通電し、発熱させる。カンチレバー４の固定端９側は、ノズル３方向に湾曲する。また、カンチレバー４の自由端１０側は、ノズル３に対して反対側に湾曲する。カンチレバー４をこのように湾曲動作させることで、カンチレバー４の自由端１０側、すなわち、吐出圧力作用部の振幅を大きくでき、それにより、液滴８を吐出するためのより大きな吐出圧力が得られる。
【００２９】
（実施例３）
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る第３の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３０】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、第１の実施例のカンチレバー４を変形させたものである。すなわち、本実施例におけるカンチレバー４は、固定端９側が発熱層２０の上面（液滴を吐出する側）に第２の誘電体層２６が部分的に積層され、自由端１０側が発熱層２０の下面に第１の誘電体層２５が部分的に積層されることで形成されている。本実施例では、第２の層を構成する第１の誘電体層２５及び第２の誘電体層２６が、第１の層を構成する発熱層２０を挟んで反対側に積層されている。このような構造を有するカンチレバー４は、最初に、基板１上に第１の誘電体層２５が部分的に形成され、この上に発熱層２０が積層され、さらにその上に第２の誘電体層２６が部分的に積層されることで作成される。第１の誘電体層２５及び第２の誘電体層２６において、それらの材料は、発熱層２０の線膨張率より小さい材料が選択される。なお、第１の誘電体層２５及び第２の誘電体層２６は、線膨張率が同じ材料であってもよい。
【００３１】
本実施例のカンチレバー４は、このようの構成されることで、発熱層２０に通電し、発熱させると、図４（ｂ）に示されるように、カンチレバー４の固定端９側は、上方に、自由端１０側は、下方に湾曲し、上記実施例１及び２と同様の作用効果が得られる。したがって、第１の誘電体層２５と第２の誘電体層２６の線膨張率及び積層される占有範囲を適切に選択すれば、カンチレバー４が最大湾曲したとき、その自由端１０側を液室内壁（天井部）に対し平行にすることもできる。
【００３２】
（実施例４）
図５（ａ）ないし（Ｃ）は、本発明に係る第４の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３３】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、上記第３の実施例のカンチレバーの上面（液滴を吐出する側）にさらに第３の層としての第２の発熱層２２を積層させることにより形成されたものである。カンチレバー４をこのように構成することで、最初に、第２の発熱層２２に通電し、発熱させると、図５（ｂ）に示すように、カンチレバー４はノズル３と反対側に湾曲する。この場合、カンチレバー４の固定端９側の第２の発熱層２２の下に位置する第１の誘電体層２５の線膨張率は、第２の発熱層２２の線膨張率に対して十分に小さい。したがって、カンチレバー４の自由端１０側は、下方に向かって大きな変位量を得ることができる。次に、冷却後、第１の発熱層２０に通電し、発熱させると、カンチレバー４は、図５（ｃ）に示されるように、ノズル３側に湾曲する。さらに、カンチレバー４の自由端１０側は、第３の実施例と同様、ノズルフェイス面に対して平行にすることができる。本実施例におけるカンチレバー４は、第１ないし３の実施例より大きな吐出圧力を提供することができる。
【００３４】
（実施例５）
図６は、本発明に係る第５の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３５】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、第１の実施例のカンチレバー４を変形させたものである。すなわち、本実施例におけるカンチレバー４は、第１の層としての発熱層２０の上面に第２の層としての第１の誘電体層２３が積層され、さらに、その上面（液滴を吐出する側）の固定端９側に部分的に第２の誘電体層２４が積層されることで形成される。本実施例においては、第１の誘電体層２３の線膨張率は、発熱層２０に対してあまり小さくない材料が選択され、第２の誘電体層２４の線膨張率は、第１の誘電体層２３と同じか小さい材料が選択される。また、第１の誘電体層２３及び第２の誘電体層２４の膜厚は異なっていてもよい。
【００３６】
本実施例におけるカンチレバー４は、このように構成されることでカンチレバー４の固定端９側の膜厚が２層分となり、さらに誘電体層に比較的熱伝導率の低い材料を選択することにより、誘電体層内部で膜厚方向に温度分布が形成される。したがって、本実施例におけるカンチレバー４の固定端９側は、より大きな曲率で湾曲し、液滴吐出のための強い駆動力が得られる。また、カンチレバー４の自由端１０側は、第１の誘電体層２３のみであり、固定端９側に比べて曲率は小さくなり、第１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、カンチレバー４の最大湾曲時、カンチレバー４の自由端１０側は、略直線状に延びることになり、液室２内壁（天井部）に対して、従来例に比べて平行に近くすることができる。さらに、第１の実施例で述べたように、カンチレバー４の自由端部１０側の部分を金属層に置き換えてもよい。
【００３７】
（実施例６）
図７は、本発明に係る第５の実施例を説明する記録ヘッドの吐出部の断面図である。
【００３８】
本実施例における熱機械的アクチュエータとしてのカンチレバー４は、上記第４の実施例のカンチレバーの上面（液滴を吐出する側）にさらに第２の発熱層２２を積層させることにより形成されたものである。カンチレバー４をこのように構成することで、最初に、第２の発熱層２２に通電し、発熱させると、カンチレバー４はノズル３と反対側に湾曲する。次に、冷却後、第１の発熱層２０に通電し、発熱させると、カンチレバー４は、ノズル３側に湾曲する。したがって、本実施例におけるカンチレバー４は、液滴の吐出のためにより大きな吐出圧力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る第１の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第１の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、自由端側に第２の誘電体層が積層されている場合の液滴吐出を説明するための記録ヘッド吐出部の断面図である。さらに、（ｃ）は、自由端側に線膨張率の大きい金属層が積層されている場合の液滴吐出を説明するための記録ヘッド吐出部の断面図である。
【図２】図１（ａ）の本発明の第１の実施例に係る記録ヘッド吐出部が千鳥状に配列された場合、隣り合う記録ヘッドから液滴が吐出する状態を説明する図である。（ａ）は、千鳥状に配列された記録ヘッド吐出部のうち、奇数番目に配列される記録ヘッド吐出部からの液滴の吐出を示す。（ｂ）は、偶数番目に配列される記録ヘッド吐出部の液滴の吐出を示す。
【図３】本発明に係る第２の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第２の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズルと反対側に湾曲させた状態を示す。さらに、（ｃ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図４】本発明に係る第３の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第２の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図５】本発明に係る第４の実施例を説明するための図であり、（ａ）は、第４の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。また、（ｂ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズルと反対側に湾曲させた状態を示す。さらに、（ｃ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図６】本発明に係る第５の実施例を説明するための図であり、該第５の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。
【図７】本発明に係る第６の実施例を説明するための図であり、該第６の実施例に係る記録ヘッド吐出部の断面図である。
【図８】従来の記録ヘッド吐出部の図であり、（ａ）は、上面図であり、（ｂ）は、断面図であり、（ｃ）は、熱機械的アクチュエータの自由端側をノズル側に湾曲させ、液滴が吐出される状態を示す。
【図９】従来または本発明に係る記録ヘッド吐出部を千鳥状に配列した状態を明瞭に示す上面図である。
【図１０】千鳥状に配列された従来の記録ヘッド吐出部からの液滴の吐出を説明するための図である。（ａ）は、千鳥状に配列された記録ヘッド吐出部のうち、奇数番目に配列される記録ヘッド吐出部からの液滴の吐出を示す。（ｂ）は、偶数番目に配列される記録ヘッド吐出部の液滴の吐出を示す。
【符号の説明】
【００４０】
４ 熱機械的アクチュエータ（カンチレバー）
８ 液滴
９ （熱機械的アクチュエータの）固定端
１０ （熱機械的アクチュエータの）自由端
２０ （第１の）発熱層
２２ 第２の発熱層
２３、２５ 第１の誘電体層
２４、２６ 第２の誘電体層
２７ 金属層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記機械的アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、前記複数の誘電体層は、前記発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、自由端側の誘電体層の線膨張率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記熱機械アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなり、
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、前記複数の誘電体層は、前記発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より小さく、自由端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より大きいことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項４】
前記機械的アクチュエータの第２の層を形成する複数の誘電体層のうち、自由端側の誘電体層には、当該誘電体層を介してさらに金属層が積層され、
該金属層の線膨張率が、発熱層の線膨張率より大きいことを特徴とする請求項３に記載される記録ヘッド。
【請求項５】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、前記第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの自由端側であって、第１の発熱層に対して固定端側の第１の誘電体層と反対側に積層されることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項６】
第３の層としての第２の発熱層が第１の誘電体層及び第１の発熱層に対して液滴吐出側にさらに積層されることを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、第１の誘電体層に対してさらに液滴吐出側に積層されることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項８】
前記第１及び第２の誘電体層は、膜厚が異なることを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
前記第１及び第２の誘電体層は、線膨張率が異なることを特徴とする請求項７または８に記載の記録ヘッド。
【請求項１】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記機械的アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、前記複数の誘電体層は、前記発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、自由端側の誘電体層の線膨張率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記熱機械アクチュエータの第１の層は、発熱層からなり、前記第２の層は、線膨張率がそれぞれ異なる複数の誘電体層からなり、
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、前記複数の誘電体層は、前記発熱層に対して液体吐出側であって固定端と自由端との間に同じ膜厚で積層され、固定端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より小さく、自由端側の誘電体層の線膨張率は、前記発熱層の線膨張率より大きいことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項４】
前記機械的アクチュエータの第２の層を形成する複数の誘電体層のうち、自由端側の誘電体層には、当該誘電体層を介してさらに金属層が積層され、
該金属層の線膨張率が、発熱層の線膨張率より大きいことを特徴とする請求項３に記載される記録ヘッド。
【請求項５】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、前記第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの自由端側であって、第１の発熱層に対して固定端側の第１の誘電体層と反対側に積層されることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項６】
第３の層としての第２の発熱層が第１の誘電体層及び第１の発熱層に対して液滴吐出側にさらに積層されることを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
少なくとも１つの第１の層と、第２の層とを有する熱機械アクチュエータによって液滴を吐出する記録ヘッドにおいて、
前記熱機械アクチュエータの第１の層は、第１の発熱層からなり、第２の層は、第１及び第２の誘電体層からなり、
前記熱機械アクチュエータは、固定端と自由端とを含み、第１の誘電体層は、第１の発熱層に対して液滴吐出側に積層され、第２の誘電体層は、熱機械アクチュエータの固定端側であって、第１の誘電体層に対してさらに液滴吐出側に積層されることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項８】
前記第１及び第２の誘電体層は、膜厚が異なることを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
前記第１及び第２の誘電体層は、線膨張率が異なることを特徴とする請求項７または８に記載の記録ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−９６０（Ｐ２００８−９６０Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７１６９１（Ｐ２００６−１７１６９１）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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