(57)【要約】【課題】振動板の全体に必要な変形量を確保しつつ、振動板が圧力室内の液体からの反力に起因して損傷することを低減できる液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を収容する圧力室の壁面の一部を構成し第１方向に延在する振動板と、前記圧力室に収容される液体を、前記振動板を振動させることでノズルから噴射させる圧電素子と、を備え、前記振動板は、第１領域と、前記第１領域よりも厚みが大きく前記第１領域よりも前記第１方向における前記振動板の中央に近い第２領域と、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する圧力室の壁面の一部を構成し第１方向に延在する振動板と、
前記圧力室に収容される液体を、前記振動板を振動させることでノズルから噴射させる圧電素子と、
を備え、
前記振動板は、
第１領域と、
前記第１領域よりも厚みが大きく前記第１領域よりも前記第１方向における前記振動板の中央に近い第２領域と、を含む、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子は、
前記振動板の面上に配置される第１電極と、
前記振動板との間に前記第１電極を挟んで配置される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置される圧電体層と、
を含む、請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記振動板の厚みは、前記第１領域から前記第２領域に向かうに従い、連続的に大きくなる、請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記第２領域は、前記振動板の前記第１方向での中央を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記第２領域は、前記振動板の１次、２次または３次のいずれかの固有振動モードの腹の位置を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを有する、液体噴射装置。
【請求項７】
液体を収容する圧力室の壁面の一部を構成し第１方向に延在する振動板と、
前記圧力室に収容される液体を、前記振動板を振動させることでノズルから噴射させる圧電素子と、
を備え、
前記振動板は、
第１領域と、
前記第１領域よりも厚みが大きい第２領域と、
を含む、液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されるように、圧力室の壁面の一部を構成する振動板を圧電素子により振動させることで圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８０９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体噴射ヘッドにおいて、一般に、ノズルから液体を効率的に噴射する観点から、圧電素子による圧力室内の圧力は、圧力室の長手方向での中央に向かうに従い高くなる。このため、振動板が圧力室内の液体から受ける反力は、振動板の長手方向での中央に向かうに従い大きくなる。特許文献１に記載の液体噴射ヘッドは、振動板が前述の反力を受ける影響について何ら考慮がないため、振動板の長手方向での中央部が前述の反力により過大に変形して損傷する可能性がある。近年、ノズルの狭ピッチ化に伴って振動板の幅が狭くなり、これに伴い、振動板の薄膜化が要求されるため、前述の可能性が高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、液体を収容する圧力室の壁面の一部を構成し第１方向に延在する振動板と、前記圧力室に収容される液体を、前記振動板を振動させることでノズルから噴射させる圧電素子と、を備え、前記振動板は、第１領域と、前記第１領域よりも厚みが大きく前記第１領域よりも前記第１方向における前記振動板の中央に近い第２領域と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す構成図である。
【図２】第１実施形態に係る液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図３】図２のIII−III線の断面図である。
【図４】圧電素子３８の断面図である。
【図５】振動構造体３６の一部を示す平面図である。
【図６】図５のIV−IV線の断面図である。
【図７】図５のVI−VI線の断面図である。
【図８】図５のVII−VII線の断面図である。
【図９】振動領域ＶのＸ方向における厚みＴの変化と１次の固有振動モードとの関係を示す図である。
【図１０】振動領域Ｖの製造工程の流れを例示するフローチャートである。
【図１１】マスク形成工程Ｓ１を示す断面図である。
【図１２】第１マスクＭ１の一例を示す図である。
【図１３】エッチング工程Ｓ２を示す断面図である。
【図１４】マスク除去工程Ｓ３を示す断面図である。
【図１５】第２実施形態における振動領域ＶのＸ方向における厚みＴの変化と３次の固有振動モードとの関係を示す図である。
【図１６】第２マスクＭ２の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．液体噴射装置１００の全体構成＞
図１は、第１実施形態に係る液体噴射装置１００を模式的に示す構成図である。第１実施形態の液体噴射装置１００は、液体の例示であるインクを媒体１２に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体１２として利用される。図１に例示される通り、液体噴射装置１００には、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体噴射装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成される袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器１４として利用される。
【０００８】
図１に例示される通り、液体噴射装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体噴射ヘッド２６とを具備する。制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と、半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。
【０００９】
移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体噴射ヘッド２６をＸ方向に往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に交差する方向であり、典型的にはＹ方向に直交する。第１実施形態の移動機構２４は、液体噴射ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体であるキャリッジ２４２と、キャリッジ２４２が固定される搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド２６をキャリッジ２４２に搭載する構成、または、液体容器１４を液体噴射ヘッド２６とともにキャリッジ２４２に搭載する構成も採用され得る。
【００１０】
液体噴射ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数のノズルから媒体１２に噴射する。搬送機構２２による媒体１２の搬送とキャリッジ２４２の反復的な往復とに並行して液体噴射ヘッド２６が媒体１２にインクを噴射することで、媒体１２の表面に所望の画像が形成される。
【００１１】
＜１−２．液体噴射ヘッド２６の全体構成＞
図２は、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド２６の分解斜視図である。図３は、図２のIII−III線の断面図、すなわちＸ−Ｚ平面に平行な断面図である。図２に例示される通り、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ方向と表記する。ノズルからのインクの噴射方向、典型的には鉛直方向がＺ方向に相当する。
【００１２】
図２および図３に例示される通り、液体噴射ヘッド２６は、Ｙ方向に長尺な略矩形状の流路基板３２を具備する。流路基板３２のうちＺ方向における負側の面上には、圧力室基板３４と振動構造体３６と複数の圧電素子３８と筐体部４２と封止体４４とが設置される。流路基板３２のうちＺ方向における正側の面上には、ノズル板４６と吸振体４８とが設置される。液体噴射ヘッド２６の各要素は、概略的には流路基板３２と同様にＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。
【００１３】
図２に例示される通り、ノズル板４６は、Ｙ方向に配列する複数のノズルＮが形成される板状部材である。各ノズルＮは、インクが通過する貫通孔である。流路基板３２と圧力室基板３４とノズル板４６とは、例えばシリコン（Ｓｉ）の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。液体噴射ヘッド２６の各要素の材料および製法は任意である。Ｙ方向は、複数のノズルＮが配列する方向とも換言され得る。
【００１４】
流路基板３２は、インクの流路を形成する板状部材である。図２および図３に例示される通り、流路基板３２には、開口部３２２と供給流路３２４と連通流路３２６とが形成される。開口部３２２は、複数のノズルＮにわたり連続するように、Ｚ方向からの平面視でＹ方向に沿う長尺状をなす貫通孔である。以下では、Ｚ方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。供給流路３２４および連通流路３２６は、ノズルＮごとに個別に形成される貫通孔である。図３に例示される通り、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面には、複数の供給流路３２４にわたる中継流路３２８が形成される。中継流路３２８は、開口部３２２と複数の供給流路３２４とを連通させる流路である。
【００１５】
筐体部４２は、例えば樹脂材料の射出成形で製造される構造体であり、流路基板３２のうちＺ方向における負側の表面に固定される。図３に例示される通り、筐体部４２には収容部４２２と導入口４２４とが形成される。収容部４２２は、流路基板３２の開口部３２２に対応する凹部であり、導入口４２４は、収容部４２２に連通する貫通孔である。図３から理解される通り、開口部３２２と収容部４２２とを相互に連通させる空間がリザーバーである液体貯留室Ｒとして機能する。液体容器１４から供給されて導入口４２４を通過するインクが液体貯留室Ｒに貯留される。
【００１６】
吸振体４８は、液体貯留室Ｒ内の圧力変動を吸収する要素であり、例えば弾性変形が可能な可撓性のシート部材であるコンプライアンス基板を含んで構成される。具体的には、開口部３２２と中継流路３２８と複数の供給流路３２４とを閉塞して液体貯留室Ｒの底面を構成するように、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面に吸振体４８が設置される。
【００１７】
図２および図３に例示される通り、圧力室基板３４は、相異なるノズルＮに対応する複数の圧力室Ｃが形成される板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ方向に沿って配列する。各圧力室Ｃは、圧力室基板３４の両面に開口する孔３４１を用いて構成されるキャビティであり、平面視でＸ方向に沿う長尺状をなす。Ｘ方向の正側における圧力室Ｃの端部は平面視で１個の供給流路３２４に重なり、Ｘ方向の負側における圧力室Ｃの端部は平面視で１個の連通流路３２６に重なる。
【００１８】
圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面には振動構造体３６が設置される。振動構造体３６は、弾性的に変形可能な板状部材である。図３に例示される通り、振動構造体３６は、圧力室Ｃの壁面の一部、具体的には、圧力室Ｃの一面である上面を構成する振動領域Ｖを含む。振動領域Ｖは振動板の一例である。
【００１９】
振動領域Ｖは、第１層３６１と第２層３６２との積層で構成される第１領域Ｖ１と、第１層３６１と第２層３６２と第３層３６３との積層で構成される第２領域Ｖ２と、を含む。なお、振動構造体３６のうち、振動領域Ｖとは異なる領域は、第１層３６１と第２層３６２と第３層３６３の積層で構成される。
【００２０】
第３層３６３は、圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面に設置される。第３層３６３には、平面視で第１領域Ｖ１と重なる部分に開口が設けられている。第３層３６３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の弾性材料で形成される弾性膜である。第１層３６１は、第３層３６３からみて圧力室基板３４とは反対側に位置する。第１層３６１は、第３層３６３と同様に酸化シリコン等の弾性材料で形成される弾性膜である。このため、第１層３６１と第３層３６３は同一工程で形成されてもよい。第２層３６２は、第１層３６１からみて第３層３６３とは反対側に位置する。第２層３６２は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の絶縁材料で形成される絶縁膜である。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Ｃに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板３４と振動構造体３６の一部または全部とを一体に形成することも可能である。
【００２１】
図３から理解される通り、流路基板３２と振動構造体３６とは、各圧力室Ｃの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Ｃは、流路基板３２と振動領域Ｖとの間に位置し、当該圧力室Ｃ内に充填されるインクに圧力を付与するための空間である。液体貯留室Ｒに貯留されるインクは、中継流路３２８から各供給流路３２４に分岐して複数の圧力室Ｃに並列に供給および充填される。
【００２２】
図２および図３に例示される通り、振動領域Ｖのうち圧力室Ｃとは反対側の表面、すなわち第２層３６２の表面には、相異なるノズルＮまたは圧力室Ｃに対応する複数の圧電素子３８が設置される。各圧電素子３８は、駆動信号の供給により変形するアクチュエーターであり、平面視でＸ方向に沿う長尺状をなす。複数の圧電素子３８は、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ方向に配列する。圧電素子３８の変形に連動して振動領域Ｖが振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動してインクがノズルＮから噴射される。すなわち、圧電素子３８は、振動領域Ｖを振動させることで、圧力室Ｃに収容されるインクをノズルＮから噴射させる。
【００２３】
図２および図３の封止体４４は、複数の圧電素子３８を保護するとともに圧力室基板３４および振動構造体３６の機械的な強度を補強する構造体であり、振動構造体３６の表面に例えば接着剤で固定される。封止体４４のうち振動構造体３６との対向面に形成される凹部の内側に複数の圧電素子３８が収容される。
【００２４】
振動構造体３６の表面または圧力室基板３４の表面には、例えば配線基板５０が接合される。配線基板５０は、制御ユニット２０と液体噴射ヘッド２６とを電気的に接続するための複数の配線が形成される実装部品である。例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）またはＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板が配線基板５０として好適に採用される。圧電素子３８を駆動するための駆動信号が配線基板５０から各圧電素子３８に供給される。
【００２５】
＜１−３．圧電素子３８の詳細＞
図４は、圧電素子３８の断面図である。図４に例示される通り、圧電素子３８は、概略的には、第１電極３８１と第２電極３８２と圧電体層３８３との積層で構成される。この積層の層間、および圧電素子３８と振動構造体３６との間のそれぞれには、密着性を高める層等の他の層が適宜介在してもよい。
【００２６】
第１電極３８１は、振動構造体３６の面上、具体的には第２層３６２の第１層３６１とは反対側の面上に配置される。第１電極３８１は、圧電素子３８ごとに相互に離間して配置される個別電極である。具体的には、Ｘ方向に延びる複数の第１電極３８１が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列される。各圧電素子３８の第１電極３８１には、当該圧電素子３８に対応するノズルＮからインクを噴射するための駆動信号が配線基板５０を介して印加される。
【００２７】
圧電体層３８３は、第１電極３８１の面上に配置される。圧電体層３８３は、複数の圧電素子３８にわたり連続するようにＹ方向に延びる帯状をなす。図示しないが、圧電体層３８３のうち、相互に隣合う各圧力室Ｃの間隙に平面視で対応する領域には、圧電体層３８３を貫通する貫通孔が設けられる。圧電体層３８３の構成材料は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料である。
【００２８】
第２電極３８２は、圧電体層３８３の面上に配置される。具体的には、第２電極３８２は、複数の圧電素子３８にわたり連続するようにＹ方向に延在する帯状の共通電極である。第２電極３８２には所定の基準電圧が印加される。
【００２９】
このように、圧電素子３８は振動構造体３６に直接的に配置される。このため、圧電素子３８が他の部材を介して振動構造体３６に配置される場合に比べて、圧電素子３８からの駆動力を振動構造体３６に効率的に伝達できる。
【００３０】
＜１−４．振動構造体３６の詳細＞
図５は、振動構造体３６の一部を示す平面図である。図６は、図５のIV−IV線の断面図である。図７は、図５のVI−VI線の断面図である。図８は、図５のVII−VII線の断面図である。図５に例示される通り、振動構造体３６は、平面視で圧力室Ｃに対応する形状の振動領域Ｖを有する。振動領域Ｖは、振動構造体３６のうち、圧電素子３８の変形に応じて振動する部分である。換言すると、振動領域Ｖは、振動構造体３６のうち圧力室基板３４に接触せずに振動可能な部分である。
【００３１】
前述のように、各圧力室Ｃは、平面視でＸ方向に沿う長尺状をなす。したがって、各振動領域Ｖは、平面視でＸ方向に延在する。Ｘ方向は第１方向の一例である。なお、各圧力室Ｃまたは各振動領域Ｖの平面視での形状は、図示の形状に限定されない。
【００３２】
図５に例示される通り、振動領域Ｖは、２つの第１領域Ｖ１と、２つの第１領域Ｖ１間に位置する第２領域Ｖ２、第３領域Ｖ３および第４領域Ｖ４と、を含む。振動領域Ｖ、第１領域Ｖ１、第２領域Ｖ２、第３領域Ｖ３および第４領域Ｖ４の各々では、Ｚ方向が厚み方向となる。図６に例示される通り、第１領域Ｖ１は第１の厚みＴ１を有する。第１の厚みＴ１は、振動領域Ｖの厚みＴの最小厚みまたは極小厚みである。第２領域Ｖ２は、第１領域Ｖ１よりも、Ｘ方向における振動領域Ｖの中央に近い位置に存在する。第２領域Ｖ２は、第２の厚みＴ２以上の厚みを有する。第２の厚みＴ２は、第１の厚みＴ１よりも厚い。つまり、第２領域Ｖ２は、第１領域Ｖ１よりも厚みが大きい。第３領域Ｖ３は、第１の厚みＴ１を有する。第４領域Ｖ４は、第１の厚みＴ１よりも厚く第２の厚みＴ２よりも薄い厚みを有する。
【００３３】
第２領域Ｖ２が第１領域Ｖ１よりも厚いため、第２領域Ｖ２は、第１領域Ｖ１に比べて変形し難い。また、第２領域Ｖ２は第１領域Ｖ１よりも厚いため、第２領域Ｖ２よりもＺ方向の正側に存在するインクの量は、第１領域Ｖ１よりもＺ方向の正側に存在するインクの量よりも少ない。このため、仮に振動領域Ｖの厚みが、Ｘ方向での全域にわたって一定で第１領域Ｖ１の厚みと同等である構成に比べて、振動領域ＶのＸ方向での中央が圧力室Ｃ内のインクからの反力により変形し難くできる。一方、第１領域Ｖ１が第２領域Ｖ２に比べて変形しやすいため、振動領域Ｖが第２領域Ｖ２だけでなく第１領域Ｖ１を含むことで、振動領域Ｖの全体の振動に必要な変形量を確保できる。
【００３４】
しかも、第２領域Ｖ２が第１領域Ｖ１よりも振動領域ＶのＸ方向での中央に近い位置にある。このため、第２領域Ｖ２が第１領域Ｖ１よりも振動領域ＶのＸ方向での中央に遠い位置にある場合に比べて、振動領域Ｖの全体に必要な変形量を確保しつつ、振動領域ＶのＸ方向での中央が圧力室Ｃ内のインクからの反力により変形し難くできる。よって、当該変形によって振動領域Ｖが損傷することを低減できる。
【００３５】
また、このような効果を奏する液体噴射ヘッド２６を有する液体噴射装置１００は、高精細な液体噴射を長期にわたり安定して実現できる。
【００３６】
なお、第２領域Ｖ２は、第２の厚みＴ２以上の厚みを有する領域の全てではなく、当該領域の一部でもよい。この場合、第１の厚みＴ１を有する領域のうち、当該第２領域Ｖ２よりもＸ方向における振動領域Ｖの端部に近い領域が、第１領域Ｖ１の一例となる。また、第２領域Ｖ２を、振動領域Ｖ１のうち第１の厚みＴ１よりも厚い領域としてもよい。
【００３７】
また、第２領域Ｖ２のＹ方向の幅が、振動領域ＶのＹ方向の幅と等しくしてもよい。この場合も、第１の厚みＴ１を有する領域のうち、当該第２領域Ｖ２よりもＸ方向における振動領域Ｖの端部に近い領域が、第１領域Ｖ１の一例となる。
【００３８】
液体噴射ヘッド２６の前述の効果を容易に得る観点から、Ｘ方向に沿う振動領域Ｖの長さをＬとし、Ｘ方向に沿う第２領域Ｖ２の長さをＬ２とすると、Ｌ２／Ｌは、０．１以上０．５以下の範囲であることが好ましく、０．１以上０．３以下の範囲内であることがより好ましい。
【００３９】
図９は、振動領域Ｖの厚みＴと１次の固有振動モードとの関係を示す図である。振動領域Ｖは、複数の固有振動モードを有する。複数の固有振動モードのうち、振動領域Ｖの長手方向つまりＸ方向での一端ＶＲおよび他端ＶＬを固定端とする１次〜３次の固有振動モードは、他の固有振動モードに比べて振幅が大きく、振動領域Ｖの損傷の原因になりやすい。特に、１次の固有振動モードは、他の固有振動モードに比べて振幅が大きい。そこで、図９に示すように、第２領域Ｖ２は、１次の固有振動モードの腹の位置、すなわち振動領域ＶのＸ方向での中央ＬＣを含む。このため、第２領域Ｖ２が振動領域Ｖの中央ＬＣを含まない場合に比べて、振動領域ＶのＸ方向での中央が変形し難くなり当該変形に起因する振動領域Ｖの損傷を低減できる。
【００４０】
図９に示すように、振動領域Ｖの厚みＴ、具体的には第４領域Ｖ４の厚みは、第１領域Ｖ１から第２領域Ｖ２に向かうに従い、連続的に大きくなる。このため、振動領域Ｖの厚みが第１領域Ｖ１と第２領域Ｖ２との間で急激に変化する場合に比べて、第１領域Ｖ１と第２領域Ｖ２との間に生じる応力集中を低減できる。ここで、振動領域Ｖの厚みＴの増加の程度は、図９に示す例に限らず適宜変更可能である。
【００４１】
なお、振動領域Ｖの厚みの変化は、図９に示す例に限らず、例えば、第１領域Ｖ１から第２領域Ｖ２に向かうに従い、段階的に大きくなってもよい。
【００４２】
＜１−５．振動領域Ｖの製造方法＞
図１０は、振動領域Ｖの製造工程の流れを例示するフローチャートである。図１０に示すように、振動領域Ｖの製造工程は、マスク形成工程Ｓ１と、エッチング工程Ｓ２と、マスク除去工程Ｓ３とを含む。以下、各工程の概略を順次説明する。なお、以下に示す図１１〜図１６では、説明の都合上、各部の縮尺を適宜変更している。
【００４３】
図１１は、図１０のマスク形成工程Ｓ１を示す断面図である。図１１に示すマスク形成工程Ｓ１では、まず、シリコン単結晶基板である基板３４０が準備される。基板３４０は、圧力室基板３４および振動構造体３６の一部となる基板である。基板３４０の図１１中上側の面には、第１開口Ｍ１１を有する第１マスクＭ１が形成される。基板３４０の図１１中下側の面には、振動構造体３６が形成される。図１１に示す例では、振動構造体３６上に圧電素子３８が形成される。
【００４４】
より具体的には、まず、基板３４０の図１１中下側の面上に、第３層３６３、第１層３６１および第２層３６２が形成される。これにより、振動構造体３６が形成される。以下では、第３層３６３と第１層３６１とを酸化シリコンで構成する例を説明する。この場合、第３層３６３と第１層３６１とが、基板３４０の熱酸化により形成される。第２層３６２は、例えば、酸化ジルコニウムで構成される場合、第１層３６１上にスパッタリング等の公知の成膜技術によりジルコニウムの層を形成し、当該層を熱酸化することで形成される。
【００４５】
振動構造体３６の形成後、振動構造体３６上に、第１電極３８１、圧電体層３８３および第２電極３８２がこの順で形成される。これにより、圧電素子３８が形成される。第１電極３８１、圧電体層３８３および第２電極３８２は、それぞれ、例えば、スパッタリング等の公知の成膜技術、およびフォトリソグラフィおよびエッチング等を用いる公知の加工技術により形成される。圧電素子３８の形成後、基板３４０の図１１中上側の面がＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等により研削されて当該面の酸化シリコンが除去され、当該面の平坦化または基板３４０の厚さ調整が行われる。
【００４６】
圧電素子３８の形成後、基板３４０の図１１中上側面に、第１マスクＭ１が形成される。図１２に例示される通り、第１マスクＭ１は、第１開口Ｍ１１およびマスク部分Ｍ１２を有する。第１マスクＭ１では、第１開口Ｍ１１が第１領域Ｖ１および第３領域Ｖ３を形成するために用いられ、マスク部分Ｍ１２が第２領域Ｖ２および第４領域Ｖ４を形成するために用いられる。以下、基板３４０のうち、マスク部分Ｍ１２でマスクされる部分を、被マスク部分３４０ａと称する。
【００４７】
第１マスクＭ１は、例えば、スパッタリング等の公知の成膜技術、およびフォトリソグラフィおよびエッチング等を用いる公知の加工技術により形成される。第１マスクＭ１は、後述のエッチング工程Ｓ２に用いるエッチング液に対する耐性を有する材料、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）で構成される。ここまでがマスク形成工程Ｓ１の説明である。
【００４８】
続いて、エッチング工程Ｓ２について説明する。図１３は、エッチング工程Ｓ２を示す断面図である。図１３に例示される通り、エッチング工程Ｓ２では、基板３４０のうち、第１開口Ｍ１１を介して露出している部分は異方性エッチングにより除去される。当該異方性エッチングのエッチング液には、例えば水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）が用いられる。
【００４９】
当該異方性エッチングでは、図１３における下方向についてのエッチングレートに比べてエッチングレートが極めて小さいが、図１３における横方向にもエッチングは進む。このため、基板３４０のうち、マスク部分Ｍ１２によってマスクされている被マスク部分３４０ａは、第１開口Ｍ１１を介して露出している部分よりも遅れてエッチングされる。
【００５０】
エッチング工程Ｓ２では、第３層３６３は、当該異方性エッチングを停止させる停止層として機能する。ただし、第３層３６３は、当該異方性エッチングの停止後、当該エッチング液に晒され、若干量、当該エッチング液により等方性エッチングされる。
ここで、第３層３６３には、当該異方性エッチングによって第１開口Ｍ１１から露出する第１露出部分３６３ａと、被マスク部分３４０ａのエッチングによって第１露出部分３６３ａよりも遅れて露出する第２露出部分３６３ｂが存在する。
第１露出部分３６３ａは、第２露出部分３６３ｂよりも時間的に早い時点からエッチング液に晒されるため、第２露出部分３６３ｂよりも等方性エッチングが進む。このため、図１３に例示される通り、第３層３６３の厚みが連続的に変化する。ここまでが、エッチング工程Ｓ２の説明である。
【００５１】
続いて、マスク除去工程Ｓ３について説明する。図１４は、マスク除去工程Ｓ３を示す断面図である。図１４に例示される通り、マスク除去工程Ｓ３では、第１マスクＭ１が除去される。第１マスクＭ１の除去には、第１マスクＭ１を溶解可能な液体、例えば、第１マスクＭ１が窒化シリコンで構成される場合、フッ化水素酸が除去液として用いられる。マスク除去工程Ｓ３においても、第３層３６３が若干量等方性エッチングされ、第１領域Ｖ１と第２領域Ｖ２と第３領域Ｖ３と第４領域Ｖ４が形成される。ここまでがマスク除去工程Ｓ３の説明である。
【００５２】
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下の各例示において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００５３】
図１５は、第２実施形態における振動領域Ｖの厚みＴと３次の固有振動モードとの関係を示す図である。本実施形態では、図１５に示すように、振動領域Ｖが、４つの第１領域Ｖ１と３つの第２領域Ｖ２とを含む。３つの第２領域Ｖ２の各々は、振動領域Ｖの３次の固有振動モードの腹の位置を含む。このため、本実施形態は、前述の第１実施形態に比べて、振動領域Ｖが３次の固有振動モードに応じて変形し難くなり当該変形に起因する振動領域Ｖの損傷を低減できる。また、本実施形態によっても、前述の第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
図１６は、第２実施形態のマスク形成工程Ｓ１で形成される第２マスクＭ２を示す平面図である。図１６に示すように、第２マスクＭ２は、前述の３次の固有振動モードの３つの腹の位置をそれぞれ含む領域を第２領域用マスク部分Ｍ２２でマスクし、その領域間に対して第１領域用開口Ｍ２１が設けられている。この第２マスクＭ２を用いることで、４つの第１領域Ｖ１と３つの第２領域Ｖ２とを含む振動領域Ｖが得られる。
【００５５】
＜変形例＞
以上の例示における各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択される２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００５６】
（１）前述の各形態では、第２領域Ｖ２を振動領域Ｖの１次または３次の固有振動モードの腹の位置に配置する構成を例示するが、第２領域Ｖ２を振動領域Ｖの２次の固有振動モード等の他の固有振動モードの腹の位置に配置してもよい。
【００５７】
（２）前述の各形態では、第１領域Ｖ１と第２領域Ｖ２とは半導体製造技術により形成される例を示すが、第１領域Ｖ１と第２領域Ｖ２とは、例えば、基板に対する切削等により形成されてもよい。
【００５８】
（３）前述の各形態では、第１電極３８１が個別電極であり第２電極３８２が共通電極である構成を例示するが、第１電極３８１を、複数の圧電素子３８にわたり連続する共通電極とし、第２電極３８２を圧電素子３８ごとに個別の個別電極としてもよい。また、第１電極３８１および第２電極３８２の双方を個別電極としてもよい。
【００５９】
（４）前述の各形態では、液体噴射ヘッド２６を搭載するキャリッジ２４２を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１００を例示するが、複数のノズルＮが媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも各形態を適用することが可能である。
【００６０】
（５）前述の各形態で例示する液体噴射装置１００は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置またはコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置１００の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。
【符号の説明】
【００６１】
１２…媒体、２６…液体噴射ヘッド、３４…圧力室基板、３６…振動構造体、３８…圧電素子、３８１…第１電極、３８２…第２電極、３８３…圧電体層、１００…液体噴射装置、３４１…孔、Ｃ…圧力室、Ｖ…振動領域、Ｖ１…第１領域、Ｖ２…第２領域。
【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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【図１６】
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