(57)【要約】【課題】高精度が求められる難しい工程を必要とせずに初期変形をなくし、必要量のインクを吐出することができるインクジェットヘッドを提供することである。【解決手段】圧力室１９の側壁となる基板１０と、圧力室１９の上壁となる振動板とを有し、該振動板の変形動作により圧力室１９内のインクを吐出させるインクジェットヘッド２３において、振動板は、下から順に、弾性層２０、拡散防止層１０ａ、下電極密着層１３、下電極１４、圧電層１５、上電極密着層１７、上電極１８が積層されてなり、弾性層２０は、圧力室１９内の拡散防止層１０ａの下に形成され、拡散防止層１０ａより厚く、その残留応力は拡散防止層１０ａの残留応力より小さい構成とする。【選択図】図１Ｋ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室の側壁となる基板と、前記圧力室の上壁となる振動板とを有し、該振動板の変形動作により前記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記振動板は、下から順に、弾性層と、拡散防止層と、圧電層とを含み、
前記弾性層は、前記圧力室内の前記拡散防止層の下に形成され、前記拡散防止層より厚く、その残留応力は前記拡散防止層の残留応力より小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記弾性層は、前記拡散防止層、前記圧電層及び前記圧力室の形成後に形成することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記振動板は、下から順に、前記弾性層、前記拡散防止層、下電極密着層、下電極、前記圧電層、上電極密着層、上電極が積層されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記弾性層が半金属、金属、金属酸化膜、窒化膜又は樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記弾性層がＳｉ、ＳｉＯ2又はＳｉＮであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
圧力室の側壁となる基板と、前記圧力室の上壁となる振動板とを有し、該振動板は、下から順に、弾性層と、拡散防止層と、圧電層とを含み、前記振動板の変形動作により前記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記基板の上面に前記拡散防止層及び前記圧電層を含む複数の層を積層し、
前記基板を掘り込んで前記圧力室を形成し、
前記圧力室内の前記拡散防止層の下に、前記拡散防止層より厚く、前記拡散防止層の残留応力より小さい残留応力を有する前記弾性層を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記振動板は、下から順に、前記弾性層、前記拡散防止層、下電極密着層、下電極、前記圧電層、上電極密着層、上電極が積層されてなることを特徴とする請求項６記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記弾性層が半金属、金属、金属酸化膜、窒化膜又は樹脂であることを特徴とする請求項６又は７記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記弾性層がＳｉ、ＳｉＯ2又はＳｉＮであることを特徴とする請求項６又は７記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタが高速印刷、低騒音、高精細印刷、低コストなどの理由により、急速に普及している。このインクジェットプリンタにはインクを適正な量だけ吐出させるインクジェットヘッドが備えられている。一般に、インクジェットヘッドは、弾性層を圧電体により変形させてインクを吐出させる圧電駆動型と、ヒータによる加熱でインク内に気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させるサーマル型とがある。ここでは圧電駆動型を取り上げる。
【０００３】
従来のインクジェットヘッドの構成は、下から順に、インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレート、圧力室の側壁となる基板、弾性層、圧電層の元素が基板へ拡散するのを防止する拡散防止層、下電極、圧電層、上電極となっている。なお、拡散防止機能を兼ね備えた弾性層を使用することにより、拡散防止層を省略する場合もある。インクジェットヘッドを高密度化するため、微細加工に適した構成として圧力室の基板をＳｉ基板で形成し、圧電層を塗布やスパッタで作製する薄膜型にする方法が一般的である。
【０００４】
このインクジェットヘッドは、基板に弾性層、下電極、圧電層、上電極を順に積層した後、基板を掘り込んで圧力室を形成し、別に作製しておいたノズルプレートを貼着することで作製される。ここで、弾性層、下電極、圧電層、上電極には、それぞれ積層した際の条件による残留応力が生じている。そのため、弾性層、下電極、圧電層、上電極を積層した後に基板を掘り込んで弾性層の底面を露出させると、残留応力が開放され、一体となった層が上方又は下方に撓んでしまうという初期変形が生じる。
【０００５】
初期変形があると、圧電層を駆動させたときの変形量が実質的に小さくなり必要量のインクが吐出できなくなるという問題や弾性層の耐久性が低下するという問題がある。また、圧電層が十分な圧電特性を発揮しないという問題もある。初期変形に最も大きく作用している層は、残留応力が大きく且つ厚い弾性層であるが、弾性層として機能するためには十分な厚みが必要であり、拡散防止層として機能するためにはその材質や種類を変えて残留応力の低減を図ることは困難である。
【０００６】
そこで、予め圧電層を所望の方向に撓ませておく手法（特許文献１参照）や弾性層に段差部を形成して応力を吸収させる手法（特許文献２参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２０２４６７号公報
【特許文献２】特開平１１−２９１４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の手法では、成膜条件が厳しく、膜を引っ張る工程もあり、高精度な制御が必要であるため不安定である。したがって、制御にコストが掛かるとともに、安定した品質で量産することが難しい。
【０００９】
また特許文献２の手法では、段差部を高精度で形成することが難しく、圧電層の駆動性能にばらつきが生じる原因となる。
【００１０】
本発明は、高精度が求められる難しい工程を必要とせずに初期変形をなくし、必要量のインクを吐出することができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。また、その製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、圧力室の側壁となる基板と、前記圧力室の上壁となる振動板とを有し、該振動板の変形動作により前記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板は、下から順に、弾性層と、拡散防止層と、圧電層とを含み、前記弾性層は、前記圧力室内の前記拡散防止層の下に形成され、前記拡散防止層より厚く、その残留応力は前記拡散防止層の残留応力より小さいことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、圧電層の下に残留応力の小さい弾性層を設けることができる。
【００１３】
上記のインクジェットヘッドにおいて、具体的に前記弾性層は、前記拡散防止層、前記圧電層及び前記圧力室の形成後に形成することになる。
【００１４】
また上記のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板は、下から順に、前記弾性層、前記拡散防止層、下電極密着層、下電極、前記圧電層、上電極密着層、上電極が積層されてなる構成とすることが望ましい。
【００１５】
また上記のインクジェットヘッドにおいて、前記弾性層が半金属、金属、金属酸化膜、窒化膜又は樹脂であることが好ましい。
【００１６】
また上記のインクジェットヘッドにおいて、前記弾性層がＳｉ、ＳｉＯ2又はＳｉＮであることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、圧力室の側壁となる基板と、前記圧力室の上壁となる振動板とを有し、該振動板は、下から順に、弾性層と、拡散防止層と、圧電層とを含み、前記振動板の変形動作により前記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記基板の上面に前記拡散防止層及び前記圧電層を含む複数の層を積層し、前記基板を掘り込んで前記圧力室を形成し、前記圧力室内の前記拡散防止層の下に、前記拡散防止層より厚く、前記拡散防止層の残留応力より小さい残留応力を有する前記弾性層を形成することを特徴とする。
【００１８】
この製造方法によれば、圧電層の下に残留応力の小さい弾性層を設けることができる。
【００１９】
上記のインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動板は、下から順に、前記弾性層、前記拡散防止層、下電極密着層、下電極、前記圧電層、上電極密着層、上電極が積層されてなる構成とすることが望ましい。
【００２０】
また上記のインクジェットヘッドの製造方法において、前記弾性層が半金属、金属、金属酸化膜、窒化膜又は樹脂であることが好ましい。
【００２１】
また上記のインクジェットヘッドの製造方法において、前記弾性層がＳｉ、ＳｉＯ2又はＳｉＮであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、圧力室の形成後に圧電層の下に残留応力の小さい弾性層を積層するという簡単な工程により、振動板の初期変形をほぼなくすことができるので、圧電層を駆動させたときに設計通りの変形量が得られ、必要量のインクを吐出することができる。また初期変形に起因する、弾性層の耐久性が低下するという問題もなく、圧電層が十分な圧電特性を発揮しないという問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｂ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｃ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｄ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｅ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｆ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｇ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｈ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｉ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｊ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図１Ｋ】本発明のインクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドをノズルプレート側から見た平面図である。
【図３】比較例のインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図４】実施例の振動板の各層の物性の一覧を示す図である。
【図５】比較例の振動板の各層の物性の一覧を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１Ａ〜図１Ｋは、本発明のインクジェットヘッドの各製造工程を説明する図である。まず、図１Ａに示すような、熱酸化膜などの酸化膜が両面に付いている基板１０を用意する。基板１０はインクジェットヘッドのボディ及び圧力室の側壁になる部材であり、加工性が高いＳｉ基板を使用する。このときＳｉ基板を熱酸化することにより、両面に熱酸化膜（ＳｉＯ2）が形成される。酸化膜はＳｉＯ2以外の膜でもよく、例えばＭｇＯであれば、ＭｇＯ基板とＳｉ基板を貼り合わせ、ＭｇＯ面を研磨することで作製することができる。
【００２５】
基板１０上面の酸化膜には、後述する圧電層の元素が基板１０へ拡散するのを防止する機能が必要であるので、上記の熱酸化などのようなバリア性能の高い膜が得られる手法が有効である。但し、このような手法で作製した酸化膜は残留応力（成膜条件によって膜が保持することになる単位面積当たりの力）が大きい。ここでは、熱酸化膜の残留応力は圧縮応力であり、後述する弾性層の残留応力に比べると非常に大きい。
【００２６】
以下では、基板１０上面の酸化膜を拡散防止層１０ａと呼ぶ。拡散防止層１０ａは、上記のように残留応力が大きいため、その厚みが後述する振動板の初期変形に大きく作用する。したがって、拡散防止層１０ａは、拡散防止機能を発現する範囲でなるべく薄くすることで初期変形への作用を小さくすることができ、好ましい。
【００２７】
次に、図１Ｂに示すように、基板１０を掘り込む際のマスクとなるマスク層１１を、基板１０の下面に形成する。マスク層１１としては、ＳｉＯ2などを用いることができ、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）−ＣＶＤ法で成膜できる。熱酸化膜とマスク層１１とが同材質であっても、後述する基板１０の掘り込みが深いので、熱酸化膜の厚みだけではマスクとして足りないためマスク層１１が必要となる。
【００２８】
次に、図１Ｃに示すように、マスク層１１にレジスト１２を塗布し、露光、現像してレジストパターンを得る。ここでのパターンは圧力室加工用である。パターンの形状としては、ここでは円形とするが、その形状には特に限定はなく、楕円形、多角形なども採用することができる。ここでの円形パターンの直径は０．０５〜５ｍｍであればよい。
【００２９】
次に、図１Ｄに示すように、レジスト１２をマスクにしてマスク層１１をエッチングすることで、レジスト１２で保護されていないマスク層１１を除去する。例えば、ＲＩＥ装置でＣＨＦ3ガスでドライエッチングすればよい。
【００３０】
次に、図１Ｅに示すように、基板１０の上面に下電極密着層１３を、続けて下電極１４を形成する。下電極密着層１３としてはＴｉなどを、下電極１４としてはＰｔなどを用い、スパッタなどで成膜することができる。ここで、下電極１４は拡散防止層１０ａとともに、後述する圧電層の元素が基板１０へ拡散するのを防止する役割もある。また、下電極１４は、後述する圧電層の配向を揃える役割もある。
【００３１】
次に、図１Ｆに示すように、下電極１４の上面に圧電層１５を形成する。圧電層１５は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタなどで成膜したものである。この圧電層１５は、圧電特性が得られるペロブスカイト相の〈１１１〉に配向している。圧電層１５は電圧の印加により変形するものであれば、収縮するものでも膨張（伸張）するものでもよい。
【００３２】
次に、図１Ｇに示すように、圧電層１５の上面にリフトオフ用のレジスト１６を塗布し、露光、現像してレジストパターンを得る。ここでのパターンは上電極を形成するためのものである。そして、その上に上電極密着層１７を、続けて上電極１８を形成する。上電極密着層１７としてはＣｒなどを、上電極１８としてはＡｕなどを用い、蒸着などで成膜することができる。
【００３３】
次に、図１Ｈに示すように、剥離液に浸漬してレジスト１６を除去することで、パターニングされた上電極１８を得る。
【００３４】
次に、図１Ｉに示すように、圧力室１９を形成する。圧力室１９は、マスク層１１をマスクにして拡散防止層１０ａに達するまで基板１０を深堀加工することで形成される。深堀加工は、例えば、ＩＣＰ装置のボッシュプロセスで行うことができる。この加工によりマスク層１１はほぼなくなるので、改めて除去する必要はない。圧力室１９の水平断面形状は、ここではマスク層１１が円形パターンであるので、円形となる。
【００３５】
次に、図１Ｊに示すように、圧力室１９内の拡散防止層１０ａの下面に、弾性層２０を形成する。なお、弾性層２０の成膜時に圧力室１９内の側壁に極薄く膜が付くが、駆動に影響を与える膜厚ではないので問題にならない。既に拡散防止層１０ａがあるため、この弾性層２０には圧電層１５の拡散を防止する機能は不要である。したがって、その材質や種類に大きな制約はなく、少なくともインク耐性を有すればよく、Ｓｉなどの半金属やＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｇＯなどの金属酸化膜やＳｉＮなどの窒化膜やエポキシ、アクリル、ポリイミドなどの樹脂を用いることができる。
【００３６】
弾性層２０は、その残留応力が拡散防止層１０ａの残留応力より小さくなる手法で成膜する。例えば、圧力室１９側からＣＶＤ法で成膜した場合、弾性層２０の残留応力は圧縮応力であり、拡散防止層１０ａの残留応力に比べると非常に小さくなる。なお、弾性層２０をＣＶＤ法で成膜した場合、図１Ｊに示すように、掘り込まれていない基板１０の下面にも成膜されてしまうが、特に問題はないので除去する必要はない。なお、除去する設計でもよい。
【００３７】
また、弾性層２０は、十分な弾性によって圧電層１５の変形に応じて撓むよう、適切な剛性をもたせる必要がある。膜厚が薄いと剛性が低くなり、圧電層１５の変形と同じ動きをしてしまう。この場合、膜を撓ませることができず、また耐久性も低くなる。少なくとも拡散防止層１０ａより厚くなければ必要な剛性が得られない。また、弾性層２０は、それより上の層が薄いために生じる強度不足を補う役割も兼ねているので、十分な厚みが必要である。
【００３８】
次に、図１Ｋに示すように、基板１０の下（図１Ｋでは基板１０の下面に形成された弾性層２０の下面）にガラス基板２１を、ガラス基板２１の下面にノズルプレート２２を、陽極接合などで貼り合わせることで、インクジェットヘッド２３が完成する。ガラス基板２１には圧力室１９に連通するインク吐出用の穴２１ａが空いている。ノズルプレート２２には穴２１ａに連通するインク吐出用の２段穴であるノズル２２ａが空いている。ノズルプレート２２としては、Ｓｉ、ガラス、ポリイミド、感光性樹脂などを用いることができる。
【００３９】
図２は、インクジェットヘッド２３をノズルプレート２２側から見た平面図である。ノズル２２ａが一列に形成されているのがわかる。
【００４０】
以下、インクジェットヘッド２３において、弾性層２０、拡散防止層１０ａ、下電極密着層１３、下電極１４、圧電層１５、上電極密着層１７、上電極１８をまとめて振動板と呼ぶ。振動板は圧力室１９の上壁にもなっている。
【００４１】
このようにして作製されたインクジェットヘッド２３は、インクジェットプリンタ本体（不図示）に取り付けられ、インクジェットヘッドにはインクタンク（不図示）が取り付けられる。インクジェットヘッドとインクタンクとはインク流路（不図示）によって繋がっている。このように構成することにより、所定の電圧を印加すると、圧電層１５が変形し、それに応じて振動板全体が変形し、圧力室１９内のインクがノズル２２ａから吐出される。
【００４２】
なお上記の実施形態において、振動板に含まれる層の数には特に限定はなく、上述した数より多くても少なくてもよい。
【実施例】
【００４３】
次に、具体的な実施例について説明する。なお、上記の実施形態と同様の部材には同符号を付すことで各図面に対応させる。
【００４４】
まず、Ｓｉ基板に熱酸化膜であるＳｉＯ2が両面に付いている基板１０を用意する（図１Ａ参照）。基板１０の厚みは４００μｍであり、熱酸化膜の厚みは０．１μｍである。この熱酸化膜である拡散防止層１０ａの残留応力は圧縮応力で３４０ＭＰａである。
【００４５】
次に、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ2からなる２μｍ厚のマスク層１１を、基板１０の下面に成膜する（図１Ｂ参照）。
【００４６】
次に、マスク層１１にレジスト１２を塗布し、露光、現像してレジストパターンを得る（図１Ｃ参照）。ここでのパターンは、直径３００μｍの円形である。
【００４７】
次に、レジスト１２をマスクにしてＲＩＥ装置でＣＨＦ3ガスでマスク層１１をドライエッチングすることで、レジスト１２で保護されていないマスク層１１を除去する（図１Ｄ参照）。
【００４８】
次に、基板１０の上面に２０ｎｍ厚のＴｉからなる下電極密着層１３を、続けて１００ｎｍ厚のＰｔからなる下電極１４をスパッタにより成膜する（図１Ｅ参照）。
【００４９】
次に、下電極１４の上面にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタで６００℃で成膜し、５μｍ厚の圧電層１５を成膜する（図１Ｆ参照）。
【００５０】
次に、圧電層１５の上面にリフトオフ用のレジスト１６を塗布し、露光、現像してレジストパターンを得る（図１Ｇ参照）。ここでのパターンは上電極を形成するためのものであり、直径３００μｍの円形である。そして、その上に１０ｎｍ厚のＣｒからなる上電極密着層１７を、続けて２００ｎｍ厚のＡｕからなる上電極１８を蒸着により成膜する。
【００５１】
次に、剥離液に浸漬してレジスト１６を除去することで、パターニングされた上電極１８を得る（図１Ｈ参照）。
【００５２】
次に、圧力室１９を形成する（図１Ｉ参照）。圧力室１９は、マスク層１１をマスクにして拡散防止層１０ａに達するまで基板１０をＩＣＰ装置のボッシュプロセスで深堀加工することで形成される。圧力室１９の水平断面形状は、ここではマスク層１１のパターンと同じ直径３００μｍの円形となる。
【００５３】
次に、次に、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ2からなる２μｍ厚の弾性層２０を、圧力室１９内の拡散防止層１０ａの下面に成膜する（図１Ｊ参照）。この弾性層２０の残留応力は圧縮応力で９０ＭＰａである。なお、弾性層２０は掘り込まれていない基板１０の下面にも成膜されてしまうが、特に問題はないので除去しない。
【００５４】
次に、基板１０の下（基板１０の下面に形成された弾性層２０の下面）に２００μｍ厚のガラス基板２１を、ガラス基板２１の下面に３００μｍ厚のＳｉからなるノズルプレート２２を、陽極接合で貼り合わせることで、インクジェットヘッド２３が完成する（図１Ｋ参照）。ガラス基板２１には圧力室１９に連通する直径１００μｍのインク吐出用の穴２１ａが空いている。ノズルプレート２２には穴２１ａに連通する直径５０μｍと２０μｍのインク吐出用の２段穴であるノズル２２ａが空いている。
【００５５】
次に、上記の実施例と比較する目的で一般的な構成の以下の比較例を作製した。図３は、比較例のインクジェットヘッド３０の縦断面図である。インクジェットヘッド３０は、実施例の弾性層２０の代わりに、下電極密着層１３の下面に拡散防止機能を備えた２μｍ厚のＳｉＯ2からなる弾性層３１が形成されてなる。この弾性層３１は熱酸化膜であり、下電極密着層１３を積層する前に基板１０を加熱することにより形成される。その他の構成は上記の実施例のインクジェット２３と同じである。
【００５６】
インクジェットヘッド３０においては、弾性層３１、下電極密着層１３、下電極１４、圧電層１５、上電極密着層１７、上電極１８をまとめて振動板と呼ぶ。
【００５７】
そして、実施例及び比較例の振動板の初期変形を測定したところ、比較例では圧力室側（下側）に４０００〜５００００ｎｍ撓んでいたが、実施例では圧力室側（下側）に３０〜４０ｎｍ撓んでいるだけであった。
【００５８】
このように、実施例では振動板の初期変形がほとんどないことから、圧電層１５を駆動させたときに設計通りの変形量が得られ、必要量のインクを吐出することができる。また初期変形に起因する、弾性層の耐久性が低下するという問題もなく、圧電層１５が十分な圧電特性を発揮しないという問題も生じない。
【００５９】
次に、振動板の変形効率を良くするための条件という観点から、上記の実施例と比較例の物性を比較検討する。図４は、実施例の振動板の各層の物性の一覧であり、図５は、比較例の振動板の各層の物性の一覧である。
【００６０】
まず、図４、図５で挙げた膜厚とヤング率との関係について説明する。圧電層１５は電圧が印加されると収縮し、圧電層１５の周囲の層も収縮させようとする。このとき、周囲の層の剛性が小さければ圧電層１５の収縮に追随してしまい振動板全体としては収縮することになるが、周囲の層の剛性がある程度大きければ振動板全体としては撓むことになる。そして周囲の層の剛性がさらに大きければ振動板全体としては変形しなくなる。
【００６１】
ここでいう剛性は、ヤング率に層厚方向の断面積を乗じて算出される剛性である。断面積は層厚×圧力室の幅である。ここで、インクジェットヘッド２３、３０において圧力室の幅は一定であるので、各層の剛性を比較するにはヤング率×層厚の値を比較すればよいことになる。以下では剛性を比較する際にヤング率×層厚の値を用いる。
【００６２】
ここで、振動板の変形効率を良くするためには、圧電層１５の剛性と圧電層１５の弾性層側の層の剛性とが近いことが好ましい。比較例では、圧電層１５の剛性（＝３００）と圧電層１５の弾性層３１側の層の剛性、つまり弾性層３１、下電極密着層１３、下電極１４の剛性の和（＝２６６＋２．３２＋１５．２＝２８３．５２）とが近くなっている。
【００６３】
これは、弾性層３１を厚くすることで、圧電層１５の剛性と圧電層１５の弾性層３１側の層の剛性とが近くなるように設計されている。しかしながら、弾性層３１は熱酸化膜であるため実施例の拡散防止層１０ａと同じく残留応力が大きいので、弾性層３１が厚いのと合わせて振動板の初期変形が生じることになる。弾性層３１は圧電層１５の拡散を防止する機能も必要なため、その材質や種類を変えて残留応力の低減を図ることは困難である。
【００６４】
一方、実施例では、圧電層１５の剛性（＝３００）と圧電層１５の弾性層２０側の層の剛性、つまり弾性層２０、拡散防止層１０ａ、下電極密着層１３、下電極１４の剛性の和（＝２６６＋１３．３＋２．３２＋１５．２＝２９６．８２）とが近くなっている。
【００６５】
これは、弾性層２０を厚くすることで、圧電層１５の剛性と圧電層１５の弾性層２０側の層の剛性とが近くなるように設計されている。ここで、弾性層２０の残留応力は上述したように９０ＭＰａと小さいため、その弾性層２０が厚くても振動板の初期変形はほとんど生じない。また、拡散防止層１０ａの残留応力は上述したように３４０ＭＰａと大きいが、拡散防止層１０ａは弾性層２０に比べて非常に薄いため振動板の初期変形にはあまり影響しない。
【００６６】
以上より、振動板の変形効率を良くするために、圧電層１５の剛性と圧電層１５の弾性層側の層の剛性とが近くなるように設計すると、実施例及び比較例のように弾性層２０、３１を厚くする必要がある。そうすると、比較例では弾性層３１を厚くすると弾性層３１の残留応力が大きいため振動板の初期変形が生じるが、実施例では弾性層２０を厚くしても弾性層２０の残留応力が小さいため振動板の初期変形はほとんどない。したがって、実施例では振動板の変形効率を最適に保ちながら、振動板の初期変形も抑えているといえる。
【００６７】
上層の剛性と圧電層の剛性とが近いと変形効率は高くなるが、加工性、耐久性などの観点から、圧電変位をある程度犠牲にして両層構成の剛性を調整した構成をとることもある。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドであって、振動板の変形動作により圧力室内のインクを吐出させるものに利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０ａ    拡散防止層
１３    下電極密着層
１４    下電極
１５    圧電層
１７    上電極密着層
１８    上電極
１９    圧力室
２０    弾性層
２３    インクジェットヘッド
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図１Ｋ】
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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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