(57)【要約】【課題】インクの吐出位置精度の低下を抑制できるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】一つの実施の形態に係るインクジェットヘッドは、基材と、振動板と、第１の電極と、圧電体と、第２の電極と、保護膜とを備える。前記基材は、一方の端部から他方の端部に亘って設けられる圧力室を有する。前記振動板は、前記基材の一方の端部にあって前記圧力室を塞ぎ、前記圧力室に連通するノズル、を有する。前記第１の電極は前記圧力室の反対側で前記振動板上にある。前記圧電体は、前記第１の電極に重ねられ、前記振動板を変形させることで前記圧力室の容積を変化させる。前記第２の電極は前記圧電体に重ねられる。前記保護膜は、前記振動板上にあって、前記第１の電極、前記圧電体、および前記第２の電極を覆い、前記ノズルに連通するとともに前記ノズルから離れて配置される第１の内周面を形成する開口部を有する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部から他方の端部に亘って設けられる圧力室を有する基材と、
前記基材の一方の端部にあって前記圧力室を塞ぎ、前記圧力室に連通するノズルを有する振動板と、
前記圧力室の反対側で前記振動板上にある第１の電極と、
前記第１の電極に重ねられ、前記振動板を変形させることで前記圧力室の容積を変化させる圧電体と、
前記圧電体に重ねられる第２の電極と、
前記振動板上にあって、前記第１の電極、前記圧電体、および前記第２の電極を覆い、前記ノズルに連通するとともに前記ノズルから離れて配置される第１の内周面を形成する開口部を有する保護膜と、
を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記開口部が開口した前記保護膜の表面と、前記開口部の前記第１の内周面と、を覆うとともに、前記第１の内周面を覆うことで前記ノズルから離れて配置された第２の内周面を形成する、撥インク膜をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ノズルを囲む前記振動板の表面の一部が露出されることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記開口部の直径は前記ノズルの直径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドと、
前記圧力室に供給されるインクを収容するインクタンクと、
前記第１および第２の電極の少なくとも一方に電圧を印加することで、前記圧電体によって前記振動板を変形させ、前記圧力室の容積を変化させる制御部と、
を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像信号に従ってノズルからインク滴を吐出させて、記録紙上にインク滴による画像を形成するオンデマンド型インクジェット記録方式が知られる。オンデマンド型インクジェット記録方式として発熱素子型と圧電素子型とが知られる。
【０００３】
発熱素子型においては、インク流路に設けられた発熱体によってインク中に気泡が発生し、その気泡によって押されたインクがノズルから吐出される。圧電素子型においては、圧電素子が変形することでインク室に貯蔵されたインクに圧力変化が生じ、インクがノズルから吐出する。
【０００４】
圧電素子（ピエゾ素子）は、電気−機械変換素子であり、電界を加えられると、伸張または剪断変形を起こす。代表的な圧電素子として、チタン酸ジルコン酸鉛が使われる。
【０００５】
圧電素子を利用したインクジェットヘッドとして、圧電性材料を含むノズルプレートを用いた構成が知られる。当該インクジェットヘッドのノズルプレートは、例えば、インクを吐出させるノズルを備える圧電体膜と、前記ノズルを囲むように前記圧電性膜の両面に形成された金属電極膜と、を有するアクチュエータを備える。
【０００６】
上記インクジェットヘッドは、前記ノズルに接続された圧力室を有する。インクが圧力室とノズルプレートのノズルとに入り込み、ノズル内でメニスカスを形成してノズル内に維持される。ノズル周囲に設けた二つの電極に駆動波形（電圧）を印加すると、当該電極を介して分極の方向と同方向の電界が圧電体膜に印加される。これにより、アクチュエータは電界方向と直交する方向に伸縮する。この伸縮を利用してノズルプレートが変形する。ノズルプレートが変形することで圧力室内のインクに圧力変化が発生し、ノズル内のインクが吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−７１５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インクの吐出位置精度を向上させるため、ノズルの形状および位置には高い精度が求められる。前記ノズルプレートが多層構造である場合、各層におけるノズルを形成する工程において、例えばエッチングの位置ズレが生じるおそれがある。この場合、ノズル形状の不均一が生じ、インクの吐出位置精度が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、インクの吐出位置精度の低下を抑制できるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一つの実施の形態に係るインクジェットヘッドは、基材と、振動板と、第１の電極と、圧電体と、第２の電極と、保護膜とを備える。前記基材は、一方の端部から他方の端部に亘って設けられる圧力室を有する。前記振動板は、前記基材の一方の端部にあって前記圧力室を塞ぎ、前記圧力室に連通するノズル、を有する。前記第１の電極は、前記圧力室の反対側で前記振動板上にある。前記圧電体は、前記第１の電極に重ねられ、前記振動板を変形させることで前記圧力室の容積を変化させる。前記第２の電極は、前記圧電体に重ねられる。前記保護膜は、前記振動板上にあって、前記第１の電極、前記圧電体、および前記第２の電極を覆い、前記ノズルに連通するとともに前記ノズルから離れて配置される第１の内周面を形成する開口部、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタを示す断面図。
【図２】第１の実施形態の画像形成装置を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態のインクジェットヘッドを示す平面図。
【図４】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図３のＦ４−Ｆ４線に沿って示す断面図。
【図５】第１の実施形態の保護膜の製造工程を概略的に示す図。
【図６】第１の実施形態の保護膜が形成された圧力室構造体の一例を示す断面図。
【図７】第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す平面図。
【図８】第３の実施の形態に係るインクジェットヘッドの一部を示す断面図。
【図９】第４の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１０】第４の実施形態のインクジェットヘッドを示す平面図。
【図１１】第４の実施形態のインクジェットヘッドを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、第１の実施の形態について、図１から図６を参照して説明する。なお、複数の表現が可能な各要素について一つ以上の他の表現の例を付すことがあるが、これは他の表現が付されない要素について異なる表現がされることを否定するものではないし、例示されない他の表現がされることを制限するものでもない。
【００１３】
図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタ１を示す断面図である。インクジェットプリンタ１は、インクジェット記録装置の一例である。なお、インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。
【００１４】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、例えば、記録媒体である記録紙Ｐを搬送しながら画像形成等の各種処理を行う。インクジェットプリンタ１は、筐体１０と、給紙カセット１１と、排紙トレイ１２と、保持ローラ（ドラム）１３と、搬送装置１４と、保持装置１５と、画像形成装置１６と、除電剥離装置１７と、反転装置１８と、クリーニング装置１９とを備える。
【００１５】
給紙カセット１１は、複数の記録紙Ｐを収容して、筐体１０内に配置される。排紙トレイ１２は、筐体１０の上部にある。インクジェットプリンタ１によって画像形成がされた記録紙Ｐは、排紙トレイ１２に排出される。
【００１６】
搬送装置１４は、記録紙Ｐが搬送される経路に沿って配置された複数のガイドおよび複数の搬送ローラを有する。当該搬送ローラは、モータに駆動されて回転することで、記録紙Ｐを給紙カセット１１から排紙トレイ１２まで搬送する。
【００１７】
保持ローラ１３は、導体によって形成された円筒状のフレームと、当該フレームの表面に形成された薄い絶縁層とを有する。前記フレームは接地（グランド接続）される。保持ローラ１３は、その表面上に記録紙Ｐを保持した状態で回転することにより、記録紙Ｐを搬送する。
【００１８】
保持装置１５は、搬送装置１４によって給紙カセット１１から搬出された記録紙Ｐを、保持ローラ１３の表面（外周面）に吸着させて保持させる。保持装置１５は、記録紙Ｐを保持ローラ１３に対して押圧した後、帯電による静電気力で記録紙Ｐを保持ローラ１３に吸着させる。
【００１９】
画像形成装置１６は、保持装置１５によって保持ローラ１３の外面に保持された記録紙Ｐに、画像を形成する。画像形成装置１６は、保持ローラ１３の表面に面する複数のインクジェットヘッド２１を有する。複数のインクジェットヘッド２１は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの四色のインクを、それぞれ記録紙Ｐに吐出することで、画像を形成する。
【００２０】
除電剥離装置１７は、画像が形成された記録紙Ｐを、除電することで、保持ローラ１３から剥離する。除電剥離装置１７は、電荷を供給して記録紙Ｐを除電し、記録紙Ｐと保持ローラ１３との間に爪を挿入する。これにより、記録紙Ｐは保持ローラ１３から剥離される。保持ローラ１３から剥離された記録紙Ｐは、搬送装置１４によって、排紙トレイ１２または反転装置１８に搬送される。
【００２１】
クリーニング装置１９は、保持ローラ１３を清浄する。クリーニング装置１９は、保持ローラ１３の回転方向において除電剥離装置１７よりも下流にある。クリーニング装置１９は、回転する保持ローラ１３の表面にクリーニング部材１９ａを当接させ、回転する保持ローラ１３の表面を洗浄する。
【００２２】
反転装置１８は、保持ローラ１３から剥離された記録紙Ｐの表裏面を反転させ、当該記録紙Ｐを再び保持ローラ１３の表面上に供給する。反転装置１８は、例えば記録紙Ｐを前後方向逆にスイッチバックさせる所定の反転経路に沿って記録紙Ｐを搬送することにより、記録紙Ｐを反転させる。
【００２３】
図２は、第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタ１を示す斜視図である。図３は、インクジェットヘッド２１の平面図である。図４は、図３のＦ４−Ｆ４線に沿ってインクジェットヘッド２１を示す断面図である。なお、図２および図３において、説明のために、本来は隠れる種々の要素を実線で示す。
【００２４】
図２に示すように、インクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド２１と、インクタンク２３と、制御部２４とを備える。インクジェットプリンタ１は、インクジェット記録装置の一例である。インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。
【００２５】
インクジェットヘッド２１は、ノズルプレート１００と圧力室構造体２００と、セパレートプレート３００と、インク流路構造体４００とを備える。圧力室構造体２００は、基材の一例である。圧力室構造体２００と、セパレートプレート３００と、インク流路構造体４００とは、例えばエポキシ系接着剤で固定される。
【００２６】
ノズルプレート１００は、矩形の板状に形成される。ノズルプレート１００は、圧力室構造体２００の上に、後述する成膜プロセスによって形成される。このため、ノズルプレート１００は、圧力室構造体２００に固着する。
【００２７】
ノズルプレート１００に、インク吐出用の複数のノズル（オリフィス、インク吐出孔）１０１がある。ノズル１０１は、円形の孔であり、ノズルプレート１００を形成する複数の層のうちの一層をその厚さ方向に貫通する。ノズル１０１の直径は、例えば２０μｍである。なお、ノズル１０１の形状は円形に限らない。
【００２８】
圧力室構造体２００は、例えばシリコンウエハによって矩形の板状に形成される。圧力室構造体２００は、インクジェットヘッド２１の製造過程において、繰り返し加熱および薄膜の成膜がなされる。このため、シリコンウエハは、耐熱性を有し、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格に準じ、平滑化されたものである。なお、圧力室構造体２００はこれに限らず、炭化シリコン（ＳｉＣ）ゲルマニウム基板のような他の半導体によって形成されても良い。圧力室構造体２００の厚さは、例えば５２５μｍである。
【００２９】
圧力室構造体２００は、ノズルプレート１００に面する第１端面２００ａと、第２端面２００ｂと、複数の圧力室２０１とを有する。第１端面２００ａは、基体の一方の端部の一例である。第２端面２００ｂは、基体の他方の端部の一例である。第１端面２００ａは平坦に形成され、ノズルプレート１００が固着する。
【００３０】
圧力室２０１は、円形の孔であるが、他の形状に形成されても良い。圧力室２０１の直径は、例えば２４０μｍである。圧力室２０１は、第１端面２００ａから第２端面２００ｂに亘って設けられる。圧力室２０１は、第１端面２００ａに開口し、ノズルプレート１００に塞がれる。圧力室２００は、第２端面２００ｂにも開口する。
【００３１】
複数の圧力室２０１は、複数のノズル１０１と対応するように配置され、複数のノズル１０１と同一軸上にそれぞれ配置される。このため、圧力室２０１に、対応するノズル１０１が連通する。
【００３２】
セパレートプレート３００は、ステンレスによって矩形の板状に形成される。セパレートプレート３００の厚さは、例えば２００μｍである。セパレートプレート３００は、圧力室構造体２００の第２端面２００ｂに取り付けられる。セパレートプレート３００は、ノズルプレート１００の反対側から、複数の圧力室２０１を塞いでいる。
【００３３】
セパレートプレート３００に、複数のインク絞り（圧力室２０１へのインク供給孔）３０１がある。複数のインク絞り３０１は、圧力室２０１にそれぞれ対応して配置される。このため、圧力室２０１に、インク絞り３０１が連通する。インク絞り３０１の直径は、例えば６０μｍである。インク絞り３０１は、それぞれの圧力室２０１へのインク流路抵抗がほぼ同程度になるように形成される。
【００３４】
インク流路構造体４００は、ステンレスによって矩形の板状に形成される。インク流路構造体４００の厚さは、例えば４ｍｍである。インク流路構造体４００に、インク供給路４０１と、インク供給口４０２と、インク排出口４０３とがある。
【００３５】
インク供給路４０１は、例えば、インク流路構造体４００の表面から２ｍｍの深さで形成された溝である。インク供給路４０１は、全てのインク絞り３０１を囲む。言い換えると、全てのインク絞り３０１は、インク供給路４０１に開口する。
【００３６】
インク供給口４０２は、インク供給路４０１の一方の端部に開口する。インク供給口４０２は、画像形成のためのインクが貯蔵されたインクタンク２３に接続され、インク供給路４０１にインクを供給する。
【００３７】
インク供給口４０２は、インク絞り３０１を介して、全ての圧力室２０１にインクを供給する。また、インク絞り３０１は、それぞれの圧力室２０１へのインク流路抵抗がほぼ同程度になるように形成される。
【００３８】
インク排出口４０３は、インク供給路４０１の他方の端部に開口する。インク排出口４０３はインクタンク２３に接続される。インク供給口４０２から供給され、圧力室２０１へ流入しなかったインクは、インク排出口４０３からインクタンク２３に排出される。このように、インク供給路４０１内でインクが循環される。
【００３９】
インクが循環することにより、インク供給路４０１内のインク温度を一定に保つことができる。このため、インクジェットヘッド２１は、ノズルプレート１００の変形によって発生した熱による、インクジェットヘッド２１の温度上昇を抑制する。
【００４０】
上述したように、セパレートプレート３００およびインク流路構造体４００はステンレスによって形成される。しかし、これらの要素３００，４００の材料は、ステンレスに限定されない。要素３００，４００はノズルプレート１００との膨張係数の差を考慮して、インク吐出圧力発生に影響しない範囲で、セラミックス、樹脂、または金属（合金）のような他の材料によって形成されても良い。使用されるセラミックスは、例えば、アルミナセラミックス、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、およびチタン酸バリウムのような窒化物、酸化物である。使用される樹脂は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材である。使用される金属は、例えば、アルミまたはチタンである。
【００４１】
圧力室２０１は供給されたインクを保持する。そしてノズルプレート１００の変形によって各圧力室２０１内のインクに圧力変化が発生すると、圧力室２０１内のインクが、各ノズル１０１から吐出される。セパレートプレート３００は、圧力室２０１内に発生した圧力を閉じ込めて、当該圧力がインク供給路４０１へ逃げることを抑制する。インク絞り３０１の直径は、圧力室２０１の直径の１／４以下である。
【００４２】
次に、ノズルプレート１００について説明する。図３および図４に示すように、ノズルプレート１００は、上記の複数のノズル１０１と、複数のアクチュエータ１０２と、二つの共有電極端子部１０５と、共有電極１０６と、複数の配線電極端子部１０７と、複数の配線電極１０８と、振動板１０９と、保護膜１１３と、撥インク膜１１６とを有する。共有電極１０６は、第１の電極の一例である。配線電極１０８は、第２の電極の一例である。
【００４３】
振動板１０９は、圧力室構造体２００の第１端面２００ａの上に、矩形の板状に形成される。振動板１０９の厚さは、例えば２μｍである。振動板１０９の厚さは、概ね１μｍから５０μｍの範囲である。
【００４４】
振動板１０９の材料は、例えば絶縁性材料であるＳｉＯ２である。振動板１０９の材料はＳｉＯ２に限らず、例えば、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）であっても良い。振動板１０９の材料は、例えば、耐熱性、絶縁性、熱膨張係数、平滑性、およびインクに対する濡れ性を考慮して決定される。振動板１０９の材料の絶縁性は、インクジェットヘッド２１が導電率の高いインクを使用する場合に、アクチュエータ１０２が駆動したときのインク変質に影響し得る。
【００４５】
振動板１０９は、第１の面５０１と、第２の面５０２とを有する。第１の面５０１は、第１端面２００ａに固着するとともに圧力室２０１を塞ぐ。第２の面５０２は、第１の面５０１の反対側に位置する。アクチュエータ１０２と、共有電極１０６と、配線電極１０８とは、振動板１０９の第２の面５０２に形成される。
【００４６】
複数のアクチュエータ１０２は、複数の圧力室２０１および複数のノズル１０１に対応して設けられる。アクチュエータ１０２は、ノズル１０１からインクを吐出させるための圧力を、圧力室２０１に発生させる。
【００４７】
図３に示すように、アクチュエータ１０２は、円環状に形成される。アクチュエータ１０２は、対応するノズル１０１と同一軸上に配置される。アクチュエータ１０２の内側に、ノズル１０１が設けられる。
【００４８】
より高密度にノズル１０１を配置するために、ノズル１０１は千鳥状（互い違い）に配置される。言い換えると、ノズルプレート１００の長手方向に複数のノズル１０１が直線状に配置される。ノズルプレート１００の短手方向に、二つの直線状のノズル１０１の列がある。ノズルプレート１００の長手方向において、隣接するノズル１０１の中心間距離は、例えば３４０μｍである。ノズルプレート１００の短手方向において、ノズル１０１の二つの列の配置間隔は、例えば２４０μｍである。
【００４９】
図４に示すように、アクチュエータ１０２は、圧電体膜１１１と、共有電極１０６の電極部分１０６ａと、配線電極１０８の電極部分１０８ａと、絶縁膜１１２とをそれぞれ有する。圧電体膜１１１は、圧電体の一例である。
【００５０】
圧電体膜１１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって膜状に形成される。なお、圧電体膜１１１はこれに限らず、例えば、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）、ＺｎＯ、およびＡｌＮのような種々の材料によって形成されても良い。
【００５１】
圧電体膜１１１は、円環状に形成される。圧電体膜１１１は、ノズル１０１および圧力室２０１と同一軸上に配置される。圧電体膜１１１は、ノズル１０１を囲む。圧電体膜１１１の外径は、例えば１７６μｍである。圧電体膜１１１の内径は、例えば３８μｍである。
【００５２】
圧電体膜１１１の厚さは、例えば１μｍである。圧電体膜１１１の厚さは、圧電特性と絶縁破壊電圧などによって決定される。圧電体膜１１１の厚さは、概ね０．１μｍから５μｍの範囲である。
【００５３】
圧電体膜１１１は、配線電極１０８の電極部分１０８ａと、共有電極１０６の電極部分１０６ａとによって挟まれる。言い換えると、圧電体膜１１１に、配線電極１０８の電極部分１０８ａと、共有電極１０６の電極部分１０６ａとが重ねられる。
【００５４】
成膜された圧電体膜１１１は、その厚み方向に分極を発生させる。配線電極１０８および共有電極１０６を介して当該分極の方向と同方向の電界を圧電体膜１１１に印加すると、アクチュエータ１０２は電界方向と直交する方向に伸縮する。アクチュエータ１０２の伸縮により、振動板１０９が、ノズルプレート１００の厚み方向に変形する。これにより、圧力室２０１内のインクに圧力変化が生じる。
【００５５】
アクチュエータ１０２に含まれる圧電体膜１１１の動作についてさらに説明する。圧電体膜１１１は膜厚に対して直交する方向（面内方向）に収縮または伸張する。
【００５６】
圧電体膜１１１が伸長すると、圧電体膜１１１が結合された振動板１０９は、圧力室２０１の容積を増大させる方向へ湾曲する。この圧力室２０１を拡張する振動板１０９の湾曲は、圧力室２０１内に貯留されたインクに負圧力を発生させる。発生した負圧により、インク流路構造体４００から、インクが圧力室２０１内に供給される。
【００５７】
圧電体膜１１１が収縮すると、圧電体膜１１１に結合された振動板１０９は、圧力室２０１の容積を減少させる方向へ湾曲する。この振動板１０９の圧力室２０１方向への湾曲は、圧力室２０１内に貯留されたインクに正圧力を発生させる。発生した正圧により振動板１０９に設けられたノズル１０１からインク滴が吐出される。圧力室２０１の容積が増大または縮小するとき、振動板１０９のノズル１０１近傍は、圧電体膜１１１の変位によって、インクが吐出する方向に変形する。言い換えれば、インクを吐出させるアクチュエータ１０２はベンディングモードで動作する。
【００５８】
配線電極１０８の電極部分１０８ａは、圧電体膜１１１に繋がる二つの電極の一方である。配線電極１０８の電極部分１０８ａは、圧電体膜１１１よりも大きい円環状に形成され、圧電体膜１１１の吐出側（インクジェットヘッド２１の外に向く側）に成膜される。電極部分１０８ａの外径は、例えば１８０μｍである。電極部分１０８ａの内径は、例えば３４μｍである。このため、電極部分１０８ａの内周部分は、ノズル１０１から離れる。
【００５９】
共有電極１０６の電極部分１０６ａは、圧電体膜１１１に繋がる二つの電極の一方である。共有電極１０６の電極部分１０６ａは、圧電体膜１１１よりも小さい円環状に形成され、振動板１０９の第２の面５０２に成膜される。電極部分１０６ａの外径は、例えば１７２μｍである。電極部分１０６ａの内径は、例えば４２μｍである。
【００６０】
絶縁膜１１２は、圧電体膜１１１が形成された領域の外側において、共有電極１０６と配線電極１０８との間に介在する。すなわち、共有電極１０６と配線電極１０８との間は、圧電体膜１１１または絶縁膜１１２によって隔てられる。絶縁膜１１２は、例えばＳｉＯ２（酸化ケイ素）によって形成される。絶縁膜１１２は、他の材料によって形成されても良い。絶縁膜１１２の厚みは、例えば０．２μｍである。
【００６１】
図２に示すように、制御部２４は、例えばフレキシブルケーブルを介して、インクジェットヘッド２１に接続される。制御部２４は、例えば、インクジェットヘッド２１を制御するＩＣである。
【００６２】
配線電極端子部１０７は、配線電極１０８の端部に設けられる。配線電極端子部１０７は、例えばフレキシブルケーブルを介して制御部２４に接続され、アクチュエータ１０２を駆動させるための信号を伝送する。
【００６３】
共有電極端子部１０５は、例えば、振動板１０９の第２の面５０２に設けられる。共有電極端子部１０５は、共有電極１０６の端部であって、例えばＧＮＤ（グランド接地＝０Ｖ）に接続される。
【００６４】
配線電極１０８は、対応するアクチュエータ１０２の圧電体膜１１１に個別に繋がり、アクチュエータ１０２を駆動するための信号を伝送する。配線電極１０８は、圧電体膜１１１を独立に動作させるための個別電極として用いられる。複数の配線電極１０８は、上記の電極部分１０８ａと、配線部と、上記の配線電極端子部１０７とをそれぞれ有する。
【００６５】
配線電極１０８の配線部は、電極部分１０８ａから配線電極端子部１０７に向かって延びる。配線電極１０８の電極部分１０８ａは、ノズル１０１と同心軸上に配置される。電極部分１０８ａの内周部分は、ノズル１０１から僅かに離れる。
【００６６】
複数の配線電極１０８は、Ｐｔ（白金）の薄膜によって形成される。なお、配線電極１０８は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ(金)のような他の材料によって形成されても良い。配線電極１０８の厚さは、例えば０．５μｍである。複数の配線電極１０８の膜厚は、概ね０．０１μｍから１μｍである。
【００６７】
共有電極１０６は、複数の圧電体膜１１１に繋がる。共有電極１０６は、上記の複数の電極部分１０６ａと、複数の配線部と、上記の二つの共有電極端子部１０５とを有する。
【００６８】
共有電極１０６の配線部は、電極部分１０６ａから配線電極１０８の配線部の反対側に延びる。共有電極１０６の配線部は、図３に示すノズルプレート１００の短手方向端部で合体し、ノズルプレート１００の長手方向両端部に沿って延びる。電極部分１０６ａは、ノズル１０１と同一軸上に設けられる。共有電極端子部１０５は、ノズルプレート１００の長手方向両端にそれぞれ配置される。
【００６９】
共有電極１０６は、Ｐｔ（白金）/Ｔｉ(チタン)薄膜によって形成される。共有電極１０６は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕのような他の材料によって形成されても良い。共有電極１０６の厚さは、例えば０．５μｍである。共有電極１０６の厚さは、概ね０．０１から１μｍである。
【００７０】
配線電極１０８および共有電極１０６のそれぞれの配線部の幅は、例えば８０μｍである。幾つかの配線電極１０８の配線部は、並んだアクチュエータ１０２の間を通る。
【００７１】
図４に示すように、保護膜１１３は、振動板１０９の第２の面５０２に設けられる。保護膜１１３は、例えば、非感光性ポリイミド、またはポジ型感光性ポリイミドによって形成される。保護膜１１３はこれに限らず、樹脂、セラミックス、金属（合金）のような他の材料によって形成されても良い。利用される樹脂は、例えば、他のポリイミド、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンなどのプラスチック材である。利用されるセラミックスは、例えば、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウム、などの窒化物、酸化物である。利用される金属は、例えば、アルミ、ＳＵＳ、またはチタンである。保護膜１１３の材料として、例えば絶縁性を有する材料が用いられる。
【００７２】
保護膜１１３の材料は、振動板１０９の材料とヤング率が大きく異なる。板形状の変形量は、材料のヤング率と板厚とが影響する。同じ力がかかった場合でも、ヤング率が小さい程、そして板厚が薄い程、変形が大きい。振動板１０９を形成するＳｉＯ２のヤング率は８０．６ＧＰａ、保護膜１１３を形成するポリイミドのヤング率は４ＧＰａである。すなわち、振動板１０９と保護膜１１３とのヤング率の差は７６．６ＧＰａである。
【００７３】
保護膜１１３の厚さは、例えば３μｍである。保護膜１１３の厚さは、概ね１μｍから５０μｍの範囲である。保護膜１１３は、振動板１０９の第２の面５０２と、共有電極１０６と、配線電極１０８と、圧電体膜１１１とを覆う。
【００７４】
撥インク膜１１６は、保護膜１１３の表面１１３ａを覆う。撥インク膜１１６は、撥液性を有するシリコーン系撥液材料によって形成される。なお、撥インク膜１１６は、フッ素含有系有機材料のような他の材料によって形成されても良い。撥インク膜１１６の厚さは、例えば１μｍである。撥インク膜１１６は、共有電極端子部１０５と、配線電極端子部１０７の周辺の保護膜１１３を覆わずに露出させる。
【００７５】
図４に示すように、保護膜１１３に、複数の開口部６０１が設けられる。複数の開口部６０１は、複数のノズル１０１に対応して配置され、保護膜１１３の表面１１３ａに開口する。開口部６０１は円形の孔であり、ノズル１０１と同一軸上に配置される。なお、開口部６０１は円形に限らない。
【００７６】
開口部６０１の直径は、例えば３０μｍである。開口部６０１の直径は、ノズル１０１の直径よりも大きく、アクチュエータ１０２の内径（配線電極１０８の電極部分１０８ａの内径）よりも小さい。開口部６０１の第１の内周面６０２は、振動板１０９に対して垂直に延びる。言い換えると、開口部６０１の直径は、振動板１０９の第２の面５０２に対して垂直な方向（インクの吐出方向）において、一定である。
【００７７】
開口部６０１によって、ノズル１０１と、ノズル１０１を囲む振動板１０９の第２の面５０２の一部とが露出される。開口部６０１の第１の内周面６０２は、ノズル１０１から離れている。ノズル１０１を囲む第２の面５０２の一部は、第１の内周面６０２とノズル１０１の縁とによって規定される。
【００７８】
開口部６０１の第１の内周面６０２は、撥インク膜１１６によって覆われる。第１の内周面６０２を覆う撥インク膜１１６の厚さは、ほぼ均一である。第１の内周面６０２を覆う撥インク膜１１６は、第２の内周面６０５を形成する。言い換えると、開口部６０１の内側に、開口部６０１よりも直径が小さい孔が撥インク膜１１６によって形成される。
【００７９】
第２の内周面６０５の直径は、例えば２６μｍである。第２の内周面６０５の直径は、ノズル１０１の直径よりも大きい。このため、第２の内周面６０５は、ノズル１０１から離れている。
【００８０】
上述のインクジェットヘッド２１は、次のように印字（画像形成）を行う。図２に示すインクタンク２３から、インクがインク流路構造体４００のインク供給口４０２に供給される。インクは、インク絞り３０１を通って、圧力室２０１に供給される。圧力室２０１に供給されたインクは、対応するノズル１０１内に供給され、ノズル１０１にメニスカスを形成する。インク供給口４０２から供給されるインクは適切な負圧となるように保たれ、ノズル１０１内のインクはノズル１０１から漏れることなく保たれる。
【００８１】
例えばユーザの操作により、制御部２４に印字指示信号が入力される。印字指示を受けた制御部２４は、配線電極１０８を介して、アクチュエータ１０２に信号を出力する。言い換えると、制御部２４は、配線電極１０８の電極部分１０８ａに駆動電圧を印加する。これにより、圧電体膜１１１に分極方向と同方向の電界が印加され、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸縮する。
【００８２】
アクチュエータ１０２は、振動板１０９と保護膜１１３に挟まれる。このため、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０９に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力がかかる。反対に、保護膜１１３に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力がかかる。アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０９に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力がかかる。また、保護膜１１３に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力がかかる。
【００８３】
保護膜１１３を形成するポリイミド膜は、振動板１０９を形成するＳｉＯ２膜よりヤング率が小さい。このため、同じ力に対して保護膜１１３の方が変形量は大きい。アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、ノズルプレート１００は圧力室２０１側に対して凸形状に変形する。これにより、圧力室２０１の容積が縮小する（保護膜１１３が圧力室２０１側に対して凸形状に変形する量の方が大きいため）。反対に、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、ノズルプレート１００は圧力室２０１側に対して凹形状に変形する。これにより、圧力室２０１の容積が拡大する（保護膜１１３が圧力室２０１側に対して凹形状に変形する量の方が大きいため）。
【００８４】
振動板１０９が変形して圧力室２０１の容積が増減すると、圧力室２０１のインクに圧力変化が生じる。当該圧力変化によって、ノズル１０１に供給されたインクが吐出される。
【００８５】
振動板１０９と保護膜１１３のヤング率の差が大きい程、同じ電圧をアクチュエータ１０２に印加した際の振動板１０９の変形量の差が大きくなる。そのため、振動板１０９と保護膜１１３のヤング率の差が大きいほど、より低い電圧でのインク吐出が可能となる。
【００８６】
振動板１０９と保護膜１１３の膜厚とヤング率が同じ場合、アクチュエータ１０２に電圧印加しても、振動板１０９と保護膜１１３は正反対の方向に同じ量変形する力がかかるため、振動板１０９は変形しない。
【００８７】
なお、上述したように、板材の変形量は、材料のヤング率だけでなく、板厚も影響する。そのため、振動板１０９と保護膜１１３の変形量に差をつける場合は、材料のヤング率だけでなく、それぞれの膜厚も考慮される。振動板１０９と保護膜１１３の材料のヤング率が同じでも、膜厚に違いがあればインク吐出可能である。
【００８８】
次に、インクジェットヘッド２１の製造方法の一例について説明する。まず、圧力室２０１が形成される前の圧力室構造体２００（シリコンウエハ）の第１端面２００ａの全域に、振動板１０９を形成するＳｉＯ２膜を成膜する。当該ＳｉＯ２膜は、ＣＶＤ法によって成膜される。
【００８９】
インクジェットヘッド２１の製造工程において、圧力室構造体２００を形成するシリコンウエハは、大きな一枚の円板である。当該シリコンウエハの円板から、後で複数の圧力室構造体２００が切り取られる。なお、これに限らず、一枚の矩形のシリコンウエハから、一つの圧力室構造体２００を形成しても良い。
【００９０】
次に、振動板１０９の第２の面５０２に、共有電極１０６を形成する金属膜を成膜する。まず、スパッタリング法を用いてＴｉとＰｔを順番に成膜する。Ｔｉの膜厚は例えば０．４５μｍ、Ｐｔ膜厚は例えば０．０５μｍである。なお、金属膜は、蒸着または鍍金のような他の製法によって形成されても良い。
【００９１】
上記金属膜を成膜した後に、パターニングによって、共有電極１０６を形成する。パターニングは、電極膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の電極材料をエッチングによって除去することで行う。
【００９２】
共有電極１０６の電極部分１０６ａの中心にノズル１０１が形成されるため、電極部分１０６ａの中心と同心円の電極膜がない部分が形成される。共有電極１０６をパターニングすることで、共有電極１０６の電極部分１０６ａ、配線部、および共有電極端子部１０５以外では、振動板１０９が露出する。
【００９３】
次に、共有電極１０６上に圧電体膜１１１を形成する。圧電体膜１１１は、例えばＲＦマグネトロンスパッタリング法により基板温度３５０℃で成膜される。圧電体膜１１１は、成膜後、圧電体膜１１１に圧電性を付与するために、５００℃で３時間熱処理される。これにより、圧電体膜１１１は良好な圧電性能を得る。圧電体膜１１１は、例えば、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、ゾルゲル法、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）、水熱合成法のような他の製法によって形成されても良い。圧電体膜１１１を、エッチングによってパターニングする。
【００９４】
圧電体膜１１１の中心にはノズル１０１が形成されるため、圧電体膜１１１と同心円の圧電体膜がない部分が形成される。圧電体膜１１１のない部分では、振動板１０９が露出する。圧電体膜１１１は、共有電極１０６の電極部分１０６ａを覆う。
【００９５】
次に、圧電体膜１１１の一部と共有電極１０６の一部との上に、絶縁膜１１２を形成する。絶縁膜１１２は、良好な絶縁性を低温成膜にて実現できるＣＶＤ法によって形成される。絶縁膜１１２は、成膜後にパターニングされる。パターニング加工バラツキによる不具合を抑制するため、絶縁膜１１２は圧電体膜１１１を一部のみ覆う。絶縁膜１１２は、圧電体膜１１１の変形量を阻害しない程度に圧電体膜１１１を覆う。
【００９６】
次に、振動板１０９、圧電体膜１１１、および絶縁膜１１２の上に、配線電極１０８を形成する金属膜を成膜する。当該金属膜は、スパッタリング法によって成膜される。金属膜は、真空蒸着または鍍金のような他の製法によって形成されても良い。
【００９７】
上記金属膜をパターニングすることで、配線電極１０８を形成する。パターニングは、電極膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の電極材料をエッチングによって除去することで行う。
【００９８】
配線電極１０８の電極部分１０８ａの中心にノズル１０１が形成されるため、配線電極１０８の電極部分１０８ａの中心と同心円の電極膜がない部分が形成される。配線電極１０８の電極部分１０８ａは、圧電体膜１１１を覆う。
【００９９】
次に、振動板１０９のＳｉＯ２膜をパターニングし、ノズル１０１を形成する。パターニングは、ＳｉＯ２膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外のＳｉＯ２膜をエッチングによって除去することで行う。
【０１００】
エッチングマスクは、感光性レジストを振動板１０９の上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像し、ポストベークを行って形成される。
【０１０１】
図５は、保護膜の製造工程を概略的に示す図である。図５に示すように複数の圧力室構造体２００を形成するシリコンウエハＳＷの円板の上に、保護膜１１３がスピンコーティング法によって成膜される。
【０１０２】
まず、ポリイミド前駆体を含有した溶液が振動板１０９、配線電極１０８、共有電極１０６、および絶縁膜１１２を覆う。次に、シリコンウエハＳＷが回転させられ、溶液表面が平滑にされる。ベークによって熱重合と溶剤除去を行うことで、保護膜１１３が形成される。保護膜１１３は、例えば、ＣＶＤ、真空蒸着、または鍍金のような他の方法によって形成されても良い。
【０１０３】
図６は、保護膜１１３が形成された圧力室構造体２００の一例を示す断面図である。図６に示すように、ノズル１０１の上において、保護膜１１３の表面に楕円形の窪みＳが形成される場合がある。窪みＳは、例えば、スピンコーティング法によって溶液に遠心力がかかることによって生じるおそれがある。このため、窪みＳはシリコンウエハの径方向に延びた不均一な楕円形状を呈する。
【０１０４】
次に、パターニングによって、開口部６０１を形成するとともに、共有電極端子部１０５と、配線電極端子部１０７とを露出させる。パターニングは、保護膜１１３の材料に応じた手順で行われる。
【０１０５】
保護膜１１３が非感光性ポリイミドによって形成される場合、まず、ポリイミド前駆体を含有した溶液をスピンコーティング法によって成膜した後に、ベークによって熱重合と溶剤除去を行って焼成成形する。その後、非感光性ポリイミド膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外のポリイミド膜をエッチングによって除去することで、パターニングがなされる。エッチングマスクは、感光性レジストを非感光性ポリイミド膜上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像し、ポストベークを行って形成される。
【０１０６】
保護膜１１３がポジ型感光性ポリイミドによって形成される場合、まず、溶液をスピンコーティング法によって成膜した後、プリベークを行う。その後、アクチュエータ１０２の中心から同心円で直径３０μｍの円形パターン部（開口部６０１）、配線電極端子部１０７、共有電極端子部１０５が開口した（光が透過する）マスク用いて露光し、現像工程を経てパターニングが行われる。その後、ポストベークを行って保護膜１１３が焼成成形される。
【０１０７】
上記パターニングによって、図６に二点鎖線で示す開口部６０１が、保護膜１１３に形成される。窪みＳは、開口部６０１を形成するパターニングによって除去される。なお、窪みＳの一部がパターニング後も残っても良い。
【０１０８】
次に、保護膜１１３の上にカバーテープを貼り付ける。カバーテープは、例えば、シリコンウエハの化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）用の裏面保護テープである。カバーテープが貼り付けられた圧力室構造体２００を上下反転し、圧力室構造体２００に複数の圧力室２０１を形成する。圧力室２０１は、パターニングによって形成される。
【０１０９】
シリコンウエハである圧力室構造体２００上にエッチングマスクを作り、シリコン基板専用のいわゆる垂直深堀ドライエッチングを用いて、エッチングマスク以外のシリコンウエハを除去する。これにより、圧力室２０１が形成される。
【０１１０】
上記エッチングに用いられるＳＦ６ガスは、振動板１０９のＳｉＯ２膜や保護膜１１３のポリイミド膜に対してはエッチング作用を及ぼさない。そのため、圧力室２０１を形成するシリコンウエハのドライエッチングの進行は、振動板１０９で止まる。
【０１１１】
なお、上述のエッチングは、薬液を用いるウェットエッチング法、またはプラズマを用いるドライエッチング法のような、種々の方法を用いて良い。絶縁膜、電極膜、圧電体膜などの材料によって、エッチング方法やエッチング条件を変えて良い。各感光性レジスト膜によるエッチング加工が終了した後、残った感光性レジスト膜は溶解液によって除去される。
【０１１２】
次に、圧力室構造体２００に、セパレートプレート３００およびインク流路構造体４００を接着する。すなわち、インク流路構造体４００が接着されたセパレートプレート３００を、エポキシ樹脂剤で圧力室構造体２００に接着する。
【０１１３】
次に、保護膜１１３にカバーテープを貼り付け、共有電極端子部１０５と配線電極端子部１０７とを覆う。カバーテープは樹脂によって形成され、保護膜１１３から容易に脱着可能である。カバーテープは、共有電極端子部１０５および配線電極端子部１０７に、ゴミや、後述する撥インク膜１１６が付着することを防止する。
【０１１４】
次に、保護膜１１３上に撥インク膜１１６を形成する。撥インク膜１１６は、保護膜１１３上に液状の撥インク膜材料をスピンコーティングすることによって成膜される。この際、インク供給口４０２より陽圧空気を注入する。これにより、インク供給路４０１と繋がったノズル１０１から陽圧空気が排出される。この状態で、液体の撥インク膜材料を塗布すると、ノズル１０１内壁に撥インク膜材料が付着することが抑制される。撥インク膜１１６が形成された後、カバーテープを保護膜１１３から剥がす。
【０１１５】
次に、開口部６０１に設けられた撥インク膜１１６をパターニングすることで、開口部６０１を覆う撥インク膜１１６に、直径２６μｍの第２の内周面６０５を形成する。パターニングは、撥インク膜１１６上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の撥インク膜１１６をエッチングによって除去することで行われる。エッチングマスクは、感光性レジストを撥インク膜１１６上に塗布した後に、プリベークを行い、所望のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、現像し、ポストベークを行って形成される。これにより、ノズル１０１が完全に露出されるとともに、ノズル１０１を囲む振動板１０９の第２の面５０２の一部が露出される。なお、ノズル１０１を囲む第２の面５０２の一部は、撥インク膜１１６に覆われても良い。
【０１１６】
次に、シリコンウエハＳＷを切断して、複数のインクジェットヘッド２１を形成する。インクジェットヘッド２１は、インクジェットプリンタ１の内部に搭載され、配線電極端子部１０７に、例えばフレキシブルケーブルを介して制御部２４が接続される。さらに、インク流路構造体４００のインク供給口４０２およびインク排出口４０３が、インクタンク２３に接続される。
【０１１７】
第１の実施形態のインクジェットヘッド２１によれば、ノズル１０１が振動板１０９に設けられ、保護膜１１３に形成される開口部６０１が、ノズル１０１に連通するとともに、ノズル１０１から離れて配置される第１の内周面を形成する。言い換えると、インクを吐出するノズル１０１は、ノズルプレート１００を形成する層の一つである振動板１０９に形成され、他の層である保護膜１１３には形成されない。このため、ノズル１０１の形状および位置は、振動板１０９にノズル１０１を形成するという一つの工程によって決定され、ノズル１０１の形状の均一性が向上する。したがって、安価にインクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１１８】
さらに、例えばスピンコーティング法によって保護膜１１３が形成されることで、窪みＳが生じるおそれがある。しかし、開口部６０１を形成するパターニングによって、窪みＳは除去される。窪みＳの一部が残ったとしても、開口部６０１が形成されることで、ノズル１０１からのインク吐出に影響が生じない。したがって、インクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１１９】
開口部６０１は円形の孔であって、開口部６０１の直径は、ノズル１０１の直径よりも大きい。このため、開口部６０１が、ノズル１０１からのインクの吐出を阻害することを抑制でき、インクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１２０】
撥インク膜１１６は、開口部６０１の第１の内周面６０２を覆い、撥インク膜１１６が形成する第２の内周面６０５は、ノズル１０１から離れて配置される。これにより、インクがノズル１０１から漏れ出たり、インクの濡れがインクの吐出を阻害したりすることを抑制でき、インクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１２１】
以下に詳しく説明する。もし開口部６０１の第１の内周面６０２が撥インク膜１１６に覆われない場合、ノズル１０１から滲み出たインクは、親インク性を有する振動板１０９や保護膜１１３との濡れによって、開口部６０１まで伝わる。このインクは、開口部６０１の中でメニスカスを形成するおそれがある。このような状態になると、インクの吐出が阻害される。これを防止するために、例えば、インク供給口４０２に供給するインクの圧力を、インクのメニスカスの位置がノズル１０１内で安定するよう制御がなされる。具体的には、ノズル１０１の直径をＤｎ、開口部６０１の直径をＤｏ、インクの表面張力をσ、インク供給口４０２に供給するインクの相対圧力をＰとしたとき、  
−４σ／Ｄｎ＜Ｐ＜−４σ／Ｄｏ  
となるよう、インク供給口４０２に供給するインクの圧力Ｐが制御される。ここで、相対圧力とは大気圧を０とした圧力である。
【０１２２】
一方、第１の実施形態のように撥インク膜１１６が開口部６０１の第１の内周面６０２を覆う場合、インクが開口部６０１の第１の内周面６０２を伝わることが抑制される。ノズル１０１を囲む振動板１０９の第２の面５０２の一部が、撥インク膜１１６に覆われず露出されるが、当該第２の面５０２の一部は、ノズル１０１と撥インク膜１１６が形成する第２の内周面６０５との間の小さな領域である。このため、第２の面５０２の一部にインクが濡れ広がろうとしても、インク供給口４０２に供給するインクの圧力（ノズル１０１に生じる負圧）によって、インクはノズル１０１に引き込まれる。
【０１２３】
このため、インクのメニスカスの位置が安定してノズル１０１の内部に保たれる。この場合、インク供給口４０２に供給されるインクの相対圧力Ｐは、  
−４σ／Ｄｎ＜Ｐ＜０  
となるよう制御すればよい。すなわち、撥インク膜１１６が開口部６０１を覆わない場合と比べて、インクの相対圧力Ｐを制御する範囲を広がる。したがって、インクジェットヘッド２１のインク不吐出時における、インクの相対圧力Ｐの制御が容易になる。
【０１２４】
第２の内周面６０５の直径は、ノズル１０１の直径よりも大きい。これにより、例えば撥インク膜１１６がノズル１０１の一部を塞いでインクの吐出位置精度が低下することを抑制できる。
【０１２５】
ノズル１０１を囲む第２の面５０２の一部は、保護膜１１３および撥インク膜１１６に覆われずに露出される。このため、開口部６０１が、ノズル１０１からのインクの吐出を阻害することを抑制でき、インクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１２６】
次に、図７を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、以下に開示する複数の実施形態において、第１の実施形態のインクジェットプリンタ１と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成部分については、その説明を一部または全て省略することがある。
【０１２７】
図７は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１を示す平面図である。第２の実施形態のアクチュエータ１０２は、第１の実施形態のアクチュエータ１０２と形状が異なる。
【０１２８】
第２の実施形態のアクチュエータ１０２は、菱形に形成される。アクチュエータ１０２の幅は、例えば１７０μｍ、長さは、例えば３４０μｍである。ノズル１０１は、アクチュエータ１０２の中央に配置される。圧力室２０１も、アクチュエータ１０２の形状に対応して、菱形に形成される。
【０１２９】
第２の実施形態のアクチュエータ１０２は、第１の実施形態の円形のアクチュエータ１０２と比べて、より高密度に配置することができる。すなわち、アクチュエータ１０２を菱形に形成することで、アクチュエータ１０２を千鳥状に配置しやすくなる。
【０１３０】
次に、図８を参照して、第３の実施の形態について説明する。図８は、第３の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１の一部を示す断面図である。図８に示すように、第３の実施形態の開口部６０１の形状は、第１の実施形態と異なる。
【０１３１】
開口部６０１の直径は、保護膜１１３の表面１１３ａから振動板１０９に向かうに従って縮小する。言い換えると、開口部６０１の第１の内周面６０２は、振動板１０９に対して傾斜する。図８に示すように、保護膜１１３の表面１１３ａにおける第１の内周面６０２の直径Ｄ１は、振動板１０９と接する第１の内周面６０２の直径Ｄ２よりも大きい。
【０１３２】
撥インク膜１１６が形成する第２の内周面６０５も、第１の内周面６０２に概ね沿って傾斜する。このような第３の実施形態においても、振動板１０９に接する第２の内周面６０５の直径Ｄ３（２６μｍ）は、ノズル１０１の直径Ｄ４（２０μｍ）よりも大きくなるように作られる。
【０１３３】
第３の実施形態において、保護膜１１３は、例えばネガ型感光性ポリイミドによって形成される。ネガ型感光性ポリイミドは、露光された箇所のポリイミドが現像工程後に残る。
【０１３４】
上記のような保護膜１１３に開口部６０１を形成する場合、ポリイミド前駆体を含有した溶液をスピンコーティング法によって振動板１０９の第２の面５０２に成膜した後、プリベークを行う。次に円形パターン部（開口部６０１）、配線電極端子部１０７、共有電極端子部１０５が遮光されたマスクを用いて露光し、現像工程を経てパターニングを行い、その後、ポストベークを行って焼成成形する。露光装置は、露光処理の光がマスクに対して極力垂直方向のみの成分になるように作られる。しかし、平面方向に広がる光の成分は完全に除去されずに残る。そのため、ネガ型感光性ポリイミド膜内で光が平面方向に拡がることにより、振動板１０９に接する遮光部の面積（直径Ｄ２）が、保護膜１１３の表面１１３ａ（吐出面）における遮光部の面積（直径Ｄ１）より小さくなる可能性がある。
【０１３５】
上述したように、開口部６０１の第１の内周面６０２は、撥インク膜１１６によって覆われる。このため、振動板１０９に接する第１の内周面６０２の直径Ｄ２が３０μｍ、振動板１０９に接する第２の内周面６０５の直径Ｄ３が２６μｍとなるように、保護膜１１３の露光マスクの遮光部の形状、撥インク膜１１６のエッチングマスク形状とエッチング条件が調整される。
【０１３６】
第３の実施形態のように、例えばネガ型感光性ポリイミドによって保護膜１１３を形成することによって、開口部６０１の第１の内周面６０２が、振動板１０９に対して傾斜することがある。このような場合であっても、第１の実施形態と同様に、インクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１３７】
次に、図９ないし図１１を参照して、第４の実施の形態について説明する。図９は、第４の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１を分解して示す斜視図である。図１０は、第４の実施形態のインクジェットヘッド２１を示す平面図である。図１１は、図１０のＦ１１−Ｆ１１線に沿ってインクジェットヘッド２１を示す平面図である。図９に示すように、第４の実施形態のノズル１０１は、第１の実施形態と異なり、アクチュエータ１０２の外に配置される。
【０１３８】
圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置に、対応するノズル１０１の中心がある。圧力室２０１は、対応するアクチュエータ１０２およびノズル１０１を囲む。このため、ノズル１０１は、圧力室２０１に連通する。
【０１３９】
図１１に示すように、保護膜１１３に開口部６０１が形成される。開口部６０１はノズル１０１と同一軸上に配置される。このため、圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置に、対応する開口部６０１の中心がある。
【０１４０】
アクチュエータ１０２は、円形状に形成され、対応するノズル１０１とは異なる位置にある。アクチュエータ１０２の中心は圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置にある。なお、アクチュエータ１０２は、圧力室２０１と同一軸上に配置されても良い。
【０１４１】
第４の実施形態のインクジェットヘッド２１によれば、ノズル１０１がアクチュエータ１０２と異なる位置に配置される。このため、アクチュエータ１０２の共有電極１０６、圧電体膜１１１、および配線電極１０８の中心に、ノズル１０１を形成するための円形パターニングが不要になる。これにより、パターニングの不良によるインク吐出位置の精度不良を抑制できる。
【０１４２】
以上述べた少なくとも一つのインクジェットヘッドによれば、振動板がノズルを有し、保護膜が、ノズルと、ノズルを囲む前記振動板の第２の面の一部とを露出させる開口部を有する。これにより、前記ノズルの形状は、前記振動板に前記ノズルを形成するという一つの工程によって決定することができ、前記ノズルの形状の均一性が向上する。したがって、インクの吐出位置精度の低下を抑制できる。
【０１４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１４４】
例えば、開口部６０１は円形の孔に限らず、例えば楕円形、矩形、または菱形のような他の形状の孔であっても良い。また、アクチュエータ１０２の形状も円形および菱形に限らず、楕円形または矩形のような他の形状であっても良い。さらに、開口部６０１の第１の内周面６０２は、撥インク膜１１６に覆われずに露出されても良い。
【０１４５】
さらに、インクジェットヘッド２１は、セパレートプレート３００を有さずとも良い。インクジェットヘッド２１の仕様、圧力室２０１の直径や深さなどを調整することで、セパレートプレート３００を有しないインクジェットヘッド２１も、インク吐出が可能である。
【０１４６】
また、上記の実施形態では、圧力室構造体２００の上に振動板１０９が作成される。しかし、振動板１０９を圧力室構造体２００の上に作成する代わりに、圧力室構造体２００の一部を振動板として利用しても良い。例えば、圧力室構造体２００の第１端面２００ａにアクチュエータ１０２を形成し、第２端面２００ｂから圧力室２０１に相当する位置に圧力室構造体２００を貫通しない穴を形成する。圧力室構造体２００の第１端面２００ａ側には薄い層が残り、この部分が振動板として動作する。
【０１４７】
加えて、インクジェットヘッド２１は、各圧力室２０１を塞ぐ複数の振動板１０９を有しても良い。振動板１０９は、圧力室構造体２００の第１端面２００ａに、例えば接着剤によって固定されても良い。
【符号の説明】
【０１４８】
１…インクジェットプリンタ、２１…インクジェットヘッド、１０１…ノズル、１０６…共有電極、１０８…配線電極、１０９…振動板、１１１…圧電体膜、１１３…保護膜、１１６…撥インク膜、２００…圧力室構造体、２０１…圧力室、５０１…第１の面、５０２…第２の面、６０１…開口部、６０２…第１の内周面、６０５…第２の内周面。
【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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