(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動効率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】基材２００と、振動板１０４と、駆動素子１０２と、絶縁膜１０５と、絶縁性の保護膜１０８とを備える。基材は、インクを収容する圧力室２０１を有する。振動板は、圧力室を塞ぐ第１の面１０４ａと、第１の面の反対側にある第２の面１０４ｂと、を有する。駆動素子は、振動板の第２の面にあって、電圧が印加されたときに振動板を変形させることで圧力室の容積を変化させる。絶縁膜は、振動板の第２の面と、駆動素子と、を覆う。保護膜は、前記絶縁膜の上にあるとともに、駆動素子の上にある絶縁膜の一部を露出させる開口部１０１を有する。【選択図】図４
2014172293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容する圧力室を有する基材と、
前記圧力室を塞ぐ第１の面と、前記第１の面の反対側にある第２の面と、を有する振動板と、
前記振動板の前記第２の面にあって、電圧が印加されたときに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駆動素子と、
前記振動板の前記第２の面と、前記駆動素子と、を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜の上にあるとともに、前記駆動素子の上にある前記絶縁膜の一部を露出させる開口部を有する絶縁性の保護膜と、
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】
前記絶縁膜の上にある引出配線をさらに具備し、
前記駆動素子は、前記振動板の前記第２の面にある第１の電極と、前記第１の電極に対向するとともに前記引出配線に接続された第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に介在する圧電体と、を有し、
前記絶縁膜は、前記第２の電極の一部を露出させ、前記第２の電極に接続される前記引出配線が通るコンタクト部を有し、
前記保護膜は、前記引出配線を覆う、
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】
前記保護膜と前記絶縁膜とは、異なる材料によって形成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】
請求項１ないし３のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドと、
前記圧力室に接続されるとともにインクを収容するインクタンクと、
前記駆動素子に電圧を印加する制御部と、
を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
基材の一つの面に振動板を形成し、
前記基材の反対方向に向く前記振動板の一つの面に、電圧が印加されたときに前記振動板を変形させる駆動素子を形成し、
前記振動板の前記一つの面と、前記駆動素子と、を覆う絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜を覆う保護膜を形成し、
前記保護膜に、前記駆動素子の上にある前記絶縁膜の一部を露出させる開口部を、エッチングによって形成する、
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６】
インクを収容する圧力室を有する基材と、
前記圧力室を塞ぐ振動板と、前記振動板上にあって電圧が印加されたときに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駆動素子と、前記振動板および前記駆動素子を覆うとともに前記駆動素子の上において他の部分よりも薄い薄肉部を有する絶縁部と、前記振動板および前記保護膜の少なくとも一方にあって前記圧力室に連通するノズルと、を有するノズルプレートと、
を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【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、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるオンデマンド型インクジェット記録方式は、画像信号に従ってノズルからインク滴を吐出し、記録紙上にインク滴による画像を形成するものである。オンデマンド型インクジェット記録方式は、発熱素子型と圧電素子型とを含む。
【０００３】
発熱素子型では、インクの流路にある発熱体が、インク中に気泡を発生させる。気泡によって押されたインク滴が、ノズルから吐出される。一方、圧電素子型では、圧電素子（ピエゾ素子）が変形することで、インク室に収容されたインクに圧力変化を生じさせる。これにより、加圧されたインク滴が、ノズルから吐出される。
【０００４】
圧電素子型の一例としてのインクジェットヘッドは、インクを加圧する駆動素子（圧電素子、アクチュエータ）を有する。当該駆動素子は、例えば、圧電体膜と、前記圧電体膜の両面に形成された金属電極膜と、を有する。
【０００５】
上記インクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室を有する。圧力室の一方の端部に、上記駆動素子が取り付けられた振動板がある。圧力室の他方の端部に、ノズルを有するノズルプレートがある。
【０００６】
二つの前記電極膜に駆動波形（電圧）が印加されると、当該電極膜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、駆動素子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振動板が変形する。振動板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、ノズルからインク滴が吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８４４７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば膜で駆動素子を覆うことで、駆動素子がインクや空気中の水分による腐食、劣化、および性能低下から保護される。しかしながら、このような膜が駆動素子に接すると、駆動素子の変形が妨げられる。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、駆動効率の低下を抑制できるインクジェットヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの製造方法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、駆動素子と、絶縁膜と、絶縁性の保護膜とを備える。前記基材は、インクを収容する圧力室を有する。前記振動板は、前記圧力室を塞ぐ第１の面と、前記第１の面の反対側にある第２の面と、を有する。前記駆動素子は、前記振動板の前記第２の面にあって、電圧が印加されたときに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。前記絶縁膜は、前記振動板の前記第２の面と、前記駆動素子と、を覆う。前記保護膜は、前記絶縁膜の上にあるとともに、前記駆動素子の上にある前記絶縁膜の一部を露出させる開口部を有する。
【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の一部を示す断面図。
【図５】第１の実施形態の絶縁膜が形成されたインクジェットヘッドを示す断面図。
【図６】第１の実施形態の共通電極の配線部が形成されたインクジェットヘッドを示す断面図。
【図７】第１の実施形態の保護膜が形成されたインクジェットヘッドを示す断面図。
【図８】第１の実施形態のノズルおよび開口部が形成されたインクジェットヘッドを示す断面図。
【図９】第２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１０】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１１】第３の実施形態のインクジェットヘッドの変形例を示す断面図。
【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８を参照して説明する。なお、複数の表現が可能な各要素に、一つ以上の他の表現の例を付すことがある。しかし、これは、他の表現が付されてい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、例示されていない他の表現がされることを制限するものでもない。また、各図面は実施形態を概略的に示すものであり、図面に示される各要素の寸法は、実施形態の説明と異なることがある。
【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、画像形成装置１６に含まれる一つの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３は、インクジェットヘッド２１を示す平面図である。図４は、図３のＦ４−Ｆ４線に沿ってインクジェットヘッド２１の一部を示す断面図である。なお、図２よび図３は、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、複数のインクジェットヘッド２１に接続される複数のインクタンク２３および複数の制御部２４を備える。インクジェットヘッド２１は、対応する色のインクを収容するインクタンク２３に接続される。
【００２５】
インクジェットヘッド２１は、保持ローラ１３に保持された記録紙Ｐに、インク滴を吐出することで文字や画像を形成する。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。
【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、一体構造として形成される。ノズルプレート１００は、複数のノズル（オリフィス、インク吐出孔）１０１と、複数の駆動素子（圧電素子、アクチュエータ）１０２と、を有する。
【００２７】
複数のノズル１０１は、円形の孔である。ノズル１０１の直径は、例えば２０μｍである。ノズル１０１は、ノズルプレート１００の長手方向に沿って二列に並んでいる。一方の列のノズル１０１と、他方の列のノズル１０１とは、ノズルプレート１００の長手方向において交互に配置される。すなわち、複数のノズル１０１は、千鳥状（互い違い）に配置される。これにより、複数の駆動素子１０２がより高密度に配置される。
【００２８】
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の二つの列の間の距離は、例えば、２４０μｍである。
【００２９】
複数の駆動素子１０２は、複数のノズル１０１に対応して配置される。言い換えると、駆動素子１０２は、対応するノズル１０１と同一軸上に位置する。駆動素子１０２は、円環状に形成され、対応するノズル１０１を囲む。駆動素子１０２はこれに限らず、例えば、一部が開放された円環状（Ｃ字状）であっても良い。
【００３０】
圧力室構造体２００は、シリコンウエハによって、矩形の板状に形成される。なお、圧力室構造体２００はこれに限らず、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）やゲルマニウム基板のような他の半導体であっても良い。また、基材はこれに限らず、セラミックス、ガラス、石英、樹脂、または金属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、またはチタン酸バリウムのような窒化物、炭化物、または酸化物である。利用される樹脂は、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、または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。利用される金属は、例えばアルミまたはチタンである。圧力室構造体２００の厚さは、例えば７２５μｍである。圧力室構造体２００の厚さは、例えば、１００〜７７５μｍの範囲にある。
【００３１】
図４に示すように、圧力室構造体２００は、第１の面２００ａと、第２の面２００ｂと、複数の圧力室（インク室）２０１を有する。第１および第２の面２００ａ，２００ｂは、平坦化される。第２の面２００ｂは、第１の面２００ａの反対側に位置する。ノズルプレート１００は、第１の面２００ａに固着する。
【００３２】
複数の圧力室２０１は円形の孔である。圧力室２０１の直径は、例えば、１９０μｍである。なお、圧力室２０１の形状はこれに限らない。圧力室２０１は、圧力室構造体２００をその厚さ方向に貫通し、第１および第２の面２００ａ，２００ｂにそれぞれ開口する。第１の面２００ａに開口する複数の圧力室２０１は、ノズルプレート１００によって塞がれる。
【００３３】
複数の圧力室２０１は、複数のノズル１０１に対応して配置される。言い換えると、圧力室２０１は、対応するノズル１０１と同一軸上に位置する。このため、圧力室２０１に、対応するノズル１０１が連通する。圧力室２０１は、ノズル１０１を介してインクジェットヘッド２１の外部につながる。
【００３４】
セパレートプレート３００は、例えば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の面２００ｂに、例えばエポキシ系接着剤によって接着される。このため、第２の面２００ｂに開口する圧力室２０１は、セパレートプレート３００によって塞がれる。
【００３５】
セパレートプレート３００は、複数のインク絞り３０１を有する。インク絞り３０１は、円形の孔である。インク絞り３０１の直径は、例えば５０μｍである。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。
【００３６】
インク絞り３０１は、複数の圧力室２０１に対応して配置される。言い換えると、インク絞り３０１は、対応する圧力室２０１と同一軸上に位置する。このため、圧力室２０１に、対応するインク絞り３０１が開口する。
【００３７】
インク流路構造体４００は、例えば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。なお、インク流路構造体４００および上記セパレートプレート３００の材料は、ステンレスに限らない。例えば、セラミックスまたは樹脂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、窒化ケイ素のような窒化物、炭化物、または酸化物である。使用される樹脂は、例えば、ＡＢＳ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、または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。セパレートプレート３００およびインク流路構造体４００の材料は、インクを吐出するための圧力の発生に影響が生じないように、ノズルプレート１００との膨張係数の差を考慮して選択される。
【００３８】
インク流路構造体４００は、例えばエポキシ系接着剤によって、セパレートプレート３００に接着される。セパレートプレート３００は、圧力室構造体２００とインク流路構造体４００とに挟まれる。図２に示すように、インク流路構造体４００は、インク流路４０１と、インク供給口４０２と、インク排出口４０３とを有する。
【００３９】
インク流路４０１は、セパレートプレート３００に接着されるインク流路構造体４００の表面に形成された溝である。インク流路４０１の深さは、例えば２ｍｍである。インク流路４０１は、複数のインク絞り３０１を囲む。言い換えると、複数のインク絞り３０１は、インク流路４０１に開口する。
【００４０】
インク供給口４０２は、インク流路４０１の一方の端部に開口する。インク供給口４０２は、例えばチューブを介してインクタンク２３に接続される。インクタンク２３は、インク流路４０１を介して複数の圧力室２０１に接続される。
【００４１】
インクタンク２３のインクは、インク供給口４０２を通って、インク流路４０１に流入する。インク流路４０１に供給されたインクは、複数のインク絞り３０１を通って、複数の圧力室２０１に供給される。インク絞り３０１は、複数の圧力室２０１へそれぞれ流入するインクの流路抵抗をほぼ同程度にする。圧力室２０１に充填されたインクは、圧力室２０１に開口するノズル１０１内にも流入する。インクジェットプリンタ１は、インクの圧力を適切な負圧に保つことで、インクをノズル１０１内に留める。インクは、ノズル１０１内にメニスカスを生じさせるとともに、ノズル１０１から漏れ出さないように維持される。
【００４２】
インク排出口４０３は、インク流路４０１の他方の端部に開口する。インク排出口４０３は、例えばチューブを介してインクタンク２３に接続される。圧力室２０１に流入しなかったインク流路４０１のインクは、インク排出口４０３を通って、インクタンク２３に排出される。このように、インクタンク２３とインク流路４０１との間で、インクが循環する。インクが循環することで、インクジェットヘッド２１と、インクとの温度が一定に保たれ、例えば熱によるインクの変質が抑制される。
【００４３】
次に、ノズルプレート１００について詳しく説明する。図４に示すように、ノズルプレート１００は、上述のノズル１０１および駆動素子１０２と、振動板１０４と、絶縁膜１０５と、複数の配線電極１０６と、共有電極１０７と、保護膜１０８と、撥インク膜１０９とを有する。絶縁膜１０５および保護膜１０８は、絶縁部の一例である。
【００４４】
振動板１０４は、例えば、圧力室構造体２００の第１の面２００ａに成膜されたＳｉＯ２（二酸化ケイ素）によって、矩形の板状に形成される。言い換えると、振動板１０４は、シリコンウエハである圧力室構造体２００の酸化膜である。振動板１０４は、単結晶Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）のような他の材料によって形成されても良い。振動板１０４の厚さは、例えば４μｍである。振動板１０４の厚さは、概ね１〜５０μｍの範囲にある。
【００４５】
振動板１０４は、第１の面１０４ａと、第２の面１０４ｂとを有する。第１の面１０４ａは、圧力室構造体２００に固着し、複数の圧力室２０１を塞ぐ。第２の面１０４ｂは、第１の面１０４ａの反対側に位置する。
【００４６】
複数の配線電極１０６は、振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。図３および図４に示すように、複数の配線電極１０６は、端子部１０６ａと、配線部１０６ｂと、電極部１０６ｃとをそれぞれ有する。複数の配線電極１０６の端子部１０６ａは、振動板１０４の短手方向の一方の端部に位置し、振動板１０４の長手方向に沿って並ぶ。各端子部１０６ａの間の距離は、１７０μｍである。
【００４７】
共有電極１０７は、二つの端子部１０７ａと、複数の配線部１０７ｂと、複数の電極部１０７ｃとを有する。配線部１０７ｂは、引出配線の一例である。二つの端子部１０７ａは、振動板１０４の短手方向の一方の端部に位置し、振動板１０４の長手方向の両端部に配置される。複数の配線電極１０６の端子部１０６ａは、共有電極１０７の二つの端子部１０７ａの間に並ぶ。
【００４８】
複数の配線電極１０６は、例えば、Ｐｔ（白金）およびＡｌ（アルミニウム）の薄膜である。共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂは、例えば、Ｔｉ（チタン）およびＡｌの薄膜である。共有電極１０７の電極部１０７ｃは、Ｐｔの薄膜である。なお、複数の配線電極１０６および共有電極１０７は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、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。
【００４９】
複数の配線電極１０６および共有電極１０７の厚さは、例えば０．５μｍである。複数の配線電極１０６および共有電極１０７の膜厚は、概ね０．０１〜１μｍの範囲にある。複数の配線電極１０６および共有電極１０７の配線部１０６ｂ，１０７ｂの幅は、例えば８０μｍである。
【００５０】
図４に示すように、駆動素子１０２は、振動板１０４の第２の面１０４ｂにある。駆動素子１０２は、対応するノズル１０１からインク滴を吐出させるための圧力を、対応する圧力室２０１のインクに発生させる。
【００５１】
複数の駆動素子１０２は、配線電極１０６の電極部１０６ｃと、共有電極１０７の電極部１０７ｃと、圧電体膜１１１とをそれぞれ有する。配線電極１０６の電極部１０６ｃは、第１の電極の一例であり、下部電極とも称される。共有電極１０７の電極部１０７ｃは、第２の電極の一例であり、上部電極とも称される。圧電体膜１１１は、圧電体の一例である。
【００５２】
配線電極１０６の電極部１０６ｃは、振動板１０４の第２の面１０４ｂにある。電極部１０６ｃは、ノズル１０１を囲む円環状に形成される。電極部１０６ｃは、ノズル１０１と同一軸上に位置する。電極部１０６ｃの外径は、例えば１３３μｍである。電極部１０６ｃの内径は、例えば３０μｍである。このため、電極部１０６ｃは、ノズル１０１から離間する。
【００５３】
配線電極１０６の配線部１０６ｂは、振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。図３に示すように、配線部１０６ｂは、対応する駆動素子１０２の電極部１０６ｃと端子部１０６ａとを接続する。複数の配線部１０６ｂは、ノズルプレート１００の短手方向に沿って平行に延びる。幾つかの配線部１０６ｂは、並んだ駆動素子１０２の間を通過する。
【００５４】
図４に示すように、圧電体膜１１１は、ノズル１０１を囲むとともに、配線電極１０６の電極部１０６ｃと大よそ同じ大きさの円環状に形成される。圧電体膜１１１は、配線電極１０６の電極部１０６ｃよりも僅かに小さく形成されるが、電極部１０６ｃより大きくても良い。圧電体膜１１１は、ノズル１０１と同一軸上に位置する。圧電体膜１１１は、配線電極１０６の電極部１０６ｃを覆う。
【００５５】
圧電体膜１１１は、圧電性材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の膜である。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のような種々の圧電性材料によって形成されても良い。
【００５６】
圧電体膜１１１の厚さは、例えば２μｍである。圧電体膜の厚さは、例えば、圧電特性および絶縁破壊電圧によって決定される。圧電体膜の厚さは、概ね０．１μｍから５μｍの範囲にある。
【００５７】
圧電体膜１１１は、その厚み方向に分極を発生させる。当該分極の方向と同方向の電界が圧電体膜１１１に印加すると、圧電体膜１１１は、当該電界の方向と直交する方向に伸縮する。言い換えると、圧電体膜１１１は、膜厚に対して直交する方向（面内方向）に収縮または伸長する。
【００５８】
なお、圧電体膜１１１としてＰＺＴのような強誘電体を使用した場合は、分極方向と反対の電界を加えることにより分極反転を生じる。したがって、実質的に分極方向と同じ方向にのみ電界を印加することが可能であり、電界を加えることにより圧電体膜１１１は膜厚方向に伸長し、膜厚に対して直交する方向（面内方向）に収縮する。
【００５９】
共有電極１０７の電極部１０７ｃは、ノズル１０１を囲むとともに、配線電極１０６の電極部１０６ｃおよび圧電体膜１１１と大よそ同じ大きさの円環状に形成される。共有電極１０７の電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１よりも僅かに小さく形成されるが、圧電体膜１１１より大きくても良い。電極部１０７ｃは、ノズル１０１と同一軸上に位置する。電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１を覆う。言い換えると、電極部１０７ｃは、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）に設けられる。
【００６０】
圧電体膜１１１は、配線電極１０６の電極部１０６ｃと、共有電極１０７の電極部１０７ｃとの間に介在する。言い換えると、圧電体膜１１１に、配線電極１０６および共有電極１０７の電極部１０６ｃ，１０７ｃが重なる。圧電体膜１１１は、二つの電極部１０６ｃ，１０７ｃの間を絶縁する。共有電極１０７の電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１を介して配線電極１０６の電極部１０６ｃに対向する。
【００６１】
共有電極１０７の電極部１０７ｃは、駆動素子１０２の外面１０２ａを形成する。外面１０２ａは、振動板１０４の反対側を向く駆動素子１０２の一面である。言い換えると、外面１０２ａは、駆動素子１０２の吐出側に向く。外面１０２ａは、振動板１０４の第２の面１０４ｂと略平行な面である。
【００６２】
絶縁膜１０５は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、駆動素子１０２の表面と、配線電極１０６の配線部１０６ｂと、を覆う。絶縁膜１０５は、複数の配線電極１０６の端子部１０６ａを露出させる複数の孔を有する。
【００６３】
絶縁膜１０５は、例えば、ＳｉＯ２によって形成される。絶縁膜１０５は、例えば、ＳｉＮ（窒化ケイ素）のような他の材料によって形成されても良い。絶縁膜１０５は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、駆動素子１０２の表面と、配線電極１０６の配線部１０６ｂと、の上において、おおよそ均一な厚さを有する。絶縁膜１０５の厚さは１μｍである。絶縁膜１０５の厚さは、大よそ０．１μｍから５μｍの範囲にある。なお、絶縁膜１０５の厚さは、部分的に異なっても良い。
【００６４】
絶縁膜１０５は、複数のコンタクト部１１３を有する。コンタクト部１１３は、対応する駆動素子１０２の外面１０２ａの上にある絶縁膜１０５の一部に設けられた孔である。コンタクト部１１３は、例えば、直径２０μｍの円形に形成される。コンタクト部１１３は、共有電極１０７の電極部１０７ｃの一部を露出させる。コンタクト部１１３は、円環状の電極部１０７ｃの内周と外周との間の中央よりも、電極部１０７ｃの外周に近く配置される。
【００６５】
共有電極１０７の二つの端子部１０７ａと、複数の配線部１０７ｂとは、絶縁膜１０５の表面１０５ａにある。言い換えると、共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂは、絶縁膜１０５の上にある。絶縁膜１０５の表面１０５ａは、振動板１０４の反対方向に向く。
【００６６】
図３に示すように、共有電極１０７の複数の配線部１０７ｂは、対応する駆動素子１０２の電極部１０７ｃと、二つの端子部１０７ａとから、それぞれ延びる。複数の配線部１０７ｂは、ノズルプレート１００の短手方向に沿って平行に延びる。
【００６７】
複数の配線部１０７ｂは、ノズルプレート１００の短手方向の他方の端部において合体し、ノズルプレート１００の長手方向に沿って延びる部分を形成する。このため、二つの端子部１０７ａと、複数の電極部１０７ｃとは、複数の配線部１０７ｂによって接続される。
【００６８】
図４に示すように、共有電極１０７の配線部１０７ｂは、駆動素子１０２を覆う絶縁膜１０５の表面１０５ａを通る。配線部１０７ｂの一方の端部は、コンタクト部１１３を通って、共有電極１０７の電極部１０７ｃに接続される。言い換えると、コンタクト部１１３は、配線部１０７ｂを電極部１０７ｃに接続するために、絶縁膜１０５が部分的に除去された部分である。
【００６９】
絶縁膜１０５は、共有電極１０７の配線部１０７ｂと、配線電極１０６の電極部１０６ｃとの間を隔てる。絶縁膜１０５は、配線電極１０６と共有電極１０７とが電気的に接続することを防ぐ。
【００７０】
保護膜１０８は、振動板１０４の第２の面１０４ｂ上にある。保護膜１０８は、例えば、東レ株式会社のフォトニース（登録商標）のような感光性ポリイミドによって形成される。すなわち、保護膜１０８は、絶縁膜１０５と異なるとともに、絶縁性を有する材料によって形成される。保護膜１０８はこれに限らず、樹脂またはセラミックスのような、他の絶縁性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、他の種類のポリイミド、ＡＢＳ、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。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、または酸化物である。また、保護膜１０８は、駆動素子１０２および共有電極１０７との絶縁性を有するならば、金属材料によって形成されても良い。当該金属材料は、例えば、アルミ、ＳＵＳ、またはチタンである。
【００７１】
保護膜１０８の材料は、耐熱性、絶縁性、熱膨張係数、平滑性、インクに対する濡れ性を考慮して選択される。当該材料の絶縁性は、インクジェットプリンタ１が導電率の高いインクを使用する場合、駆動素子１０２が駆動する際のインクの変質度合いに影響し得る。
【００７２】
保護膜１０８は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、絶縁膜１０５の表面１０５ａと、共有電極１０７の配線部１０７ｂとを覆う。言い換えると、保護膜１０８は、絶縁膜１０５の上から駆動素子１０２および配線電極１０６の配線部１０６ｂを覆う。保護膜１０８は、例えばインクや空気中の水分から、駆動素子１０２、配線電極１０６、および共有電極１０７を保護する。保護膜１０８は、配線電極１０６および共有電極１０７の複数の端子部１０６ａ，１０７ａをそれぞれ露出させる複数の孔を有する。
【００７３】
保護膜１０８の材料は、振動板１０４の材料とヤング率が異なる。振動板１０４を形成するＳｉＯ２のヤング率は、８０．６ＧＰａである。一方、保護膜１０８を形成するポリイミドのヤング率は、４ＧＰａである。すなわち、保護膜１０８のヤング率は振動板１０４のヤング率よりも小さい。
【００７４】
保護膜１０８の表面１０８ａは、大よそ平滑に形成されるが、微小な凹凸を有する。例えば、駆動素子１０２が設けられた部分において、保護膜１０８の表面１０８ａは、他の部分に比べて隆起する。保護膜１０８の表面１０８ａは、振動板１０４に固着した面の反対側に位置する。
【００７５】
駆動素子１０２、配線電極１０６、および共有電極１０７がある部分以外の保護膜１０８の厚さは、約４μｍである。保護膜１０８の膜厚は、概ね１〜５０μｍの範囲にある。この保護膜１０８の厚さは、振動板１０４の第２の面１０４ｂから、保護膜１０８の表面１０８ａまでの距離である。駆動素子１０２上に形成された保護膜１０８の厚さは、約２．５μｍである。この保護膜１０８の厚さは、駆動素子１０２の上にある絶縁膜１０５の表面１０５ａから、保護膜１０８の表面１０８ａまでの距離である。
【００７６】
保護膜１０８は、複数の開口部（除去部、凹部）１１５を有する。開口部１１５は、対応する駆動素子１０２の上に設けられる。開口部１１５は、駆動素子１０２よりも小さい円環状に形成された孔である。言い換えると、開口部１１５の内周の直径は、駆動素子１０２の内周の直径よりも大きい。開口部１１５の外周の直径は、駆動素子１０２の外周の直径よりも小さい。なお、開口部１１５はこれに限らず、例えば、ノズル１０１を軸として回転対称に配置された複数の孔であっても良い。
【００７７】
開口部１１５は、対応するノズル１０１を囲む。開口部１１５は、対応するノズル１０１と同一軸上に配置される。言い換えると、開口部１１５は、ノズル１０１の中心軸を軸とした回転対称形状に形成される。
【００７８】
開口部１１５は、駆動素子１０２の上にある絶縁膜１０５の一部を露出させる。言い換えると、駆動素子１０２の外面１０２ａの上にある絶縁膜１０５は、開口部１１５によって部分的に露出される。
【００７９】
保護膜１０８は、駆動素子１０２の外面１０２ａの内周近傍の端部と外周近傍の端部とを、絶縁膜１０５の上から覆う。保護膜１０８は、コンタクト部１１３も覆う。さらに、保護膜１０８は、駆動素子１０２の外面１０２ａの上にある絶縁膜１０５を通る共有電極１０７の配線部１０７ｂも覆う。
【００８０】
開口部１１５があるため、駆動素子１０２の上において、絶縁膜１０５が駆動素子１０２を覆うとともに保護膜１０８が存在しない部分が生じる。言い換えると、駆動素子１０２の上において、絶縁膜１０５および保護膜１０８が形成する絶縁性の部分（絶縁部）に、他の部分よりも薄い部分（薄肉部）が形成される。さらに別の表現をすれば、駆動素子１０２は、絶縁膜１０５および保護膜１０８に覆われる部分と、絶縁膜１０５に覆われる部分とを有する。なお、上記絶縁部は、接する部材との絶縁性を有すれば良く、絶縁性の材料によって形成されたものに限らない。
【００８１】
撥インク膜１０９は、保護膜１０８と、開口部１１５によって露出された絶縁膜１０５の一部とを覆う。撥インク膜１０９は、開口部１１５の内周面も覆う。撥インク膜１０９は、例えば、旭硝子株式会社のサイトップ（登録商標）のような、撥液性を有するシリコーン系撥液材料またはフッ素含有系有機材料によって形成される。なお、撥インク膜１０９は、他の材料によって形成されても良い。
【００８２】
撥インク膜１０９は、配線電極１０６の端子部１０６ａと、共有電極１０７の端子部１０７ａとの周辺において、保護膜１０８を覆わずに露出させる。撥インク膜１０９の表面１０９ａは、ノズルプレート１００の表面を形成する。撥インク膜１０９の表面１０９ａは、保護膜１０８に固着した面の反対側に位置する。
【００８３】
駆動素子１０２、共有電極１０７、および配線電極１０６がある部分以外の撥インク膜１０９の厚さは、例えば１μｍである。撥インク膜１０９の厚さは、例えば、０．０１〜１０μｍの範囲にある。駆動素子１０２が設けられた部分における撥インク膜１０９の厚さは、他の部分よりも薄い。なお、撥インク膜１０９の厚さは一定でも良い。
【００８４】
ノズル１０１が吐出したインク滴がノズル１０１近傍に付着すると、インク吐出の安定性が低下する可能性がある。撥インク膜１０９は、インク滴がノズルプレート１００の表面に付着することを抑制する。
【００８５】
ノズル１０１は、振動板１０４と、保護膜１０８と、撥インク膜１０９とを貫通する。言い換えると、ノズル１０１は、振動板１０４と、保護膜１０８と、撥インク膜１０９とに形成される。振動板１０４および保護膜１０８が親インク性（親液性）を有するため、圧力室２０１に収容されたインクのメニスカスは、ノズル１０１内に保たれる。保護膜１０８の一部は、ノズル１０１と、駆動素子１０２の内周面との間に介在する。
【００８６】
図２に示すように、配線電極１０６の端子部１０６ａ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。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や、インクジェットプリンタ１を制御するマイクロコンピュータである。一方、共有電極１０７の端子部１０７ａは、例えば、ＧＮＤ（グランド接地＝０Ｖ）に接続される。
【００８７】
制御部２４は、複数の配線電極１０６に、対応する駆動素子１０２を駆動するための信号を伝送させる。配線電極１０６は、複数の駆動素子１０２を独立して動作させるための個別電極として用いられる。
【００８８】
上記のインクジェットヘッド２１は、例えば次のように印字（画像形成）を行う。ユーザの操作によって、制御部２４に印字指示信号が入力される。制御部２４は、当該印字指示に基づいて、複数の駆動素子１０２に信号を印加する。言い換えると、制御部２４は、配線電極１０６の電極部１０６ｃに、駆動電圧を印加する。
【００８９】
配線電極１０６の電極部１０６ｃに信号が印加されると、配線電極１０６の電極部１０６ｃと、共有電極１０７の電極部１０７ｃとの間に電位差が生じる。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、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸縮する。
【００９０】
このようなノズルプレート１００において、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を縮小させるように湾曲する。反対に、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を拡大させるように湾曲する。この際、絶縁膜１０５および保護膜１０８は、当該湾曲を阻害する。
【００９１】
詳しく説明すると、図４に示すように、駆動素子１０２は、振動板１０４と、絶縁膜１０５および保護膜１０８と、に挟まれる。このため、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０４に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力がかかる。言い換えると、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を増大させる方向に湾曲しようとする。反対に、絶縁膜１０５および保護膜１０８に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力がかかる。言い換えると、絶縁膜１０５および保護膜１０８は、圧力室２０１の容積を減少させる方向に湾曲しようとする。
【００９２】
一方、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０４に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力がかかる。言い換えると、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を減少させる方向に湾曲しようとする。また、絶縁膜１０５および保護膜１０８に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力がかかる。言い換えると、絶縁膜１０５および保護膜１０８は、圧力室２０１の容積を増大させる方向に湾曲しようとする。
【００９３】
上述のように、振動板１０４と、絶縁膜１０５および保護膜１０８とは、互いに反対方向に湾曲しようとする。すなわち、絶縁膜１０５および保護膜１０８が形成する絶縁部は、駆動素子１０２による振動板１０４の変形を阻害する力（膜応力）を生じさせる。
【００９４】
部材の変形量は、ヤング率および当該部材の厚さに影響される。保護膜１０８を形成するポリイミドは、振動板１０４を形成するＳｉＯ２よりヤング率が小さい。このため、保護膜１０８の方が、振動板１０４よりも、同じ力に対する変形量が大きい。さらに、絶縁膜１０５は、振動板１０４よりも薄い。このため、絶縁膜１０５の方が、振動板１０４よりも、同じ力に対する変形量が大きい。
【００９５】
さらに、開口部１１５が設けられることにより、駆動素子１０２の上において、保護膜１０８が存在しない薄肉部が形成される。このため、絶縁膜１０５および保護膜１０８によって生じる膜応力は小さくなる。
【００９６】
絶縁膜１０５および保護膜１０８が生じさせる膜応力が小さくなることで、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を縮小させるように湾曲できる。反対に、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を拡張させるように湾曲できる。
【００９７】
以上のように、駆動素子１０２は、ベンディングモード（屈曲振動）で動作する。駆動素子１０２は、電圧が印加されたときに、振動板１０４を変形させることで、圧力室２０１の容積を変化させる。
【００９８】
まず、駆動素子１０２は、振動板１０４を変形させることで圧力室２０１の容積を増大させる。これにより、圧力室２０１に収容されたインクに負圧が生じ、インク流路４０１から圧力室２０１にインクが流入する。
【００９９】
次に、駆動素子１０２は、振動板１０４を変形させることで圧力室２０１の容積を減少させる。これにより、圧力室２０１のインクが加圧される。当該インクにかかる正の圧力は、インク絞り３０１によって、インク流路４０１に逃げず、圧力室２０１に閉じ込められる。これにより、加圧されたインクがノズル１０１から吐出される。
【０１００】
振動板１０４と保護膜１０８とのヤング率の差が大きいほど、インク吐出が可能となる電圧がより低くなり、インクジェットヘッド２１が効率良くインクを吐出できる。さらに、絶縁膜１０５および保護膜１０８が形成する絶縁部と、振動板１０４との厚さの差が大きいほど、インク吐出が可能となる電圧がより低くなり、インクジェットヘッド２１が効率良くインクを吐出できる。
【０１０１】
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の面２００ａの全域に、振動板１０４としてのＳｉＯ２膜を成膜する。当該ＳｉＯ２膜は、例えば熱酸化膜法によって成膜される。なお、ＳｉＯ２膜はＣＶＤ法のような他の方法によって成膜されても良い。
【０１０２】
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。
【０１０３】
前記シリコンウエハは、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、前記シリコンウエハは、耐熱性を有し、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格に準じ、且つ鏡面研磨によって平滑化されたものである。
【０１０４】
次に、振動板１０４の第２の面１０４ｂに、配線電極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の膜とＰｔの膜とを順番に成膜する。Ｐｔの膜厚は例えば０．４５μｍ、Ｔｉ膜厚は例えば０．０５μｍである。なお、当該金属膜は、蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。
【０１０５】
次に、配線電極１０６を形成する金属膜の上に、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成膜される。このとき、前記シリコンウエハの温度は、例えば３５０℃にされる。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、６５０℃で３時間熱処理される。これにより、圧電体膜１１１は、良好な結晶性が得るとともに、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。
【０１０６】
次に、圧電体膜１１１の上に、共有電極１０７の電極部１０７ｃを形成するＰｔの金属膜を成膜する。当該金属膜は、例えばスパッタリング法によって成膜される。当該金属膜は、真空蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。
【０１０７】
次に、上記金属膜および圧電体膜１１１をエッチングすることで、共有電極１０７の電極部１０７ｃと、圧電体膜１１１とをパターニングする。パターニングは、前記金属膜の上にエッチングマスクを作り、当該エッチングマスク以外の前記金属膜および圧電体膜１１１をエッチングによって除去することで行う。前記金属膜および圧電体膜１１１は、一時にパターニングされる。なお、前記金属膜および圧電体膜１１１は、個別にパターニングされても良い。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。
【０１０８】
次に、パターニングによって、配線電極１０６を形成する。パターニングは、圧電体膜１１１および共有電極１０７の電極部１０７ｃと、圧電体膜１１１の下の前記金属膜（Ｐｔ／Ｔｉ）との上にエッチングマスクを作り、当該エッチングマスク以外の前記金属膜をエッチングによって除去することで行う。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。
【０１０９】
配線電極１０６および共有電極１０７の電極部１０６ｃ，１０７ｃと圧電体膜１１１との中心にノズル１０１が形成される。このため、電極部１０６ｃ，１０７ｃおよび圧電体膜１１１の中心と同心円の、金属膜および圧電体膜１１１がない部分が形成される。このように、駆動素子１０２が振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。パターニングによって、配線電極１０６の端子部１０６ａ、配線部１０６ｂ、および駆動素子１０２以外では、振動板１０４が露出する。
【０１１０】
図５は、絶縁膜１０５が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。図５に示すように、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、配線電極１０６の配線部１０６ｂと、駆動素子１０２との上に、絶縁膜１０５を形成する。絶縁膜１０５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１０５はこれに限らず、スパッタリング法、または蒸着のような他の方法によって形成されても良い。
【０１１１】
絶縁膜１０５は、成膜後にパターニングされる。ノズル１０１を形成するため、駆動素子１０２の中心と同心円の絶縁膜１０５がない部分が形成される。同時に、コンタクト部１１３が形成される。当該絶縁膜１０５が無い部分の直径は、例えば２５μｍである。パターニングは、エッチングマスク以外の絶縁膜１０５をエッチングによって除去することで行う。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、定着、およびポストベークによって形成される。
【０１１２】
図６は、共有電極１０７の配線部１０７ｂが形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。絶縁膜１０５の上に、共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂを形成する金属膜を成膜する。当該金属膜は、例えばスパッタリング法によって成膜されるＴｉ（チタン）／Ａｌ（アルミニウム）薄膜である。Ｔｉの膜厚は、例えば０．１μｍ、Ａｌの膜厚は、例えば０．４μｍである。当該金属膜は、真空蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。当該金属膜は、コンタクト部１１３を通って共有電極１０７の電極部１０７ｃに接続される。
【０１１３】
図６に示すように、上記金属膜をパターニングすることで、共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂを形成する。パターニングは、前記金属膜上にエッチングマスクを作り、当該エッチングマスク以外の前記金属膜をエッチングによって除去することで行う。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。
【０１１４】
次に、振動板１０４を形成するＳｉＯ２膜をパターニングし、ノズル１０１の一部を形成する。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。エッチングマスクは、振動板１０４の上への感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。
【０１１５】
図７は、保護膜１０８が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。振動板１０４、絶縁膜１０５、および共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂの上に、保護膜１０８をスピンコーティング法（スピンコート）によって形成する。すなわち、絶縁膜１０５を覆う保護膜１０８を形成する。まず、ポリイミド前駆体を含有した溶液で振動板１０４の第２の面１０４ｂおよび絶縁膜１０５を覆う。次に、前記シリコンウエハが回転させられ、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１０８が形成される。
【０１１６】
保護膜１０８の形成方法は、スピンコーティングに限らない。保護膜１０８は、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。
【０１１７】
図８は、ノズル１０１および開口部１１５が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。保護膜１０８をパターニングすることによって、ノズル１０１および開口部１１５を形成するとともに、配線電極１０６の端子部１０６ａと、共有電極１０７の端子部１０７ａとを露出させる。パターニングは、保護膜１０８の材料に応じた手順で行われる。
【０１１８】
保護膜１０８が、例えば、東レ株式会社のセミコファイン（登録商標）のような非感光性ポリイミドによって形成される場合について説明する。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、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、非感光性ポリイミド膜上への感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。
【０１１９】
保護膜１０８が、例えば、東レ株式会社のフォトニース（登録商標）のような感光性ポリイミドによって形成される場合について説明する。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、マスクを用いた露光と、現像工程とを経てパターニングが行われる。ポジ型感光性ポリイミドの場合、上記マスクは、ノズル１０１、開口部１１５、配線電極１０６の端子部１０６ａ、および共有電極１０７の端子部１０７ａに対応する部分が開口する（光が透過する）。ネガ型感光性ポリイミドの場合、上記マスクは、ノズル１０１、開口部１１５、配線電極１０６の端子部１０６ａ、および共有電極１０７の端子部１０７ａに対応する部分が遮光される。その後、ポストベークが行われ、保護膜１０８が焼成成形される。
【０１２０】
次に、保護膜１０８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。
【０１２１】
例えば、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Ｄｅｅｐ−ＲＩＥと呼ばれる垂直深堀ドライエッチングを行う（例えば、国際公開第２００３／０３０２３９号参照）。これにより、前記シリコンウエハのエッチングマスクがされていない部分が除去され、圧力室２０１が形成される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。
【０１２２】
上記エッチングに用いられるＳＦ６ガスは、振動板１０４のＳｉＯ２や保護膜１０８のポリイミド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を形成する前記シリコンウエハのドライエッチングの進行は、振動板１０４で止まる。言い換えると、振動板１０４は、上記エッチングのストップ層として機能する。
【０１２３】
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、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。さらに、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。
【０１２４】
以上のように、振動板１０４上に駆動素子１０２およびノズル１０１を形成する工程から、圧力室構造体２００に圧力室２０１を形成する工程までが、成膜技術、フォトリソグラフィエッチング技術、およびスピンコーティング法によって行われる。このため、ノズル１０１、駆動素子１０２、および圧力室２０１が、一つのシリコンウエハに精密かつ簡便に形成される。
【０１２５】
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、エポキシ系接着剤で圧力室構造体２００に接着する。
【０１２６】
次に、配線電極１０６の端子部１０６ａと、共有電極１０７の端子部１０７ａとを覆うように、カバーテープを保護膜１０８の一部に貼り付ける。当該カバーテープは樹脂によって形成され、保護膜１０８から容易に脱着可能である。前記カバーテープは、配線電極１０６の端子部１０６ａおよび共有電極１０７の端子部１０７ａに、ゴミや撥インク膜１０９が付着することを防止する。
【０１２７】
次に、保護膜１０８上に撥インク膜１０９を形成する。撥インク膜１０９は、保護膜１０８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、インク流路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の内周面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１０９が形成された後、前記カバーテープを保護膜１０８から剥がす。
【０１２８】
次に、前記シリコンウエハを分割して、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の内部に搭載される。配線電極１０６の端子部１０６ａ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、例えばチューブを介してインクタンク２３に接続される。
【０１２９】
上記のように、本実施形態では、圧力室構造体２００の上にノズルプレート１００を作成する。しかし、ノズルプレート１００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１０４としても良い。例えば、圧力室構造体２００の一方の面に駆動素子１０２を形成し、他方の面側から圧力室２０１に相当する穴を形成する。当該穴は、圧力室構造体２００を貫通しない。圧力室構造体２００の一方の面側には薄い層が残り、この部分が振動板１０４として動作する。
【０１３０】
第１の実施形態のインクジェットプリンタ１によれば、開口部１１５が設けられることによって、駆動素子１０２の上において、保護膜１０８が存在しない部分が形成される。このため、駆動素子１０２による振動板１０４の変形を阻害する、保護膜１０８の膜応力が低減する。言い換えると、駆動素子１０２の上の絶縁膜１０５および保護膜１０８が形成する絶縁部に、薄肉部が設けられる。このため、駆動素子１０２による振動板１０４の変形を阻害する、当該絶縁部の膜応力が低減する。したがって、駆動素子１０２が少ない力で振動板１０４を変形させることができ、インクジェットヘッド２１の駆動効率の低下を抑制できる。
【０１３１】
駆動素子１０２は絶縁膜１０５によって覆われる。これにより、開口部１１５が設けられても、駆動素子１０２がインクや空気中の水分のような外部要因によって、腐食、劣化、および性能低下することが抑制される。
【０１３２】
保護膜１０８は、共有電極１０７の配線部１０７ｂを覆うことで、配線部１０７ｂが例えば開口部１１５によって露出されることが防がれる。これにより、外部要因によって配線部１０７ｂが腐食、劣化、および性能低下することが抑制される。
【０１３３】
次に、図９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と同様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。
【０１３４】
図９は、第２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。第２の実施形態では、保護膜１０８は開口部１１５の代わりに、薄肉部１２１を有する。
【０１３５】
薄肉部１２１は、駆動素子１０２の上において、他の部分よりも薄い保護膜１０８の一部である。すなわち、駆動素子１０２の上において、薄肉部１２１の厚さは、例えば１μｍであり、他の部分の厚さは、上述のように２．５μｍである。薄肉部１２１は、保護膜１０８の表面１０８ａに窪みを形成する。
【０１３６】
薄肉部１２１は、ノズル１０１と同一軸上に設けられ、ノズル１０１を囲む円環状に形成される。なお、薄肉部１２１の形状はこれに限らない。薄肉部１２１の内径は、駆動素子１０２の内径よりも小さくても良い。薄肉部１２１の外径は、駆動素子１０２の外径よりも大きくても良い。
【０１３７】
薄肉部１２１は、例えばハーフトーン露光を用いたエッチング（ハーフエッチング）によって形成される。このため、薄肉部１２１は、ノズル１０１と同時に形成される。
【０１３８】
第２の実施形態のインクジェットヘッド２１によれば、薄肉部１２１が設けられることによって、駆動素子１０２による振動板１０４の変形を阻害する、保護膜１０８の膜応力が低減する。したがって、駆動素子１０２が少ない力で振動板１０４を変形させることができ、インクジェットヘッド２１の駆動効率の低下を抑制できる。
【０１３９】
なお、第２の実施形態のように薄肉部１２１を設ける場合、絶縁膜１０５がなくても良い。この場合、配線電極１０６と共有電極１０７とは、例えば圧電体膜１１１によって隔てられ、短絡を防止される。
【０１４０】
次に、図１０および図１１を参照して、第３の実施の形態について説明する。図１０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１０に示すように、第３の実施形態のインクジェットヘッド２１において、ノズル１０１と振動板１０４とは、圧力室構造体２００において互いに反対側に配置される。
【０１４１】
圧力室構造体２００の第１の面２００ａに、振動板１０４の第１の面１０４ａが固着する。振動板１０４の第２の面１０４ｂの上に、駆動素子１０２と、絶縁膜１０５と、配線電極１０６と、共有電極１０７と、保護膜１０８とが設けられる。保護膜１０８は、第１の実施形態と同様に、開口部１１５を有する。
【０１４２】
圧力室構造体２００の第２の面２００ｂに、ノズルプレート５００が固着する。すなわち、ノズルプレート５００は、振動板１０４に対向する。ノズルプレート５００は、例えばポリイミドによって矩形の板状に形成される。なお、ノズルプレート５００の材料はこれに限らない。
【０１４３】
ノズルプレート５００は、複数のノズル１０１を有する。ノズル１０１は、対応する圧力室２０１に連通する。ノズル１０１は、対応する圧力室２０１と同一軸上に配置される。
【０１４４】
図１１は、第３の実施形態のインクジェットヘッド２１の変形例を示す断面図である。図１１に示すように、ノズル１０１は、駆動素子１０２に対向する領域の外に配置されても良い。
【０１４５】
第３の実施形態のインクジェットヘッド２１においても、開口部１１５が設けられることによって、駆動素子１０２による振動板１０４の変形を阻害する、保護膜１０８の膜応力が低減する。したがって、駆動素子１０２が少ない力で振動板１０４を変形させることができ、インクジェットヘッド２１の駆動効率の低下を抑制できる。
【０１４６】
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、保護膜が、駆動素子の上にある絶縁膜の一部を露出させる開口部を有する。これにより、保護膜の膜応力を低減でき、インクジェットヘッドの駆動効率を向上できる。
【０１４７】
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。
【０１４８】
例えば、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。このようなインクジェットヘッド２１においては、圧力室構造体２００、セパレートプレート３００、およびインク流路構造体４００の接着剤貼り合わせの精度は、約０．２ｍｍである。このため、当該貼り合わせは、さらに容易且つ短時間に行われる。
【符号の説明】
【０１４９】
１…インクジェットプリンタ、２１…インクジェットヘッド、２３…インクタンク、２４…制御部、１００，５００…ノズルプレート、１０１…ノズル、１０２…駆動素子、１０４…振動板、１０４ａ…第１の面、１０４ｂ…第２の面、１０５…絶縁膜、１０６…配線電極、１０６ｃ…電極部、１０７…共有電極、１０７ｂ…配線部、１０７ｃ…電極部、１０８…保護膜、１１１…圧電体膜、１１３…コンタクト部、１１５…開口部、１２１…薄肉部、２００…圧力室構造体、２０１…圧力室。
【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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