(57)【要約】【課題】液体及び気体の両方を良好に噴射可能な流体噴射ヘッド、及びそれを備えた流体噴射装置を提供すること。【解決手段】  例えば、タンク（図示せず）から流体プール室１４を経て流体が圧力室１２に供給され、アクチュエータ２２（流体噴射素子）が振動板２０を介して圧力室１２の容積を減少させるように凹状に撓み変形して、圧力室１２内の流体を加圧し、ノズル１０から流体を噴射させる流体噴射ヘッドにおいて、アクチュエータ２２を、上部電極２６及び下部電極２４と、当該一対の電極に挟持された誘電エラストマー層２８と、で構成させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が噴射されるノズルと、
前記ノズルと連通し、流体が充填される圧力室と、
前記圧力室へ流体流路を介して供給する流体がプールされる流体プール室と、
前記圧力室の容積を変位させ前記ノズルから流体を噴射させる流体噴射素子と、
を有する流体噴射ヘッドにおいて、
前記流体噴射素子を、誘電エラストマー層と前記誘電エラストマー層を挟持する一対の電極層とを含んで構成した流体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記誘電エラストマー層を、シリコーン樹脂、又はアクリル・シリコーン系高分子で構成した請求項１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記電極層に脆弱部を設けた請求項１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項４】
複数の外周長が異なる周回状の前記脆弱部を、外周長の短い前期脆弱部が内側に配されるように設けた請求項３に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記電極層の前記脆弱部を、前記電極層に設けた溝とした請求項３に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記圧力室の一部を構成する振動板をさらに有し、記圧力室に対して前記振動板を介して前記流体噴射素子を設けた請求項１に記載の流体噴射素子。
【請求項７】
前記振動板に脆弱部を設けた請求項１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項８】
複数の外周長が異なる周回状の前記脆弱部を、前記外周長の短い前記脆弱部が内側に配されるように設けた請求項７に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記振動板の前記脆弱部を、前記振動板の前記圧力室側に設けた請求項７に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記振動板の前記脆弱部を、前記振動板に設けた溝とした請求項７に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記電極層及び前記振動板に脆弱部を設け、前記電極層及び前記振動板の前記脆弱部を前記誘電エラストマー層の主面側から見たとき同一位置になるように設けた請求項７に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記圧力室の一部を構成する薄膜をさらに有し、前記圧力室に対して前記薄膜を介して前記流体噴射素子を設けた請求項１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１３】
前記薄膜を、樹脂膜、又は酸化物膜で構成した請求項１１に記載の流体噴射ヘッド。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを記録媒体に噴射し、画像を形成するためのインクジェット記録ヘッドに代表される流体噴射ヘッド及びその製造方法、並びに、それを備えた流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例インクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を噴射し、副走査方向に搬送されて来る記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置などの、液体噴射装置が知られている。
【０００３】
このような液体噴射装置の流体噴射ヘッドでは、その液体噴射素子（電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター）が利用されている。例えば、特許文献１〜２にはピエゾを利用したアクチュエータが、特許文献３〜４には高分子ゲルを利用したアクチュエータが、特許文献５〜６にはポリストレインされた（予め歪が加えられた）電気活性ポリマー（例えばアクリルエラストマなど）を利用したアクチュエータが開示されている。
【０００４】
一方で、非特許文献８には、人工筋肉の基本原理と主な応用例（主に誘電エラストマーをアクチュエータとして利用する応用例）が開示されている。また、非特許文献９には、誘電エラストマーを利用したアクチュエータによりジェットフロー制御を行うことが開示されている。
【特許文献１】特開昭５７−１７８７６３
【特許文献２】特許第２７５７８３３
【特許文献３】特開平７−１２４４９９
【特許文献４】特開昭６２−６０６９０
【特許文献５】特開平６−２８８６０６
【特許文献６】特表２００３−５０５８６５
【特許文献７】特表２００３−５０６８５８
【非特許文献８】日経サイエンス  ２００４年２月、ページ５７〜６５  「動きは始めた人工筋肉」
【非特許文献９】Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｆｏｒ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ：Ａｌｏｎｇｋｏｒｎ  Ｐｉｍｐｉｎ  東京大学（ＭＥＭＳ２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような誘電エラストマーは、非常に変位量が大きく、アクチュエータに有効に利用されると考えられる。しかしながら、従来はエアー（気体）の噴射のみの利用しか図られておらず、アクチュエータとして誘電エラストマーを利用して、液体及び気体の両方を噴射可能な流体噴射ヘッドが望まれている。
【０００６】
従って、本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、液体及び気体の両方を良好に噴射可能な流体噴射ヘッド、及びそれを備えた流体噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の流体噴射ヘッドは、
流体が噴射されるノズルと、
前記ノズルと連通し、流体が充填される圧力室と、
前記圧力室へ流体流路を介して供給する流体がプールされる流体プール室と、
前記圧力室の容積を変位させ前記ノズルから流体を噴射させる流体噴射素子と、
を有し、
前記流体噴射素子を、誘電エラストマー層と前記誘電エラストマー層を挟持する一対の電極層とを含んで構成したことを特徴としている。
【０００８】
本発明の流体噴射ヘッドでは、上記流路構成において、流体噴射素子として一対の電極層に挟持された誘電エラストマー層が圧力室の容積を変位させることで、ノズルから流体が噴射される。この誘電エラストマー層は例えばピエゾに比べ変位量が高いため、本発明の流体噴射ヘッドは、液体及び気体の両方を良好に噴射可能となる。
【０００９】
本発明の流体噴射ヘッドにおいて、前記誘電エラストマー層を、シリコーン樹脂、又はアクリル・シリコーン系高分子で構成することができる。これらの材料は、高反応で伸縮（変位）する材料である。
【００１０】
本発明の流体噴射ヘッドにおいては、前記電極層に脆弱部を設けることがよい。また、この脆弱部は周回状に設けることがよく、また、複数の外周長が異なる周回状の脆弱部を外周長の短い前記脆弱部が内側に配されるように設けることがよい。そして、この脆弱部を溝で構成することがよい。この脆弱部を電極層に設けることで、電極層が屈曲或いは湾曲し易くなり、誘電エラストマー層の変位量を増大させることができる。特に、周回状の脆弱部を複数設けることで、誘電エラストマー層をドーム状に変位させることができ、良好な噴射特性を得ることができる。そして、電極層に溝を設けることで容易に、電極層に脆弱部を設けることができる。
【００１１】
本発明の流体噴射ヘッドにおいては、前記圧力室の一部を構成する振動板をさらに有する場合、前記圧力室に対して振動板を介して前記流体噴射素子を設けることができる。この場合でも、前記振動板に脆弱部を設けることがよい。また、この脆弱部は周回状に設けることがよく、また、複数の外周長が異なる周回状の脆弱部を前記外周長が短い前記脆弱部が内側に配されるように設けることがよい。また、この前記脆弱部を、前記振動板の前記圧力室側に設けることがよい。そして、この脆弱部を溝で構成することがよい。この脆弱部を振動板に設けることで、振動板が屈曲或いは湾曲し易くなり、誘電エラストマー層の変位量を増大させることができる。特に、周回状の脆弱部を複数設けることで、誘電エラストマー層をドーム状に変位させることができ、良好な噴射特性を得ることができる。また、脆弱部を振動板の圧力室側に設けることで、振動板の屈曲或いは湾曲を阻害し難くなる。そして、振動板に溝を設けることで容易に、振動板に脆弱部を設けることができる。
【００１２】
本発明の流体噴射ヘッドにおいては、前記電極層及び前記振動板に脆弱部を設けた場合、前記電極層及び前記振動板の前記脆弱部を前記誘電エラストマー層の主面側から見たとき同一位置になるように設けることがよい。このように各脆弱部を設けることで、電極層及び振動板が同じように屈曲或いは湾曲し易くなるため、誘電エラストマー層の変位形状が安定し、噴射特性が向上する。
【００１３】
本発明の流体噴射ヘッドにおいては、前記圧力室の一部を構成する薄膜をさらに有する場合、前記圧力室に対して薄膜を介して前記流体噴射素子を設けることもできる。また、この薄膜を、樹脂膜、又は酸化物膜で構成することができる。この薄膜により、流体噴射素子（誘電エラストマー及び電極層）の変位を阻害することなくより直接的に圧力室の容積を変位させ、流体に対する耐久性を付与しつつ、噴射特性を向上させることができる。
【００１４】
一方、本発明の流体噴射装置は、上記本発明の流体噴射ヘッドを備えることを特徴とするしている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明よれば、液体及び気体の両方を良好に噴射可能な流体噴射ヘッド、及びそれを備えた流体噴射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には同一符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体噴射ヘッドの構成を示す断面図である。
【００１８】
本実施形態に係る流体噴射記録ヘッドは、図１に示すように、流体を噴射するノズル１０と、流体を加圧しノズル１０から流体を噴射させる圧力室１２と、タンク（図示せず）からの流体をプールし圧力室１２へ流体を供給する流体プール室１４と、を有している。ノズル１０と圧力室１２とは流体連通路１６を介して連通している。また、圧力室１２と流体プール室１４とは流体供給路１８を介して連通している。
【００１９】
そして、圧力室１２の一部を振動板２０により構成させ、圧力室１２に対して振動板２０を介してアクチュエータ２２（流体噴射素子）が設けられている。
【００２０】
本実施形態に係る流体噴射ヘッドでは、タンク（図示せず）から流体プール室１４を経て流体が圧力室１２に供給され、アクチュエータ２２が振動板２０を介して圧力室１２の容積を減少させるように凹状に撓み変形して、圧力室１２内の流体を加圧し、ノズル１０から流体を噴射させる。
【００２１】
次に、アクチュエータ２２について詳細に説明する。アクチュエータ２２は、上部電極２６及び下部電極２４と、当該一対の電極に挟持された誘電エラストマー層２８と、で構成されている。例えば、この上部電極２６及び下部電極２４厚みを、例えば、０．０５〜１．０μｍの範囲で設定し、誘電エラストマー層２８の厚みは、例えば、５〜２０μｍの範囲で設定すると、アクチュエータ２２を良好に機能させることができる。
【００２２】
このように厚さを設定すると、例えば、流体噴射ヘッドを、インク（液体）を噴射する１２００ｎｐｉ以上の高解像度のインクジェット記録ヘッドに良好に適用することができる。
【００２３】
ここで、誘電エラストマーは、電歪ポリマーとも呼ばれ、強い電場中に置くと，電場の方向に収縮し，電場と垂直な方向には膨張するものである。このため、層状の誘電エラストマーを一対の電極層で挟持し、この電極層間に電圧をかけると、例えば、一方の電極層にはプラスの電荷が，他方の電極層にはマイナスの電荷が蓄えられて、電極間に引力が生じ、この力によって誘電エラストマーが押しつぶされ、面方向に膨張する。
【００２４】
また、例えば、ピエゾの伸縮率が１未満であるのに対し、この誘電エラストマーの伸縮率は最大で３８０％にも達する。そして、誘電エラストマーは、高弾性の高分子物質であり、張力を受けてもエネルギーの散逸に伴う発熱などが生じることなく、迅速に伸縮（変位）する。
【００２５】
誘電エラストマーとしては、シリコーン樹脂（例えば、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ社製「ＳＹＬＧＡＲＤ  １８６」、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ社製「ＨＳ３」など）、アクリル・シリコーン系高分子（例えば、３Ｍ社製「ＶＨＢ  ４９１０」など）などが好適に挙げられる。これらの材料は、電子導電性で電場応答性を有し、電場によって材料中の電子が移動して、高反応で伸縮（変位）するものである。
【００２６】
一方、上部電極２６及び下部電極２４の材料としては、誘電エラストマーとの親和性が高いものが好適であり、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ等が好適に挙げられる。
【００２７】
なお、アクチュエータ２２（誘電エラストマー層２８）の変位を圧力室１２に伝えるために介される振動板２０構成材料としては、例えば、金属（例えば、ニッケル、銅、ステンレス（ＳＵＳ）等）、ガラス、アモルファスカーボン、が挙げられが、上述のようにアクチュエータ２２（誘電エラストマー層２８）の変位量が大きいため、薄膜シリコン、ポリシリコン、ドライフィルム、を適用することが最も好適である。
【００２８】
次に、振動板２０上にアクチュエータ２２を形成する方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、上記構成材料を用い、例えば、エレクトロフォーミング法、エッチング法、モールド法により、振動板２０を形成する。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、振動板２０上に、下部電極２４、誘電エラストマー層２８、及び上部電極２６を順次成膜する。下部電極２４及び上部電極２６は、例えばＣＶＤ（Ｃへｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法などににより成膜する。誘電エラストマー層２８は、例えば、各種塗布法（スプレー法、ディップ塗布法）、スクリーン印刷法、転写法などにより成膜する。ここで、誘電エラストマー層２８は、プリストレインされることなく（歪を加えることなく）、形成している。このように誘電エラストマー層２８を、機械的な歪を加えることなく形成することで、作製プロセスが容易にできるので生産性が高くなる。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、上部電極２６上に、所望のパターンのレジスト（例えばＳｉ含有レジスト）３０をホトリソグラフィー法により形成する。
【００３１】
次に、図２（ｄ）に示すように、レジスト３０をマスクとして、下部電極２４、誘電エラストマー層２８、及び上部電極２６を例えばドライエッチングによりパターニングする。そして、レジスト３０を除去する。
【００３２】
このようにして、振動板２０上に、アクチュエータ２２を形成する。
【００３３】
以上、説明した本実施形態に係る流体噴射ヘッドでは、アクチュエータ２２により圧力室１２の容積を変位させ、ノズルから流体を噴射させる流路構成において、上述のように、変位量が大きい誘電エラストマーを利用したアクチュエータ２２を適用するため、液体及び気体の両方を良好に噴射可能となる。
【００３４】
また、本実施形態では、振動板２０（アクチュエータ２２）の一方主面側に、圧力室１２及びプール室１４を設けた流路構成の場合を説明したが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、振動板２０（アクチュエータ２２）を間に置いて圧力室１２と反対側にプール室１４を設ける、言い換えれば、プール室１４と圧力室１２の間に振動板２０（アクチュエータ２２）が配置され、プール室１４と圧力室１２が同一水平面上に存在しない流路構成であってもよい。この場合、ノズル１０と圧力室１２とは直接連結され、また、アクチュエータ２２はプール室１４内に配置（プール室１４の一部を構成）しているので、流体からアクチュエータ２２を保護する目的で、アクチュエータ２２周囲に保護層３２を設けている。また、この流路構成では、圧力室１２が互いに近接配置され、ノズル１０が高密度に配設することができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドの構成を示す概略断面図である。図５は、本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成を示す概略断面図である。図６は、本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドのアクチュエータ２２を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【００３６】
本実施形態に係る流体噴射ヘッドは、図４、図５及び図６に示すように、アクチュエータ２２おける上部電極２６及び下部電極２４に脆弱部として外周長の異なる周回状溝３４を複数設けている。また、振動板２０にも、同様に脆弱部として外周長の異なる周回状溝３４を複数設けている。これらの周回状溝３４は、非貫通で設けられている（所謂凹部）。また、これら周回状溝３４の各々は、連続的に設けられていてもよいし、断続的に設けられていてもよい。
【００３７】
上部電極２６における複数の周回状溝３４のうち、外周長が一番大きい周回状溝３４は上部電極２６の外形に沿って設られており、この周回状溝３４の内周側に所定の間隔で外周長が短い周回状溝３４が順次設けられている。これら複数の周回状溝３４は、その中心が同一となるように設けられている。下部電極２４及び振動板２０における複数の周回状溝３４も同様である。但し、上部電極２６及び下部電極２４には、その上面側（圧力室と反対側の面）に周回状溝３４が設けられており、振動板２０には、その下面側（圧力室側の面）に周回状溝３４が設けられている。
【００３８】
また、上部電極２６、下部電極２４及び振動板２０に設けられた周回状溝３４は、これら部材の主面側から見たとき、同一に位置するように設けられている。
【００３９】
次に、振動板２０上にアクチュエータ２２を形成する方法について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、上記構成材料を用い、例えば、エレクトロフォーミング法、エッチング法、モールド法により、周回状溝３４が設けられた振動板２０を形成する。
【００４０】
次に、図７（ｂ）に示すように、振動板２０（周回状溝３４が設けられた面とは反対の面側）上に、下部電極２４をＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜した後、レジストを形成し、例えば、ドライエッチングによりパターニングする。その後、下部電極２４上に、所望のパターンのレジスト３６をホトリソグラフィー法により形成する。
【００４１】
次に、図７（ｃ）に示すように、レジスト３６をマスクとして、下部電極２４にハーフエッチング（例えばドライエッチングをタイムストップで制御する）を施して、周回状溝３４を形成する。そして、レジスト３６を除去する。ここで、下部電極２４の周回状溝３４は、振動板２０の周回状溝３４とアラインさせるように形成する。
【００４２】
次に、図７（ｄ）に示すように、下部電極２４上に、誘電エラストマー層２８を、例えば各種塗布法（スピン法、スプレー法、ディップ塗布法）、スクリーン印刷法、転写法などにより成膜した後、所望のパターンのレジスト（例えばＳｉ含有レジスト）３８をホトリソグラフィー法により形成する。
【００４３】
次に、図７（ｅ）に示すように、レジスト３８をマスクとして、誘電エラストマー層２８を例えばドライエッチングによりパターニングする。
【００４４】
次に、図７（ｆ）に示すように、誘電エラストマー層２８上に、上部電極２６をＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜した後、レジストを形成し、例えば、ドライエッチングによりパターニングする。その後、上部電極２６上に、所望のパターンのレジスト４０をホトリソグラフィー法により形成する。
【００４５】
次に、図７（ｇ）に示すように、レジスト４０をマスクとして、上部電極２６にハーフエッチング（例えばドライエッチングをタイムストップで制御する）を施して、周回状溝３４を形成する。そして、レジスト４０を除去する。ここで、上部電極２６の周回状溝３４は、下部電極２４及び振動板２０の周回状溝３４とアラインさせるように形成する。このようにして、振動板２０上にアクチュエータ２２を形成する。
【００４６】
これ以外は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００４７】
以上、説明した本実施形態に係る流体噴射ヘッドでは、上部電極２６、下部電極２４、及び振動板２０に、脆弱部として周回状溝３４を複数設けることで、これら各部材が屈曲或いは湾曲し易くなり、誘電エラストマー層２８の変位量を増大させることができる。
【００４８】
例えば、第１実施形態におけるアクチュエータ２２（溝なし）では、電界２５Ｖ／μｍでの変位量が２．５μｍ、電界４０Ｖ／μｍでの変位量が１０μｍであるのに対し、本実施形態におけるアクチュエータ２２（溝あり）では、電界２５Ｖ／μｍでの変位量が６μｍ、電界４０Ｖ／μｍでの変位量が３０μｍである。このように、脆弱部として周回状溝３４を複数設けることで、アクチュエータ２２の変位量が増大させることができる。
【００４９】
特に、外周長の異なる周回状の溝３４を複数設けることで、ドーム状に変位させ（一番内側の周回状溝３４の中心が一番変位量が大きくなるため）、良好な噴射特性を得ることができる。また、振動板２０の下面側（圧力室側の面）に周回状溝３４を設けることで、周回状溝３４を設けた面が他の部材と非接触となり（流体は除く）、振動板２０の屈曲或いは湾曲が阻害され難くくしている。
【００５０】
また、上部電極２６、下部電極２４及び振動板２０に設けられた周回状溝３４は、これら部材の主面側から見たとき、同一に位置するように設けることで、これら部材は同様に屈曲或いは湾曲し易くなるため、より高い誘電エラストマー層生成の変位量が得られる。
【００５１】
また、上部電極２６及び下部電極２４に設ける周回状溝３４は、非貫通としているので、誘電エラストマー層２８全体に電場を付与しつつ、屈曲性或いは湾曲性を向上されており、より高い誘電エラストマー層２８の変位量が得られる。
【００５２】
本実施形態では、外周長の異なる複数の周回状溝３４をそれぞれの部材表面に、その中心が同一となるように設けた形態を説明したが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、外側の周回状溝３４と内側の周回状溝３４の中心がずれるように、複数の周回状溝３４を設けることもできる（互いの周回状溝の中心をずらして設ける）。これにより、誘電エラストマー層２８における変位量が一番大きい箇所を制御することができる。例えば、誘電エラストマー層２８主面側から見たとき、一番外周長が短い周回状溝３４の中心がノズル１０の配置位置と同一に位置するように、互いの中心をずらして、複数の周回状溝３４を設けることで、誘電エラストマー層２８はノズル１０配置位置に対応する箇所の変位量が一番大きくなり、より高い噴射特性が得られる。
【００５３】
本実施形態では、上部電極２６及び下部電極２４に設ける周回状溝３４が非貫通である形態を説明したが、図９に示すように、当該周回状溝３４を貫通させて形成することもできる（周回状溝３４を貫通口とする）。この構成のアクチュエータ２２の形成方法は、図１０に示す通りであるが、各電極を成膜した後、図１０（ｃ）、図１０（ｇ）において下層が露出するまで各電極に例えばドライエッチングを施して、貫通した周回状溝３４を形成すると共にパターニングをすること以外は、図７に示す非貫通の周回状溝３４を電極に有するアクチュエータ２２と同様に形成することができるため説明を省略する。
【００５４】
また、上部電極２６、下部電極２４及び振動板２０に設ける脆弱部としての溝は、周回状以外にも、格子状、ストライプ状、螺旋状でもよい。また、脆弱部としては溝に限定されるわけではなく、屈曲或いは湾曲させ易く機能を有する構造であればよい。
【００５５】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る流体噴射ヘッドの構成を示す概略断面図である。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成を示す概略断面図である。
【００５６】
本実施形態に係る流体噴射ヘッドは、図１１及び図１２に示すように、振動板２０の代わりに薄膜４２を設けた形態である。即ち、圧力室１２の一部を薄膜４２により構成させ、圧力室１２に対して薄膜４２を介してアクチュエータ２２（流体噴射素子）を設けている。
【００５７】
この薄膜４２の構成材料としては、樹脂膜（例えば、ポリイミド、エポクシ樹脂、PDMSドライフィルム等）、又は酸化物膜（例えば、ＳｉＯ2等）又は、デポジション膜（ＰｏｌｙＳｉ、等）が好適に挙げられる。また、その膜厚は、例えば、５μｍ以下の範囲で設定することがよい。
【００５８】
次に、薄膜４２上にアクチュエータ２２を形成する方法につてい説明する。まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板４４を準備し、その裏面（一方の面）に所望のパターンの耐エッチングマスク４６（例えば、ＳｉＮ膜）を成膜し、裏面全面に保護膜４８（例えばポリシリコン膜）を成膜する。そして、シリコン基板の表面（他方の面）に、薄膜４２を成膜する。薄膜４２は、酸化物膜の場合、例えばＣＶＤ法などにより成膜することができ、樹脂膜の場合、ドライフィルム転写、電着法、蒸着法などにより成膜することができる。
【００５９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、薄膜４２上に、下部電極２４をＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜する。そして、下部電極２４上に、所望のパターンのレジスト３６をホトリソグラフィー法により形成する。
【００６０】
次に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト３６をマスクとして、薄膜４２が露出するまで下部電極２４に例えばドライエッチングを施して、貫通した周回状溝３４を形成すると共にパターニングする。そして、レジスト３６を除去する。
【００６１】
次に、図１３（ｄ）に示すように、下部電極２４上に、誘電エラストマー層２８を、例えば各種塗布法（スピン法、スプレー法、ディップ塗布法）、スクリーン印刷法、転写法などにより成膜した後、所望のパターンのレジスト（例えばＳｉ含有レジスト）３８をホトリソグラフィー法により形成する。
【００６２】
次に、図１３（ｅ）に示すように、レジスト３８をマスクとして、誘電エラストマー層２８を例えばドライエッチングによりパターニングする。
【００６３】
次に、図１３（ｆ）に示すように、誘電エラストマー層２８上に、上部電極２６をＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜する。その後、上部電極２６上に、所望のパターンのレジスト４０をホトリソグラフィー法により形成する。
【００６４】
次に、図１３（ｇ）に示すように、レジスト４０をマスクとして、誘電エラストマー層２８が露出するまで上部電極２６に例えばドライエッチングを施して、周回状溝３４を形成すると共にパターニングをする。そして、レジスト４０を除去する。ここで、上部電極２６の周回状溝３４は、下部電極２４の周回状溝３４とアラインさせるように形成する。
【００６５】
次に、図１３（ｈ）に示すように、シリコン基板４４の保護膜４８を除去し、シリコン基板４４の裏面に、耐エッチングマスク４６を用いて異方性エッチングを施し、これを薄膜４２が露出するまで行う。なお、図示していないが、シリコン基板の表面に形成される酸化膜がエッチングストップ層の役割を果たしている。
【００６６】
このようにして、薄膜４２上に、アクチュエータ２２を形成する。
【００６７】
これ以外の構成は第２実施形態と同様なので説明を省略する。但し、本実施形態は、電極に貫通した周回状溝３４を有する形態である。
【００６８】
以上、説明した本実施形態に係る液体噴射ヘッドでは、振動板２０の代わりに薄膜４２を適用することで、アクチュエータ２２の変位を阻害することなくより直接的に圧力室の容積を変位させ、流体に対する耐久性を付与しつつ、噴射特性を向上させることができる。
【００６９】
なお、本実施形態に係る流体噴射ヘッドは、ジェットフロー装置などの気体噴射装置や、インクジェット記録装置などの液体噴射装置に代表される公知の流体噴射装置に適用することができる。
【００７０】
例えば、インクジェット記録装置は、記録紙上に着色インクを噴射して文字や画像などの記録を行う液体噴射装置である。ここで、インクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、噴射する液体も着色インクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを噴射してディスプレイ用のカラーフィルタを作製したり、溶融状態のハンダを基板上に噴射して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業的に用いられる液滴噴射装置一般も含まれる。
【００７１】
なお、本発明は、上記構成に限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る流体噴射ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る流体噴射ヘッドにおいて、振動板上にアクチュエータを形成する方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドのアクチュエータを示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドにおいて、振動板上にアクチュエータを形成する方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成のアクチュエータを示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成のアクチュエータを示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る流体噴射ヘッドにおいて、振動板上に他の構成のアクチュエータを形成する方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る流体噴射ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る流体噴射ヘッドの他の構成を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る流体噴射ヘッドにおいて、振動板上にアクチュエータを形成する方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０   ノズル
１２   圧力室
１４   流体プール室
１６   流体連通路
１８   流体供給路
２０   振動板
２２   アクチュエータ
２４   下部電極
２６   上部電極
２８   誘電エラストマー層
３４   周回状溝（脆弱部）
【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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