(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドの大きさやその駆動回路の規模を大きくすることなく、隣接する圧力室に悪影響を及ぼす圧力振動を効果的に低減できる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】圧力室ごとに共通液室から液体が供給される供給口と、圧力室ごとにその圧力室を加圧する第１の圧電素子とを設け、さらに、供給口の共通液室の側の位置に第２の圧電素子及び中空部を設ける。第１の圧電素子と第２の圧電素子とに共通の共通電極を設けるとともに、第１の圧電素子が圧力室を加圧する面の向きとは逆となる方向を向いた面で第２の圧電素子が液体と接触するようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に共通に設けられた共通液室と、
前記圧力室ごとに設けられて前記共通液室と連通し、前記共通液室から液体が供給される供給口と、
前記圧力室ごとに設けられて前記液体を吐出する吐出口と、
前記圧力室ごとに設けられて前記圧力室を加圧するベンド型の第１の圧電素子と、
前記供給口の前記共通液室の側の位置に設けられたベンド型の第２の圧電素子及び中空部と、
を備え、
前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子は、いずれも前記共通液室の方向を向いた第１の面と、前記第１の面とは反対側となる第２の面とを有し、
前記第１の圧電素子はその第２の面で前記圧力室を加圧し、
前記中空部は前記第２の圧電素子の第２の面に面して設けられて前記第２の圧電素子はその第１の面で前記液体に接触し、
前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子は共通電極を共有し、前記共通電極は、前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子に共通に前記第１の面及び前記第２の面の一方に形成されることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記共通電極は前記第１の圧電素子の第２の面と前記第２の圧電素子の第２の面にまたがって設けられ、前記第１の圧電素子の第１の面に第１の個別電極が設けられ、前記第２の圧電素子の第１の面に第２の個別電極が設けられている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１の個別電極と前記第２の個別電極とが抵抗を介して接続する、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記抵抗の抵抗値は、前記第１の圧電素子を駆動する駆動回路の出力インピーダンスよりも大きい、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
複数の前記圧力室に対して１つの前記第２の圧電素子が設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２の圧電素子に対応する前記圧力室の数だけの小電極に前記第２の個別電極が分割され、前記小電極がそれぞれ第１の個別電極に１対１に接続する、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第１の圧電素子の圧電体膜と前記第２の圧電素子の圧電体膜とが同一の材料で形成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
複数の圧力室と、前記複数の圧力室に共通に設けられた共通液室と、前記圧力室ごとに設けられて前記共通液室と連通し、前記共通液室から液体が供給される供給口と、前記圧力室ごとに設けられて前記液体を吐出する吐出口と、前記圧力室ごとに設けられて前記圧力室を加圧するベンド型の第１の圧電素子と、前記供給口の前記共通液室の側の位置に設けられたベンド型の第２の圧電素子及び中空部と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
圧力室基板の一方の面に、振動板を構成する層と共通電極を構成する層と圧電体膜と個別電極を構成する層とを順次、積層する工程と、
前記圧電体膜と前記個別電極を構成する層とをパターニングして前記第１の圧電素子及び第２の圧電素子を形成する工程と、
前記第１の圧電素子及び第２の圧電素子を形成する工程の後、前記圧力室基板の他方の面から前記振動板を構成する層までエッチングを行って前記圧力室と前記中空部とを形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、前記第１の圧電素子を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする、液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドとその製造方法と液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体に対して記録液などの液体を吐出して記録を行う例えばインクジェット記録装置などの液体吐出装置では、より高精細な記録を高速度で行うことが望まれているため、多数の吐出口を高密度に配列した液体吐出ヘッドが広く用いられている。液体吐出ヘッドには、複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の圧力室が設けられ、各圧力室には、圧電素子などからなる圧力発生手段が配置されている。圧力室が吐出用の液体で満たされた状態で圧力発生手段を駆動して圧力室の容積を変化させることで、吐出口から液体が吐出される。複数の圧力室が高密度に配置された液体吐出ヘッドでは、圧力室の相互間の間隔が狭いため、ある圧力室の圧力発生手段を駆動したときの圧力振動が、近接する圧力室に伝播し、相互干渉（クロストーク）が起こりやすくなる。相互干渉が起きると、液体の吐出状態が本来意図していたものから変化し、記録品質が低下する。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２には、配列された複数の吐出口と、吐出口ごとに設けられて対応する吐出口に連通する圧力室と、各圧力室に共通に設けられる共通液室とを有する液体吐出ヘッドにおいて、液室に隣接してダンパーを設けることが開示されている。特許文献１に記載のものでは、ダンパーとして、圧力室に連通して形成されている共通液室上にベンド型の圧電素子が配置されており、この圧電素子が、圧力振動を吸収するダンパーとして機能する。圧力室に設けられた吐出用の圧電素子が液体を押し出す押す方向で駆動されるときに、それとは逆に液体を引き込む方向でダンパーとしての圧電素子を駆動することにより、圧力振動の伝播を効果的に防ぐことができる。その際、液体の中を圧力が伝播する時間を考慮して、吐出用の圧電素子よりもわずかに遅らせてダンパー用の圧電素子を駆動することが好ましい。特許文献２の液体吐出ヘッドでは、圧力室を２列に配列した上で、ある圧力室で発生した圧力振動が他の圧力室に直接伝播することを防ぐために、共通液室に隣接してダンパーとしての柔軟な膜を設けている。このダンパーとしての柔軟な膜は、共通液室と圧力室との境界に配置される振動板の一部として形成されている。引用文献２に示される構成では、柔軟な膜をダンパーとして用いているので、圧力振動の伝播媒体である液体は、ダンパーの表面において自由に動くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０６２１７号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液体吐出ヘッドにおいて隣接する圧力室への圧力振動の伝播を防ぐために、上述した特許文献１及び２に示されるように、圧力室の外側にダンパーを設けることが有効である。特許文献１に記載された技術では、最適な動作のためには吐出用の圧電素子の駆動信号に対して少なくとも位相が反転した駆動信号をダンパーとしての圧電素子に印加する必要がある。しかしながら、このような駆動信号の生成と印加のためには独立した配線と駆動回路が必要であり、液体吐出ヘッドとその駆動回路とが極めて大規模なものとなるという課題がある。また、特許文献２に記載された技術では、圧力振動が生じた結果としてダンパーである膜の面が動くだけであるから、圧力振動を小さくすることはできても完全になくすことはできない。したがって、共通液室の全体が共振して圧力振動を生じることを十分に防ぐことはできない。
本発明の目的は、液体吐出ヘッドの大きさやその駆動回路の規模を大きくすることなく、隣接する圧力室に悪影響を及ぼす圧力振動を効果的に低減できる液体吐出ヘッドとその製造方法と液体吐出装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の圧力室と、複数の圧力室に共通に設けられた共通液室と、圧力室ごとに設けられて共通液室と連通し、共通液室から液体が供給される供給口と、圧力室ごとに設けられて液体を吐出する吐出口と、圧力室ごとに設けられて圧力室を加圧するベンド型の第１の圧電素子と、供給口の共通液室の側の位置に設けられたベンド型の第２の圧電素子及び中空部と、を備え、第１の圧電素子及び第２の圧電素子は、いずれも共通液室の方向を向いた第１の面と、第１の面とは反対側となる第２の面とを有し、第１の圧電素子はその第２の面で圧力室を加圧し、中空部は第２の圧電素子の第２の面に面して設けられて第２の圧電素子はその第１の面で液体に接触し、第１の圧電素子と第２の圧電素子は共通電極を共有し、共通電極は、第１の圧電素子及び第２の圧電素子に共通に第１の面及び第２の面の一方に形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、複数の圧力室と、複数の圧力室に共通に設けられた共通液室と、圧力室ごとに設けられて共通液室と連通し、共通液室から液体が供給される供給口と、圧力室ごとに設けられて液体を吐出する吐出口と、圧力室ごとに設けられて圧力室を加圧するベンド型の第１の圧電素子と、供給口の共通液室の側の位置に設けられたベンド型の第２の圧電素子及び中空部と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、圧力室基板の一方の面に、振動板を構成する層と共通電極を構成する層と圧電体膜と個別電極を構成する層とを順次、積層する工程と、圧電体膜と個別電極を構成する層とをパターニングして第１の圧電素子及び第２の圧電素子を形成する工程と、第１の圧電素子及び第２の圧電素子を形成する工程の後、圧力室基板の他方の面から振動板を構成する層までエッチングを行って圧力室と中空部とを形成する工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の液体吐出装置は、本発明の液体吐出ヘッドと、第１の圧電素子を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体吐出ヘッドの大きさやその駆動回路の規模を大きくすることなく、隣接する圧力室に悪影響を及ぼす圧力振動を効果的に低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の液体吐出ヘッド全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドのヘッドチップの分解斜視図である。
【図３】図１に示す液体吐出ヘッドの断面図である。
【図４】図１に示す液体吐出ヘッドの断面図である。
【図５】第２の実施形態の液体吐出ヘッドの要部を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態の液体吐出ヘッドの断面図である。
【図７】第３の実施形態の液体吐出ヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明に基づく液体吐出ヘッドは、複数の吐出口と、吐出口ごとに対応する吐出口に連通するように設けられた圧力室と、これらの複数の圧力室に連通して吐出用の液体を一時的に貯留して各圧力室に供給する共通液室とを備えている。圧力室には、圧電素子などからなる圧力発生手段が配置されている。液体吐出ヘッドは、液体吐出装置に設けられるものであり、液体吐出装置には、液体吐出ヘッドの各圧力発生手段を電気的に駆動する駆動回路などの駆動手段が設けられている。この駆動手段と液体吐出ヘッドとは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）やフレキシブルケーブルなどの接続手段によって電気的に接続されている。駆動手段は、液体吐出装置が接続するコントローラなどから送られてくる画像信号などに基づいて圧力発生手段を電気的に駆動する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッド７を説明する図であって、（ａ）は全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、液体吐出ヘッド７において吐出口が形成されている面（以下、吐出口形成面と呼ぶ）側から見た底面図である。図１（ａ），（ｂ）においては、説明をわかりやすくするため、液体の供給流路を透視して示している。説明を容易にするために、液体吐出ヘッド７の長手方向及び高さ方向をそれぞれＸ方向及びＺ方向とし、これらに直交する方向をＹ方向とする。液体吐出ヘッド７において吐出口形成面は図示−Ｚ方向を向いた面である。
本実施形態の液体吐出ヘッド７では、主に樹脂材料からなるマニホールド１０１に、図示一点鎖線で示すように平行四辺形状の窪みとして共通液室２１が設けられている。マニホールド１０１には、共通液室２１を覆い、かつ吐出口形成面を構成するようにヘッドチップ１０８が固定されている。図示した例では、マニホールド１０１には図示Ｘ方向に２個のヘッドチップ１０８が固定されている。共通液室２１は、マニホールド１０１に貫通する供給流路１０５を介し、マニホールド１０１に設けられた中空の入口ジョイント部１０４に連通している。後述するように、ヘッドチップ１０８は共通液室２１に面して共通液室２１から吐出用の液体を供給されるようになっている。したがって、入口ジョイント部１０４の中空部は、供給流路１０５及び共通液室２１を介して、ヘッドチップ１０８の内部に連通することになる。このようなマニホールド１０１とヘッドチップ１０８との組立体に対し、ＦＰＣ１０３が取り付けられている。ＦＰＣ１０３は、液体吐出装置の本体内の駆動手段からの駆動信号をヘッドチップ１０８へ送るための配線を備えている。
【００１３】
次にヘッドチップ１０８について説明する。ヘッドチップ１０８は、大まかに言うと、上から支持基板２０、ドライフィルム層２４、圧力室基板２０３及び吐出口基板２０６の順となるようにこれらの４つの層あるいは基板を積層した構造を有するものである。図２は、これらの４つの層（あるいは基板）を分離して示すことによって、ヘッドチップ１０８の内部構造を示している。図２では、見やすくするために、これらの層（あるいは基板）に形成された微細な開口部分を黒く示している。個々の層あるいは基板の役割と流路構成とについて以下に説明する。
シリコン（Ｓｉ）基板からなり回路配線基板である支持基板２０は、マニホールド１０１の、共通液室２１が形成されているのと同じ側の面に積層されている。支持基板２０には、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔部１６（図３参照）形成されている。図２において貫通孔部１６は、支持基板２０における黒い点として示されている。ここでは支持基板２０において、図示Ｙ方向に対してやや斜めになった方向に沿って複数の貫通孔部１６が配列して列を形成し、このような列をＸ方向に所定の間隔で配置することによって、多数の貫通孔部１６が設けられている。図示していないが、支持基板２０には、電気配線、層間接続端子、ＦＰＣとの接続端子などが形成されている。必要に応じて支持基板２０には駆動回路を設けてもよい。支持基板２０に駆動回路を設けた場合には、液体吐出装置の本体に設けられる駆動手段は、論理信号である記録データ信号を支持基板２０の駆動回路に送信する。そして支持基板２０の駆動回路は、受信した記録データ信号に基づいて、後述する第１の圧電素子２３に印加されるべき電気信号を生成する。
支持基板２と積層されるドライフィルム層２４には、支持基板２０の貫通孔部１６ごとに、貫通孔部１６と連通する穴と、第１の個別電極３０（図４参照）に連通する複数の穴とが設けられている。図２において、黒色の正方形に近い形状の領域が貫通孔部１６に連通する穴である。また、黒色の細長い領域が、第１の個別電極３０に連通する穴であって、第１の圧力発生手段である第１の圧電素子２３に対する中空の後背空間を構成する。
【００１４】
ドライフィルム層２４と積層される圧力室基板２０３は、シリコン基板からなる。圧力室基板２０３には、複数の圧力室１１と、貫通孔部１６を介して共通液室２１に連通するための供給口１３が形成されている。各圧力室１１に対応して、第１の圧力発生手段である薄膜状のベンド型の第１の圧電素子２３と、第２の圧力発生手段である薄膜状のベンド型の第２の圧電素子２６とが形成されている。これらの圧電素子２３，２６の詳細については後述する。図２において、黒色の小さな円形の領域が供給口１３を表し、黒色の細長い領域が圧力室１１のための開口を示している。本実施形態では、圧力室１１の高さは、圧力室基板２０３の厚さによって規定される。
圧力室基板２０３と積層される吐出口基板２０６もシリコン基板からなるものである。吐出口基板２０６には、圧力室１１ごとに、その圧力室１１と連通する吐出口１２（図３参照）が形成されている。図２において、黒色の小さな円形の領域が吐出口１２である。ただし、説明のため、図２では吐出口１２と供給口１３とが同じような大きさで描かれているが、実際には吐出口１２の直径は供給口１３の直径に比べて十分に小さい。
【００１５】
図３は本実施形態の液体吐出ヘッド７の主要部の断面構成を示している。図３及びそれ以降の図面において、右上から左下に延びる線によってハッチングが付された部分は、支持基板２０、圧力室基板２０３及び吐出口基板２０６において、それらの基板に対する加工後にシリコンが残存している部分を示している。また、網点で示されるハッチングは、吐出用の液体で満たされうる領域を示している。マニホールド１０１と支持基板２０との間に１つの共通液室２１が形成され、支持基板２０には共通液室２１に連通する多数の貫通孔部１６が設けられているが、図３では、これらの貫通孔部１６の代表として１個の貫通孔部１６に対応する部分が示されている。上述したように、支持基板２０、ドライフィルム層２４、圧力室基板２０３及び吐出口基板２０６を積層した構成のヘッドチップ１０８をマニホールド１０１に搭載することにより、本実施形態の液体吐出ヘッドが構成されている。貫通孔部１６の図示した側の端部は貫通孔部１６の出口であるが、この出口に対して左右方向の両側に圧力室１１が示されている。ここでは２個の圧力室１１が示されているが、１個の貫通孔部１６に対して実際には紙面側に２個、紙背側に２個の合計４個の圧力室１１が配置している。圧力室１１ごとに貫通孔部１６からその圧力室１１に連通する部分に供給口１３が設けられている。貫通孔部１６ごとに設けられる圧力室１１の数は４個に限られるものではなく、適宜、増減することができる。
【００１６】
各圧力室１１は、図示Ｘ方向に延びる細長い形状を有し、Ｘ方向での一端側に供給口１３が配置している。圧力室１１の図示下側の壁面（−Ｚ方向の壁面）は吐出口基板２０６で形成されており、吐出口１２は、供給口１３から離れた位置において吐出口基板２０６に形成されている。後述するように第１の圧電素子２３を駆動して液体の吐出を行うことにより、圧力室１１内では供給口１３から吐出口１２に向かう液体の流れが形成されることになる。圧力室１１において吐出口基板２０６と対向する壁面は、振動板となっており、この振動板において圧力室１１とは反対側となる面に、ベント型の第１の圧電素子２３の圧電体膜部分が設けられている。また、同一の貫通孔部１６に連通する４個の供給口１３の共通液室２１側の領域には、４個の圧力室１１に共通のものとして、ベント型の第２の圧電素子２６が設けられている。ここで示した例では、これら４個の供給口１３によって囲まれる位置に第２の圧電素子２６が設けられている。第２の圧電素子２６は、後述する製造方法からも明らかになるように、Ｚ方向位置が第１の圧電素子２３と同じであって、第１の圧電素子２３と同一プロセスによって形成されるものである。第１及び第２の圧電素子２３，２６は、いずれも、共通液室２１の側を向いた面（すなわち＋Ｚ方向を向いた第１の面）と、この面とは反対側を向いた面（すなわち−Ｚ方向を向いた第２の面）とを備えている。第２の圧電素子２６と吐出口基板２０６との間には、第２の圧電素子２６に面するように、圧力室基板２０３を加工して形成された中空部２８が設けられている。中空部２８は、吐出口基板２０６と圧力室基板２０３との間に形成されている空気の溜まり場であって、第２の圧電素子２６と中空部２８とによって、圧力振動を減衰するための減衰機構が構成されている。中空部２８の図示＋Ｚ方向の壁面は、第２の圧電素子２６そのものである。
【００１７】
第１の圧電素子２３は、振動板上に形成された共通電極と第１の個別電極３０とによって圧電体の薄膜を挟み込んだ構造を有し、第２の圧電素子２６は、共通電極と第２の個別電極３１とによって圧電体の薄膜を挟み込んだ構造を有する。共通電極は第１の圧電素子２３と第２の圧電素子２６とによって共有される電極である。これらの圧電素子２３，２６は必要に応じて保護層などを備えていてもよい。第２の圧電素子２６では共通電極は振動板上に形成されている必要はないが、製造工程の簡素化の観点からは、エッチングストップ層としての振動板が設けられていることが好ましい。液体吐出ヘッド７には複数の第１の圧電素子２３が設けられるが、第１の圧電素子２３の各々を個別に駆動できるように第１の個別電極３０は構成されている。共通電極は、液体吐出ヘッド７内の第１及び第２の圧電素子２３，２６に共通に設けられている電極層によって構成されており、例えば、接地電位に接続されている。本実施形態では、第１の個別電極３０及び第２の個別電極３１は、いずれも、圧電素子２３，２６における圧電体膜の＋Ｚ方向側の面に積層されている。またこの構成では、第１の圧電素子２３は、その−Ｚ方向側の面で液体に接触して圧力を及ぼすことができ、第２の圧電素子２６は、その＋Ｚ方向側の面で液体に接触して圧力を及ぼすことができる。したがって、第１の圧電素子２３に接続する第１の個別電極３０と第２の圧電素子２６に接続する第２の個別電極３１に対して同位相の信号を加えたとき、第２の圧電素子２６を第１の圧電素子２３に対して逆位相で駆動することができる。すなわちこの構成では、独立した駆動回路を用いることなしに、第２の圧電素子２６を、第１の圧電素子２３に対して逆位相で動かすことができる。
【００１８】
この液体吐出ヘッド７では、同一の貫通孔部１６に連通する４個の圧力室１１は、この貫通孔部１６と供給口１３からなる流路を介して共通液室２１に接続されている。貫通孔部１６と供給口１３とは互いに実質的に垂直に交わっているため、これらからなる流路は一部が直角に屈曲した形状である。共通液室２１に収容されている吐出用の液体は、上述の流路を介して、圧力室１１に流入する。この状態で液体吐出装置本体の駆動手段からＦＰＣ１０３などを介して第１の圧電素子２３の第１の個別電極３０に電気信号が供給されると、第１の圧電素子２３が変形して圧力室１１内の液体に圧力を加える。例えば、第１の圧電素子２３は、その圧電変形により、圧力室１１の容積を縮小させるように変形して、圧力室１１内の液体を加圧する。加圧された液体は、圧力室１１内から吐出口１２を介して外部に吐出し、例えば記録紙などの記録媒体に付着して記録を形成する。圧力室１１に面して設けられている第１の圧電素子２３は、駆動信号が印加されて駆動される。このとき、記録すべき内容に応じて第１の圧電素子２３が実際に駆動される場合と、信号が供給されず駆動されない場合とが存在することは言うまでもない。
【００１９】
図４は、本実施形態の液体吐出ヘッド７の構成をさらに詳しく説明するための図である。図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線での断面図であり、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線での断面図である。図４（ｃ）は、図３のＣ−Ｃ線での断面図であり、特に、第１の個別電極３０や第２の個別電極３１などを形成する金属よりなる層の配置を示している。図４（ｄ）は図３のＤ−Ｄ断面図である。図４（ｃ）に示すように、第２の圧電素子２６の第２の個別電極３１は、各圧力室１１の第１の圧電素子２３の第１の個別電極３０に対し、抵抗３２を介して接続している。抵抗３２は、個別電極３０，３１を構成するものと同じ金属材料からなっているが、パターニングによりその幅を細くすることによって、実質的に電気抵抗として機能するようにしたものである。後述するように個別電極３０，３１とは異なる材料で抵抗３２を形成してもよい。このように構成することによって、第１の個別電極３０への電気信号の供給によって第１の圧電素子２３による圧力振動が発生した後、わずかに遅れて、第２の圧電素子２６の第２の個別電極３１に電気信号が供給されることになる。すなわち、電気抵抗Ｒと第２の圧電素子２６の静電容量Ｃにより、時定数をτとして、τ＝ＣＲで表される遅延が生じる。この例では、第２の個別電極３１に対し、等価的に４個の抵抗３２が並列に接続しているので、上記のＲの値は、１個の抵抗３２の抵抗値の１／４程度となる。また、第２の個別電極３１に対して抵抗３２を介して接続する４個の第１の圧電素子２３のうち何個が駆動されたかに応じて、第２の圧電素子２６に印加される電気信号の大きさが異なる。駆動される第１の圧電素子２３の数が多いほど大きな信号が第２の圧電素子２６に加わるので、駆動される第１の圧電素子２３の数に依存せずに効果的に圧力振動の減衰を図ることができる。また、第１の圧電素子２３は第２の圧電素子２６に対して抵抗３２を介して接続しているので、第１の圧電素子２３が出力インピーダンスの低い駆動回路に接続されていれば、駆動されていない第１の圧電素子２３が動作してしまうことはない。したがって、第１の圧電素子２３を駆動するための駆動回路の出力インピーダンスよりも抵抗３２の抵抗値の方を大きくすることが好ましい。
【００２０】
この液体吐出ヘッド７では、第１の圧電素子２３によって圧力室１１の内部に発生した圧力は、吐出口１２から液体を吐出するために作用する。それと同時に、圧力振動が液体を媒体として供給口１３から共通液室２１へ向かって伝播する。このとき、第１の圧電素子２３による圧力発生時よりわずかに遅れて、第２の圧電素子２６によって、第１の圧電素子２３による圧力とは逆位相の圧力が発生し、これにより圧力振動は打ち消される。具体的には、第１の圧電素子２３が圧力室１１の体積を小さくする方向に変形したとき、第２の圧電素子２６も図示−Ｚ方向に変形し、この変形は液体の体積を大きくする方向である。このように本実施形態では、供給口１３の共通液室２１側に第２の圧電素子２６を設けることにより、第１の圧電素子２３で発生した圧力振動を効率よく減衰することができる。その結果、隣接する圧力室１１の間の相互作用、いわゆるクロストークの影響を低減し、高精度の液体吐出が可能になる。したがって本実施形態の液体吐出ヘッド７を有する液体吐出装置を用いて液体吐出による記録形成を行う場合には、クロストークによる影響が小さく良好な記録を形成することができる。
【００２１】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドを構成するヘッドチップ１０８の製造方法の一例について説明する。まず、シリコン基板からなる支持基板２０の一方の面に、第１の圧電素子２３と第２の圧電素子２６に電気信号を印加するための電気配線を形成する。また、支持基板２０をその厚さ方向に貫通する穴をあけることにより、貫通孔部１６を形成する。
【００２２】
支持基板２０に対するこの加工とは独立して、例えばシリコン基板からなる圧力室基板２０３の一方の面に、スパッタリングによって、振動板になる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成する。このＳｉＮ膜の上に、共通電極となる金属層と、圧電体膜と、第１及び第２の個別電極３０，３１となるべき金属層とを順次積層し、すなわちこの順で成膜し、パターニングを行うことで、第１及び第２の圧電素子２３，２６を形成する。共通電極、第１の個別電極３０及び第２の個別電極３１は、例えば、白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）などの金属によって構成する。このとき、第１の圧電素子２３の第１の個別電極３０と第２の圧電素子２６の第２の個別電極３１とを電気的に接続する導電パターンを上述した抵抗３２とするために、この導電パターンをパターニングにより細くするか、あるいは抵抗率が大きい材料で成膜する。抵抗率が大きい材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）が挙げられる。その後、短絡を防止するために、また、個別電極３０，３１や抵抗３２を吐出用液体などから保護するために、保護膜を形成する。
次に、このように加工した圧力室基板２０３の表面にドライフイルムを積層形成し、ドライフィルムをパターニングして第１の圧電素子２３や貫通孔部１６に対応する開口を有するように硬化させ、ドライフィルム層２４を形成する。このドライフィルム層２４は、振動可能な間隔をおいて第１の圧電素子２３を保持するための空隙部材として機能する。
【００２３】
次に、圧力室基板２０３上にドライフィルム層２４が形成されたものに対し、支持基板２０を貼り付ける。このとき、バンプ接続によって、第１の圧電素子２３の第１の個別電極３０と支持基板２０に形成されている電気配線とを接続する。支持基板２０に圧力室基板２０３を貼り付けてから、ドライフィルム層２４が形成されている面とは反対側の面から圧力室基板２０３を、ＳｉＮ膜が現れるまでエッチングを行う。振動板であるＳｉＮ膜はエッチングストップ層としても機能することになる。エッチングの手法としてはドライエッチングが好ましい。このエッチングにより、振動板であるＳｉＮ膜と圧電体膜とを有する薄膜状の第１の圧電素子と第２の圧電素子２６とを完成するとともに、圧力室１１と圧力室１１につながる供給口１３と中空部２８とが形成する。その後、予め吐出口１２が形成されている吐出口基板２０６に対し、圧力室基板２０３の他方の面すなわちエッチングを行った面を貼り付ける。その結果、吐出口基板２０６が、圧力室基板２０３の圧力室１１及び供給口１３の１つの壁面を形成するとともに、中空部２８の１つの壁面を形成するようになる。これにより、第２の圧電素子２６と吐出口基板２０６とで囲まれた中空部２８が形成される。
【００２４】
本実施形態の液体吐出ヘッド７では、供給口１３の共通液室２１側の液体に発生した圧力振動が、第２の圧電素子２６を含む減衰機構によって減衰する。これにより、隣接する圧力室１１の相互間でのクロストークを抑えることができる。供給口１３の共通液室２１側に第２の圧電素子２６を配置しているので、第２の圧電素子２６を設けたことによって液体の吐出が阻害されることはない。このような液体吐出ヘッド７を１個あるいは複数個組み込んで液体吐出装置を構成すれば、記録媒体に対して記録紙に高精細かつ高速で良好な記録を形成することができる。またこの液体吐出ヘッド７では、第２の圧電素子２６を第１の圧電素子２３と同時に同じ材料（圧電体膜、振動板、電極）から形成することができ、また、中空部２８を圧力室１１及び供給口１３を構成するものと同時に同じ材料から形成することができる。したがって、製造工程の複雑さを増すことなく、圧力室１１の相互間でのクロストークを抑えられることになる。特に、第２の圧電素子２６は、圧力室基板２０３において隣接する圧力室１１の間を隔てる隔壁に形成される中空部２８を覆う位置に設けられるので、製造が容易である。本実施形態では、複数の第１の圧電素子２３に対して１つの第２の圧電素子２６を対応させているので、電気配線に要するスペースなどを増やすことなく、複数の圧力室１１を高密度に配置することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッド７の主要部を示す図であって、図３のＣ−Ｃ線での断面に相当する図である。本実施形態の液体吐出ヘッド７は、第１の実施形態の液体吐出ヘッドとほぼ同様の構成であるが、第２の圧電素子２６に形成される第２の個別電極３１の形状の点で、第１の実施形態のものと異なっている。本実施形態において第２の個別電極３１は、第２の圧電素子２６の圧電体膜の表面を４等分するように、４つの小電極によって構成されている。各々の小電極は、それぞれ１個の第１の圧電素子２３に対応するものであり、対応する第１の圧電素子２３の第１の個別電極３０に対して抵抗３２で電気的に接続されている。この構成では、第２の個別電極３１が第１の圧電素子２３ごとに分割されて設けられていることになるので、駆動回路の出力インピーダンスを考慮するまでもなく、駆動されていない第１の圧電素子２３が誤って動作することは起こらない。そのため、第２の個別電極３１の小電極と対応する第１の圧電素子の第１の個別電極３０とを低抵抗の導電パターンで接続することもできるが、圧力振動の伝播時間を考慮し第２の圧電素子２６を遅延動作させるために、抵抗３２で接続すること好ましい。本実施形態でも圧力振動を効率よく減衰させることができ、隣接する圧力室１１の間での相互作用、いわゆるクロストークの影響を低減することができる。
【００２６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドについて説明する。本実施形態の液体吐出ヘッドは、支持基板２０に形成される貫通孔部１６ごとに１個の圧力室１１が設けられるようにした点で、第１の実施形態のものと異なっている。図６は、本実施形態の液体吐出ヘッドの主要部の断面構成を示している。図７は、図６のＣ−Ｃ線での断面図であり、第１の個別電極３０や第２の個別電極３１などを形成する金属よりなる層の配置を示している。
本実施形態の液体吐出ヘッド７では、第１の実施形態と同様に、マニホールド１０１と支持基板２０との間に１つの共通液室２１が形成されて、圧力室基板２０３と吐出口基板２０６との間に複数の圧力室１１が形成されている。ただし圧力室１１は、支持基板２０に形成される貫通孔部１６ごとに１個ずつ設けられている。第１の実施形態と同様に、圧力室１１には第１の圧電素子２３も設けられ、共通液室２１と圧力室１１とは、貫通孔部１６と供給口１３からなる流路を介して接続している。
【００２７】
図６に示すように、共通液室２１と圧力室１１とを連通する供給口１３の共通液室２１側の領域に、具体的には貫通孔部１６の供給口１３側の端部に、第２の圧電素子２６と中空部２８を含む減衰機構が、圧力室１１ごとに設けられている。本実施形態においても、第１の圧電素子２３は、その−Ｚ方向側の面が液体と接触し、第２の圧電素子２６は、その＋Ｚ方向側の面が液体と接触している。したがって、独立した駆動回路を用いることなしに、第１の圧電素子２３とは逆位相で第２の圧電素子２６を動かすことができる。
図７に示すように、第２の圧電素子２６の第２の個別電極３１は、圧力室の第１の圧電素子２３の第１の個別電極３０に対し、抵抗３２を介して接続されている。このようにすることで、第１の個別電極３０への電気信号の供給によって第１の圧電素子２３による圧力振動が発生した後、わずかに遅れて、第２の圧電素子２６の第２の個別電極３１に電気信号が供給されることになる。この遅延の時定数τは、抵抗３２の抵抗値Ｒと第２の圧電素子２６の静電容量Ｃとを用いてτ＝ＣＲで表される。本実施形態では、第１の圧電素子２３と第２の圧電素子２６とが１対１で設けられているので、第１の個別電極３０と第２の個別電極３１とを低抵抗の導電パターンで接続することもできる。しかしながら、圧力振動の伝播時間を考慮すると、第１の個別電極３０と第２の個別電極３１とを抵抗３２を介して接続することが好ましい。本実施形態においても、供給口１３の共通液室２１側の位置に第２の圧電素子２６を設けることで、圧力振動を効率よく減衰させることができ、隣接する圧力室１１の間での相互作用、いわゆるクロストークの影響を低減することができる。
【００２８】
以上説明した各実施形態では、圧力室１１ごとに単一の流路を設けているが、１個の圧力室１１に対して複数の流路が接続されるいわゆるスルーフロー構造の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できることは言うまでもない。本発明に基づく液体吐出ヘッドは、例えば、記録液を記録媒体に対して吐出して記録媒体上に画像などの記録を形成するインクジェット記録装置に適用することができる。そのようなインクジェット記録装置では、圧力室間のクロストークの影響を小さくして精度よく吐出を行えるので、紙などの記録媒体に対し、高精細で美しい画像を高速度で形成することができる。また、本発明の液体吐出ヘッドを搭載して構成された液体吐出装置は、さらに、樹脂基板などに導電性のインクでパターンを形成して配線パターンを形成するなどの生産装置などに幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１１    圧力室
１２    吐出口
１３    供給口
２１    共通液室
２３，２６    圧電素子
２８    中空部
【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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